뛰어난 팀워크를 갖춘 사람

현대 제조를 설명할 때 ‘인더스트리 4.0’, ‘Smart Factory’ 또는 ‘인간-로봇 협업’이라는 키워드가 빠지는 경우는 거의 없습니다. 하지만 요구 사항을 충족해야 하는 것은 로봇뿐만이 아닙니다. 이 개념이 성공하려면 모든 구성 요소 역시 현대적이고, 앞으로 점점 더 협업 중심이 될 생산 환경의 요구 사항을 충족해야 합니다.

인간의 노동력이 가진 장점과 로봇 활용의 이점을 결합하여 제조 과정에서 최상의 결과를 얻는 것, 이것이 바로 협동 로봇 기술의 과제입니다. 인간-로봇 협업 분야는 두 영역의 장점을 결합합니다. 인간의 학습 능력, 경험, 즉흥적으로 대응할 수 있는 능력은 로봇의 강점인 정확성, 정밀성, 고속에서의 재현성과 가장 유익한 방식으로 결합됩니다. 인간과 로봇의 작업 영역이 중첩되는 긴밀하고 유기적인 협업으로의 발전은, 보호 울타리가 설치된 로봇 작업장과 수작업 작업장 사이의 경계가 점차 사라지게 만듭니다. 협동 로봇 도입 시 가장 중요한 주제이자 핵심 전제 조건 중 하나는 ‘동료 로봇’의 안전성입니다. 로봇만 안전 장치를 갖추고 있어도, 엔드 이펙터인 파지 모듈에는 안전 장치가 없다면 아무 소용이 없기 때문입니다. 이러한 요구 사항을 특별히 충족하기 위해, 까다로운 취급 작업을 위한 메카트로닉스 부품의 개발 및 제조를 전문으로 하는 루트비히스부르크의 첨단 기술 기업 Weiss Robotics(Weiss Robotics)는 모서리가 둥글게 처리되고 파지력이 안전하게 제한된 이 파지 모듈은 협동 로봇 기술을 위한 유연한 도구로 설계되었습니다. CRG 30은 기본적으로 협업 로봇 시스템에 대한 DGUV 권고 사항과 ISO/TS 15066 표준의 요구 사항을 충족하므로, 협업 로봇 응용 분야에서 필수적인 설비 위험 평가를 상당히 간소화합니다.

로봇 통합 단계부터 고려된 협업과 안전

하지만 그게 전부가 아닙니다. Weiss Robotics의 엔지니어들은 이 개념을 구현하는 데 있어 한 걸음 더 나아갑니다. Pick & Place 애플리케이션에서 버튼 한 번으로 기계 전환을 수행하고, 제조 공정에 통합된 품질 보증을 최적으로 실현하기 위해, 덴마크의 경량 로봇 제조사인 Universal Robots와 협력하여 GRIPKIT을 설계했습니다. 여기서 인간과 로봇 간의 협업은 파지 모듈의 매우 간단한 장착 단계부터 시작되며, 특별한 프로그래밍 지식 없이도 파지 설정과 로봇을 직관적으로 설정하고 프로그래밍할 수 있습니다. 루트비히스부르크에 본사를 둔 이 그리핑 전문 기업의 산업 현장에서 검증된 파지 모듈은 Universal Robots의 로봇 암에 거의 완벽하게 통합되기 때문입니다. 현재 총 6가지 버전의 GRIPKIT이 출시되어 있으며, 이는 협업 응용 분야를 비롯한 광범위한 응용 영역을 포괄합니다. GRIPKIT에는 Universal Robots를 활용한 파지 애플리케이션을 쉽고 빠르게 구현하는 데 필요한 모든 구성 요소가 포함되어 있습니다. 플랜지 어댑터와 호환되는 인터페이스 변환기를 비롯해, 필요한 케이블, 적합한 고정 자재, 그리고 설명서와 호환되는 URCaps 플러그인이 담긴 USB 메모리까지 모두 제공됩니다. 이를 통해 GRIPKIT은 진정한 ‘Plug & Work’ 솔루션이 됩니다.

인더스트리 4.0의 전제 조건인 적응형 그리핑 기술

오늘날 제조 분야의 또 다른 키워드인 ‘인더스트리 4.0’은 전통적인 생산 방식과 정보 및 통신 기술의 연계가 점점 더 긴밀해지고 있음을 의미합니다. 이는 제품이 고객의 요구에 따라 점점 더 개별화되어야 하며, 동시에 극소량 생산 시에도 최대한의 경제성을 확보해야 하기 때문에 필수적입니다. 이제 생산 공정을 재구성하여, 소프트웨어 측면에서, 말하자면 버튼 하나만 누르면 변형 A에서 변형 B로의 전환이 가능하도록 하려면, 공정에 참여하는 모든 활성 구성 요소 간의 데이터 연결과 실행 시 파라미터 설정이 보장되어야 합니다. 왜냐하면 현장 레벨까지 이어지는 원활한 통신만이 공정의 간편한 재구성을 가능하게 하며, 이를 통해 경제적으로 실현 가능한 자동화된 변형 생산을 가능하게 하기 때문입니다. 루트비히스부르크에 위치한 이 기술 전문 기업의 고성능 파지 모듈은 표준으로 필요한 데이터 인터페이스를 제공하며, 현장에서도 쉽게 매개변수를 재설정할 수 있습니다. 따라서 Weiss Robotics의 파지 모듈은 목표 용도에 따라 Ethernet 또는 IO-Link 연결 기능을 갖추고 있습니다. IO-Link를 활용하면 그리퍼 핑거를 유연하게 사전 위치 지정할 수 있으며, 파지 위치와 파지력을 자유롭게 설정할 수 있습니다. 이를 통해 최대 8가지의 매개변수화된 파지 방식 간에 원활하게 전환할 수 있어, 시간과 비용이 많이 드는 설비 변경 없이도 다양한 부품의 핸들링을 특히 간편하게 구현할 수 있습니다.

스마트한 그리퍼

현재 진행 상황에 대한 지속적인 정보는 안정성을 보장하며 결과물의 품질과 재현성을 높여줍니다. 이에 CRG는 다양한 조명 패턴과 색상을 통해 사용자에게 그리퍼의 현재 상태를 직관적으로 알려주는 조명 링을 갖추고 있습니다. 각 파지 모듈에 시스템 측에서 제공되는 진단 데이터를 활용하면 정확도가 더욱 높아집니다. 고해상도 절대 측정 시스템은 초기 원점 복귀 동작 없이도 핑거 위치를 안정적으로 감지합니다. 통합된 워크 감지는 까다로운 상황에서도 복잡한 워크를 안정적으로 핸들링할 수 있게 해줍니다. 센서리스 파지력 제어 덕분에 취성, 파손되기 쉬운 또는 유연한 워크도 언제든지 안전하고 안정적으로 파지할 수 있습니다. 최첨단 모델 기반 알고리즘은 구동 상태를 바탕으로 현재 파지력을 산출하고, 이를 지정된 값으로 정밀하게 제어합니다. 이 기술은 변화하는 환경 조건에서도 재현 가능한 파지 결과를 보장합니다.

통합 센서 기술을 통한 최대 설비 가동률

기존의 파지 애플리케이션에서는 대개 파지 모듈에 장착된 근접 스위치가 생산 과정에서 문제를 일으킵니다. 이러한 스위치는 종종 그리퍼 하우징의 노출된 위치에 배치되어 있어 오염, 의도치 않은 위치 변경 및 손상에 특히 취약합니다. 게다가 수동으로 조정해야 하므로 시간이 많이 소요되고 오류가 발생하기 쉽습니다. 따라서 Weiss Robotics의 파지 모듈은 통합 위치 센서 시스템을 갖추고 있습니다. 이를 통해 외부 근접 스위치가 불필요해지며 공정 안정성이 크게 향상됩니다.

파지 모듈에 내장된 공정 제어 시스템을 통해 파지 공정을 지속적으로 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라, 구성품 측에서 제공되는 진단 데이터를 활용하여 정밀한 오류 진단까지 가능합니다. 파지 지점 및 동작 시간과 같은 공정 관련 매개변수는 언제든지 파지 모듈에서 확인할 수 있습니다. 설비 측에서 이러한 값을 시간 경과에 따라 분석하면 핸들링 공정의 ‘건강 상태’를 파악할 수 있으며, 이를 통해 서비스 담당자가 조기에 개입할 수 있습니다. 이를 통해 설비의 비생산적인 가동 중단 시간을 최소화하고 경제성을 높일 수 있습니다.

이는 서보-전기식 파지 모듈과 스마트 공압 그리퍼가 그립 공정의 디지털화를 통해 설비 운영자에게 어떻게 부가가치를 제공하는지를 잘 보여줍니다. 소프트웨어로 제어되고 수요에 맞춰 유지보수되는 생산 설비의 일상에서, 이 모듈들은 핵심 구성 요소로서 ‘인더스트리 4.0’, ‘인간-로봇 협업’, ‘Smart Factory’라는 용어 아래에서 요구되는, 심지어 1개 단위 생산(Lot Size 1)에 이르기까지의 유연한 자동화 생산을 비로소 가능하게 합니다.