결합공정에서 일하는 로봇

소형화 트렌드로 인해 특정 프로세스는 더 이상 인간이 감당할 수 없는 일이 되었다. 이제 결합공정과 마킹도 로봇으로 옮겨가는 추세이다.

산업환경에서 로봇의 작업범위가 디지털화와 소형화 추세로 변하고 있다. MRC(인간과 로봇 협동) 분야뿐만 아니라 일반 생산분야에서도 로봇을 투입할 수 있는 많은 가능성이 존재하고 있다. Schreiner 그룹 역량센터인 Schreiner Service는 모듈식 로봇지원 생산 셀을 통합하여 도포와 테스트 공정을 지원하고 있다. 이 역량센터의 수장인 미하엘 라이네케는 로봇 통합과정에서 사용자들이 부딪히게 되는 사항들에 대해 인터뷰를 진행하였다.

미하엘 라이네케(MICHAEL REINEKE)
미하엘 라이네케는 Schreiner 그룹의 Schreiner 서비스 역량센터장이다. 이 역량센터는 로봇지원 모듈러 셀을 취급하고 있다.

로봇을 이용한 마킹과 도포공정에서 해결 과제는 무엇입니까?

의아하게 들릴지 모르지만, 현재 산업분야에서 로봇을 이용하여 기능부품과 라벨을 결합하는 것이 소형화 추세가 진행되고 있습니다. 부품과 라벨의 위치를 정확하게 잡고 이를 가공하는 것에 갈수록 요건이 높아지고 있습니다. 점점 더 작은 공차로 실현해야 하고 수작업으로는 가공할 수 없는 시스템을 요구하고 있어, 로봇이 지원하는 제조 셀을 이용하여 이런 요구사항과 요구조건을 충족하고 있습니다. 또 이러한 요구사항 가운데 하나가 효율증대입니다. 로봇은 365일 24시간 일할 수 있고 항상 동일한 높은 품질을 유지합니다. 고객들에게 최대한 공정안전성을 보장할 수 있어, 고객들에게 결정적인 기준이 되고 있습니다. 이런 맥락에서 품질보증이 매우 중요한 역할을 합니다. 로봇은 모든 제조단계를 완벽하게 기록하고, 제조공정 중의 수정작업이나 구성품의 변경작업을 복잡하지 않게 조정할 수 있습니다. 따라서 생산량이 작고 종류가 다양한 경우에도 장기적으로 이익이 됩니다.

어떤 로봇을 사용하고, 로봇 통합이 어떤 성과를 내고 있습니까?

우리는 자동화된 마킹과 결합공정에 대한 다양한 요건에 맞추어, 4개의 표준화된 제조 셀을 정의하고, 이 제조 셀들은 필요한 생산개수와 택트타임에 따라 각각 다른 자동화기술로 업그레이드 할 수 있습니다. 자가결합식구성품과 다이어프램의 결합기술과 필요한 시험기술은 고객의 요구사항에 맞추어 개별적으로 조정합니다. 고객들은 생산공정에서 로봇을 이용한 자동화에 의존합니다. 공급형태와 클럭 주파수에 따라 트레이 스태커, 벌크 재료분리기, 컨베이어기술을 이용할 수 있습니다. 이러한 로봇지원 자동화로 최고의 생산자율성, 즉 무인생산이 가능합니다. 당사 6축 관절로봇은 공작물과 구성품의 핸들링과 가공에 매우 보편적으로 사용하는데, 작업공간이 넓어 유연하고 빠르게 움직이며 그리퍼와 공작물을 임의로 정렬할 수 있어, 다양한 크기와 무게의 공작물을 취급할 수 있습니다.

로봇 셀로 전환함으로써 어떤 장점이 생겼습니까?

우리 제품을 사용하는 분들은 소형화 추세와 관련하여 사람이 도저히 할 수 없는 높은 수준의 정밀성과 품질보장을 로봇이 대신하기 때문에 로봇기술을 선택하였습니다. 당연히 연속적인 가용성, 높은 효율성, 자동 기록도 중요한 역할을 하였습니다. 자원 절감도 추가적인 한 측면이었습니다.

Schreiner Services우수 부품기계라고 불립니다. 정확하게 이 말이 의미하는 바가 무엇입니까?

하우징과 어셈블리를 조립할 경우 대부분 작고 민감한 구조물을 가공해야 하고, 이러한 구조물의 취급과 테스트는 갈수록 어렵고 까다로워지고 있습니다. 소형화로 인해 가공에 대한 요건도 복잡해지고 있습니다. 요구되는 공차가 계속해서 줄어들고 있기 때문입니다. 결합솔루션을 생산개수가 많은 구성품에 사용할 경우 정밀성과 공정안전성이 가장 우선시됩니다.

로봇시스템은 기능부품의 결합과 테스트 자동화로 생산효율성이 눈에 띄게 높아집니다. 사람보다 빠르고 일정하게 그리고 원칙적으로는 오류 없이 작업합니다. 자동화된 시험기술과 측정기술로 포지셔닝 정밀성 같은 매개변수를 100% 점검하고 다이어프램의 기밀성과 공기흐름을 정확하게 측정할 수 있습니다. 또한 마킹과 코딩, RFID 라벨의 무접촉 판독도 테스트할 수 있습니다. 따라서 시험 기준에 따라 오류가 없고 추적 가능한 구성품만 제조공정을 떠날 수 있습니다. 여기서 추적 가능성이 핵심 단어입니다. 이와 같은 여러 측면이 „우수 부품기계“라는 결과로 이어졌습니다. 자재 선택과 결합솔루션 선택에서 노하우, 올바른 결합기술 그리고 올바른 기준에 따른 전자동 시험이 바로 그것입니다. 우리는 100% 우수부품이 다음 공정으로 넘어갈 수 있습니다.

귀사는 표준화되고 모듈화된 생산 셀을 제공합니다. 모듈은 어떤 영역과 관련이 있습니까?

자동화 생산에 대한 다른 요구사항들, 대부분은 생산개수와 택트타임으로 정의되는데, 이러한 요구사항에 맞추어 Schreiner Services는 자가결합식 기능부품의 결합과 테스트를 위해 네 가지 표준화된 제조 셀을 정의했습니다. 이 제조 셀은 결합기술과 시험기술에 따라 개별적으로 조정할 수 있습니다. 모든 제조 셀에는 자가결합식 기능부품을 결합하기 위한 자동 디스펜서와 존재유무 점검, 다이어프램 에어플로우 등의 기능시험을 위한 하나의 시스템입니다. 각 기계는 PLC 산업 제어와 필요한 안전장치와 보호유리를 갖춘 산업용 표준 셀 안에 있습니다.

SC I 와 SC II 모듈은 수동으로 장착됩니다. SC III 및 SC IV 모듈은 로봇 기술을 이용한 자동화에 의존하고, 요구사항에 따라 트레이 스태커, 벌크재료 분리 또는 컨베이어 기술을 추가로 장착할 수 있습니다. 공작물의 피드자동화는 무인생산을 가능하게 합니다. 각 기계는 불량부품을 시험하고 선별합니다. 원하는 경우 우수부품 마킹을 선택할 수 있습니다. 요구사항에 따라 컬러 코딩, 경우에 따라 배치번호를 포함한 레이저 마킹과 기계적 스탬핑이 제공됩니다.

작동 중에 엔드이펙터를 교체할 수 있습니까?

기계 레이아웃은 기본적으로 많은 엔드이펙터를 허용합니다. 최신 디자인의 모듈러 제조셀은 주로 그리핑 기능과 리프팅 기능을 제공하고, 이 기능은 각 구성품을 이송 트레이나 슬라이드에서 가져온 다음 로터리 인덱스테이블에 공급하여 다시 복귀합니다. 대체 엔드이펙트를 이용하여 또 다른 가공단계를 자동화하는 것도 생각할 수 있습니다.

하나의 로봇 셀 안에서 다른 재료의 제품을 취급할 수 있습니까? 예를 들면 한 로봇이 플라스틱 라벨과 종이 라벨로 표시하는 작업을 맡을 수 있습니까? 

다른 포맷, 재료, 구성품을 사용하는 것은 아무런 문제가 없습니다. 뿐만 아니라 모듈러 구조를 바탕으로 사용자에게는 높은 투자안전성이 보장됩니다. 이 기계는 모듈단위로 하나씩 확장할 수 있고 바뀌는 구성품 가공을 위해 조정할 수 있습니다. 그래픽을 기반한 유저인터페이스로 직관적이며 편안하게 성능 매개변수를 변경할 수 있습니다. 다른 가공어셈블리를 통합하거나 교체하고자 하는 경우, 소프트웨어 통합기능이 네트워크 능력을 바탕으로 새로운 기계를 인식하고, 프로세스 단계를 적절히 조정합니다.

로봇 셀은 어느 정도의 포지셔닝 정확도와 포지셔닝 속도를 달성합니까?

당연히 성능 매개변수는 제조현장에서 기술적 요구와 조건에 맞추어 조정됩니다. 결합로봇은 펀칭부분과 결합부분을 조정하고 기본적으로 ±0.2 이내의 공차로 작업합니다. 보완적인 측정기술과 어셈블리 동기화를 통해 정확도를 더욱 높일 수 있습니다. 택트타임은 구성품 공급속도를 기준으로 합니다. 일반적으로 결합과 시험이 부품 당 5 ~ 10초 이내에 이루어집니다. 고객이 더욱 짧은 택트타임을 원하면 부품 당 2 ~ 3초로도 가능합니다.

원격 정비와 관련해서 어떤 안전 표준을 충족해야 하나요?

원격정비와 관련해서 내부 정비기사가 기계 컨트롤시스템에 접근하느냐 또는 외부 정비기사가 접근하느냐를 구분해야 합니다. 원격 정비시스템은 대체로 보안기능이 구현되어, 연결은 보통 현장에 있는 조작자에 의해 요청됩니다. 원격 정비센터에서 정비해야 할 기계 컨트롤시스템을 호출하거나 또는 자동 콜백(Callback)을 통해 연결이 이루어집니다. 기계 컨트롤시스템 조작자는 시스템에서 해당 기능을 확인하여 원격액세스에 명시적으로 동의해야 합니다.

외부 정비인력은 정비를 시작하려면 권한이 있어야 합니다. 비밀번호는 보통 일회용 비밀번호를 사용하고, 원격 정비내용은 기록됩니다. 또한 정비해야 할 시스템에서 다른 기능도 구현할 수 있습니다. 예를 들면 액세스 시도에 오류가 있는 경우 시간 차단, 정상 모드에서 원격 정비 차단, 정확하게 정의된 시간에 대해서만 명백하게 승인 아니면 정비인력의 권한을 제한할 수 있습니다. 원격 정비 시 외부의 통신연결을 통해 접근하는 것은 차단됩니다. 원격 정비기사는 자격을 갖추어야 하고, 전달되는 데이터는 암호화되어야 합니다.