ABB가 지금까지 자동화할 수 없던 것을 자동화한다

 

간단하게 자동화한다? 스웨덴 제조사 CEJN의 나사 조립이 보여주듯이 모든 동작마다 그렇게 완전히 간단할 수는 없지만, 협업 로봇 Yumi가 작업자의 부담을 덜어준다.

 

옌스 필립 메너르트(Jens Philipp Mehnert): ABB AG Sales, Consumer Segments & Service Robotics 매니저

핵심 내용

  • 나사 조립은 일반적으로 손 관절에 부담을 주며 자동화하기도 어려운 공정이다.
  • 선행 연구에서 CEJN과 ABB Robotics가 Yumi를 이용하여 완전한 코봇 애플리케이션을 구성하여 테스트하였다.
  • 3D 프린팅으로 개발한 그리퍼를 통해 정밀하게 조정할 수 있었다.
  • Yumi를 이용한 자동화 솔루션으로 협업적이고 유연한 작업 스테이션이 가능하다.

 

CEJN은 선도적인 퀵-커넥트 커플링 스웨덴 제조사이다. 퀵-커넥트 커플링은 자동차 제조, 소화 장비, 풍력 발전소, 농업 분야에서 공압과 유압 라인 그리고 가스 라인을 연결하기 위해 사용한다. CEJN은 이미 몇 년 전부터 제조와 사내 물류에 산업용 로봇을 적용하였다. 하지만 작은 나사를 부품들 사이에 배치하고 조립하는 것은 작업자에게는 인체공학적으로 부담이 되는 일이고 자동화하기가 어려운 작업이었다.

CEJN의 제품 대부분은 컨셉트가 유사하고, 나사 조립은 항상 사람의 손 관절에 인체공학적으로 무리가 가는 작업이다. 따라서 CEJN은 이러한 특수한 작업 단계를 자동화할 해법을 모색해야 했다. CEJN 유지 보수 매니저로서 ABB의 협업 양팔 로봇 Yumi를 담당하는 필립 팔름크비스트는 스웨덴 옌셰핑에서 열린 한 박람회에서 눈에 들어오는 것이 있었다. 이 박람회에서 ABB는 안전 펜스 없이 코봇이 작업자가 나란히 서서 램프를 조립하는 것을 시연하고 있었다. 필립 팔름크비스트는 지금까지 자동화할 수 없었던 것을 나사 조립 공정을 자동화하기 위해 CEJN의 협업 애플리케이션의 가능성을 시험해 봐야겠다는 생각이 떠올랐다.

 

자동화 장애 극복하기

ABB Robotics와 CEJN의 협업은 스웨덴 베스테로스에 위치한 시스템 통합업체인 Robotdalen의 협업 로봇 테스트 센터에서 선행 연구를 시작했다. 이 센터에서 ABB와 Robotdalen은 CEJN의 특정 업무를 수행할 수 있는 코봇 애플리케이션을 개발하였다. 이를 위해 CEJN 제품을 기반으로 협업 로봇 Yumi를 위한 전체 적용 상황을 시뮬레이션하고 테스트한 후 조정 단계를 거쳤다.

선행 연구에서는 3D 프린팅이 결정적으로 작용했다. 로봇의 다양한 그리퍼를 각각의 사용 사례에 맞추어 프린팅하였고, 정밀하게 테스트하여 그리퍼 암을 미세 조정할 수 있었다. 이때 파일럿 프로젝트 과정에서 개발한 핑거는 지금도 생산 현장에서 사용되고 있다.

프로젝트 팀은 머신 비전 시스템도 자동화 솔루션에 적용하였다. 이후 로봇이 개별 부품의 위치를 정확하게 찾고 높은 품질로 일정하게 조립할 수 있었다. CEJN은 컨셉트 검증 이후 협동 로봇 Yumi를 이용하여 생산 단계를 자동화하기로 결정하였다. “ABB가 당사 제품을 기반으로 완전하고 안정된 애플리케이션을 개발하였습니다. 우리는 회사에서 로봇이 어떻게 기능하는지 확인할 수 있었습니다.”(필립 팔름크비스트)

각 손에 통합된 카메라

Yumi는 안전 펜스 없이 작업자와 나란히 서서 부담을 덜어주고 생산 유연성을 높인다.

유압 커플링을 조립하는 실제 생산 현장에서 Yumi의 다재다능함이 돋보였다. 유압 커플링 조립을 위해 먼저 두 개의 부품 사이에 있는 나사의 위치를 찾아야 한다. Yumi의 각 팔에 장착된 카메라가 부품을 인식하고, 이를 잡은 후 커플링에서 씰링 역할을 하는 O 링과 소형 홀더를 조립한다. 이후 홀더와 O 링이 올바르게 조립되었는지 카메라와 머신 비전을 통해 검사를 수행하고, 이어서 나사 위치를 확인하고 부품을 조립한다. Yumi의 팔에 있는 카메라는 세 가지 작업 단계에 필요하다. 먼저 부품을 인식하고 이를 조립하여 마지막에 품질 검사를 수행한다.

CEJN은 작업자들이 이 새로운 로봇 동료와 함께 하는 작업을 준비할 수 있도록 새로운 작업 스테이션을 만들었다. “로봇이 위협이 아니라 생산성을 높이는 데 도움이 되고, 동시에 인체에 부담이 되는 작업을 대신하는 동료임을 보여주고 싶었습니다. 이 시도는 매우 효과가 좋았습니다. 지금은 직원들이 로봇 동료의 도움을 받을 수 있는지 물어봅니다.”(군나르 헬리치우스, CEJN 생산 매니저)

이처럼 커플링 분야에서도 코봇 프로젝트를 통해 생산 효율을 높이고 직원들을 과로와 부상으로부터 보호하여 경쟁 우의를 확보할 수 있다. ABB에 따르면 CEJN은 Yumi를 사용하여 직원들의 작업 환경을 개선할 수 있었다고 한다. 임금 수준이 높은 스웨덴의 생산 공장에서 코봇은 수익성을 유지하고 전체 제조 비용을 낮추는 데에도 기여하고 있다.

스웨덴의 경쟁 요소

CEJN은 Yumi 덕분에 스웨덴 셰브데에 위치한 본사에서 개발과 생산 과정에서 유연성을 확보할 일 수 있었다. “현재 우리는 유연한 작업장에서 일하고 있습니다. 생산하는 부품 개수가 적으면, 한 명의 작업자가 작업장에서 처리할 수 있지만, 양이 많아지면 직원과 협동 로봇이 나란히 서서 작업할 수 있습니다. 따라서 생산 수량의 많고 적음 사이에서 유연성을 발휘하고, 많은 생산량에 대한 비용을 낮출 수 있습니다.”(군나르 헬리치우스)