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자동차에 기능이 많을수록 컨트롤 유닛은 더욱 강력해야 합니다. 통신과 운전 편의성뿐만 아니라 자율 주행도 지원하는 이른바 슈퍼컴퓨터에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이와 함께 해당 구성 요소에 대한 자동화 솔루션에 대한 필요성도 커지고 있습니다. 자동화 기업 Schnaithmann Maschinenbau GmbH는 슈퍼컴퓨터 생산을 돕기 위해 7대의 KUKA 로봇을 프로그래밍했습니다.
KR AGILUS의 로봇 팔은 이른바 High Performance Computer(HPC)에 시급히 필요한 플라스틱 부품을 정확하게 파지합니다. 로봇은 이것을 보관 버퍼의 올바른 칸에 놓았고, 그곳에서 다른 로봇은 이것을 파지하여 부품 검사실로 보냅니다. 총 7대의 KR AGILUS 로봇이 지능적으로 프로그래밍된 프로세스에 따라 빠르고 정확하게 협력하여 작업합니다. 그들은 절대 흔들리지 않고, 아무것도 떨어뜨리지 않으며, 슈퍼컴퓨터를 세심하게 조립하고 제어합니다. 이것은 차량의 슈퍼컴퓨터에 최고 품질의 구성요소만 설치되도록 하는 역할을 합니다.
HPC는 현재 무엇보다도 앱 및 보안 업데이트 다운로드를 허용하며 장기적으로는 자율 주행도 지원해야 합니다. 이런 고성능 컴퓨터는 자동차의 두뇌에 해당하며 엄청난 양의 데이터를 처리하는 동시에 소형 차량에 들어갈 수 있을 만큼 가볍고 콤팩트해야 합니다. 이러한 고성능 제어 장치를 경제적으로 생산하려면 효율적이고 유연한 자동화 솔루션이 필요합니다.
부품의 자동 조립 및 End-of-Line 테스트(EOL)를 위해 이 자동차 부품 공급업체는 자동화 기업 Schnaithmann Maschinenbau GmbH 및 KUKA에 도움을 요청했습니다. 독일 슈바벤 지역의 렘스할덴에 위치한 중견 자동화 기업은 조립 자동화를 위한 시스템 및 특수 기계 분야의 시스템 솔루션을 전문으로 하며 여러 로봇이 신뢰성 있고 안전하게 함께 작업할 수 있도록 프로그래밍할 수 있습니다.
“구현에 방해 요인으로 작용하는 주변 장치가 필요하지 않고 매우 유연하기 때문에 모듈형 자동화가 특히 흥미로웠습니다. 구성 요소의 설계나 구성이 변경되면 해당 셀이 교체되고 여기에 할당된 로봇이 다시 프로그래밍됩니다. 이후에 조립을 계속할 수 있다”고 Schnaithmann의 기술 영업 SL인 Chris Klöpfer는 설명합니다.
Schnaithmann은 이미 KUKA 로봇을 사용하여 수많은 고객 프로젝트를 구현한 경헙이 있습니다. 이 자동차 부품 공급업체는 오랫동안 다양한 장소에서 KUKA 솔루션을 사용해 왔으며 로봇 제조사를 조립 자동화 분야의 신뢰할 수 있고 혁신적인 파트너로 평가하고 있습니다. 이 까다로운 프로젝트에도 KUKA 로봇이 선택되었습니다. KR AGILUS의 슬림한 디자인, 다양한 적용 옵션 및 ESD+ 특수 도장 및 소형 로봇 컨트롤러 KR C5는 상당히 경쟁력 있는 대안이었습니다. 슈퍼컴퓨터 생산에서 이 혁신적인 자동화의 시작 신호는 2021년 말에 나타났습니다.
“고객은 최대한의 유연성을 제공하고 부품 변경 시 신속하고 비용 효과적으로 적용할 수 있는 솔루션을 원했다”고 KUKA의 자동차 공급업체 담당 글로벌 주요 계정 관리자인 Joachim Roess는 설명합니다. 목표는 제품의 End-of-Line 테스트 결과를 매우 안정적으로 만드는 것이었습니다. 운전 안전과의 관련성으로 인해 슈퍼컴퓨터에는 “첨단 자율 주행 기술” 인증이라는 특히 엄격한 규정이 적용됩니다. 슈퍼컴퓨터에서 감지되지 않은 미세 균열은 Advanced Driver Assistance System(ADAS)의 오류를 유발할 수 있습니다. 이러한 미세 균열은 ESD+ 보호 하에 매우 정밀하고 완전 자동화된 조립은 물론 신뢰할 수 있는 EOL 테스트와 같은 테스트를 통해 제거할 수 있습니다.
유사한 시스템에서는 종종 컨베이어 벨트가 포함된 라인이 사용되지만 제조 회사의 용량은 특정한 크기로 제한됩니다. Joachim Roess는 “제품이 변경되거나 End-of-Line 테스트 프로세스가 부분적으로만 변경되는 경우 엄격한 시스템 개념의 복잡한 설계 변경으로 이어질 수 있다”고 예를 들어 설명합니다. 이것이 바로 Schnaithmann과 KUKA가 Chaku-Chaku 원리에 따라 작동하는 여러 독립형 로봇을 갖춘 솔루션을 제안한 이유입니다.
차쿠차쿠 원리에서는 처리할 부품이 직접 로봇의 손목에서 손목으로 전달되고 스테이션에 하적되며 여기에서 다음 스테이션으로 운반됩니다. 이때 예를 들어 기존 방식의 컨베이어 벨트와 같은 추가적인 운반 수단이 필요하지 않습니다. 로봇은 부품을 스테이션에서 스테이션으로 직접 이동하고 여기에서 부품을 핸들링합니다. 한편으로는 로봇을 다른 위치에 쉽게 배치하고 다시 프로그래밍할 수 있기 때문에 필요한 주변 장치가 더 적고 동시에 향후 시스템 어댑테이션을 위한 더 많은 옵션을 제공합니다.
그러나 차쿠차쿠 원리에 따르면 로봇은 서로 스마트하게 통신하고 서로의 작업 공간을 잠금 해제해야 합니다. 전통적인 Chaku-Chaku 원리에서는 프레임과 베이스의 공간에 자유롭게 이동할 수 있는 로봇이 정확하게 사전 정의된 순서에 따라 작업 단계를 수행할 수 있습니다.
소프트웨어 KUKA.Sim을 사용하여 시스템을 시운전하기 전의 생산 프로세스 시뮬레이션을 통해 이상적인 생산 워크플로를 식별할 수 있었습니다. 이 완벽하고 경제적인 생산 과정은 한편으로는 사이클 타임을 의미하고 다른 한편으로는 로봇의 이상적인 이용률을 의미합니다. 하드웨어 구성요소를 최소화하고 관련 공간을 절약하는 것 외에도 변화하는 구성요소 요구사항에 대한 최대 어댑테이션도 함께 제공됩니다.
이러한 방식으로 시스템을 빠르고 쉽게 변환하여 필요한 어댑테이션을 수행할 수 있습니다. 테스트 시스템 내에서의 포괄적 테스트를 통해, 특히 EOL 테스트를 통해 Schnaithmann, KUKA 및 자동차 부품 공급업체는 단 High Performance Computer에서 최고 품질의 달성이라는 공동의 목표를 달성할 수 있었습니다.
Schnaithmann 팀은 직원 없이 완전 자동화된 시스템에서 협력하는 7대의 KR AGILUS 로봇을 결정했습니다. 로봇 중 5대는 구성요소가 포함된 저장소 버퍼를 로드 및 언로드하고 비전 시스템을 사용하여 실제 End-of-Line 테스트를 수행합니다. KR AGILUS는 슬림한 디자인, 다양한 유용성, 정밀도, 보호등급 IP67 및 클린룸 등급 ISO 4를 자랑합니다.
6축 로봇이 Chaku-Chaku에 이상적인 이유는 특히 콤팩트하고 에너지 효율적인 소형 로봇 컨트롤러 KR C5 micro와 결합할 수 있다는 점입니다. 이것은 어떤 설치 위치에서도 인상적입니다. 이 경우 이것은 로봇 부스터 프레임에 공간이 있습니다. 여기에는 견고하고 유연하지 않은 케이블이 포함된 추가 컨트롤 캐비닛이 필요하지 않습니다. 시장에서 가장 콤팩트한 로봇 컨트롤러 중 하나와 결합된 KR AGILUS의 콤팩트한 디자인은 자동차 공급업체의 목표를 정확하게 충족합니다: 빠르고 경제적인 시스템 확장 및 어댑테이션을 통해 구성 요소의 유연성을 극대화합니다.
Joachim Roess는 “KUKA 로봇은 최신 표준에 따라 표준적으로 ESD 인증을 받았습니다. 하지만 자율 주행에 관한 한, 일반적으로 요구 사항은 전자 부문보다 더 높으며 상황에 따라서는 반도체 생산 현장에서보다 높습니다.” 소량의 전하라도 미세 균열을 일으킬 수 있으며 이것은 컨트롤러의 End-of-Line 테스트에서는 감지할 수 없지만 부품의 수명을 단축시키는 원인으로 작용하기 때문입니다. 이를 방지하기 위해 자동차 부품 공급업체는 로봇뿐 아니라 로봇의 발과 베이스에도 전도성 금속 입자가 포함된 특수 도장 마감재를 요청했습니다.
요구 및 공급: 이제 시스템의 모든 KR AGILUS가 ESD+ 표준을 충족합니다. 이러한 표준은 사람이 일하는 생산 환경에서는 거의 달성하기 어렵습니다. 사람의 머리카락과 옷은 정전기를 띠는 경향이 있으므로 민감한 전자 부품과 접촉하는 모든 사람에게는 특수 작업복이 필요합니다. 로봇의 사용은 또한 숙련된 인력의 일반적인 부족을 해소합니다. 단조롭고 반복적이며 동시에 까다로운 작업을 수행할 수 있는 직원이 거의 없기 때문입니다.
또 다른 과제는 각 작업 공간이 서로 완벽하게 조화되도록 로봇을 프로그래밍하는 것이었습니다. 7개의 KR AGILUS는 홀에서 가능한 한 적은 공간을 차지해야 하지만 암과 그리퍼가 충돌해서는 안 됩니다. Roess는 “이러한 구성 요소 공간은 KSS 운영 체제에서 표준으로 구현될 수 있으므로 마스터 제어 장치는 로봇 사이의 충돌을 방지하기 위해 로봇 A에 대한 공간이 해제되는 시기와 로봇 B에 대한 공간이 언제 해제되는지 항상 결정할 수 있습니다”
우리는 어려운 시기에도 공급 능력이 뛰어난 KUKA와 협력하는 것을 선호합니다.
현재 프로젝트에서도 이것이 다시 한번 입증되었습니다. 국제적인 자동차 부품 공급업체인 고객 역시 전자 부문에서 ESD 인증을 획득한 로봇 제조사 KUKA를 발견하게 된 것을 매우 기쁘게 생각합니다. Joachim Roess는 몇 달 동안 운영해 온 시스템이 확장될 예정이라고 밝혔습니다. “두 번째 테스트 스테이션은 이미 계획 중입니다. 이러한 유형의 솔루션은 쉽게 확장 가능하기 때문에 빠르고 쉽게 구현할 수 있다”고 Roess는 말합니다. 전문가들은 혁신적인 전기 자동차를 위한 슈퍼컴퓨터의 필요성이 계속해서 증가할 것이라고 예측합니다. 이러한 자동화 솔루션은 높은 수요를 충족하고 경제적으로 생산하는 데 도움이 됩니다.
한편, 자동차 공급업체는 미래의 모빌리티를 위한 더욱 혁신적인 솔루션을 위해 KUKA 및 통합업체와 협력하고 있습니다. 연구 프로젝트에 따르면 모바일 로봇 KMR iiwa는 회로 기판의 고속 조립을 지원하는 데 적합합니다. 접합 프로세스의 일부로 민감한 구성요소가 PCB 보드의 지정된 위치에 안정적이고 빠르고 정확하게 도달하도록 보장합니다. 생산을 통해 미래의 이동성을 더욱 효율적이고 혁신적으로 만들기 위한 글로벌 자동차 부품 공급업체의 또 다른 단계입니다.
