비전 가이드가 있는 협동로봇은 신속히 소방 호스 밸브 생산에 투입된 투자를 회수 할 수 있있게 합니다

소방 장비 제조사인 Task Force Tips는 인력으로 관리되는 머시닝 작업실을 보다 복잡한 작업을 최대한 할 수 있도록하면서 동시에 스핀들 시간을 늘리고 제품 품질을 일관성 있게 유지하고자 했습니다. 솔루션은 바로 업무들 사이에 유연하게 배치할 수 있는 네 대의 협동 UR 로봇이었습니다.

도전 과제:
인디애나에 위치한 Task Force Tips은 지난 1990년부터 로봇을 기계 장치와 통합해왔습니다. 그러나 이 로봇들은 오직 설치된 기계에서만 작업이 가능했고 다른 기계들로 옮길 수 없었습니다.

“그래서 그 기계가 낡게 되면 이제 아무것도 하지 못하는 100,000달러치 로봇을 갖게 되는거죠. 훨씬 유연하게 사용할 수 있는 협업 로봇이 있다는 소식을 들었고 이 신기술을 시험해보기로 했습니다.” Task Force Tips의 CEO인 Stewart McMillan이 말합니다.

솔루션:
Task Force Tips는 UR10 로봇 한 대와 UR5 로봇 두 대를 CNC 머신 텐딩용으로 설치하였고 네 번재 UR5는 밑에 바퀴가 달린 작업대에 설치하여 작업 사이에 이동할 수 있게 했습니다. McMillan이 ‘기본 패러다임의 이동’이라고 부르는 시나리오입니다.

“과거에 로봇을 사용하는데 주로 걸림돌이 된 것은 기계 주위에 안전 펜스를 설치해야하는 것이었습니다. UR 로봇이 좋은 점은 바로 그런 보호 장벽이 필요하지 않다는 것입니다.  우리는 기계 바로 옆으로 테이블을 밀고 로봇에게 부품을 적재하는 법을 몇분동안 가르치기만 하면 되는 것입니다.”

Task Force Tips의 생산 감독인 Cory Mack은 UR 로봇이 필요 조작자를 7명에서 3명으로 줄인 방법을 설명합니다.

“이제 로봇을 조작하는데 조작자 한 사람이 교대 근무 시간 동안 한 시간만 사용하면 됩니다. 부품을 늘어놓고 로봇을 준비하는 단계를 포함해서요. 이 말은 로봇이 아무 도움 없이 혼자 21시간 동안 가동되어 34일만에 로봇 구입 비용을 벌 수 있다는 뜻입니다.”

UR5 로봇 두 대가 짝지어 일하여 생산 최적화에 도움을 주었습니다. 유입 컨베이어에 블랭크가 도착하면 첫 번째 UR5 로봇이 비전가이던스를 사용하여 이 블랭크를 확인하고 들어올린 후 첫 번째 밀링 머신 안으로 집어 넣습니다. 이 UR5는 그러고나서 이미 절반이 기계 처리가 되어 있던 부품을 선반에서 꺼내어 또 다른 UR5로 건냅니다. 이 두 번째 UR5 로봇은 건내받은 부품을 두 번째 기계로 집어넣고 기계 처리가 완전히 끝난 부품을 배출 컨베이어 위에 올려놓아 조작자가 그 부품을 양극 산화 선반으로 올려 놓는 사이클을 완료할 수 있게 합니다. 

Task Force Tips의 자동화 전문가 Adam Hessling이 말하는대로 이 공정은 매우 인상적이지만 매우 쉽습니다. 그는 자신을 ‘여행하는 기계 조작자’라고 부르며 로봇 프로그래밍과 관련한 특별한 경력이 없다고 말합니다. 이 두 로봇 핸드오프와 비전가이던스는 UR 로봇 컨트롤러에 등록된 모드버스 통신 프로토콜을 이용합니다.

UR5가 기계 처리가 되지 않은 부품을 선반에 올리면 로봇의 힘 탐지기가 해당 부품이 셰이핑되었는지, 톱질 때문에 가시가 생겼는지, 척조오에 머시닝 흠집이 있는지를 확인합니다.

“로봇이 배치를 위해 설정된 웨이포인트에 도달하려고 할 때 장애물이 암의 끝에 감지되어 제가 임계치로 설정한 50뉴튼 이상의 힘이 감지되면 로봇은 무언가 잘못되었다는 것을 알게됩니다.” 로봇을 프로그램한 Hessling은 이렇게 말하고는 로봇의 경로에 있는 불필요한 조각들을 청소하기 위해 공기 분사기를 작동합니다.

공기를 여러 번 분사했는데도 로봇이 부품을 놓지 못하면 로봇은 기계에 ‘척 세척’사이클을 실행하라고 합니다. 그러면 기계는 척조오에서 부스러기를 배출하기 위해 고압 냉각액 시스템을 사용합니다. 냉각액 세척 이후에도 부품을 적재할 수 없다면 로봇의 터치스크린에 팝업창이 나타나면서 조작자에게 척조오에 남아있는 부스러기를 청소하고 계속하기를 누르라고 알려줍니다. 이 문제가 또 발생하면 모든 프로그램을 중지하라는 팝업창이 뜹니다. 조작자는 문제를 진단하고 고치고 생산을 재시작할 수 있습니다.

“저는 로봇이 이 ‘적재 실패’ 문제를 한 시간에 서너번 해결한다고 추산합니다. 이렇게 로봇은 우리가 휴지시간을 제거할 수 있도록 많은 도움을 줍니다. 조작자는 근무 시간 동안 한 번만 개입하거나 아예 개입하지 않습니다.”라고 Hessling은 설명합니다.

직원을 머신 텐딩에서 해방시킨 것도 품질 향상에 커다란 역할을 했습니다.

“하루 종일 기계가 계속 작동하는지 걱정하지 않아도 되므로 직원들은 기계 작업이 완료된 제품들을 눈으로 검수하는데 더 많은 시간을 할애할 수 있습니다. UR 로봇 설치로 인해 부품의 품질을 전혀 다른 레벨로 끌어올렸고 직원들은 생산을 개선할 새로운 아이디어와 더 나은 방법을 제시하게 되었습니다.” TFT의 생산 감독이 이제 UR 로봇을 디버링, 포장 및 레이저 머신에도 시험하면서 덧붙였습니다.

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가성비가 높고 안전하며 유연한 협동로봇(또는 코봇)은 자동화를 유례없이 쉽게 해주며 중소기업에도 적용가능합니다.