레이저 용접 로봇 소개

제조 부품이 더욱 복잡해짐에 따라 정밀 조립 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 특히 플라스틱 제조 기술이 발전하면서 더욱 정교한 부품이 생산될수록 이러한 문제는 더욱 심화됩니다. 레이저 용접은 이러한 문제에 대한 해결책을 제시합니다. 또한 레이저 용접은 구리나 알루미늄과 같이 용접하기 어려운 소재의 용접을 용이하게 합니다. 이러한 소재의 용접은 배터리 시스템 제조에서 흔히 사용됩니다. 일부 시설에서는 레이저를 사용하여 수동으로 용접 작업을 수행하기도 하지만, 높은 정밀도에 대한 요구 때문에 제조업체들은 일반적으로 자동화 시스템을 도입하고 있습니다.
레이저 용접 로봇 산업

레이저 용접 로봇은 제조 분야에서 틈새 시장 애플리케이션으로 존재합니다. 레이저 용접의 고유한 특성과 이점을 필요로 하는 산업은 극히 드뭅니다. 그러나 그러한 산업들에게는 자동화된 레이저 용접에 대한 접근성이 필수적입니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

1. 자동차
2. 항공우주
4. 전자제품
5. 의료 서비스
6. 금속
7. 플라스틱

로봇 용접 셀은 여러 하위 시스템이 복잡하게 결합된 시스템입니다. 처음에는 필요한 구성 요소를 파악하는 것이 어려울 수 있습니다. 따라서 이 시스템을 구성 요소별로 나누어 살펴보겠습니다.

로봇

용접 로봇은 용접 셀의 핵심 구성 요소입니다. 여기서 로봇은 로봇의 기계 장치와 제어 장치를 의미합니다. 종류에 관계없이 로봇은 용접 작업을 담당합니다. 이 구성 요소는 레이저를 직접 이동시키고 제어합니다. 로봇 선택은 주로 적용 분야의 요구 사항을 기준으로 이루어져야 합니다. 로봇 모델은 다양한 설계 특성을 가지고 있습니다. 로봇을 선택할 때는 도달 거리, 적재 용량, 속도 및 정밀도와 같은 사양을 고려해야 합니다. 적용 분야의 요구 사항에 따라 특정 성능 특성이 필요하며, 이는 프로젝트에 적합한 로봇 유형을 좁혀줍니다. 다음 섹션에서는 몇 가지 로봇 선택 옵션을 살펴보겠습니다.

레이저

레이저 시스템은 용접 빔을 생성하는 역할을 합니다. 레이저는 헤드와 전력 발생기/증폭기(경우에 따라 별도의 구성 요소)로 구성됩니다. 재료 및 용접 요구 사항에 따라 필요한 레이저 유형이 결정됩니다. 용접 작업에 가장 적합한 레이저를 선택하는 것이 중요합니다.

냉각

대부분의 레이저는 작동을 위해 냉각 시스템이 필요합니다. 레이저는 엄청난 열을 발생시키는데, 이 열은 내부 부품을 손상시킬 수 있습니다. 냉각 시스템은 레이저 온도를 적정 작동 범위 내로 유지시켜 줍니다. 따라서 레이저 냉각 시스템은 레이저 패키지 전체에 포함되는 경우가 많습니다.

파트 프레젠테이션

용접 로봇에 부품을 어떻게 제공할지 고려해야 합니다. 레이저 용접 시스템은 용접 과정에서 부품에 가해지는 물리적 충격이 적기 때문에 이 부분에서 더 많은 옵션을 제공하는 경우가 많습니다. 일반적인 옵션은 다음과 같습니다.

1. 컨베이어
2. 지그
3. 턴테이블
4. 클램프
5. 기타 로봇

감지/모니터링 시스템

이러한 첨단 시스템에는 다양한 감지 장비가 포함되어 있습니다. 온도 센서와 안전 장비는 용접 셀에 기본적으로 탑재되어 있습니다. 또한, 빔 및 용접선 추적 장치도 흔히 사용됩니다. 공급업체는 비전 시스템을 패키지에 포함시키는 경우가 많습니다. 이러한 시스템은 다양한 기능을 제공할 수 있으며, 적용 분야에 따라 필요한 기능이 다를 수 있습니다. 일반적인 적용 분야는 다음과 같습니다.

1. 품질 관리/검사
2. 안전
3. 열 모니터링

안전

레이저 용접은 사람에게 위험한 작업입니다. 따라서 직원을 보호하기 위한 안전 조치를 시행하는 것이 필수적입니다. 위험 완화 조치에는 일반적으로 다음과 같은 것들이 포함됩니다.

1. 안전 가드/울타리
2. 가벼운 커튼
3. 안전 스캐너
4. 잠금/태그아웃 시스템
5. 라이브맨 스위치

오늘날 사용되는 레이저 용접 로봇 유형

레이저 용접 로봇 시장은 몇 가지 특정 유형이 독점하고 있습니다. 이 로봇들은 레이저 용접 작업을 자동화하는 데 필요한 기능을 제공합니다. 하지만 각 로봇마다 상당한 차이점이 있습니다. 이러한 차이점을 이해하면 용도에 적합한 로봇을 선택하는 데 도움이 됩니다.
6축 로봇

6축 로봇은 속도, 도달 거리, 적재 용량 및 작업 반경 면에서 탁월한 조합을 제공합니다. 이러한 로봇은 대부분의 레이저 용접 작업에 활용될 수 있으며, 특히 소형에서 중형 규모의 용접 작업에 매우 적합합니다. 넓은 동작 범위 덕분에 복잡한 형상의 부품도 용접할 수 있습니다.

하지만 6축 로봇은 대형 작업에 적합하지 않은 몇 가지 단점을 가지고 있습니다. 예를 들어, 로봇의 도달 거리는 1~2미터에 불과합니다. 안타깝게도 가장 큰 로봇조차도 이러한 한계를 보입니다. 하지만 제조사는 RTU(로봇 이송 장치)를 활용하여 이러한 단점을 보완할 수 있습니다. RTU는 6축 로봇의 도달 거리를 확장해 줍니다. 그러나 RTU는 가격이 상당히 높은 하드웨어이며, 별도의 통합 비용과 고려 사항이 필요합니다.

또한 로봇은 탑재 용량에 상한선이 있습니다. 이로 인해 일부 작업에 필요한 거대한 레이저를 처리하는 데 제약이 생깁니다. 안타깝게도 더 강력하거나 다른 유형의 로봇이 없이는 이러한 한계를 극복할 수 없습니다.

갠트리 로봇

갠트리 로봇은 레이저 용접에 거의 무제한적인 용량을 제공합니다. 공급업체는 최대 규모의 작업에 맞춰 갠트리 로봇을 구성할 수 있습니다. 또한, 뛰어난 기계적 강성 덕분에 가장 큰 레이저도 이동시킬 수 있습니다. 더 나아가, 단순한 설계 덕분에 갠트리 로봇은 타의 추종을 불허하는 수준의 정밀도를 구현할 수 있습니다.

이러한 장점에는 단점도 따릅니다. 갠트리 로봇은 복잡한 부품을 다루는 데 한계가 있습니다. 6축 로봇은 높은 정밀도가 요구되는 작업에 더 적합하게 설계되었습니다. 다관절 구조 덕분에 이러한 용도에서 탁월한 성능을 발휘합니다.

레이저 용접 로봇 공급업체 유형

이제 로봇 레이저 용접기의 기본 원리를 이해하셨을 것입니다. 다음 단계는 잠재적인 공급업체를 조사하는 것입니다. 로봇 용접기 시장에는 다양한 선택지가 있습니다. 몇 가지 일반적인 공급업체 유형을 살펴보겠습니다. 이를 통해 공급업체를 분류하여 조사할 수 있습니다. 궁극적으로 어떤 공급업체가 자신에게 적합한지 파악하는 것은 시스템 통합 과정을 원활하게 진행하는 데 도움이 됩니다.

로봇 제조업체

로봇 제조업체는 로봇을 설계, 제작 및 판매합니다. 대부분의 제조업체는 광범위한 응용 분야와 산업을 아우르며, 용접에 최적화된 특수 모델을 생산하는 업체도 있습니다. 제조업체로부터 직접 구매할 경우 다음과 같은 이점이 있습니다.

1. 최고의 엔지니어링 지원에 직접 접근할 수 있습니다.
2. 사전 구성된 옵션
3. 엔지니어링 솔루션
4. 최고의 교육 기회
5. 일반적인 용도에 적합합니다.

시스템 통합업체

시스템 통합업체는 제3자 솔루션 제공업체입니다. 이들은 일반적으로 하나 이상의 로봇 제조업체의 공식 채널 파트너입니다. 시스템 통합업체는 로봇 시스템과 관련된 다양한 장비 라인에 대한 폭넓은 접근성을 가지고 있습니다. 시스템 통합업체와 협력할 때 얻을 수 있는 이점은 다음과 같습니다.

1. 종종 최고의 현지 지원을 제공합니다.
2. 맞춤형 솔루션에 매우 유연합니다.
3. 일반적으로 로봇공학 외에도 다양한 서비스를 제공합니다.

시스템 솔루션 제공업체(OEM)

시스템 솔루션 제공업체는 기성품 로봇 패키지를 공급합니다. 이러한 사전 구성된 시스템은 특정 용도에 맞게 제작됩니다. 다양한 용도에 필요한 요구 사항을 충족하기 위해 이러한 패키지에는 여러 변형이 있는 경우가 많습니다. 이러한 공급업체와 협력할 때 얻을 수 있는 이점은 다음과 같습니다.

1. 전반적으로 비용 효율적
2. 일반적으로 독특한 특징을 가지고 제작됩니다.
3. 사용 편의성
4. 다른 시스템과의 호환성 (인더스트리 4.0)
5. 빠른 통합
6. 시스템 교육

레이저 용접은 현대 용접에서 가장 첨단 기술이 적용된 분야 중 하나이며, 자동화는 제조업체가 이 공정에서 생산성을 더욱 향상시키는 데 도움을 주고 있습니다.
용접 산업 전반의 틈새 분야인 레이저 용접과 그 자동화 방법에는 다소 생소한 부분이 있을 수 있습니다. 로봇 레이저 용접 시스템의 공급업체와 구성 요소를 이해하는 것은 자동화 여정을 시작하는 데 매우 중요합니다. 이러한 사실들을 숙지하는 것은 성공적인 자동화를 위해 필수적입니다. 이 글에서는 이러한 주제들을 다루어 여러분이 첫 번째 레이저 용접 로봇 셀 구축을 자신 있게 추진할 수 있도록 돕겠습니다.