International Federation of Robotic에서 온 소식

제조용 로봇의 다양한 어플리케이션

국제로봇연맹(IFR)은 전세계적으로 로봇산업 진흥을 도모하고, 로봇기술에 대한 일반인의 이해를 목적으로 187년 설립되었다. 현재 IFR은 홈페이지 및 뉴스레터 등을 통해 매 분기별로 제조용 로봇, 서비스로봇 등과 관련된 다양한 연구, 어플리케이션, 적용사례, 관련 뉴스 등을 전하고 있다. 다음에서 2011년 1/4분기 뉴스레터의 내용 중 일부를 소개한다.

Sta‥ubli, France- IFR Partner

로봇을 이용한 플라스틱 하이브리드 용접
금속, 유리를 이용한 자동차 헤드라이트 및 테일 램프(Tail Lamp) 어셈블리는 이제 과거의 기술로 치부된다. 자동차 디자인의 근대적 재료로 플라스틱이 각광받기 시작했기 때문이다. 플라스틱은 자동차 라이트의 디자인과 사이즈 선택에 있어 폭넓은 범위를 허용한다. 바로 사용할 수 있는 하이브리드 용접머신에는 제조용 로봇을 이용해 3차원의 어셈블리를 가능케 하는 능력이 있다. 스토블리 TX90L라 불리는 이 로봇은 혁신적인 용접 방법은 물론 유연한 고정 툴을 제공하고 있다. 지금까지 플라스틱이 사용되지 않았던 라이트 어셈블리에 플라스틱이 사용되며 현대의 자동차는 알 수 없는 변화의 세계에 직면했다. 그동안 디자이너들은 생산과정에서 종래의 열판용접 방법에 있어서 비교적 평탄하게 가능하도록 크기와 형상 등에 제한을 받았다. 또, 투명한 PMMA 렌즈의 검은 2K 에지로부터 불규칙한 용접선을 비싼 돈을 들여 숨겨야했다. 레이저 윤곽용접은 전통적인 플라스틱 용접의 테크닉 제한의 틀을 깨버렸다. 그리고 오늘날 라이트 하우징의 표준을 만들 때, 투명한 PMMA 렌즈로 ABS 또는 PC/ABS 혼합으로부터 사례를 찾을 수 있다. 레이저 광선은 피공작물을 작업대에 올리는 동작만으로 매우 낮은 기계적 스트레스에 고품질 3D 용접선을 얻을 수 있다. 이 레이저 용접의 비밀은 매우 정확한 에너지의 적용으로 LPKF와 그들의 파트너가 습득한 기술이다. 바이에른의 레이저센터와 제휴한 Erlangen의 LPKF Laser&Electronics AG는 2005년 이후 몇 가진 로봇기반의 레이저 하이브리드 용접 방법을 개발했다. 이 특허는 특히 대량생산에 있어서 진가를 발휘했다. 이 로봇시스템을 이용한 방법으로 현대자동차의 에쿠스는 매우 큰 테일 라이트의 용접을 짧은 시간에 해결하고 있다. 스토블리의 TX60 6축 로봇과 함께 한 이 새로운 기술은 ‘Fakuma 2009’에서 선보였었다. 라이트 생산에서의 최신 솔루션을 공급하는 KPKF는 지금 스토블리 로봇과 로터리 테이블을 사용한다. 이들의 LPKF의 TwinWeld 3D 용접셀은 전자동으로 플라스틱 용접에 있어 변혁의 중심에 있다. 짧은 처리시간은 물론 재료와 장비의 비용도 줄였고, 손이 많이 가는 작업단계도 줄이며 혁신의 기술을 보여준다.

열판에서의 레이저 용접
순수한 레이저 용접과는 다른 열에너지를 갖는 하이브리드 용접은 기본적인 레이저는 물론 투명한 플라스틱 부품에도 적용할 수 있다. 장파의 다채색 할로겐 빛으로 용접되는 2개의 부품 재료가 갖는 특유의 용접에 최적인 온도를 찾아내어 용접하게 된다. 이러한 에너지원의 결합은 그 속도를 높이고 작업도 훌륭해 스트레스가 없는 용접선을 보증한다. 접합되는 2개 부품은 다른 플라스틱 용접방법으로는 해결하지 못했을 지도 모른다. 이러한 특징들은 특히 자동차의 조명장치 조립에서 큰 역할을 한다. 대담한 자유 곡선에 대형 사이즈가 주를 이루는 라이트들을 용접하는 이 새로운 하이브리드 용접은 LPKF TwinWeld 3D systems을 선택하는 이유가 된다.

레이저, 할로겐 빛과 기계적 접합력이 하나가 되다
스토블리의 TX90L 로봇은 하이브리드 용접 셀에서 로터리 테이블로 제어할 수 있어서 정확하게 로봇핸드를 제어하고 레이저광선과 할로겐 빛은 피공작물에서 접촉하게 된다. 로봇은 피공작물의 윤곽을 추적하며 용접하는데 이들을 이용한 용접결과는 정확하고 슬림한 용접선으로 나타난다. 때문에 완성된 용접부품들은 고객들에게 환영받고 있다. “유연성 있는 6축 로봇이 매우 높은 경로정밀도를 제공하고 있어 하이브리드 용접에 큰 힘이 됩니다”라고 LPKF의 프로덕트 매니저 Manuel Sieben은 말했다. 그는 또한 “LPKF가 다양한 로봇메이커 중 스토블리를 선택한 이유는 ±0.035mm의 재현 가능성과 비교할 수 없는 경로반복 정밀도, 1,200mm의 범위를 오가면서도 콤팩트한 사이즈를 유지한다는 점 등 외에도 오픈된 VAL3 제어시스템이 통합을 위한 약관을 만족시켰습니다”라고 전했다. 바로 이러한 스토블리 로봇의 장점들이 고객의 다양한 어플리케이션을 가능케 하고 있다.

Kawasaki, Germany - IFR Partner

팔레트에 관한 모든 것
가와사키로봇의 최신 기술로 하루 최대 6,000개의 팔레트를 생산할 수 있게 된 팔레트 메이커인 DPF(Dorpener Palettenfabrik). 그들은 시스템 파트너 VANDERLOO GmbH와 함께 가와사키 로봇을 이용해 완전자동화를 이룬 제조라인을 설계했다. Saerbeck에 있는 사무실이 있는 VANDERLOO GmbH는 완전히 자동화된 팔레트 프로덕션시스템의 디자인과 구조를 전문으로 한다.

로봇을 선택하다
그들은 생산현장에 가장 적합한 로봇으로 가와사키의 Z시리즈를 선택했다. 이 Z시리즈는 팔레타이징 작업에 매우 잘 맞는 로봇 암으로 구성되어 있어서 고객이 130~300kg의 페이로드 범위 안에서 편리하게 사용할 수 있다. 또한 사이클 타임의 감소는 물론 슬림한 외형으로 데드 스페이스를 줄였으며, 저소비 전력 등으로 한층 업그레이드된 성능을 보였다. 제지업을 위한 팔레트는 ‘정확한 시간’이라는 말 자체가 마술이라 할 수 있을 정도로 어려움이 있는 분야다. 제지 공장이 배치의 생산을 시작하기 전에 작업에 맞는 팔레트를 주문하는데, 주문 후 24시간 이내로 팔레트를 생산하고 신고해야 하기 때문이다. 종이 사이즈에 따라 다른 팔레트 사이즈가 필요하기에 팔레트 생산 공장은 늘 460×580mm에서 1,900×1,900mm 사이즈의 다양한 모양을 생산할 수 있는 시스템을 준비해놓고 정확한 치수를 온라인으로 제공받아 직접 생산하게 된다. 여기에서 그날 들어오는 모든 주문을 등록하고 배열하는데, 특별한 소프트웨어는 버려지는 부분이 거의 없도록 완전한 방법으로 생산을 준비한다.

절단과 분류
팔레트를 제조하기 전, 각 부품을 사이즈에 맞춰 잘라둬야 한다. 이를 위해 움직이는 컨테이너 위의 제조라인에 재목을 올리는데, 커팅 과정에서 팔레트의 표면을 위한 독특한 작업은 컨베이어 벨트 위에서 진행되어 생산된다. 가와사키의 로봇 ZX 130은 절단한 재목을 운송한다.

환경설정, 제조, 포장
팔레트 바디만큼 잘려진 재목은 컨베이어 벨트 위의 실제 팔레트 제조라인에 올려진 후, 진공 그리퍼를 달고 대기 중인 가와사키 로봇 ZD130에 의해 정확한 위치로 옮겨져 자동화된 시스템으로 팔레트를 완성해 생산영역으로 이동한다. 가와사키 로봇 ZX130L은 이후 분배창고로 수송하며 트럭 위에서 직접 각각의 역할을 담당한다. 이처럼 복잡한 팔레트의 모듈 생산 공장은 미래지향적인 디자인과 제어기술로 고도의 자동화 시스템을 완성했다. 그 결과 고객은 유연하고 효율적인 생산시스템을 갖게 되었고, 이제 로봇기술을 적용하지 않는 시스템은 생각하지도 않게 됐다. 가와사키 측은 아주 간단한 프로그램과 가와사키 로봇의 내구성으로 가능했던 일이라고 이야기한다.

Adept, USA - IFR-Partner

아뎁트, 진보된 암 치료프로그램에서의 적합성 인정받다
현재 아주 작은 종양의 조기검진은 동물실험과 화상처리 작업으로도 가능한 수준이다. CLARA 프로젝트는 아뎁트 로봇을 이용해 종양의 가까이에서 추적센서에 의해 유도되는 혁신적이고 입체적인 내비게이션 시스템을 보여준다. 이 프로젝트의 목표는 아뎁트 Viper 6축 로봇이 철저한 조사를 통해 종양에 대해 더 완벽한 의사결정을 할 수 있도록 돕는 것이다. 이 프로젝트의 성공은 리옹1대학(UCBL)의 경험 많은 외과 및 방사선 학계 팀과 25년 이상의 로봇공학 어플리케이션의 전문적 기술에 걸려 있다. 리옹1대학의 마크 콜럼버 교수는 “우리는 설계된 기구가 치료법에 큰 영향을 준다고 믿고 있습니다”라며 “암과 같은 종양을 다루기 위한 새로운 방법으로 많은 기대 속에 흥분을 감추지 못하고 있습니다”고 전했다. 이들은 이 기회로 메카트로닉스와 의학계가 인간생활에 도움을 줄 것이라 생각하며, 아뎁트 로봇이 보다 안전하게 이들의 역할을 도울 것으로 기대하고 있다.

CLARA(Canceropole Lyon Auvergne Rhone-Alpes)란
종양학에 있어서 연구개발하는 것을 목표로 하는 단체로 환자의 이익을 위한 기술이전을 늘리기 위해 산업계와 학계의 임상 연구소 사이에서 파트너십 실현에 공헌하고 있다. 유럽과 미국에서는 내시경보조를 위한 미니로봇에 관한 연구를 진행한 바 있다.

Schunk, Germany - IFR Partner

서비스로봇에 대한 슝크의 4번째 ExpertDays
2011년 2월 23~24일, 슝크에서 준비한 네 번째 ‘서비스로봇 전문가의 날(ExpertDays)’이 열렸다. 전 세계의 서비스로봇 전문가들이 모인 이 행사에서는 응용기술에 초점을 맞췄던 과거와 달리 시장개발과 효율에 초점을 맞추며 시선을 끌었다. 다양한 실례를 통해 서비스로봇이 대학연구의 한계를 벗어나 산업계로 나가고 있음은 명확해졌음을 확인하는 자리였다. 서비스로봇 공학은 실제로 증명된 경제적 관점에서 생각 이상의 기대를 모으고 있었다. 18명의 강연자 가운데 9명은 현재 산업계에서 종사하고 있는 이들이었는데, 시멘트 생산 과정의 품질관리, 전자동 시스템 등을 판매하는 Polysius AG, 자동차산업에서의 부품 선택을 위해 서비스로봇을 집중 연구하는 아우디AG, 그리고 클린 룸에서의 서비스로봇을 제어하기 위한 인피니온 테크놀로지스AG 등이 있었다. 미국 애틀랜타의 조지아 공과대학의 한 교수는 로봇솔루션은 기술적으로 무르익었지만 이것이 어플리케이션으로 시장에 적용되기에는 너무 고가(高價)이기에 판매하는 기술로의 구동 연구와 가격지향적인 개발이 중요하다고 전했다. 그는 바로 그러한 비용을 고려한다면 서비스로봇이 로봇시장을 열어갈 수 있을 것이라 했다. 가정용 로봇으로 200달러~300달러 정도가 현실적인 비용인데, 현재 건강산업에서의 로봇가격은 약 1만 달러에 이른다.

또한 사용자, 즉 소비자에 의해 지향된 인터페이스도 중요하다. 로봇을 접하는 아이들에게는 특히 중요한 요소이다. 게다가 특수한 적용을 요하는 로봇의 경우 디자인은 더욱 중요한다. 헬스케어에서는 그리퍼와 내비게이션이 중요할 수 있고, 물류에서는 사이클 타임과 내구성이 강한 바디를 필요로 한다. 로봇 플랫폼과 컴포넌트의 표준화도 로봇발전에 공헌할 수 있다. ISO 규격과 CE마크 등을 인증받은 적절한 그리퍼를 통해 서비스 로봇의 신뢰성을 높이게 된다. 시스템 인테그레이터(SI; System Integratior)도 필요하다. 로봇메이커와 사용자의 사이에서 나타날 수 있는 차이를 줄이며, 로봇의 가치창출의 가장 큰 역할을 담당할 이들이다. 이 SI 기업들은 로봇산업의 경제적 관점에서 매우 재미있는 역할을 하게 될 것이다. 이번 제4회 슝크 ExpertDays에서는 공상가에게 듣는 서비스 로봇 이야기도 있었는데, 그를 통해 서비스로봇의 상당한 가능성도 확인할 수 있었다. 이처럼 독일의 로봇 및 로봇부품 메이커 슝크는 로봇공학의 발전을 위해 앞장서고 처음부터 서비스로봇 개발 촉진에 힘써오고 있다. 이러한 그들의 노력은 산업에서 입증되고 있으며, 메카트로닉은 여러 가지 어플리케이션에 있어 독특한 모듈러 시스템을 제공하며 시장을 넓히고 있다. 세계시장에서 가장 콤팩트한 성능의 로봇 팔인 LWA-4는 모듈화된 경량 암으로 인기를 끌며 전 세계 대학 및 연구소, 기업 등에 판매되며 새로운 기술발전의 바탕이 되고 있다.

이 행사와 관련된 내용은 홈페이지(www.expertdays.schunk.com)의 행사 관련 뉴스에서 정보와 사진을 찾을 수 있으며, 2012년 행사는 2월 29일부터 3월 1일까지 열릴 계획이다. IFR www.ifr.org

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