자동 유도 차량(AGV)은 산업 생산성을 50~70% 개선할 수 있지만, 점점 공간이 작아지는 공장 현장에서 움직이기에 적절한 공간을 확보해야 합니다. AGV 설계자가 작은 공간에 더 많은 기능을 넣을수록 최종 사용자가 높이 평가합니다. 적절한 구동기 기술을 선택하는 것 역시 그러한 평가의 중요한 요소이며 AGV 설계자는 작은 공간에서 고성능 동작 제어 기능을 추구할 때 스마트 전기 기계식 구동기를 선택하는 경우가 점차 늘고 있습니다.
공장 현장의 AGV
제조 응용 분야에서 AGV(그림 1)는 생산 라인에 재료를 전달하고 작업장 및 조립 라인에서 제품을 운송하는 등 사람이 직접 들거나 운반하는 작업의 대부분을 대체합니다. 오늘날 대부분의 AGV는 레이저 또는 자성 스트립으로 가이드되며 일부 제품은 케이블과 고정된 트랙을 사용하며 점점 더 많은 제품이 무선으로 통신하고 있습니다.
그림 1. 제조 응용 분야에서 효율성을 높여주는 AGV
일반적인 제조 응용 분야에서 기계 작업자는 자신의 워크스테이션에 있는 호출 터미널을 통해 물류 관리 컴퓨터 시스템에 부품이 필요하다는 신호를 보낼 수 있습니다. 관리 시스템은 요청 영수증으로 AGV 관리 소프트웨어에 대한 요청을 보내는데 이 소프트웨어는 우선 순위와 최적의 픽업 및 배송 동작에 기반해 작업 위치에서 가장 가까운 곳에 있는 차량을 보냅니다. 작업자가 작업을 완료하면 제어 시스템으로 신호를 보내 프로세스의 다음 단계를 진행합니다.
호스트 컴퓨터는 항상 AGV의 상태, 위치, 속도, 방향, 오류 및 전원을 감지하고 AGV를 앞, 뒤, 오른쪽, 왼쪽으로 움직입니다. AGV는 장애물을 만나면 멈출 때까지 자동으로 감속하여 충돌을 피합니다. 장애물이 제거되면 AGV는 자동으로 작업을 재개합니다.
지능의 필요성
AGV의 사용이 증가하면서 기업 자원 수요 예측 시스템, 자동 보관 시스템, 모듈식 컨베이어 시스템 및 자산 관리 소프트웨어를 포함하는 고급 소프트웨어 애플리케이션을 통해 움직임을 통합하는 것에 대한 관심이 높아졌습니다. 그러한 소프트웨어는 인간의 개입과 노력을 최소한으로 유지하면서 자재를 옮기거나 기능을 시설 한 쪽에서 다른 쪽으로 옮기는 최적의 작업 흐름을 생성합니다.
연결성은 현대적인 AGV에 장착된 마이크로프로세서와 소프트웨어를 통해 관리되며 설계자는 디지털 통신의 잠재적인 장점을 최대한 살리기 위해 지능이 내장된 스마트 구동기를 배포하고 있습니다. 이 덕분에 AGV 자동화 체계와 통신을 구동기에 통합할 수 있게 되었습니다. 예를 들어 구동기를 서로 동기화할 수 있는 능력은 AGV 리프트 테이블을 생성하는 데 도움이 되었습니다. (그림 2)
그림 2. 여러 구동기의 움직임을 동기화하는 능력으로 혜택을 보는 리프팅 테이블과 같은 AGV의 가능성을 여는 지능형 구동기
디지털 통합 능력과 비용을 기준으로 한 구동기 비교
전기 기계식 구동기는 공장 현장 응용 분야를 위한 AGV의 지능적인 통합에 적합합니다. 그림 3에서 볼 수 있듯 저렴하고 벨트로 구동되는 가위형 캠 기어와 유압 시스템은 디지털 통합 기능이 거의 없거나 전무합니다. 기어 스크류는 디지털 통합 능력이 더 뛰어납니다. 하지만 이들은 추가적인 모터나 제어기를 요구하며 이들의 가격은 스마트 전기 기계식 구동기 가격과 맞먹거나 더 비쌀 수 있습니다. 구멍 스크류 구동기는 유사한 디지털 통합 능력과 기술이 있지만 가격이 매우 비싸서 전자 상거래 포장과 배송과 같은 고속 고용량 창고 관리 및 유통 응용 분야를 제외하면 구현하기 어렵습니다.
그림 3. 비용과 디지털 능력에 기반한 구동기 옵션 비교
작은 크기의 장점
바닥 공간을 최적화하는 작업은 건물 추가 비용을 비교하든 기존 바닥 공간을 최대한 활용하든 기본적으로 모든 공장에서 혜택을 줍니다. AGV는 빠르고 쉽게 구성할 수 있기 때문에 보통 고정된 컨베이어 벨트보다 공간 효율성이 더 좋습니다. 하지만 AGV 자체는 공장 주변을 이동할 공간과 좁은 공간에 맞추는 능력을 포함하는 운영 공간을 요구합니다.
더 작은 구동기를 사용하면 공간을 절약하면서 이 문제를 해결할 수 있지만 이들 구동기를 설치할 공간도 문제입니다. 일반적인 전기 기계식 구동기의 앞면과 뒷면에는 부하 어댑터가 있습니다. 장착용 플랜지가 있는 전통적인 후면 어댑터를 교체하면 전체 길이와 스트로크 길이 비율이 줄어들어 시스템 설계자는 더 많은 공간을 활용할 수 있게 됩니다.
이보다 조금 더 작게 설계하는 경우 AGV를 좁은 공간에 더 쉽게 설치하는 동시에 에너지 소비량도 줄일 수 있습니다. AGV 설계가 더 비싼 리튬이온 배터리를 요구한다면 후자는 특히 중요합니다. 에너지 소비량을 줄이면 작업 가능 시간이 증가하고 충전 빈도가 감소하여 전체 생산성도 개선됩니다.
흔한 구동기 옵션 중에서 전기 기계식 구동기는 유압식 또는 기어식 옵션과 비교할 경우 같은 하중을 처리하기 위해 필요한 운영 공간이 가장 작습니다. 전기 기계식 옵션에서 단일 플랜지 장착대를 요구하는 제품은 운영 공간이 가장 작습니다.
요구 운영 공간을 기반으로 한 구동기 옵션 비교
예를 들어 Thomson Industries에서는 자사 제품인 Electrak® HD 구동기의 전체 길이와 스트로크 길이 비율을 줄여주는 후면 장착 플랜지 옵션을 제공합니다. 구동기의 크기가 작아지면 AGV와 리프팅 장치를 포함하는 다양한 자동화 장비를 설계할 때 앞서 언급한 디지털 능력을 유지하는 동시에 좁은 공간에 장착하기 더 쉬워지므로 이러한 분야에서 이상적입니다.
더 좁은 공간에 장착할 수 있는 Thomson Electrak HD는 AGV 공간 효율성 측면에서 이상적이며 후면 장착용 플랜지 옵션은 전체 길이와 스트로크 길이 비율을 줄여줍니다.
응용 분야
평탄한 표면에서 물건과 부품을 옮겨야 할 때마다 스마트하고 작은 AGV가 수행할 수 있는 역할이 있습니다. 다음은 AGV를 흔히 사용하는 업계의 예입니다.
- 소비재. 전자 장치, 의약품, 화학품, 담배, 직물 및 가전 제품을 포함하는 다양한 소비재 업계에서 AGV를 사용합니다. AGV는 미세한 부품부터 운반대에 얹은 큰 짐까지 다양한 물건을 옮깁니다. 예를 들어 에어컨을 제조할 때 AGV는 장착용 플레이트, 후면 네트, 덮개, 패널, 모터, 공기 배출구, 전면 프레임, 덮개 및 캐퍼시터를 각 워크스테이션으로/부터 옮길 수 있습니다. 전기 기계식 구동기는 냉장고와 같이 크고 무거운 제품 응용 분야에서 공간 효율성을 제공하며 온보드 지능은 하중 전체에서 움직임을 동기화하는 능력을 제공합니다.
- 유리 섬유 생산. 유리 섬유 생산 중 서로 결합된 얇은 필라멘트에 실리카를 휘감는 과정에서 AGV는 CNC 기계 도구, 지능적인 산업용 로봇 및 생산 라인과 통합할 수 있습니다. 이들은 가공되지 않은 실리카를 저장 장소에서 건조 장소 그리고 절단 장소, 포장 장소, 적재 장소, 마지막으로 저장 장소까지 자동으로 운반합니다. 작업 흐름은 처음부터 끝까지 엄격하게 관리되며 전기 기계식 구동기를 프로그램으로 조작할 수 있어 유리 섬유 생산자가 생산 효율을 최적화할 수 있습니다.
- 자동차 제조. 자동차 제조업에서 AGV는 수작업과 지게차 작업은 물론 문, 후드, 힌지, 볼트 및 기타 구성 요소를 적절한 위치로 옮기는 전통적인 방법을 대체합니다. 전기 기계식 구동기의 높은 부하 처리 능력은 자동차 제조업에서 특히 빛납니다.
- 전자 제품 제조. 전자 제품 생산 라인 가동을 중단시키는 가장 큰 원인은 웨이퍼와 고정물 또는 기타 구성 요소를 바로 사용할 수 없는 경우이며 이러한 지연이 발생하면 비싼 대가를 치러야 합니다. 적절한 구성 요소가 적절한 시간에 적절한 장소로 이동할 수 있도록 도와주는 스마트하고 작은 AGV는 프로그램 가능한 구동기의 도움을 받아 전자 제품 생산에서 높은 공정 효율성을 달성할 수 있습니다.
- 전자 시스템 테스트, 제어판과 같은 전자 시스템의 전자기 부품은 정전기가 발생하지 않는 환경에서 테스트되어야 합니다. 구동기에 장착된 AGV는 일련의 버튼을 일관적인 속도로 누르도록 프로그램할 수 있으며 테스트 베이에서 옮겨져 방해 없이 테스트를 수행할 수 있습니다. 이렇게 하려면 유도성 부하 전환, 양극 유도용량 무효화, 양극 및 음극 커플링, 크랭킹, 부하 덤핑, 전자기 면역, 전도 방출 및 복사 방출 등 전기 활동 시의 구동기의 저전자기 복사를 철저하게 테스트해야 합니다.
대부분의 분석가는 전 세계에서 경쟁이 치열해짐에 따라 AGV 사용도 지속적으로 성장할 것으로 예측합니다. AGV 사용이 증가하는 주요 원인은 노동비 상승이지만 모든 자산에 대한 수익을 최대화하는 것도 매우 중요합니다. 이러한 자산에는 AGV 자체는 물론 이들이 움직이는 공간도 포함됩니다. 최소한의 공간을 요구하는 스마트하고 안전한 전기 기계식 구동기를 선택하는 것은 설계자가 현 세대 AGV를 향후 응용 분야에 대해 최적화하는 중요한 단계입니다.