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"작업자들이 하루에 수천 개의 부품을 확인하다 보면 결함에 대해 '눈이 멀' 경우가 있습니다. 하지만 로봇에게는 그런 일이 절대 일어나지 않습니다." 미국 애리조나 주에 있는 지퍼튜빙(Zippertubing)의 운영 매니저인 팀 미드(Tim Mead)는 뉴욕 타임즈와의 인터뷰에서 자신의 UR5 협동로봇이 호스, 파이프 및 케이블 주변에 보온 랩을 추가하는 스냅 세트 기계를 어떻게 사용하고 있는지 설명합니다. 25초의 작업 싸이클은 UR5가 스냅이 올바르게 추가되었는지 검사하는 비전 카메라에 해당 부품을 표시하면서 마무리됩니다. 결과에 따라 UR5는 완성된 부품을 "좋은" 또는 "폐기" 더미에 배치하도록 지시됩니다.
"우리가 UR5 협동로봇을 통해 발견한 가장 큰 이점은 제품 품질이 정말로 향상되었다는 것 입니다. 로봇은 8개월 동안 가동되어 왔으며 우리는 일부 제품이 반품되어 왔던 상황에서 부품을 결함 없이 생산하는 단계까지 발전했습니다." 라고 미드는 말합니다. 그는 "로봇 자체만으로도 수동 조작보다 부품에 대한 내성을 300% 더 높일 수 있습니다." 며 "UR5는 지퍼튜빙의 이런 반복적인 업무에 대한 인력 문제를 해결했습니다." 라고 덧붙였습니다. "과거에는 로봇이 하는 모든 작업을 세 명이 해야 했습니다. 로봇 도입으로 인해 우리는 더 높은 생산 능력을 갖게 되었습니다."
이 애리조나 회사는 그들의 첫 번째 UR5를 다섯 개의 male snap이 삽입된 스냅 세트 기계를 활용하여 이동하고 있는 사전 절단 직물 재료를 집은 후 다시 다섯 개의 female snap 스냅이 추가된 두 번째 기계로 옮기도록 프로그래밍 하였습니다.
로봇을 작업 셀의 "두뇌"로 만들다
UR5와 비전 카메라를 함께 전개하는 것은 힘든 작업처럼 보입니다. "정말 까다로운 점은 로봇이 카메라와 어떻게 소통하고, 어떤 것이 이것을 핵심적으로 담당하냐" 라는 점이었습니다. "우리는 유니버설로봇 대해 알게 되었고, 실제로 PLC를 만들 수 있었습니다. 로봇은 두뇌입니다. 모든 명령을 전송하고 모든 피드백을 받습니다." 로봇은 쉽게 카메라의 피드백을 확인합니다. 확인하지 못하면 결함 부분이라 말합니다. 확인하면 좋은 부분이라는 것을 뜻하며, 이 같은 결과들에 맞게 스스로 분류합니다.
"우리는 몇 가지 이유로 유니버설로봇의 UR5를 선택했습니다." 라고 지퍼튜빙의 엔지니어링 매니저인 매트 헤셀바허(Matt Hesselbacher)는 말합니다. "빠른 데모 후에 우리는 이것이 우리 스스로의 힘만으로 통합할 수 있는 협동로봇이라는 것을 깨달았습니다. 매월 바뀌는 제품을 통해 다재다능성도 살펴봤습니다." 라고 헤셀바허는 설명했습니다. "그리고 작업자들이 로봇 주변에서 원 부품들을 다루고 완성된 부품들을 내보내기 때문에, 안전이 항상 최우선이었습니다."
지퍼튜빙이 검사 공정에 협동로봇을 성공적으로 전개한 것이 특히 특별한 사례는 아닙니다. 더 많은 제조업체들이 최소한의 편차로 정확한 프로세스와 사전 정의된 워크 플로우를 일관되고 반복적으로 준수하여 최적의 연구 결과와 분석 조건을 제공하기 위해 협동로봇 동료를 찾고 있습니다.
검사 로봇
콤프리헨시브 로지스틱스(Comprehensive Logistics)는 조립 라인에서 100%의 품질 달성을 목표로 하는 회사입니다. 미 오하이오 주 영스타운에 있는 조립 라인에서, 엔진 부품은 60초간의 시간이 걸리는 각 스테이션의 컨베이어 위에서 시계처럼 움직입니다. "이 곳은 페이스가 빠른 라인입니다. 모든 것은 시간과 순서에 딱딱 맞게 진행됩니다." 라고 콤프리헨시브 로지스틱스 마케팅 책임자인 게리 보발릭(Gary Bobalik)은 말합니다. 콤프리헨시브 로지스틱스는 물류 및 계약 제조를 선도하는 회사로 북미의 가장 큰 자동차 기업 2곳의 서스펜션, 파워트레인 및 내부 구성 요소들의 하위 조립 라인을 운영하고 있습니다.
이 라인은 오류의 여지를 남기지 않습니다. 엔진 크래들 하위 조립 과정이 라인의 마지막에 도달하면, 각 하위 조립 라인의 중요한 스티어링-기어 하니스 커텍터가 완전히 장착되고 잠겨져 있는지 확인이 필요합니다. 마이크 오키페(Mike O'Keefe) 조립 담당자는 "간헐적인 접속부 풀림이 있거나, 이것이 제자리에 고정되어 있지 않으면 파워 스티어링의 완전한 손실로 이어질 수 있습니다. 이것은 심각성 규모 레벨8에 해당합니다." 라고 말합니다. "이는 인명을 위협하는 고장 모드입니다. 때문에 그런 클립들이 100% 확실하게 제자리에 잠겨 있는지 확인할 필요가 있습니다." 이 과제는 모든 제조업체에게 익숙한 과제입니다. 오키페는 "수동 검사는 효율성이 80%에 불과하기 때문에 자동화된 시스템을 통해 반복 가능한 품질을 찾고 있었습니다." 라고 말합니다.
미국 오하이오 주의 콤프리헨시브 로지스틱스에서는 UR10이 조립 라인에서 인간 작업자와 함께크래들 하위 조립 라인을 검사하고 있습니다.
카메라가 장착된 UR10으로 촬영한 각 이미지는 즉시 처리되고 검사 결과는 코봇 옆 화면에 표시됩니다.
Arizona 회사는 5개의 수컷 스냅이 삽입된 스냅 세트 기계를 통해 협동로봇이 이동하는 사전 절단된 직물 재료를 픽업하도록 첫 번째 UR5를 프로그래밍한 다음 5개의 암 스냅이 추가되는 두 번째 기계로 이동합니다.
지퍼튜빙은 작업자가 작업 영역에 들어서면 이를 감지하여 로봇 속도를 늦추도록 하는 영역 스캐너를 설치했습니다.
스티어링 기어 와이어 하니스에 대한 플러그 인의 올바른 조립 여부를 점검하는 것은 매우 중요합니다.
UR 협동로봇을 사용한 비전 검사. male, female snap이 삽입되면, UR5는 품질 검사를 위해 검사체를 비전 카메라 렌즈 아래에 놓고 이상 여부 확인 후 결과에 따라 분류 배치 합니다.
고정된 카메라는 좁은 곳에 도달하지 못합니다
이 프로세스는 오하이오 제조업체들의 골칫거리를 야기했고, 이 회사가 구현한 고정식 멀티 카메라 시스템은 카메라를 좁은 곳에 배치하지 못해, 콤프리헨시브 로지스틱스가의 필요만큼 반복할 수 없었습니다. "카메라 시스템에 의해 수집된 데이터는 완벽하지 않았습니다." 라고 오키페는 덧붙입니다. 그는 또한 반복성 요구 사항을 충족하지 않는 탐사선 스타일의 로봇으로 실험을 했습니다.
회사는 대안을 연구하기 시작했지만, 해결하기는 쉽지 않았습니다. 콤프리헨시브 로지스틱스의 업타임 요구사항을 지원해야 하고, 사용이 간편해야 하며, 온라인을 통해 프로세스 및 직원과 쉽게 통합할 수 있어야 하기 때문입니다. "우리는 잠재된 위험을 유발시키지 않도록 하는 것을 찾아야 했습니다." 라고 오키프는 설명합니다. "유니버설로봇이 비용 효율적이고, 비전 카메라를 안전하고 반복적으로 올바른 위치로 옮길 수 있는 경량 로봇이라는 사실은 금방 분명해졌습니다. 유니버설로봇은 검사가 필수적인 지점 아래로 들어갈 수 있으며, 100% 반복이 가능합니다."
천장에 장착된 UR10 협동로봇에는 비전 카메라가 장착되어 있으며 검사 지점 사이를 빠르게 이동합니다. 각 연결부가 "홈" 위치로 후퇴하기 전에 사진을 찍으며 다음 조립이 검사될 때까지 기다립니다. 이 라인은 11개의 검사 지점이 있는 디젤 모터와 9개의 검사 지점이 있는 가스 모터 모두를 위한 엔진 크래들 버전을 조립합니다. UR 로봇과 통합된 소프트웨어는 라인을 통해 절차를 추적하여 어느 버전을 검사해야 하는지 로봇에게 알려줍니다. 촬영된 각 이미지는 로봇 옆의 화면에 즉시 표시되고, 엔진 크래들 다이어그램이 있는 두 번째 화면에는 통과는 녹색, 고장은 빨간색으로 각각의 완료된 검사 지점에 표시됩니다.
초기 ROI를 7개월 이내로 예측한 후, 오키페는 이것이 약 4개월로 단축될 것이며 비용을 절감시켜 제조업체들이 그들의 일을 잃지 않고도 다시 비즈니스에 돌아갈 수 있을 것이라고 믿고 있습니다.
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