Elmo는 자사 솔루션을 통해 시간 당 6만 개 이상의 라벨을 부착할 수 있는 라인 속도를 구현했다. 라벨 부착 및 뚜껑 봉함 기계에 적합하다. Elmo의 제품은 빠른 속도로 작동하면서도 라벨 부착 오류는 매우 적다.
자료 | 엘모 모션컨트롤(www.elmomc.com)

Elmo의 솔루션은 초고속으로 회전하는 플랫폼에서 하나의 솔루션으로 60개 이상의 통합된 모터·드라이브를 작동시킨다. 또한 슬립 링을 통해 고 전력 및 고속 EtherCAT 통신을 구현한다. 

과제
병 라벨을 신속하게 부착하거나 뚜껑을 봉합하는 기계를 구현하는 데에는 복잡하고 동적인 ECAM 운동의 설계 및 실행이라는 어려움이 따른다. 이를 위해서는 진동이나 습기 그리고 극한 온도 등 악조건 속에서 작동하는 수십 개의 모터와 드라이브들이 달린 회전 기계들을 제어해야 한다. 또 슬립 링 미디어를 활용한, 신속하고 결정적이며 신호적으로 무결한 민감한 통신도 필요하다. 이를 위해서는 상당한 경험과 더불어 높은 수준의 전문 지식도 있어야 한다.

Elmo에서 제공하는 첨단 모션컨트롤은 솔루션 구현 과정을 일반적인 엔지니어링 수준으로 단순화시켜 개발시간을 상당히 줄이며, 모션컨트롤 설계 및 작업을 3일 미만으로 낮춘다.

스마트한 소프트웨어
모션 개발 과정을 단순화시켜주는 스마트 소프트웨어(Smart Software) 도구 상자를 활용하면 개발 기간을 상당 부분 줄일 수 있다.

▲스마트 소프트웨어의 첫 번째 그룹은 서보 튜닝·ECAM·오류 매핑·네트워크 구성 등 EASII의 매우 중요한 부분으로, 일반적인 개발의 환경설정 단계에 쓰인다. ▲두 번째 그룹은 개발자 및 프로그래머에 의해 수행되는 시간이 오래 걸리는 소모적인 프로그래밍 요구사항들을 단순화시켜주는 일단의 풍부하고 정교한 모션 블록(EMBL, Elmo 고급 모션 블록), 라이브러리 및 기계 템플릿이다. 이는 보통 기계의 공정 개발 단계에서 사용된다.

두 개의 그룹은 가장 빠른 기간 안에 가장 간단하게 구현하기 위한 상호 보완적 존재다. 단순성에 의한 인텔리전스는 ▲다방면의 전문가를 필요로 하지 않을 뿐 아니라 ▲모션컨트롤 성능을 개선하고 ▲엔지니어링 리소스를 크게 절감하며 ▲출시 기간을 현저하게 단축시킨다.

통합형 모터
인텔리전스 시스템을 구현하기 위해서는 크기가 작고 효율이 높으며 강한 고출력 골드 휘슬(GOLD WHISTLE) 서보 드라이브를 모터 내부에 통합한다. 이를 통해 회전 컨베이어를 단순화하고 공간 및 무게를 현저하게 줄인다. 또한 케이블 연결을 EtherCAT 통신 케이블과 DC 버스만으로 줄여 전기 캐비닛 크기를 축소한다. 이러한 케이블 연결 최소화는 EMI 유도를 줄이고 노이즈 면역을 향상시키는 열쇠다.

  드라이브와 모터의 결합
극소형·지능형 골드 휘슬 서보 드라이브는 기계적 부하의 비 선형성을 극복함으로써 넓은 대역폭과 빠른 반응을 위해 조율되어 있다. 이를 통해 매우 빠르고 안정적인 작업과 매우 높은 효율 그리고 무 오류 작업을 실현한다. 

60개의 서보 드라이브로 구성된 오케스트라는 전체 병 가공 과정을 제어 및 감독하는 마에스트로에 의해 수행된다. 마에스트로는 다축 컨트롤러로, 복잡한 모션 시나리오를 정밀하게 실행한다. 골드 휘슬 서보 드라이브와 결합되어 작동하는 마에스트로를 통해 조화로운 모션을 달성한다.

솔루션의 특징
회전대에 위치한 60개의 축은 병 라벨 부착 및 뚜껑 봉함 작업을 빠르게 수행한다. 병은 기계에 자동으로 공급, 이후 회전대로 옮겨진다. 

회전대는 첨단 통합 드라이브·모터 솔루션인 고출력 소형 Elmo 듀엣(DUET) 60개로 구성된다. 회전대의 크기에는 제한이 있고, 소형 솔루션인 듀엣은 여기서 가장 중요한 역할을 한다. 듀엣은 회전대 위에 위치하며, 카메라가 영상을 캡처하는 동안 회전의 고 정밀성을 위해 직접 커플링을 사용한다.

듀엣에는 고전력 케이블과 직렬 EtherCAT 케이블이 연결된다. 풍부한 EASII 도구 및 기능을 통해 드라이브를 조율하고 해당 서보 동작을 최적화할 수 있다. 빠른 속도와 정밀성 및 정확성을 제공하는 비결이다.

EAS II 고급 서보 제어(Advanced Servo Control)는 다양한 모터 및 장비의 서보라도 최적화를 수행하는 기능을 통합한다. 

자동 튜너(Auto Tuner)는 어떠한 기계적 장애라도 단 몇 분 내에 해결한다.

소형 모터/고출력 드라이브 솔루션은 제한된 기계 공간에 최적화되어 있다. 높은 분해능의 앱솔루트 엔코더를 이용해 높은 정밀성과 최고의 서보 제어 및 성능을 달성한다. 

듀엣 솔루션은 회전대의 기계적 진동을 견딜 수 있는 구조여야 한다. 이 솔루션은 최소한의 케이블만 사용하므로 외부 잡음에 대한 최소한의 영향과 낮은 EMI 및 RFI로 이어진다. 따라서 EtherCAT 직렬 통신 네트워킹에 의해 제어되는 다수의 축들에 대한 최고의 솔루션을 제공한다. 

  수 분 내에 준비 완료
네 개의 고속 카메라가 기계의 정지 부위에 위치한다. 병이 카메라를 통과하면 스냅 샷을 촬영, 호스트 컴퓨터로 전송한다. 호스트 컴퓨터는 화상 데이터를 처리한 후 이미지 처리 알고리즘을 이용하여 정확한 라벨 위치를 계산한다. 병의 회전은 Elmo의 다축 컨트롤러인 마에스트로가 제어한다. 최초 목표 라벨 부착 위치를 설정한 다음 ECAM 실행 동작이 시작되기를 기다린다.

마에스트로에서 실행되는 ECAM 기능은 이 기계의 동작에서 사용되는 핵심 기능 중 하나다. 마에스트로를 이용하여 ECAM을 작동하면 ▲모든 슬레이브들은 DS-402 규격의 주기로 동기화되는 위치 동작 모드로 작동하며 ▲마에스트로와 EASII는 최소의 ECAM 접점 수를 통해 부드러운 모션 궤도를 위한 높은 삽입 수준을 허용한다. ▲이를 통해 신속한 동적 테이블 계산·실행· 테이블 전환·다층 토폴로지 구축·가상 축 동기화·구현 과정을 단순화·촉진 등 수많은 고급 기능들을 구현한다.

첨단 EAS II(Elmo의 EMBL)와 결합된 Elmo 애플리케이션 스튜디오 ECAM 도구(Elmo의 모션 블록 라이브러리Motion Block Libraries)는 ECAM 궤도의 매우 간단하고 신속한 설계 및 정밀한 시험을 지원한다. 

Elmo는 기계의 개발 과정을 단순화시켜주는 여러 EMBL들을 개발했다. EMBL의 예로는 호밍(모든 DS-402 방법 등), 출력 비교(PEGS), 에뮬레이션, ECAM, PVT, 스플라인, 조이스틱 등이 있다. Elmo는 사용자들을 위한 새로운 EMBL들을 계속 개발 및 소개하고 있다.

Elmo는 최적의 도구를 이용하여, 그리고 최소의 엔지니어링 리소스 투입으로 가장 짧은 출시 기간을 보장하며, 간단하고 신속하며 지능적인 방법으로 전체 구현 과정을 안내한다.