롤러 랙 & 피니언이 포지셔닝 정확도를 높인다

로봇 동작을 최적화하기 위해 중간 하중의 로봇 운반 시스템에 특수 롤러 랙 & 피니언 시스템을 설치하였다.

얀 파울 베약(Jean Paul Beyak): Nexen Group, Inc. 지역 세일즈 매니저

Mesh는 원료 또는 완제품 운반을 위해 제조 프로세스에 로봇과 동작 제어 리니어 시스템을 사용한다. 이 시스템은 연삭과 용접 그리고 마무리 가공과 같은 제조 프로세스에서 먼지가 많은 환경에서 사용하는 경우가 많다. 프로젝트 중에는 강판 도어와 웰딩 스터드를 용접하기 위한 자동화 시스템도 있다. 이런 프로젝트에서 해결해야 할 과제는 인장 강도가 높은 용접심 형성과 도어 뒷면 결함 방지 그리고 정확한 위치에 부품을 장착하여 생산 속도를 유지하는 것이다.

이 시스템은 여섯 개의 용접 건이 고장력 용접 심을 담당한다. 뒷면의 결함을 방지하기 위해 특수한 재료를 선택한다. 설계자는 이 시스템에 6축 모델을 사용하지 않고 그 대신 좌표계 로봇을 사용하기로 결정하였다. 이는 생산 속도와 포지셔닝 정확도를 보장하는 데에도 기여한다.

용접 환경에 적합하게 설계된 로봇 시스템

달성 가능한 로봇 속도는 1.25m/s이며, 포지셔닝 정확도는 대략 ±0.075 mm이다. 이 시스템의 작업 범위는 약 1.2m x 2.4m이며, 견고한 장비로 인해 용접 환경에서 연속적으로 사용할 수 있다. 또한 조립 플레이트, 리니어 가이드, 공압 액추에이터, 라이트 링, 조립 최종 점검을 위한 카메라가 포함된다.

롤러 랙 & 피니언 시스템 RPS의 디자인은 다양하다.

시스템을 설계할 때에 관건은 로봇 동작을 작업 범위 내에서 어떻게 실현할 것인가? 하는 문제였다. Mesh의 엔지니어들은 현지 모션 제어 전문가인 MFL(Mahx F. Linster Inc.)에 연락하기 전에 다양한 랙 & 피니언 시스템 RHK 볼스크류 시스템을 테스트하였다. MFL은 로봇 동작을 최적화하기 위해 서보 모터 기어 유닛과 연동하여 Nexen의 롤러 랙 & 피니언 시스템 RPS를 사용할 것을 추천하였다.

RPS 시스템이 기계 설계를 완벽하게 설정합니다. 또한 성능 면에서 기대치를 능가하였고, 이는 계획한 비용 안에서 제시한 데이터를 준수하였습니다.(코디 라슨, Mesh 제품 매니저)

Mesh는 이 프로젝트 직후에 두 개의 모듈러 자동화 셀(MAC)을 개발하였다. 이 셀에는 좌표계 로봇(서보 드라이브 적용 RPS)이 장착되거나 수동이나 반자동 아니면 자동 부품 핸들링을 갖춘 6축 로봇이 장착되었다. 이러한 프레임 구조로 간단한 조립과 새로운 포지셔닝이 가능하다. 또 다른 특징으로 내장 LED 조명, 프로세스 중에 필요한 공구와 보조 수단 보관 그리고 공압식 준비 스테이션이 있다.

롤러 랙&피니언 시스템 RPS 장착으로 로봇 운반 유닛의 정확도가 개선되었다.

Minimac 모델은 소형 좌표계 로봇을 지니며, 0.5m2 또는 0.7m2 크기의 작업 테이블 및 작업대 위에서 구동된다. 콤팩트한 이 반자동 기계는 품질과 일관성 특히 안전을 보장하고 처리량은 낮은 어플리케이션에 이상적인 솔루션이다.

위의 두 가지 시리즈는 조립, 용접, 계량, 밀링, 가공, 커팅 및 검사와 같은 다양한 작업 프로세스를 위한 여러 응용 분야에 맞게 설계되었다. 코디 라슨에 따르면 RPS 시스템과 기타 고품질 구성 요소는 셀 안정성에 기여한다고 한다.

직선 운동으로 효율적으로 전환

이 시스템은 기존의 랙 & 피니언 시스템과 달리, 10 ~ 12개의 니들 베어링이 장착된 롤러로 구성된 피니언을 구비하고, 이 롤러들은 랙 프로파일에 맞물린다. 따라서 밀봉 윤활되는 롤러는 프로파일 상에서 가볍게 움직이고, 제로 백래쉬와 99% 효율성을 제공하며 회전 운동을 직선 운동으로 전환한다. 최고 속도는 약 11m/s이며, 정확도는 대략 ±0.03mm이다. 치형은 고성능 라이트 그리스로 윤활하고 6개월 간격이나 피니언이 2백만 회 회전한 후 재윤활 한다.

Nexen의 응용 기술 부서는 전문적이고 유연한 솔루션을 제공하고, 필요한 경우에는 특수 제작도 가능합니다. 우리는 경쟁력 있는 상업적 요건과 컴포넌트의 장기 가용성을 고려하여, Nexen의 RPS 시스템으로 결정하였습니다. 이는 모든 기술적 측면을 충족하였습니다. 또한 정비하기가 용이하고 포지셔닝 정확도와 반복 정확도를 제공하면서 뛰어난 내구성을 가지고 있습니다.(미치 라슨, Mesch Automation 이사)

가격 경쟁력이 있는 운반 유닛

Mesh의 로봇 운반 유닛에 장착된 Nexen의 랙

Mesh는 중간 하중의 로봇 운반 유닛을 경쟁력 있는 가격에 자사 고객들에게 제공하고 있고, 대부분의 응용 분야에 롤러 랙 & 피니언 시스템 RPS 25를 채택하였다. Nexen의 제품 라인과 디자인 옵션으로 로봇 운반 유닛은 토크가 높은 까다로운 응용 사례에 적합하게 설계할 수 있다. 이 시스템은 최대 12m 길이에 맞도록 설계 가능하다. 모든 제조사의 로봇 모터를 수용할 수 있으며, 트랙 커버, 자체 윤활, 시스템에 통합된 연속 장착, 용접 파워 서플라이 유닛, 반제품 저장 탱크와 같은 옵션도 구성할 수 있다.

Mesh Automation 고객 맞춤 자동화 전문가 미국 조지아주 도슨빌에 있는 Mesh는 고객 맞춤 자동화 솔루션을 제작한다. 약 20년 전부터 다양한 산업 분야 제조사들이 기계 시스템 설계와 디자인 그리고 조립 시에 Mesh Automation Inc의 전문 지식을 이용하고 있다. Mesh는 로봇 제조, 셀, 광학 검사 시스템 및 시스템 통합 분야에서 850개 이상의 프로젝트를 실현하였으며, 자체 시스템 백본이 사전 설계된 모듈의 표준 라인을 형성하였다.