모션의 특성을 고려한 케이블의 혁신
한 번 설치되면, 움직임이 발생하는 고정형 케이블과 에너지체인이 움직일 때마다 수많은 인장력과 압축력에 노출되는 구동형 케이블은 달라야 한다. 하지만 일반적인 고정형 케이블과 동일한 구조의 케이블이 그대로 모션 시스템에도 적용됨으로써 에너지체인과 케이블의 부조화가 발생되고 있다.
이 문제를 해결하기 위해 모션 플라스틱 전문기업 이구스igus는 모션 시스템을 위한 특별한 케이블을 고안했다. 이구스 체인플렉스igus Chainflex가 바로 그것이다. 체인플렉스는 이구스가 보유한 모션 플라스틱의 지식을 바탕으로 에너지체인의 움직임에 가장 효율적으로 대응하도록 한 케이블이다.
모션 시스템을 위한 체인플렉스는 일반적인 케이블과는 구조부터 다르다. 일반적인 케이블이 여러 층으로 감싼 심선들을 배치하고, 사이의 빈 공간은 필름이나 폴리스로 채운 레이어 구조를 취하는 반면, 체인플렉스는 강철 케이블과 와이어를 번들로 편조하는 번들형 구조를 채택한다.
심선을 한 가닥씩 여러 층으로 포갠 레이어 구조의 경우, 굽힘이 발생할 때마다 케이블의 내부 심선에 인장력과 압축력이 그대로 전달되고, 이 힘들이 축적되면서 결국 코크 스크류 현상과 같은 손상을 발생시킨다. 반면, 여러 가닥의 심선을 꼬아 번들로 감싸고, 각기 다른 리버스 꼬임 방식을 적용하여 완성되는 체인플렉스의 번들 구조는 굽힘 시에도 인장 응력을 최소화할 수 있어 수많은 동작에도 케이블의 손상이 쉽게 발생하지 않는다. 나아가 전체 편조 구조가 압출로 제작되고, 내부 공작은 자켓 재질로 완전히 메워져 꼬인 심선의 풀림을 방지함은 물론 강력한 내구성을 지닌다.
올바른 재질로 차이를 만들다케이블에 있어 구조만큼 중요한 부분이 올바른 절연 재질과 외피 재질이다. 이구스는 고품질의 다양한 외피 재질을 사용하여 사용 환경에서 최고의 비용효율성을 얻도록 하고 있다. 체인플렉스 시리즈는 PVC, PUR, TPE, iguPUR 등 네 가지 외피로 제공되는데, 이들은 각기 다른 특성으로 다양한 사용자의 니즈를 만족시킨다. 가성비가 요구되는 환경, 분진이나 고온 대응력이 필요한 환경 등 고객의 상황에 맞는 최적의 케이블 선택을 지원하는 것이다.권태혁 한국이구스 차장은 “오일과 접촉할 가능성이 적고, 온도 조건도 가혹하지 않다면, 가성비 측면에서 PVC 재질의 케이블이 적합하지만, 고온의 가혹 환경에서 청결까지 요구되는 환경이라면 극한의 온도에 대응하면서 분진 발생도 적은 TPE가 적합하다. 반대로 움직임이 많지 않은 시스템이라면 iguPUR로 가성비를 극대화하는 선택이 적절하다. 이처럼 이구스는 각 환경에 맞춤화된 외피 재질을 제공함으로써 고객이 최적의 케이블을 사용할 수 있도록 지원한다”고 강조했다.맞춤형 케이블로 최적의 이용 보장
이구스는 로봇 케이블을 비롯하여 서보 케이블, 컨트롤 케이블 등으로 체인플렉스 제품군을 세분화해 공급하고 있다. 사용 특성과 환경에 맞춤화된 최적의 케이블을 선택하도록 지원하기 위함이다.
예를 들어 산업용 로봇이나 다축 모션에서는 완전히 다른 쉴드 개념이 요청된다. 움직임에 따라 이동 방향이 반복적으로 변경되는 산업용 로봇, 다축 로봇의 특성 때문이다.
쉴드 상하에 슬라이딩 요소를 배치하는 소프트soft 구조로 설계된 체인플렉스 로봇Chainflex ROBOT 케이블은 전체 편조 구조와 외피에 상응하여 쉴드가 자유롭게 움직임으로써 케이블에 작용하는 인장력과 압축력을 감소시킨다. 즉 로봇과 같이 강한 비틀림이 자주 발생하는 격렬한 모션 환경에서도 손상없이 수백만 사이클을 견디는 내구성을 갖추고 있다.
이 뿐만이 아니다. 이구스는 1354종의 체인플렉스 케이블과 4800종의 커넥터를 24개 제조업체 표준에 따라 하네싱해 공급하는 레디케이블Ready Cable, 에너지체인과 케이블, 커넥터를 한꺼번에 제공하는 에너지 전달 솔루션인 레디체인Ready Chain 제품군도 선보이고 있다.
특히 레디체인의 경우, 전원만 꽂으면 즉시 사용할 수 있다. 에너지 전달 부분을 고객 요구에 맞춰 원스톱으로 서비스함으로써 모션 시스템의 설계와 운용을 더욱 편리하게 하는 것이 레디체인이 갖는 의미다. 국내 대형 로봇 제조 기업 D사에서 레디체인을 적용하는 등 국내에서도 레디체인에 대한 관심과 수요가 증가하고 있다.
예측 가능한 케이블의 수명
이구스는 업계 최대 규모의 이구스 시험 연구실에서 케이블 테스트를 진행하여 신뢰성 있는 예측가능한 수명을 보장한다. 이구스는 2750m²에 달하는 테스트실에서 65종 이상의 장비를 사용하여 장기간에 걸친 테스트를 진행하는데 이때 목적에 따라 -40°C의 극한 환경이 적용되기도 하며, 오일이나 물 등을 접촉시키기도 하는 등 각 환경이 사실적으로 재현된다.
이러한 테스트를 통해 이구스는 실제 현장에서 에너지체인과 케이블의 외피가 접촉되어 발생하는 마모를 정확하게 측정하고 있다. 이는 더 나은 제품을 개발하기 위한 데이터가 될 뿐 아니라 고객에게 해당 제품의 수명에 관한 정보를 신뢰성 있게 제공하는 배경이 된다.
예를 들어 크레인에 사용되는 대형 에너지체인 시스템은 최대 이동거리 240m의 공간에서 테스트가 진행되어 충진 중량 8kg/m, 4m/s의 이동속도로 총 25,000km 이상의 연속 동작이 가능함을 입증했다. 고객은 이러한 테스트 결과를 자사의 운용 환경에 대입해 보다 명확하게 수명을 예측하고, 기계의 유지보수를 수행할 수 있다.
권 차장은 “장기간에 걸친 철저한 테스트로 인해 이구스의 체인플렉스 케이블은 업계 최고 수준의 내구성을 갖췄을 뿐만 아니라 실제 현장에서 언제 어느 시점에 케이블을 교체해야 하는지 알 수 있도록 한다. 이를 통해 예기치 않은 설비 중단을 방지하고, 생산성 극대화를 이룰 수 있다”고 말했다. 이어 권 차장은 “이구스가 체인플렉스 케이블에 대해 36개월 또는 1000만 사이클이라는 업계 최고 수준의 사용 수명을 보장하는 것은 이와 같은 철저한 테스트에서 도출된 자신감”이라고 덧붙였다.
손상 유발 요인의 감지 및 제거이구스는 지속적으로 신제품의 개발과 테스트를 함께 수행하는 동시에 자체 제조 공정까지 모니터링하고 있다. 특정 알고리즘에 따라 생산 중인 케이블은 배치테스트에서 평가되는데, 이는 제조된 모든 케이블의 20%에 달한다.
배치 테스트에는 에너지체인 내 모션 테스트와 그 후 전체적인 케이블 구조 분석이 포함되어 점진적으로 케이블의 굽힘 행동에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 제조상의 오류까지 발견할 수 있다. 체인플렉스 케이블은 배치 테스트 하나만으로도 연간 2억 5000만 사이클 이상을 수행하는데, 이는 업계에서 이구스만 기록한 유일한 성과이다.
나아가 이구스는 AutΩMeS 시스템을 개발하여 케이블 적용 현장에서 도체 결함을 빠르게 파악하고, 실질적인 정비가 이뤄지도록 지원하고 있다. 아무리 정교한 테스트를 진행하였다고 해도 엄밀하게 말해 이는 참고사항일 뿐이다. 테스트 결과는 경험적 결과일 뿐 실제 고객이 현장에서 사용하고 있는 케이블의 이상 여부를 정확하게 말해주는 것은 아니다.
AutΩMeS는 연간 140만회에 달하는 엄청난 양의 측정 데이터를 기록하여 실제 현장에서 케이블의 상태를 정확하게 파악하도록 한다. 하루 24시간, 1년 365일 끊임 없이 케이블의 전기적 특성을 모니터링하는 완전 자동 측정 시스템인 AutΩMeS를 사용하면 케이블이 언제 피로 징후를 보이기 시작했는지를 빠르게 감지하여 실제 손상으로 이어지기 전에 조치할 수 있다. 또한 측정 결과를 바탕으로 손상 원인을 제거함으로써 재발을 방지하고 수명 극대화를 지원한다.
쉽고 정확하게용도와 환경에 맞춤화된 다양한 케이블 제품군이 존재하는 만큼 필요로 하는 제품을 빠르고 정확하게 찾을 수 있어야 한다는 점도 중요하다. 공급가능 제품의 범위를 지속적으로 넓혀가고 있는 이구스는 체인플렉스 카탈로그와 관련 물성표를 통해 안정적으로 기능하는 최소곡률반경, 운동성, 이동거리 등 애플리케이션에 중요한 파라미터들을 확인할 수 있도록 하고 있다. 카탈로그에서는 케이블 구조, 다양한 매체에 대한 내성뿐만 아니라 각 케이블이 보유하고 있는 인증에 대한 상세 내용도 찾아볼 수 있다.
더불어 즉시 발송 가능한 익스프레스 카달로그도 운영하여 빠른 납기에 대한 수요도 만족시키고 있다. 한국이구스에 따르면, 현재 체인플렉스 케이블 카탈로그에 수록된 총 1381개 케이블 중 1244종의 케이블을 재고로 보유하여 24시간 이내 발송이 가능하다.
손쉬운 온라인 툴도 제공된다. 다양한 온라인 툴을 통하여 사용자가 올바른 케이블을 직접 쉽고 빠르게 선택할 수 있도록 지원하고 있는 것. 체인플렉스 케이블 제품 검색기의 경우, 각 환경에서 사용 가능한 다양한 케이블의 종류를 빠르게 확인하여 특정 용도에 가장 적합한 케이블을 선택할 수 있다. 체인플렉스의 사용 수명 계산기를 사용하면 제품의 예상 수명을 확인할 수 있는데, 리니어, 비지지, 글라이딩, 행잉, 비틀림과 같은 동작 유형과 운동성, 환경 조건 등 파라미터를 입력하면 더블 스트로크 횟수를 기준으로 측정한 예상 사용수명에 대해 구체적인 정보가 제공된다.
권태혁 차장은 “이구스의 체인플렉스는 최소 주문수량이나 소량 주문에 대한 추가 부담금과 컷팅 비용이 없다. 따라서 1m든 300m든 원하는 길이만큼 주문 가능해 비용효율성을 극대화할 수 있다”면서 “온라인 툴로 원하는 조건의 케이블을 빠르게 찾아 필요한 만큼만 구입하고, 배송받음으로써 고객은 보다 빠르게 시장의 변화에 대응하는 이점을 얻을 수 있을 것”이라고 말했다.