거친 북해를 거스르는 검사 로봇의 베어링 포인트

로봇은 수중에서 영구적으로 작동하기 때문에 부품은 바닷물에 대한 저항력이 있어야 합니다. 또한 베어링은 최대 500kg의 하중을 받습니다. 가동 중단 시간을 최대한 길게 유지하려면 내마모성 베어링이 필요합니다.

SubC는 iglidur® J 폴리머 베어링을 통해 열악한 조건에서도 매우 안정적으로 작동하는 내마모성이 뛰어난 솔루션을 찾았습니다. 윤활유를 사용하지 않기 때문에 iglidur® 베어링은 환경에 대한 위험 없이 수중에서 사용할 수 있습니다. 바닷물과 함께 30MPa의 하중이 발생하더라도 200,000 사이클 후에도 베어링의 심각한 마모를 감지할 수 없었습니다.

시추 플랫폼은 해저에 고정된 강철 파이프로 만든 사각형 구조물인 자켓에 장착됩니다. 보수 공사의 일환으로 인벤토리를 작성해야 했습니다. 특히 구조물이 부식되기 쉬운 소위 스플래시 존이라고 불리는 수면 근처의 강관 상태는 어떤가요? 과거에는 해답을 찾기 위해 다이버들이 물속으로 뛰어들었을 것입니다. 위험한 작업이었죠.

한 다이버는 이 임무를 '세탁기를 돌리는 것'에 비유하기도 합니다. 게다가 승무원, 장비, 지원 선박은 비용이 많이 듭니다. 따라서 토탈은 대안을 찾기 시작했습니다. 토탈은 에스비에르에서 원하는 것을 찾았습니다. 덴마크 남서부 유틀란드에 위치한 이 도시는 해양 기술 개발 전문 회사인 서브씨 파트너의 본사가 있는 곳입니다. SubC는 파이프 검사용 로봇 크롤러를 개발, 생산 및 운영하는 회사입니다. 특별한 영예: 이 로봇은 Total로부터 혁신상을 수상했습니다.

크롤러에는 유압식으로 구동되는 두 개의 금속 집게와 총 12개의 롤러가 각각 500kg의 접촉 압력으로 강철 구조물 주위를 고정합니다. 크롤러는 12개의 롤러를 타고 파이프 주위를 이동합니다. 크롤러가 앞으로 이동하려는 경우 후면 클로가 파이프를 제자리에 고정하고, 앞으로 이동하려는 경우에는 크롤러의 전방 이동과 유사합니다. 앞쪽 클로는 유압 실린더를 사용하여 파이프를 몇 센티미터 앞으로 밀어냅니다. 그러면 앞 집게가 뒷 집게를 뒤로 당깁니다. 이를 통해 로봇은 파이프의 어느 지점에나 도달할 수 있습니다.

제어 시스템은 어떻게 되나요? 크롤러는 조이스틱을 사용하여 움직일 수 있습니다. 6개의 카메라를 통해 명령 센터에 실시간 이미지를 제공합니다. 거기에서 작업자는 로봇에 장착할 수 있는 도구, 주로 와이어 다이아몬드 커터를 제어하여 로봇이 플랫폼에서 수정할 부품이나 구조물을 톱질하고 끌어올리는 데 사용합니다.

로봇 크롤러는 다이버와 달리 작업 중 부상을 당할 위험이 없습니다. 하지만 짠 바닷물은 여전히 엔지니어들에게 도전 과제였습니다. 전문가들이 로봇의 관절에 금속 부시를 사용했다면 부식과 예기치 않은 가동 중단의 위험이 지속적으로 발생했을 것입니다.

따라서 엔지니어들은 쾰른의 모션 플라스틱 전문업체인 igus® 에서 생산하는 고성능 플라스틱 iglidur® 로 만든 부싱을 대안으로 선택했습니다. "플라스틱 부싱 덕분에 더 이상 부식에 대해 걱정할 필요가 없다고 SubC Partner의 책임 설계 엔지니어인 Bjarne Lindquist(" )는 설명합니다. 따라서 엔지니어들이 다른 igus® 제품을 사용하는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 와이어 다이아몬드 커터는 드라이린® 선형 축에서 움직입니다. "덕분에 커터를 밀리미터 단위로 정밀하게 배치할 수 있습니다."
 
그리고 플라스틱 부품은 견고함 면에서도 숨길 것이 없습니다. 플라스틱 화합물에 보강재를 첨가하여 부싱을 매우 견고하게 만들어 고압과 모서리 하중을 견딜 수 있습니다. "igus® 는 전문 산업 분야에서 금속 대체품을 대체할 수 있을 정도로 플라스틱 제품을 개발했다고 igus의 기술 영업 컨설턴트인 Anders Riis Olesen(" )은 말합니다®. "정말 대단합니다." 부싱은 또한 유지보수가 필요 없습니다.

고체 윤활제가 소재에 통합되어 있기 때문에 오일이나 그리스와 같은 추가 윤활제 없이도 낮은 마찰 계수로 건식 작동이 가능합니다. 마지막으로 서브씨 파트너는 로봇 크롤러의 비용을 절감할 수 있었습니다. 이글리듀어(® ) 부싱은 금속 부싱보다 최대 40% 저렴하기 때문입니다.

이구스는 소재의 내구성을 입증하기 위해 3,800평방미터 규모의 테스트 실험실(®)을 운영하고 있으며, 매년 300개의 테스트 시스템에서 15,000건 이상의 마찰 테스트를 수행하고 있습니다. 서브씨파트너가 사용한 iglidur® Z 소재 역시 이곳에서 견고함을 입증해야 했습니다. 엔지니어들은 초당 0.01m의 속도와 30MPa의 하중으로 ST52 타입의 가스 질화 샤프트에서 플라스틱 부싱을 회전시켰습니다. 200,000회 회전 후에도 부싱이나 샤프트에서 심각한 마모를 측정할 수 없었습니다.

금속 부싱의 경우 결과는 달랐습니다. 엔지니어들은 35,000 사이클 후에 테스트를 취소했습니다. 부싱의 마모가 너무 심했고 샤프트의 손상이 너무 심했습니다. iglidur® Z는 극한 조건에서 최대 사용 수명을 위해 특별히 개발되었습니다. 염수에 대한 내마모성 외에도 높은 열 하중과 높은 힘에도 적합합니다.

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