적용사례

레인보우로보틱스 협동로봇 RB 시리즈는 지금도 다양한 산업분야에서 활용되고 있습니다. 머신텐딩, 용접, 품질검사, 팔레타이징, F&B 등 다양한 생산 및 제조 현장에서 생산성을 높이고 부가가치를 창출하는 RB 시리즈의 활용사례를 확인해보세요.

HD현대삼호(HD HYUNDAI SAMHO)
HD현대삼호는 선박 제조 과정에서 레인보우로보틱스
협동로봇을 이용해 아크용접 자동화 공정을 수행합니다.

국내 조선업은 제2의 전성기로 불릴 정도로 활황을 맞이했지만 생산 인력 확보에 어려움을 겪고 있습니다. 부족한 인력으로 외국인 근로자를 채용해 부족한 자리를 채우고 있지만 노하우나 손기술이 필요한 용접 작업을 맡기려면 상당 시간 교육이 필요합니다. 또한 어느 정도 용접 작업이 숙련되면 체류 기간 등의 사유로 자리를 옮기는 경우가 많습니다. 이에 HD현대삼호는 선박 제조 공정에 협동로봇을 도입하여 용접 자동화 공정을 수행하고 있습니다.
HD현대삼호는 글로벌 조선해양기업으로 매년 50여 척의 선박을 건조합니다. 그 중에서도 특히 선박의 품질을 좌우하는 용접은 핵심 작업으로 손꼽힙니다. HD현대삼호는 현재 인력 구조에서 작업자의 노동 강도는 줄이고 생산 효율성은 높이는 방안으로 협동로봇 용접 자동화를 선택했습니다.금번 도입에는 용접 시스템 파트너사인 제이씨티가 함께 참여하였습니다. 제이씨티는 전문 요소 기술과 시스템 통합 역량을 바탕으로 한 로봇 자동화 전문기업입니다. 레인보우로보틱스 협동로봇 RB 시리즈를 기반으로 공장 자동화, 물류 자동화, 서비스 로봇 분야에서 고객 맞춤형 솔루션을 설계 및 공급하고 있습니다. 로봇 시스템 외에도 PLC(Programmable Logic Controller), HMI(Human Machine Interface), 센서 등 다양한 자동화 부품·시스템을 통합해 자동화 전반에 걸친 SI 솔루션을 최종 고객에게 제공합니다. 특히 산업용 로봇과 협동로봇을 모두 취급하는 제이씨티는 해당 공정에 레인보우로보틱스 협동로봇이 적합하다고 판단하고 해당 솔루션을 HD현대삼호에 제공하였습니다. 안전펜스 등 별도의 안전 장치를 설치해야 하는 산업용 로봇과 달리 협동로봇은 펜스 없이 작업자와 같은 공간에서 작업이 가능하기 때문에 공간 활용과 비용적인 측면에서 더 경제적이라고 판단했기 때문입니다.
선박 제조 공정 시 용접은 구조물의 강도와 안정성을 확보하기 위한 필수적인 핵심 공정입니다. 협동로봇 도입 이전에는 용접공이 수작업으로 용접을 수행하거나 캐리지 용접 시스템을 활용해왔습니다. 그러나 추가 인력 수급이 어렵고 캐리지 용접이 100% 용접 자동화를 수행하지 못해 어려움을 겪고 있었습니다. 캐리지 용접은 일정한 직선 경로를 따라 자동으로 용접을 수행하는 시스템입니다. 그러나 이 방식은 끝이 막혀 있는 밀폐된 공간에서 작업을 수행하기엔 시작점과 끝점의 특정 구간 용접 작업이 불가하다는 한계가 존재했습니다. 이에 HD현대삼호는 협동로봇 용접 자동화를 구현하는 것이 공간의 특성상 용접 품질과 작업 유연성 측면에서 유리하다고 판단하였고 레인보우로보틱스 RB3-730을 도입합니다. 이를 통해 기존 캐리지 용접의 한계를 극복하고 조선소 내 협소한 블록 환경에서도 정밀한 용접 작업을 수행하게 되었습니다 뿐만 아니라 곡블록 용접에도 협동로봇의 장점을 극대화할 수 있을 것으로 판단하고 지속적으로 연구개발을 진행하고 있습니다.

이동성과 정밀성을 갖춘 포터블 용접 시스템을 도입했습니다

소형 고정밀 협동로봇 RB3-730은 S자 형태로 배치된 파이프 관절 구조를 갖추고 있어, 복잡한 윤곽선을 따라가는 움직임에 특히 뛰어납니다. 세 개의 손목 관절 회전축이 하나의 점을 통과하도록 설계되어 있어, 보다 정밀하고 효율적인 동작이 가능합니다. 이러한 구조적 장점 덕분에 RB3-730은 용접 자동화 공정에 적합한 협동로봇으로 널리 활용되고 있습니다.
또한 RB3-730은 가반하중 3kg로 용접기 부착에 적합하며, 무게는 11kg로 가볍다는 장점을 가지고 있습니다. 이와 같은 강점을 활용하여 작업자가 직접 휴대 가능한 포터블 용접 시스템을 개발했습니다. 휴대용 마그네틱 로봇 베이스의 바닥면은 용접 작업 시 지지대 역할을 수행하여 안정적인 상태에서 용접 작업을 진행할 수 있습니다. 또한 로봇 몸체 포함 14kg의 무게로 베이스의 양측에는 손잡이가 달려있어 이동이 편리하며 작업자가 신체에 무리 없이 휴대가 가능하도록 고안되었습니다.

 


 

기본 탑재된 RB 소프트웨어 기술을 활용해 정밀한 용접이 가능합니다

RB 시리즈는 동급 협동로봇 중 가장 많은 내장 기능을 제공합니다. 이는 제조사에서 제공하는 순정 기능으로 추가적인 프로그래밍과 비용 없이 다양한 공정에 활용할 수 있습니다. 그 중에서도 아크 센싱을 통한 심-트래킹, 터치 센싱, TIG 간격 유지 기능 등 고급 용접 자동화 소프트웨어가 기본 탑재되어 있어 다양한 작업 조건에 대응할 수 있습니다. 또한 부가축과 연동제어를 통해 로봇 용접의 활용범위를 극대화시킬 수 있습니다.
해당 공정에는 용접봉과 모재 사이에 전기 아크(Arc)를 발생시켜 금속을 서로 접합하는 방식인 아크용접을 이용합니다. 이에 아크센싱, 터치센싱, 위빙모션 등 3가지의 용접 기능이 주로 활용되었습니다.

 


 

● 용접선 추적작업을 위한 아크센싱 기능

레인보우로보틱스 협동로봇은 아크센싱을 통해 용접 중심선을 추적하는 심-트래킹 내장되어 있습니다. 이 기능을 통해 로봇은 용접을 하는 동안 용접부의 중심선을 자동으로 추적하면서 동시에 모재와 용접봉 사이의 높이를 자동으로 조정할 수 있습니다. 또한 모재의 틀어짐 또는 티칭의 틀어짐으로 발생하는 문제를 용접기 전류를 이용해 잡아주기 때문에 일관된 용접 품질을 유지하기에 좋은 기능입니다. 아크 센싱은 단방향 아크센싱과 다방향 아크센싱으로 구분되며, 위빙과 함께 사용하기 위해서는 다방향 아크 센싱을 사용해야 합니다. 또한 MIG/TIG 용접 등 다양한 방식으로도 적용이 가능합니다.

 

● 용접 모재를 감지하는 터치센싱 기능

터치센싱 기능은 용접 어플리케이션 활용을 위한 기능입니다. 모재의 이동을 감지해서 모재의 이동방향을 반영하여 용접 시에 활용됩니다. 이를 통해 로봇이 용접봉을 모재의 이음새나 표면에 위치, 작업할 수 있도록 미세 조정하는 데 도움을 줍니다.


 

● 다양한 위빙 프로파일

용접 공정에서 위빙 동작은 중요합니다. 레인보우로보틱스 협동로봇의 UI에는 다양한 위빙형태/프로파일 생성을 위한 기능이 내장되어 있습니다. 용접 현장에서 요구되는 사다리꼴, 삼각파, 사인파, 구형파, 파형, 원형 등 다양한 위빙형상이 등록되어 있어 위빙형태와 파라미터를 클릭하면 손쉽게 위빙모션을 구현할 수 있습니다. 더 이상 위빙모션을 직접 구현하기 위해 프로그래밍하는데 시간을 낭비할 필요가 없습니다.

 


 

 

“레인보우로보틱스 협동로봇은 별도 코딩 없이 다양한 MIG·TIG 용접기와 연동이 가능하며, 연동된 용접기는 로봇 상태에 따라 안전조치가 자동 제어됩니다. HD현대삼호와 같은 다양한 산업 현장에서도 용접 관련 순정 유저 인터페이스 기능을 조합해 고품질 용접 결과를 구현하고 있습니다.”

배효인(Hyo-In Bae) 공학박사는 레인보우로보틱스 SW1팀의 수석연구원으로 협동로봇 소프트웨어 개발을 총괄하고 있습니다

시스템 도입 후 현장 효율이 개선되었습니다

HD현대삼호는 해당 시스템을 도입한 이후 자동화로 인해 전체 작업 속도와 생산성이 향상되었으며, 일관된 용접 품질을 확보할 수 있습니다. 평블록 용접작업을 협동로봇이 진행할 경우 약 15분 정도가 소요되지만, 숙련 용접공이 13분가량 소요됩니다. 소요시간을 비교하면 로봇의 작업 시간이 조금 더 오래 걸리지만 로봇은 쉬지 않고 작업을 수행할 수 있다는 장점이 있습니다. 이에 하루 작업량으로 따지면 로봇이 붙이는 철판의 개수는 최대 50개로 사람의 작업량인 25개의 두 배에 해당합니다. 또한 수동 용접의 경우 작업자에 따라 품질의 차이가 나타나며 경우에 따라 재용접이 필요한 경우가 발생하는데 로봇 용접의 경우, 용접 시작 전 용접봉의 정확한 위치 정렬에 필요한 충분한 정밀도를 제공하여 한 번의 용접 작업으로 완벽한 퀄리티를 제공합니다.
또한 협동로봇 모니터링 시스템을 활용해 실시간 작업현황을 수집하고 있습니다. 작업시간, 피크타임, 용접량, 로봇 가동률 등 객관적인 데이터를 기준으로 인력과 로봇 투입에 대한 예측 관리가 가능하여 작업 물량에 따른 배치 조정 등 효과적인 시스템 운용이 가능해졌습니다.

 


 

조선업 자동화의 새로운 기준을 제시하고 있습니다

이번 협업은 조선 산업의 까다로운 작업 환경에 적합한 포터블 로봇 시스템이 실제 현장에 효과적으로 적용될 수 있음을 입증한 사례입니다. 이를 통해 고난도 제조 공정에서도 협동로봇의 유연성과 정밀성이 충분히 활용될 수 있음을 보여주었습니다. 레인보우로보틱스는 앞으로도 다양한 산업 현장에서 자동화 혁신을 선도해 나갈 것입니다.

적용사례

목록