표준공정모델 실증기준

2023. 1.

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목  차

1. 제조로봇 활용 공정 모델 개요	1

2. 제조로봇 활용 공정모델 실증기준	2

지원분야	대상공정	공정설명(요약)
뿌리 (자동차)	3-1. 자동차 부품_제품형상 맞춤형 도포공정	▪제품 형상의 맞추어 도료, 이형제 등을 제조로봇을 활용하여 도포하는 공정
	3-2. 자동차 부품_다관절 로봇 활용 복수 사출기 로딩언로딩 공정	▪자동차 부품 제작을 위해 사출기에 인서트 프레임(or 제품)을 로딩하고 성형 완료된 제품을 언로딩하는 공정
	3-3. 자동차 부품_프레스용 비정렬 금속 소재 투입 공정	▪정렬되지 않은 금속 판 소재를 비전과 로봇을 활용해 위치인식 후 픽킹(Picking)하여 프레스 등의 후공정에 투입하는 공정
	3-4. 자동차 부품_소형물 고속 체결 및 동적상태 랙 대상 로딩 공정	▪자동차 부품을 도금하기 위하여 도금 트레이에 체결한 후 움직이는 도금 장비에 로딩 하는 공정
	3-5. 자동차 부품_소형 금속품 비접촉 고속 검사 공정	▪자동차 금속 부품의 변형, 외관, 열처리 여부를 검사하는 공정

1		제조로봇 활용 공정모델 실증기준(자동차)

1. 제조로봇 활용 공정모델 실증기준 [자동차 부품_제품형상 맞춤형 도포공정]
산업 분야	뿌리 (자동차)		대상업종 (산업분류코드)		자동차용 신품 부품 (의자 등)제조업 (C30393, C30399)	적용공정		제품 형상 맞춤형 도포 공정
공정 소개	공정 정의		▪시트패드 성형공정 중 성형이 완료된 패드를 금형에서 원활히 탈형할 수 있도록 금형에 이형제를 도포하는 공정 ※ 실증기준과 적용 제품 및 공정이 동일하지 않아도 유사 공정은 지원가능
	핵심(부) 기능		▪금형 모델 인식 ▪금형별 알맞은 패턴으로 이형제 도포
	핵심 구성		▪생산 라인과 연결 호환이 가능한 금형 인식 시스템 ▪금형에 따라 알맞은 패턴으로 도포하기 위한 6축 다관절 로봇 ▪거리에 따라 분사량이 일정하게 분사 가능한 분사 시스템
	핵심 성능		▪기존 발포라인과 통신 호환 ▪금형에 따라 알맞은 패턴으로 도포 및 일정한 도포량 유지
	필요성/효과		[필요성] ▪단순반복 작업으로 작업자 피로도 누적 ▪20kg이상의 박스 이송으로 근골격계 질환발생 ▪일용직 근로자를 활용한 작업으로 대안 마련 필요				[도입효과] ▪제품 품질 향상 ▪생산비 절감 ▪작업자 근골격계 질환 예방
	구분		Before				After
	레이아웃
	작업순서		대차이송 IN→상형도포→하형도포 →대차이송 OUT				대차이송 IN→금형인식→상형도포(로봇)→하형도포(로봇)→대차이송 OUT
적용로봇 사양		로봇 종류		산업용 로봇
		가반 하중		~6kg
		작업 반경		~1,994mm
		투입 대수		1대
		기타		35,000천원
주변 설비 사양		분사 노즐 시스템		▪Nozzle size : 3.0mm ▪Control : Double pilot valve ▪통신 : IO Link
		금형 인식 프로그램		▪발포 성형부 컨트롤러 485 통신 연계 레시피 적용 ▪작업 관리 프로그램 (도포량, 잔량, 도포시간 등)
		로봇 스텐스		▪로봇 고정구, 바닥 고정구 ▪260x260x800
		안전펜스		▪안전펜스 : 2200x4200x2000(H) ▪출입문 : 900x2000
		안전메트		▪안전펜스 : 1000x1800 (3개소) ▪MAT controller ▪미소 전류 감지, 전원감시, 검지상태 체크
		디스펜서 계량부		▪Loadcell (500kg) 3개소 설치 ▪온도 계측부 ▪잔량 표시, 자동 펌핑
		제어판넬		▪800x1200x400 PLC 제어 판넬 ▪OP Panel, HMI 디스플레이부 (10.4“, Win10 기반) ▪전원 공급 분점함 ▪각종 케이블 (전원, 통신, 센서, 터미널 외)
		에어 배관		▪전원 공급 (380v 3상) ▪에어 라인 ▪Cable bay 설치 ▪천장 흡입 덕트 설치
로봇도입 핵심 고려사항		▪금형 모델 파악을 위한 인식 시스템 적용 (기존 라인과 통신 호환) ▪금형별 알맞은 패턴으로 로봇이 이형제 도포 ▪금형에 일정량으로 고르게 분포
소요예산		▪총사업비 190백만원 내외(정부출연금 95백만원 이내)

2. 제조로봇 활용 공정모델 실증기준 [다관절로봇 활용 복수 사출기 로딩/언로딩 공정]
산업 분야	뿌리 (자동차)		대상업종 (산업분류코드)		자동차용 신품 부품 제조업 (C30399)	적용공정		다관절로봇 활용 복수 사출기 로딩/언로딩 공정
공정 소개	공정 정의		▪시트벨트 텅 제품 제작을 위해 사출기에 인서트 프레임을 로딩한 후 사출 완료된 제품을 언로딩하는 공정 ※ 실증기준과 적용 제품 및 공정이 동일하지 않아도 유사 공정은 지원가능
	핵심(부) 기능		▪다관절로봇을 활용하여 여러 대의 사출기에 대한 로딩/언로딩 기능 ▪제품 트레이 자동공급 기능 ▪트윈그리퍼를 적용한 이종 부품 그리핑 기능
	핵심 구성		▪인서트프레임과 사출물을 이송하기 위한 다관절로봇 ▪제품 트레이를 공급하고 빈 트레이를 회수하기 위한 트레이 이송부 ▪양면에 다른 제품을 파지하기 위한 트윈그리퍼
	핵심 성능		▪복수 사출기에 로딩/언로딩할 수 있는 동작범위, 속도, 정확도 ▪사출 사이클 타임을 만족할 수 있는 트레이 이송 속도 ▪직교로봇 대신 다관절로봇을 활용한 높은 공간 효율
	필요성/효과		[필요성] ▪직교로봇 구조상 동작범위에 비해 큰 공간을 차지하므로 사출기가 많아질수록 공간 효율 감소 ▪자유도가 높은 다관절로봇 1대를 활용하여 여러 대의 사출기에 대한 로딩/언로딩 작업 수행이 필요				[도입효과] ▪작업 필요공간 감소 ▪공정 효율 향상
	구분		Before				After
	레이아웃
	작업순서		인서트 프레임을 정렬기에 투입 → 직교로봇 활용 프레임 로딩 → 인서트 사출 → 직교로봇 활용 사출품 언로딩 → 검사라인으로 이송				인서트 프레임 트레이 공급 → 다관절로봇 활용 프레임 이송 → 예열 → 프레임 로딩 → 사출품 언로딩 → 검사라인으로 이송
적용로봇 사양		로봇 종류		산업용 로봇
		가반 하중		~160kg
		작업 반경		~2,654mm
		투입 대수		1대
		기타		40,000천원
주변 설비 사양		그리퍼		▪사양 - Vacuum gripper - 2kg 이상 ▪필요기능 - 하이브리드(진공압착 + 전자석) - 이종 제품을 파지할 수 있도록 양면으로 제작
		공급부		▪사양 - 모듈별 제작 - 가반 하중 : 40kg 이상 - 버퍼구간 필요 : 트레이 4개 이상 적재 ▪필요기능 - 제품 공급 트레이에 담겨 공급 - 제품을 금형 위치에 맞춰 정렬 기능
		배출부		▪사양 - 모듈별 제작 - 빈박스 5단 공급 - 완성품 박스 5단 보관(버퍼) ▪필요기능 - 5단으로 적재된 박스를 하나씩 공급 - 사출 완료된 제품을 빈박스에 4열로 적재
		로봇 베이스		▪Base Plate ▪Cable 및 전원장치 포함
로봇도입 핵심 고려사항		▪복수 사출기에 대응할 수 있도록 다관절로봇 성능 확보 ▪이종 제품을 파지 할 수 있는 그리퍼 시스템 구축 ▪빈 트레이 공급 및 완성품을 분리 배출할 수 있는 공급 및 배출부 개발
소요예산		▪총사업비 250백만원 내외(정부출연금 125백만원 이내)

3. 제조로봇 활용 공정모델 실증기준 [프레스용 비정렬 금속 소재 투입 공정]
산업 분야	뿌리 (자동차)		대상업종 (산업분류코드)		자동차용 신품 부품 제조업 (C30399)	적용공정		프레스용 비정렬 금속 소재 투입 공정
공정 소개	공정 정의		▪에어백 인플레이터 하우징을 제작하기 위하여 금속 원판 소재를 트랜스퍼 프레스 장비에 투입하는 공정 ※ 실증기준과 적용 제품 및 공정이 동일하지 않아도 유사 공정은 지원가능
	핵심(부) 기능		▪비정렬 상태로 적재된 원판형 블랭킹 소재의 위치 인식 기능 ▪다수의 소재 동시 파지·이송 기능 ▪소재 낱장 분리 후 투입 기능
	핵심 구성		▪소재 위치 인식을 위한 3D비전 시스템 ▪다수의 소재를 동시에 파지하기 위한 다채널 그리퍼 ▪점착소재 낱장분리 및 정렬을 위한 디스태커 ▪분리된 소재를 프레스기에 투입하기 위한 트랜스퍼
	핵심 성능		▪블랭킹 소재의 외곽선 및 중심점의 3차원 좌표 추정 ▪프레스기에 2.5초당 하나의 소재 투입
	필요성/효과		[필요성] ▪작업자 1명이 하루 8시간 동안 6,000장의 금속 소재를 투입하는 공정으로 근골격계 질환 우려 ▪에어백 정상 동작을 위해 소재 손상에 주의해야 하나 수작업 과정 에서 불량 발생 ▪소재가 비정형 상태로 적재·운반 되어 중소 부품업체에서는 자동화 기술개발이 어려운 상황				[도입효과] ▪제품 품질 향상 ▪생산성 향상 ▪작업자 근골격계 질환 예방
	구분		Before				After
	레이아웃
	작업순서		대차이송 → 디스태커 버퍼에 소재 적재 → 점착 소재 분리 → 낱장 소재 투입 → 제품성형				대차이송 → 소재 위치 인식 → 소재이송 및 정렬 → 점착 소재 분리 → 낱장 소재 투입 → 제품성형
적용로봇 사양		로봇 종류		협동로봇
		가반 하중		~9kg
		작업 반경		~1,200mm
		투입 대수		1대
		기타		44,000천원
주변 설비 사양		비전시스템		▪측정 방법 : 레이저 구조광 ▪해상도 : 1,920 x 1,200 ▪정밀도 : 0.15~0.8 mm ▪정확도 : 2~4 mm ▪무게 : 2 kg ▪연결 : TCP/IP
		진공그리퍼		▪진공발생기 진공대 : ~92 kPa 흡입유량 : 171 NI/min, 에어소모량 : 152 NI/min@4bar ▪그리퍼 레벨 보상기 Max. stroke : 50 mm ▪평면 진공패드 미끄럼 방지형 직경 : 30 mm ▪Lifting force : 4.6kg@~60kPa
		정렬기		▪4장의 블랭킹 소재 동시 정렬 (2장 분리 정렬) ▪V-shape-inclined centering ▪경사각 조절 기능
		디스태커		▪2-blanks destacking ▪Nd permanent magnet ▪Air knife separation
		직교로봇		▪1,000 mm X-stroke ▪3,000 rpm servo x 1/5 reducer x belt-driven linear module ▪Pneumatic Z-axis 250mm stroke ▪2 vacuum suction cup
로봇도입 핵심 고려사항		▪블랭킹 소재의 외곽선 및 중심점을 인식할 수 있는 비전 알고리즘 ▪다수의 블랭킹 소재를 동시에 파지·이송 할 수 있는 그리퍼 시스템 구축
소요예산		▪총사업비 232백만원 내외(정부출연금 116백만원 이내)

4. 제조로봇 활용 공정모델 실증기준 [소형물 고속 체결 및 동적상태 랙 대상 로딩 공정]
산업 분야	뿌리 (자동차)		대상업종 (산업분류코드)		자동차용 신품 부품 제조업 (C30399)	적용공정		소형물 고속 체결 및 동적상태 랙 대상 로딩 공정
공정 소개	공정 정의		▪시트벨트 텅 제품의 인서트 프레임을 도금하기 위해 부품을 랙바에 체결한 후 이동 중인 도금랙에 로딩하는 공정 ※ 실증기준과 적용 제품 및 공정이 동일하지 않아도 유사 공정은 지원가능
	핵심(부) 기능		▪다수의 소형물을 랙바에 고속 체결하는 기능 ▪랙바를 자동으로 공급·이송하는 기능 ▪랙바를 동적상태의 랙에 로딩하는 기능
	핵심 구성		▪부품공급용 트레이 이송부 ▪랙바 공급·이송부 ▪개별 부품 그립 및 이송부 ▪부품 체결부 ▪랙바 로딩용 다관절로봇
	핵심 성능		▪랙바 하나당 24개의 인서트 프레임 체결 ▪인서트 프레임 체결과 랙바 로딩에 8초 소요
	필요성/효과		[필요성] ▪랙바에 24개의 제품을 체결한 후 도금 랙에 로딩하는 공정으로 4명의 작업자 필요 ▪유기용제 증기, 부식성 용액, 금속염 등 작업자가 유해물질에 노출될 수 있는 환경				[도입효과] ▪필요 작업자 수 2명으로 축소 ▪작업자 근골격계 질환 예방 ▪유해물질과 떨어진 곳으로 작업자 위치 조정
	구분		Before				After
	레이아웃
	작업순서		랙바 및 제품 공급(작업자) → 제품을 랙바에 체결(작업자) → 랙바를 도금장비에 로딩(작업자) → 도금(도금장비)				랙바 및 제품 공급(자동화) → 제품을 랙바에 체결(자동화) → 랙바를 도금장비에 로딩(다관절로봇) → 도금(도금장비)
적용로봇 사양		로봇 종류		산업용 로봇
		가반 하중		~80 kg
		작업 반경		~2,635 mm
		반복정밀도		±0.15 mm
		무게		684 kg
		투입 대수		1대
		기타		40,000천원
주변 설비 사양		그리퍼		▪사용유체: 공기 ▪사용압력 - 복동형: ∅10: 0.2~0.7 MPa ∅16~∅25: 0.1~0.7 MPa - 단동형: ∅10: 0.35~0.7 MPa ∅16~∅25: 0.25~0.7 MPa ▪사용유체온도: -10~60 °C ▪반복정도: ±0.01 mm ▪최고사용빈도: 120 c.p.m.
		랙바 이송용 서보모터		▪정격출력: 0.4 kW ▪정격토크: 1.27 Nm ▪순시최대토크: 3.82 Nm ▪정격전류: 2.58 A ▪최대전류: 7.75 A ▪정격회전속도: 3,000 RPM ▪최고회전속도: 5,000 RPM ▪무게: 1.52 kg
		텅 정렬부		▪적재함 이송 Part - Servo Robot 구성 3 Set - Sample Loading 구간 Cylinder 구성 ▪제품 이송 Part - Grip Cylinder 구성 12 Set (1 Point 당 Cylinder 3개 구성)
		트레이 언록 및 이송부		▪트레이 이송 - Up/Down Unit - Cylinder - Moving Unit – Servo Robot - Align Unit – Cylinder (5 Points) ▪제품 안착 - Roller Up/Down (8 Points) - Bar Push (1 Points)
로봇도입 핵심 고려사항		▪소형 부품을 랙바에 고속 체결 ▪체결 완료된 랙바를 동적상태의 랙에 공급 ▪작업 완료 후 빈 트레이 자동 배출
소요예산		▪총사업비 456백만원 내외(정부출연금 228백만원 이내)

5. 제조로봇 활용 공정모델 실증기준 [소형 금속품 비접촉 고속 검사 공정]
산업 분야	뿌리 (자동차)		대상업종 (산업분류코드)		자동차용 신품 부품 제조업 (C30399)	적용공정		소형 금속품 비접촉 고속 검사 공정
공정 소개	공정 정의		▪시트벨트 버클을 구성하는 부품의 치수와 열처리 여부를 비접촉으로 검사하는 공정 ※ 실증기준과 적용 제품 및 공정이 동일하지 않아도 유사 공정은 지원가능
	핵심(부) 기능		▪2D비전을 활용해 제품 치수, 각도를 측정하여 변형 여부를 판별하는 기능 ▪자기공명센서를 통해서 제품의 열처리 여부를 검사하는 기능 ▪회전 인덱스로 제품을 검사 유닛 간 고속으로 이송하는 기능
	핵심 구성		▪제품 피더 ▪직교로봇 ▪회전 인덱스 ▪2D 비전 시스템 ▪자기공명센서 ▪다관절로봇
	핵심 성능		▪비접촉으로 제품 변형 및 열처리 검사 후 양/불 판단 ▪검사 완료된 제품을 초당 1개씩 배출
	필요성/효과		[필요성] ▪부품의 형상이 가늘고 얇아 변형에 취약(작업자 육안 검사 중 제품 손상) ▪현행 지그 통과 방식을 적용할 수 없는 형상 존재 ▪육안 검사로는 열처리 여부 판별 불가				[도입효과] ▪비접촉 검사를 통해 제품 손상 방지 ▪2D비전, 자기공명센서를 활용해 변형 및 열처리 여부 검사 ▪고속 이송 및 검사로 전수검사 구현
	구분		Before				After
	레이아웃
	작업순서		제품 벌크 공급(작업자) → 제품 외관과 변형 여부를 육안 검사(작업자) → 열처리 검사 불가(작업자) → 불량/양품 배출(작업자)				제품 투입(피더, 직교로봇) → 제품 변형 여부 검사(2D비전) → 이송(회전 인덱스) → 열처리 여부 검사(자기공명센서) → 불량/양품 배출(다관절로봇)
적용로봇 사양		로봇 종류		산업용 로봇
		가반 하중		~7 kg
		작업 반경		~930 mm
		반복정밀도		±0.03 mm
		투입 대수		1대
		기타		40,000천원
주변 설비 사양		회전 인덱스 모터		▪이동속도: 0.6 RPS ▪가/감속시간: 0.139 s ▪정격 출력: 691 W ▪정격 토크: 110 Nm ▪순간 최대 토크: 200 Nm
		2D 비전 시스템		▪이미지 센서: CMOS ▪화소: 6백만 픽셀 ▪렌즈 지름: 50 mm ▪조명: LED 동축 조명 ▪초점거리: 120±30 mm
		자기공명 센서		▪주파수 : 100~20,000 Hz ▪Amp 증폭 : 1-100 dB
로봇도입 핵심 고려사항		▪비접촉 검사를 통해 검사 과정 중 제품 손상 방지 ▪육안 판별 불가한 열처리 검사 구현 ▪검사 완료된 제품을 초당 1개씩 배출
소요예산		▪총사업비 294백만원 내외(정부출연금 147백만원 이내)