다관절 로봇: 업계에서 가장 다재다능한 산업용 기계 완벽 가이드

다관절 로봇은 오늘날 가장 널리 쓰이는 산업용 로봇입니다. 그 이유와 능력, 도입 시점을 알아보세요.

다관절 로봇은 회전 관절을 가지며 최대 10개 이상의 축을 가질 수 있습니다. 이는 더 큰 이동 자유도를 의미하며, 뛰어난 다재다능함을 가져옵니다. 정밀도와 움직임 스타일이 사람의 팔과 매우 유사합니다. 다관절 로봇은 제조 산업에서 없어서는 안 될 존재가 되었습니다. 다음 섹션을 통해 이 특수 로봇을 더 자세히 이해해 보겠습니다.

• 다관절 로봇 표준 애플리케이션
• 다관절 로봇 적용 산업
• 다관절 로봇 도입 검토 기준
• 다관절 로봇 비용

다관절 로봇 표준 애플리케이션

다관절 로봇은 다른 로봇에 비해 광범위한 능력을 가지므로 대부분의 애플리케이션에 훌륭한 옵션입니다. 산업 현장에서 다관절 로봇의 대표적 애플리케이션:

• 자재 핸들링
• 용접
• 조립
• 머신 텐딩

자재 핸들링

자재 핸들링은 다관절 로봇의 흔한 산업 애플리케이션입니다. 팔레타이징, 픽앤플레이스, 빈 피킹(bin-picking) 등이 포함됩니다. 다관절 로봇은 높은 페이로드와 리치로 확장 가능해 이런 애플리케이션에 강합니다. 다른 로봇 유형으론 금방 감당하기 어려워집니다. 예를 들어 델타 로봇은 픽앤플레이스를 빠르게 수행하지만, 부품이 무거운 강철 빌릿이라면 갑자기 델타의 능력 밖이 됩니다. 관점: 고성능 다관절 암 모델은 1,000kg 이상 페이로드 처리 가능. 대형 델타 로봇은 10~20kg 범위.

용접

용접은 산업용 로봇의 초기 애플리케이션 중 하나였습니다. 이들이 여기서 뛰어난 이유는 민첩성입니다. 용접 애플리케이션은 특정 각도에서 정밀한 움직임을 요구합니다. 이 각도는 SCARA나 델타 같은 다른 로봇으론 달성 불가능합니다. 잘못된 로봇을 용접에 투입하면 용접 부품 품질이 심각하게 저하됩니다.

조립

다관절 로봇은 여러 이유로 조립 애플리케이션에 강합니다. 관절 덕분에 다른 로봇이 못 하는 방식으로 움직입니다. 페이로드 용량도 다른 로봇이 못 드는 하중을 옮길 수 있게 합니다. 소형 조립 작업에도 충분히 정밀합니다. 이 때문에 대부분 자동화 조립 작업은 다관절 로봇이 수행합니다.

머신 텐딩

머신 텐딩도 다관절 로봇의 흔한 작업입니다. 자동 머신 텐딩으로 원자재를 기계에 투입/배출합니다. 이 로봇의 향상된 리치와 민첩성이 여기서 빛을 발합니다. 최신 머신 텐딩 로봇은 부품 투입, 도어 개폐, HMI에서 지정 프로그램 선택 실행까지 모두 수행합니다.

다관절 로봇 시장은 2021~2026년 연평균 12% 이상 성장할 전망이며, 자동화, 맞춤화, 노동 안전이 산업 전반의 도입을 견인하고 있습니다.

다관절 로봇 적용 산업

다관절 로봇은 가장 흔한 로봇 애플리케이션 대부분을 커버합니다. 다재다능하므로 대부분의 산업에서 찾아볼 수 있습니다. 대표 예시:

• 자동차
• 금속
• 전자
• 식음료
• 제약

자동차

자동차 산업은 산업용 로봇을 가장 일찍 받아들인 산업 중 하나입니다. 모든 규모의 자동차 기업에서 여전히 인기입니다. 높은 페이로드와 긴 리치는 자동차 애플리케이션의 흔한 요구사항입니다. 자동차 부품은 종종 크고 무겁기 때문입니다. 이 요인들이 다관절 로봇을 이러한 작업 자동화의 유일한 선택지로 만듭니다. 이 자동화로 더 높은 생산량과 안전한 작업 환경이 가능해집니다.

전자

정밀도와 민첩성은 이 산업 애플리케이션의 공통 특징입니다. 소형 부품은 제대로 배치하기 위해 정밀한 움직임을 필요로 합니다. 자동 납땜은 용접처럼 민첩한 움직임을 요구합니다. 다른 로봇 유형으론 달성 불가능한 각도에서 장비가 움직여야 합니다. 일부 애플리케이션은 미크론 수준 정밀도를 요구합니다. 대부분의 다관절 암은 기계적 구조상 이 수준의 정밀도 달성이 어렵습니다.

제약

제약 산업은 정밀도, 청결도, 인증에 높은 기준을 요구합니다. 다관절 로봇은 대부분 제약 애플리케이션에 필요한 정밀도를 가집니다. 밀봉된 관절과 보호 슬리브로 구성 가능합니다. 이는 클린룸 기계의 필수 요건입니다. 대표 애플리케이션: 픽앤플레이스, 디스펜싱, 스캐닝.

다관절 로봇을 도입해야 할 때

이제 다관절 로봇이 무엇인지, 흔한 애플리케이션이 뭔지 이해하셨습니다. 다관절 로봇도 다른 기계처럼 강점과 한계가 있습니다. 귀사 비즈니스에 이 로봇을 배치할 때 더 현명한 결정을 내리기 위해 이것들을 이해해야 합니다. 비즈니스 케이스와 애플리케이션 적합성은 다관절 로봇 검토 시 염두에 둘 요소들입니다.

비즈니스 케이스

다관절 로봇은 수익에 큰 긍정적 영향을 줄 수 있습니다. 자동화 검토를 시작하게 만드는 몇 가지 상황:

• 더 높은 처리량(throughput) 요구
• 인간 운영자 안전 리스크
• 비용 절감

이는 제조사들이 자동화하는 흔한 이유들입니다. 인간은 이동 속도에 한계가 있고, 피로 전까지만 그 속도를 유지할 수 있습니다. 자동화 장비는 종종 인간 달성 속도를 초과합니다. 로봇이 가동되는 한 이 속도를 유지합니다. 다관절 로봇이 시장에서 가장 빠른 로봇은 아니지만, 많은 애플리케이션에서 인간 운영자보다 빠릅니다.

인간 운영자 안전이 제조사로 하여금 해당 작업에서 인간을 배제하게 만듭니다. 들어올리기, 자르기, 머신 텐딩으로 운영자가 다치는 경우가 흔합니다. 이 공정 자동화로 직원을 보호하고 부상 관련 벌금과 다운타임 비용을 절감할 수 있습니다. 하지만 로봇 자체는 본질적으로 위험합니다. 리스크 완화 없이 위험 애플리케이션에 다관절 로봇을 설치하면 운영자에게 더 위험할 수 있습니다. 다관절 로봇은 인간 운영자 부상 위험을 제한하는 적절한 안전 장치와 함께 설치해야 합니다.

비용 절감은 오늘날 경쟁적 제조 환경에서 자동화의 가장 흔한 이유 중 하나입니다. 자동화 생산 라인은 규모 면에서 수작업보다 효율적입니다. 이는 궁극적으로 부품 단위 생산비 절감으로 이어집니다. 또한 생산 오류 감소로 부품을 더 일관되게 생산할 수 있습니다. 나중에 다루겠지만 다관절 로봇은 매우 비쌉니다. 특히 이 로봇 유형에선 비용 절감이 로봇 프로젝트 비용을 고려한 후에도 순이익이 되도록 보장하는 것이 중요합니다.

귀사의 비즈니스 과제가 무엇을, 얼마나 자동화할지 결정해야 합니다. 귀사에서 다관절 로봇 자동화로 가장 큰 혜택을 볼 프로젝트가 무엇인지 이해하는 것이 필수적입니다. 잠재 프로젝트 발굴 툴이 귀사에서 자동화에 가장 적합한 핵심 프로젝트 식별을 돕습니다.

애플리케이션 적합성

로봇 자동화엔 많은 옵션이 있습니다. 애플리케이션 적합성이 성공적 로봇 프로젝트의 가장 중요한 요소입니다. 귀사 애플리케이션의 구체적 요구사항 이해가 필수적입니다. 다관절 암은 대부분 애플리케이션을 수행할 수 있습니다. 하지만 항상 최적의 솔루션은 아닙니다.

애플리케이션이 이 로봇 능력 이상의 고속을 요구할 땐 델타 로봇이 더 나은 선택일 수 있습니다. 고속 픽앤플레이스 애플리케이션이 예입니다. 고속 로봇과 짝을 이루는 게 이상적입니다. 6축과 델타 로봇 모두 작업 수행 가능하다고 결정했다고 가정해 봅시다. 6축 로봇은 일반적으로 초당 수백 도 속도입니다. 표준 델타 로봇은 쉽게 1,000도/초를 넘깁니다. 둘 다 할 수 있는 작업에서 6축을 델타 대신 선택하면 귀중한 생산성을 포기하는 셈입니다.

다른 땐 극도의 정밀도가 필요합니다. 이때 다관절 암은 카르테시안 로봇에 밀립니다. 카르테시안 로봇은 미크론 수준 정밀도 달성이 가능합니다. 대부분 다른 로봇 유형은 0.1~0.01mm 수준 정밀도를 자랑합니다. 잘못된 로봇 선택은 잠재 수익을 제한하거나 완전 실패로 이어질 수 있습니다.

다관절 암은 높은 유연성이 요구되는 애플리케이션에서 종종 뛰어납니다. 용접이 좋은 예입니다. 다관절 암은 복잡한 각도에서 정밀하게 기동해 필요한 용접을 할 수 있어 훌륭한 선택입니다. 카르테시안, SCARA, 델타 같은 더 경직된 로봇 유형은 유연한 움직임이 필요한 환경에서 어려움을 겪습니다.

확신이 서지 않는다면, 귀사 특정 프로젝트와 과제에 맞는 로봇 솔루션 선정을 조언해 줄 전문가에게 문의하시길 권장합니다.

다관절 로봇 비용은 얼마인가?

비용은 모든 자동화 프로젝트의 주요 고려사항입니다. 다관절 로봇은 로봇 스펙트럼의 고가 쪽에 속합니다. 로봇 자체도 비싸지만, 몇 가지 다른 요인이 프로젝트 비용을 흔히 10만 달러(USD) 이상으로 끌어올립니다. 주요 요인:

• 통합 비용
• 교육
• 엔드 이펙터
• 안전 장비
• 유지보수

이 비용들을 ROI 계산에 포함하는 것이 필수적입니다. 로봇 팔 선불 비용 이상의 비용에 직면함을 이해해야 합니다. 이들 비용 다수는 가변적이며 애플리케이션 의존적입니다. 예를 들어 고도로 복잡한 프로젝트는 구현과 프로그래밍 난이도로 인해 통합 비용이 더 높습니다. 더 위험한 애플리케이션은 더 많은 안전 하드웨어를 요구할 수 있습니다.

로봇 프로젝트는 무거운 가격표를 달고 있습니다. 이 모든 비용을 다관절 로봇 ROI 계산 시 고려해야 합니다. 그런 다음 공정 자동화로 얻을 것을 고려해야 합니다. 포함 사항:

• 처리량 증가
• 더 일관된 생산 품질
• 효율성 향상
• 비용 절감

부상 리스크 완화나 기타 삶의 질 개선 같은 정성적 요소도 포함할 수 있습니다. 이런 장단점을 저울질해 ROI 그림을 그리면 자동화 프로젝트 의사결정에 도움이 됩니다.

높은 비용에도 불구하고 제조사들은 수십 년간 다관절 로봇으로 수익 개선을 이뤄왔습니다. 공급업체 디렉토리에서 귀사 근처 공급업체를 검색해 자동화 여정을 시작하세요.