전기 선형 구동기는 반복적이거나 더럽거나 위험한 작업을 자동화하여 오랫동안 인체 공학적 이점을 제공해 왔습니다. 최근에 온보드 인텔리전스를 전기 구동기에 통합하여 인체 공학적인 기여를 새로운 차원으로 끌어올렸습니다. 디지털 모터 제어, 위치 피드백, 동기화, 실시간 모니터링과 같은 스마트 기능을 통해 자동화를 훨씬 더 쉽게 적용하여 더욱 편안하고, 안전하고, 효율적인 작업장을 만들 수 있습니다.
디지털 모터 제어
기존 구동기는 구동기를 확장, 수축 또는 정지하기 위해 전력이 비효율적인 대형 릴레이나 독립 컨트롤러에 의존하는 경우가 많습니다. 온보드 전자 장치를 사용하여 전력을 관리하면 스위치 또는 접점의 전류를 20A에서 22mA 미만까지 줄일 수 있으므로 더 간단하고 저렴한 시스템 설계가 가능합니다. 작동자가 간단한 제어로 구동기를 작동하고 구동기 방향을 변경할 수 있습니다.
예를 들어 작업자가 무게가 100파운드 이상이고 손을 자주 뻗고 몸을 구부려야 하는 구성 부품을 다루는 작업 공간을 상상해 보십시오. 저위 전환 기능이 있는 구동기로 작업대를 제어하면 사용자가 몸을 구부리거나 팔을 뻗는 동작을 최소화하는 수준으로 높이를 조정할 수 있어 피로도를 줄이면서 생산성도 높일 수 있습니다. (그림 1)
그림 1. 생산성 개선 장치: 저위 전환 기능이 장착된 구동기 제어 어셈블리 스테이션을 사용할 경우 사용자가 몸을 구부리거나 팔을 뻗는 동작을 최소화하는 수준으로 높이를 조절할 수 있습니다.
기존 구동기 어셈블리는 이렇게 조정할 수 있지만 전력을 더 많이 사용하고 수동으로 작업해야 하는 외부 모터 전환이 필요합니다. 회로 흐름을 전자적으로 제어하면 이 모든 전환이 구동기 하우징에 내장되며 외부 배선 없는 더 매끄럽고 깨끗한 환경을 제공합니다.
모터 전환을 자동화하면 안전성에서도 이점이 있습니다. 구동기는 부하에 따라 20~40A를 소모합니다. 설치 및 작동 중에 이 전류에 대한 노출을 최소화하면 인체 공학적 제어를 향상시키면서도 고전압 릴레이로 인한 잠재적인 감전 위험을 줄일 수 있습니다.
그림 2. Thomson Electrak® HD와 같은 스마트 구동기는 저위 전환, 위치 피드백, 동기화, 실시간 모니터링과 같은 기능을 제공하여 인체 공학을 향상시킵니다.
디지털 위치 피드백
스마트 전기 구동기(그림 2)를 사용하면 미세 위치 조정이 가능할 뿐만 아니라, 그러한 조정 범위에 대한 실시간 피드백이 제공됩니다. 그리고 스트로크 전체에 걸쳐 하중의 위치를 보고할 수 있습니다. 위의 작업대 예(그림 1)에서는 구동기가 부하 위치의 데이터를 캡처하고 이를 사전 설정된 매개변수와 비교하여 일관된 작동을 보장할 수 있습니다.
디지털 위치 피드백과 함께 속도를 측정하고 제어하는 기능이 제공됩니다. 특정 기계를 가리거나 칸막이가 될 수 있는 무거운 문을 올리거나 내리는 과정을 자동화한다고 가정해 보십시오. 마이크로 컨트롤러는 인코더에서 펄스 수를 수신하고 설정된 시간 간격 내에 수신된 펄스 수에 기반한 이동 거리와 속도를 계산할 수 있습니다. 무거운 문의 예(그림 3)에서 계속 살펴보면, 스트로크 끝에 도달할 때 속도를 낮추도록 설정하여 문이 닫히기 전에 작동자가 개구부를 치울 시간을 가질 수 있도록 할 수 있습니다.
그림 3. 고르지 않거나 불편하거나 더 무거운 하중이 사용자에게 장애물이 될 때 이러한 트럭 트레일러 구동기의 동기화 기능을 사용하면 하중을 나누고 고르게 분배하여 보다 안정적이고 안전한 상황을 제공할 수 있습니다.
아날로그 위치 피드백
디지털 위치 피드백은 구동기 속도를 측정하는 가장 쉬운 방법 중 하나이지만 전력 손실 또는 종료 후에 보고 위치를 기억하지 못하기 때문에 프로그래밍하기가 쉽지 않습니다. 그러나 아날로그 전위차계가 장착된 스마트 구동기는 스트로크의 시작부터 끝까지 사용자에게 구동 속도와 방향을 경고하는 전압 신호를 보내는 구동기 기어박스의 전위차계로부터 정확한 위치 정보를 수신할 수 있습니다. 그 위치를 기억하기 때문에 전력 손실이 발생할 경우 초기 위치로 돌아가 장치를 재설정할 필요가 없습니다.
안정적인 위치 메모리를 통해 각 사용자의 인체 공학적 설정을 저장하는 응용 프로그램을 개발할 수 있으므로 키, 저장된 절차 또는 사용자 기본 설정과 같은 요소를 기반으로 작업 공간을 여러 개인에 맞춰 조정할 수 있습니다.
동기화
스마트 전기 구동기의 인체 공학적 이점은 여러 구동기와 함께 사용할 때 한층 더 두드러집니다. 변화하는 부하에 따라 자동으로 조정되도록 구동기를 설정할 수 있습니다. 예를 들어, 5명 또는 10명의 작업자가 동체를 마무리하는 항공기 조립 응용 프로그램은 지상 위로 높이 올려야 하는 플랫폼을 통해 작업자를 지원할 수 있습니다. 작업자가 플랫폼 주위에서 움직일 때 무게가 플랫폼의 여러 부분으로 이동하므로 잠재적인 불균형이 발생합니다. 플랫폼 아래의 다양한 지점(예: 각 모서리에 하나씩)에 위치한 스마트 구동기는 동기식 구동기 이동 중에 부하가 이동함에 따라 자체 조정하여 보정하도록 설정할 수 있습니다. (그림 4)
그림 4. 산업 작업 플랫폼 빌더인 Spika Design and Manufacturing은 Thomson Electrak HD 구동기의 내장된 동기화 기능을 이용하여 항공 우주 고객의 균형과 안정성을 보장합니다. 이미지 제공: Spika Design and Manufacturing.
이렇게 이동하는 하중에 대응하여 조정하는 작업은 속도 제어와 위치 피드백을 통해 수행됩니다. 구동기는 내부 네트워크를 통해 서로 통신하고, 위치 피드백에 기반해 서로의 속도를 읽고, 그에 따라 조정합니다.
그러나 디지털 피드백을 사용하여 이 작업을 수행하면 단계가 매끄럽게 진행되지 않습니다. 설계자는 피드백 루프에 위치와 속도를 모두 넣고 구동 속도와 위치를 기반으로 조정되도록 하여 이를 피할 수 있습니다. 이를 통해 플랫폼, 좌석, 무거운 문 등 어색한 크기의 하중을 보정하여 여러 지점에서 이동하는 하중을 부드럽게 들어 올리는 인체 공학적 이점을 제공합니다.
기존의 구동기를 여러 개 제어하는 것은 가능하긴 하지만, 정확하지 않고 시간이 많이 걸리고 노동력이 많이 드는 작업이고 구동기에 추가적인 부담을 주기 때문에 결국 바인딩이나 기타 오작동으로 이어집니다. 스마트 구동기 동기화는 어림짐작을 없애고 균형 있고 순조로운, 적절한 위치의 작동으로 이어집니다.
실시간 모니터링
스마트 전기 구동기는 온도, 전류, 속도, 전압 및 기타 변수에 대한 지속적인 모니터링 결과를 반환할 수 있어 고급 상태 모니터링, 진단 및 오류 처리가 가능합니다. 구동기에서 계속 자체 테스트를 하기 때문에 피드백이 최대 초당 10회의 속도로 빠르게 표시될 수 있습니다. 문제(예: 온도 임계값 초과)를 감지하면 구동기가 스트로크 중에 멈추거나 프로그래밍된 이동(완전한 수축 또는 확장 상태로)을 완료하고, 컴퓨터에 오류 플래그를 보내는 모든 작업을 1초 미만의 순간에 수행할 수 있습니다.
이러한 피드백을 통해 사용자는 작동에서 한 걸음 물러나 사용 패턴, 속도, 위치를 분석하여 보다 친숙하고 안전하고 효율적으로 작동할 수 있게 됩니다. 이는 여러 장치를 통합하는 공장 자동화 설정에서 특히 중요합니다(그림 5). 수집된 데이터는 워크스테이션을 올리고 내린 횟수 또는 문을 열고 닫은 횟수를 표시할 수 있습니다. 이를 셀 설계를 개선하기 위한 작동 이력이나 업계 모범 사례와 비교할 수 있습니다.
그림 5. 오늘날의 스마트 공장에서는 상호 연결된 여러 기계와 장치가 고급 구동기 기능을 활용하여 유동적이고 동기화되고 안전한 제조 프로세스를 가능하게 합니다.
작동 데이터는 부상 보고서와 교차 표로 작성할 수도 있으며, 이는 더 많은 인체 공학적 분석의 필요성을 나타낼 수 있습니다. 예를 들어 크림프 다이를 배치하는 구동기가 지속적으로 과부하를 보고하는 경우, 이는 사람들의 부상 빈도를 나타낼 수 있으며 어떤 셀에서 이런 일이 발생하는지, 어떤 시간에 어떤 근무조가 영향을 받을 수 있는지를 나타낼 수 있습니다.
생존을 위한 다양화
사용자는 스마트 전기 구동기에 내장된 수많은 기능을 통해 설계 단순화를 염두에 두고 응용 프로그램에 접근할 수 있습니다. 디지털 수단을 통해 구동기를 제어하고, 디지털 또는 아날로그 피드백을 제공하고, 다중 구동기 동기화를 허용하는 기능을 갖추거나, 메트릭에 대한 실시간 모니터링을 추가하면 작업을 완료하는 데 필요한 도구가 하나의 패키지로 제공됩니다. 이제 사용자는 응용 프로그램을 볼 때 앞뒤 이동의 기본 기능을 넘어서는 자동화 솔루션을 제공할 수 있습니다. 스마트 전기 구동기는 유압 또는 공압 실린더 등 다른 복잡한 자동화 기술을 사용하지 않고도 자동화된 프로세스의 여러 축에 걸쳐 플러그 앤 플레이 이동을 제공합니다. 사용자는 사전에 응용 프로그램 요구 사항을 검토함으로써, 이동을 제어하거나 위치를 기억하거나 응용 프로그램 메트릭을 제공하는 스마트 구동기의 기능이 다른 무수한 기술 사이에서 차별화될 수 있음을 깨닫게 될 것입니다.
기계 빌더와 최종 사용자가 모두 미래를 바라보면서, 이들의 자동화 솔루션은 기본 기능을 넘어 지속적으로 더 쉬운 솔루션, 더 긴 장비 수명, 장기적인 안전을 제공할 것입니다.
이 제어 기능이 장비에 더 본질적일수록 사용자가 기대하는 궁극적인 이점을 더 잘 제공할 수 있습니다. 성과는 작업자 만족도, 안전, 건강, 생산성에서 찾을 수 있습니다. 이 모든 것이 가치 흐름 과정의 모든 사람에게 유용합니다.