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전기차와 배터리 제조 과정에는 크기와 무게가 서로 다른 부품을 옮기고, 정해진 위치에 배치한 뒤 조립하거나 검사하는 작업이 포함됩니다. 이러한 작업을 반복적으로 수행하기 위해 산업용 로봇과 협동로봇을 비롯한 다양한 자동화 장비가 활용됩니다.
제조 설비는 공정마다 작업 대상과 운전 조건이 다릅니다. 따라서 조립 로봇을 구성할 때는 작업 속도뿐 아니라 취급 하중과 작업 범위, 설치 공간, 반복 운전 조건에 적합한 구동 구조인지 함께 살펴봐야 합니다. 이번 글에서는 전기차·배터리 제조 공정에서 조립 로봇이 수행하는 역할과 액추에이터를 선정할 때 고려해야 할 조건을 살펴보겠습니다.
전기차·배터리 제조 설비의 자동화 구성
핵심 요약 — 전기차와 배터리 제조 설비에는 부품을 옮기고 조립하며 검사하는 여러 자동화 장비가 사용됩니다. 각 공정의 작업 조건에 맞춰 로봇과 이송 장비, 검사 설비를 구성해야 합니다.
전기차와 배터리 제조 과정에는 부품 이송, 위치 정렬, 조립, 체결, 검사와 같은 작업이 포함됩니다. 이러한 작업은 생산 설비의 구조와 취급하는 부품의 크기, 무게에 따라 서로 다른 방식으로 구성됩니다.
일정한 위치에서 같은 동작을 반복하는 공정에는 산업용 로봇을 활용할 수 있으며, 작업자와 가까운 공간에서 부품 공급이나 보조 조립이 필요한 공정에는 협동로봇을 적용할 수 있습니다. 공정 사이의 부품 이동에는 컨베이어나 이동형 로봇과 같은 이송 장비가 사용됩니다.
제조 자동화 설비는 하나의 장비만으로 구성되기보다, 각 공정의 역할에 맞는 로봇과 주변 장비를 조합해 구성됩니다. 이때 취급 하중과 작업 범위, 설치 공간, 주변 설비와의 간격, 반복 운전 조건을 함께 고려해야 합니다.
배터리 제조 공정에서 조립 로봇이 필요한 이유
핵심 요약 — 배터리 제조 설비에서는 형태와 크기가 다른 부품을 정해진 위치에 배치하고 순서에 맞게 결합해야 합니다. 조립 로봇은 이러한 작업을 반복적으로 수행하는 데 활용됩니다.
배터리 제조 설비에서는 셀과 모듈, 케이스 등 여러 부품을 공정에 맞게 이동하고 배치해야 합니다. 공정에 따라 얇고 작은 부품을 일정한 간격으로 정렬해야 할 수도 있고, 여러 부품이 결합된 구조물을 들어 올려 다음 작업 위치로 옮겨야 할 수도 있습니다.
조립 로봇은 부품을 지정된 위치로 옮기고, 작업에 필요한 자세로 정렬하거나 다음 공정에 전달하는 역할을 합니다. 체결 장비나 검사 설비와 연계하면 부품 공급부터 조립 이후의 이동까지 일련의 작업을 이어서 수행할 수 있습니다.
작업 대상의 형태와 무게가 달라지면 로봇 관절에 전달되는 하중도 달라집니다. 따라서 배터리 제조 설비에 적용할 로봇은 실제 취급 조건과 동작 범위에 맞춰 관절과 구동부를 구성해야 합니다.
조립 로봇 구동부에서 확인해야 할 조건
핵심 요약 — 로봇의 구동부는 작업에 필요한 힘을 전달하면서 반복적인 동작을 수행해야 합니다. 관절 크기와 설치 공간, 배선 구성, 취급 하중도 함께 고려해야 합니다.
조립 로봇은 부품을 들어 올리고 이동한 뒤 정해진 위치에 내려놓는 동작을 반복합니다. 이 과정에서 관절의 감속기와 액추에이터에는 로봇 팔 자체의 무게와 작업 대상의 하중이 함께 전달됩니다.
구동부를 선택할 때는 로봇이 다루는 부품의 무게뿐 아니라 관절의 길이와 움직이는 범위도 살펴봐야 합니다. 같은 무게의 부품이라도 관절에서 멀리 떨어진 위치에서 취급하면 구동부에 전달되는 부담이 달라질 수 있기 때문입니다.
관절 내부 공간도 중요한 조건입니다. 감속기와 모터, 센서, 배선 등을 함께 배치해야 하므로 구동부의 외형과 두께가 커지면 주변 구조를 구성하기가 어려워질 수 있습니다. 로봇의 외형과 작업 범위까지 고려해 구동부 크기를 결정해야 합니다.
반복 운전이 많은 설비에서는 하중을 전달하는 구조와 조립 상태도 함께 확인할 필요가 있습니다. 구동부가 일정한 동작을 계속 수행할 수 있도록 작업 조건에 맞는 감속기와 액추에이터를 구성해야 합니다.
본시스템즈 BCSA 액추에이터의 적용 방향
핵심 요약 — 본시스템즈의 BCSA는 얇고 컴팩트한 구조 안에서 조립 로봇과 자동화 장비에 필요한 구동 성능을 구현하도록 설계된 액추에이터입니다. 제한된 설치 공간에서도 관절 구조를 효율적으로 구성할 수 있으며, 반복적인 조립과 이송 작업에 필요한 힘을 안정적으로 전달할 수 있습니다.
앞서 살펴본 것처럼 조립 로봇의 구동부는 작업에 필요한 힘뿐 아니라 설치 공간과 배선 구조, 반복 운전 조건을 함께 고려해야 합니다. 본시스템즈의 BCSA는 이러한 설계 조건에 대응할 수 있도록 박형 구조와 사이클로이드 감속 기술을 적용한 액추에이터입니다.
BCSA는 얇고 컴팩트한 외형으로 설계되어 제한된 관절 공간에서도 구동부를 배치할 수 있습니다. 액추에이터가 차지하는 공간을 줄이면 센서와 배선, 프레임 등 주변 요소를 구성할 수 있는 여유가 생기며, 관절 외형이 커지는 부담도 완화할 수 있습니다.
박형 구조 안에서 작업에 필요한 토크를 전달하는 것도 BCSA의 주요 특징입니다. 조립 로봇은 부품을 들어 올리고 자세를 바꾸는 과정에서 관절마다 서로 다른 하중을 받습니다. BCSA는 제한된 설치 공간에서도 관절 구동에 필요한 힘을 전달할 수 있도록 설계되었습니다.
BCSA에 적용된 사이클로이드 감속 구조는 면접촉 방식으로 하중을 나누어 전달합니다. 조립과 이송 작업을 반복하는 제조 설비에서는 관절에 하중이 지속적으로 전달되므로, 구동부가 부하를 분산하면서 힘을 전달할 수 있는 구조인지 살펴봐야 합니다.
중공 구조도 관절 내부의 공간을 구성하는 데 활용할 수 있습니다. 전원선과 통신선 등을 액추에이터 내부로 통과시키면 외부로 노출되는 배선을 줄일 수 있으며, 움직임 과정에서 케이블이 주변 구조물과 간섭할 가능성을 낮추는 데 유리합니다.
BCSA를 선정할 때는 적용되는 관절의 위치와 취급 하중, 필요한 토크, 설치 공간을 함께 살펴봐야 합니다. 관절의 움직임 범위와 배선 경로, 반복 운전 시간까지 정리하면 조립 로봇과 자동화 장비에 적합한 구동부 구성을 보다 구체적으로 검토할 수 있습니다.
자주 묻는 질문 (FAQ)
Q1. 전기차·배터리 제조 설비에서 조립 로봇은 어떤 작업을 하나요?
A. 조립 로봇은 부품을 작업 위치로 옮기고, 정해진 자세로 배치하거나 다음 공정에 전달하는 역할을 합니다. 체결 장비나 검사 설비와 연계해 반복 작업을 수행하는 데에도 활용됩니다.
Q2. 배터리 제조 공정에 도힙할 로봇의 구동부를 선택할 때 무엇을 확인해야 하나요?
A. 로봇이 취급하는 부품의 크기와 무게, 관절의 움직임 범위, 반복 운전 조건을 확인해야 합니다. 구동부가 설치되는 공간과 센서·배선 배치 조건도 함께 살펴봐야 합니다.
Q3. 중공 구조는 조립 로봇에서 어떤 장점이 있나요?
A. 중공 구조를 활용하면 전원선과 통신선 등을 액추에이터 내부로 배치할 수 있습니다. 외부로 노출되는 배선을 줄일 수 있어 관절 주변 구조를 간결하게 구성하고, 움직임 과정에서 발생할 수 있는 배선 간섭을 줄이는 데 유리합니다.
Q4. 액추에이터의 두께는 조립 로봇 설계에 어떤 영향을 주나요?
A. 액추에이터가 두꺼우면 관절 외형이 커지고 센서, 배선, 프레임을 배치할 수 있는 공간이 줄어들 수 있습니다. 박형 액추에이터는 제한된 공간 안에서 구동부와 주변 부품을 함께 구성하는 데 유리합니다.
Q5. BCSA 적용 상담을 위해 어떤 정보를 준비하면 되나요?
A. 액추에이터가 적용될 관절의 위치와 취급 하중, 설치 공간, 요구 토크를 준비하는 것이 좋습니다. 관절의 움직임 범위와 배선 경로, 반복 운전 시간까지 함께 정리하면 제품 적용 방향을 보다 구체적으로 검토할 수 있습니다.
참고 출처
[1] 본시스템즈 공식 홈페이지 — https://www.bonsystems.com
[2] International Federation of Robotics(IFR) — https://ifr.org
[3] 한국로봇산업진흥원(KIRIA) — https://www.kiria.org
[4] 산업통상자원부 – 로봇 산업 정책 — https://www.motie.go.kr
본시스템즈 (Bonsystems)
Pinless 사이클로이드 감속기 · 액추에이터 전문 기업
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