11대의 코봇이 Fiat 500 전기차 생산을 돕는 방법
Stellantis N.V.은 PSA와 Fiat Chrysler Automobiles의 합병으로 탄생한 네덜란드 다국적 자동차 제조사입니다. 이 회사는 이탈리아 토리노에 있는 Mirafiori 공장에 Universal Robots(UR)의 협동 로봇 manipulator 11대를 설치하여, 새 Fiat 500 전기차의 조립 라인과 품질 관리에서 여러 복잡한 작업을 자동화했습니다.
Mirafiori에서 개발된 협동 작업 애플리케이션은 작업의 정확성과 품질을 크게 높였고, 이전에 수작업으로 이루어지던 여러 작업의 인체공학적 측면도 개선했습니다.
과제
Fiat 500 전기차 생산 라인에서는 일부 조립 및 품질 관리 공정에 제품 기준을 충족하는 데 필요한 품질과 반복 가능성을 확보하기 위해 특수 자동화 기술의 도입이 필요했습니다. 또한 공장 작업자들의 평균 연령이 상당히 높아, 인체공학적 작업 환경 문제가 중요하게 대두되었습니다.
해결책
Stellantis는 몇 년 전부터 UR 코봇을 사용하기로 결정했습니다. 협동 자동화 덕분에 작업자들은 반복적이고 신체적으로 힘든 수작업에서 벗어나, 부가가치가 더 높은 공정에 투입될 수 있게 되었습니다.
현재 11대의 UR 코봇이 다음 작업을 자동화하고 있습니다:
- 자동차 도어에 실링재 도포 (UR10e 코봇 두 대가 병렬로 작업)
- 소프트 톱 위치 설정 (프라이머 도포 경로 활성화 및 둘레를 따라 접착 테이프가 올바르게 압출되도록 하는 육안 검사) (UR10e 한 대)
- 접이식 루프 프레임의 치수 검사 (UR10e 한 대)
- 트렁크 도어를 트렁크 프레임에 블라인드 리벳으로 리베팅 (UR10e 한 대)
- 후드 체결 (UR10 한 대)
- 후측면 도어 힌지 토크 체결 (UR10 한 대)
- 휠 아치 라이너 체결 (UR5 코봇 두 대와 UR10 코봇 두 대)
Mirafiori 공장의 UR 코봇은 작업자들이 자동화 공정의 작동 방식을 완전히 이해할 수 있도록 단계적으로 도입되었습니다.
“첫 단계로 저희는 회사 구내식당에서 UR 코봇을 도입하기로 했습니다. 이 코봇은 점심시간에 직원들에게 물컵을 나눠 줍니다. 이를 통해 현장 작업자들은 코봇의 안전성과 사람과 함께 일하는 특성을 직접 확인할 수 있었고, 이후 적용 분야에 대한 모든 안전 우려를 해소할 수 있었습니다”
결과
이 초기 시험이 성공한 뒤, UR 코봇은 500 전기차 생산 라인의 작업에 도입되었습니다:
차량 도어 방수 코팅 도포
두 대의 UR10e 코봇이 도어 조립 라인에서 병행 작업합니다. 비전 시스템이 도어의 도착을 감지하면 코봇을 활성화하고, 코봇은 손목에 부착된 롤러로 천을 도어 패널에 밀착시키며 지속적인 압력을 가합니다.
이 작업은 특히 까다로운데, 코봇이 좁은 공간에서 복잡한 궤적을 따라 움직이며 패널의 압력 핀을 피하고, 물이 스며들지 않도록 라이너를 완전히 밀봉해야 하기 때문입니다. 코봇은 밀리미터 단위의 정밀도로 작업하며, ±0.05 mm의 반복 정밀도를 보장합니다.
“UR 코봇은 이 작업의 인체공학을 크게 개선했습니다. 라이너를 붙이는 작업에서는 작업자가 토크 롤러로 지속적인 압력을 가해야 했는데, 이는 장기적으로 손목 관절을 손상시키고 근골격계 질환을 일으킬 수 있는 작업이었습니다. 따라서 코봇은 두 가지 이점을 가져왔습니다. 높은 정밀도와 작업 품질, 그리고 작업자에게 개선된 인체공학과 편의성을 제공합니다”
소프트 톱 조립
두 대의 UR10e 코봇이 피아트 카브리오 500의 접이식 지붕 조립 라인에서 작업합니다. 첫 번째 코봇은 두 가지 서로 다른 작업을 수행합니다. 특수 그리퍼가 지지하는 쿠션을 사용해 UR10e가 프라이머 도포 경로를 세척하고 준비하며, 이후 이 경로에 접착제가 도포되어 소프트 톱을 프레임에 고정합니다.
두 번째 작업은 품질 관리입니다. 비전 시스템이 접착 테이프의 기하학적 연속성과 치수를 검사합니다. 두 번째 코봇은 인간형 로봇과 시너지를 이루며 작업합니다.
소프트 톱 조립이 끝나면 특수 받침대 위에서 펼쳐지고, 이후 로봇이 들어 올립니다. 이 시점에 두 번째 UR 코봇이 비전 시스템을 통해 접이식 지붕 프레임의 치수를 검사하여 규격에 맞는지 확인합니다. 규격 적합이 확인되면 인간형 로봇이 소프트 톱을 라인에서 들어 냅니다.
이 적용 사례는 생산성과 품질 면에서 여러 이점을 제공합니다. 코봇은 접착제 도포가 올바른지 검사하고, 접이식 지붕 프레임의 치수를 확인합니다.
뒷문 리벳 체결
전기차 Fiat 500의 도어 조립 라인에서 UR10e 코봇은 트렁크 힌지 보강재를 트렁크 프레임에 고정하는 10개의 블라인드 리벳을 압입하도록 설정되었습니다. 작업자는 뒷문 프레임과 힌지 보강재를 작업대에 올려놓은 뒤, 리벳의 위치 설정과 압입을 코봇에 맡깁니다.
코봇을 사용하면 생산성과 인체공학적 이점을 얻을 수 있습니다. 동시에 작업대의 입력 및 출력 매개변수를 지속적으로 점검함으로써 공정 품질을 더 높고 안정적으로 유지할 수 있습니다.
보닛 체결
이 공정에서는 차체가 보닛이 닫힌 상태로 작업대에 도착하며, 보닛 힌지 나사는 이전 공정에서 작업자가 끼워 둡니다. 보닛의 형상이 고정되면 코봇(UR10)이 정위치로 이동하여 나사 네 개를 규정 토크로 조입니다.
이 적용의 주요 장점은 품질, 효율성, 인체공학입니다. 보닛이 닫힌 상태로 공정에 도달하므로 올바른 체결이 매우 어렵기 때문입니다. 조여야 할 힌지 나사가 보이지 않아 작업자가 하나를 빠뜨리거나 잘못 조일 수 있습니다. 또한 코봇은 작업자를 불편한 자세에서 작업하지 않도록 해 줌으로써 작업 인체공학을 개선합니다.
도어 힌지 추가 체결
추가 뒷좌석 측면 도어가 있는 Fiat 500 모델에는 복잡한 체결 사이클을 수행할 수 있는 자동화 솔루션이 필요했습니다. 코봇이 장착된 첨단 자동화 공구를 사용하여 도어를 차체에 정확히 위치시킵니다. 이후 코봇이 뒤쪽에서 체결 작업을 수행합니다.
코봇은 두 가지 서로 다른 공정 요구를 충족합니다. 차체 내부의 올바른 위치를 볼 수 없는 불편한 자세에서 작업자가 힌지를 체결하지 않아도 되도록 하며, 체결 공구(75 Nm 토크로 작동)의 반동이 작업자의 손을 치는 것을 방지합니다.
흙받이 체결
이 판금 라인 공정에서 프레임에는 이미 오른쪽과 왼쪽 흙받이가 설치된 상태로 들어옵니다. 두 대의 UR5와 두 대의 UR10s 코봇이 차체에 대해 Z축으로 하강하는 플랫폼에 설치됩니다. 플랫폼의 날개가 닫히면서 형상을 고정하고, 흙받이를 고정하는 나사 24개의 체결 작업을 시작합니다. 네 대의 코봇 각각에는 토크 제어 기능이 있는 자동 스크루드라이버가 장착되어 있습니다.
이 적용은 여러 장점을 제공합니다. 협동 자동화는 작업자(더 이상 차체 아래에서 작업할 필요가 없는)의 인체공학적 이점을 보장합니다. 나사가 토크로 조여지므로 판금 부품에 인장 응력이 발생하지 않습니다. 또한 사이클 타임이 단축되어 전체 공정의 생산성이 향상됩니다.
