진공 자동화로 에너지 절약: 이젝터 대신 펌프 사용

"우리의 목표는 진공 발생을 위한 압축 공기 기반 이젝터 시스템을 대체하는 게 아닙니다. 우리는 에너지 소비량을 줄여주고, 압축 공기가 거의 없는 경우에도 여전히 작동하는 대안을 개발하고자 합니다"라고 J. Schmalz GmbH의 관리 파트너 Kurt Schmalz 박사는 설명합니다. 가능한 시나리오로는 압축 공기 시스템에 연결되지 않은 구역에서 작동하는 이동식 로봇이나 로봇 셀이 거론되고 있습니다. 비율 측면에서 보았을 때, 이러한 진공 발생기는 전체 플랜트와 비교했을 때 에너지 소비량이 아주 적습니다.

솔루션은 로봇 암에 직접 장착할 수도 있을 만큼 작은 순수한 전기 진공 발생기를 만드는 것입니다. 전기 진공 발생기는 완전히 새로운 개념은 아닙니다. "높은 석션 볼륨 유량이 필요할 때 작업자가 자동 및 수동 핸들링 방식으로 사용하는 전기 펌프 및 블로워는 오래 전에도 있었습니다. 하지만 이러한 장비는 로봇 암에 사용하기에는 너무 크고 무겁죠"라고 Kurt Schmalz 박사는 설명합니다. 따라서 슈말츠는 더 작고 가벼운 설계를 지향하는 쪽으로 전기 진공 발생기 포트폴리오를 확장했고 2016년에 최초의 코봇 펌프인 ECBPi를 발표했습니다. 이 제품은 전기 진공 발생기이자 로봇에 하나로 연결되는 기계식 그리퍼 인터페이스입니다. 관리 파트너는 다음과 같이 덧붙였습니다. "우리는 진공 자동화 분야에서 이 제품을 처음 선보인 선구자였습니다." 물론 문제가 있었습니다. 진공 발생 외에도, 슈말츠는 매우 한정된 공간에서 무공기 적재 기능 또한 구현해야 했습니다. 작업물을 빠르게 적재하기 위한 솔루션이 필요했고, 그 답은 파기가 아닌 환기였습니다.

밀폐 물체의 작은 부품을 핸들링할 수 있도록 설계된 새로운 ECBPMi 코봇 펌프는 크기가 훨씬 더 작아졌습니다. "가벼운 엔드 오브 암 구성품은 코봇과 경량 로봇에 적합합니다. 압축 공기가 필요하지 않으며, 이는 자율 수송 차량에도 사용할 수 있다는 걸 뜻합니다"라고 Kurt Schmalz는 이야기하면서 잠재적인 응용분야 한 가지를 간단히 언급합니다. 그러나 압축 공기에서 벗어나는 방식은 이제 더 이상 소형 경량 로봇에만 해당되는 이야기가 아닙니다. 지속 가능성을 추구하는 트렌드로 인해 더 효율적인 시스템에 대한 수요가 늘어나면서, 압축 공기를 사용하지 않는 진공 자동화의 필요성이 대형 시스템에서도 증가하게 되었습니다.

압축 공기는 여러 가지 장점을 제공합니다. 공압 구성품의 고출력 밀도와 실현 가능하고 작동 가능한 안정적인 기능을 실현합니다. 이를 토대로 작고 강력하면서 빠른 시스템을 만들 수 있습니다. "거의 최적에 가깝게 과압을 진공으로 전환하고 공기 절약 기능으로 핸들링 공정에 맞게 대응할 수 있는 슈말츠의 진공 이젝터를 살펴보면 에너지를 95%까지 절약할 수 있는 강력하고 효율적인 구성품이 들어 있습니다. 하지만 공기 절약 기능을 모든 곳에 사용할 수 있는 건 아닙니다"라고 전문가는 첨언합니다.

"언젠가 무공기식 공장이 등장하게 된다면 공압 구성품과 핸들링 기술을 다루는 제조업체는 순수하게 전기로만 작동하는 대체 제품을 공급해야 할 겁니다. 따라서 우리는 병렬 전략을 추구하고 있습니다"라고 Kurt Schmalz 박사는 설명합니다. 슈말츠는 이 전략에 따라 현재 GCPi 전기 진공 발생기를 개발했습니다. 이 제품은 코봇 펌프보다 크며 기존 포트폴리오의 새로운 전기 진공 발생기에 추가됩니다. 슈말츠는 GCPi를 통해 로봇 암에 진공 발생기를 직접 장착하는 기존의 일반적인 방식에서 탈피하고 있습니다. 그 대신, 사용자는 강력한 GCPi를 로봇 맨 아래에 장착하여 이곳에서 로봇 그리퍼에 여러 가지 석션 패드를 제공할 수 있습니다. 여기서 다시 등장하는 문제점은 하중을 순수하게 전기적 방식으로 분리해야 한다는 점입니다. 슈말츠는 GCPi에 환기 기능도 통합했습니다. 그러나 석션 패드에 연결되는 호스의 길이에 따라, 대기의 압력 균등화가 지연될 수 있습니다. 이러한 경우, 환기 기능을 펌프에서 분리할 수도 있습니다. "이 부분에서 우리는 기존의 관점을 바꾸고 새로운 시스템 아키텍처 측면에서 생각해야 합니다"라고 Kurt Schmalz 박사는 이야기합니다.

그것이 바로 슈말츠가 LQE 전기 환기 밸브를 개발한 이유입니다. "이 제품은 진정한 혁신입니다. 이 밸브를 사용하면 매우 동적인 방식으로 대형 진공 발생기를 중앙 집중식으로 계속 사용할 수 있고, 여전히 분산형으로 작동할 수도 있습니다. 물체를 내려놓는 시간은 크게 줄이고요. 직접적인 환기가 압축 공기를 활용한 활성 파기보다 더 효과가 빠른 것으로 나타났습니다"라고 Kurt Schmalz 박사는 명확히 설명합니다. LQE 환기 밸브는 훨씬 더 많은 장점을 제공합니다. 이 밸브를 사용하면 진공으로 라인을 압축할 수 있습니다. 밸브가 열리면 그리퍼에서 진공이 즉시 축적됩니다. "이 제품은 콤펙트 이젝터의 공기 절약 방식을 그대로 따라할 수도 있는 지능형 밸브입니다"라고 관리 파트너는 설명합니다. 이러한 특징은 압축 공기를 사용하지 않는 진공 핸들링 방식의 에너지 효율에 기여합니다.

"진공 핸들링 기능이 있기 때문에 압축 공기가 꺼지지 않습니다"라고 Kurt Schmalz 박사는 강조합니다. 연결 가능한 경우, 이젝터는 자동 핸들링을 위한 진공을 발생시킬 수 있는 강력하고 효율적이면서 효과적인 방법입니다. 따라서 지속 가능성 문제가 표면화되기 전까지는 진공 핸들링 기술의 모든 문제가 해결된 것으로 간주되었습니다. "업계는 압축 공기에 대해 근본적으로 생각해야 합니다. 우리의 임무는 대안을 개발하는 것입니다"라고 진공 분야를 개척한 장본인이 설명합니다. 슈말츠는 전기화를 선택하는 쪽으로 방향을 잡았습니다. 전기 진공 발생기는 전반적인 시스템 측면에서 더 높은 지속 가능성을 실현할 수 있습니다. "압축 공기를 사용하든, 그렇지 않든 간에 우리는 모든 분야에 알맞은 솔루션을 포트폴리오에 구비하고 있습니다"라고 Kurt Schmalz는 말미에 덧붙였습니다.