효율적인 로봇 조립을 위한 설계 최적화

자동차, 스토브탑, 의료기기, 컴퓨터 부품… 이들 공통점은? 조립 로봇이 지금 이 순간에도 만들고 있다는 것입니다. 로봇 조립은 전 세계에서 매일 쓰이는 제품 제조에서 속도를 내고 있습니다. "북미 제조에서 조립 공정을 비용 효율적으로 만드는 유일한 방법은 로봇과 자동화뿐입니다."라고 Fanuc America Corporation의 Chris Blanchette(내셔널 어카운트 매니저, 조립·항공우주)는 말합니다. 증거는 숫자에 있습니다. 로봇산업협회(RIA)에 따르면 조립 주문이 전년 동기 대비 96% 증가해 2014년 상반기 기록적 판매를 달성했습니다!

로봇 조립 시스템을 완벽하게 설계하는 게 위험하거나 어렵다고 생각하실 수 있습니다. 걱정 마세요. 그래서 RobotWorx가 여기 있습니다! 다음 리소스를 모아 귀사의 차세대 조립 자동화 시스템 설계를 돕습니다.

조립 애플리케이션 식별

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조립 로봇은 처리 못 할 애플리케이션이 거의 없습니다. 자동차 부품 용접, 팔레타이징, 디스펜싱, 부품 이송·고정, 도장, 태양광 패널 제작 등 완벽한 조립 설계가 있습니다.

조립 로봇 선택

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조립 로봇에는 다양한 로봇 구성이 가능합니다.

1. 6축 로봇은 원하는 작업 완수를 위한 최적의 강도, 유연성, 리치를 제공합니다. 콤팩트하고 높은 민첩성, 기민한 로봇으로 모든 각도에서 조립에 관여합니다. 조립 공간에서 점점 더 중요한 역할을 합니다. Fanuc R-2000iA/165F 또는 Motoman HP6을 추천합니다.

2. SCARA 로봇은 'Selective Compliant Assembly Robot Arm'을 의미합니다. 고속 조립에 이상적인 4축 로봇입니다. 팔이 X-Y 방향으로는 선택적으로 컴플라이언트하지만 'Z' 방향으로는 강성해 원형 핀을 원형 구멍에 바인딩 없이 삽입하는 등 많은 조립 작업에 도움이 됩니다. RobotWorx는 Motoman HM-20-1000 또는 KUKA KR 10을 추천합니다.

3. 델타 로봇은 페이로드는 작지만 비교 불가한 가속도와 속도를 가집니다. 천장에 거미처럼 매달린 형태이며 베이스 모터가 세 개의 링크된 팔을 움직입니다. 주요 메커니컬 축이 로봇 페이스플레이트에 병렬로 작용해 직렬이 아닌 병렬로 작동해 빠르고 정밀합니다. 초당 10mm 속도가 일반적이며 툴 팁에서 향상된 반복성도 수용해 소형 부품 조립에 완벽합니다. Fanuc M3iA/6s 또는 Motoman MPP3이 탑 델타 로봇입니다.

4. 듀얼 암 로봇은 한 부품을 잡고 다른 부품을 삽입하는 등 복잡한 조립 애플리케이션을 완화합니다. 튜브, 호스 같은 유연한 부품이나 컴포넌트에는 듀얼 암이 협력해 툴링을 단순화하고 애플리케이션을 더 단순하게 수행하게 합니다. 추천 듀얼 암은 Motoman DIA10입니다.

5. 협동 로봇은 산업용 로봇의 급부상 분야로 조립 공간에도 진입 중입니다. 안전 가드 없이 조립 라인에서 인간 동료와 함께 작동하도록 특별 설계되었습니다. Fanuc CR-7iA 또는 Universal Robot 협동 로봇을 확인하세요.

조립 소프트웨어 선택

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요즘 머신 비전 소프트웨어는 로봇을 정밀 부품 위치로 안내하고 검사하는 데 엄청나게 유용합니다. 또한 힘 센싱이 조립 로봇에 6자유도 모두에서 촉각을 부여합니다. EOAT에 가해진 힘과 토크를 측정하고 로봇 제어 시스템에 피드백을 줘 엔드 이펙터의 하이브리드 힘-컴플라이언스 모션 제어를 가능케 합니다. 이 옵션들이 조립 라인과 클린룸을 변화시키고 있습니다.

부품과 조각이 작아지며 조립 공차가 더 타이트해지는 전자제품을 고려해 보세요. 필요한 정밀도, 일관성, 최소 비용이 모두 로봇 조립을 생산 공정의 필수 요소로 만듭니다.

"사람들은 차세대 모바일 기기나 웨어러블 조립에 요구되는 정말 미세한 작업을 할 수 없습니다."라고 Jabil Circuit Inc. 자동화 디렉터 Rush LaSelle은 말합니다. "제품 수명 주기가 맞춤형 머신 툴을 지원할 만큼 길지 않습니다."

"우리 전자제품 제조 세계에는 이제 정밀도 수준에 도달할 수 있는 로봇 솔루션과 유연한 자동화가 있습니다."라고 Rush LaSelle은 말합니다. "중국 등 세계 여러 곳의 인건비가 오르고 있어 모두 더 낮은 비용 대안을 찾고 있습니다."

다행히 복잡한 조립과 센서 기반 기술이 더 좋아지고, 저렴해지고, 사용자 친화적으로 변하고 있습니다. 사용자 인터페이스가 이제 고숙련 작업자 없이도 충분히 발전했습니다. 비주얼 서보잉으로 로봇 세계가 10미크론 미만의 정밀 조립을 달성하게 되었습니다.

EOAT 선택

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엔드 이펙터는 각 조립 로봇의 제조 요건에 맞춰 표준품이나 맞춤형으로 구매 가능합니다. 그리퍼, 진공컵, 3-척 척, 고속 스핀들, 실린더, 드릴 등이 있습니다.

표준 EOAT는 대량 생산되어 쉽게 주문 가능합니다. 여러 공급사와 협력해 고객이 최선을 얻도록 합니다. 표준 EOAT는 쉽게 접근 가능하고 로봇 빌드 타임을 늘리지 않지만, 여러 제품에 맞게 설계되어 귀사 특정 니즈에 완벽하진 않을 수 있습니다.

맞춤형 경로를 선택하면, 시스템 설계 엔지니어들이 애플리케이션에 최적인 엔드 이펙터를 결정하고 사양대로 제작·빌드합니다. 빌드 타임이 늘지만 결국 맞춤 EOAT가 생산 중 더 나은 기능을 낼 수 있습니다. RobotWorx는 기업과 계약해 맞춤 엔드 이펙터를 제작하며, 잠재적으로 EOAT 인하우스 제작도 가능합니다.

올바른 EOAT 선택이 그리핑을 올바르게 수행하게 합니다. 이는 로봇이 EOAT를 조립 위치 근처로 이동해 그리핑 모드로 전환해 조립될 부품 주변에서 패턴을 만드는 핵심 기능입니다. 느리고 점진적으로, 다양한 사전 프로그래밍된 패턴으로 움직여 접촉하고 힘, 모션, 방향을 감지한 뒤 부품을 함께 구동해 조립합니다.

중요한 건 올바른 EOAT에 돈을 쓰는 겁니다. 센싱과 제어 능력이 핵심이니까요.

작업 공간 선택

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조립은 여러 툴링을 사용해 여러 작업을 결합한 복잡한 시스템을 만들어 워크셀 풋프린트를 줄일 수 있습니다. 궁극적으로 이런 시스템에서 생산된 부품은 한 번에 조립되고 검사됩니다.

로봇 워크셀은 로봇, 컨트롤러, 파트 포지셔너, 안전 환경 등 주변 장비를 포함해 시스템을 완성하는 데 필요합니다. 맞춤 셀은 고객 사양대로 제작되며 산업 현장에서 흔한 제약과 과제를 허용합니다. 표준 워크셀이 수행 못 하는 애플리케이션에 이상적입니다.

조립 사례

로봇은 현재 가와사키 모터사이클 기어박스 조립 등 많은 복잡한 조립 애플리케이션을 성공적으로 수행 중입니다. 가와사키는 다양한 모터사이클 유형으로 기어박스 종류가 많아 유연성이 핵심입니다. 원래는 베어링 케이스를 표면에 고정하고 손으로 눌러 베어링을 보어에 밀어 넣는 방식으로 완료했습니다.

로봇 조립으로 다양한 기어박스용 픽스처를 가진 유연한 셀이 생성되었습니다. 설계로 크랭크케이스를 운반해 베어링이 장착된 픽스처 위로 이동시키고, 프레스가 내려와 케이스를 베어링에 밀어 넣는 동안 고정시킵니다. 이로써 로봇이 위치 제어로 소프트 흡수 모드로 전환해 크랭크케이스를 베어링 위에 고정하고, 다시 위치 제어 모드로 복귀해 작업을 계속할 수 있게 되었습니다.

다음 조립 설계에 RobotWorx 선택

힘 센서와 비전으로 무장한 민첩한 로봇은 막을 수 없습니다. 조율된 조립 로봇이 지칠 줄 모르고 정확하고 빠르고 정밀하게 작동하는 모습은 자동화의 매우 유망한 미래를 반영합니다.

Fanuc, Motoman, ABB, Universal Robots, KUKA 공식 인증 통합업체인 RobotWorx는 고객과 협력해 이런 로봇 조립기를 정기적으로 구축합니다. 엔지니어, 기술자, 영업팀이 귀사와 협력해 애플리케이션 니즈와 시설 공간 요건에 맞는 올바른 조립 로봇, 엔드 이펙터, 컨트롤러, 안전 패키지를 선정합니다.