메카넘 휠(Mecanum Wheel), 전 방위구동 시스템

산업의 디지털화, 유연화, 개별화를 통해 오늘날 생산 프로세스는 근본적으로 변화하고 있다. 내일의 스마트 팩토리를 설명하는 단어는 플렉시블, 모듈러, 모바일이다. 모든 방향으로 이동할 수 있는 구동시스템을 통해 로봇이 이러한 과제에 한층 더 다가갈 수 있게 되었다.

제니퍼 헤링하우스(Jennifer Heringhaus): Nabtesco Precision Europe GmbH의 Internal Sales & Marketing General Industries 전문가

헨리 포드가 20 세기 초 자동차 생산에 컨베이어 벨트를 도입하면서 자동차산업과 전체 산업생산에 작업 분할과 표준화라는 컨셉트로 혁명을 일으켰다. 이 새로운 생산방식은 다른 분야로 뻗어 나갔고 빠르게 성공모델이 되었다. 100년이 훨씬 지난 지금도 이 컨베이어 벨트는 산업적 발전, 자동화, 최적화, 효율성의 화신으로 대접받고 있다. 표준화된 대량 생산 프로세스가 여전히 많은 곳에서 여전히 활용도가 높지만, 앞으로 이 컨베이어 벨트는 오래 가지 못할 수도 있다. 한때는 흥행 보증수표였던 컨베이어 벨트가 미래 공장의 유연하고 지능적인 개별생산 방식에서 더 이상 설 자리가 없기 때문이다. 항상 동일한 절차와 차례대로 정렬된 방식을 가진 컨베이어 벨트는 내일의 스마트 팩토리에서는 더 이상 존재하지 않을 것이다.

표준화에서 개별화로

AGV가 메카넘 휠을 통해 자유자재의 이동성을 얻게 되었다.

조립 벨트와 대량 생산으로 이루어지는 고정된 제조라인에 유연성, 적응성, 독립성이 새로 추가되었다. 추구하는 비전은 변화가 가능하고 모듈 방식이며 스스로 최적화하는 방식이다. „미래의 스마트 팩토리는 자신을 스스로 조직합니다. 사전에 만들어진 표준화된 절차는 더 이상 필요 없습니다. 그 대신 로봇, FTS(무인 운반 시스템), 공작물 자체가 공장을 자유롭게 돌아다니며 필요와 가용성에 따라 필요한 가공 스테이션으로 이동합니다.“(다니엘 오블라덴, Nabtesco Precision Europe GmbH의 Sales General Industries 사장) 이때 모든 것이 자율적으로 움직이지만, 시스템이 없는 것이 아니다. 서로 네트워크로 연결되어, 어느 가공물이 어느 작업 단계에 필요하고, 어디에 자리가 비어 있는지, 생산이 멈추지 않기 위해 작업 프로세스를 제어하는 가장 좋은 방법이 무엇인지를 알고 대응하기 때문이다. 이러한 발전의 동력은 개별화, 다양성 그리고 개별 소량생산으로 나아가는 추세와 디지털화다.

인더스트리 4.0의 스마트 팩토리는 최대한의 유연성을 요구한다. 이는 로봇과 주변 장치의 이동성을 뜻하기도 한다. 이러한 기술적 전개가 크게 진보하고 있다. 아직 대부분의 로봇은 고정된 위치에서 반복적인 동작 시퀀스를 수행하도록 프로그래밍되어 있다. 그러나 다음 세대가 이미 출발선에 있다고 다니엘 오블라덴은 강조한다. „내일의 로봇은 이동성을 갖추었습니다. 자율적으로 방향을 찾고 레일이나 정해진 경로 없이 공간 안에서 자유롭게 이동합니다.“

자율적인 이동 로봇은 이미 아는 환경에서 길을 찾을 수 있을 뿐만 아니라, 알지 못하는 환경에서도 방향을 찾을 수 있다. 다니엘 오블라덴은 이 점을 잘 알고 있다. Nabtesco는 시장 점유율이 60%인 세계적인 로봇 기어의 마켓 리더이며, 특별히 작고 가볍거나, 강력하거나, 빠르거나, 극도로 유연하거나 수많은 타입의 기어들이 특히 로봇 분야의 요건에 맞게 최적화되어 있다. Nabtesco의 강점은 커스터마이징, 즉 주문제작 방식으로 고객과 함께 요건에 맞는 개별적인 구동 솔루션을 개발하고 있다.

메카넘 휠은 특수한 구조 덕분에 모든 방향으로 자유롭게 움직일 수 있어 공장의 이동식 어플리케이션에 적합하다.

최근 일본 Nabtesco Corporation 모그룹의 유럽 자회사인 Nabtesco Precision Europe은 단순한 기어 공급자에서 드라이브 솔루션의 시스템 공급자로 발전하였고, 최근에 독일 뒤셀도르프에 전기 및 제어 기술 전문가 팀을 확충하였다. Nabtesco는 오래 전부터 정밀하고 안정적인 외심 기어를 로봇의 관절뿐만 아니라 주변 장치와 다른 분야의 솔루션에 사용하기 위해, 미래의 생산에 필요한 무한한 이동성을 제공하는 전자 기계식 구동 컨셉트를 개발하였다. 이는 바로 메카넘 휠(Mecanum Wheel)을 장착한 구동 유닛이다.

기존의 휠과 달리 메카넘 휠에는 하나의 림에 다수의 회전 가능한 맥주통 모양의 롤러가 전체 휠의 축과 45° 각도를 이루어 부착되어 있다. 이 특수한 구조로 인해 전후 좌우 방향 이동이 가능하다. 현 위치에서 회전, 임의의 반경으로 코너링, 매우 좁은 공간에서 방향 변경 등 무인 운반 차량, 산업용 트럭 또는 이동식 로봇이 호버크래프트처럼 자유롭게 모든 방향으로 움직이고 회전할 수 있다. 조종이나 회전 반경이 전혀 필요 없다. 공간이 매우 협소할 경우 더욱 큰 장점을 발휘한다. 우리는 로봇 공학에 강하고, 로봇 축에 사용하는 정밀 기어 제작과 관련이 있습니다. 그리고 이 분야의 지식과 경험을 이용하여 그 다음 단계로 나아가고 있으며, 고객의 높은 품질 요건을 충족하고 지속적인 발전을 통해 새로운 해법을 제공하고 있습니다.“

협소한 설치 공간에서 빠른 속도를 구현하기 위한 휠 드라이브

RF-P 기어 시리즈는 협소한 공간에서 빠르게 이동하는 적용사례를 위해 특별히 고안되었다.

Nabtesco의 통합된 분산 드라이브 컨셉트에는 필요한 모든 컴포넌트가 휠 유닛에 수용되어 있어, 사용자가 무인 운반 시스템 솔루션을 설계할 때에 최대한의 디자인 자유를 허용한다. 또한 이 드라이브 컨셉트는 사이클로이드 기어를 사용하여 견고하고 콤팩트하여 정비가 필요 없다. „우리 기어는 정밀성 외에 무인 운반 시스템의 휠 기어에 사용하기에 적합한 특성을 가지고 있습니다. Nabtesco 기어는 견고하고 안정적이며 긴 수명을 보장합니다. 콤팩트한 구조와 반경 방향, 축 방향 힘을 수용할 수 있는 메인 베어링으로 인해 메카넘 휠에 매우 이상적입니다.“ (오블라덴)

Nabtesco는 새로운 구동 유닛을 위해 최적화된 베어링을 장착한 RF-P 솔리드 샤프트 설치 키트를 기반한 특수 기어를 사용한다. RF-P 시리즈는 빠른 택트 타임과 높은 출력 속도를 필요로 하지만, 한정된 공간의 적용 사례를 위해 특별히 고안되어, RF-P 설치 키트는 무인 운반시스템의 휠 드라이브에 사용하기에 적합하다.

운반차량과 로봇이 전후 좌우 이동성을 갖추다

제조산업이 아직은 이전에 입증된 제조 방식을 따라 작업하지만, 미래의 생산방식이 이미 시작되었다. Nabtesco는 메카넘 휠을 장착한 전방향 구동 시스템으로 이동식 로봇 세대를 위한 기술과 내일의 유연하고 모듈화된 생산을 위한 기술을 제공하고 있다.

MM INFO
스마트 팩토리와 이동 로봇

현재 전세계적으로 약 180만 대의 산업용 로봇이 사용되고 있는 것으로 추산된다. IFR(국제 로봇협회)에 따르면 이 수치는 2020년에는 305만대로 거의 두 배 이상 늘어날 전망이다. 로봇이 점차 위험지역이나 먼지가 많은 또는 신체적으로 부담이 되는 작업을 처리하고 작업자의 부담을 줄이고 있다.