갠트리 시스템: 고하중 및 대형 작업장을 위한 완벽한 솔루션

갠트리 시스템의 주요 장점은 긴 시스템을 따라 매우 무거운 하중을 들어올릴 수 있는 능력이 있다는 것이다. 예를 들어, 3m2의 갠트리는 두 축 상의 3m 작업구역 내에서는 임의의 위치에 약 400kg의 페이로드를 자유롭게 배치할 수 있다. 반대로, 산업용 로봇은 제한적인 모멘트 하중용량을 가지며, 하중이 로봇으로부터 더 멀리 떨어져 있을 경우 중심축에서 멀어질수록 페이로드가 감소된다. 예를 들어, 일반적인 6-축 로봇의 경우 수평 도달거리를 0.7m만 연장해도 페이로드는 약 50% 감소된다. 따라서 낮은 페이로드와 장거리 이송에 적합한 사이즈의 로봇이 필요하게 된다. 이렇듯 작업 공간이 커질수록 갠트리의 장점 또한 더 커지게 된다.

대규모 작업 공간에서의 갠트리 이점에 힘입어, HepcoMotion은 맞춤형 자재 취급자인 Avanti Conveyors사에 팔레트를 들어 올리기 위한 다양한 HDS2 갠트리 솔루션을 지난 18년간 꾸준히 공급해 오고 있다. 120kg의 페이로드를 갖는 각 갠트리는 X축은 2m/s, Z축은 1.8m/s의 속도이며 Z축의 스트로크는 2m이다. 길이가 12미터에서 30M미터에 달하는 이 시스템들은 넓은 작업공간을 가로지르며 픽 & 플레이스 작업을 하는데, 이는 대규모 작업 공간에서의 갠트리의 장점을 그대로 증명해 보여주는 직접적인 사례라고 할 수 있다. 이렇듯 HepcoMotion은 가벼운 페이로드에서부터 무거운 페이로드 및 고속시스템에 이르기까지 다양한 갠트리 솔루션을 통해 수많은 어플리케이션의 요구사항을 충족시켜 준다.

리니어 모션 전문가인 HepcoMotion은 최근 자체 공장에 랙 구동 HDS2 X-Z 갠트리 시스템을 설치해 멀티-스테이션 화학처리 공정에 사용하고 있다. 0.5m/s의 속도에 총 700kg의 페이로드를 갖는 이 솔루션은 X-축 스트로크가 14,000mm나 되는 긴 시스템이다. 4m 길이의 슬라이드를 들어올려 각 7개의 작업탱크에 로드시켜야 하는 본 어플리케이션에는 갠트리 시스템이 가장 이상적인 솔루션이었다. 길이가 4m인 제품을 안정적으로 작업하기 위해 2개의 헤드를 사용하였는데, 헤드의 형태나 사이즈가 일반 로봇으로 대체하기에는 적합하지 않았다. 이 어플리케이션에는 다양한 V 베어링 및 리니어 가이드를 갖춘 Hepco의 HDS2 중하중 리니어 가이드가 최상의 옵션이었다. 이와 같이 Hepco는 고객의 개별적인 요구사항에 맞추어 다리(레그)나 XZ 빔, 슬라이드, 베어링, 랙 & 피니언, 벨트 드라이브 및 케이블 체인 등과 같은 기타 모든 구성품들도 함께 제공하고 있다.

이미 특정 기간 동안 가동 중인 시스템에 추가로 작업구역을 더 늘려야 하는 경우는 종종 발생한다. 이 때 원하는 길이만큼 시스템을 확장하거나 미래 수요를 대비하여 설비를 확충할 수 있는 것, 이것이 바로 갠트리 시스템이 자랑하는 또 다른 장점인 ‘유연성’이다. 생산성을 확대하려면 그만큼 기존 시스템에 요구사항이 추가된다는 것인데 이 경우 갠트리 숫자를 더 늘리기보다 기존 시스템을 확장하여 사용하는 것을 모두가 선호한다. 이외에도 공정이나 어플리케이션 변경에 따라 시스템의 확장이 필요한 경우도 있다.

예를 들어, 갠트리 시스템의 수평 도달거리를 2m에서 4m로 늘리는 작업은 스트로크 길이를 늘리기 위해 축 하나만 연장하면 되기 때문에 비교적 간단하게 해결이 된다. 즉, 빔을 제외한 나머지 모든 부품들은 기존과 동일하게 유지되므로 매우 간단하면서도 비용 효율적인 솔루션이라고 할 수 있다..

HepcoMotion은 최근에 South Wales에 위치한 큰 규모의 통합 전기 및 자동화 회사인 IAC Engineering으로부터 기존 시스템에 수직 스트로크를 더 추가해 달라는 요청을 받았으며, 그에 대한 해결책으로 Z-축 빔의 스트로크를 연장하여 공급해 주었다. 빔 말고는 변경된 부분이 전혀 없었으며, 이는 Hepco의 솔루션이 그만큼 유연하다는 것을 증명해준 것이라고 할 수 있다. 동일한 상황에서 일반 산업용 로봇의 경우였다면 전면 교체가 불가피했을 것이다.

물론 더 긴 도달거리를 위해 연장된 축을 가진 로봇을 구매할 수는 있지만, 이는 로봇의 페이로드에 영향을 미치므로 축을 연장하는 것이 항상 최선의 해결책은 아니다. 대부분의 상황에서, 동일한 페이로드로 도달거리만 늘리고자 할 경우, 고객은 훨씬 더 많은 비용을 부담하면서, 더 큰 사이즈의 로봇으로 교체해야 할 것이다.

시스템의 효율성을 높이려면 유지보수 비용이 낮은 시스템을 설치해야 하는데, 이는 특히 긴 구간에 걸쳐 무거운 하중을 처리하는 까다로운 어플리케이션에서는 더욱 그렇다. 따라서 재윤활과 같이 정기적인 유지보수를 위해 주기적으로 기계를 정지시키지 않고서도 연속작동이 가능한 HepcoMotion의 시스템들은 설계자와 생산 엔지니어들 모두에게서 호평을 받고 있다.

Hepco의 갠트리 시스템은 정밀한 V 가이드 기술을 기반으로 하고 있으며, 파편이나 이물질을 밀어 내주는 독특한 와이핑 기능을 갖추고 있어 갠트리가 주로 사용되는 혹독한 산업환경에서의 어플리케이션들에 매우 적합하다. 와이핑 액션은 베어링의 외경이 내경보다 더 빠른 속도로 이동하면서 생기는 속도 차이로 인해 중심쪽 가까이에 있는 입자들을 바깥쪽으로 이동시켜 배출시키는 원리이다. 즉, 슬라이드와 베어링 접촉면의 기하학으로 인해 이물질들이 나선형 운동에 따라 주행면에서부터 베어링의 외경으로 이동, 배출이 되는 것이다.

유지보수가 필요한 경우, 그 방법은 간단한지, 가동중단 시간은 얼마나 되는지 등에 대해 고객들은 알고 싶어한다. HDS2 갠트리 캐리지에 사용하는 모든 베어링은 탈착식 타입으로 캐리지에서 바로 분리가 가능하며, 캐리지 또한 축의 끝까지 밀고 가서 빼내지 않아도 된다. 이는 유지보수 작업이 최소한의 다운타임 내에서 신속하게 이루어진다는 것을 의미한다. 또한 윤활이 된 경우라면, 가이드를 교체하지 않아도 된다. 베어링과 피니언의 교체작업도 비교적 간단하여 고객의 사내 유지보수 인원이 직접 손쉽게 작업할 수 있다. 이와는 달리 일반적인 로봇 통합 솔루션은 전문가의 도움을 받아야 하므로 비용이 추가될 뿐만 아니라 그만큼 불편함도 초래된다.

기존의 조립라인에서 새로운 제품을 생산하는 것은 고객들이 자주 직면하는 과제이며, 그에 따라 자동화된 갠트리나 로봇을 시스템에 통합해야 하는 경우도 종종 발생한다. 하지만 로봇은 전적으로 프로그램에 의해 작동하기 때문에, 기존 시스템과의 통합이 어려울 수 있다. 이에 반해, 갠트리 시스템은 저렴하면서도 손쉬운 통합이 가능하다. 대부분의 기존 솔루션들은 단순한 PLC 제어를 통해 구동이 되므로 6축 로봇의 복잡한 제어 시스템과 통합하기에는 어렵고 비용도 많이 드는 것이 사실이다. 하지만 3축 갠트리 시스템은 기존 컨트롤러와 짝을 이루어 기존의 기계적 기능들과 완벽하게 통합이 되는 경우가 많다.

갠트리는 주로 머리 위나 작업구역 아래에 설치되기 때문에 실질적인 공간절약의 이점도 있어 일반적인 로봇을 사용할 때보다 더 효율적인 작업구역 확보가 가능하다. 이는 공간이 가장 문제인 경우, 특히 로봇 보호용 공간까지 고려해야 할 경우라면 더욱 중요한 부분이다. 또한 갠트리를 사용하면 워크스테이션에 쉽게 접근이 가능하다. 최소한의 다운타임으로 최대한의 생산성을 추구하는 제조업체들에게 워크스테이션으로의 신속한 접근성은 분명한 이점이다.

요약하자면, 6︒의 자유도를 가진 복잡하지 않은 동작의 어플리케이션들, 특히 대규모 작업장에서 무거운 하중을 취급해야 하는 경우라면 앞서 소개한 여러 장점들을 두루 갖춘 갠트리의 사용을 적극 추천한다.