로봇의 정교한 조작 능력과 기계적 위치 결정 기술을 결합하여 복잡한 조립 공정 향상

왼쪽부터: FANUC LR Mate 200 iD, KUKA KR QUANTEC, ABB의 IRB 6700. | 출처: FANUC, KUKA, ABB Robotics

업계 전문가들은 지속적인 혁신적 발전을 바탕으로 로봇 산업이 상당한 성장을 이룰 것으로 전망하고 있습니다. 자동화가 여전히 주요 목표이긴 하지만, 전문가들은 기계의 기동성, 작동 범위 및 속도를 결정하는 데 있어 기계적 위치 결정이 차지하는 핵심적인 역할을 점점 더 강조하고 있습니다.

이러한 특성들을 보다 포괄적으로 고려하면 자동화 조립 공정의 효율성을 크게 높일 수 있습니다.

정밀 위치 결정과 구성 요소가 로봇 공학을 어떻게 향상시키는가

정밀한 위치 결정은 로봇의 성공에 있어 기본이 되며, 로봇의 능력과 한계를 모두 정의합니다. 모든 로봇은 내부 구성 요소의 성능이나 유연성과 관계없이 고정된 동작 범위 내에서 작동합니다.

각 기계는 관절과 액추에이터를 포함한 기계적 시스템에 의해 제약받기도 하고, 그 덕분에 기능을 발휘하기도 합니다. 또한, 첨단 위치 결정 시스템은 모든 구성 요소가 최고 성능으로 작동할 수 있도록 하여, 이러한 구현은 현대 생산 과정에서 없어서는 안 될 요소가 되었습니다.

선형 이송 시스템

선형 이송 시스템은 로봇의 유효 동작 범위를 확장합니다. 선형 이송 장치 및 로봇 이송 유닛을 포함한 이러한 시스템은 지정된 트랙을 따라 원활한 이동을 가능하게 합니다. 이러한 메커니즘을 활용하여 움직임의 다양성을 확보함으로써, 특히 항공우주 및 방위 산업 분야의 대규모 프로젝트를 로봇의 지원을 통해 대부분 수행할 수 있게 되었습니다. 고정형 로봇과 달리 이동형 모델은 거대한 조립 현장을 자유롭게 이동하며 여러 작업을 훨씬 수월하게 수행할 수 있습니다. 현재 선도적인 모델들은 7축 이동성과 신속한 배치 기능을 갖추고 있습니다.

회전 인덱스 테이블

회전 인덱스 테이블은 반복적인 공정에서 정밀도와 속도를 향상시키는 필수 구성 요소입니다. 로봇에 통합되어 조립 과정에서 신속한 회전 운동을 가능하게 합니다. 이 테이블은 로봇이 조립, 포장, 품질 관리와 같은 여러 작업을 동시에 수행할 수 있도록 하여 장비의 성능을 극대화합니다.

첨단 공작물 포지셔너

다축 공작물 포지셔너를 사용하면 로봇이 단일 플레이트나 받침대에 고정되지 않고 다양한 방향으로 움직일 수 있습니다. 기계가 팔의 가동 범위를 넘어 회전하거나 비스듬한 각도로 조립 부위에 접근할 수 있다면, 더 복잡한 작업을 처리할 수 있습니다.

항공우주 및 자동차와 같이 부품의 형태와 기하학적 구조가 특이한 경우가 많은 산업 분야에서, 로봇은 공간을 더 효과적으로 이동하며, 그렇지 않으면 수작업이 필요했을 작업을 수행할 수 있습니다.

비전 기반 위치 결정 및 보정

소프트웨어와 센서, 카메라와 같은 주변 기기를 포함한 다양한 요소가 로봇의 움직임을 결정합니다. 비전 기반 메커니즘은 장비의 실시간 대응 능력을 확보하는 데 필수적입니다.

센서가 장애물을 감지하면 로봇은 그에 따라 위치를 조정할 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 반복적인 조정은 더 광범위한 정렬 오차를 초래할 수 있지만, 기술자는 관리 시스템과 소프트웨어 제어 기능을 활용하여 이러한 지표를 정기적으로 검토하고 일관성을 보장할 수 있습니다.

로봇 혁신 사례 연구

이러한 로봇과 그 제조사들은 기계적 위치 결정의 중요성과, 이것이 로봇의 정교한 조작 능력과 기동성에 미치는 영향을 잘 보여줍니다.

FANUC과 LR Mate 시리즈

FANUC은 산업 자동화 분야의 선구자입니다. 이 회사는 전자제품 및 의료 기기와 같은 복잡한 제품의 조립을 지원하기 위해 소형 로봇인 LR Mate 시리즈를 개발했습니다. 한 금속 스탬핑 기업인 펜타플렉스(Pentaflex)는 FANUC의 기술을 활용하여 기존 설비를 기반으로 조립 공정과 효율성을 개선했습니다. 숙련된 구현과 위치 조정을 통해 이 기업은 교대당 인력을 줄이는 동시에 생산 현장의 유연성을 높일 수 있었습니다.

복잡한 제품 조립에 도입된 FANUC LR Mate 200iD. | 출처: FANUC

KUKA와 KR QUANTEC 시리즈

독일의 로봇 제조사 KUKA는 중량물 작업에 적합하도록 KR QUANTEC 시리즈를 개발했다. 이 시리즈는 대형 자동차 또는 건설 제품의 조립을 돕는 선형 이송에 특화되어 있다.

Meiller Aufzugtüren은 배치 규모에 관계없이 대량 맞춤형 주문을 자랑하는 도어 패널 제조업체입니다. 이 회사는 KR QUANTEC 로봇을 도입하여 용접 공정의 생산 효율을 유지했습니다. 전례 없는 작업 반경을 자랑하는 두 대의 받침대 장착형 로봇은 스마트 위치 지정의 장점을 입증했습니다.

이 작업 공간에서 로봇들은 스폿 용접, 성형, 스탬핑 등의 작업을 수행할 수 있었습니다. 또한 주문 건마다 일정한 양의 에너지를 사용함으로써 모든 맞춤형 주문을 더욱 정밀하게 처리할 수 있게 되었습니다.

두 대의 KUKA KR QUANTEC 모델이 공동으로 용접 작업을 수행하고 있다. | 출처: KUKA

ABB와 IRB 6700

ABB는 제작과 같은 작업을 더 쉽게 자동화할 수 있도록 IRB 6700 다축 로봇을 개발했습니다. 이 로봇은 일본의 최신 혁신 기술인 3D 프린팅으로 제작된 기차역의 주역입니다. 수직 노즐의 배치 덕분에 모르타르를 손쉽게 조작하여 부품을 설계할 수 있었습니다. 또한 IRB 6700은 7축 운동 기능을 갖추고 있어, 표면 상태가 이상적이지 않은 곳에서도 더 복잡한 구조물을 구축할 수 있습니다.

단 일주일 만에 실용적이면서도 미적으로도 매력적인 구조물을 설계해냈으며, 실제 시공에는 6시간밖에 걸리지 않았습니다. 이와 같은 기계의 유연성과 정교함은 일상적인 설비를 설계할 때 시간과 비용을 절약해 줄 수 있습니다.

7축 운동 기능을 갖춘 ABB의 IRB 6700. | 출처: ABB

협력을 통해 만들어가는 미래

모든 제조업체의 미래는 확장성과 자동화 솔루션에 대한 수용 여부에 달려 있습니다. 디지털 전환은 경쟁사 간의 차별화를 이끌고 있으며, 기계적 위치 결정과 같은 로봇 공학의 다양한 측면은 자동화 조립 작업의 모든 측면에 영향을 미칩니다.

기계적 위치 결정 시스템이 최적화되고 인공지능(AI) 및 기계 학습과 같은 미래 기술과 상호 운용될 수 있다면, 로봇은 혁신가들이 약속한 이점을 더욱 확실하게 실현할 수 있을 것입니다. 그러면 협업 로봇(코봇)과 인력의 시너지는 경쟁력과 생산성 측면에서 타의 추종을 불허할 것입니다.

저자 소개

Revolutionized의 선임 편집자인 루 파렐(Lou Farrell)은 수년 동안 로봇공학, 컴퓨팅, 기술 분야를 주제로 글을 써 왔습니다. 그는 자신이 다루는 주제와 글쓰기 자체에 깊은 열정을 가지고 있습니다.

이 기사는 허가를 받아 게재되었습니다.