Vol.84 No.1 2019년 기술 성과

(1)IIFES2019(Innovative Industry Fair for E x E Solutions, 2019년 11월 27~29일, 도쿄 빅사이트)에서는 “진화한 i³-Mechatronics(아이큐브 메카트로닉스)가 제조 현장의 과제를 해결합니다”를 주제로, i³-Mechatronics의 데모, 에너지 절약 영역 등 5개의 영역에서 서보와 인버터를 소개했다. 특히 i³-Mechatronics 데모에서 새로운 개념의 컨트롤러와 YCP^(주)연계를 선보였다. 그 연계에 의해, 셀 전체에서 시간축이 맞는 데이터를 일원 관리 및 시각화할 뿐만 아니라, 축적된 데이터를 기초로 리얼타임으로 셀에의 최적 제어를 피드백하는 데모는, 방문자의 주목을 모았다.

(주) YCP: 바카라 온라인 Cockpit의 약어(당사가 개발한 디지털 데이터 경영 시스템의 소프트웨어 플랫폼)

(2)FOOMA JAPAN2019(2019 국제 식품 공업전, 2019년 7월 9~12일, 도쿄 빅 사이트)에서는, 「『음식』을 대변혁-로봇이 영위하는 음식과 농-」을 테마로, i³-Mechatronics 유스 케이스(머신 컨트롤러 MP3000 시리즈 & AC 서보 드라이브 Σ-7 시리즈 및 인버터에 의한 고장 예조 진단)를 소개해, 많은 방문자의 관심을 모았다.

(3)스마트 공장 EXPO(2019년 1월 16~18일, 도쿄 빅 사이트)에서는, 「스마트 팩토리를 실현하는 i³-Mechatronics」를 테마로 바카라 사이트 솔루션 팩토리에서의 실례를 중심으로
i³-Mechatronics의 적용 사례와 운용 효과를 소개하고 호평을 얻었다.

미중 무역 마찰이나 브렉짓 등의 영향으로 침체하고 있는 국제 무역에 의해, 국내외 모두 제조업의 설비 투자가 보류되고 있다. 이들을 배경으로 산업용 로봇 시장의 불투명감을 볼 수 있는 한편, 노동력 인구의 감소와 수요의 다양화에 의한 자동화 요구의 증대와, AI나 IoT 등의 기술 진보에 의해 기기의 디지털화의 이점을 찾아 로봇에 대한 기대는 지금까지 이상으로 커지고 있다.

이 요구에 부응하기 위해 당사는 솔루션 제안력을 강화하기 위해 올 바카라 사이트 컴포넌트 솔루션에 의한 가상과 리얼을 연계한 디지털 데이터 솔루션 컨셉 "i³-Mechatronics”를 제안하고 있다. 그리고 라인업의 확충에 주력함과 동시에 셀 내의 로봇이나 기기를 통합 제어하고 그 모든 데이터를 동기시키는 핵심적인 시스템이 되는 YRM 컨트롤러(가칭)의 개발을 가속화하고 있다.

그 외 중국·아시아의 3C(Computer, Communication, Consumer) 시장, 글로벌 자동차(완성차·부품) 시장과 반도체 제조 장치 시장에서 확대하는 자동화의 요구에 부응하기 위해 개발력·생산력을 강화하고 신제품 투입을 가속화하고 있다.

개발력에서는 로봇 메이커로서의 시장 경쟁력을 높이기 위해 글로벌(일, 중, 유럽, 쌀 등)에서 기술 개발력을 강화하고, 로봇의 자율화를 위한 요소 기술 개발을 가속하고 있다. 또한 디지털 데이터 매니지먼트의 영역에서는 YRM 컨트롤러(가칭)에 가세해 현장의 데이터를 축적·분석해 생산 현장의 지능화를 실현하는 YCP의 진화나 셀의 엔지니어링 툴인 셀 시뮬레이터 등의 개발을 진행함과 동시에 AI 솔루션의 실용화를 위한 실증 개발을 가속화하고 있다.

생산력은 후쿠오카현(기타큐슈시·중간시)과 중국 강소성(상주시)에 있는 생산공장에 더하여, 유럽에서의 향후 로봇의 수요증가에 대응하기 위해 슬로베니아의 코체비시에 새로운 생산거점(바카라 온라인 Europe Robotics d.o. 일본·중국·유럽의 3거점에서 최적지 생산에 의한 시너지 효과를 도모해 향후 수요증가 및 시장 변화에 대응할 수 있는 글로벌 생산 체제를 확립했다.

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새 시장 개척을 위해 신제품을 순차적으로 시장 투입하고 있다. 핸들링 용도에서는 폭넓은 분야의 자동화에 공헌하는 내환경성을 향상시킨 다용도 적응형 MOTOMAN-GP20HL과 소형 4축 스칼라 로봇 MOTOMAN-SG400, -SG650을 제품화했다. 인협동 분야에서는 내환경성·가반질량을 향상시킨 MOTOMAN-HC10DT, -HC20DT(방진·방적사양)과 MOTOMAN-HC10DTF(식품사양)를 제품화함으로써 적용범위를 확대했다. 또한 i³-Mechatronics의 실현을 위해 디지털 데이터를 활용하는 YCP의 분석, 모니터링, 계획 기능의 개발에 임했다.

2019 국제 로봇전(2019년 12월 18~21일, 도쿄 빅 사이트)에서는, “i³-Mechatronics의 진화에 의한 스마트한 모노즈쿠리의 실현」을 테마로 내걸고, 디지털 데이터 매니지먼트(빅 데이터·AI) 및, 인협동 로봇을 비롯한 로봇·서보·모션 컨트롤 등의 「올 바카라 사이트」의 컴퍼넌트에 의한 솔루션을 출전했다. 구현된 데모로서 가상과 리얼을 연계시킨 디지털 데이터 솔루션으로 상황 변화에 따른 최적의 모노즈쿠리를 실현하는 데모를 전시했다.

시스템 전기품의 시장 동향은 제조업 각사의 설비 투자에 크게 좌우된다. 최근 몇 년간 중국 경제에 견인되어 비교적 안정된 상황이었지만, 중국 경기의 감속이 선명해져 조금 선행이 보이기 힘든 상황이 되고 있다.

한편, 업계 재편이 가속하고 있는 국내 철강업에서는, 원재료인 철광석의 가격 상승이 계속되고, 또한, 자연 재해나 설비 화재에 의한 조업 정지 등 수난의 해였다.

이런 경영환경 중에는 안심·안전, 환경부하 개선, 생산효율 향상, 일방법 개혁 등을 키워드로 한 투자는 계획대로 실행되고 있다. 당사는 철강 시스템의 대형 신설 프로젝트를 시작해 많은 노후화 갱신, 기능 향상 갱신 프로젝트에 임했다.

Industry 4.0, IoT, AI의 붐도 차분해지고 있어 실제의 장치나 프로세스에의 실용화의 국면이 되었다고 생각하고 있다. 또한 고속 통신 규격 5G의 실용화가 산업 분야에 응용됨으로써 모든 정보의 시각화가 가속되어 생산성 향상에 기여할 것으로 기대하고 있다.

2019년도 하수도 관련 예산은 2018년도 수준이 되었고, 전기설비 발주 볼륨도 2018년도와 같은 규모로 예상되었다. 한편, 종사하는 직원의 감소, 고령화에 따라 하수처리 운영의 감리기술자 부족은 심각하고, 기술자 확보(육성)가 과제가 되고 있다. 또, 최근의 대규모 자연재해에 대한 정부의 「국토강인화 계획」에 의해, 관민 제휴에 의한 방재·감재에의 움직임이 본격화하고 있다.

이러한 시장 상황에 대해, 당사는 베테랑 직원의 노하우를 계승해 오퍼레이터 지원을 실현하는 AI 를 활용한 하수 처리 운전 관리 지원 기술 연구나, 보다 사용하기 쉽고 신뢰성이 높은 새로운 시스템의 고객 제공에 임했다.

세계의 재생 가능 에너지의 발전 능력은 향후 5년간 50% 확대될 것으로 예상된다.

풍력발전시장에서는 유럽을 중심으로 해상풍차의 도입이 확대되고 있다. 10MW 이상의 대용량 기종 개발 경쟁이 가속화되고 아시아 시장에서도 해상 풍력 계획이 가속 확대되고 있다. 또한 해상 풍차 건설에 대응하는 SEP선(Self-Elevating Platform: 자기 승강식 작업선)의 건조 계획도 진행되고 있다.

태양광발전시장에서는 미국은 민간기업에 의한 전력구입계약형(PPA형: Power Purchase Agreement)의 도입이 확대되고 있다. 국내는 주택용 제3자 소유형(TPO형: Third Party Ownership)의 도입이 가속됨과 동시에 PPA형 채용도 활발해지고 있다. 또 재해시 활용을 포함한 자가소비형, 지역소비형 채용 확대의 움직임도 본격화하고 있다.

이러한 시장의 변화에 대해, 당사는 수요지(유럽, 미국) 사업 거점을 중심으로 글로벌 전개의 가속에 임했다.

로봇 산업 매칭 페어 기타큐슈 2019(2019년 6월 19~21일, 서일본 종합 전시장)에 의료 복지 기기용 소형 고토크 액추에이터를 출전했다.

소형 고토크 액추에이터는 JAXA(우주항공연구개발기구)와의 공동연구로 개발한 것으로 경량·편평형상(질량 894g, 두께 38.4mm)으로 110N·m 이상의 고토크를 출력할 수 있다. 경량 편평화를 실현하기 위해 슬롯리스 소형 DC 모터를 신규 개발했다. 또한 고토크화 실현을 위해 유성기어와 하이포이드기어를 조합하여 고감속비화하여 이들을 2개의 소형 DC 모터로 구동하는 기구로 했다.

소형 고토크 액추에이터는 경량이고 편평한 형상과 고토크 출력이기 때문에 의료·복지용 어시스트 기기에 최적이다. 매칭 페어에서는 어시스트 기기를 모의한 데모기를 전시하고, 3일간에 400명 이상의 견학자로부터 감상이나 의견을 얻었다.

2019년 11월 8일에 규슈 지방 발명 표창식이 개최되어, 「배터리 불필요한 모터용 엔코더(특허)」가 후쿠오카현 지사상을 수상했다.

본 발명에 따른 배터리 불필요한 엔코더 탑재 모터는 당사 제품인 AC 서보 모터 Σ-7의 옵션 사양으로서 판매되고 있어 고객에게 호평을 받고 있다.

2020년 1월 10일에 전기학회 메카트로닉스 제어 기술위원회 표창식이 개최되어, 논문 「캐스케이드형 위치 제어계의 차수와 파라미터의 동시 최적화」가 우수논문상을 수상했다.

본 기술은, 사용자가 지정한 요구 사양과 모터의 앞에 붙어 있는 기계의 특성에 맞추어, 서보 드라이버에 실장되고 있는 소프트웨어에 있어서, 위치 제어기의 구성과 파라미터를 자동 조정하는 기술이다. Σ-7의 기계적 분석 기능과 연계하여 생산 라인 가동 전의 조정 작업을 자동화하고 사용자에게 Easy-to-Use 제품을 제공하는 것을 목적으로 한 연구이다.

또한 본 연구는 도쿄대학의 해자·후지모토 연구실과의 공동연구의 성과이다.

현재 산업계는 모터의 소비 전력을 억제하기 위한 고효율 규제(톱 러너 규제 등)나 인더스트리 4.0을 비롯한 IoT를 이용한 생산성 향상에 대한 관심의 증가 등 크게 변화하고 있는 가운데, 고객이 안고 있는 과제나 요구는 애플리케이션마다 다양하다.

이 요구에 부응하기 위해, 「다재」 「사용 용이성」 「안심」을 컨셉으로 종래의 인버터 시리즈를 쇄신해, 일반 산업용 기계나 설비 용도에 최적인 산업용 범용 제품, 지역·시장마다 최적 어플리케이션별 제품에 의한 부가가치를 제공하기 위해 일반산업 용도용 고성능 인버터 GA700, 크레인 전용 인버터 CR700에 이어 새로운 시리즈 제3탄으로서 범용 소형 고기능 인버터 GA500을 제품화했다. GA500은 일반 산업용용 소형 벡터 제어 인버터 V1000의 후계기종이다.

본 논문에서는 GA500 개발의 배경, 개념, 특징 및 사양에 대해 설명한다.

당사는 i³-Mechatronics(아이큐브 메카트로닉스)라는 솔루션 컨셉의 구현화를 위해, 바카라 온라인 Cockpit(이하, YCP)이라고 부르는 데이터 매니지먼트 시스템을 개발했다. YCP에 연결된 기기에서 애드온 어플리케이션으로 실행되는 데이터 수집 어플리케이션을 통해 필요한 데이터가 수집되어 데이터베이스에 축적된다. 이 데이터베이스 액세스의 인터페이스로서 WebAPI를 제공받은 사용자는 이 WebAPI를 활용하여 고유의 요구에 맞는 어플리케이션 소프트웨어를 독자적으로 제작할 수 있다. YCP는 제조 현장에서 범용적으로 활용 가능한 애드온 애플리케이션을 미리 준비하고 있다. 또한 당사 제품에 접속하여 데이터 수집하기 위한 애드온 어플리케이션 이외에 타사의 PLC나 공작기계에 접속하여 데이터 수집하기 위한 애드온 어플리케이션도 제공한다.

본 논문에서는 YCP의 특징과 애드온 애플리케이션의 기능에 대해 설명한다.

제조 분야에서의 생산성을 더욱 높이기 위해서는 향후 산업용 로봇의 자율성이 중요한 요소가 될 것이다. 가공 작업이나 조립 작업에 있어서도, 그 작업 대상의 상태에 맞춘 적절한 동작을 자율적으로 실행하는 것이 요구된다. 상황을 판단하기 위해서는 로봇에 센서를 탑재하는 것이 주류이지만, 센서 고장의 우려나 비용 고등의 과제가 있다. 그래서, 로봇의 각 축의 가동 데이터만을 이용하여 센서리스로 작업 상태를 추정하는 방법을 생각한다. 이 방법에서는, 로봇이 작업했을 때의 제어 토크 데이터를 수집하고, 추정 작업 토크 데이터와의 차분을 입력으로 하고, 작업 상태를 추정하는 모델을 기계 학습에 의해 생성한다. 따라서 센서를 설치하지 않고 작업 대상의 상태에 따라 적절한 동작을 자율적으로 수행 할 수 있습니다.

이번에, 용접 비드의 연삭 작업에 대해 센서리스에서의 작업 상태 추정 수법을 적용했다. 본 논문에서는 그 개요, 평가 결과 및 향후 전망에 대해 설명한다.