산업용 로봇의 작업 범위 확장을 위한 가이드 휠 기반 ‘로봇이송장치(RTU)’
최근 몇 년 동안 유연한 자동화가 기하급수적으로 성장하여 로봇과 협동 로봇이 거의 모든 생산 환경에서 보편적인 요소가 됐다. 로봇의 사용은 물질 취급, 제조 생산, 기계 보조, 용접, 조립, 제품 검사와 같은 전통적인 응용분야를 넘어 식음료 서비스와 같은 다른 산업으로 확대됐다.
이제 로봇은 커피를 준비하고, 맥주를 따르고, 심지어 프라이팬에서 햄버거를 뒤집는 등의 작업을 수행하며, 감자튀김을 요리하기도 한다. 다양한 제조업체의 많은 로봇 모델이 다양한 형식으로 제공되며, 마이크로 테이블탑 협동 로봇부터 풀사이즈 자동차를 조작할 수 있는 대용량 및 긴 거리 물질 이송 장비에 이르기까지 다양한 옵션이 있다.
대부분의 설치 환경에서 로봇은 기계에 고정되거나 공장 바닥에 단단히 고정되어 작업 범위와 하중 용량 내에서 작업을 완료할 수 있도록 배치 된다. 재료를 장거리로 이동시키거나 여러 위치에서 작업을 수행해야 하는 자동화는 종종 매우 비싼 추가 로봇을 요구한다.
그러나 최근에 도입된 ‘로봇 이동 장치(RTU, Robot Transfer Units)’는 하나의 로봇이 트랙 시스템을 따라 어디에서나 작업을 완료할 수 있는 생산적 범위를 확장해 준다. 이 시스템을 사용하면 추가 로봇을 설치하는 것보다 총 비용이 낮은 경우가 많다.
로봇이송유닛 활용의 이점
트랙에 장착된 로봇 설치에는 많은 이점이 있다. 로봇을 이동 가능한 캐리지에 장착하면 로봇의 작업 범위가 크게 확장되며, 긴트랙 시스템을 따라 동적으로 이동할 수 있다. 더 넓은 작업 범위 덕분에 자동화된 작업이 페어링, 항공 구조 물, 터빈 블레이드와 같은 매우 큰 작업물에서 수행될수 있다.
재료 취급 작업도 단일 로봇이 다양한 생산 라인이나 여러 기계로 제품을 이송할 수 있는 더 넓은 영역으로 확장할 수 있다. 트랙에 장착된 로봇은 단일 작업대에 갇히는 대신, 작업 셀 내에서 여러 작업 간의 생산을 전환할 수 있다. 포인트 투 포인트 전송이 더 먼 거리에서도 이루어질 수 있으며, RTU가 다양한 포장된 제품을 여러 개의 팔레트에 쌓는 경우와 같이 추가적인 유연성을 제공한다.
로봇 팔은 일반적으로 6축 정밀 움직임을 제공하는 모터화된 관절을 포함하고 있다. 로봇 컨트롤러는 관절을 이동시켜 엔드 이펙터가 정의된 경로를 따르거나 프로그 래밍된 여러 지점으로 이동하도록 필요한 운동학을 계산 한다. 이 과정에서 로봇이 자신과 충돌하지 않도록 보장 한다. 일부 로봇 컨트롤러는 7축 모션을 제어하기 위한 7번째 모터 드라이브가 미리 장착되어 있다. 이러한 솔루 션은 내장된 소프트웨어 운동학으로 모션을 프로그래밍할 수 있기 때문에 로봇 이동 장치와 잘 맞는다.
다른 설치에서는 RTU 드라이브와 모터 컨트롤을 전체 모션 시스템에 전자적으로 통합해야 할 수도 있다. 7 축의 추가는 로봇 이동 장치가 운동학 모델 내에서 트랙 시스템을 조작할 수 있게 하여 복잡한 프로파일링이 가능해진다. 더 단순한 7축 프로그램은 로봇이 RTU 트랙 시스템을 따라 새로운 위치로 재배치될 수 있도록 포인트 투 포인트 모션을 제공한다.
Bishop-Wisecarver RTU의 고유한 특성
Bishop-Wisecarver의 7축 로봇 이동 장치는 DualVee 리니어 가이드 휠과 트랙을 가이드 베어링으로 사용한다. 이 가이드 휠베어링은 90도 각도를 가진 두 개의 V 형상을 특징으로 하며, 일치하는 90도 V 형 리니어 트랙표면 위에서 구르도록 설계되어 있다.
이로 인해 매우 낮은 마찰과 긴 이동 거리에서도 부드러운 동작을 제공한다. 가이드 휠과 리니어 트랙의 V 형상 기하 학은 구를 때 자가 청소 기능을 제공하여 이물질을 배출하며, 더러운 공장 환경이나 공정 오염이 있는 경우에도 적절한 기능을 보장한다.
DualVee 가이드 휠은 매우 제한된 유지보수로 산업용 성능을 제공하며, 총 소유 비용이 낮다. 리니어 가이드는 가벼운 오일로 재윤활하고, 휠과 트랙의 일관된 접촉을 위해 이심 베어링 마운트를 간헐적으로 재조정해야 한다. 마모가 발생할 경우, 이심 베어 링을 조정하여 플레이를 제거할 수 있다.
전체 설계는 모든 리니어 가이드 부품이 고정 장치로 부착되어 있어 간단한 수공구를 사용하여 빠르게 제거하고 교체할 수 있도록 서비스가 용이하다. 기본 제공 항목으로, 가이드 휠과 리니어 트랙 부품은 필요에 따라 교체할 수 있다.
소형 로봇 및 코봇을 위한 ‘LoPro’
협동 로봇과 소형 로봇은 Bishop-Wisecarver의 LoPro 리니어 액추에이터를 기반으로 한 경량 및 중간 용량 RTU에서 운반될 수있다. 가장 큰 LoPro 사이즈 4가 로봇 이동 장치로 확장 하는 플랫폼으로 선택되었으며, 6x4 인치 직사각형 강철 튜브를 기본 구조로 사용하여 견고한 설치를 지원한다.
이 낮은 프로파일 액추에이터에는 고강도 톱니벨트 드라이브 시스템이 포함되어 있으며, 한쪽 끝에는 아이들러 베어링 텐션 메커니즘이 있고, 다른 쪽 끝에는 기어박스와 모터 마운트가 위치한 볼 베어링 지원 드라이브 샤프트 끝 어셈블리가 포함되어 있다. 긴 리니어 가이드 섹션에는 강철 빔 구조 위에 DualVee 리니어 가이드 트랙이 장착 되어 정밀한 산업용 모션을 제공한다.
경량 용량 버전에는 로봇 어댑터 플레이트 아래에 장착된 4개의 가이드 휠 베어링을 포함한 단일 와이퍼 휠 플레이트가 포함되어 있으며, 축 방향 용량이 15684N(3526 lbf)인 특정 로봇을 위해 설계됐다. 알루미늄 어댑터플레이트는 강한 고정점을 제공하는 강철 나사 삽입물이 사용된다. 이동 가능한 캐리지 어셈블리를 찾기 위한 전자 홈 센서가 포함되어 있으며, 향상된 작동 안전성을 위해 종단 이동 한계 센서를 추가할 수 있는 옵션도 제공된다.
중간 용량 버전에는 두 개의 와이퍼 휠 플레이트가 포함되어 있으며, 총 8개의 가이드 휠 베어링이 더 큰 로봇 어댑터 플레이트 아래에 장착되어 있다. 이 어댑터 플레이트는 축 방향 용량이 31368N(7052lbf)인 중형 로봇을 위해 설계됐다. 강철 나사 삽입물과 전자 홈 센서도 포함되어 있다.
두 가지 LoPro RTU 버전 모두 신속한 설치를 위한 여러 장착 브래킷과 와이어 및 케이블 관리를 위한 케이블 캐리어 장착이 포함 되어 있다. 표준 이동 길이는 1미터에서 8미터까지 다양하며, 로봇과 협동 로봇의 범위를 확장하는 데 이상적인 플랫폼을 제공한다.
대용량 RTU
중대형 로봇은 Bishop-Wisecarver의 DualVee 가이드 휠과 트랙을 기반으로 한 대용량 RTU에서 운반될 수 있다. 큰 알루미늄 캐리지 플레이트에는 강철 나사 삽입물이 장착되어 있으며, 가장큰 사이즈 4XL 가이드 휠 8개가 탑재되어 있어, 축 방향 용량이 52416N(11784bf)인 더 무거운 로봇을 지지하고 안내한다. 번역 속도는 최대 0.5 m/s까지 지원된다.
모듈식 트랙 설계는 표준으로 최대 8미터의 긴 이동 길이를 지원하며, 추가적으로 볼트로 조립된 섹션을 추가하여 미래에 확장할 수 있다. 주요 구조는 용접된 튜브형 강철 조립체로, 콘크리트 바닥에 설치할 수 있도록 다중 지점 장착 및 수평 조정 기능이 통합되어 있다.
정밀한 알루미늄 플레이트가 강철 구조 위에 놓여 있으며, 90도 DualVee 리니어 가이드 트랙과 최대 9948N(7337lbf)의 추진 용량을 가진 나선형 기어 랙 드라이브 메커니즘이 장착된 평행 쌍이 특징이다. 오버랩되고 어긋난 트랙/랙 조인트는 추가 섹션을 추가하여 이동 길이를 확장할 수 있도록 미리 설계되어 있다. 미리 구성된 RTU 시스템은 1미터에서 8미터까지의 이동 길이를 제공하며, 3미터 이동 길이는 제외된다.
액세서리는 전체 시스템 솔루션을 향상시킨다. 이동 끝단 범퍼 키트는 강철 트랙 구조의 끝에 위치한 구멍에 볼트로 장착되어 의 도하지 않은 충격을 제어한다. 전자 홈 센서가 포함되어 있으며, 안전한 작동을 개선하기 위해 선택적으로 이동 끝단 한계 센서 키트를 추가할 수 있다.
케이블 캐리어 장착 키트는 이동 캐리지에 부착되며, 케이블 캐리어 지원 키트는 강철 교차 튜브를 가로지르며 강한 케이블 캐리어 장착 지점을 포함한다. 기어박스 및 모터 마운트 키트에는 20:1 플래닐 기어박스와 특정 구동 모터에 맞춤화된 모터 어댑터, 구동 핀니언, 자동 윤활 시스템이 포함되어 있어 기어 랙이 잘 윤활되도록 보장한다.
인버티드(INVERTED) 또는 오버헤드(OVERHEAD) 마운트 RTU 시스템
대형 대용량 RTU 시스템은 일반적으로 바닥에 고정되어 설치 및유지보수가 용이하다. 바닥에 장착된 시스템은 여러 장착 지점과 불균형한 표면에서도 수평을 맞출 수 있는 능력 덕분에 매우 견고 하다. 그러나 바닥 장착 애플리케이션은 작업 영역 내에 큰 트랙 장애물이 존재하는 등의 몇 가지 단점이 있으며, 이는 뒤집어진 overhead(천장) 장착으로 제거할 수 있다.
오버헤드 장착 로봇 이동 장치는 바닥 공간 요구를 크게 줄여 사람과 추가 장비를 위한 작업 영역을 확보할 수 있다. (그림11) 오버헤드 장착 RTU는 종종 여러 작업 센터 사이를 가로지르며, 로봇이 작업 중이 아닐 때 작업자를 방해하지 않고 자리를 비울 수있는 능력을 제공하여 협동 로봇 설치에 이상적이다.
천장에 뒤집힌 방향으로 장착된 경우, RTU는 종종 기둥이나 기타 천장 구조물에 의해 지지되어 바닥 공간이 장애물과 걸려 넘어질 위험이 없는 상태로 유지된다. 이러한 설치는 기계나 공정 단계가 자주 변경되 거나 재구성되는 유연한 애플리케이션에 이상적이다.
LoPro RTU Inverted는 소형 로봇과 협동 로봇을 염두에 두고 설계되었으며, 최대 8미터의 이동 길이를 가진 단일 휠 플레이트 디자인을 기반으로 한다.
사전 설계된 솔루션의 장점
DualVee RTU와 LoPro RTU는 빠르게 완전한 7축 구성으로 통합할수 있는 사전 설계된 자동화 솔루션이다. 표준화된 옵션, 이동 길이, 액세서리를 통해 선택 및 주문이 간단하며, Bishop-Wisecarver는 모든 모션 제어 프로젝트에 대해 전문적인 응용 엔지니어링 지원을 제공한다.
배송 시 로봇 장착이 준비된 완벽한 메카트로닉스 솔루 션을 단일 공급처에서 조달할 수 있으며, 일관된 지원 팀을 유지하여 오랜 신뢰성을 보장한다. 표준 사전 설계 시스템으로서 서비스 부품 및 구성 요소가 제공되며, 미래의 제품 지원도 보장된다.
DualVee Vee Groove 리니어 가이드 휠과 트랙을 사용하는 가이드 휠 기반 RTU 시스템은 알려진 성능 특성을 가진 엔지니어링 솔루션이다. 각 RTU는 검증된 하중 및 추진 용량을 가지고 있어, 사전 선택된 로봇 모델을 신속하게 부착할 수 있으며, 대체 로봇 모델의 크기 조정 및 사용 확인도 신속하게 가능하다. 애플리케이션 하중이 알려지면, 휠 베어링의 수명 추정치를 계산하고 서비스 수명을 예측할 수 있다. 수명 추정치를 기반으로 유지보수 간격과 유지보수 비용을 계산하여 자본 투자 전에 모든 재무적 고려사항을 평가할 수 있다.
자료제공: Bishop-Wisecarver(www.bwc.com)
