하노버 메쎄, 스마트 제품

이번 하노버 메쎄의 메인 테마는 “산업의 통합화 – Connect & Collaborate”이다. 제품의 기능을 개선하기 위해 매번 새로운 제품을 발명하지 않아도 되지만 디지털화의 과정에서 뒤처지지 않으려면 제품에 지능을 부여해야 한다. 이번 하노버 메쎄에서는 인더스트리 4.0과 스마트 생산에 대한 요건을 충족하기 위한 지능화된 많은 제품들이 있었다.

라인홀드 셰퍼(Reinhold Schäfer)

생산과정에서 디지털화를 실현하기 위해서는 여러 가지 스마트한 제품이 필요하다. 이런 제품에는 구체적으로 어떤 것들이 있으며 기업들이 개발한 것은 어떤 것들이 있을까? 수 년 전부터 기업들은 자신들의 제품에 센서와 디지털 인터페이스를 장착해 현대식 생산에 적합한 기능을 부여해 왔다.

미래형 공장 자동화, Your gate. Our system. Your safety.

글로벌 안전 자동화 선두기업인 Pilz는 이번 하노버 메쎄에서 „We Automate. Safety“라는 모토로, 미래형 공장의 비전을 실현할 혁신적인 자동화 솔루션을 선보였으며, 지능형 네트워크와 유연한 생산방식은 모든 산업분야에서 크고 새로운 기회를 제공하였다. 방문자들은 스마트 팩토리에서 글로벌 혁신제품 PSENmat가 어떻게 작동을 하는지, 감압형 안전 매트에는 스위치 기능이 통합되어 구역별로 감시하고 특정기능을 작동하는지 확인할 수 있었다.

이번 하노버 메쎄의 8번홀의 중심 테마는 “Industrie 4.0, 산업용 인터넷과 만남”이다. SmartFactoryKL의 회원사인 필츠는 안전(기계류 안전)과 보안(IT 보안)이라는 주제의 표준화와 공동 접근을 지원하였으며, SmartFactoryKL의 부스에서 Industrie 4.0의 실제 사례를 통해 생산라인을 시연하였다. “더 스마트하게, 더 안전하게! Teamwork 4.0. 로봇이 없는 공장? 미래형 공장에서는 로봇이 없는 공장이란 상상할 수 없다!” 필츠는 사람과 로봇이 함께 일하는 작업장에서 안전 자동화 부문에서 가장 믿을 만한 파트너라는 사실을 확인할 수 있었다. 방문자들은 필츠 부스에서 사람과 로봇이 같은 워크스테이션에서 어떻게 협력하는지 직접 확인할 수 있었다. 경제적인 직렬 연결, 이스케이프 릴리즈, 고속 진단, 추가 작동 및 푸시 버튼, 이는 필츠의 새로운 모듈형 안전 게이트 시스템에서 제공되는 개별 구성품이다. 필츠는 이 구성품을 통해 맞춤형 안전 게이트 솔루션을 어떻게 구성할 수 있는지 현장에서 시연하였다.

센서를 통해 지능적인 네트워킹과 예측정비가 가능하다

미끄럼 베어링과 지능형 마모센서가 크레인과 갠트리시스템을 위한 이 롤러체인에서 긴 수명을 보장한다.

모션 플라스틱(Motion Plastics) 업체인 igus는 마모 정도를 측정하는 센서를 케이블 캐리어에 장착해 정비인력에게 필요한 교체사항을 실시간으로 알려주고 있다. 이번 하노버 박람회에서 igus는 센서를 옵션으로 장착한 케이블 캐리어를 제품 포트폴리오에 처음으로 올렸다. 해당 케이블 캐리어는 전세계적으로 1,000개 이상의 크레인 어플리케이션과 갠트리 어플리케이션에서 사용하는 시스템 P4이다. 이 롤러 체인시리즈는 이동거리가 최대 800m, 속도 5m/s 이상의 저진동과 저소음으로100만 번 이상의 사이클을 견딜 수 있으며, 케이블 링크에 통합된 롤러를 이용해 마찰이 최소화되고 수명은 최대화되었다. igus에 따르면 어퍼 런(upper run)과 로어 런(lower run) 사이의 오프셋으로 인해 플라스틱 롤러가 중첩되지 않고 비켜가기 때문에 정숙한 작동이 가능하고, 마찰 값이 낮아지고 구동 출력이 57% 줄어든다고 한다. 또한 체인 링크의 모든 연결부에는 선회운동을 위한 베어링 지점이 있으며, 이 베어링에는 고성능 플라스틱 재질인 미끄럼 베어링을 장착돼 정비가 필요 없고, 수명도 두 배 이상 길어졌다. 새로운 P4.1에는 스마트한 모니터링 센서 즉, 미끄럼 베어링을 위한 마모센서를 옵션으로 장착할 수 있다. 이 센서는 지정된 마모한계에서 igus 통신모듈(Icom)에 신호를 전송해 정비를 미리 계획하고, 고객 주문에 따라 Icom의 데이터를 다양하게 사용할 수 있다. 또 순수하게 정비 메시지만 필요한 경우 기존의 소프트웨어 환경과 인트라넷 솔루션에 직접 연결하고, 역동적으로 수명을 예측 시 igus 데이터센터에 연결한다. 이 경우 정비 권장안은 기계학습과 인공지능 알고리즘을 통해 작동 중인 수많은 어플리케이션으로부터 얻은 경험 값으로 조정해 정밀화된다. 정비기사는 P4.1 롤러체인의 지능형 네트워킹을 통해 언제 어디서든 케이블 캐리어의 수명데이터에 접근할 수 있다. „지능형 Drylin 리니어 가이드와 지능형 케이블캐리어, 지능형 와이어와는 상관 없이 통합된 센서가 제품을 모니터링하고 고장 전에 경고를 보내줍니다“ (해럴드 네링, Igus 케이블 캐리어 시스템 대변인)

질량 유량계는 완전 디지털 전자장치 플랫폼을 기반으로 한다

ABB는 펌프를 연속적으로 모니터링할 수 있는 펌프용 어빌리티 스마트센서를 제공한다.

ABB 어빌리티 스마트센서가 개선 방법을 찾던 중 중소 펌프제조사인 Egger의 관심을 갖게 됐다. ABB에 따르면 2016년에 개발한 이 솔루션은 원격 모니터링을 통해 문제를 조기에 감지하고 모터의 정비물류를 혁신하고, 정비작업을 예방으로 실행해 가동중지를 줄일 수 있었다. 센서를 펌프의 요구사항에 맞추어 특수하게 조정하여, 펌프 회전속도, 불균형, 공동 현상과 같은 데이터도 판독하고 데이터는 게이트웨이를 통해 ABB 어빌리티 클라우드로 전송된다. 그 곳에서 데이터를 앱을 통해 불러오거나 처리할 수 있어 클라우드 기반 서비스를 제공할 수 있다. ABB 어빌리티 스마트 센서를 담당하는 Jonas Spoorendonk의 설명에 따르면 ABB는 하드웨어와 클라우드 서비스 공급자이며, Egger는 고객과 접촉하고 새로운 사업 모델을 실현하고 있다고 한다.

ABB는 이번 하노버 메쎄에서 새로운 열적 질량유량계 „Sensy-Master“ 시리즈를 선보였다. 이 시리즈는 „Sensy-Flow“ 시리즈를 대체하는 것으로, ABB 비지니스 개발부문에서 유량계 기술을 담당하는 라인하르트 포프트에 의하면 이 새로운 장치는 열막 유체속도계 원리를 기반으로 짧은 응답시간, 큰 측정범위, 간단하고 견고한 구조가 특징이라고 한다. 이전 모델이 아날로그 방식이었다면, 디지털화를 통해 사용자가 간편하게 이용할 수 있다. 내장된 센서 어플리케이션 메모리로 중복 데이터 저장이 가능하고, 이로 인해 전자장치 교체 시 캘리브레이션을 다시 할 필요가 없다. 사전 구성되는 네 개의 측정 어플리케이션 외에 추가의 어플리케이션도 선택이 가능하다.

센서와 진동 분석기능을 리니어 가이드에 통합하다

부하에 맞는 자동 재윤활 유닛을 리니어 순환 롤러 베어링과 가이드웨이 어셈블리, 리니어 볼 베어링 및 가이드웨이 어셈블리에 대해서도 구입할 수 있다.

Schaeffler는 센서와 진동분석 기능을 리니어 가이드에 통합하고, 이 메카트로닉스 컴포넌트로 자동화된 재윤활 기능을 제공한다. 2017년에 리니어 순환 롤러베어링과 가이드웨이 어셈블리를 위해 개발한 기능을 리니어 볼 베어링과 가이드웨이 어셈블리를 위해 구입할 수 있고, 이번 하노버 박람회에도 선보였다. Schaeffler에 의하면 이 제품은 순수한 재윤활 기능을 넘어서는 장점이 있다고 한다. 프로파일 레일 가이드의 윤활과 윤활상태 모니터링을 완전히 자동화할 수 있는 방법은 운영자와 생산 기계 제조사에게는 커다란 진보를 의미한다. 이를 통해 운영자는 경우에 따라 수동으로 실사하는 윤활작업이 없어지고, 기계 제조사는 더 이상 중앙 윤활시스템의 제한된 컨트롤방법에 좌우되지 않아도 되기 때문이다. 반면 Schaeffler Durasense는 개별적인 각각 리니어 축에 부하에 맞는 재윤활이 이뤄진다. 평가 전자장치로 축 별로 최대 여섯 개의 캐리지를 모니터링할 수 있다. 6열과 4열의 리니어 볼 베어링과 가이드웨이 어셈블리 Kuse, Kuve, 리니어 순환 롤러베어링 및 가이드웨이 어셈블리인 Rue에서도 캐리지에서 센서 위치를 자유롭게 선택할 수 있다. 즉 캐리지의 좌측 또는 우측을 선택하거나 또는 헤드 피스의 좌측 및 우측을 선택 가능하다.

특히 이 시스템은 윤활 부족과 윤활 과잉을 센서장치를 통해 방지하고, 고장률을 낮추어 기계 작동시간을 연장하고자 한다. 예를 들어 윤활어셈블리 결함, 호스 누수, 윤활니플 막힘으로 인해 윤활에 이상이 생기면 시스템이 이를 감지한다. 때문에 중앙 윤활시스템에 사용하는 압력센서를 이용한 번거로운 모니터링은 필요하지 않다. 이 새로운 시스템은 복잡하게 연결된 시스템을 작동 중지로부터 보호한다. 제조사에 따르면 Durasense는 기계 가용성이 중요한 모든 분야에서 그 의미가 크다. 특히 자동차 제조사의 제조라인과 사내물류, 식품 및 포장라인, 자동화된 어셈블리, 핸들링이 많은 모션 축에 특히 유용하다.

2011년 하노버 메쎄에서 인더스트리 4.0이라는 말이 처음으로 등장하였을 때에 이 단어가 앞으로 전개될지, 이를 위해 무엇이 필요할지 아무도 생각하지 못했다. „5년 전, 다름슈타트 공과대학의 연구원들이 나사에 센서를 부착하는 첫 번째 작품을 만들었을 때, 당시에는 나사에 센서를 부착하는 것에 어떠한 설득력도 없었습니다.“(마티아스 브레나이스) 그들은 생산기술과 성형기계 연구소의 프로젝트를 바탕으로 해당 나사를 연구하고 개발하였다. 나사 접합 연결부위가 잘 풀렸다, 특히 거친 환경에서 자주 발생하였다. 외부에 부착된 센서가 측정 값을 제공하지만, 이 값은 기계내부와 구성품 내부에서 실제로 작용하는 힘과 차이가 있었다.

이 센서나사는 기계 내부에서 어느 정도의 힘이 작용하는지 정확하게 측정한다.

간단한 구조 요소가 힘 측정 나사가 되다

이 나사는 연구를 거치면서 작아졌고, 시장 성숙도가 높아지면서 특허를 받을 수 있었다. 독일연방경제기술부는 이 새로운 기술을 신뢰하였고, EXIST 연구 이전 프로그램에 받아들였다. 생산을 시작할 때까지 18개월 동안 센서나사는 지원금을 받았고, 첫 번째 발주자는 파이오니어 프로젝트 단계에서 이 기술을 사용하였다. 리니어 인코더와 가속센서는 자석의 힘으로 고정되거나 중앙나사를 통해 설치되었다. 그리고 2013년에 이 나사를 마케팅 하기 위해 Consenses사가 설립되었다. 특허 받은 이 측정 나사는 기존의 나사를 대체하고 기계적 구조 내부로부터 고도로 정밀한 힘 신호를 전달하고 있다.