사진. 오토마티카 2016
그리퍼는 로봇의 어플리케이션을 결정지어주는 중요한 아이템으로, 워크피스에 따라 다양한 타입으로 진화해 왔다. 특히 최근에는 그리핑 방식의 차별화뿐만 아니라 구동방식의 차별화가 눈에 띄는 상황으로, 이미 글로벌 그리퍼 메이커들은 더 다양한 공장에 적용할 수 있는 그리퍼를 제작하기 위해 기술개발을 지속하고 있다.
다양한 타입의 그리퍼들
공압 그리퍼는 단단하고 고정된 형태의 기계가공물을 이송하기에 적합하다. 자동차 산업의 경우 엔진을 만드는 공장에서는 수많은 기계부품을 가공하고 해당 부품을 조립해 엔진을 완성한다. 여기서 MCT, CNC 등의 가공기계 간 공정의 연결을 위해 그리퍼가 사용된다. 한편 가공이 완료된 부품을 형상과 순서에 맞게 조립하는 작업 또한 그리퍼의 역할 중 하나이다.
유압 그리퍼는 아주 특수한 분야에서만 사용되기 때문에 시장에서 쉽게 찾아보기 힘들다. 유압 그리퍼는 공압 그리퍼에 비해 파지력이 강하기 때문에 중량물 파지, 혹은 강한 힘이 필요한 공정에서 활용되고 있지만, 공압 그리퍼보다 유지보수가 어렵다.
몇 해 전부터는 속도조절, 힘조절이 가능해 중량물을 파지할 수 있으면서도 비교적 안전하고 취급이 용이한 전기식 그리퍼의 개발이 이뤄지고 있으며, 국내외 많은 기업들이 전기모터를 이용한 그리퍼 제작에 심혈을 기울이고 있다.
사진. 오토마티카 2016
한편 식품, 포장, 물류, 태양광, 반도체 등의 분야에서는 기계식 그리퍼보다 진공 흡입식 그리퍼(이하 진공 그리퍼)가 더욱 사랑받고 있다. 깨지기 쉽고, 민감하면서도 얇고 평평한 패널들은 굳이 집어서 옮길 이유가 없기 때문에 진공 그리퍼는 고유의 영역에서 시장이 점차 증가하고 있는 추세이다. 특히 최근에는 FPD와 태양광 분야의 활황으로 인해 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예상된다.
이밖에도 맞춤형 그리핑 시스템을 위한 EOAT(End of Arm Tooling) 등이 있는데, EOAT는 퀵 체인저, 센서 박스, 전동식 및 흡착식 공압 그리퍼와 진공 캡, 에어 니퍼, 브라켓, 피팅 시스템 등을 조합해 유저가 원하는 형태의 그리핑 시스템을 구축하는 방식이다. 오래 전부터 차체 핸들링 또는 플라스틱사출성형 업계에서 많이 사용되어 왔지만, 국내에서는 이를 전문으로 하는 기업이 없었기 때문에 대부분 판매 대리점을 통한 수입 또는 자체제작의 비중이 높았다. 주요 기업으로는 독일의 Herga와 이탈리아 기술력을 기반으로 한 지매틱(Gimatic) 등이 있으며, 지난해 지매틱코리아(유)가 한국에 설립되면서 이제는 국내에서도 전문적인 EOAT 기술 지원 서비스가 이뤄지고 있다.
국내 기계식 그리퍼의 발전사 1990년대까지만 해도 한국의 기술력은 선진국에 비해 많이 부족한 실정이었고, 당시 특수 실린더로 분류되던 공압 그리퍼 및 로터리 실린더 등은 외산의존도가 높았다. 특히 한국 산업계를 견인했던 자동차 산업 분야에서 많이 사용됐던 그리퍼가 독일, 일본 등 선진국 제품들이었기에 제품 선정 및 A/S 등에 있어 불편을 겪어왔지만, 이제는 국내 로봇 및 로봇 SI(System Integration) 기업들의 국산화로 유저 선택의 폭이 넓어졌다. 크게 구동 방식에 따라 유·공압 및 전기식으로 나뉘고, 2개의 핑거에서부터 그 이상의 멀티 핑거까지 핑거 수에 따라 분류되기도 하며, 구조에 따라 랙 & 피니언 타입, 웨지 타입, 링크레버타입, 캠롤러 타입 등이 있다. 한편 개폐 각도에 따라 평행 개폐, 각도 개폐 등으로 나뉘며, 산업 분야에 따라 방진, 방수, 방유형 그리퍼들이 생산되고 있다. 기계식 그리퍼는 대부분 공장 자동화 라인에 적용 중이며, 특히 자동차 시장의 갠트리 로봇 및 포장, 반도체 칩 검사 등의 픽 앤 플레이스 분야에서 사용되고 있으며, 전기식 그리퍼 개발이 활발히 진행되는 상황이지만, 공장자동화 분야에서는 유지보수가 용이하고, 가격경쟁력이 뛰어난 공압 그리퍼가 높은 점유율을 보여주고 있다. |
똑똑해지는 그리퍼
국내 산업 현장의 경우 유·공압 등을 활용한, ‘집게’ 형식의 그리퍼가 주로 사용되고 있다. 하지만 몇 해 전부터 글로벌 그리퍼 제조사들이 보다 정밀한 제어와 쉬운 체결, 비전과의 연동 등이 용이한 전기식 그리퍼 개발을 활발히 진행 중이다.
사진. 오토마티카 2016
예를 들어 SCHUNK의 전기회전 그리퍼 EGS는 전체 제어와 전원전기가 모듈에 직접적으로 통합되어 있어 외부 컨트롤러와 추가적인 프로그래밍이 필요하지 않다. 최근에는 공정 전환이 잦은 스마트팩토리에 적합한 그리핑 시스템으로 WSG 소형 그리퍼를 출시하기도 했다. 이더넷 TCP/IP를 통하거나 표준 웹 브라우저를 통해 작업자가 사용하기 편리하도록 직관적인 외형 인터페이스로 고안됐고, 표준형으로 통합된 웹 서버까지 갖추고 있어서, 원격 진단을 하거나, 해당 단계의 상태를 알려주는 이메일을 보낼 수 있다. 일반 기능들의 많은 부분이 지능형 그리핑 명령어에 이미 포함이 되어있기 때문에, 그리퍼는 최소한의 프로그래밍이 된 높은 레벨의 시스템에도 쉽게 통합될 수 있으며, 일반 작동 시 시스템 컨트롤러에서 로딩 또한 짧아질 수 있었다. 요청 시에는, 기능의 범위가 개별적으로 특정 어플리케이션에 ‘빌트-인’이라는 의미로 내장될 수 있으며 이해하기 쉬운 언어로 스크립트가 이루어질 수 있다.
사진. 오토마티카 2016
짐머그룹의 R800도 전기식 그리퍼의 장점을 잘 보여주는 사례다. 인간에게 멍 등의 부상을 입히지 않기 위해 곡선으로 디자인 된 콜라보레이션 타입의 이 그리퍼는 아주 낮은 에너지 소비와 경량화 등의 장점을 지니고 있지만, 와이어 없이 로봇에 바로 장착해 속도와 힘을 조절할 수 있다는 점이 매력적이다. 앞서 짐머그룹이 선보였던 5000시리즈가 기존의 공압식 그리퍼에 익숙한 유저들을 고려해 전기식과 공압식 두 타입 모두로 제공되었다면, R800은 전기식·공압식의 숙련도와 상관없이 누구나 쉽게 사용할 수 있다.
즉 그리퍼는 단순히 워크피스를 ‘잡는’ 개념에서 이제는 ‘눈으로 보고(비전) 정확한 힘(제어)으로 잡는’ 개념으로 트렌드가 변화하는 모습을 보여주고 있다. 업계에서는 그리퍼가 단순기계의 개념을 넘어 전자제어와 정밀기계의 융합으로 진화하고 있다고 평가하기도 한다.
초창기 전기식 그리퍼는 클린룸이나 연구소 등 제한된 영역에서 주로 사용되어 왔지만, 글로벌 그리퍼 메이커들이 지속적으로 전기식 그리퍼 신제품들을 내놓고 있어 향후 공압 그리퍼와는 또 다른 시장으로 성장할 듯싶다.
