커팅 로봇은 손실 없이 한번에 절단할 수 있다

로봇공학이 새로운 분야와 어플리케이션을 정복해가고 있다. 로봇 통합을 통해 어떠한 기술적 발전이 가능한지, 새로운 커팅 로봇이 개별 패널 커팅을 혁신하였다.

공학박사 랄프 회겔(Dipl.-Ing. Ralf Högel): IKH – Industrie KommunikationHögel대표

전세계적으로 커스터마이징(주문생산) 추세가 진행되고 있다. 재료 다양성과 변형 다양성은 한계가 거의 없어지고, 연속생산이 급격하게 추진되고 있다. 이는 제조사들이 소량생산이나 개별생산 형태로 나아가고 있다는 의미이다.

Homag Plattenaufteiltechnik GmbH는 제조산업과 수공업 분야를 지원하기 위해 획기적인 커팅 로봇을 개발하였다. Homag의 메카트로닉스 매니저 우베 엘하우스는 개발과정에서 다음 사항에 초점을 맞추었다고 한다. „개발목적은 상반개념인 개발생산과 최대생산의 조화를 이루는 것입니다. 공정의 최적화를 위해서는 로봇이라는 결론에 도달하였습니다.“

Homag은 분석을 통해 다양한 대안을 연구하였고, 로봇 솔루션이 유연성과 핸들링, 속도 면에서 탁월한 것으로 결론을 내렸다. 조사한 팔레타이징 로봇 중에는 MPL 시리즈의 4축 Yaskawa 장비가 속도, 가용성, 동작범위, 하중 측면에서 요건에 가장 근접한 것으로 나타났다. 그 중 Homag Group Director Strategic Sourcing의 디터 필츠가 강조한 공동의 협력도 중요한 포인트였다. „Yaskawa 팀은 우리 프로젝트에 많은 시간을 할애하였고, 최종 계약에 이르기까지 많은 노하우를 제공하였습니다.“

전자동 커팅 제약이 없는 재커팅

HPS 320 flextec의 가능한 시스템 레이아웃:
자동 스토리지 시스템과 연결할 수 있으며, 완전히 생산공장에 통합할 수 있다.

커팅 로봇 HPS320 flextec은 지난 Linga 2015 박람회에서 처음으로 공개되었으며, 선풍적인 반응을 일으켰다. „HPS320 flextec은 커스텀 블랭크를 전자동으로 처리하고, 최대한의 유연성을 가지고 있어 제약 없이 여러 커팅이 가능하였습니다. 시장이 기대했던 콤팩트한 커팅 로봇으로 박람회 기간 중에 첫 주문도 받았습니다.“(Homag우베 엘하우스)

HPS 320 flextec는 자동 스토리지 시스템과 연결하여 생산공장에 통합할 수 있어, 수공업 분야와 제조산업 모두 고객의 범위에 포함되었다. 이 커팅 로봇은 지능형 모듈로 구성되어 고객의 요건에 따라 조립할 수 있고, 구성요소 흐름과 성능 측면에서 조정이 가능하다. 커팅 길이가 3200mm인 HPS 320 flextec의 중심부는 Yaskawa 팔레타이징 로봇 Motoman MPL300ll을 장착하고, 커팅 길이가 4,300mm인 톱에는 하중 용량이 높은 Motoman MPL500ll을 사용한다. 이 두 4축 로봇은 동작범위가 3,159mm로 동일하며, 시스템에서 완전하게 플레이트 핸들링, 부품 핸들링, 스트립 핸들링을 담당한다. 로봇은 먼저 길이 절단 후 스트립을 들어 올리고, 이를 회전한 후 다시 커팅하도록, 횡방향 커팅을 위해 후방 테이블 위 또는 스트립 버퍼에 배치한다.

노하우 집약체인 흡입 그리퍼 기술

강력한 대형 흡입 그리퍼는 30가지 이상의 개별 섹션이 있어서, 가능한 커팅 스펙트럼을 선택하고 위치를 결정할 수 있다.

부품을 정확한 위치에 공급하여 완벽한 커팅이 가능하고, 완성된 부품은 배출 롤러트랙에 배치하거나 팔레트에 적재한다. „우리 공장에는 2대의 Yaskawa 로봇이 배치되어 있는데 모두 완벽하게 작동합니다. 이 로봇들은 강력하고 최고의 가용성을 유지하여 우리 기계와 완벽하게 조화를 이루고 있습니다.“(디터 필츠)

부품 핸들링을 담당하는 강력한 흡입 그리퍼에도 많은 노하우가 들어갔다. 이 대형 흡입 트러스는 30가지 이상의 개별 작동이 가능한 섹션이 있어, 커팅 스펙트럼을 선택하고 위치를 결정할 수 있다. „우리는 시뮬레이션을 통해 로봇의 동작범위를 고려하고, 가능한 모든 위치에 맞는 흡입 트러스를 개발하는 데에 성공하였습니다. 그리핑하는 공작물의 범위는 최소 240 mm × 80 mm에서 최대 4300 mm ×2200 mm이며, 이는 대략 1:500의 면적비에 해당합니다.“(우베 엘하우스)

최대한의 안전과 신속한 핸들링을 유지하기 위해, 진공압력이 센서기술에 의해 모니터링 된다. 진공압력과 패널 무게의 매개변수는 지속적으로 관리되어 로봇의 속도가 조정된다. 이 제어 알고리즘은 조작자의 지원 없이 백그라운드에서 진행된다.

로봇 프로그래밍이 필요 없다

좌측부터 우베 엘하우스 메카트로닉스 매니저, 디터 필츠 Strategic Sourcing 디렉터는 Yaskawa로봇이 지원하는 패널 커팅 로봇의 성능을 확신하고 있다.

실제로 두 로봇과 톱 시스템은 사이클 타임에서 완벽하게 조화를 이루고 있다. Yaskawa의 4축 로봇은 로봇 핸들링의 대기시간이 필요 없으며, 톱 시스템은 자신의 능력을 100% 발휘할 수 있다. 두 시스템의 협력으로 조별 최대 1,500개의 부품을 생산할 수 있다. 이 4축 로봇은 컨트롤기술 상 HPS 320 flextec의 기계 컨트롤 시스템에 완벽하게 통합되었다. 이 패널 커팅센터는 프로그래밍이 필요 없어 조작이 간단하며, 그리핑과 이동 패턴은 조작자가 개입하지 않아도 된다. Homag 최적화 소프트웨어 Schnitt Profit을 통해 작성되며, 마우스만 클릭하면 데이터가 시스템 컨트롤러로 전송된다.

Homag은 HPS 320 flextec을 도입하면서 개별 패널커팅에서 기술적인 발전을 이루었다. 이 솔루션은 로봇 핸들링 덕분에 하나의 톱으로 원하는 커팅을 실현할 수 있다. 이전에는 커팅을 위해 여러 번 수동 개입이 필요했지만, 이제는 최대한의 유연성이 보장되면서 모든 절차가 전자동으로 진행된다. HPS 320 flextec은 전체과정에서 무인으로 작동하고, Ligna 2017 박람회에서 처음으로 선보였던 새로운 시스템이 이를 증명하였듯이, 연결되지 않은 시스템에서도 가능하게 될 것이다. 로봇은 안정적으로 적재하기 위해 부품을 중간에 완충하고, 완성된 부품을 최대 4개의 리프팅테이블에 적재할 수 있다. „이 시스템은 개별생산의 혁신입니다. 속도와 유연성을 완전히 새로운 방식으로 결합하였습니다“(우베 엘하우스)