KUKA 제조용 로봇의 다양한 어플리케이션1Robot Application in Various Areas)
산업용 로봇의 글로벌 서플라이어로 인정받고 KUKA는 거의 모든 가반하중 클래스 및 기종의 다양한 산업용 로봇 및 로봇 시스템을 공급하고 있다. 본 지면에서는 전 세계의 각 산업분야에서 다양하게 쓰이고 있는 KUKA의 어플리케이션들을 소개함으로써 로봇의 활용도와 쓰임의 폭을 조망해본다.
섬세함으로 로봇공학의 혁신을 주도하다 
*Mercedes-Benz, KUKA와 손을 잡다
독일 운터튀르크하임에 소재한 Mercedes-Benz 공장은 KUKA 경량 로봇을 양산 라인에 최초로 도입했다. 독일항공우주연구소와의 협력을 통해 개발된 KUKA 경량 로봇(LWR)이 Daimler社 메팅겐 공장의 리어액슬 조립 라인에 최초로 투입된 것이다. KUKA Roboter GmbH의 만프레드 군델(Manfred Gundel) 대표이사는 Mercedes-Benz의 운터튀르크하임 공장에서 개최된 기념 행사장에서 "경량 로봇은 학계에서 산업계로의 성공적 기술이전을 대표할 결과물로 평가된다"고 밝혔다. Daimler AG는 파일럿 프로젝트의 일환으로 2009년 3월부터 양산 라인에 KUKA 경량 로봇을 채용해왔으며, 이미 총 10,000개의 리어 액슬이 KUKA 경량 로봇을 통해 조립됐다. 이 경량 로봇은 숙련된 작업자의 섬세한 손동작을 대신하여 최고의 정밀도와 섬세함 그리고 강력한 파워가 요구되는 까다로운 조립 작업을 완벽하게 수행하고 있다. 오퍼레이터는 손으로 로봇 팔을 이동시키는 방식으로 로봇을 티칭하거나 또는 단순하고 직관적인 유저인터페이스를 이용해 로봇을 컨트롤하거나 티칭 할 수 있다.
*모방할 수 없는 섬세함
내장된 센서를 통해 구현되는 섬세한 감각으로 인해 이 경량 로봇은 핸들링 및 조립작업에 이상적인 솔루션으로 인정받고 있다. 14kg이라는 낮은 자체 중량을 통해 로봇은 최대 에너지 효율 및 유연성을 보장하며 다양한 작업에 다목적으로 사용할 수 있다. 이와 관련하여 Mercedes-Benz의 생산 및 소재기술부 미하엘 취른(Dr. Michael Zurn) 팀장은 "당사 생산 라인에서 실시된 경량 로봇 파일럿 프로젝트에서 당사는 매우 고무적인 중간 결과를 달성하였으며 앞으로 다른 작업에도 경량 로봇을 도입할 것으로 확신한다"고 언급했다.
*인간과 로봇의 협업을 위한 새로운 로봇 타입
KUKA 경량 로봇의 관절 및 기타 부품들은 중량 최적화를 위해 탄소섬유강화 플라스틱(GFRP)으로 설계됐다. 이 새로운 로봇 제너레이션과 PC 기반 KUKA 로봇 컨트롤러의 결합을 통하여 인간과 작업 공간을 안전하게 공유할 수 있는 완전히 새로운 타입의 로봇이 탄생됐다. 이미 오래 전부터 KUKA Roboter GmbH는 `인간과 로봇`이라는 테마에 그 역량을 집중하여 왔다. 만프레드 군델 대표이사는 비전과 관련하여 "당사는 그 탁월한 성능으로 인류의 을 풍요롭게 할 지능을 갖춘 도구로서 로봇의 역할에 주목하고 있으며 이를 구현하기 위해 노력할 것"이라 설명하면서, "당사의 이번 경량 로봇은 서비스 로봇 분야의 새로운 지평을 열 중요한 시금석으로 평가받고 있다"고 부언했다.
임플란트의 그라인딩 및 폴리싱
*생산 시간 단축 및 비용 절감, 로봇으로 가능하다
독일 투틀링겐에 소재한 Aesculap의 벤치마킹 공장에서는 고가의 임플란트를 제조한다. 과거에는 주로 수작업을 통해 임플란트를 생산했다. 하지만 Aesculap社는 증가하는 비용 압력과 높은 경제성에 대한 요구로 인해 전체 프로세스의 최적화를 결정했다. 이러한 이유에서 생산 시간의 단축 및 비용의 절감이 최우선적으로 고려됐다.
고관절 임플란트 샤프트의 그라인딩 및 폴리싱과 관련하여 동사는 6축 다관절 로봇을 채용할 계획을 수립했다. 로봇의 요건으로서 Aesculap社는 재현가능한 프로세스 및 그로 인한 균일하게 유지되는 품질을 보장하기 위하여 높은 반복 정밀도 및 높은 수준의 유연성을 요구했다.
*제품을 손상시키지 않으면서도 견고하게 파지
동사는 30kg의 가반하중 및 최대 2미터의 작동 범위를 구비한 2대의 KUKA 로봇 KR 30 HA를 선택했다. 각각의 로봇은 중간에 임플란트를 내려놓지 않고 복잡한 프로세스에서 다양한 작업 단계를 수행한다. 듀얼 로봇 셀에는 측정장치가 통합된 그라인딩 및 폴리싱 스테이션이 설치되어 있으며, 여기에서 양측 로봇이 단계적으로 고관절 임플란트 샤프트의 다양한 부분을 가공한다. 이 과정에서 KR 30 HA는 각 샤프트를 일정하게 정의된 위치에서 유지한다. 제2의 로봇이 교체 후에 이 위치를 유지하기 위하여 로봇은 해당 그리퍼와 함께 각 샤프트를 수용한다. KUKA 로봇은 최대 200개의 배치 사이즈 단위로 3교대 작업에서 임플란트를 연삭 및 연마한다. 연삭 및 연마 과정이 완료되면 로봇 셀 밖에서 최종적으로 추가적인 표면 처리가 이루어진다. 이 프로젝트의 성공을 위한 주요 전제조건은 이 어플리케이션용으로 특별히 개발된 공압 그리퍼였다. 엔드이펙터는 고관절 임플란트 샤프트를 견고하게 파지할 수 있어야 하면서도 절대 제품을 손상시키지 않아야 한다. 그리퍼는 정밀하게 설계되었으며 열간 프레스 성형된 샤프트가 갖는 약간의 공차도 고려됐다.
*공정 처리량과 품질을 한 번에 충족시킨다
본 솔루션을 통해 과거에 주를 이루었던 수동 핸들링에 비해 증가된 처리량, 높은 수준으로 재현 가능한 품질 그리고 그로 인한 개선된 경제성이 구현됐다. 또한 로봇의 작은 설치 공간 및 매력적인 가격 대비 성능도 이러한 개선된 비용 효율성에 기여했다. 또한 로봇이 최고의 정밀도로 작업을 수행할 수 있도록 하기 위해, 로봇에서는 절대 보정이 수행됐다. 이러한 독창적 특징은 타사 로봇에서는 찾아볼 수 없다. 편, 탁월한 유연성을 구비한 이 로봇은 각각 6 내지 8가지의 다양한 고관절 임플란트 샤프트로 구성되는 다양한 제품군을 핸들링 한다. 이외에도 로봇은 중간에 샤프트를 내려놓지 않고도 복수의 작업 단계를 수행할 수 있다. 이는 다른 기술을 채택했다면 항상 샤프트를 제거하고 다음 생산 시스템으로 옮기는 추가적인 프로세스가 필요했을 것이다.
