테크니컬 리포트 2022 No.5
식품 가공 및 중식 시장에서 자동화에 도전
~특수 표면 처리·식품 사양 로봇 MOTOMAN-GP8의 개발~

※1 HACCP(Hazard Analysis and Critical Control Point)란
유엔 식량농업기관(FAO)과 세계보건기구(WHO)의 합동기관인 식품규격(코덱스)위원회가 제시해 국제적으로도 추천되고 있다. 원재료의 입하로부터 제조, 제품의 출하, 제공까지의 전 공정을 정리해, 그 프로세스 중에서 이물 혼입이나 식중독의 원인이 되는 균에 의한 오염 등의 위험 요인(해저드)을 분석. 위험을 제거하거나 줄이기 위해 특히 중요한 공정을 관리하고 과학적 근거를 바탕으로 관리 기준을 마련하여 제품의 안전성을 확보하는 방법

1. 식품 시장에 필요한 기능

식품 시장에서 로봇을 사용하는 경우 다음 세 가지 항목을 충족하는 것이 필수적입니다.

① 방진·방적·방청

먼지, 먼지, 세정액 등의 액체가 로봇 내부로 침입하거나 로봇의 윤활재 등의 외부로 누출, 물 등이 로봇의 하우징에 장시간 체류하는 것에 의한 녹 등이 발생하지 않는 것.

②내약품성·위생성

청소에 사용되는 산성, 알칼리성, 알코올류 등 다양한 세정액에 대하여 로봇의 하우징 또는 각종 기계요소의 물리적·화학적 성질이 열화되지 않는 것. 또, 이물 혼입이나 장기간에 걸친 식품의 케이스에의 부착에 의한 잡균 번식 등이 발생하지 않는 위생적인 ​​상태가 항상 유지되는 것.

③식품 기계용 윤활제

로봇 각 축의 가동부나 기어에 도포·충전하는 윤활제로서 만일 라인에 혼입해도 최대한 건강에 피해를 주지 않는 H1 인증^※2을 취득한 식품기계용 윤활제를 채용함으로써, 윤활제 혼입 위험에 대책을 취하는 것.

※2 H1 인증이란
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2. 기존의 식품용 로봇으로부터의 변경점

당사가 지금까지 개발한 종래의 식품 시장용 로봇은 주로 포장된 식품을 반송하는 용도를 타겟으로 했기 때문에, 전항에 든, ①~③ 중, ②에 대해서는 특별히 고려하지 않았습니다. 따라서, 종래와의 변경점은, 상기한 ①~③의 항목의 실장 또는 개선이 됩니다.

①방진·방적·방청 ⇒ 방청을 강화

본 개발 모델은 표준 사양으로 IP67^※338339_38501

※3 IP67이란
전기 장비 내로 이물질 침입에 대한 보호 등급의 표준으로 분진이 내부에 침입하지 않고 규정된 압력, 시간에 수중에 잠겨도 유해한 영향을 받지 않는 수준. 고압 세정에는 미대응.

② 내약품성·위생성 ⇒ 내약품성·위생성을 고려한 설계

실제 식품 공장에서는 일상 청소로 설비를 닦아내는 작업에 더해 정기 청소의 일환으로 세정액을 이용한 청소를 실시하고 있습니다. 세정에 사용하는 세정액은 산성·알칼리성·알코올류 등, 여러가지에 걸쳐 있어, 이러한 세정액에 내성이 있는 구조를 실현할 필요가 있습니다. 당사가 개발한 로봇은 외관 부품에 특수한 표면 처리를 실시함으로써 식품 업계에서 사용하는 복수의 세정액에 대해서는 충분한 내성을 갖는 구조를 실현할 수 있었습니다. 식품 가공이나 식품을 직접 취급하는, 소위 포장 전의 공정에 있어서는, 설비는 항상 청결하게 유지되어 있어야 합니다. 따라서, 로봇이 세정된다고 가정하고, 하우징은 가능한 한 둥근 부드러운 형상을 기조로 하고, 또한 요철 형상을 가능한 한 적게 하는 것이 위생상 바람직한 형상이 됩니다. 다행히, MOTOMAN-GP8은 “둥근 부드러운 형상”을 표준 사양의 컨셉으로 하고 있기 때문에, 외관부에 사용하는 볼트를 가능한 한, 오목부가 없는 육각 볼트로 변경하는 것으로, 세정 후의 위생면의 대책을 강화하고 있습니다.

③식품 기계용 윤활제 ⇒ 식품 기계용 윤활제 개선

종래 기종에 채용하고 있던 식품 기계용 윤활제에서는, 로봇의 사용 환경 온도는 15℃~45℃이며, 특히 포장 전 공정의 공장에 있어서의 저온 환경하에서의 자동화라고 하는, 시장의 요구에 충분히 응할 수 없었습니다. 그러나, 보다 저온 영역에서 사용 가능한 새로운 식품 기계용 윤활제의 채용에 의해, 표준 사양과 같이, 0℃~45℃의 사용이 가능하게 되어, 로봇의 적용할 수 있는 용도가 확대해, 식품 용도로서의 시장의 요망을 만족시킬 수 있었습니다.

특수 표면 처리·식품 사양 로봇 MOTOMAN-GP8은 핸들링 용도에 최적화된 표준 사양의 높은 성능을 유지하면서도 식품 용도에 요구되는 '내약품 성능'과 '위생성'을 고려한 설계를 실현한 점이 평가되어 '제52회 기계공업 디자인상 IDEA^※4심사위원회 특별상'을 수상했습니다.

※4 기계공업 디자인상 IDEA란
일간공업신문사가 일본의 공업제품 디자인의 진흥·발전을 목적으로 1970년에 창설된 상이며, 그 해의 디자인의 방향성을 시사하는 첨단 제품을 선정하고 표창하고 있습니다.

식품 시장은 요즘 코로나 옥에서 더욱 자동화에 대한 기대가 높아지고 있습니다. 식품 시장에서는 여전히 사람의 손에 의존하는 작업이 많아 사람의 작업의 유연성을 실현하기 위한 고급 자동화가 필요합니다. 이를 위해서는 로봇이 스스로 생각하고 동작하는 로봇의 자율화가 필수 불가결하다고 생각하고 있으며, 자율화를 위한 다양한 기술 개발을 진행하고 있습니다. 앞으로도 본 과제의 해결과 그 앞에 있는 새로운 솔루션의 제공에 최선을 다할 것입니다.