분당 25kg 포대 8개를 처리하는 라인은 팔레타이징 작업자에게 시간당 12톤의 하중을 전달합니다. 관련 법령은 이러한 신체적 부담에 대해 세심하게 규정하고 있습니다. CLT는 근로자가 개인적으로 들어 올릴 수 있는 최대 무게를 60kg으로 정하고 있으며, NR-17은 그립 위치가 몸통에서 60cm 이상 떨어져 있을 때 건강을 해칠 수 있는 비정기적이지 않은(반복적인) 화물 들기를 금지합니다. 국제 인체공학 기준인 NIOSH 리프팅 방정식은 이상적인 조건에서만 온전히 적용되는 23kg의 기본 하중 상수를 기준으로 하며, 이 값은 수평 거리, 높이, 수직 이동 경로, 비틀림, 빈도 및 그립 품질에 따라 감소합니다.
동일한 NR-17은 수동 화물 운송의 첫 번째 예방 조치로 기술적 보조 수단 도입을 명시하고 있습니다. 로봇 팔레타이저는 가장 완전한 형태의 기술적 보조 수단입니다. 본 가이드에서는 이를 어떻게 규격화하는지 설명합니다.
로봇 팔레타이징이란 무엇인가
팔레타이징은 단위화 하중의 조립을 의미합니다. 즉, 박스, 포대, 묶음 또는 양동이 등을 안정된 층으로 팔레트 위에 적층하여 운송 및 보관 준비 상태로 만드는 과정입니다. 로봇 팔레타이징에서는 산업용 로봇이 라인 출구에서 제품을 집어 프로그래밍된 패턴에 따라 배치합니다.
전형적인 셀에는 입력 컨베이어, 그리퍼가 장착된 로봇, 하나 또는 두 개의 팔레트 위치, 안전 보호 장치, 그리고 프로젝트 사양에 따라 빈 팔레트 자동 공급 장치와 분리판 공급 장치가 포함됩니다.
팔레타이징 로봇에 4축 구조를 적용하는 이유
적층 작업은 하중을 3차원 공간에 배치하고 수직 축을 중심으로 회전시키는 것이 필요합니다. 기울임 동작은 요구되지 않습니다. 4축 팔레타이징 로봇은 이러한 특성을 활용합니다. 구조적으로 플랜지가 항상 바닥과 평행을 유지하며, 제4축이 그리퍼를 회전시킵니다.
가동 축 수가 적으면 로봇 암이 해당 작업에 더 단순하고 직관적인 구조가 됩니다. 제품이 기울어지거나 방향을 재설정해야 할 때만 6축 로봇이 투입되며, 이는 예외적인 경우입니다. 두 제품군 간의 차이는 산업용 로봇 가이드에 명시되어 있습니다.
로봇 규격을 결정짓는 세 가지 수치
하중: 제품 및 그리퍼
기술 사양표의 하중은 플랜지 이후 모든 구성 요소를 포함합니다. 그리퍼도 계산에 포함되며, 제품에 따라 제품과 동일한 무게가 될 수 있습니다.
| 사례 (예시 값) | 피킹당 제품 | 그리퍼 | 손목 하중 | 대응 라인 모델 |
|---|---|---|---|---|
| 5 kg 박스, 피킹당 1개 | 5 kg | 4 kg | 9 kg | QJRB15-1 (15 kg) |
| 12 kg 박스, 피킹당 1개 | 12 kg | 8 kg | 20 kg | QJRB30-1 (30 kg) |
| 25 kg 자루, 피킹당 2개 | 50 kg | 30 kg | 80 kg | QJRB180-1 (180 kg) |
| 20 kg 박스 12개 레이어 | 240 kg | 150 kg | 390 kg | QJRB800-1 (800 kg) |
사이클당 하나 또는 그 이상의 제품을 집어 올리는 결정은 로봇 등급을 변경합니다. 12 kg 박스 두 개를 동일한 8 kg 그리퍼로 처리하면 총 32 kg이 되어 30 kg 모델을 초과합니다. 따라서 하중과 사이클은 함께 정의됩니다.
도달 범위: 가장 먼 팔레트에서 적재물 상단까지
로봇은 첫 번째 층의 가장 먼 모서리와 마지막 층의 가장 높은 지점에 물건을 놓아야 합니다. 브라질 표준 팔레트인 PBR은 ABRAS 규격에 따르면 가로 1,000 mm, 세로 1,200 mm이며 높이는 129 mm입니다. 여기에 최종 적재 높이, 픽업 위치 그리고 두 개의 팔레트 위치가 있는 경우 그 사이의 거리가 추가됩니다.
두 개의 팔레트 위치를 처리하는 로봇은 교체 중에도 계속 작동합니다. 한 팔레트가 가득 차서 빠져나가는 동안 다른 팔레트에서 작업을 이어갑니다. 이러한 선택은 더 큰 도달 범위를 요구합니다.
사이클: 라인이 결정한다
분당 사이클 수는 카탈로그가 아니라 라인에서 결정됩니다.
- 라인 출구에서의 분당 제품 수;
- 분당 제품 수를 피킹당 제품 수로 나눈 값;
- 이 결과가 로봇이 충족해야 하는 분당 사이클 수입니다.
분당 12개의 박스가 나오는 라인에서 이중 피킹을 사용한다면 분당 6사이클이 필요합니다. 로봇이 이 속도를 달성할 수 있는지는 픽업과 배치 사이의 거리, 총 하중 및 팔레트 패턴에 따라 달라집니다. 이 검증은 구매 전에 실제 레이아웃을 사용하여 시뮬레이션으로 수행됩니다.
QJAR 팔레타이징 라인
| 모델 | 가반 하중 (kg) | 작업 반경 (mm) | 축 수 | 반복 정밀도 (mm) | 본체 중량 (kg) |
|---|---|---|---|---|---|
| QJRB15-1 | 15 | 1,510 | 4 | ±0.05 | 160 |
| QJRB30-1 | 30 | 1,820 | 4 | ±0.05 | 205 |
| QJRB180-1 | 180 | 3,153.7 | 4 | ±0.5 | 1,400 |
| QJRB800-1 | 800 | 3,159 | 4 | ±0.5 | 2,550 |
첫 두 모델은 소형으로, 협소한 셀에서 박스나 가벼운 포장재를 취급하는 데 적합합니다. QJRB180-1은 180 kg의 하중과 3 m 이상의 도달 거리를 결합하여 다중 피킹을 통한 포대 작업이 가능하며, 레이아웃에 따라 두 개의 팔레트 위치를 처리할 수 있습니다. QJRB800-1은 3,159 mm의 거리에서 800 kg을 운반하므로 전체 레이어 또는 무거운 단일 화물 처리에 사용됩니다.
로봇의 자체 무게 또한 설계 시 고려해야 합니다. 1,400 kg 또는 2,550 kg의 로봇 암이 움직일 때 베이스에 전달되는 힘은 크며, 이를 견딜 수 있도록 기초 구조가 계산됩니다.
그리퍼: 프로젝트에 가장 큰 영향을 미치는 부품
로봇은 그리퍼 선정 이후에 결정되며, 그 전에 결정되지 않습니다.
| 그리퍼 유형 | 전형적인 제품 | 비고 |
|---|---|---|
| 진공 | 상면이 평평하고 밀폐된 박스 | 가볍고 빠름; 박스의 품질에 의존함 |
| 핑거 또는 포크형 | 포대 | 하부 지지 방식; 피킹 시 롤러 컨베이어 필요 |
| 사이드 클램프형 | 박스, 묶음 및 목재 상자 | 측면을 조여 고정; 포장재의 내구성 확인 필요 |
| 복합형 | 제품, 빈 팔레트 및 분리판 | 하나의 도구로 세 가지 기능 수행; 무게 증가 |
그리퍼의 무게는 가용 하중을 소모하며, 크기로는 스택 사이의 간격 허용 여부가 결정됩니다. 많은 프로젝트에서 그리퍼의 설계가 사이클 완성을 위한 다중 피킹을 가능하게 하거나 불가능하게 만듭니다.
적층 패턴과 하중 안정성
각 층의 패턴, 즉 적층 패턴은 하중의 안정성과 팔레트 활용도를 결정합니다. 이음매가 어긋나도록 교대로 쌓으면 적재물이 고정됩니다. 미끄러지기 쉬운 제품에는 분리 시트를 사용합니다.
적층 패턴은 로봇 작업도 결정합니다: 층별 방향 수, 사이클당 회전 각도, 배치 시 제품 간 여유 공간 등입니다. 운반에는 적합하지만 사이클에는 부적합한 패턴은 프로젝트 시뮬레이션 단계에서 초기에 드러나는 문제입니다.
셀 레이아웃 및 안전
팔레타이징 셀에는 사람과 장비가 통과하는 두 가지 경계가 있습니다: 제품 투입구와 팔레트 반출구입니다. NR-12는 위험 구역에 고정식 방호 장치, 이동식 방호 장치 및 연동 안전 장치를 특징으로 하는 안전 시스템을 요구합니다.
팔레트 반출구에서는 일반적으로 커튼 라이트를 사용하며, 이는 팔레트가 통과하는 동안 안전 기능을 자동으로 일시적으로 비활성화하는 뮤팅(muting) 방식으로, 해당 규정 자체의 정의에 따릅니다. 커튼의 위치는 임의로 정할 수 없습니다: NR-12 부속서 I는 시스템 정지 시간에 의존하는 ISO 13855의 최소 거리 계산을 채택하고 있습니다.
전체 요구 사항은 로봇화된 셀에서의 NR-12에 명시되어 있습니다. 주변에 사람이 있는 가벼운 작업을 위해서는 협동 로봇 또는 산업용 로봇에서 비교된 협업형 대안이 존재합니다.
로봇이 선택지인 경우
- 다양한 제품 또는 형태. 모자이크 패턴 변경은 프로그램 변경을 의미합니다.
- 라인 말미의 좁은 공간. 셀은 로봇 암의 작업 반경보다 약간 더 많은 공간을 차지합니다.
- 가까운 두 개의 라인. 하나의 로봇이 각각 팔레트를 사용하는 두 라인을 모두 처리할 수 있습니다.
- 변동하는 하중. 복합 그리퍼와 다양한 프로그램을 통해 기계 교체 없이 새로운 포장 방식을 흡수합니다.
견적 산출 데이터
- 제품: 치수, 질량 및 포장 유형.
- 라인 생산 속도(제품/분) 및 교대 근무 횟수.
- 사용된 팔레트 및 최종 적재 높이.
- 현재 또는 원하는 모자이크 패턴 및 분리 시트 사용 여부.
- 라인 말미 레이아웃 및 컨베이어 높이.
- 가득 채워진 팔레트의 출고 방식: 팔레타이저, 지게차 또는 컨베이어.
- 동일한 라인을 통과하는 서로 다른 제품의 종류 수.
이 데이터를 바탕으로 공장의 실제 수치로 투자 회수 기간 계산을 수행할 수 있으며, 산업용 로봇 비용 구조를 따릅니다. 프로젝트의 시작부터 끝까지 진행하는 주체는 로봇 통합업체입니다.
자주 묻는 질문
팔레타이징 로봇이란 무엇인가요?
일반적으로 4축 구조를 가진 산업용 로봇으로, 라인 끝에서 제품을 집어 들어 정해진 층 패턴에 따라 팔레트 위에 쌓습니다. 제품 전용 그리퍼를 사용하여 제품 투입부, 팔레트 위치 및 보호 장치가 포함된 셀 내에서 작동합니다.
팔레타이징 로봇은 몇 킬로그램을 취급하나요?
등급에 따라 다릅니다. QJAR 라인에는 손목 하중이 15, 30, 180 및 800 kg인 팔레타이저가 있습니다. 이 하중에는 그리퍼 무게가 포함되므로, 25 kg 제품에 30 kg 그리퍼를 사용하면 로봇 용량의 55 kg을 차지합니다.
팔레타이징 로봇은 왜 4축인가요?
적재 작업은 공간 내 하중 배치와 수직 축 회전이 필요하며 항상 수평을 유지해야 합니다. 4축 암은 구조상 플랜지를 바닥과 평행하게 유지하며, 동일한 작업을 수행하는 6축 로봇보다 이동 축 수가 적습니다.
팔레타이징 로봇은 분당 몇 개의 상자를 처리하나요?
계산은 다음 공식에서 출발합니다. 분당 제품 수를 1회 피킹(그리핑) 시 제품 수로 나누면 로봇이 수행해야 할 분당 사이클 수가 산출됩니다. 이를 달성할 수 있는지는 피킹 위치와 적재 위치 사이의 거리, 하중 및 팔레트 패턴에 따라 달라지며, 이는 시뮬레이션을 통해 확인됩니다.
팔레타이징 셀에는 안전 보호 장치가 필요한가요?
네. NR-12 규정에 따라 위험 구역에는 고정식 보호 장치, 이동식 보호 장치 및 연동된 안전 장치로 특징지어지는 안전 시스템이 필요합니다. 팔레트 출구에서는 라이트 커튼 사용이 일반적이며, 최소 거리는 ISO 13855를 기반으로 한 해당 규정 부속서 I의 계산식을 따릅니다.
BR Robotics 상담 문의
BR Robotics는 15 kg에서 800 kg에 이르는 QJAR 로봇을 사용하여 팔레타이징 셀을 설계하고 통합합니다. 제품 정보, 생산 속도 및 레이아웃을 보내주시면 적합한 모델, 셀 레이아웃 및 견적을 포함한 답변을 드립니다. BR Robotics에 문의하기, 로봇 라인 보기 또는 팔레타이징 라인 사양서 확인.
