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2023년 4월 17일
당사는 2021년 3월에 '진화를 가속화하는 모션×디지털 데이터 솔루션'을 컨셉으로 AC 서보 드라이브 Σ-X 시리즈를 제품화했습니다. Σ-X 시리즈는 고기능·고성능화 외에도 센싱 데이터를 활용하여 당사 솔루션 컨셉3-Mechatronics(아이큐브 메카트로닉스)」를 실천하는 제품으로서 많은 고객으로부터 호평을 받고 있습니다.
IoT 기술의 진화로 공장의 장비에서 다양한 데이터를 가져올 수 있게 되었습니다. 이러한 데이터를 활용한 장치의 예방보전과 생산품질 향상 등 멈추지 않는 공장으로의 진화를 위한 노력이 가속화되고 있습니다. 장비 예방 보전 및 생산 품질 향상을 위해서는 장비 및 생산품의 상태를 나타내는 의미 있는 데이터를 수집해야 합니다.
이러한 요구에 부응하기 위해, 표준품의 서보팩에 고객의 장치나 용도에 따른 최적의 기능을 추가해 「FT 사양」으로서 라인 업하고 있습니다만, 그 하나로서 센싱 데이터의 커스터마이즈 기능을 갖춘 Σ-X 시리즈 Σ-XS FT55/FT56(이하 Σ-XS FT55/56)을 2023년 1월에 제품화하였습니다. 이러한 기종을 사용하면 ∑-XS 표준 기종과 비교하여 보다 유연하고 고급 데이터 활용을 실현할 수 있습니다.
장치 예방 및 생산 품질 향상을 위해서는 장비에서 다양한 데이터를 가져오는 것이 중요합니다. 일반적으로 장치의 작동 상태 및 생산 품질 상태와 같은 데이터는 상위 컨트롤러 및 상위 시스템에 수집됩니다(그림 1).
그림 1 데이터 수집 흐름
한편, 서보팩은 서보모터를 고속·고정밀도로 제어하면서 실시간으로 서보모터의 위치, 속도, 토크, 가동상태 등을 감시하고 있습니다. 서보팩이 취급하는 이러한 데이터(센싱 데이터)에는 장치의 가동 상태나 생산 품질의 상태를 나타내는 데이터가 포함되어 있습니다만, 데이터량이 방대하기 때문에 그 일부만 컨트롤러에 송신됩니다.
이러한 서보팩 안에 자는 방대한 데이터를 사용자 어플리케이션에 의해 최대한 활용하고 각 장치에 최적의 솔루션을 서보팩으로 제공하는 것이 본 개발의 컨셉입니다.
이 컨셉을 실현함으로써 기존의 컨트롤러에 의한 셀 전체에 최적의 제어에 더해, 서보팩이 데이터를 기반으로 자율적으로 동작할 수 있게 되므로 장치 단위로의 최적화도 가능하게 되어, 셀 전체의 진화를 가져옵니다.
Σ-XS FT55/FT56은 컨트롤러용 엔지니어링 툴 MPE720을 사용하여 서보팩 내에 사용자가 어플리케이션(프로그램)을 짜낼 수 있는 사용자 커스터마이즈 기능을 부가한 제품입니다. 사용자 커스터마이즈 기능을 사용함으로써 서보팩 내에서 센싱 데이터의 수집이나 1차 해석에 더해 모션 제어에의 피드백을 실시할 수 있습니다. 이 기능에 의해 컨트롤러의 처리 부하를 경감하는 것과 동시에, 상위 컨트롤러의 처리 주기나 네트워크의 지연에 의존하지 않는 데이터 처리가 분산된 형태로 최적화할 수 있어, 지금까지 이상으로 장치의 고기능화·고성능화에 공헌할 수 있습니다.
Σ-XS FT55/FT56은 표준 서보팩에 아래의 3기능을 부가하고 있는 것이 특징입니다.
센싱 데이터 사용자 정의 기능은 서보팩 내에서 실행되는 사용자 애플리케이션에서 서보팩의 센싱 데이터를 수집하고 1차 분석하는 기능입니다.
그림 2 센싱 데이터 커스터마이즈 기능 설명도
Σ-XSFT55/FT56에서는 센싱 데이터(위치/속도/토크에 관한 데이터, 서보 모터나 서보팩의 가동 상태의 데이터 등)를 최고 속도 125μs로 고속으로 수집할 수 있음과 동시에 센서 네트워크 Σ-LINKⅡ※1에 연결된 외부 센서의 데이터도 서보팩의 제어 주기에 맞게 사용자 애플리케이션에서 수집할 수 있습니다(그림 2).
이러한 센싱 데이터를 이용해 정밀도가 높은 해석(최대값·최소값의 검출, 이벤트 횟수의 카운트, 상태 감시)을 실시해, 장치에 최적인 데이터에 커스터마이즈 해 상위 컨트롤러에 피드백하는 것으로, 장치의 예방 보전이나 생산 품질 향상에 공헌할 수 있습니다.
그림 3 기기 간 데이터 공유 기능 설명도
서보팩 간의 기기간 데이터 공유 기능은 동일한 MECHATROLINK-4 네트워크에 연결된 다른 서보팩(Σ-XS FT55/FT56)의 센싱 데이터를 전송 주기마다 사이클릭으로 공유하는 기능입니다. 축당 32[byte]의 데이터를 최대 5축까지 공유할 수 있습니다(그림 3).
서보팩 간의 데이터 공유 기능을 활용하여 다른 서보팩의 위치 정보와 작동 상태를 파악할 수 있습니다. 이를 통해 자축뿐만 아니라 다른 축을 포함한 보다 고급 센싱 데이터의 해석이 가능합니다.
사용자 정의 모션 기능은 서보팩의 사용자 애플리케이션에서 직접 모터를 제어할 수 있는 기능입니다. 컨트롤러 MP3000 시리즈의 커스텀 동작 모션 커맨드가 지령되고 있는 동안, 서보팩이 독자적으로 모션 제어(위치결정, 정속 이송, 보간 제어, 속도 제어, 토크 제어)를 실행할 수 있습니다.
그림 4 커스텀 모션 기능 설명도
서보팩이 자율적으로 동작함으로써 상위 컨트롤러의 처리 부하를 줄이고, 상위 컨트롤러의 처리 주기나 네트워크의 지연에 의존하지 않는 고속의 모션 제어를 할 수 있습니다. 또한 서보팩 간의 기기간 데이터 공유 기능 및 센서 네트워크 Σ-LINKⅡ에 연결된 외부 센서를 이용하여 여러 축에서 연계한 모션 제어를 실현할 수 있습니다(그림 4).
이 기능을 통해 보다 빠르고 정밀한 모션 제어를 실현할 수 있어 생산 품질 향상, 장치 성능 향상, 부가가치 향상으로 이어지는 장치 애플리케이션에 기여할 수 있습니다.
※1㈀Σ-LINKⅡ란?서보 및 각종 센서 정보를 통합하고 수집하는 네트워크. 고정밀 모션 제어를 실현하는데 걸릴 수 없는 신뢰성이 높은 엔코더의 고속 통신 기술을 활용한 센서 네트워크. 모션 데이터와 센서 데이터를 동기식으로 수집할 수 있습니다.
Σ-XS FT55/FT56 사용자 애플리케이션의 엔지니어링은 기존 MP 시리즈와 동일한 MPE720 Ver.7에서 수행됩니다. MP3000 시리즈와 Σ-XS FT55/FT56을 조합한 시스템에서는 원활하게 엔지니어링할 수 있습니다. 이 사용자 응용 프로그램을 사용하면 보다 상세한 데이터 분석이 가능하며 장비 예방 및 생산 품질 향상에 활용할 수 있습니다(그림 5).
그림 5 엔지니어링 툴 MPE720 Ver.7 프로그래밍 예
Σ-XS FT55/56과 같이 서보팩을 커스터마이즈할 수 있는 기능을 갖춘 기종은 업계 내에서도 적고, Σ-XS FT55/56을 사용함으로써 보다 데이터 활용을 최적화할 수 있습니다.
사용의 예로 검사 장치 내에서 공작물의 모양을 레이저 측정하는 예를 설명합니다(그림 6).
그림 6 검사 장치에서 워크의 형상을 레이저 측장하는 예
일반적으로 외부 센서의 데이터는 컨트롤러에 캡처되고 컨트롤러의 제어 주기에서 처리됩니다. 한편, Σ-XS FT55/56에서는 Σ-LINKⅡ로 외부 센서와 접속하고, 외부 센서의 데이터는 서보팩에 캡쳐되어 서보팩의 제어주기와 동기하여 처리할 수 있습니다.
그림 7은 레이저 측장기의 데이터 처리 비교를 보여준다. 일반적인 컨트롤러와 비교하여 ∑-XS FT55/56에서는 컨트롤러의 제어주기보다 짧은 서보팩의 제어주기로 데이터를 수집함으로써 보다 세밀하게 측정할 수 있어 정밀도가 높은 데이터의 분석이 가능합니다. 게다가 1차 해석(최대값, 최소값의 산출이나 형상의 확인 등)을 서보팩으로 분산하여 처리시킴으로써 컨트롤러의 처리 부하를 경감할 수 있습니다.
이런 식으로 XS FT55/56은 외부 센서와 서보팩 제어 간의 동기화를 유지하면서 시스템의 정보 품질을 향상시킬 수 있습니다.
그림 7 데이터 처리 비교
이번에 Σ-X 시리즈의 라인업에 서보팩으로 센싱 데이터의 커스터마이즈를 실시하는 기종(Σ-XS FT55/FT56)을 추가했습니다. 이러한 기종을 사용하는 것으로, 생산 현장에서 일어나는 변화에 대응하면서, 데이터를 활용한 장치의 예방 보전이나 생산 품질의 향상 및, 부가가치 향상으로 이어지는 유저 어플리케이션을 실현할 수 있어, 효율적인 생산, 고품질로 안정된 생산을 실시하는 멈추지 않는 공장의 실현에 공헌합니다.
또한 향후에는 서보팩의 지능화를 진행시켜 고도의 데이터 활용을 가속시켜 나갈 것입니다. 이어 고객의 과제 해결에 기여함과 동시에 추가 기술의 향상을 목표로 합니다.
