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기획특집

[인더스트리솔루션 인사이트-협동로봇편] 로봇에 더해진 액티비티 ‘리프트킷과 슬라이드킷’ 가이드

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ㆍ이 콘텐츠는 유니버셜로봇에서 진행한 웨비나 '협동로봇을 활용한 쉬운 로봇 자동화 ’에서 '작업영역 확장을 위한 SLIDE KIT, LIFT KIT 부가축 솔루션(에벨릭스 김창모 과장)' 발표내용을 재구성한 것입니다.

 

정리 | 헬로티 서재창 기자 eled@hellot.net

 

작업 공간의 확장 (슬라이드킷과 리프트킷에 대하여)

 

‘슬라이드킷과 리프트킷’은 일반적인 UR 로봇 한 대로 진행하는 작업 영역을 보다 넓은 공간으로 확장시켜주는 시스템입니다. 슬라이드킷과 리프트킷을 활용했을 때 얻게 되는 면적은 기본 공간 대비 최대 5배라고 합니다.

 

한 예로, 싱가포르에 위치한 물류 기업인 클리어팩은 UR 로봇과 리프트킷을 활용해 팔레타이징 어플리케이션의 영역을 확장한 케이스로 손꼽힙니다. 여기서 활용되는 리프트킷과 슬라이드킷은 모두 플러그인 형태의 콘셉트입니다. 에벨릭스(Ewellix)는 UR 캡스에서 바로 연결해 사용하도록 제어 시스템을 구성했죠. 이 시스템은 UR16 제품까지 적용할 수 있습니다.

 

 

 

 

리프트킷·슬라이드킷 프로필 알기

 

리프트킷은 1500N의 출력을 갖췄으며, 듀티 사이클은 10%입니다. 리프트킷은 UR 로봇처럼 많은 작업을 진행하지 않고, UR 로봇이 작동 후 다음 스텝으로 일부 움직이는 편입니다. 스트로크는 최대 900mm 표준이며, UR16까지 적용됩니다. UR 팬던트에서 바로 제품을 설치해서 사용할 수 있으며, 이머전시 스탑은 UR 세이프티 IO에 연결해 같이 사용합니다.

반복 정밀도는 ±1mm 정도입니다. 리프트 등급에서 표준으로 사용하는 제품은 TLT라는 필러 제품인데요. TLT는 밀어주는 힘만 가능합니다.

 

 

또 다른 제품인 CPMT는 밀어주는 힘과 당겨주는 힘을 모두 사용합니다. 그렇기 때문에 바닥면 취부나 천장 취부가 가능합니다. 나머지 스펙은 TLT와 거의 유사합니다. CPSM은 모터가 외장으로 나와 있는 제품입니다. 실제 하중이 두 제품보다 훨씬 높으며, 반복 정밀도도 10배 정도 높습니다.

 

슬라이드킷은 구동형태에 따라 두 가지로 나뉩니다. 볼 스크류로 구동되는 슬라이드킷이 있고 벨트로 구동되는 슬라이드킷이 있습니다.

 

두 제품은 전체적인 스펙에서 큰 차이가 없지만, 가장 큰 차이는 스트로크라고 볼 수 있습니다. 볼 스크류는 1800mm까지 나옵니다. 다만 1800mm에서 기술적 한계가 있기에 스트로크가 길어질수록 속도를 빨리 쓸 수가 없습니다. 한계 스트로크에서는 진동이 발생하기에, 이 부분을 예방하기 위해 1m가 넘는 스트로크는 속도 제한을 둡니다.

 

반면, 벨트는 3m까지 사용할 수 있습니다. 3m까지 1m/s 속도로 사용합니다. 만약 롱 스트로크에 고속 구동이 요구되는 어플리케이션이 있다면, 볼보다 벨트를 사용하는 것을 추천합니다.

 

 

설치 구성 요소가 간단하다고?

 

슬라이드킷의 구성요소는 먼저 모터가 포함된 단축로봇인 슬라이드킷 본체를 비롯해 모터를 제어하기 위한 컨트롤 유닛, 유알 캡스 전용 플러그인 소프트웨어와 각종 케이블이 있습니다.

 

 

설치 방법은 전원을 컨트롤 박스에 인가하고 티칭 팬던트에 컨트롤 박스와 통신을 연결한 뒤, 모터 쪽 엔코더와 모터 전원을 연결하고 로봇을 설치하면 모든 준비는 끝난 셈입니다.

 

리프트킷도 슬라이드킷과 마찬가지입니다. 모터가 내장된 필러와 컨트롤러, 소프트웨어, UR을 취부하는 브라캣, 바닥에 리프트킷을 취부하는 플레이트가 제공됩니다. 설치 역시 슬라이드킷과 동일합니다. 설치 시간은 일반적으로 20분 미만이라고 합니다. 간편한 구성 및 설치는 에벨릭스 리니어 시스템의 장점이라고 볼 수 있죠.

 

 

작업 공간을 확장하기 위해서는 번거로운 작업이 수반됩니다. 사용자는 먼저 코봇에 맞춰 단축로봇을 선정해야 합니다. 여기서 고려해야 할 사항은 코봇이 얼마나 늘어나는지, 앞에 달린 하중이 얼마인지, 무게 중심이 얼마인지를 파악하는 것입니다.

 

그 다음 로봇 사이즈, 가이드 사이즈, 가감속 시간을 계산해 볼 스크류, 벨트 타입 등을 판단합니다. 이뿐 아니라 서보 모터나 스태핑 모터 등을 제어할 때에는 별도의 모션 카드, PLC 등 별도의 제어 구성을 진행해야 합니다. 이건 UR 로봇과 연동하는데 문제가 발생할 수 있는 문제이기에 제어 리소스에 많은 투자가 이뤄집니다.

 

반면, 슬라이드 킷과 리프트킷은 UR16이 다루는 물체를 작업할 수 있도록 모든 검토가 완료된 시스템입니다. 제어 부분에서도 UR 캡스에서 바로 제어하기에 티칭 팬던트만 있으면 리프트킷이나 슬라이드킷을 원하는 형태로 제어합니다.

 

생산성과 직결되는 공간 확장

 

대표적인 어플리케이션에는 샌딩, 웰딩, 머신 텐딩, 폴리싱, 인스펙션 등이 있습니다. 그중 팔레타이징은 가장 대표적으로 적용 사례입니다. 팔레타이징은 메탈이나 플라스틱 파츠, 푸드 앤 베버리지 포장, 전자산업 부품, 의약품, 소비재 등 다양한 영역에서 활용되죠. 몇 가지 사례를 들어 시스템의 장점을 살펴보겠습니다.

 

 

 

플렉스링크(FLEXLINK)는 유럽에 있는 컨베이어 회사입니다. 플렉스링크는 UR 로봇과 리프트킷을 사용해 효율적인 팔레티이징 어플리케이션을 구현했죠. 플렉스링크는 리프트킷을 활용해 UR 로봇이 자유롭게 이동하며 팔레타이징할 수 있도록 했습니다. 또한, 작업 시 UR 로봇과 사람이 접촉하는 경우에 대해서도 안전을 보장합니다.

 

세라믹 욕조를 제작하는 이탈리아 기업 ‘말란(Marlan)’은 UR 로봇과 슬라이드킷을 결합해 사람이 직접 작업한 수준의 품질로 폴리싱을 구현해냈습니다. 폴리싱이나 샌딩 작업 시 많은 분진이 발생하게 되는데, 이는 작업자의 건강 상태를 악화할 수 있는 중요한 문제였습니다. 이 기업은 이를 방지하기 위해 UR 로봇과 슬라이드킷을 결합하는 방법을 고안해 낸 것입니다.

 

 

공원 펜스를 제작하는 영국 기업 ‘AFK가든’은 UR 로봇과 슬라이드킷을 이용해 사람이 직접 샌딩하던 부분을 자동화 공정으로 개선한 사례입니다. 공정 마지막 부분에 해당하는 품질 검수는 작업자가 진행하고, 실제 작업은 코봇이 하는 형태로, 해당 기업은 효율적인 작업 과정을 만들 수 있었습니다.

 

슬라이드킷과 리프트킷은 현대기아차의 ADAS 전장집중검사 부분에도 활용되었습니다. 이 검사에서는 앞차와의 간격이 얼마나 되는지, 센서가 작동하는지 등 차량 내부 헤드업 디스플레이에 대한 품질 검사, 각종 계기판 검사, 종합적으로 진단합니다.

현대기아차의 경우 작업 환경에 맞춰 리프트킷은 1500mm까지, 슬라이드킷은 3000mm까지 확장시켰습니다.

 

about 에벨릭스

 

에벨릭스는 스웨덴 본사를 둔 리니어 모션 전문 기업입니다. 에벨릭스의 주요 공장은 유럽 지역에 위치했으며, 아시아에는 중국, 대만, 한국에 소재합니다. 북미에는 필라델피아, 디트로이트 등 총 9개 공장과 16개의 세일즈 유닛이 있고, 전 세계에 1400여명 정도의 근로자가 있습니다.

 

에벨릭스는 리니어 모션과 관련된 모든 제품을 취급합니다. 리니어 가이드 시스템을 비롯해 볼 스크류 타입과 롤러 스크류 타입을 제공합니다. 산업 분야별로 살펴보면, 의료 산업 쪽 텔레스코픽 필러, 중장비나 농작물 기계는 컴팩트 액츄에이터, 인더스트리얼 액츄에이터, 자동화 쪽에서는 실린더, 볼 스크류 타입과 롤러 스크류 타입이 있다. 리니어 모듈은 최근 자동차 산업에도 적용되고 있습니다.

 

 

정리 | 헬로티 서재창 기자



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