24시간 창고 운영의 유지보수 문제
창고 로봇공학은 어떤 기계 부품도 괴로워할 수 있는 조건에서 작동합니다. 먼지, 파편, 온도 변동 및 무자비한 24/7 업무 주기는 전통적인 그리스 윤활이 있는 금속 베어링이 지속적인 열화에 직면하는 환경을 만듭니다. 윤활 자체가 책임이 됩니다. 그리스는 공기 중의 입자를 끌어당기고 가두어 마모를 방지하는 대신 가속합니다. 재윤활 주위에 구축된 유지보수 일정은 노동 비용을 추가하고 로봇이 전달해야 하는 효율성 이득을 훼손하는 가동 중지 시간을 만듭니다.
자동화된 자재 취급 시스템을 개발하는 도요타 고급 물류 회사인 Bastian Solutions는 ULTRA BLUE 자율 트럭 적재 로봇을 설계할 때 이 문제에 직접 직면했습니다. 이 시스템은 창고 배송 작업에서 수동 상자 적재를 대체하도록 설계되었으며, 연속 작동에서 시간당 1,000건 이상을 처리합니다. 축소식 마스트, 6자유도 엔드이펙터 도구 및 lidar 네비게이션으로 안내되는 관절식 컨베이어를 갖춘 ULTRA BLUE는 기계적으로 복잡한 플랫폼이며, 회전 및 직선 운동의 수많은 지점을 가지고 있습니다.
자체 윤활 폴리머로의 전환
금속 베어링과 정기적인 윤활의 기존 접근 방식을 받아들이는 대신 Bastian Solutions는 외부 윤활이 필요 없는 고성능 폴리머 모션 부품을 전문으로 하는 독일 제조업체인 igus로 눈을 돌렸습니다. 이 협력으로 ULTRA BLUE 플랫폼 전체에 네 가지 별개의 igus 제품 유형이 통합되었으며, 각각은 특정한 운동 요구 사항을 해결합니다.
플레인 베어링이 4링크 메커니즘에 설치되었습니다. 로봇에서 가장 기계적으로 스트레스를 받는 하위 시스템 중 하나입니다. 이 연결은 모터 회전을 로드 프로세스 중에 컨베이어 섹션을 배치하는 데 필요한 복잡한 관절 패턴으로 변환합니다. 이 위치의 전통적인 베어링은 자주 주의가 필요했습니다. igus 폴리머 베어링은 이 유지보수를 완전히 제거하면서 시스템의 운영 수명을 두 배로 늘리고 베어링 비용을 절반으로 줄였습니다.
선형 가이드가 링크 메커니즘과 컨베이어 섹션 모두를 지원하기 위해 배포되었습니다. 이 가이드는 소음 레벨이 이미 우려 사항인 바쁜 창고 환경에서 부드럽고 조용한 작동을 제공해야 합니다. 폴리머 재료의 내재적 댐핑 특성은 금속 대 금속 대안과 비교하여 더 조용한 작동에 기여하며, 이는 동시에 수십 개의 로봇 시스템을 실행하는 시설 전체에서 복합되는 이점입니다.
구형 관절 과제 해결
더 우아한 엔지니어링 솔루션 중 하나는 ULTRA BLUE가 로드 경로를 다양한 트럭 구성으로 관절할 수 있게 하는 회전 컨베이어 섹션을 포함했습니다. 이 피벗 포인트는 다중축 회전을 수용하면서 케이스가 고속에서 컨베이어 따라 이동할 때 상당한 동적 로드를 지탱하는 구형 볼 조인트가 필요합니다.
먼지가 많은 창고 환경의 전통적인 구형 관절은 일반적으로 방진 부츠가 필요합니다. 이는 오염으로부터 조인트를 밀봉하는 보호 커버입니다. 이 부츠는 비용을 추가하고 추가 실패 포인트를 만들며 정기적으로 검사하고 교체해야 합니다. 자체 윤활 폴리머 화합물로 만든 igus 구형 볼 조인트는 방진 부츠의 필요성을 완전히 제거했습니다. 재료는 본질적으로 입자 침입에 강하며, 먼지와 파편에 노출된 경우에도 윤활된 금속 관절을 파괴할 가속 마모 없이 계속 기능합니다.
후면 컨베이어 피벗에서 플레인 슬루잉 베어링은 컨베이어 시스템이 트럭의 로드 영역을 추적하고 정렬할 수 있도록 하는 회전 로드를 처리합니다. 이 베어링은 동시에 방사상 및 축 방향 로드를 지탱하면서 다양한 무게의 케이스가 시스템을 통과할 때 변화하는 로드 조건에서 부드러운 회전을 유지해야 합니다.
모션 플라스틱의 기술적 사례
창고 로봇공학의 자체 윤활 폴리머 부품의 장점은 그리스 제거를 넘어갑니다. 온도 복원력은 중요한 요소입니다. 창고는 계절 사이에 광범위한 온도 변동을 경험할 수 있으며 전통적인 그리스 윤활제는 온도에 따라 점도가 변하고 추운 조건에서는 너무 두껍고 열에서는 너무 얇아집니다. 폴리머 베어링은 조정이나 계절 유지보수 없이 광범위한 온도 범위에서 일관된 성능을 유지합니다.
무게 감소는 또 다른 이점입니다. 폴리머 부품은 금속 부품보다 훨씬 가볍고 움직이는 하위 시스템의 전체 질량을 줄입니다. 매일 수천 번 컨베이어 섹션을 가속하고 감속해야 하는 로봇의 경우 더 낮은 이동 질량은 감소된 모터 로드, 낮은 에너지 소비 및 구조 부품에 대한 스트레스 감소로 직접 변환됩니다.
화학 저항은 기술적 사례를 완성합니다. 창고 환경은 장비를 세정제, 다른 기계의 유압액 누출 또는 제품 유출에 노출시킬 수 있습니다. igus 폴리머 재료는 기존 윤활제를 공격하거나 금속 베어링 표면을 부식시키는 다양한 화학 물질에 내성이 있습니다.
창고 자동화에 대한 더 넓은 함의
Bastian Solutions 사례 연구는 창고 로봇공학의 더 넓은 추세를 보여줍니다. 유지보수 집약적인 기계 설계에서 벗어나 실제 배포 및 망각 작동을 지원하는 부품과 재료로의 이동입니다. 창고가 더 큰 로봇 함대를 배포함에 따라 전통적인 부품의 누적 유지보수 부담은 확장 병목이 됩니다. 10개의 로봇이 있는 시설은 정기적인 윤활 일정을 관리할 수 있습니다. 100개의 로봇이 있는 시설은 노동력과 가동 중지 시간을 감당할 수 없습니다.
무윤활 모션 플라스틱은 이 확장 과제를 직접 해결합니다. 유지보수 작업을 제거하는 각 부품은 로봇 함대의 총 소유 비용을 줄이고 각 장치의 효과적인 가동 시간을 증가시킵니다. 이미 노동력 부족에 직면한 창고 운영자의 경우, 로봇 서비스에서 다른 부가가치 활동으로 유지보수 시간을 이동시키는 것은 즉각적인 생산성 향상입니다.
Bastian Solutions와 igus 사이의 파트너십은 또한 부품 수준의 혁신이 시스템 수준의 영향을 어떻게 가질 수 있는지를 보여줍니다. ULTRA BLUE의 수명 두 배와 베어링 비용 절반은 로봇 아키텍처의 급진적인 재설계를 통해서가 아니라 특정 고마모 포인트에서의 신중한 재료 대체를 통해 달성되었습니다. 이 접근 방식은 창고 로봇공학 업계 전체에서 복제 가능하며, 많은 기존 로봇 플랫폼이 근본적인 엔지니어링 변경을 요구하지 않고도 유사한 폴리머 부품 업그레이드의 이점을 누릴 수 있음을 시사합니다.
이 기사는 The Robot Report의 보도에 기반합니다. 원본 기사를 읽어보세요.
