협동 로봇은 불 꺼진 밤에도 열심히 일한다.

생산 직원이 업무를 마치고 귀가하면 독일 남서부 울룸의 Thales에는 또 다른 활동이 이어진다. UR 협동 로봇이 밀링머신의 세 번째 교대조 임무를 수행하기 때문이다.


Andrea Alboni(안드레아 알보니): 서유럽 유니버설 로봇 총괄 책임자


핵심 내용

  • Thales는 숙련된 인력이 부족함에도 불구하고, 우주 산업 부품에 대한 지속적인 수요에 대응하기 위해 자동화를 결정했다.
  • Voith Robotic과 Thales는 야간 3번째 교대조를 위해 밀링머신의 무인 적재 개념을 도입하였다.
  • 이 모바일 시스템은 UR의 UR10e과 힘 측정 기능이 있는 E-Robotiq의 Hand-E 그리퍼로 구성되었다.


Thales Germany에서 기계 생산을 책임지고 있는 마크 프레스텔은 동료들이 생각하는 것을 다음과 같이 설명했다. “자동화는 우리에게 유일한 솔루션입니다. 우리 회사는 연결성, 빅 데이터, 인공 지능, 사이버 보안 그리고 양자 기술과 같은 디지털 및 첨단 기술에 투자하는 글로벌 하이테크 기업입니다.” Thales는 솔루션, 국방, 우주 항공, 운송, 디지털 보안 등 예를 들어, 이동 튜브 증폭기의 세계 시장 리더이다. 이 회사도 다른 회사와 마찬가지로 숙련된 기술자 부족으로 큰 문제를 겪고 있었다. Thales는 국제 우주 부품 및 서브시스템 역량 센터에 제공하는 인공위성과 같은 우주 응용 분야에 사용하기 위한 이동 튜브 증폭기의 높은 수요를 지속적으로 충족하기 위해 대안을 찾아야 했다.

Thales는 협동로봇이 있는 모바일 시스템을 이용하여 밀링머신에 자동으로 로드한다.


UR 협동 로봇과 밀링 머신

Thales는 로봇 공학 애플리케이션 시스템 통합 업체인 Voith Robotics와 함께 새로운 개념을 개발하였다. “협동 로봇은 야간에도 작업자 없이 밀링 머신을 자동으로 로드할 수 있어야 합니다.”(마크 프레스텔) 과거에는 작업자가 CNC 머신을 2교대로 작업했지만, 이제는 협동 로봇의 도움을 받아 3교대 밀링 작업을 수행할 수 있다. 일과 시간에는 수동 모드로 전환하지만 야간에는 협동 로봇을 활성화할 수 있다. Thales 관계자는 “우리는 시장을 열심히 조사하였고 Universal Robots 협동 로봇을 적용하기로 결정했습니다.”라고 당시를 회상하였다. 마크 프레스텔은 설명하는 핵심 기준은 다음과 같다. “덴마크의 세계 시장 리더인 UR 로봇은 이미 성능 면에서 인정을 받았고 이를 실제로 입증하였습니다. 우리는 UR 10e이 탑재 중량과 사용 범위 측면에서 좋은 성능을 보였기 때문에 이를 선택하였습니다”라고 설명했다.


협동 로봇과 그리퍼가 함께 작동하는 모바일 시스템

Thales는 시스템 통합 업체와 함께 밀링 머신에서 협동 로봇과 Robotiq의 Hand-E 그리퍼로 구성된 모바일 시스템을 구현하였다. Voith Robotics의 책임자인 토마스 마이어는 “고감도 UR 10e와 Hand-E 그리퍼 덕분에 로봇 시스템이 위치를 자체 보정하고 기계의 로딩 위치를 자동으로 인식합니다.”라고 밝혔다. 이는 응용 프로그램이 설계된 방식이다. 협동 로봇의 그리퍼는 밀링머신의 도어를 여닫을 수 있으며, 확장된 그리퍼는 도구 캐리어를 조이고 이완하고 위치를 조정한다. 클램프는 추가적인 힘 측정을 통해 부품을 안전하게 잡을 수 있으며, 공작물을 위한 공간이 비어 있을 때 이를 감지한다. 클램프를 잡는 순간 로봇은 움직임을 멈춘다. 따라서 통합된 힘-토크 센서에 의해 측정된 로봇 축의 비틀림은 이 애플리케이션에 사용할 수 없다. “이 모바일 시스템은 무게가 33kg에 불과하기 때문에 일과 시간에 작업자가 근무를 시작하면 옆으로 이동시킬 수 있습니다.”(토마스 마이어)

야간에는 UR 협동로봇이 위성 부품 생산을 위해 Thales의 CNC 기계에서 3번째 교대조를 맡는다.


밀링 머신 활용률 50% 증가

하지만 Thales의 관리자 마크 프레스텔은 경제적 측면을 강조하였다. Thales는 숙련된 작업자가 부족하였지만 협동 로봇을 이용하여 생산량을 증가시킬 수 있었다. “UR 10e를 이용한 3교대 근무를 통해 밀링 머신의 활용도를 50% 높이고 단가를 낮추어 생산량을 늘릴 수 있었습니다.” 또 다른 이점으로, 협동 로봇은 밀링머신에 대한 투자를 절약할 수 있다. 인공위성 제조업체인 Thales는 용량 문제로 인해 추가적인 밀링머신을 구입해야 하는 원래 계획이 취소하고, 프로젝트가 시작된 지 불과 일 년 만에 로봇 시스템을 적용하여 불과 10개월 만에 ROI를 달성하였다.

이제는 다음 단계를 고려하고 있다. 현재 Thales는 추가적인 클램핑 장치에 대한 투자를 계획하고 있다. 이를 통해 밀링머신이 처리할 부품의 범위를 6개에서 10개로 늘릴 계획이다. 또한 UR 협동 로봇은 다른 응용 분야에도 적용할 것을 고려하고 있다. 그리고 숙련된 노동자 부족 현상이 계속될 가능성이 높기 때문에 협동 로봇을 대기 솔루션으로 그리고 새로운 생산 영역에도 적용할 예정이다. 생산 관리자인 마크 프레스텔은 “UR 10e는 병가 중인 작업자를 대신하거나 다른 워크스테이션의 작업 라인에 적용하기 위해 적극 고려하고 있습니다.”