역동적 팔레타이징

음료 상자를 취급하는 팔레타이징 로봇은 새로운 컨셉트의 파워 트레인이 가지고 있는 장점을 이용한다. 로봇 회전암의 중심 요소는 구조가 다른 두 개의 사이클로이드 드라이브인데, 이 드라이브는 높은 역동성과 안정성을 보장한다.

마르쿠스 뢰브: Nabtesco Precision Europe GmbH 판매 매니저

포장 산업은 로보틱스와 자동화의 주요 목표 시장 가운데 하나이다. 그럼에도 이 분야는 아직도 표준 드라이브를 사용하는 경우가 많다. 물론 높은 수준의 자동화를 통해 더욱 역동적이고, 신속하며 정밀한 어플리케이션으로 가는 추세이며, 자동화 수준이 높을수록 드라이브에 대한 요구 사항도 까다롭다. 

Beyer Maschinenbau GmbH도 이러한 최신화 압력으로 인해, 정밀성, 신속성, 효율성, 내구성에 대한 요건을 달성하기 위해 종래의 드라이브에서 Nabtesco의 사이클로이드 드라이브로 채택했다. 이 드라이브는 Multipal SA의 3축 회전암 팔레타이저에 보조를 맞추는 것이 목적이다.    

Beyer Maschinenbau GmbH는 약 15년 전부터 특히 음료 상자를 취급하는 팔레타이저를 제작하고 있다. “우리는 2000년 초 작은 규모로 출발했습니다. 당사 팔레타이저들의 성능은 점점 우수해지고 효율성도 높아졌습니다.“(틸 바이에르 대표) 고성능 3축 회전암 팔레타이저 Multipal SA는 시간당 대략 500 레이어를 만든다. 한 레이어는 동시에 잡고 팔레팅되는 상자 8개로 이루어지므로, 시간당 최대 4,000 상자를 처리할 수 있다.  

3축 회전암 팔레타이저는 일반적으로 음료 도매상의 분류 시스템에 설치한다. 이 팔레타이저는 시간당 최대 4,000개의 음료 박스를 처리할 수 있다
3축 회전암 팔레타이저는 일반적으로 음료 도매상의 분류 시스템에 설치한다.
이 팔레타이저는 시간당 최대 4,000개의 음료 박스를 처리할 수 있다

에너지 절감 시스템 장착

이 고성능 팔레타이저는 에너지도 절감한다. 자체 중량이 근소하며 축기술에 대한 에너지 절감 시스템도 장착하였다. 팔레타이저의 모터는 부분적으로는 발전기 모드로 작동한다. 그로 인해 제동 시 발생하는 여분의 에너지를 전류를 필요로 하는 축에 사용할 수 있다. 또한 에너지 소비를 최소화하기 위해 카운터 밸런스를 사용하는데, 총 에너지 소비량은 겨우 3 ~ 4 kWh이다. 이 팔레타이저는 높은 위치 정확성에서 우수하다. 총 세 개의 팔레트 위치로 접근할 수 있고 교대로 두 개의 팔레트를 한 테이블 위에 또는 한 팔레트를 두 테이블 위에 로딩 또는 언로딩 가능하다.

2014년 9월부터 Multipal SA 계열의 팔레타이저에 우수한 성능의 콤팩트한 Mabtesco 사이클로이드 드라이브를 장착하고 있다. “우리는 당사 팔레타이저의 요건을 충족하는 드라이브 납품업체를 찾고 있었습니다. Nabtesco사의 사이클로이드 드라이브가 이미 시장에서 성공적으로 여러 로봇 어플리케이션에서 작동하고 있다는 것을 알았습니다. 그래서 그리핑 헤드가 있는 회전암을 장착하기로 했습니다.“ (틸 바이에르)

회전암에 설치한 케이블을 통과시키기 위해 로봇 숄더 조인트에 사이클로이드 중공 샤프트 드라이브를 선택하였다
회전암에 설치한 케이블을 통과시키기 위해 로봇 숄더 조인트에 사이클로이드 중공 샤프트 드라이브를 선택하였다

어플리케이션에 드라이브를 맞추다

고성능 팔레타이저의 요건에 맞는 드라이브 솔루션을 제공하기 위해 Nabtesco는 전체 드라이브 체인 설계 시 처음부터 Beyer사를 지원하였다. 어플리케이션은 우선 시뮬레이션하고 이후 적절한 드라이브 솔루션을 계산한 후 어플리케이션에 맞게 조정하였다. 특수 플랜지와 피니언은 Beyer사를 위해 디자인하였으며, 특별히 로보틱스 어플리케이션을 위해 설계한 사이클로이드 드라이브 RH-400CS는 어플리케이션에 맞추어 최적화하였다. “음료 산업의 요건에 맞추기 위해, 장착하는 드라이브는 무엇보다 견고하고 수명이 길어야 하며 24시간 세 시간 교대를 견뎌야 합니다.“(틸 바이에르) 또한 높은 정동 회전력을 수용하고 케이블을 손상되지 않게 설치할 수 있기 위해서는 컬럼형 팔레타이저의 숄더 조인트에 중공 샤프트 드라이브가 필요했다. 설치가 번거로운 에너지 체인이나 케이블 캐리어를 사용하지 않아도 되었다. 로봇의 팔에 케이블을 설치하면 비용을 아낄 뿐만 아니라 깔끔하고 안전하다. 케이블이 거친 환경으로부터 오염되지 않고 손상으로부터 보호되기 때문이다.

Multipal SA 시리즈의 팔레타이저는 700kg의 부하 용량에 맞추어 설계하였다. “우리는 700kg의 부하 용량을 견디는 두 가지 구조의 사이클로이드 드라이브를 선택했습니다.“(틸 바이에르) 회전 각도가 200°인 팔레타이저의 회전축에 중공 샤프트를 갖는 드라이브 RH-400CS를 장착하였다. 안정적인 메인 베어링 덕분에 이 드라이브는 정동 회전력이 높은 경우에도 적합하다. 그리퍼 헤드의 회전을 담당하는 로봇 서포트축에는 솔리드 샤프트를 지닌 고도로 정밀한 RH-125N를 사용한다. 이 드라이브는 적은 치수에도 높은 감속비를 제공한다. 

보다 긴 기계 수명

종래의 유성 기어에 비해 튼튼한 Nabtesco 사이클로이드 드라이브를 사용하면 마모가 근소하여 기계의 작동 시간과 수명이 길어진다. 사이클로이드 드라이브와 평기어의 조합 시 치면의 평탄화로 인해 유격 증가 효과가 거의 나타나지 않기 때문이다. 따라서 이 드라이브는 평균 이상의 긴 시간 동안 1MOA(1/60도) 미만의 원주방향 백래쉬를 유지하며 포지셔닝 정확도에서 언급할 만한 오차가 없다. 또한 이 드라이브는 유연성도 확연히 높일 수 있다. 이 팔레타이저는 고정식 커브 가이드를 더 이상 사용하지 않는다. 이는 더 많은 용도로 사용할 수 있다는 의미이며, 높은 정밀도와 드라이브의 뛰어난 강성을 통해 어플리케이션이 전체적으로 더욱 다이나믹해지고, 기계의 성능도 상승한다. 바이에르는 이 드라이브에 만족하고 있다. “이 드라이브를 사용하는 팔레타이저 로봇은 안정적인 구동과 높은 위치 정확도를 보입니다. 또한 힘과 토크 측면에서도 무리 없이 규정값을 충족하고 있습니다.“