로봇 조립에 적용된 HRC 방식

경량 로봇 KUKA LBR iiwa가 인간 동료와 함께 QUANTEC 산업용 로봇의 기어를 체결합니다. 이런 방식은 생산성 개선 효과뿐 아니라 작업장 환경을 인체공학적으로 설계할 수 있다는 이점이 있습니다.

초기 상황

당사 공장에서 자체 로봇 조립 공정을 최적화하는 방법은 무엇일까? 이 질문에 대한 답으로 KUKA Systems의 Advanced Technology Solutions 헤닝 보어켈로(Henning Borkeloh) 부사장은 "우리가 고객을 위해 했던 것처럼 정확하게 문제를 파악하고 적합한 맞춤식 솔루션을 찾아 현장 상황에 맞게 적용하는 것”이라고 설명합니다. 경량 로봇 KUKA LBR iiwa는 이미 QUANTEC 로봇의 인라인 손목 조립라인에서 그 진가가 검증되었습니다. 이제 이 소형 로봇은 인라인 손목의 기어 유닛을 체결하는 임무를 부여받았습니다. 이 감응형 로봇은 2015년 초 조립 라인에서 첫 임무를 수행하기 시작했습니다.

과제

과제는 KUKA의 자체 생산라인에서 KR Quantec의 로봇 링크암을 위한 기어 유닛의 조립에 관련된 것입니다. 기어 유닛은 설계 사양에 따라 정확하게 104 Nm의 토크로 체결해야 합니다. 이 과정은 단조롭고 인체공학적 측면에서 매우 힘든 작업입니다.

솔루션

직원은 KUKA LBR iiwa를 터치하는 방식으로 자동화된 조임 프로세스를 시작하라는 신호를 로봇에게 전달합니다. 이에 이 경량 로봇은 탑재된 센서를 통해 워크 스테이션에서 자체 보정을 시작합니다. 이 과정이 진행되는 동안 직원은 새 링크 암을 두 번째 서포트 테이블에 내려놓습니다. 각각의 링크 암에는 일차로 삽입한 나사가 포함되어 있으며, KUKA LBR iiwa가 설계 사양에 따라 정확한 토크로 순서에 따라 이 나사를 완전히 조입니다. 작업자가 다시 한번 터치하면 KUKA LBR iiwa는 두 번째 링크 암에 나사를 조이기 시작합니다. 작업자는 언제든지 작업 프로세스에 개입할 수 있습니다. 작업자와 로봇을 분리하는 안전 펜스는 필요하지 않습니다.

De werknemer kan op elk moment ingrijpen in het montageproces. Afschermingen zijn daarbij niet nodig. — 작업자는 언제든지 작업 프로세스에 개입할 수 있습니다. 작업자와 로봇을 분리하는 안전 펜스는 필요하지 않습니다.

또한, KUKA flexFELLOW의 모바일 어플리케이션의 이점은 지속적인 문서기록 기능을 제공하는 것으로, 이를 통해 품질 및 공정신뢰성의 개선이 가능합니다. 이와 관련하여 보어켈로(Borkeloh) 부사장은 “우리는 자체 생산라인에도 '인더스트리 4.0'의 표준을 적용하고 있습니다. 여기에서는 인간과의 협업을 통해 로봇이 로봇을 생산합니다. 이 협업의 안전성은 독일재해보험조합(DGUV)의 확인을 통해 입증되었습니다. 이외에도 시스템 설치면적의 절감, 생산성의 증대 그리고 직원을 위한 인체공학적 작업장 설계가 가능하다는 것도 고객의 이점으로 작용한다”고 설명합니다. 이 로봇 시스템은 처음부터 인간과 로봇의 협업을 위해 설계되었습니다. KUKA flexFELLOW는 수동 조립 공정에도 사용할 수 있습니다. 필요에 따라 작업자 또는 로봇이 작업에 투입되는 방식으로 항상 지속적인 생산이 보장됩니다.

로봇과 인간 작업자 사이의 안전한 협업을 보장하기 위해, KUKA는 초기부터 전체 시스템을 고려하면서 설계를 진행하였습니다. 로봇이 안전한 속도로 동작하고 미약한 저항에도 즉시 정지한다고 해도, 예를 들어 로봇의 그리퍼에 날카로운 공작물이 파지된 경우를 감안한다면 민감한 센서도 위험을 방지할 수 없기 때문입니다. 안전 조치가 일상적인 실제 작업 조건에서 신뢰성 있게 작동하는지는, 독립적인 기관을 통해 검증되었습니다. 기계 및 생산자동화에 대한 독일재해보험조합의 테스트 및 인증 기관(DGUV Test)에서 2015년 이 flexFELLOW 시스템의 안전성을 인증하였습니다. 이런 인증에 따라 이 시스템은 ISO/TS 15066에 따른 생역학적 한계값에 대한 모든 기준을 만족시키며 기계류 지침 2006/42/EC의 요건도 충족합니다. 당사의 최우선 과제인 안전에 대한 우려가 이를 통해 완전히 해소되었습니다.

이 이동식 마이크로 시스템은 ISO/TS 15066에 따른 생역학적 한계값에 대한 모든 기준을 만족시키며 기계류 지침 2006/42/EC의 요건도 충족합니다.

Human-Robot-Collaboration: Robots producing robots together with their human colleagues in KUKA´s production plant.

우리는 자체 생산라인에도 '인더스트리 4.0'의 표준을 적용하고 있습니다.

헤닝 보어켈로(Henning Borkeloh), Advanced Technology Solutions 부사장, KUKA Systems

인간 로봇 협업 방식: KUKA 생산라인에서 로봇이 인간 동료와 함께 로봇을 생산합니다.