협동로봇 용접 현장에서 용접 품질이 흔들리는 원인을 따라가 보면
의외로 로봇보다 앞단에서 문제가 시작되는 경우가 많습니다.
그 앞단이 바로 작업물의 기준점입니다.
로봇은 스스로 제품의 위치를 판단해서
용접선을 찾아가는 장비가 아닙니다.
별도의 센서나 보정 시스템을 사용하지 않는 한,
로봇은 사람이 입력한 좌표와 경로를 반복합니다.
이 말은 작업물이 매번 같은 위치에 놓이지 않으면
로봇이 아무리 정확하게 움직여도 실제 용접 위치는 달라질 수 있다는 뜻입니다.
협동로봇 용접에서 지그가 중요한 이유는 단순히 제품을 고정하기 위해서가 아닙니다.
지그는 로봇이 용접할 기준 좌표를 현장에 만들어주는 장치입니다.
오늘은 이 내용해 대해 한번 구체적으로 다뤄보도록 하겠습니다.
용접 품질 문제는 제품 위치에서 시작될 수 있습니다
로봇 용접에서 비드 위치가 조금씩 달라지면
보통 프로그램을 먼저 의심합니다.
경로를 다시 잡고, 시작점을 보정하고, 용접 속도나 전류 조건을 조정합니다.
그런데 같은 문제가 계속 반복된다면
로봇 프로그램이 아니라 제품 위치를 봐야 합니다.
제품이 지그 안에서 1~2mm만 틀어져도
로봇은 그 사실을 모른 채 기존 경로를 따라갑니다.
결과적으로 로봇 입장에서는 정상 경로지만,
실제 제품 기준으로는 용접선에서 벗어난 작업이 될 수 있습니다.
이런 경우에는 프로그램을 계속 수정해도 현장에서 다시 틀어집니다.
원인이 좌표에 있는 것이 아니라 제품이 놓이는 기준 자체가 흔들리는 것이기 때문입니다.
지그는 고정 장치가 아니라 공정의 기준 장치입니다
용접 지그를 단순히 제품을 눌러 잡는 장치로 보면 설계 방향이 좁아집니다.
협동로봇 용접에서 지그는 다음 세 가지 역할을 동시에 해야 합니다.
< 지그가 만드는 기준 >
| 위치 기준 | 제품이 매번 같은 위치에 놓이도록 만듭니다. |
| 자세 기준 | 용접선이 로봇 토치가 접근할 수 있는 방향으로 유지됩니다. |
| 변형 기준 | 용접 중 열로 인해 제품이 들뜨거나 벌어지는 현상을 줄입니다. |
즉, 지그는 로봇과 제품 사이의 약속입니다.
로봇은 지그가 만들어준 기준을 믿고 움직입니다.
그 기준이 불안정하면 용접 품질도 같이 불안정해집니다.
협동로봇 용접에서 자주 놓치는 4가지 지그 문제
협동로봇 용접 자동화에서 지그 문제가 생기면 증상은 여러 형태로 나타납니다.
겉으로는 용접 조건 문제처럼 보이지만, 실제로는 고정 방식이 원인일 수 있습니다.
< 현장 증상지그에서 확인할 부분 >
| 비드가 용접선 중앙에서 벗어남 | 제품 기준면과 위치 결정 구조 |
| 시작점과 끝점이 일정하지 않음 | 제품 삽입 방향과 안착 기준 |
| 용접 중 모재가 들뜸 | 클램프 위치와 열변형 대응 |
| 로봇 자세가 불안정함 | 토치 접근 공간과 지그 간섭 |
특히 로봇 용접에서는 사람이 손목을 돌려가며
피하는 동작을 로봇이 그대로 따라 하기 어렵습니다.
작업자가 수작업으로는 문제없이 하던 공정도 로봇으로 바꾸면
토치 각도, 간섭, 진입 방향이 새롭게 문제가 될 수 있습니다.
이 때문에 기존 수작업용 지그를 그대로
자동화에 사용하는 것은 항상 좋은 선택이 아닙니다.
협동로봇은 제품 오차를 자동으로 해결하지는 않습니다
협동로봇은 산업용 로봇보다 접근성이 좋고,
작업자가 직접 티칭하기 쉬운 장점이 있습니다.
그래서 소량 다품종이나 반복 작업 개선에 많이 검토됩니다.
하지만 협동로봇이 다루기 쉽다는 점과
제품 위치 오차를 자동으로 보정한다는 점은 다른 이야기입니다.
제품이 매번 다른 위치에 놓이면
로봇은 같은 경로를 반복할 뿐입니다.
별도의 비전 시스템, 센서, 터치센싱, 아크센싱 등의 보정 기능이 없다면
로봇은 실제 제품이 얼마나 틀어졌는지 알기 어렵습니다.
따라서 기본 자동화에서는 지그가 먼저 제품 위치를 잡아주고,
로봇은 그 기준을 따라가는 구조가 되어야 합니다.
자동화 지그 설계에서 먼저 정해야 할 것
협동로봇 용접용 지그를 검토할 때는 부품을 어떻게 누를지보다,
어떤 기준으로 제품을 놓을지를 먼저 정해야 합니다.
1. 기준면
제품이 항상 같은 방향으로 안착되는 면입니다.
기준면이 불명확하면 작업자가 제품을 넣을 때마다 위치가 달라질 수 있습니다.
2. 기준점
로봇 경로와 실제 용접선을 맞추기 위한 기준 위치입니다.
기준점이 없으면 프로그램 좌표와 제품 위치가 계속 어긋날 수 있습니다.
3. 클램프 순서
어느 부분을 먼저 누르고, 어느 부분을 나중에 고정할지 정해야 합니다.
클램프 순서에 따라 제품이 밀리거나 틀어질 수 있습니다.
4. 용접 중 변형 방향
용접 열이 들어가면 제품은 움직일 수 있습니다.
변형 가능성이 있는 부분을 어디서 잡아야 하는지 미리 검토해야 합니다.
5. 토치 진입 경로
용접선은 보이지만 로봇 토치가 들어갈 공간이 부족하면 자동화가 어렵습니다.
지그 설계 단계에서 토치 각도와 로봇 암 간섭을 함께 봐야 합니다.
자동화 도입은 공정 분해에서 시작됩니다
협동로봇 용접 자동화를 잘 구성하려면
공정을 먼저 분해하는 편이 안전합니다.
다음 순서로 검토하면 시행착오를 줄일 수 있습니다.
1) 어떤 제품을 반복 생산할 것인지 확인합니다.
2) 용접선 위치와 용접 자세를 정리합니다.
3) 제품 기준면과 기준점을 설정합니다.
4) 열변형이 예상되는 구간을 확인합니다.
5) 토치가 들어갈 수 있는 각도를 검토합니다.
6) 제품 투입과 배출 동선을 확인합니다.
7) 지그 구조를 정한 뒤 로봇 경로를 설계합니다.
이 순서가 중요한 이유는 간단합니다.
로봇은 지그 위에 놓인 제품을 기준으로 움직입니다.
제품이 놓이는 방식이 정해지지 않은 상태에서 로봇 경로를 먼저 잡으면,
나중에 지그가 바뀔 때 프로그램도 다시 수정해야 할 수 있습니다.
협동로봇 용접 품질은 지그에서 절반 이상 결정됩니다
협동로봇 용접에서 로봇 사양과 용접 조건은 중요합니다.
하지만 실제 공정에서는 제품이 얼마나 정확히 고정되는지가 먼저입니다.
작업물이 흔들리면 비드가 흔들리고,
기준점이 없으면 경로가 흔들리며,
지그가 간섭되면 토치 자세가 흔들립니다.
따라서 협동로봇 용접 자동화를 준비한다면
다음 질문을 먼저 해야 합니다.
이 제품은 매번 같은 위치에 놓일 수 있는가?
용접 중에도 같은 자세를 유지할 수 있는가?
로봇 토치가 무리 없이 접근할 수 있는가?
이 세 가지 질문에 답할 수 있어야
협동로봇 용접 자동화가 안정적인 생산 공정으로 연결될 수 있습니다.
관련하여, 내쇼날시스템에는 10년 이상의 용접 숙련자 분들께서
현장에 자동화를 적용 가능 할지, 판단해주는데에 도움을 드리고 있습니다.
우리 사업장과 자동화 협동 로봇이 잘 맞을지
고민되신다면, 언제든지 찾아주세요!
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