코봇 또는 협동 로봇은 인간과 함께 또는 인간과 함께 작업하도록 설계된 로봇입니다. 다른 로봇과 마찬가지로 코봇을 사용하면 반복적인 작업을 보다 효율적이고 정확하게 완료할 수 있습니다.
작업의 용접 생산성과 안전성을 높이기 위해 코봇을 고려하고 있다면 레이저 용접 코봇 솔루션을 시작하기 위해 알아야 할 모든 것을 읽어보세요.
용접 코봇이란 무엇인가요?
코봇은 다양한 작업에 활용되고 있지만, 용접과 같은 제조 및 제작 분야에서 코봇의 도입이 급증하고 있습니다. 용접용 코봇은 다축 로봇 팔과 용접 토치 및 전원을 결합하여 다양한 용접 작업을 수행할 수 있습니다. 코봇 암은 다양한 방식으로 장착할 수 있지만 용접용 코봇은 일반적으로 작업물을 고정할 수 있는 표면이 있는 테이블이나 카트에 장착됩니다.
용접 코봇은 레이저 용접, MIG 및 TIG, 초음파, 플라즈마, 스폿 용접 등 인간 용접공과 동일한 휴대용 용접 방법을 활용할 수 있습니다. 용접 자동화 수준에 관계없이 각 방법의 장단점이 존재하기 때문에 코봇 용접 시스템을 선택할 때는 이상적인 용접 방법을 선택하는 것이 중요합니다.
레이저 용접의 장점은 무엇인가요?
레이저 용접은 레이저 빔의 에너지를 열의 형태로 전달하여 부품을 융합하거나 접합하는 프로세스입니다. 핸드헬드, 완전 자동화 또는 코봇과 통합된 레이저 용접은 여러 가지 중요한 이점을 제공합니다.
정밀도 및 반복성
레이저 용접은 매우 정밀하고 용접 후에도 일관된 용접 결과를 제공합니다. 비접촉 공정인 레이저 용접은 시간이 지나도 용접 품질이 거의 저하되지 않습니다. 레이저 용접의 정밀도는 공정과 모션이 모두 고도로 제어되고 반복 가능하기 때문에 코봇과 탁월한 조합을 이룹니다.
열 및 왜곡
레이저 용접은 열을 매우 정밀하게 전달하며 다른 용접 방법보다 열의 영향을 받는 영역이 훨씬 작습니다. 레이저 용접은 주변 재료에 열을 최소한으로 전달하고 공작물의 왜곡을 크게 줄이므로 민감한 피처와 얇은 재료에 탁월한 선택입니다.
유연성
레이저 용접은 보호 가스를 사용하거나 사용하지 않고 다양한 재료와 두께로 수행할 수 있습니다. 강철, 스테인리스강, 알루미늄, 구리, 티타늄, 니켈, 황동 및 이종 재료는 모두 레이저 용접에 적합한 재료입니다.
용접 속도
많은 애플리케이션에서 레이저 용접은 다른 용접 방법보다 훨씬 빠릅니다. 이러한 장점은 완전 자동화 시스템에서 가장 두드러지지만, 더 빠른 용접 속도는 핸드헬드 및 코봇 애플리케이션에도 적용됩니다. 레이저 용접은 TIG와 같은 대체 방법보다 최대 4배 빠르기 때문에 널리 채택되고 있습니다.
용접 품질
레이저 용접은 시각적 마감과 기계적 특성이 뛰어난 고품질 접합부를 생성합니다. 레이저는 레이저 파라미터 설정 방법에 따라 좁고 넓은 용접 이음새를 모두 만들 수 있으며 와이어 피더와 함께 사용하여 더 큰 용접 비드를 만들고 더 넓은 간격을 채울 수 있습니다. 레이저 용접 이음새는 브러시로 빠르게 통과하는 것 외에 마무리가 필요하지 않거나 최소화되어 지루한 수작업이 줄어들고 생산성이 향상되는 경우가 많습니다.
용접 청소
레이저는 용접 외에도 제조 및 재료 가공의 다양한 작업에 사용됩니다. 레이저 클리닝은 그 속도와 유연성으로 인해 인기가 급증하고 있는 응용 분야 중 하나입니다. 일부 레이저 용접 시스템은 용접 전 세척 기능을 제공하여 오염 물질로 인한 용접 조인트의 다공성을 최소화하고, 용접 후 세척 기능은 블라스팅, 피클링 페이스트, 연삭과 같은 느린 용접 세척 방법의 필요성을 줄이거나 제거합니다. 이러한 레이저 클리닝 기능은 용접 기능과 동일한 레이저로 구동되며 토치 노즐을 교체하여 쉽게 액세스할 수 있습니다.
용접 코봇에 적합한 애플리케이션에는 어떤 것이 있나요?
핸드헬드 레이저 용접기, 완전 자동화된 레이저 용접기 또는 그 중간을 선택하는 것은 특히 소규모 제작업체와 공장의 경우 큰 결정입니다. 고려해야 할 여러 요소가 있지만, 가장 중요한 요소 중 하나는 어떤 종류의 애플리케이션, 프로젝트 및 부품이 필요한지입니다.
궁극적으로 레이저 용접 코봇은 자동화의 한 형태이며, 인간 용접공과 기존 로봇 시스템 간의 격차를 해소하지만 자동화는 반복 작업을 처리할 때 가장 효과적입니다.
코봇이 제공하는 두 가지 주요 이점은 생산성과 일관성입니다. 용접 코봇은 용접 방법을 한 번 학습하면 반복해서 거의 완벽하게(그리고 빠르게) 용접 작업을 수행할 수 있습니다. 이는 코봇이 10개의 용접 작업을 학습했든 100개의 용접 작업을 학습했든 마찬가지입니다. 용접 코봇은 다품종 소량 생산 환경에서 반복적인 용접 작업을 처리할 때 그 진가를 발휘합니다.
반복적인 용접은 다양한 형태로 나타날 수 있습니다. 한편으로는 단일 용접이 필요한 대량의 소형 부품은 용접 표면에 여러 개를 고정하고 단일 프로그램의 일부로 처리할 수 있으므로 용접 코봇에 적합합니다. 반면에 차량 시트와 같이 여러 번 용접해야 하는 대형 부품도 용접 코봇에 적합한 경우가 많습니다. 프로그래밍의 유연성과 용이성 덕분에 용접 코봇은 하루는 한 프로젝트를 처리하고 다음 날에는 다른 프로젝트로 원활하게 전환할 수 있습니다.
물론 사람이 용접하는 것도 마찬가지입니다. 하지만 용접 기술이나 경험이 아무리 많아도 실수, 불완전성, 불일치를 완전히 제거할 수는 없습니다. 정확한 사양에 따라 용접해야 하고 부정확한 용접으로 인해 추가 마감 단계, 재작업 또는 폐기물이 발생한다면 용접 코봇이 해답이 될 수 있습니다.
용접 자동화 및 용접 인력 부족
최근 몇 년 동안 숙련된 용접사를 찾고, 고용하고, 유지하기가 상당히 어려워지면서 용접 직업이 어려움을 겪고 있다는 것은 잘 알려진 사실입니다. 미국 용접 학회는 현재 채용, 산업 성장, 용접사 은퇴로 인한 예상 감소를 바탕으로 2028년까지 30만 개 이상의 용접 일자리가 생길 것으로 예상했습니다. 경쟁력을 유지하고자 하는 제작업체는 생산성을 유지하기 위한 조치를 취해야 합니다.
용접 자동화의 한 형태이긴 하지만 용접 코봇은 숙련된 인간 용접공을 대체하기 위한 것이 아니라는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 사실 그 반대가 사실입니다. 정의상 협동 로봇은 인간을 가르치고 함께 일하기 위해 인간에 의존합니다. 그렇지 않더라도 부품이 일정하지 않거나 특별한 주의나 관리가 필요한 경우와 같이 용접 코봇이 모든 용도에 완벽하게 적합한 것은 아닙니다.
하지만 용접 코봇은 놀라울 정도로 저렴하고 쉽게 통합할 수 있는 방법으로 용접 처리량과 생산성을 높일 수 있습니다. 코봇으로 달성할 수 있는 속도와 일관성 덕분에 숙련된 용접공은 피로를 줄이고 반복적인 작업 대신 고난이도 작업에 집중할 수 있어 더 많은 작업을 수행할 수 있습니다. 용접 코봇은 용접공의 생산성을 높이고 일상적인 작업에 소요되는 시간을 줄임으로써 제작업체가 경쟁력을 유지하고 용접을 더욱 매력적인 직업으로 만드는 데 도움을 줍니다.
용접 코봇은 어떻게 프로그래밍하나요?
인간 용접공이 용접 코봇과 상호작용하는 주된 방법은 용접 작업을 수행하도록 코봇을 프로그래밍하는 것입니다. 프로그래밍은 코봇과 기존 산업용 로봇의 핵심적인 차별화 요소입니다. 기존 로봇은 일반적으로 로봇 프로그래밍 경험이 있는 작업자가 필요하며, 그마저도 프로세스가 복잡하고 시간이 많이 걸립니다. 이에 비해 용접 코봇은 프로그래밍 경험이 없는 작업자도 단 몇 분 만에 프로그래밍할 수 있습니다.
코봇은 기존의 G 코드를 사용하여 프로그래밍할 수 있지만, 일반적으로는 그럴 필요가 없습니다. 용접 코봇을 프로그래밍하는 가장 일반적인 방법은 티치 바이 터치입니다. 티치 바이 터치는 프로그램을 저장하기 전에 로봇 팔을 용접 작업의 단계를 수동으로 안내하는 것을 말합니다. 이러한 방식으로 용접 이동 프로필을 생성하려면 용접 시작점 및 용접 중지점과 같은 웨이포인트를 설정해야 합니다. 용접 코봇은 손으로 팔을 물리적으로 움직이거나 컨트롤러 펜던트를 사용하여 팔을 조그하는 방식으로 수동으로 프로그래밍할 수 있습니다.
하지만 용접 코봇을 프로그래밍하려면 단순히 동작을 수행하는 것 이상의 작업이 필요합니다. 대부분의 용접 코봇에는 작업자가 용접 매개변수를 정의할 수 있는 컨트롤러에 액세스하는 소프트웨어가 포함되어 있습니다. LightWELD® 코봇 시스템의 경우 레이저 출력, 심 폭, 용접 유형 및 재료와 같은 파라미터를 정의하고 시각적 프로그래밍 언어를 사용하여 정확한 용접 단계를 지정합니다.
작업자가 작업을 학습한 후에는 일반적으로 레이저 전원을 끈 상태에서 코봇을 프로그램을 실행하여 실제 작업을 실행하기 전에 코봇이 의도한 대로 작동하는지 확인합니다. 레이저 용접 코봇은 작업자가 결과에 만족하면 필요에 따라 불러올 수 있는 다양한 프로그램과 파라미터 사전 설정을 저장할 수 있습니다.
레이저 용접 코봇은 안전한가요?
안전은 용접 코봇과 레이저 용접 솔루션 모두에서 가장 중요한 관심사입니다. 작업자와 방관자 모두의 안전을 보장하는 것은 생각보다 쉽지만 여전히 PPE와 통합에 대한 고려가 필요합니다.
코봇 자체부터 살펴봅시다. 코봇은 인간 작업자와 가까운 곳에서 작업하도록 설계된 로봇으로서 일반적으로 다양한 안전 기능을 갖추고 있습니다. 장애물과 접촉하지 않도록 케이지가 필요한 기존 로봇과 달리 코봇은 힘과 동력이 제한되어 있어 부상을 입을 정도로 빠르게 움직이지 않습니다. 장애물과 충돌하는 경우 용접 코봇은 즉시 움직임을 멈추고 용접 동력을 차단합니다. 또한 코봇은 일반적으로 둥근 형상으로 설계되며 핀치 포인트가 없습니다.
레이저 용접은 다른 유형의 용접과 마찬가지로 안전 조치가 필요합니다. 내열 장갑과 의복, 보안경이 포함된 용접기 PPE가 필수이며, 눈 보호구가 포함되어야 합니다. 레이저 용접이 진행 중인 경우, 용접 토치에 대한 시야가 있는 사람은 광학 밀도(OD) 등급이 1070nm에서 6 이상인 레이저 안전 고글을 최소로 착용해야 합니다. 용접에 더 가까이 있는 용접사의 경우 레이저 안전 용접 헬멧도 필요합니다. 연기도 고려해야 하며, 용접 구역에 환기가 충분하지 않은 경우 적절한 연기를 배출하기 위해 전용 연기 추출기와 호흡기 보호 장비가 필요할 수 있습니다.
레이저 용접 코봇이 설치되는 위치도 고려해야 합니다. 일부 레이저 용접 코봇에는 레이저가 켜져 있을 때 닫을 수 있는 연동형 인클로저가 포함되어 있어 이 옵션을 사용하면 거의 모든 곳에 시스템을 설치할 수 있습니다. 인클로저가 통합되지 않은 레이저 용접 코봇은 레이저 안전 벽, 연동 도어 및 안전 표지판이 있는 밀폐된 환경에 설치해야 합니다. 레이저 솔루션을 통합할 때는 지정된 직원이 레이저 안전 모범 사례를 준수할 수 있도록 레이저 안전 책임자(LSO) 역할을 수행해야 합니다.
레이저 용접 코봇의 가격은 얼마인가요?
비용은 레이저 용접 코봇 시스템에서 가장 중요하고 매력적인 측면 중 하나입니다. 기존의 로봇 솔루션은 일반적으로 매우 비싸고 많은 설치 공간과 복잡한 통합 작업이 필요합니다. 용접 코봇은 컴팩트하고 설치 및 통합이 쉬우며 일반적으로 기존 솔루션에 비해 훨씬 저렴합니다. 많은 사람들이 레이저 용접 솔루션이 비싸다고 생각하지만, 레이저 용접 코봇은 대체 용접 코봇 시스템과 비용이 거의 비슷합니다.
레이저 용접 코봇 솔루션 시작하기
레이저 용접 코봇 솔루션을 구현하는 것은 특히 자동화 또는 레이저 용접 경험이 없는 사람들에게는 두려운 일로 보일 수 있습니다. 다행히도 IPG의 레이저 용접 전문가들이 도와드릴 준비가 되어 있습니다. 시작 방법은 간단합니다. 샘플을 보내거나 글로벌 애플리케이션 연구소를 방문하거나 귀사의 애플리케이션에 대해 알려주시기만 하면 됩니다.
