사진. PI

 

Physik Instrumente(PI)는 국제 항공 우주 전시회인 ILA Berlin 2024에서 LuFo VI-1: ADMAS(Advanced Machining and Sealing) 연구 프로젝트 파트너로 소개됐다. Airbus가 주도하는 이 프로젝트에 PI는 30년 이상의 헥사포드 개발 전문 지식을 기여했다. 이 프로젝트는 독일 연방 경제 및 기후 보호부의 공공 자금 지원을 받아 진행됐으며, DLR 항공 연구 프로젝트 관리 기관의 감독 하에 지난 4월 말에 성공적으로 완료됐다. 

 

항공기에서 에너지 효율성과 이산화탄소 절감 기여
PI는 공동 프로젝트의 일환으로, 항공기 제조에서 동적인 보상 기구를 위한 고성능 헥사포드 H-900K101을 개발했다. 목표는 RTM(수지 이송 성형) 제조 공정에서 CFK(탄소 섬유 강화 플라스틱) 부품의 가공 및 밀봉 정밀도를 향상시키고, 제조 시간과 공정 비용을 줄이는 것이다. 

CFK는 가벼운 무게와 높은 강성을 가지고 있어, 항공기에서 에너지 효율성과 이산화탄소 절감에 중요한 역할을 한다.

 

가공력의 동적 보상
동적 보상의 핵심은 CFK로 제작된 Wing of Tomorrow의 단일 통로 항공기 날개 외부를 밀링과 디버링으로 형태를 가공한 후 밀봉 및 드릴링을 수행하는 것이다.

이를 위해 PI 헥사포드는 관절 로봇과 결합해 가공 및 밀봉 도구를 정밀하게 포지셔닝하는 데 활용된다. 

PI의 H-900K101 헥사포드는 XY 평면에서 최대 40㎏의 가반하중과 최대 1.2G의 가속도를 갖춘 동적인 시스템이다. 이 시스템은 밀링 과정 중 가공력의 영향을 받는 고주파 경로 편차를 동적으로 보상할 수 있다. 

헥사포드 시스템은 특정한 애플리케이션 환경을 고려해 설계됐으며, 항공 우주 산업의 엄격한 공차 요구를 충족하면서도 신속한 제조 공정에 적합하게 최적화됐다.

 

도구의 정밀 포지셔닝
헥사포드 시스템은 EtherCAT® 인터페이스 사용 시 낮은 지연 시간, 컨트롤러와 드라이버 전자 장치 간의 광섬유 데이터 전송, IP54 등급의 컴포넌트를 제공한다. 

광섬유 데이터 전송을 통해 최대 100m 거리에서 드라이버 전자 장치를 제어하면서 다양한 인터페이스를 손상시키지 않고 헥사포드 컨트롤러를 프로세싱 셀 외부의 제어 캐비닛에 효율적으로 배치할 수 있다. 

또한, PI 컨트롤러와 드라이버 아키텍처에 EtherCAT® 기능을 통합해 에지 감지 센서 시스템과 관절 로봇 및 헥사포드 간의 경로 오차 보상을 위한 복잡한 제어 루프에 최소한의 지연 시간을 제공한다. 헥사포드의 위치 요청과 위치 응답 간의 EtherCAT® 제어 루프 응답 시간은 1.5㎳이다.

ADMAS LuFo 프로젝트는 최근 가속도 센서를 사용해 각 헥사포드 스트럿의 마모를 감지하는 방법을 연구했다. 스트럿 내 진동의 주파수 스펙트럼을 분석함으로써 드라이브 구성 요소의 고유 주파수를 파악하고 시스템의 변화를 감지할 수 있다.

 

협소한 공간에서 6자유도 제공
헥사포드는 협소한 공간에서 6자유도를 제공한다. 산업 애플리케이션을 위해 절대 위치 센서, 소프트웨어, 모션 컨트롤러의 조합을 통해 복잡한 모션 프로파일을 제어할 수 있다. 모든 구동 기술은 맞춤형으로 제공된다.

PI의 정밀 헥사포드는 1~250㎏까지의 하중과 ±0.06㎛의 반복성을 갖춘 스탠다드 구성을 제공한다. 맞춤형 정밀 헥사포드는 2t을 초과하는 하중도 지원한다. 이동 범위는 몇 밀리미터에서 수백 밀리미터까지 가능하며, 나노미터 단위의 정밀도 및 0.1㎜/s에서 500㎜/s의 속도를 제공한다. 

PI 헥사포드는 전 세계적으로 실리콘 포토닉스, 자동화, 의료 기술, 천문학, 연구 분야에서 사용되고 있다. 요구 사항에 따라 IP54, 실험실, 클린룸, 고진공, 초고진공 등의 환경에 맞게 지정할 수 있다.