50년 이상의 경험과 기술적 노하우를 보유한 PI(Physik Instrumente)는 세계 정밀 포지셔닝 분야 시장을 선도하는 글로벌 기업이다. PI는 자동차 업계에서 정밀성에 대한 요구가 높아짐에 따라 PI 헥사포드 로봇으로 업계의 트렌드에 대응하고 있다고 밝혔다.
사진. PI코리아
1. 자동차 조립에 적용되는 PI 헥사포드 로봇
1) 정밀해지는 자동차 산업
헥사포드 로봇(Hexapod Robot)은 소형 광학에서부터 대형 패널에 이르기까지, 다양한 부품의 자동화 정밀 포지셔닝 및 정렬에 적용되는 6축 병렬 키네매틱스 기계(6Axis Parallel-kinematics Machine)이다.
자동차 산업에서 정밀성에 대한 요구 사항이 높아짐에 따라 고급 로봇에 대한 필요성도 증가하고 있다. 기존의 로봇은 빠른 속도로 무거운 하중에 대한 작업을 처리할 수 있지만 위치 정확도가 부족하다. 반면 헥사포드 로봇은 정밀 정렬 및 마이크로 제조 자동화 분야에서 오랫동안 사용돼 왔으며, 이에 따라 빠르게 발전하는 자동차 산업에서도 그 필요성이 대두되고 있다.
사진. PI코리아
2) 다양한 분야에서 활약하는 헥사포드 로봇
최신 헥사포드 컨트롤러는 필드버스 인터페이스를 통해 PLC 또는 CNC 컨트롤러와 직접 통신할 수 있으므로 자동화 환경에 쉽게 통합할 수 있다. 적용 분야는 품질 보증, 테스트 및 계측, 프로토 타입 설계 및 평가를 비롯해 생산 라인의 기존 산업용 로봇을 보완하거나 부분 자동화 프로세스 구축에 적용할 수 있다.
헥사포드 로봇이 처음 사용된 애플리케이션은 다양한 각도, 오프셋 및 부하에서 타이어 테스트를 수행하는 작업이었다. 이는 영국 버밍엄의 타이어 제조회사에서 근무하는 에릭 고흐(Eric Gough) 박사가 설계했다.
오늘날 헥사포드 로봇을 요구하는 애플리케이션은 훨씬 더 높은 정밀도를 요구한다. 자동차 공급 업체는 헤드램프를 보정하기 위한 좌표 측정 기기와 자율주행을 위해 헥사포드 로봇을 사용해 광학 부품을 정렬한다. 정밀 레이저 용접 또한 헥사포드 로봇으로 개선할 수 있다. 아울러 콤팩트한 크기 덕분에 작업 공간을 많이 차지하지 않아 반자동 제조 시 작업자의 안전에 도움이 된다.
사진. PI코리아
2. 왜 헥사포드 로봇인가
헥사포드 로봇은 기본적으로 크기가 작고 강성, 역동성, 정밀도, 유연성이 더 높다.
사용자 프로그래밍이 가능한 피벗 포인트는 소프트웨어를 통해 공간과 다중 좌표계를 중심으로 회전할 수 있으며, 또한 기존의 직렬 다축 포지셔닝 시스템보다 드래그 케이블이 적다는 부분도 장점이다.
3. 헥사포드 컨트롤러
모든 6자유도가 데카르트 좌표에서 명령된다. PLC 표준 언어를 사용할 수 있으며 컨트롤러는 표준 프로토콜을 통해 16진수와 통신한다. TCP/IP 및 RS232 외에도 EtherCAT, PROPINET과 같이 확립된 필드버스 프로토콜을 사용할 수 있다.
사진. PI코리아
4. 시뮬레이션 소프트웨어
1) 시뮬레이션 지원
어떤 헥사포드 로봇이 특정 애플리케이션에 적합하고, 어떤 외부 요인이 작업 공간 및 하중의 한계에 영향을 미칠까? 이와 관련해 PI 헥사포드 로봇 시뮬레이션 소프트웨어와 가상 컨트롤러를 사용하면 하드웨어를 설치하기 전에 애플리케이션을 테스트할 수 있다. 드라이버, VI, 충돌 방지 소프트웨어 및 무선 모니터링용 모바일 앱과 같은 수많은 프로그래밍 도구를 사용해 구현을 단순화할 수 있다.
사진. PI코리아
2) 사전에 기계적 문제 발견 및 해결
사용자는 작업 공간, 질량 및 외부 힘에 의한 기계적 하중, 레퍼런스 좌표 시스템, 피벗 포인트 등을 전문적 지식 없이 편하게 시뮬레이션 할 수 있다. 이 시뮬레이션 소프트웨어는 웹페이지에서 무료로 다운로드할 수 있다.
데이터시트는 헥사포드 로봇의 이동 범위, 가반하중 등의 정보를 제공하지만 작업 영역 한계는 현재 위치(변환 및 회전 좌표), 피벗 포인트의 현재 좌표 및 선택한 레퍼런스 좌표 시스템에 따라 달라진다. 시뮬레이션 툴을 사용해 데카르트 좌표에 있는 표준 헥사포드 로봇의 한계를 계산하고 그래픽으로 표현하며 각 애플리케이션에 맞게 조정할 수 있다. 따라서 헥사포드 로봇이나 컨트롤러가 없는 상황에서도 사전에 애플리케이션에 발생할 수 있는 기계적 문제를 발견해 해결할 수 있다.
여러 요인에 따라 달라지는 헥사포드 로봇의 한계 값 또한 마찬가지이다. 이러한 요인에는 장착 시 헥사포드 로봇의 방향, 하중, 무게 중심 위치, 모션 플랫폼의 각 위치(변환 및 회전 좌표), 개별 스트럿에 작용하는 힘 및 토크가 있다. 이는 애플리케이션에 가장 적합한 헥사포드 로봇 선정을 위해 슬라이더와 같은 그래픽 요소를 활용함으로써 시뮬레이션할 수 있으며, 적절한 포지셔닝 솔루션을 쉽게 찾을 수 있다.
