스마트 팩토리는 모듈형 로봇 개념을 활용하여 분산형 지능과 제어를 통해 자동화 수준을 지속적으로 향상시키고 있습니다. 제어 기능을 물리적으로 분배하려면 전선과 케이블을 통한 연결이 필요하며 커넥터는 현대 공장의 환경 요구 사항을 충족할 만큼 안정적이고 안전해야 합니다. 이러한 커넥터는 정격 전류 요구 사항을 충족할 만큼 충분히 낮은 임피던스, 충분히 큰 접촉 면적을 가져야 하며 진동과 충격에 저항할 수 있는 강력한 잠금 메커니즘을 채택해야 합니다. 또한, 조립과 수정이 쉬워야 하고, 신속하게 업데이트하고 수정할 수 있어야 합니다.
이 기사에서는 먼저 산업용 로봇 및 공장 자동화의 연결 요구 사항을 간략하게 소개한 다음 TE Connectivity AMP 커넥터 시리즈를 소개하고 이러한 커넥터의 특성을 사용하여 이러한 애플리케이션의 전력, 신호, 신뢰성 및 안전 요구 사항을 지원하는 방법을 보여줍니다.
스마트팩토리란?
스마트 팩토리는 제어, 실시간 데이터 수집, 분석 및 의사결정을 위해 디지털로 상호 연결된 기계, 로봇 및 로컬 센서를 활용하는 종합 시설입니다(그림 1). 이러한 유형의 공장은 점점 더 분산화되고 모듈화되고 있어 끊임없이 변화하는 생산 수요를 충족하기 위해 쉽게 재구성할 수 있습니다. 모듈식 구성은 소형 기계의 로컬 제어 및 배치를 용이하게 하여 생산 유연성을 향상시킵니다.
네트워크로 연결된 기계, 로봇, 상호 연결된 센서의 개략도(확대하려면 클릭)
그림 1: 스마트 팩토리는 네트워크로 연결된 기계, 로봇, 상호 연결된 센서를 사용하여 효율적인 운영을 보장합니다. (이미지 출처: TE Connectivity AMP)
이러한 시설에서는 독립적이거나 협동적인 로봇이 장착된 모듈형 워크스테이션을 사용합니다. 워크스테이션 간에 제품을 이동하는 AGV(자동 유도 차량) 또는 AMR(자율 이동 로봇)과 같은 다양한 유형의 이동 로봇이 있습니다. 고정형 로봇에 비해 AMR 및 AGV의 장점은 워크스테이션 간 회전 및 이동이 가능하다는 강력한 이동성에 있습니다. AGV, AMR, 협업 로봇의 협업을 통해 생산 라인은 다양한 단위에서 다양한 작업을 수행할 수 있습니다. 로봇은 필요에 따라 워크스테이션 간에 이동하거나 재분배하여 전반적인 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 이러한 워크스테이션은 열악한 환경에 위치하는 경우가 많으므로 설계자는 로봇과 기타 자동화 기계가 고온, 습도, 먼지, 부식성 화학 물질은 물론 충격과 진동에 노출될 수 있다는 점을 고려해야 합니다.
센서는 모든 작업을 모니터링합니다. 설계에 따라 센서는 유선 또는 무선이 될 수 있습니다. 무선 센서는 일반적으로 산업용 사물 인터넷(IIoT)을 통해 연결됩니다. IIoT를 사용하여 모바일 로봇을 모니터링할 수도 있습니다.
일반적인 전자 시스템과 마찬가지로 업계 추세는 로봇, 기계, 센서 및 컨트롤러의 소형화를 향한 것입니다. 크기가 작고 무게가 가볍기 때문에 전력 수요는 적고 사용 가능한 공간은 넓어 생산성이 향상됩니다. 또한 인쇄회로기판의 부피도 작아지기 때문에 부품의 부피 효율이 높아야 합니다.
유연하고 안정적인 전원 및 신호 커넥터
전선 대 전선, 전선 대 기판, 전선 대 패널 등 커넥터는 전력 및 제어 신호를 안정적으로 전송해야 합니다. 커넥터가 작을수록 간격은 더 가까워지고 도체 간격은 더 미세해집니다.
모듈식 설계의 목적은 유연성을 달성하는 것입니다. 따라서 커넥터 솔루션은 자동화 시스템과 동일한 적응성을 가져야 합니다. 유연성 요구 사항을 충족하려면 커넥터 설계에서 안전하고 편리한 잠금을 보장하여 조립 중 불일치와 충격 및 진동으로 인한 우발적인 풀아웃을 방지해야 합니다.
TE Connectivity AMP의 Dynamic 시리즈 커넥터는 고밀도 산업용 신호 및 전력 회로의 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다. 이 커넥터는 2.6~100A 범위의 전류와 125~1000V 범위의 전압을 처리할 수 있는 다중 커넥터 시리즈를 통해 이러한 요구 사항을 충족합니다. 정격 전류 및 전압에 따라 이 커넥터는 1.8~24.5mm(mm) 범위의 도체 간격으로 고밀도 상호 연결을 제공할 수 있습니다.
가장 컴팩트한 다이나믹 커넥터는 Mini 시리즈입니다. 이 계열은 접점 간격이 1.8mm이고 핀 번호가 12, 16, 20개인 전선 기판 간 애플리케이션에 적합합니다. 정격 전압 250V AC(VAC) 및 전류 3A에 허용되는 전선은 22AWG ~ 26AWG입니다.
예를 들어, 1-2834461-2(그림 2, 상단)는 접점이 두 줄로 배열되고 열 사이의 간격이 2.75mm인 12개의 접점 소켓 하우징입니다. 커넥터의 크기는 길이 19.3mm, 너비 15.7mm, 높이 8.35mm입니다.
TE Connectivity 12핀 Dynamic Mini 와이어-보드 소켓 및 핀 홀더 구성 요소의 개략도
그림 2: 12핀 Dynamic Mini 와이어-보드 소켓(상단) 및 바늘 홀더(하단)의 구성 요소가 표시됩니다. (이미지 출처: TE Connectivity AMP)
소켓 하우징에는 TE Connectivity AMP 2834464-5 소켓 접점이 장착되어 있습니다. 이는 26AWG 전선을 수용할 수 있는 주석 도금 구리 합금 압착 전선 단자입니다. 정격 전류는 3A이고 작동 전압은 250VAC 또는 125VDC입니다. 각 접점은 잠금 플레이트를 사용하여 하우징에 고정됩니다. 또한 케이싱에는 보조 잠금 장치가 내장되어 있어 접점 단자의 잠금 메커니즘에 대한 추가적인 안전 보호 기능을 제공합니다.
소켓은 12핀 표면 장착 니들 홀더인 1-2834465-2에 연결됩니다(그림 2, 하단). 바늘 홀더의 길이는 19.3mm, 너비는 12.3mm, 높이는 8.7mm에 불과합니다. 바늘 홀더에는 정사각형 단면의 주석 도금 접촉 핀이 포함되어 있으며 완전히 덮힌 구조를 채택합니다.
이 커넥터에는 잘못된 삽입을 방지하는 키 제어 장치가 있으며 소켓과 바늘 소켓이 완전히 맞물렸을 때 소리와 촉각 피드백을 제공하는 잠금 래치가 장착되어 있습니다. 걸쇠는 실수로 잠금이 해제되는 것을 방지하기 위해 커넥터 상단 아래의 오목한 부분에 있습니다. 측면 못은 바늘 허브를 기계적으로 지지합니다.
미니 시리즈 커넥터는 더 작은 크기와 더 높은 신뢰성을 갖추고 있어 산업 환경의 요구 사항을 충족할 수 있을 뿐만 아니라 로봇 및 자동차와 같이 진동 방지 요구 사항이 더 높은 기타 응용 분야도 충족할 수 있습니다.