부품을 벤딩하는 로봇

강판을 보호하려면 전기가 필요하다. 더욱이 안전과 관련된 구성품인 경우, 전기를 정확하게 형성해야 한다. 이런 경우, 로봇이 도움이 될 수 있다.  그래도 반드시 인간의 풍부한 경험이 필요하다.

슈테파네 이타세

철도 산업용 전류 변환기나 산업 전류 변화기용 하우징이나 버스바 등 Sykatec의 모든 제품들은 매우 정밀해야 한다. 15년 전 SIEMENS의 자회사로 설립된 이 업체는 철도 건설업, 전류 변환기 산업 그리고 금속 가공업의 시스템 파트너로서 고객들에게 제품 개발에서 납품까지 함께 한다. 콤포넌트들은 대부분 다양한 강판 벤딩 부품을 포함하고 있다. 2015년만 해도 고객 주문에 따라 제작한 각기 다른 부품이 15,000개를 넘었다. “스틸, 알루미늄, 구리 등 모두 다양합니다.“ (게르트 프리드리히 비트후스, Sykatec 대표) 철도 차량에 사용되는 많은 제품들은 안전과 밀접한 것으로, 정확하게 벤딩 부품을 제작해야 한다. “벤딩 부품에 들어가는 회로 기판 고정용 나사가 있다면, 벤딩 에지까지 합쳐 1/10mm의 정확도로 제작해야 합니다. 조립 시 부품을 나사로 체결하거나 리벳팅하는 경우, 구멍이 정확히 맞아야 합니다. 재 작업이 불가능합니다.“ (마르쿠스 요르단, Sykatec 생산 마이스터)

요구 조건이 특히 까다로운 부품 벤딩하기

“우리에게 있어서 벤딩은 핵심 기술입니다. 우리는 설계를 통해 부품을 통합하기 때문입니다. 부품 2개나 3개를 쓰는 대신 우리는 하나만 사용합니다. 그 때문에 벤딩 부품이 더 복잡해집니다.“ (게르트 프리드리히 비트후스) Sykatec에서는 하나의 부품을 최대 20번까지 벤딩한다. 이 정도 벤딩 횟수이면 보통 2개 ~ 8개의 부품을 사용한다. 벤딩셀은 Trumpf사의 Trubend Cell 5000을 사용한다. 제조사에 따르면 이 벤딩셀을 사용하면 부품 품질은 우수하게 유지하면서 폭넓은 스펙트럼의 부품 가공을 유연하게 그리고 생산적으로 자동화할 수 있다. “지금까지 당사 벤딩 프레스 가운데 한 대만 로봇으로 자동화하였습니다. 아직 10대가 더 남아 있습니다.“(게르트 프리드리히 비트후스) Sykatec은 특히 치수와 표면 품질 면에서 요건이 까다로운 부품을 벤딩 셀로 가공하고 있다.

로봇은 사람의 작업부담을 줄여주는 우수한 수단이다. 왼쪽에서부터 라이너 슈테그바우어, 마이스터 마르쿠스 요르단 그리고 Sykatec 대표 게르트 프리드리히 비트후스
로봇은 사람의 작업부담을 줄여주는 우수한 수단이다. 왼쪽에서부터 라이너 슈테그바우어, 마이스터 마르쿠스 요르단 그리고 Sykatec 대표 게르트 프리드리히 비트후스

벤드마스터라고 부르는 로봇은 소형 부품용 집게와 대형 부품을 위해 자체 제작한 진공 그리퍼 시스템 등 두 개의 유연한 그리퍼 시스템으로 되어 있어, 이 그리퍼로 강판과 부품을 붙잡을 수 있다. 집게로 강판을 잡을 때에는 집게가 정확한 위치에서 잡을 수 있도록 준비된다. 진공 그리퍼의 경우 카메라가 강판의 정확한 위치를 포착하여 로봇이 정확하게 잡을 수 있다. “집게의 장점은 측정 장치가 없기 때문에 속도가 빠르며, 단점은 소형 부품만 잡을 수 있다는 점입니다.“ (마르쿠스 요르단) 진공 그리퍼인 경우 카메라가 부품을 광학적으로 측정하기 때문에 부품을 정확하게 쌓지 않아도 된다.

마르쿠스 요르단의 설명에 의하면 부품 준비가 세심해야 한다고 한다. “선행 작업장에서 강판을 보다 정확하게 준비해야 합니다“ (마르쿠스 요르단) 벤딩셀은 로봇이 다양한 특성의 재료를 취급할 수 있도록 우수한 성능을 갖추고 있다. 벤딩 시 리바운드는 컨트롤 기능이 제공되는 앵글 센서에 의해 포착되고, 기계는 각도 보정을 스스로 실행할 수 있다. “벤딩 시 문제는 재료 특성이 전적으로 결과에 영향을 끼친다는 점입니다. 따라서 재료가 다를 때나 배치가 달라도 각도 보정이 필요합니다.”(마르쿠스 요르단) 벤딩 셀이 그러한 보정 기능을 갖추고 있지 않다면, 조작자가 정말 자주 점검해야 하고, 재 작업도 필요합니다.

로봇이 사람의 부담을 물리적으로 완화할 수 있다

“로봇이 인간보다 빠른 것은 아니지만 꾸준하게 휴식 시간 없이 야간 근무조에서도 작업할 수 있습니다.“ (게르트 프리드리히 비트후스) Sykatec은 자재 공급 및 배출작업에도 로봇을 사용하며, 2 ~ 3시간은 감독 없이도 작업할 수 있다. 벤딩작업과 안착 후 조작자는 게이지로 부품을 검사하고 포장한다.

“예전에는 이 로봇으로 60가지의 부품을 만들었습니다“ (마르쿠스 요르단) Sykatec은 로봇을 사용하면서 정밀성 외에 인간 공학도 고려하고 있다. “크거나, 무겁거나 잡기가 어려운 부품은 로봇에게 맡깁니다.“(마르쿠스 요르단) “수동 벤딩은 작업자들에게도 물리적으로 큰 부담입니다. 모든 부품을 들었다 놓았다 해야 되기 때문입니다.“(게르트 프리드리히 비트후스) 

조작자는 벤딩셀이 작업하는 동안, 다른 기계에서 작업할 수 있다
조작자는 벤딩셀이 작업하는 동안, 다른 기계에서 작업할 수 있다

로봇을 사용하면서 조작자는 신체적으로 부담이 가는 작업에서 감시하고 보정하는 활동으로 옮겨가고 있다. 벤딩 로봇이 신뢰감 있게 작업함으로써 생산가동 시간 동안 셋업 작업 외에 부가적인 활동도 할 수 있다. “벤딩 로봇 조작자는 그전에는 모두 벤딩 프레스에서 작업했었습니다. 벤딩에 대한 기본 지식이 필요했고, 새로운 직원에게 벤딩 작업을 교육시킬 때에 우리는 모든 종류의 부품을 마스터하기까지 6개월을 걸렸습니다.“(마르쿠스 요르단) 벤딩 로봇을 이용하여 작업하는 데 필요한 기본 토대는 Trumpf사에서 실시하는 일주일간의 교육이다. 이 교육에는 기계 조작자 외에 NC 프로그래머도 같이 참여한다. NC 프로그래머는 추가로 3주간의 프로그래밍 교육도 이수한다. Trumpf사의 실무 기술자가 현장에서 실시하는 2주간 교육도 유용하다.

벤딩셀 프로그램 작성 시 벤딩 시퀀스, 공구 그리고 기술적 매개변수를 기본적으로 정한다. 조작자가 정밀 조정 시 고려하는 각기 다른 재료의 거동은 세부 사항인 경우가 많다. “로봇 프로그램 안에 많은 것이 있긴 하지만, 사람이 알아야 할 미묘한 사항들도 있습니다.“(게르트 프리드리히 비트후스) 비트후스는 로봇을 이용한 벤딩 작업은 최고의 인력을 투입해야 하는 고도의 작업으로 본다. 따라서 로봇은 수동 기계 조작에 대한 우수한 보완책으로 생각할 수 있다.