유니버설 로봇의 성공적인 자동화 솔루션을 위한 세 가지 팁

 

협동 로봇은 시간이 갈수록 프로세스를 최적화하기 위해 중요해지고 있다. 어떤 프로세스에 협동 로봇을 적용할 수 있을까? 다음의 세 가지 팁으로 설정할 수 있다.

일반적으로 생산 시나리오는 모두 다르다. 하지만 각각의 제조 업체들은 비슷한 도전에 직면하게 된다. 바로 제품을 공정상 안전하고 경제적으로 제조하는 것이다. 수동으로 실행하는 작업 단계는 결국 수익성이 없는 자원을 잡아먹는 괴물이 될 수 있다. 그러나 바로 이 부분을 자동화할 수 있다면 경쟁 우위가 확보할 수 있다. 협동 로봇의 장점은 똑같은 동작을 최고의 정밀도로 긴 시간 동안 반복적이고 일정하게 수행할 수 있다는 점이다. 생산성은 높아지고 불량률은 낮아지며, 작업자의 부담은 완화되어, 보다 가치 있는 다른 작업에 투입할 수 있게 된다.

로봇 솔루션 구성 시 프로세스 요건, 환경 요건 그리고 공작물 요건, 이 세 가지 기본적인 측면에 유의해야 한다. 기업은 이를 통해 단계적으로 가치 창출 체인에서 핵심적인 자동화 잠재력을 이끌 수 있다.

1. 프로세스 요건

협업 조립 – Nichrominox에서 UR5가 공작물을 파지하여 작업자의 작업 벤치로 안내하고, 작업자는 다른 부품을 해당 공작물에 설치하고 있다.

코봇 사용 가능성에 대한 첫 번째 숙고는 자동화 가치가 있는 모션 시퀀스를 식별하는 것이다. 프로세스가 단조롭고 반복적이고 심지어 인체공학적으로 불리한 것인가? 이를 수동으로 실행하는 데에 작업 시간이 많이 드는가? 해당 프로세스가 다른 생산 활동에 제동을 거는가? 정확하게 이러한 작업에 최적화 잠재력이 숨어 있다. 이런 일을 하기에는 대부분 작업자들의 능력이 넘치기 때문이고, 이런 작업을 할 수 있는 숙련 인력을 찾을 수 없는 경우도 있다.

체코의 유명한 „맥주 도시“인 필젠 인근의 금속 가공기업 Baumruk& Baumruk도 이러한 경험을 가지고 있다. 이 업체는 숙련공이 부족하여 UR(Universal Robots) 로봇 두 대를 사용하여 대응하고 있다. „모든 것을 합리적이고 효과적으로 자동화할 수는 없습니다. 하지만 반복 작업을 줄일 수 있을 있는 곳에 지속적으로 자동화를 시도하고 있습니다.“(마틴 바움루크, Baumruk & Baumruk 대표) UR 10 로봇 팔이 CNC 기계에서 소형 부품을 배치하여 작업자들의 반복 작업과 루틴 작업을 최소화하면서, 업무를 위한 역량이 추가로 생겼다.

UR의 협동 로봇은 조립이나 픽&플레이스, CNC, 포장 작업에 관계없이 최대 10kg의 극한 하중이 필요한, 상상할 수 있는 모든 작업을 맡을 수 있다. 이 로봇은 인간의 팔 동작을 모방하여 0.1mm의 반복 정확도로 정밀한 프로세스를 수행할 수 있다. 그 외에 사용자 편의성은 로봇의 기본 원리 가운데 하나이다.

숙련이 안된 운전자도 직관적인 프로그래밍과 핸들링을 통해 빠르게 습득할 수 있다. 마틴 바움루크의 설명이다. „우리는 기계 시스템에 연결하는 것을 포함하여 전체 작업장을 직접 개발하고 제작하였습니다. 모든 준비를 마치고 며칠 만에 로봇을 성공적으로 작동시킬 수 있었습니다.“

2. 환경 요건

UR 10이 Hensel Electric에서약 10kg의 제품을 들어 올리고 있다.

다음 단계로 협동 로봇을 사용할만한 위치를 선정하는 것이 중요하다. 설치 면과 작업 반경은 어떻게 형성할 것인가? 인간과 직접적인 상호 작용을 하는가? 아니면 옆에서 상호 작용을 하는가?

대부분의 코봇은 제한된 환경에 문제없이 구현할 수 있도록 콤팩트하게 고안되었다. 바움루크 설계가인 토마스 블라하는 UR 로봇을 구매하는 본질적인 이유 가운데 하나가 차지하는 공간이 적다는 점을 들었다. „“우리에게 공간적 여건이 매우 제한되어 있어, 일반 산업용 로봇을 사용할 수 없고, 기존 작업장에 로봇을 편입시킬 수 있다는 점이 매우 중요했습니다. 일반 산업용 로봇은 주변에 안전 영역을 마련할 충분한 공간이 없었기 때문입니다.“

이 모델의 가변적인 작업 반경도 투입에 일조하였다. 예를 들어 UR3와 같은 콤팩트한 테이블 로봇은 중소기업에서 소형 부품 작업을 처리할 수 있다. 반면에 UR10과 같이 큰 로봇은 팔 도달 거리가 최대 1.3m에 이르러, 특히 작업 영역 간 거리가 넓은 프로세스에 적합하다. 전자 설비 및 분배 솔루션 제조사인 Gustav Hensel GmbHund Co. KG도 케이블 분기함 팔레타이징을 위한 자동화 프로젝트에서 UR10을 선택하였다. „로봇이 포장 유닛을 아래쪽 팔레트 위에 위치해야 하는 경우, 폭넓은 작업 반경이 필요합니다.“(크리스토프 카이저, Hensel 플라스틱 제조 책임자) 또한 이 모델 적용 시 협업 능력이 중요한 역할을 하였다. 작업자가 팔레타이징 로봇에 직접적으로 지속적인 접근이 가능해야 하기 때문이다. 리스크 평가를 성공적으로 완료한 후 이 로봇은 보호 펜스 없이 작업자 옆에서 팔레타이징 작업을 안전하게 실행하고 있다.

3. 공작물 요건

Baumruk & Baumruk에서 밀링기에 설치된 코봇 UR10이작업자의 단조로운 CNC 머신 로딩 작업을 도와준다.

마지막으로 회사는 로봇 어플리케이션 구성에서 취급해야 할 공작물의 여건을 고려해야 한다. 연약한 조립 부품이든, 민감한 재료이든 또는 무거운 구성 요소든 관계없이 로봇은 거의 모든 공작물을 옮기거나 처리할 수 있다. 하지만 협동 로봇을 구매할 경우 원칙적으로 해당 로봇의 모듈 인터페이스를 살펴보아야 한다. 엔드 이펙터를 간단하고 빠르게 로봇 팔에 장착하는 것이 무엇보다 중요하기 때문이다.

Nichrominox는 다양한 주변 제품과 광범위한 사용 시나리오를 잘 알고 있다. 37명으로 이루어진 이 프랑스 회사는 치과용 살균 시스템을 제작한다. 이 회사에서는 네 개의 UR5 로봇이 생산 라인 세 곳에서 직원들을 지원하고 있다. 조립 라인에서 로봇 팔은 2핑거 그리퍼와 힘-토크 센서를 갖추고 작업자와 직접적인 팀 워크를 이루어 상호 작용을 한다. 로봇이 부서지기 쉬운 부품을 핸들링하기 위해서는 추가 센서와 비전 시스템, 힘-토크 센서가 내장된 UR 모델 라인 E 시리즈를 고려하는 것이 합리적이다. 이를 통해 부품의 그리핑, 홀딩, 안착을 시각적, 촉각적으로 제어할 수 있다.

이제 다음과 같은 질문이 떠오를 수 있다. „얼마나 많은 악세서리가 필요한가? 이는 로봇 어플리케이션을 너무 복잡하게 만들 수 있다.“ 이런 의문은 사용자 인터페이스가 보완 소프트웨어나 플러그인을 위해 설계되었다면 쉽게 해결될 수 있는 문제이다. 이를 이용하여 로봇 어플리케이션이 개별 모듈 간 통신을 원활하게 제어할 수 있다. 적합한 조사가 이루어진다면 자동화 솔루션으로 가는 마지막 단계도 힘들지 않다. 이를 위해 제조사들이 온라인 포털에서 주변 제품을 체계적으로 알리기 시작했다. UR도 자사 고객들에게 코봇과의 호환성을 보증하는 인증된 그리퍼, 소프트웨어 및 액세서리에 대해 폭넓은 선택을 제공하는 온라인 쇼룸 Universal Robots+에서 제시하고 있다.