Fabricator, 코봇을 사용하여 용접 작업 강화

위스콘신 주 블루머에 소재한 Processed Metal Innovators LLC(PMI)는 중장비, 자동차, 가전제품 등에 사용할 수백 가지의 스탬프 및 용접 금속 부품을 생산하는 금속 제조업체입니다. 부품 크기는 수 인치에서 10'(3.048m)까지 다양하며 얇은 게이지 재료에서 3/4"(19.05mm) 이상까지 다양합니다.

PMI는 1990년대 초 6명의 직원으로 시작했습니다. 1998년에 현재 위치로 이전했으며 100명 이상의 직원을 고용하는 회사로 성장했습니다. 이 시설은 약 60,000ft2(5,574m2)에서 시작하여 이후 130,000ft2(12,077m2) 이상으로 확장되었습니다.

인증된 용접공이 거의 없고 소규모 작업을 처리할 수 없는 기존 로봇 용접공이 있었기 때문에 PMI는 생산성과 수익성을 높이기 위해 새로 출시된 Universal Robots 협동로봇 기반 BotX 용접기로 눈을 돌렸습니다.

PMI의 운영 부사장인 Erik Larson은 인력 부족으로 인해 사업을 포기하는 데 지쳤습니다. 그는 "우리 문을 두드리는 사업이 많았고 과거에는 용접이 필요했기 때문에 입찰을 하지 않은 경우가 많았습니다. 우리에게는 약 7명의 용접공만 있고 이러한 작업 중 일부에는 9~10명의 용접공이 필요했습니다. 지금 당장은 용접공을 30명 더 고용해야 하는 견적이 충분히 나와 있습니다.” 신종 코로나바이러스(COVID-19) 이전 위스콘신의 노동력 부족으로 공인 용접공을 고용하기가 어렵고 전통적인 로봇 용접공이 다품종/소량 생산에 적합하지 않기 때문에 Larson은 다른 옵션이 필요했습니다.

이 회사는 이미 UR(Universal Robots), 덴마크 오덴세(Odense), 보스턴(Boston)의 협동 로봇으로 눈을 돌려 과거에 두 대의 기계식 프레스를 관리했습니다.

협동로봇은 컨베이어에서 부품을 골라 스탬핑을 위해 프레스에 넣고 부품을 다른 컨베이어로 제거합니다. 인쇄기의 협동 로봇은 누군가가 작업실에 들어가면 자동으로 일시 중지되어 안전하고 비용 효율적이며 작업자가 더 높은 가치의 역할로 이동할 수 있도록 합니다.

코봇은 작업 시간에 대해 시간당 청구되는 클라우드 연결 로봇을 제공하는 UR 인증 시스템 통합업체인 Hirebotics에서 구현하여 자본 지출을 없애고 애플리케이션을 단순화했습니다. 이러한 성공 덕분에 PMI는 계속 성장하기 위해 자동화할 애플리케이션을 찾았습니다. PMI는 Hirebotics의 새로운 BotX 용접기에 대해 들었을 때 부품이 딸깍 소리를 내며 제자리에 고정되었습니다.

“우리는 BotX 로봇이 협동 로봇이고 주변에 큰 보호 시스템이 필요하지 않기 때문에 선택했습니다. 그들은 매우 작고 사용하기 쉽고 프로그래밍하기 쉽습니다. 이는 윈-윈 패키지입니다. 소규모 용접 작업의 미래입니다.”라고 Larson은 말했습니다.

BotX 용접기는 간편한 구현 및 프로그래밍을 위해 설계되었으며 광범위한 용접 전문 지식과 Red-D-Arc, Airgas 및 Air Liquide와의 2년 간의 개발 협력을 결합합니다. Hirebotics의 공동 설립자이자 CEO인 Rob Goldiez는 다음과 같이 말했습니다. 이를 통해 클라우드에서 로봇이 수행하는 방식을 제어할 수 있으며, 새로운 e-시리즈에는 내장된 힘 토크 센서에 고유한 기능이 있어 최종 고객에게 더 나은 사용자 경험을 제공할 수 있습니다.”

고객은 BotX용으로 개발된 용접 라이브러리를 사용하여 스마트폰이나 태블릿의 Hirebotics 앱을 통해 BotX에 필요한 용접을 가르칠 수 있습니다.

“Hirebotics 팀이 와서 BotX를 렌탈 트럭에서 내리고 2시간 만에 설치를 완료했습니다. 30분 만에 나는 그것을 실행하고 프로그래밍하고 모든 것을 혼자 수행했습니다.”라고 PMI의 로봇 공학 및 자동화 영역 책임자인 Shaun Bruce가 Hirebotics 앱을 강조하면서 말했습니다. “저는 공인 용접공이 아니지만 프로그램을 쉽게 로드할 수 있고 테이블을 그림으로 매핑할 수 있으므로 도구와 지그 시스템을 어디에 둘지 알고 있습니다. 15분 이내에 부품을 교체할 수 있습니다.”라고 말했습니다.

HireBotics BotX 로봇 시스템의 핵심 개념은 사전에 자본 투자가 없다는 것입니다. Hirebotics는 시스템을 제공하고 설정하며 고객이 공급해야 하는 모든 것은 가스와 표준 전원입니다. 위험 평가 후 별도의 보호 장치가 필요하지 않으며, 로봇이 실제로 용접하는 시간에 대해서만 회사에서 시급을 지급합니다. "직원이 시간당 임금에 모든 간접비를 더한 것과 비교하면 일반 용접공에게 지불하는 비용의 절반을 절약할 수 있을 것입니다."라고 Larson은 말했습니다.

Larson은 새로운 용접 로봇 시스템은 용접공의 심각한 부족에도 불구하고 이미 회사의 새로운 작업 능력에 영향을 미쳤다고 설명했습니다. “새로운 BotX 시스템을 사용하면 PO를 수락할 때쯤이면 여기에 로봇을 넣고 부품을 용접할 준비를 할 수 있다는 것을 알기 때문에 이전에 견적을 낼 수 없었던 작업을 현장에 나가서 견적을 낼 수 있습니다. 첫 주문을 받기도 전에.”

또 다른 중요한 이점은 이를 필요로 하는 고객을 위해 BotX 용접을 인증할 수 있는 PMI의 능력입니다. “이제 작업을 감독하기 위해 인증된 용접기를 사용할 필요가 없습니다. 협동로봇 용접공의 프로그램이 인증되는 한, 모든 작업자가 협동로봇 용접기를 돌볼 수 있습니다. 이것은 우리에게 많은 새로운 리소스를 제공합니다.”라고 Larson은 말했습니다.

로봇과 프로그래머가 용접 검사관의 인증을 받았기 때문에 가능합니다. 인간 용접공이 인증을 위해 거치는 것과 동일한 테스트를 적용하고 용접 샘플과 파괴 테스트를 사용하여 용접을 인증하기 때문입니다.

Larson은 "새로운 BotX 시스템을 사용하면 로봇 한 대를 가져와서 3교대로 운영할 수 있고 용접공 3명을 고용할 필요가 없기 때문에 용접공 30명이 필요하면 로봇 10대를 가동할 수 있습니다. 로봇을 운영하려면 직원을 고용해야 하지만 이제는 숙련된 용접공이 필요하지 않습니다. 덕분에 많은 리소스를 확보할 수 있었습니다.”

PMI는 또한 사내에 기존 용접 로봇을 보유하고 있지만 제작하는 데 최대 16주가 소요될 수 있는 툴링 고정구가 필요합니다. 특히 소규모 부품의 경우 PMI는 고정 장치가 비용 효율적이지 않다는 것을 발견했습니다. PMI의 Larson이 협업 BotX 시스템과의 차이점을 설명했습니다.

“BotX 로봇과 함께 제공되는 테이블에는 클램핑 시스템과 테이블에 부품을 고정하고 사진을 촬영하는 데 필요한 모든 것이 포함됩니다. 작은 다이어그램이 있고 해당 프로그램을 다시 삽입할 때마다 이전과 동일하게 부품을 설정할 수 있으므로 큰 설비나 값비싼 설비가 필요하지 않습니다. 여기에는 자본 투자가 없으며 플러그 앤 플레이 방식일 뿐입니다.”

또한 기존 로봇의 가동 중지 시간은 서비스 기술자가 문제를 해결하는 데 최대 2주가 소요될 수 있습니다. 이에 비해 HireBottics BotX 시스템에는 Hirebotics 앱의 버튼 터치로 응답하는 24시간 서비스 옵션이 포함되어 있습니다. Larson은 "휴대전화에서 앱을 클릭하면 응답할 것입니다."라고 말했습니다. 동료인 Shaun Bruce는 "문제가 있는 경우 이 앱에서 Hirebotics에 메시지를 보내고 즉시 답장을 받을 수 있습니다. 몇 시간을 기다리는 것이 아니라 며칠을 기다려야 합니다. 때로는 몇 초, 실시간 문제 해결의 경우 몇 분 안에 문제가 해결됩니다."

모든 용접 공장에서와 마찬가지로 대형 용접물의 이윤 마진은 작은 용접부보다 훨씬 큽니다. Larson은 "이제 기존 수동 용접기를 재배치하여 더 큰 부품을 처리할 수 있지만 여전히 작은 부품을 처리할 수 있습니다."라고 말했습니다. “그래서 우리는 우리 회사의 누구도 로봇으로 대체하지 않습니다. 우리는 사람들이 가장 가치를 더하는 곳으로 사람들을 옮기고 있을 뿐입니다.”

Larson은 또한 로봇이 제조업 분야에서 고용 및 유지가 어려운 젊은 근로자에게 어필한다는 사실을 발견했습니다. 그는 "이 로봇을 도입하고 로봇 및 기술 책임자를 찾을 때 그 자리에 지원하는 데 관심이 있는 젊은 직원이 많다는 것을 알게 되었습니다. 그들은 전화기를 좋아하고 컴퓨터를 좋아합니다. 기술에 관심이 있고 로봇과 함께 일하고 프로그래밍할 수 있기를 원하는 젊은 세대에게 큰 인기를 끌고 있습니다.”

Hirebotics의 Rob Goldiez는 젊은이들이 용접을 위해 협동 로봇을 사용하는 것에 끌릴 수 있지만 제조 산업에서 협동로봇을 사용하는 것은 어느 정도 설득력이 있다고 설명했습니다. “오랫동안 업계에 종사해 온 대부분의 사람들은 중부하 작업인 용접이 기존 로봇에 가장 적합하다고 생각합니다. 그들은 협동로봇이 그 일을 할 수 있다고 생각하지 않습니다. 우리가 해야 할 첫 번째 일 중 하나는 협업 로봇이 효과적으로 용접할 수 있다는 것을 Airgas와 Air Liquid의 파트너에게 증명하는 것이었습니다.”

골디에즈는 “그것은 훌륭하게 입증되었으며, 단순히 용접을 하는 동작이 아닙니다.”라고 말했습니다. "이 로봇은 용접부를 놓고 절단하고 분석하고 X-레이를 촬영하여 고객 기반에 기대하고 제시하고자 하는 표준을 충족하는지 확인합니다."

일단 확신이 생기면 이 전문 파트너는 BotX 개발 및 구현에서 중요한 역할을 했습니다. Goldiez는 "Air Liquide, Airgas 및 Red-D-Arc의 팀은 클라우드를 통해 로봇에 전달되는 용접 라이브러리를 구축하는 데 사용되는 깊고 심도 있는 용접 전문 지식을 보유하고 있습니다."라고 말했습니다. "이것은 에어리퀴드가 국제적으로 유명한 용접 전문가들과 함께 보유하고 있는 R&D 센터에서 개발된 용접 라이브러리입니다."

Hirebotics는 또한 고객 피드백을 신속하게 통합할 수 있습니다. 초기 버전은 직선, 스티치 용접 및 가용접과 같은 기본 용접을 제공했지만 PMI와 같은 초기 고객의 사용자 피드백을 통해 Hirebotics는 다중 세그먼트 및 방사형 용접을 포함하여 보다 정교한 프로세스를 빠르게 개발할 수 있었습니다.

그 전문 지식은 이제 수동 용접공도 충족할 수 없는 일관성을 포함하여 구체적인 결과를 산출합니다. PMI의 Larson은 “BotX 로봇 시스템을 사용하면 용접 품질이 매우 좋습니다. 특정 지점에 용접을 프로그래밍하면 해당 특정 지점에 용접이 이루어지기 때문입니다. 해당 솔기에 2"(50.8mm)가 되도록 프로그래밍하면 누가 그 프로그램을 실행하거나 누가 부품을 설정하는지에 관계없이 해당 솔기에 2"가 될 것입니다." 인간 용접공의 경우 반드시 그렇지는 않다고 Larson은 덧붙였습니다. "전통적인 손 용접기로 돌아가서 2"가 얼마인지 확신하지 못합니다. 1.25"(31.75mm)일 수도 있고, 1.5"(38.1mm)일 수도 있고, 2" 간격일 수도 있습니다. 또는 2.5"(63.5mm) 간격이 있습니다. 따라서 정확한 위치에 용접을 놓았는지 확인하기 위해 추측하지 않아도 됩니다."

Processed Metals Innovators에 대한 자세한 내용은 www.pmillc.com을 방문하거나 888-877-7277로 전화하십시오. Universal Robots에 대한 자세한 내용은 www.universal-robots.com을 방문하거나 844-462-6268로 전화하십시오.