Siemens가 전기 모터 생산에서 인간 로봇 협업을 위해 유연한 KUKA 셀을 사용하다

독일 에어랑엔(Erlangen)에 본사를 둔 SIEMENS Digital Factory(DF) 부문의 모션 컨트롤 사업부는 고성능 모터, 인버터, 컨트롤러의 생산에 전문화된 기업입니다.

포괄적으로 통합된 하드웨어와 소프트웨어는 물론 기술 기반 서비스의 광범위한 서비스와 함께 Digital Factory(DF) 부문은 전 세계의 생산 회사가 제조 공정의 유연성과 효율성을 높이고 신제품을 더 빠르게 출시할 수 있도록 지원합니다. Siemens는 독일 바트 노이슈타트 안 데어 살레(Bad Neustadt an der Saale)에서 전기 모터를 위한 "Lead Factory"를 운영합니다. 이 공장에서는 이 외에도 수많은 KUKA 로봇을 위한 모터가 생산됩니다.

수십만 대의 전기 모터에 대한 전문 지식 및 약 1700명의 직원과 더불어 "Lead Factory"는 독일에서 만든 첨단 기술의 혁신적인 예시입니다. 현재 Siemens는 바트 노이슈타트(Bad Neustadt)에서 KUKA 경량 로봇 LBR iiwa과 함께 모터 생산을 지원합니다. 이 로봇은 "Lead Factory"에서 인간 동료들과 함께 협력하여 작업을 수행할 수 있습니다.

LBR iiwa는 바트 노이슈타트(Bad Neustadt)에 위치한 Siemens "Lead Factory"에서 인간 동료들과 함께 협력하여 작업을 수행합니다

공작물 핸들링의 자동화

고정자 제조의 일환으로 SIemens는 이제까지 수작업으로 수행해왔던 단순한 전달 작업과 공작물 배치 작업을 자동화하여 처리하기 위해 알맞은 유연한 솔루션을 찾고 있었습니다. 높은 품질 및 인간 작업자의 작업 공간으로 계속하여 접근하는 데 제한이 없어야 했습니다.

자율적으로 협력하여 일하는 KUKA LBR iiwa 

Siemens는 아우크스부르크(Augsburg)에 본사를 둔 KUKA Systems GmbH 및 KUKA의 Advanced Technology Solutions 사업부와 협력하여 KUKA 경량 로봇 LBR iiwa를 사용하는 유연한 셀을 개발했습니다. 바트 노이슈타트(Bad Neustadt)에 있는 Siemens 공장에서 로봇은 캐리지에 장착된 유연한 다중 작업자로서 기능하며, 가공할 부품, 즉 펀칭된 자기 강판과 알루미늄 베어링 플레이트로 이루어진 본체로 구성된 고정자를 공작물 캐리어에서 꺼내어 고정자를 가공하는 선반으로 공급하는 작업을 수행합니다.

하지만 이것이 전부가 아닙니다. 품질 검사에도 로봇을 사용합니다. 로봇은 가공이 완료된 부품을 잡아 바코드를 스캔합니다. 공작물을 공기로 불어내어 깨끗하게 청소한 후, 경량 로봇은 측정 스테이션의 틸팅 장치에 공작물을 공급합니다. 

소형 로봇이 가공할 부품을 공작물 캐리어에서 집어 선반으로 운반합니다
편차가 있으면 그 자리에서 확인됩니다. 네트워크로 연결된 기술 덕분에 각 구성요소의 정확한 측정과 식별을 통해 수정이 필요한지를 즉시 계산할 수 있으며, 시스템에서 구현할 수 있습니다. Industrie 4.0의 철학에 따라 시스템은 자율적으로 운영됩니다. 그 후에 로봇은 부품을 전달할 수 있도록 부품을 플라스틱 상자에 넣습니다. 기계에서 재조정해야 하는 부품은 인간 로봇 협업을 위해 "HRC 구역"으로 정의한 버퍼에 배치됩니다. 여기에서 안전 기술이 적용된 작업자는 로봇과 함께 있을 수 있으며, 필요한 경우 공작물 일부를 제거하거나 변경할 수 있습니다.

감응형 로봇 기술 덕분에 사라진 보호 펜스

Siemens가 사용하는 무게가 30kg 미만인 경량 로봇 LBR iiwa는 감응 기능으로 인간과 기계의 협업에 이상적인 모델입니다. 7축을 사용하여 이 종류의 대부분 모델보다 민첩하고 기동성이 좋을뿐만 아니라, 모든 축에 토크 센서가 있어 로봇이 민감하므로 공간에 있는 장애물을 감지하고 적절하게 반응할 수 있습니다. 이러한 방식으로 KUKA는 로봇 자동화와 높은 유연성이 상호 배타적이지 않다는 사실을 증명합니다. 감응 로봇 기술을 사용하여 인간과 로봇 협업이 가능해졌습니다. 이로써 이제까지 필요했던 인클로저 및 부품 감지를 위한 추가 센서장치를 사용하지 않아도 됩니다.

HRC 구역에서 인간과 로봇은 로봇의 감응 능력으로 함께 안전하게 일할 수 있습니다

처음에 우리는 기존의 산업용 로봇으로 공정을 진행하려고 생각했습니다. 그러나 이를 위해서는 안전상의 이유로 셀 주위에 보호 펜스 인클로저를 세워야 했을 것입니다. 그러나 우리는 작업자가 언제든지 개입하여 상황에 따라 로봇을 대신할 수 있는 유연성을 더 많이 원했습니다.

요헨 베버(Jochen Weber), Siemens Lead Factory 제품 출시 및 생산 기술 개발 담당자

성공적이고 유연한 솔루션

그래서 상황에 따라 로봇을 배치하거나 간단하게 멀리 옮길 수 있도록 유연한 경량 로봇 LBR iiwa와 “다중 작업자 개념”의 모바일 KUKA 솔루션을 사용하기로 결정했습니다. 기술 개발팀 프로젝트 매니저인 토르스텐 프란츠(Torsten Franz)는 덧붙입니다. “HRC 분야는 우리에게도 새로운 것이었습니다. 우리는 새로운 시스템으로 더 많은 것을 배우고, 점진적으로 발전해 나가고자 했습니다. 이것은 KUKA와 공동 프로젝트를 진행하면서 매우 성공적이었습니다. 솔루션은 우리에게 확신을 줍니다.”

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