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도시바기계 솔루션 페어 2017 시대에 맞춰 진보하는 기업 ‘도시바기계’ 이성운 기자입력 2017-06-28 11:30:23

산업용 기계 제조의 선두주자 도시바기계가 지난 5월 18일(목)부터 20일(수)까지 사흘간 일본의 도시바 누마즈 공장과 고덴바 공장에서 ‘도시바기계 솔루션 페어 2017’을 개최했다. 이번 행사에서 도시바기계는 자사의 나노가공기, 사출기, 다이케스팅, 초대형 공작기계 등 다양한 산업용 기계를 비롯해 자동화라는 최근 이슈에 걸맞게 로봇, IoT 솔루션 등에 대한 신제품도 선보였다. 이에 본지는 엔트엔지니어링(주) 최영수 대표이사의 도움을 받아 도시바기계 솔루션 페어 2017을 살펴본다

 

도시바기계는 산업용 기계를 생산하는 기업으로 나노가공기, 사출기, 다이케스팅, 초대형 공작기계를 비롯해 다양한 제어장치, CNC컨트롤러, 서보 드라이버/모터, PLC 등을 생산하고 있으며, 최근 산업 트렌드인 제조용 로봇 분야에서도 약 30년의 역사를 가지고 있는 기업이다.
이러한 도시바기계에서 자사의 제품과 기술력을 소비자에게 뽐내고, 신제품을 선보이고자 ‘도시바기계 솔루션 페어 2017’를 개최했다. 다양한 도시바기계의 제품들이 이번 행사를 통해 소개되며 소비자의 시선을 사로잡았지만, 이번 솔루션 페어에서 특히 눈에 띄었던 것은 IoT 관련 솔루션이었다. IoT는 최근 크게 이슈화 되고 있는 Industrial 4.0, Smart Factory에서 혈관 역할을 하고 있다.

도시바기계가 이번 행사를 통해 선보인 IoT관련 솔루션은 IoT+M(Internet of Things + Manufacturing)으로, IoT를 제조현장에 적용한 선진기술이다. 다양한 경로로 방대한 데이터를 수집하는 IoT는 대체로 많은 기업에서 개발, 생산되고 있지만, 상황에 맞게 데이터를 적절히 분석하는 것은 아직 큰 숙제로 남아있다. 이는 단순히 진동의 크기나 소리 등 외관만으로 장비의 상태를 진단할 수 없기 때문이다.
데이터 분석에는 오랜 기간 축적된 데이터베이스와 이를 분석하기 위한 기술들이 적절하게 접목이 되어야 최적의 상태를 진단하고 장비의 상태를 예측할 수 있다. 이에 최근에는 AI를 접목시켜 데이터를 해석하는 기술들이 시장에 선보여지고 있다.

한편 이번 행사에서는 ▲말단의 정보를 수집하기 위한 센서 ▲이들의 데이터 통신을 원활하게 할 수 있는 통신 시스템 ‘Open Protocol’ ▲가공하지 않은 방대한 양의 데이터를 보낼 때 생기는 트래픽 문제를 해결하기 위한 데이터 압축 기술 ▲장비의 문제 발생 시 데이터 백업 후, 정상 가동 시 데이터를 재송신하는 기술 ▲수집된 데이터를 분석하는 솔루션 등 다양한 제품과 기술들이 관람객들에게 소개되었다.

 

도시바기계의 로봇 신제품

 

▲ T VM Series


1. TVM Series
지금까지 도시바기계는 팔 길이(Arm Length) 500~1,000㎜의 6축 다관절로봇 ‘TV Series’와 ‘TVL Series’를 생산해왔다. 여기에 좀 더 긴 Arm Length를 요구하는 고객의 요청이 있었고, 이에 Arm Length 1,500㎜의 새로운 제품군 ‘TVM Series’를 새롭게 선보였다.
TVM Series는 늘어난 Arm Length를 통해 작업반경 및 적용 분야가 확장됐으며, 가반하중(Payload)이 3~10㎏이었던 기존 모델에 비해 20㎏까지 확대되어 보다 중량감 있는 제품의 핸들링이 가능해졌다. 또한 TVM Series는 로봇 암 측면에 다양한 제품을 탈부착 가능하게 설계되어 사용자에게 편리성을 제공한다. 더불어 배관과선 처리도 쉽고 간단하게 할 수 있어 현장 활용도가 극대화됐다.

 

▲ THE 400 Series

 

2. THE 400 Series
스카라 로봇은 제조용 로봇 가운데 가성비가 뛰어나고 응용분야가 넓은 로봇으로, 도시바기계에서는 가반하중 10㎏급 THL Series와 20㎏급 TH Series를 생산하고 있다.
이번에 새롭게 발표된 THE Series는 가반하중보다는 속도와 정밀도에 중점을 둔 시리즈로서, 5㎜의 진원을 그리는 속도와 정밀도가 탁월한 로봇이다. 이러한 궤적 정밀도의 향상은 디스펜싱, 용접 등에도 적용이 가능하고, 빠른 속도는 Pick & Place 공정의 시간을 단축시킬 수 있다. 참고로 이번에 전시된 THE 400의 Pick & Place의 Cycle Time은 0.3초대이다.

 

▲ AR 솔루션

 

3. AR 솔루션
도시바기계는 AR(증강현실)이 장비의 수리와 정비에 적용 가능하다는 것을 보여 주었다.
AR은 현실의 이미지나 배경에 3차원 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 기술이다. 도시바기계는 이 AR을 이용해 장비의 정기적인 점검, 문제 발생 시 보수, 장비의 현재 상태 등을 정확히 분석하고 데이터화할 수 있는 솔루션을 개발했다. 예방과 보수의 경우 일정기간마다 점검해야 하는 점검 리스트를 바탕으로 증강현실의 가상 이미지로 점검 위치를 보여주고, 문제가 발생했다면 조치 방법을 동영상으로 보여줌으로써, 누구나 조치 가능하도록 구현했다. 이 AR 솔루션은 현장에서 바로 사용하기까지는 시간이 걸리겠지만, 도시바기계에서 미래의 가능성을 보여주었다는 데 의미가 있다.

 

로봇을 이용한 어플리케이션

 

▲ Nut Runner 어플리케이션

 

1. Nut Runner
일반적인 자동화 공정에서 볼트와 너트 체결 시, 볼트를 회전시켜 체결하는 경우가 대부분이다. 도시바기계에서 공개한 Nut Runner는 볼트가 아닌 너트를 회전시켜 체결하는
어플리케이션이다.
5㎜ 이상의 너트 체결은 사람이 작업해도 그다지 부담이 가지 않는 작업이지만, 너트의 사이즈가 작아지면 이야기가 다르다. 2㎜ 정도의 너트를 사람이 직접 체결하는 것은 어려울뿐 아니라 짧은 작업시간에도 작업자의 피로도가 높아져 생산성이나 작업성을 기대하기 어렵다. 이러한 문제점을 보안하기 위해 개발된 Nut Runner는 2㎜의 너트를 핸드폰 같은 장비에 체결하는 어플리케이션이다.

이 어플리케이션에서 가장 어려운 부분은 너트를 전동 공구에 체결하는 작업이다. 너트의 경우 대부분 6각형으로 되어있으므로 파츠피더(Parts Feeder)에서 공급을 하더라도 원활하게 공구에 장착하는 것은 상당히 까다로운 작업이다. 이러한 까다로운 작업을 Nut Runner는 완벽하게 구현해 낸다.

 

2. Mobile Sheet
핸드폰 제조 공정 가운데 액정을 보호하기 위해 액정에 필름을 부착하는 공정이 있다. 이 공정은 사람이 작업하는 경우, 숙련도가 요구되고 집중을 해야 하는 작업이므로 상당히 까다로운 작업 중에 하나이다.
일반적으로 이러한 작업에는 직교 로봇이 많이 사용되지만, 핸드폰의 모델 변경에 따른 유연한 대응이 어렵다는 단점이 있다. 도시바기계에서 선보인 Mobile Sheet는 이러한 단점을 극복하기 위해 6축 다관절로봇을 사용함으로써, 보통의 숙련된 작업자 이상으로 빠르고 안전하게 24시간 동안 작업할 수 있다. 또한 핸드폰의 모델 변경에도 간단한 티칭만으로 잡포지션을 변경할 수 있어 광범위한 영역에서 대응이 가능하다.

 

▲ 나노가공기 Loading, Unloading 어플리케이션

 

3. 나노가공기 Loading, Unloading
도시바기계의 강점 중에 하나가 다양한 기계를 생산하고, 로봇을 이용해 자동화 어플리케이션을 제작한다는 점이다. 도시바기계는 나노가공기 UVM450 2대와 6축 다관절로봇인 TV1000(천정형)으로 나노가공기에 부품을 공급, 배출하는 어플리케이션을 선보였다. 이 어플리케이션은 나노가공기 2대의 거리가 로봇의 팔길이 1,000㎜보다 멀기 때문에 상부에 직교로봇을 설치하고 각각의 장비 앞에서 제품을 핸들링하기 위해 구현됐다. 팔 길이가 긴 로봇을 사용하는 것도 가능하지만, 팔 길이가 길어지면 로봇은 반복정밀도가 현저하게 낮아지므로 제품을 정확한 자리에 공급하기 어려울 수도 있다.
최근의 추세는 직교 로봇을 사용해서 제품을 원하는 위치로 이동시키고, 가능한 근접 위치에서 핸들링함으로써 반복정밀도를 향상시키는 안정된 시스템에 대한 수요가 높다. 이러한 추세에 맞춰 도시바기계는 해당 어플리케이션을 선보였다.

 

▲ 3D 비전 어플리케이션

 

4. 3D 비전 어플리케이션
도시바기계는 로봇과 비전 솔루션을 동시에 제공하고 있다. 6축 다관절로봇은 TV, TVL, TVM Series가 있고, 가반하중 3~20㎏까지의 제품군을 보유하고 있다. 3D 비전은 Ts Vision 3D라는 제품군을 공급하고 있다.
3D 비전과 로봇은 일반적으로 3D 데이터 값를 입력해서 데이터 값과 제품을 비교하는 형태이지만, 도시바기계는 제품을 촬영하는 것만으로도 제품의 형상을 인식할 수 있는 기술을 보유하고 있다. 이러한 3D 비전과 로봇으로 선보인 3D Vision Application은 제품이 박스에 담겨져 있는 경우 박스의 크기와 깊이를 자동으로 인식하며, 박스 충돌 회피 기능을 보유하고 있어 충돌을 방지할 수 있다. 이와 같은 특징으로 제품의 형상 표현이 어려운 농산물 등의 작업에도 사용할 수 있다.

 

5. SCARA Robot 2대로 그림 그리기
도시바기계는 카메라로 사람을 찍어 이미지를 전송하면, 윤곽선을 추출하고 스카라 로봇 2대가 그림을 그리는 어플리케이션을 선보였다. 이는 사진을 찍고 출력까지 대략 5분 정도의 시간이 소요되며, 관람객들에게 재미있는 경험을 선사했다. 많은 전시회에서 로봇이 그림을 그리는 어플리케이션을 선보였지만, 도시바기계는 타사에 비해 간단한 시스템으로 어플리케이션을 구축했고 비교적 빠른 시간 안에 그림 그리기를 완성했다.

 

▲ 충돌 방지 어플리케이션

 

6. 충돌 방지 어플리케이션
2대의 로봇이 같은 작업 공간에서 작업을 해야 하는 경우가 있다. 이 경우 가장 먼저 고려해야 하는 것이 충돌 방지이다. 이번에 선보인 데모버전의 충돌 방지 어플리케이션은 2대의 로봇이 공동으로 작업해야 하는 영역을 설정하고, 다른 로봇이 설정 영역에 들어가면 즉시 정지하며, 설정 영역 외에서는 동작 가능하도록 한다. 이 기능은 프로그램에 의한 제어가 아닌 컨트롤러 내장 PLC만으로 감시 및 제어를 한다.

 

Ts Assist

 

Ts Assist는 도시바기계의 로봇 프로그램 툴(Tool)로서, TSPC와 같이 사용할 수 있으나 일부 로봇 모델은 반드시 Ts Assist를 사용해야 한다. 이번 솔루션 페어에서는 여러 가지 Ts Assist의 기능이 소개되고, 시연을 했으나 간략하게 두 가지만 소개한다.

 

▲ Ts Assist의 자동 치환 기능

 

1. 비전 좌표계 Calibration Function
비전 시스템을 로봇에 연결을 하는 경우, 비전으로부터 송신되는 데이터는 로봇이 즉시 활용할 수 있도록 비전좌표계가 아니라 로봇좌표계로 치환되서 보내져야 한다. 비전 시스템에 이러한 기능이 있다면 비전에서 설정 또는 연산을 통해 보내주면 되지만, 경우에 따라서 이 기능을 갖추지 않은 비전도 있다. 이에 대한 대안으로 도시바기계에서는 Ts Assist에서 이를 자동으로 치환하는 기능을 제공하고 있다. 이 기능은 보다 다양한 비전을 로봇에 연결할 수 있으며, 간편하게 설정할 수 있도록 UI를 제공하기 때문에 로봇 제어기에 대한 한도(Parameter) 설정 등이 필요하지 않다.

 

▲ Ts Assist의 포인트 자동 취득 기능

 

2. 3D 데이터 기반, 포인트 자동 취득 기능
최근 대부분의 설계가 3D로 이루어지고 있고 3D 데이터를 이용해 시뮬레이션 등을 하고 있다. 복잡한 형상을 티칭해야 하는 경우, 간편하게 3D 데이터를 이용해 원하는 부분을 자동적으로 로봇 프로그램에서 생성하는 기능을 소개한다. 이 기능은 디스펜싱 같은 포인트가 많은 경우에 유용하게 활용할 수 있고 간편하게 로봇 프로그램을 완성할 수 있다. 또한 원하는 영역을 마우스로 설정하고 피치를 설정해 실행하면, 원하는 포인트의 정보를 로봇 프로그램의 포인트 데이터로 생성할 수 있다

 

※ 도시바기계의 제품과 기술 등을 소개한 ‘도시바기계 솔루션 페어 2017’ 영상들은 유튜브에서 ‘엑트엔지니어링’을 검색해 시청할 수 있다.

 

이성운 기자
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