수업 1: 공압을 사용하는 이유는 무엇입니까?

효율적인 작업셀은 작업셀을 통과하는 객체의 흐름을 진입점에서 원하는 목적지까지 제어할 수 있어야 합니다. 이를 위해서는 여러 개의 물체를 서로 다른 방향으로 옮겨야 할 수도 있습니다. 작업셀 내에서 물체의 이동을 지시하는 방법에는 공압 시스템을 포함하여 여러 가지가 있습니다. 공압은 압축 공기를 힘으로 사용하여 운동을 생성합니다.

이 수업에서는 다음 사항에 대해 알아봅니다. 

• 워크셀에서 객체 흐름을 제어하기 위한 다양한 기계적 솔루션
• 선형 운동과 회전 운동의 차이점 
• 산업 현장에서 공압 시스템의 장점
• 공압의 산업적 응용

아래 영상에서는 조립 라인의 공압 구성품이 제품의 일부를 구성하는 모습을 보여줍니다. 

작업셀 내 재료 흐름 제어

이전 단원에서는 컨베이어를 사용하여 작업셀을 통해 객체를 이동했습니다. 컨베이어를 보다 효율적으로 움직여 프로세스를 최적화하는 방법을 알아냈습니다. 이것은 하나의 물체를 하나의 위치로 옮기는 데 성공적인 방법이었습니다. 하지만 시스템에서 여러 객체를 이동하려면 어떻게 해야 할까요? 만약 그 물건들을 다른 위치로 옮겨야 한다면 어떨까? 재료가 적절한 속도로 투입되도록 하려면 물체가 컨베이어 시스템에 어떻게 투입되는지 제어할 수 있어야 합니다. 또한 물체를 다른 방향으로 보낼 수 있는 기능도 필요합니다. 이를 위해서는 컨베이어와 함께 다른 시스템을 작동시켜야 합니다.

배송을 위해 재료를 포장하고 분류하는 작업셀이 있는 공장을 상상해 보겠습니다. 다양한 물체가 컨베이어를 따라 이동하며, 각 물체는 서로 다른 위치로 이동해야 합니다. 먼저, 재료는 성공적으로 분류될 수 있는 방식으로 시스템에 입력되어야 합니다. 그러면 이들은 다른 경로를 통해 효과적으로 전환되어야 할 것입니다. 재료의 흐름을 제어하는 데 도움이 되는 다양한 기계적 솔루션이 있습니다.

여러 로봇 팔 사용

이전에는 6축 로봇팔을 사용하여 물체를 집어 팔레트에 올려놓았습니다. 로봇 팔은 물체를 반복적으로 옮길 수 있으므로 물체를 집어 들고 컨베이어 시스템에 놓는 데 유용할 수 있습니다. 로봇 팔은 특정 위치에서 물체를 집어 올려 다른 컨베이어로 옮길 수도 있습니다. 하지만 이는 작업셀의 모든 진입 및 출구 지점에 로봇 팔이 필요하다는 것을 의미합니다. 이 방법은 효과적일 수 있지만, 매우 비용이 많이 들고 잠재적으로 위험할 수도 있습니다. 로봇 팔을 많이 사용하려면 작은 공간에 많은 양의 장비를 넣어야 하므로 안전하지 않은 환경이 조성될 수 있습니다.

로봇 팔이 이 작업에 적합한 도구인지에 대한 의문도 있습니다. 로봇팔은 다양한 방식으로 움직일 수 있어 다재다능하고 픽앤플레이스 작업에 사용하기 쉽습니다. 그러나 물체를 컨베이어에 넣거나 뺄 때, 또는 물체를 포장에 넣는 것과 같은 상황은 종종 간단한 동작을 반복하며, 효과적으로 완료하기 위해 완전히 관절이 움직이는 로봇 팔이 필요하지 않습니다. 작업셀 내에서 재료의 흐름을 제어하는 방법을 생각할 때, 각 입구 또는 출구 지점에서 필요한 이동 유형을 고려하는 것이 중요합니다. 

선형 운동 vs. 회전 운동

패키지를 한 컨베이어에서 다른 컨베이어로 옮기는 것과 같은 반복적인 작업에는 종종 위아래로 움직이거나, 앞뒤로 움직이거나, 특정 양만큼 돌리는 것과 같은 간단한 동작이 포함됩니다. 작업을 완료하는 데 필요한 동작 유형을 아는 것은 적절한 솔루션을 선택하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 두 가지 유형의 운동에 대해 조금 더 생각해 보겠습니다. 

여러 모터 사용

단 한 가지 유형의 운동만으로 물체를 움직이는 방법을 생각할 때, 모터는 실행 가능한 솔루션처럼 보입니다. CTE 워크셀에서는 모터가 회전 운동을 통해 컨베이어를 움직입니다. 더 많은 모터를 추가하면 컨베이어에서 물체의 진입이나 유출을 제어하는 작업에 도움이 될지 생각해 보겠습니다. 

물체를 한 컨베이어에서 다른 컨베이어로 옮기려면 모터를 사용하여 다이버터를 회전시켜 경로를 열거나 막는 방식으로 조작할 수 있습니다. 차량의 진입을 막거나 도로로의 교통 흐름을 제어하기 위해 게이트의 팔이 위아래로 회전하는 방식과 유사하게, 모터를 사용하여 다이버터를 비슷한 방식으로 움직일 수 있습니다.

이렇게 하면 작업을 완료할 수 있지만, 모터는 많은 공간을 차지합니다. 추가 모터를 위한 공간을 만들면 컨베이어와 작업 셀의 다른 구성 요소를 방해하게 되어 잠재적으로 위험한 작업 환경이 조성될 수 있습니다. 모터 간격을 벌리면 작업 셀에 더 큰 공간이 필요해지고 비용이 많이 들 수 있습니다. 다이버터를 직선으로 올리거나 내리기만 하면 되는 경우, 선형 운동을 사용하는 솔루션이 더 적합할 수 있습니다.

유체 시스템

유체 시스템은 유체(액체 또는 기체)를 사용하여 작업을 수행합니다. 유체 시스템은 크게 유압 시스템과 공압 시스템의 두 가지 유형으로 분류됩니다. 이러한 시스템은 유체 역학과 역학의 원리를 활용하여 유체를 움직이고, 제어하고, 조작하여 기계적 에너지를 생성합니다. 유압 및 공압은 가압 유체(유압에서는 액체, 공압에서는 기체)를 사용하여 실린더 내의 피스톤을 움직여 선형 운동을 생성합니다. 이러한 동작은 유체의 흐름을 조절하는 밸브에 의해 제어되어 정확하고 강력한 선형 운동이 가능합니다.

유압 장치 고강도 정밀 제어 시나리오에 탁월하여 중장비 및 산업용 애플리케이션에 필수적입니다. 이러한 장치는 굴삭기, 불도저, 백호와 같은 중장비 건설 장비에서 암, 버킷, 부착물을 작동하는 데 자주 사용됩니다. 유압 시스템은 고압 기능을 갖추고 있어 대형 하중을 들어올리고 옮기거나 콘크리트를 붓고 섞는 작업 등 무거운 재료를 운반하는 데 이상적입니다.

반면, 공압및 일상 생활에서 빠르고 안전하며 비용 효율적인 작업에 이상적입니다. 치과용 의자와 트럭 공기 브레이크부터 포장 라인과 자동화 공장의 다른 도구에 이르기까지 모든 것에 사용됩니다. 공압 시스템은 잭해머, 못 박는 총, 드릴과 같은 가벼운 도구에 이상적입니다. 많은 공압 공구는 공기를 이용해 작동하기 때문에 휴대가 간편하고 조작이 쉽습니다.