Rexroth의 정밀성과 시간 엄수를 책임지는 리니어 기술

함부르크의 미니어처 원더랜드의 크누핑엔 공항은 2011년 개관한 이래 약 1백만 대의 항공기를 제작하였다. 여기에서 리니어 기술과 조립 기술의 신뢰성은 항공기의 완벽한 이착륙 절차를 위한 중요한 요소이다.

 

프리드리히 빌헬름 뒬름(Friedrich Wilhelm Dülm): Bosch Rexroth AG 마케팅 직원

 

독일 함부르크에 있는 크누핑엔이란 가상의 공항은 2011년 5월 4일에 개항하였다. 7년간의 개발과 제작 기간과 150,000 작업 시간 그리고 약 50,000개의 프로그래밍 라인이 투입되었다. 설계자들은 이를 위해 약 40,000개의 LED를 손으로 직접 연결하고, 100kg의 케이블과 1,000m의 선로를 매설하였고, 15,000개의 피규어들과 함께 공항에 활기를 불어 넣었다. 공항 에이프런을 왕래하는 버스, 연료 트럭, 수화물 트럭을 포함하는 약 90개의 모형 차량을 배치하여 작은 축적의 공항에서 움직임을 모사하는 데에 성공하였다. 하이라이트는 52개 이상의 항공기 모형들이다. 이들 모형은 섬세한 부분까지 원형과 일치하고 실물처럼 뜨고 내린다. 이 미니어처 공항은 진짜 원형 공항처럼 일년 365일 방문객들에게 개방된다. 매주 150m2 부지에서 약 70시간 작동한다. 이처럼 모든 작동이 장애 없이 이루어지도록, 모든 구성 요소들이 최고의 정밀성을 바탕으로 돌아가고 있다. 매년 1백만 명 이상이 이 미니어처 원더랜드를 방문하였고, 크누핑엔 공항에서는 지금까지 단 한 대의 비행기도 연착된 일이 없었다.

 

루프트한자 비행기의 야간 이륙 장면

            공항 설계자들이 아무 이유 없이 공장 자동화 구성 요소를 사용한 것은 아니다. Rexroth 리니어 기술과 조립 기술에 폭넓은 제품 포트폴리오와 조합하여 내구성과 정밀성이 결정적 역할을 하였다. Rexroth의 구성 요소들은 일반적인 산업 환경에 사용되는 것이 아니며, Rexroth 전문가들에게 완전히 새로운 과제를 의미하였다. 이 프로젝트의 도전은 특별한 적용 사례에 맞는 구성 요소를 찾아내는 데 있었고, 원더랜드의 기술 책임자와 긴밀히 협력하여 올바른 제품을 빠르고 복잡하지 않게 선택할 수 있었다.

 

엘리베이터를 통해 활주로로

이착륙하는 비행기들이 방문객들에게 실제처럼 보이기 위해 창의적인 머리와 정교한 기술이 필요했다. 이륙과 착륙을 위해 비행기들은 활주로 오른쪽과 왼쪽에 있는 높이가 다른 두 개의 창으로 비행한다. 이 창들은 구름 커튼으로 가려져 있고, 구름 커튼은 현재 비행 높이에 따라 평행한 두 개의 리니어 축을 통해 정밀하게 조정된다. 이 창 뒤에는 엘리베이터 플랫폼이 하나씩 있고, 이 플랫폼은 비행기모형을 실질적인 공항 아래에 있는 “지하 공항“으로 옮기거나, 그곳에서부터 비행기를 활주로로 옮긴다. 이 비행기들은 지하 공항에서 방문객들을 위해 미니어처 공항 위에서 그 다음 비행을 선보일 때까지 대기 위치에 기다린다.

             14m 길이의 활주로로 비행기를 이동하고 활주로로부터 비행기를 가지고 오기 위한 엘리베이터는 Rexroth 콤팩트 모듈 시리즈 CKR의 리니어 축 2개와 수많은 프로파일, 앵글 또는 Rexroth 조립 기술의 커넥터로 실현하였다. 두 개의 CKR 모듈은 toothed belt를 통해 구동된다. 이 모듈은 네 개의 하중 방향에서 높은 역동성과 뛰어난 정격 하중 외에 통합된 유격 없는 볼 레일 시스템을 통해 뛰어난 강성을 제공하면서 공항 판 위에 엘리베이터 진동이 전달되는 것을 방지한다. 볼 레일 시스템은 이동 속도가 빠른 경우에도 높은 정밀성을 유지한다.

 

리니어 기술로 실제와 같은 움직임이 가능하다

함부르크 미니어처 원더랜드의 크누핑엔 공항에 항공기가 정확하게 착륙하고 있다.

모형 비행기가 크누핑엔 공항으로 하강하는 것은 지하 공항에서 시작한다. 총 3개 층 가운데 한 층의 대기 위치에서 비행기가 스스로 엘리베이터 플랫폼 방향으로 굴러간다. 사용한 리니어 축 CKR은 플랫폼을 정확하게 배치해야 한다. 비행기 바퀴가 플랫폼에서 주행 시에 걸리지 않아야 하기 때문이다. 만일 바퀴가 걸리면 손상될 수 있다. 엘리베이터는 비행기를 공항 높이로 올리고, 그 곳 뒤에서 이륙 장치에 수용된다. 이륙 장치는 두 개의 가는 봉으로 구성되며, 두 봉은 각각 두 개의 콤팩트 모듈 CKK의 테이블 부분에 장착되어 있다. 이런 방식으로 모형 비행기가 착륙을 위해 앞쪽으로 경사를 줄 수 있다. 이를 위해 두 개의 봉이 비행기 선체에 연달아 배치된 개구부 안으로 이동하고, 비행기를 하강 높이까지 들어 올린다. 콤팩트 모듈은 활주로 아래에 뻗어 있는 리니어 축과 연결되어 있으며, 이 리니어 축은 전진 운동을 담당한다. 창도 해당 하강 높이까지 이동하면, 비행기가 착륙 하강을 시작할 수 있다. „정확하게 이 부분이 Bosch Rexroth의 리니어 드라이브가 엄청난 도움이 됩니다. 이 리니어 드라이브는 매우 안정적이고, 고도로 정밀하며 완벽한 성능을 수행합니다.“(게리트 브라운, 함부르크 미니어처 원더랜드 대표)

             CKK 모듈은 유격 없는 너트 시스템을 채용한 볼 스크류를 사용하기 때문에 뛰어난 위치 정밀도와 반복 정밀도를 특징으로 한다. 이는 두 가지 이유는 매우 중요하다. 하나는 모형 비행기가 일정한 움직임으로 착륙하고 이륙해야 하기 때문이고, 다른 하나는 전부 개별 제작하고 최대 20,000 유로(원화로 2,700만원)까지 하는 비싼 비행기를 보호해야 하기 때문이다. 가운데 배치된 콤팩트 모듈의 볼 스크류 덕분에 낮은 장착 높이가 가능했다. 비행기가 바닥에 있다면, 두 개의 봉은 다시 자유롭게 되고, 가상 공항의 대기 위치로 이동한다. 이륙은 동일한 원리로 방향만 반대로 이루어진다. 비행기가 이륙 위치로 굴러 간다. 그 곳에서 이륙 보조 수단에 수용되고 가속하면„비행기는 비상한다.“ 비행기가 무대 막의 창을 통과하면, 커튼 뒤에서 다시 내려간다. 비행기는 엘리베이터 플랫폼으로 이동한 후 그 곳에서 지하 공항의 층들 가운데 한 곳으로 이동한다. Rexroth 팀은 여기에 미니어처 원더랜드에게 결정적인 장점을 제공하였다. Rexroth의 서비스가 엘리베이터를 위한 프레임을 직접 현장에서 제작하였기 때문에, 시간을 아끼고 두 엘리베이터의 운반 수고를 덜 수 있었다.

적용 사례에 맞는 콤팩트 모듈

Rexroth는 바로 장착할 수 있는 콤팩트 모듈 CKK와 CKR을 밀리미터 수준으로 정확하게 제작하였다. 미니어처 원더랜드 설계자들은 장착 크기를 넓은 범위 중에서 선택하고, 필요한 리프팅 길이를 자유롭게 선택할 수 있었다. 또한 Rexroth는 리니어 축을 고객의 요건에 맞게 제작하기 위해 추가 옵션을 제공하였다. 이로 인해 리니어 기술을 익숙하지 않은 사례에서도 요건에 맞게 조정하고, 공항 책임자의 입장에서 설계를 단순화하였다. 시운전도 시간이 많이 절약되었다. 메인 몸체의 양쪽 면과 옵션인 테이블 부분의 연결 판 위에 있는 볼 스크류와 가이드 캐리지를 중앙에서 재윤활 하는 방법을 통해 정비가 수월하고 추후 설비 정비 비용을 낮출 수 있었다.