거대 기술 | 산업 뉴스 | 2025년 2월 8일

산업 제조라는 거대한 무대에서 용접 로봇은 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 정밀하고 효율적인 용접 작업을 통해 제품 품질과 생산 효율을 크게 향상시켜 왔습니다. 하지만 이러한 주목을 받는 이면에는 종종 간과되는 핵심 부품이 하나 있는데, 바로 슬립링입니다. 오늘은 용접 로봇에 사용되는 슬립링의 비밀을 파헤쳐 보겠습니다.

슬립링: 용접 로봇의 유연한 허브

용접 로봇은 3차원 공간에서 유연하게 움직이며 용접 각도와 위치를 끊임없이 조정해야 합니다. 회전 부품과 고정 부품 사이에서 전력, 신호, 데이터를 전송할 수 있는 슬립링은 로봇의 "유연한 허브"와 같은 역할을 합니다. 슬립링을 통해 로봇 팔은 지속적으로 회전하면서 다양한 정보를 안정적으로 수신 및 전송할 수 있어 용접 작업이 원활하게 진행될 수 있도록 합니다.

슬립링이 없었다면 용접 로봇 팔은 특정 각도로 회전할 때마다 멈춰서 회로를 다시 연결해야 했을 것입니다. 이는 작업 효율을 크게 떨어뜨리고 용접 품질을 불안정하게 만들 수도 있습니다. 슬립링 덕분에 로봇은 마치 무대 위 무용수처럼 자유자재로 움직이며 끊김 없이 연속적으로 회전할 수 있어 용접 작업을 더욱 효율적이고 정밀하게 수행할 수 있습니다.

용접 로봇용 슬립링의 고유한 장점

용접 정밀도 향상

용접 과정에서 아주 미세한 신호 간섭이나 전력 변동조차도 용접 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 슬립링은 첨단 전기 전송 기술을 적용하여 신호 감쇠 및 간섭을 효과적으로 줄여 용접 로봇이 정확한 제어 신호를 수신할 수 있도록 합니다. 이를 통해 로봇은 용접 전류, 전압 및 속도를 정밀하게 제어하여 고품질 용접을 달성하고 제품 합격률을 크게 향상시킬 수 있습니다.

장비 신뢰성 향상

용접 로봇은 고온, 분진, 진동 등 다양한 문제에 직면하는 열악한 산업 환경에서 장시간 작동해야 하는 경우가 많습니다. 슬립링은 내마모성, 내식성, 간섭 방지 기능이 뛰어나도록 특별히 설계 및 제작되었습니다. 이러한 슬립링은 복잡한 환경에서도 안정적으로 작동하여 장비 고장을 줄이고 유지보수 비용을 절감하며 가동 중지 시간을 최소화하여 기업 생산에 안정적인 지원을 제공합니다.

로봇 기능 확장

산업 자동화가 지속적으로 발전함에 따라 용접 로봇의 기능은 점점 더 다양해지고 있습니다. 기본적인 용접 작업 외에도 시각 검사 및 데이터 전송과 같은 기능이 요구됩니다. 슬립링은 비디오 신호, 제어 신호, 센서 데이터 등 여러 유형의 신호를 동시에 전송할 수 있어 로봇 기능 확장에 강력한 기반을 제공합니다. 슬립링을 통해 용접 로봇은 다른 장치와 실시간으로 통신하고 데이터를 교환하여 더욱 지능적인 생산 관리를 실현할 수 있습니다.

로봇은 크게 다음과 같은 범주로 나뉩니다.

적용 분야별 분류: 산업용 로봇

주로 자동차 제조, 전자 장비 생산 등 산업 생산 분야에서 사용됩니다. 용접 로봇, 핸들링 로봇, 조립 로봇 등이 대표적인데, 생산 효율, 품질 및 일관성을 향상시킬 수 있습니다. 서비스 로봇은 가정용 청소 로봇, 창문 청소 로봇과 같은 가정용 서비스 로봇, 수술용 수술 로봇, 재활 로봇과 같은 의료용 서비스 로봇, 외식업 서비스 로봇, 안내 로봇 등 사람들에게 다양한 서비스를 제공합니다.

군용 로봇:폭발물 처리 로봇, 정찰 로봇, 무인 전투기 등과 같은 군사 임무에 사용되어 위험한 임무 수행 중 병사들의 위험을 줄여줍니다.

교육용 로봇:교육 분야에서는 레고 로봇, 어빌리티 스톰 로봇 등을 활용하여 학생들이 프로그래밍, 과학, 수학 및 기타 지식을 학습할 수 있도록 돕습니다. 이러한 로봇들은 조립과 프로그래밍 과정을 통해 학생들의 실습 능력과 논리적 사고 능력을 함양시켜 줍니다.

엔터테인먼트 로봇:오락 목적으로 로봇 애완동물, 인간형 공연 로봇 등은 사람들에게 재미있고 상호작용적인 경험을 제공할 수 있습니다.

제어 방법에 의한 분류

원격 조종 로봇:원격 제어 또는 원격 제어 장비로 작동되는 이 로봇은 작업자가 실시간으로 로봇의 움직임과 동작을 제어할 수 있으며, 폭발물 처리, 수중 탐지 등 위험한 환경이나 정밀한 조작이 요구되는 상황에서 자주 사용됩니다.

자율 로봇:자율 이동 로봇, 자율 내비게이션 드론 등과 같이 독립적인 의사 결정 및 행동 능력을 갖추고, 센서를 통해 환경을 인지하며, 알고리즘과 모델을 사용하여 분석, 계획 및 의사 결정을 내릴 수 있습니다.

하이브리드 제어 로봇:원격 제어와 자율 제어의 특성을 결합하여, 경우에 따라 자율적으로 작동할 수 있으며, 다양한 작업 요구 사항과 환경 조건에 맞춰 필요에 따라 수동 원격 제어도 지원합니다.

구조적 형태에 따른 분류

휴머노이드 로봇:인간과 유사한 신체 구조와 외형을 가지고 있으며, 일반적으로 머리, 몸통, 팔다리 및 기타 부위를 갖추고 인간의 움직임과 행동을 모방할 수 있는 로봇으로, 혼다의 아시모, 보스턴 다이내믹스의 아틀라스 등이 있다.

바퀴 달린 로봇:바퀴를 주요 이동 수단으로 사용하며, 빠른 이동 속도와 높은 효율성이 특징이고, 물류 배송 로봇, 검사 로봇 등과 같이 평지 이동에 적합합니다.

추적 로봇:궤도 구동 방식을 채택하여 우수한 주행성과 안정성을 갖추고 있으며, 험준한 산길, 눈길, 모래밭 등 다양한 지형에서 주행이 가능하여 군사, 구조 등 다양한 분야에서 널리 사용됩니다.

다리가 있는 로봇:사족 로봇, 육족 로봇 등 여러 다리를 통해 움직임을 구현하는 로봇은 유연성과 적응력이 뛰어나며, 고르지 않은 지형이나 좁은 공간에서도 걸을 수 있습니다.

소프트 로봇:부드러운 소재와 구조를 채택하고, 높은 유연성과 적응성을 가지며, 복잡한 환경과 형태에 적응할 수 있습니다. 예를 들어 의료용 최소 침습 수술이나 파이프라인 검사에 사용되는 일부 소프트 로봇이 있습니다.

주행 모드별 분류

전기 로봇:전기 모터를 주 동력원으로 사용하는 방식은 제어 정확도가 높고 응답 속도가 빠르며 깨끗하고 환경 친화적이라는 장점을 가지고 있어 현재 가장 널리 사용되는 구동 방식이며, 대부분의 산업용 로봇과 서비스 로봇이 전기 구동 방식을 채택하고 있습니다.

유압 로봇:유압 시스템에서 생성된 압력을 이용하여 로봇의 관절과 액추에이터를 구동하는 방식으로, 큰 출력력과 높은 출력 밀도를 특징으로 하며, 대형 산업용 로봇이나 대용량 하중을 필요로 하는 로봇에 주로 사용됩니다.

공압 로봇:이 로봇은 압축 공기를 동력원으로 사용하며 실린더 및 에어 모터와 같은 공압 부품을 통해 로봇의 움직임을 구동합니다. 저렴한 비용, 간단한 유지 보수, 높은 안전성 등의 장점이 있지만, 출력 힘이 비교적 작아 가벼운 부하와 빠른 동작이 필요한 상황에 적합합니다.

자동차 제조 산업

BMW 자동차 생산 라인

적용 사례: BMW의 자동차 차체 용접 작업장에서는 다수의 용접 로봇이 사용되고 있습니다. 로봇의 회전 관절에는 슬립링이 적용되어 다각도 및 다자세 용접 작업 중 필요한 전류, 제어 신호 및 센서 데이터를 안정적으로 전송할 수 있도록 합니다. 예를 들어, 차체 측면 용접 시 로봇은 빈번하게 회전하고 흔들려야 합니다. 슬립링은 용접 전력을 안정적으로 공급하여 용접 전류 변동을 최소화하고 용접 품질과 일관성을 보장합니다.
효과: 슬립링이 장착된 용접 로봇을 사용한 후 BMW 생산 라인의 용접 효율이 크게 향상되었고, 용접 불량률이 현저히 감소하여 제품 품질이 효과적으로 보장되었습니다. 동시에 슬립링의 높은 신뢰성은 로봇의 가동 중지 시간을 줄이고 생산 라인의 전반적인 운영 효율을 향상시켰습니다.

BYD 신에너지 자동차 공장

적용 사례: BYD의 신에너지 자동차 생산에서 용접 로봇은 슬립링을 사용하여 안정적인 신호 및 전력 전송을 구현합니다. 배터리 트레이 용접 공정에서 배터리의 안전성과 안정성을 확보하기 위해서는 용접 매개변수를 정밀하게 제어해야 합니다. 슬립링은 로봇이 제어 시스템으로부터 정확한 명령을 수신하고 용접 속도 및 전류 크기와 같은 매개변수를 정밀하게 조정할 수 있도록 지원합니다.
효과: 용접 로봇에 슬립링을 적용함으로써 BYD 배터리 트레이의 용접 품질이 크게 향상되었고, 생산 효율이 약 30% 증가했으며, 생산 비용이 절감되어 시장 경쟁력이 강화되었습니다.

엔지니어링 기계 제조 산업

캐터필러 엔지니어링 기계 제조

적용 분야: 캐터필러는 굴삭기, 로더와 같은 대형 건설 기계를 생산할 때 용접 로봇을 사용하여 부품을 용접합니다. 슬립링은 로봇의 손목 관절에 설치되어 복잡한 용접 작업에서 로봇이 자유롭게 회전할 수 있도록 합니다. 예를 들어, 굴삭기의 붐 구조를 용접할 때 로봇은 다양한 각도와 위치에서 용접해야 합니다. 슬립링은 여러 신호와 전력을 동시에 전송할 수 있어 용접 과정에서 로봇의 동작 정확도와 용접 품질을 보장합니다.
효과: 슬립링 적용으로 캐터필러의 용접 로봇은 복잡한 용접 조건에 적응할 수 있게 되어 용접 품질과 생산 효율이 향상됩니다. 또한, 슬립링의 긴 수명과 높은 신뢰성 덕분에 장비 유지 보수 비용과 가동 중지 시간이 줄어들어 기업의 생산 효율이 향상됩니다.

XCMG 엔지니어링 기계 용접

적용 분야: 크레인, 도로 롤러 및 기타 건설 기계의 용접 생산에서 XCMG의 용접 로봇은 슬립링을 사용하여 360도 무제한 회전 용접을 구현합니다. 크레인 붐 용접 공정 중 로봇은 지속적으로 회전하며 안정적인 용접 매개변수를 유지해야 합니다. 슬립링은 용접 전력, 센서 신호 및 제어 신호의 안정적인 전송을 보장하여 로봇이 용접 작업을 정확하게 완료할 수 있도록 합니다.
효과: 슬립링의 사용으로 XCMG 용접 로봇의 붐 용접 품질과 효율이 크게 향상되었으며, 제품의 전반적인 성능과 신뢰성 또한 강화되어 건설 기계 산업에서 XCMG의 입지를 더욱 공고히 했습니다.

항공우주 제조 산업

보잉 항공기 제조

적용 분야: 보잉 항공기 제조 공정에서는 정밀 부품 용접에 첨단 용접 로봇이 사용됩니다. 슬립링은 이러한 로봇, 특히 항공기 엔진 블레이드와 같이 고정밀 제어와 안정적인 전원 공급이 요구되는 복잡한 부품 용접 시 핵심적인 역할을 합니다. 슬립링은 로봇이 좁은 공간에서 정밀 용접을 수행할 때 신호 전송의 정확성과 전력 전송의 안정성을 보장합니다.
효과: 슬립링의 적용은 보잉 항공기 부품의 용접 품질과 정밀도를 향상시키고, 항공기 엔진과 같은 핵심 부품의 성능과 신뢰성을 보장하며, 항공기의 안전 비행을 위한 강력한 보증을 제공합니다.

중국항공우주산업의 특정 부품 용접 프로젝트

적용 분야: 항공우주 부품 용접에서 용접 품질과 안정성은 매우 중요합니다. 슬립링을 용접 로봇에 장착하면 우주 환경을 모사한 시험 장비에서 용접 작업을 수행할 수 있습니다. 슬립링은 극한의 환경 조건(온도, 진공 등)에 적응하고, 용접 중 신호 및 전력의 안정적인 전송을 보장하여 항공우주 부품의 용접 품질을 확보합니다.
효과: 항공우주 용접 로봇에 슬립링을 성공적으로 적용함으로써 우리나라 항공우주 산업 발전에 중요한 기반을 마련하고, 항공우주 부품의 제조 수준과 신뢰성을 향상시키며, 우리나라 항공우주 기술의 발전을 촉진했습니다.

용접 로봇에 필요한 슬립링의 종류

공압-유압-전기 하이브리드 슬립링 -DHS 시리즈

특징: 거대 기업이 제공하는 것조합 슬립링이 제품은 공압 슬립링, 전기 슬립링, 유압 슬립링 및 회전 가스 조인트의 집합체입니다. 미세 전류, 전력 전류 또는 다양한 데이터 신호를 회전하는 물체에 전달할 수 있으며, 0.8MPa~20MPa의 유압을 전달하거나 압축 공기 또는 기타 특수 가스를 전달할 수도 있습니다. 전기 슬립링 채널 수는 2~200개, 유압 또는 공압 회전 조인트 수는 1~36개, 회전 속도는 10~300rpm입니다.
적용 시나리오: 용접 로봇은 작동 시 전원 및 제어 신호 전송뿐만 아니라 용접 가스, 냉각제 및 기타 매체 전송도 필요로 합니다. 가스-액체-전기 하이브리드 전도성 슬립링은 이러한 기능들을 통합하여 다기능 전송을 구현함으로써 용접 로봇의 구조를 더욱 소형화하고 작업 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

고전류 슬립링-50A-2000A

특징: 당사는 50A 이상의 대전류를 전송할 수 있는 고전류 슬립링을 제공하며, 최대 수백 암페어의 전류를 통과시킬 수 있습니다. 독창적인 설계와 정교한 제작 기술로 만들어진 이 슬립링은 특수 중공 프레임 구조로 설계되어 유지보수가 용이하고 열 방출에 효과적입니다. 수입산 카본 브러시를 사용하여 높은 전류 용량과 적은 분진 발생률을 자랑합니다. 슬립링당 최대 2000A의 전류를 처리할 수 있으며, 안정적이고 신뢰할 수 있는 작동을 보장합니다. 적용 시나리오: 용접 공정에서는 금속을 녹일 만큼 충분한 열을 발생시키기 위해 높은 전류가 필요합니다. 고전류 슬립링은 용접 로봇의 고전류 전송 요구 사항을 충족하여 용접 전원 공급 장치가 용접 건에 필요한 전류를 안정적으로 공급함으로써 용접 품질과 효율을 보장합니다.

광섬유 슬립링-HS 시리즈

특징: 광섬유를 데이터 전송 매체로 사용하여 회전 부품과 고정 부품 간에 광 신호를 끊김 없이 전송할 수 있습니다. 열악한 환경에서도 내구성이 뛰어나고, 접촉 및 마찰이 없으며, 수명이 매우 깁니다(1천만 회전 이상, 단일 코어는 1억 회전 이상). 다중 채널 기술을 결합하여 비디오, 시리즈 데이터, 네트워크 데이터 등 다양한 신호를 동시에 전송할 수 있으며, 광섬유를 이용한 신호 전송은 누설이나 전자기 간섭이 없어 장거리 전송이 가능합니다.
적용 시나리오: 용접 품질에 대한 요구 사항이 높고 용접 과정을 실시간으로 모니터링해야 하는 일부 용접 로봇의 경우, 광섬유 슬립링을 사용하여 고화질 비디오 신호를 전송하고 용접 영역 이미지를 모니터링 시스템으로 전송하여 작업자가 용접 상황을 실시간으로 관찰할 수 있습니다. 또한, 다른 고정밀 장비와 연동하여 작업해야 하는 용접 로봇의 경우, 광섬유 슬립링을 사용하여 고정밀 제어 신호 및 데이터를 전송함으로써 로봇의 동작 정확도와 제어 정확도를 보장할 수 있습니다.

캡슐 슬립링-12mm 6-108 링

특징: 360° 회전이 필요한 소형 및 중형 장비의 전력 전송 또는 제어 신호, 데이터, 비디오 신호 전송에 적합하도록 설계되었습니다. 특수 표면 처리 공정과 초경질 금도금 처리를 통해 저항 변동을 최소화하고 수명을 극대화했습니다. 주로 소형 및 중형 시스템의 약한 제어 신호와 약한 전류를 전송하는 데 사용되며, 저토크, 저손실, 무보수, 저잡음 등의 장점을 제공합니다.
적용 시나리오: 소형 또는 컴팩트하게 설계된 용접 로봇, 특히 공간이 제한된 작업 환경에서 캡형 슬립링은 뛰어난 적응성을 제공합니다. 이 슬립링은 용접 로봇의 소형 관절이나 회전 부품에 전력 및 신호 전송을 제공하여 로봇의 유연한 움직임과 정밀한 제어를 보장합니다.

기가비트 이더넷 슬립링

특징: 360도 회전이 가능하여 단일 채널 기가비트 이더넷 신호를 전송할 수 있습니다. 100M/1000M 이더넷 신호 전송에 최적화되어 있으며, 안정적인 전송, 패킷 손실 없음, 문자열 코드 없음, 낮은 반사 손실, 낮은 삽입 손실, 강력한 간섭 방지 기능, PoE 지원 등의 장점을 제공합니다. 전원 채널과 신호 채널을 혼합하여 사용할 수 있으며, 최대 8개의 기가비트 네트워크 채널을 동시에 전송할 수 있습니다. RJ45 커넥터를 통해 간편하게 연결 및 분리할 수 있습니다.
적용 시나리오: 자동 용접 생산 라인에서 용접 로봇은 일반적으로 다른 장비와 고속 데이터 통신 및 제어가 필요합니다. 기가비트 이더넷 슬립링은 용접 로봇과 호스트 컴퓨터, 컨트롤러, 센서 및 기타 장비 간의 고속 데이터 전송 요구 사항을 충족하고 용접 공정의 자동 제어 및 원격 모니터링을 구현할 수 있습니다.

슬립링 적용 시의 과제 및 고려 사항

하지만 용접 로봇에 슬립링을 적용하는 데에는 어려움이 따릅니다. 용접 로봇의 성능이 지속적으로 향상됨에 따라 슬립링에 대한 요구 사항 또한 높아지고 있습니다. 예를 들어, 더 빠른 회전 속도, 더 큰 전류, 그리고 더 많은 신호 채널은 슬립링의 설계 및 제조에 상당한 어려움을 야기합니다.
또한, 슬립링의 품질과 신뢰성은 용접 로봇의 전반적인 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 시중에 판매되는 슬립링 제품의 품질은 천차만별입니다. 부적절한 제품을 선택할 경우 로봇 고장이 빈번하게 발생하고 생산 효율이 저하될 수 있습니다. 따라서 기업은 슬립링을 선택할 때 제품 품질, 성능, 브랜드, 사후 서비스 등 다양한 요소를 종합적으로 고려해야 합니다.
동시에 용접 로봇의 미래 발전 요구에 부응하기 위해 슬립링의 설계 및 기술을 더욱 최적화하는 방안도 고려해야 합니다. 예를 들어, 슬립링의 전달 속도와 안정성을 향상시키기 위해 더욱 효율적이고 신뢰할 수 있는 슬립링 소재를 연구 개발하거나, 비용과 부피를 줄이고 슬립링의 통합성과 적응성을 개선하기 위해 새로운 슬립링 구조 및 제조 공정을 모색하는 것 등이 있습니다.

결론 슬립링

용접 로봇 분야에서 눈에 잘 띄지는 않지만, 슬립링은 로봇의 효율적인 작동에 필수적인 핵심 부품입니다. 슬립링은 용접 로봇의 정밀도, 안정성, 효율성 향상에 묵묵히 기여하고 있습니다. 미래 산업 자동화의 발전에 있어 슬립링은 앞으로도 중요한 역할을 계속해서 수행할 것입니다. 우리는 끊임없이 증가하는 도전과 요구에 부응하기 위해 지속적으로 연구하고 혁신해야 합니다. 슬립링 기술의 발전에 주목하고, 용접 로봇의 성능 향상과 산업 생산의 발전에 기여합시다.