휴대폰과 같은 소형 개별 제품부터 자동차, 초대형 생산기계에 이르기까지 기술 제품은 주로 작은 부품으로 구성된다. 제품 개별화의 증가로 인해 로트 크기가 항상 작아지기 때문에, 종종 고정 컨베이어 시스템을 설치하는 옵션을 제거하고 생산공정에서 필요한 부품을 필요한 곳으로 가져오는 변화가 필수적이다. 2015년에 Melkus Mechatronic의 AUGMOS Q40과 같은 소형 자율주행 플로어 컨베이어 시스템이 이런 역할을 할 수 있도록 개발되었는데, 이 AGV(Automated Guided Vehicle)는 SIGMATEK(시그마테크)의 광범위한 자동화 기술을 기반으로 개발됐다.

 

글쓴이: Peter Kemptner / x-technik, 2016년 2월 (기사제공: 서보스타, 사진: SIGMATEK GmbH & Co KG )

 

 

 

 

 Melkus Mechtronic의 AGV AGUMOS Q40은 생산 과정에서 필요한 작은 부품을 필요한 곳에 적시에 가져와 점점 더 작은 로트 크기로 생산을 지원한다.

 

 

 

2015년 SPS IPC Drives 2015(독일 뉘른베르그)에서 처음 시연된 AGUMOS Q40을 시작으로,

지난 2022년 4월에는 서울 COEX에서 개최된 Smart Factory + Automation World 2022(무인화기술 5월호 기사 참조)에서 C4060과 G130 2.0 제품으로 한국에서 시연됐다. 그 최초 개발 목적과 주변 환경의 변화 요구, 기술을 알아보기로 한다.

 

Andreas Melkus(Sigmatek, Melkus Mechatronic 회사의 설립자)는 “더이상 개별 기계나 생산 셀만 자동화하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 변화하는 요구사항에 맞춰 개별제품을 대량 생산할 수 있는 인더스트리 4.0의 비전이 실현되려면, 생산 시설 내의 물류도 전체 자동화에 포함되어야 합니다.”라고 확신하고, Melkus Mechatronic을 2014년에 시작했다.

고정식 핸들링 및 컨베이어 시스템이 충분히 유연하지 않기 때문에 AGV의 개발 및 제조에 중점을 두었다.

 

자동화 격차 해소

 

내부 물류에 대한 이러한 약속은 2013년 말에 시작되었다. 당시 독일의 플로어 컨베이어 장비 제조업체는 자체 추진 팔레트 운송기 프로젝트를 잘츠부르크 전문가(시그마테크)와 함께 접근했다.

시그마테크는 Eisenmann이 Stuttgart 대학에서 인수한 독립 포크 시스템의 제품 개발에서 독일 남부지방에 Eisenmann 회사를 지원하고 개발을 계속했으며, 현재 LogiMover라는 이름으로 제품 포트폴리오에 추가했다.

이 AGV는 두개의 블레이드가 병렬로 이루어진 지체차 포크 바닥과 같았고 지게차의 블래이드 타입과 같지만 두 개는 기계적으로 서로 연결되어 있지 않았다. 각 타입은 WLAN을 통해 고정 시스템 제어와 통신하는 자체 제어를 포함하고 코스에서 동기화 상태를 유지하기 위해 블래이드 모양의 두 발은 적외선을 통해 서로 통신했다. 제어기술을 두개 분리된 블레이드의 제한된 내부를 통합하는 것과 완벽한 시스템 통신은 SIGMATEK 엔지니어링팀의 도전 과제였다

자동화 작업은 완전히 새로운 전류 공급, 제어, 운전, 안전 및 데이터 기술을 포함하는 차량의 메카트로닉스 시스템으로 시그마테크의 경우 실제 핵심 비즈니스에서 너무 멀리 떨어져 있었다.

“새로이 Melkus Mechatronic 회사와 함께 이 메카트로닉 임무를 개인적으로 수락하고, 자동화의 모든 측면에서 SIGMATEK(시그마테크)의 모듈화된 전문 지식과 경험을 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 과거의 전문적인 메카트로닉스 시스템 설계 및 구축 경험도 활용할 수 있었다." 라고 A. Melkus 씨는 그때를 회상 한다

 

 

 

 

Melkus Mechatronic은 제어, 안전 및 드라이브 기술, 카메라 기술 및 WLAN을 통한 통신의 복잡한 새로운 개발을 위해 SIGMATEK의 광범위한 경험을 활용한다.

 

 

 

 

통합된 레이저 스캐너와 새로 개발된 지능형 이미지처리 솔루션은 사람과 예상치 못한 장애물 앞에서 정지하여 안전을 보장한다.

 

 

 

자유롭게 움직이는 민첩한 홀 플러터의 자동화 솔루션은 완전히 SIGMATEK에서 제공된다. AGUMOS의 경우 S‑DIAS 시스템을 사용하여 폼팩터가 훨씬 더 축소됐다.

 

 

소량 수송을 위한 솔루션

 

“일본을 여행하는 동안 여러 회사를 방문하면서 Toyota 원칙의 다양한 구현을 연구할 수 있었습니다. 무엇보다도 오늘날 자동차 산업은 전 세계적으로 운영되고 있기 때문입니다. 이를 통해 직렬에 최적화된 다양성이 있는 작은 로트 크기에 적합하도록 내부 물류 시스템이 생산, 미세 구조화가 필요하고, 이 목적을 위해 설치할 재료(주로 작은 부품)는 생산에 사용되는 40 x 60cm 운송 컨테이너로 설치 팔레트 대신 전 세계의 홀 현장으로 운송되어야 합니다.”라고 Andreas Melkus는 말했다.

물류 분야에서 축적된 경험을 바탕으로 Melkus Mechatronic은 작은 부품의 자동 운송을 위한 자율주행 시스템 개발에 착수했다.

Eisenmann의 LogiMover 시스템에 이미 사용된 중요한 부품을 활용할 수 있어 매우 짧은 시간에 차량을 개발할 수 있었다. 최대 60kg의 탑재 하중과 40 x 40 x 40cm 기본 면적을 가진 ‘수송 큐브’ AGUMOS Q40은 매우 콤팩트했다. 현재는 C4060 모델은 40*60 *21cm (W*L*H)이며, 100Kg 탑재하중과 SLAM Navigtion으로 개발완료했다

좁은 생산 통로와 보관 창고 줄에서도 사용된다. 로드 캐리어의 높이와 회전 방향을 유연하게 정렬할 수 있는 기능을 통해 인체 공학을 최적화하고 단순화할 수 있었다.

기존 구성 조정. 통합 레이저 스캐너는 사람과 예상치 못한 장애물을 감지하여 안전하게 정지하여 안전을 보장했다. SPS IPC Drives 2015(독일 뉴른베르그)에서 AGUMOS Q40이 처음으로 시연됐다

 

최고의 손에서 일구어 낸 자동화

 

AUMOS가 보유한 고밀도의 기능들을 고려할 때 Melkus Mechatronic은 시각화, 제어 전자장치, 안전 및 주행 기술이 기존에 갖고 있었던, 오버 랩핑된 표준을 기반으로 한 소스에서 완전한 솔루션으로 개발되어야 한다는 것이 분명했다. 따라서 민첩한 홀 플리터인 AGUMOS의 소프트웨어 플랫폼의 자동화 솔루션은 전적으로 SIGMATEK에서 나왔다.

완벽한 자동화 기술 제공업체의 오버 랩핑된 전문지식 없이는 제어, 안전 및 드라이브 기술 외 에도 카메라 기술 및 WLAN을 통한 통신까지 포함하는 이러한 종류의 새로운 디자인이 불가능했었다.

 

 

 

 

S‑DIAS 및 시각화를 기반으로 하는 전체 프로세스, 모션 및 안전 기술은 객체 지향 소프트웨어 제품군 LASAL로 독점적으로 설계됐다

 

 

계속 진행되는 소형화

 

S-DIAS 제품군이 인상적으로 SIGMATEK 시스템 구성 요소들에서 이미 극단적인 소형화를 보여주고 있다. AGUMOS의 경우 훨씬 더 줄어들었다. SIGMATEK 엔지니어는 서보의 경우 드라이브, 검증된 서보모터 출력단에서 S-DIAS 모듈 시리즈의 DC 062.( 6A 연속 전류 및 15A의 피크 전류) 위치 피드백을 위한 인크리멘탈 엔코더를 통합하여 통합안전 기능을 갖추었고, ‘Safe Torque off’ SIL 3/PL e, Cat. 4.를 획득했다. 고객의 요구에 따라서 이러한 변화는 혁신적인 드라이브에 정확히 맞춰져 있었다.

바닥 컨베이어 장비의 단위는Melkus 전용으로 제작되었다. 그러나 최근의 소형화 단계는 시그마테크의 시리즈 제품들에서 나중에 그 모습으로 볼 수 있게 되었다.”라고 Andreas Melkus 말했다

 

시리즈 제품의 예상

 

제어 CPU의 경우 직렬 제품으로 기술의 역류가 더 구체적이었다. 여기에는 S‑DIAS 제품 라인의 CPU 모듈 회로가 포함되지만 처음으로 직접 통합된 WLAN 인터페이스가 포함되었다. Andreas Melkus는 “이 기술은 S‑DIAS 제품 시리즈로 가정되고 미래 CPU 모듈에 통합될 것.”이라고 확인했었다

 

 

안드레아스 멜쿠스

“완벽한 자동화 기술 제공업체의 여러 분야를 아우르는 전문 지식 없이는 제어, 안전 및 드라이브 기술 외에 카메라 기술 및 WLAN을 통한 통신도 포함하는 이러한 종류의 새로운 디자인은 불가능합니다."

 

 

비전으로 이미지 처리 디자인

 

Melkus Mechatronic에서 바닥 운송 차량(AGV)을 위한 복잡한 이미지 처리 시스템을 만들면서 SIGMATEK 엔지니어들은 미지의 영역에 들어섰었다. “여기서 노하우는 이제 칩 수준으로 확장되었다. 산업 자동화의 센서 및 이미징은 빠르게 발전하고 있으며 시그마테크는 얻은 경험을 바탕으로 새로운 전문 지식을 구축할 수 있었다.”라고 Andreas Melkus는 말했다

최소한 정상 작동만큼 중요한 것은 장애물과 특수상황에 대한 AGV의 반응이었다. 최고의 이미징 프로세스조차도 모퉁이를 돌아 볼 수 없었다. 이러한 이유로, Melkus Mechatronic의 AGUMOS 헤드 스테이션은 컴퓨터를 제어하고 기능을 수행한다. 디스패처의 상태를 모니터링한다. 개별 차량의 상태(예: 배터리 잔량, 위치, 속도) 및 물류 시스템의 운송 작업을 충돌 없는 동작으로 변환 명령 등.

SIGMATEK 제품 시리즈 S‑DIAS의 구성 요소로 구축된 스테이션은 4중 이중화로 구성되어 이중 오류가 발생해도 손상되지 않는다. 따라서 시스템은 WLAN을 통한 안전한 비상 정지 기능과 SIGMATEK의 표준 안전 하드웨어를 사용하는 기능까지 허용한다. 헤드 스테이션은 OPC UA 프로토콜을 사용하여 모든 타사 시스템 과의 통신이 가능하다.

 

객체클래스에 의한 클래스 개체

 

소프트웨어를 개발하기 위해 SIGMATEK 및 Melkus Mecha tronics의 엔지니어도 잘츠 부르크 제조업체의 표준 제품 범위를 활용할 수 있었다. Andreas Melkus는 “객체 지향 소프트웨어 제품군 LASAL을 사용하여 모든 프로세스, 모션 및 안전 기술과 시각화가 독점적으로 개발된 것은 아닙니다.”라고 말했다. 매우 복잡한 동작을 구현하려면 패턴에 따라 기술자는 광범위한 SIGMATEK 라이브러리에서 성숙되고 테스트된 기술 모듈을 활용할 수도 있었다. 그렇게 하여서 작업과 무엇보다 테스트를 크게 줄였다. 시그마테크 소프트웨어 사용하면 표준에서 벗어나지 않는 환경은 추가적인 이점이 있었다.

따라서 개발팀은 인터넷을 통한 타사 시스템 연결이나 원격 유지 관리 메커니즘에 대해 걱정하지 않았다.

Andreas Melkus는 “SIGMATEK이 표준 프로그램에서 제공하는 광범위한 리소스를 활용할 수 있었다. 동시에 우리는 특정 요구사항을 구현하는 회사의 유연성과 시그마테크의 전문 지식이 시각화에서 통합안전까지 모든 자동화 기술을 통과한다는 사실로부터 이익을 얻었다.”라고 말했다.

 

 

 

SPS IPC Drives 2015에서 AGUMOS Q40이 처음으로 시연됐다.

 

 

Melkus Mechatronic 설립

 

기술 자동화 분야에서 다년간의 경험을 바탕으로 Oberndorf(잘츠부르크)에서 2014년 설립되었다. 회사는 ‘미래의 공장’ 구현에 기여해야 하는 메카트로닉 컨베이어 시스템을 개발 및 생산한다. 주요 초점은 필수 구성 요소로 자율주행 운송시스템을 사용하여 유연한 생산흐름에 기여하고자 한다.