사진. 야스카와전기
글로벌 산업용 로봇 제조 기업인 야스카와전기(安川電機)가 전기 자동차(EV)의 바닥 면에 설치되는 경우가 많은 대용량 배터리 장착에 대응할 수 있는 가반하중 1t의 스카라 로봇 ‘MOTOMAN-ME1000’을 출시했다고 밝혔다. 이 스카라 로봇은 EV 배터리 외에도 중량물의 반송 용도로도 사용할 수 있다.
중량물 반송에 특화된 스카라 로봇
세계 각국에서는 탄소중립의 일환으로서 자동차의 전동화가 급속도로 진행되고 있다. 전동화에서 특히 배터리는 자동차의 성능을 좌우하는 주요 부품으로, 주행 거리확보나 충전 빈도를 줄이기 위해 배터리 대용량화 동향이 현저하게 나타나고 있다. 이로 인해 배터리의 무게는 500㎏ 이상으로 증가하고 있으며, 이에 따라 배터리 제조라인 및 자동차 제조 공정의 배터리 임베디드 라인에서 중량물의 반송이 필요하게 됐다.
중량화된 배터리는 자동차의 주행 안정성을 고려해 차체 바닥에 탑재되는 것이 일반적으로, 임베디드를 위해서는 낮은 곳에서 반송 및 위치 결정이 필요하다. 해당 공정의 자동화는 다품종 다량 생산에 활용되는 대형 수직 다관절 로봇을 사용하는 것이 일반적이나, 해당 로봇은 작업물이나 암의 부하의 대부분을 모터 토크로 지탱해야 하므로 가반하중이 높을수록 큰 에너지를 소비하고, 대형 로봇인 경우 본체의 무게가 무거워 로봇 설치를 위한 보강 공사를 필요로 하는 경우가 많다. 또한, 대형 수직 다관절 로봇은 설치, 동작 공간의 확보가 필요해 레이아웃을 변경해야 하는 케이스도 존재한다. 다양한 작업에 대응하기 위해서는 다관절 로봇이 필요하나 배터리 등의 중량물 반송은 직선적인 동작이 주를 이루며, 기본적으로 4축 로봇으로 충분히 대응할 수 있다.
이에 야스카와는 에너지 절약, 경량화, 공간 효율를 실현하며, 1t의 가반하중을 가진 스카라 로봇 ‘MOTOMAN-ME1000’을 출시해 기존에 로봇에 의한 자동화가 어려웠던 영역에서도 활용할 수 있게 됐다.
기울기 보정 기능과 2단 승강식 스트로크 채용
MOTOMAN-ME1000은 배터리와 핸드의 총 가반하중이 1t으로 배터리의 대용량화에 따른 무게 증가에 대응한다. 또한, 배터리 장착을 위해 차체 바닥 부근에서 상하로 좁은 범위의 넓은 가동 범위와 수평 방향의 가동에 유리한 스카라 구조를 채용해 최대 작업반경 2,440㎜를 확보했다.
한편, 2m 이상의 암 끝에 1t 가까운 작업물이 있는 경우, 로봇 전체가 쳐짐으로 인해 작업물의 수평을 고정밀도로 유지하는 것이 어려운데, 일반적으로 스카라 로봇은 수직 및 수평 방향의 동작 축 만을 가지기 때문에 기울기 보정을 할 수 없다. MOTOMAN-ME1000은 4개의 본 축에 더해 암 끝의 손목부에 보정 축을 추가해 5° 각도에 대해서 보정이 가능하다.
더불어 배터리의 다층 적재를 비롯해 공정간 반송, AGV로의 적재 및 하차, 차체의 마운트 작업 등의 용도에서는 중량물을 상하로 승강시키는 동작이 필요하다. MOTOMAN-ME1000은 동작부의 사이즈를 콤팩트하게 유지하면서 2m의 스트로크를 확보하기 위해 암 선단부에서 상하로 신축할 수 있는 2단 승강식 상하 축을 장비했다.
콤팩트한 구조인 스카라 로봇의 암은 수평 선회 축으로 수평 방향의 동작이 안정돼 고효율의 수평 반송이 가능하며 암 동작 범위가 작아 주변 설비와의 간섭을 최소화한다는 장점이 있다. 또한, 로봇 무게 3.25t에 설치 공간은 0.9m×1.1m으로, 동일 가반하중의 수직 다관절 로봇과 비교 시 약 40%의 공간과 무게를 줄일 수 있어 유연한 설계반영과 로봇 설치 공사의 부담을 줄인다.
야스카와 관계자는 “MOTOMAN-ME1000는 EV 배터리 반송을 비롯한 중량물 반송 전반에 대한 솔루션으로 활용할 수 있다. 앞으로도 고객의 요구를 정확하게 파악해 과제를 해결할 수 있도록 로봇의 기능 향상과 애플리케이션 시스템 개발을 추진해 나갈 예정이다”라고 밝혔다.
