SCHUNK, 케이블 글랜드 조립 자동화

Lapp Tec AG의 사례는 완전 자동화 세계로 어떻게 진입할 수 있는지 잘 보여준다. 이 회사는 지난 수년 동안 여러 단계를 거쳐 케이블 글랜드 조립을 자동화하였다.

마틴 클루게(Martin Kluge): SCHUNK Intec AG Spann- und Greiftechnik 총괄 매니저

핵심 내용

  • Lapp Tec AG는 완전 자동화를 목표로 지금까지 수동으로 이루어지던 조립 작업을 자동화하였으며, 이를 통해 스위스에서 입지를 확고히 하였다.
  • 이 과정에서 직원들은 자동화에 익숙해졌고 경제성을 입증할 수 있도록 한 단계씩 접근하였다.
  • 직원들은 마음을 열고 이 변화를 받아들였으며, 개별적으로는 수요 변화에 대응할 수 있게 되었다.

유럽의 상황은 숙련인력 부족과 동유럽과 아시아의 치열한 경쟁으로 인해 어려운 상황을 맡고 있다. 유럽에서 수익성 있는 플라스틱 부품 시리즈를 생산하려면 자동화가 필수이다. Lapp 그룹의 자회사이자 고품질 플라스틱 솔루션 제조업체인 Lapp Tec AG는 일찍이 이러한 문제를 인식하고 지금까지 수작업으로 했던 조립 과정을 자동화하기 위해 새로운 기술을 적용하였다. 인소싱 전략으로, 외주로 했던 경쟁력 없는 수작업을 사내로 가져와 자동화하고 입지를 강화하였다.

“우리의 목표는 처음부터 ‘완전 자동화’였습니다. 하지만 전체 시스템을 한 번에 자동화하지 않았고, 2016년부터 이를 단계적으로 차근차근 진행했습니다. 우선 자동화에 대한 두려움을 없애야 했으며, 수익성을 실질적으로 증명하는 것이 더욱 중요했습니다.”(로만 게르만, Lapp Tec AG 대표)

단계적 접근 방식은 추가적인 장점을 제공하였다. 개별 프로젝트 단계에서 얻은 학습 효과를 다음 프로젝트 단계에 반영할 수 있었으며, 조립 셀에서 다음 조립 셀로 연속적인 최적화가 일어날 수 있었다. 처음에 계획했던 ‘만능 기계’에 대한 아이디어는 시간이 지나면서 수정되었고, 시스템 복잡성을 최적화하여 자동 포장기에 대한 인터페이스를 마련하였다. 현재 시스템은 원래 의도했던 계획에서 총 36가지 제품 변형에 대한 하이 러너를 포함하고 있다. 큰 케이블 글랜드와 특수 제품은 계속 전통적인 방식으로 조립하거나 별도의 자동 기계에서 진행한다. Lapp Tec은 이러한 방식으로 유연성을 유지하면서, 다양한 크기와 스레드 타입 측면에서 수요 변동에 개별적으로 대응하고 있다.

Aerne Engineering 시스템에서 SCHUNK의 그리퍼와 리니어 다이렉트 축이 함께 작동한다. 이는 Lapp Tec이 요구하는 공정 신뢰성과 수익성을 달성하는 유일한 방법이다.

셋업 시간 최소화를 위해 기계를 연결하다

현재 총 3대의 자동 조립기와 자동 포장기를 사용하고 있으며, 이 기계들은 모두 연결되어 완전히 조화를 이루고 있다. 자동 기계 하나를 정비해야 하는 경우, 다른 자동 기계에서 제품을 생산할 수 있으며 셋업 시간도 얼마 걸리지 않는다. 이를 통해 최대한의 유연성이 보장되고, 이러한 유연성은 5 ~ 10일을 앞서 미리 준비하기 위해 중요하다. 단계별 프로젝트는 생산을 하면서 동시에 진행하였고, 조립 공정에서 기계 조작에 미숙했던 여성 직원들도 자동화에 단계적으로 끌어들일 수 있었다. “여성 직원들도 자동화로의 전환을 흥미롭게 여겼고 최선을 다했으며, 직접 시스템을 조작할 수 있게 되었습니다.”(로만 게르만)

“동참한 직원들은 상당한 이익을 봤으며, 임금 면에서도 유리했습니다.” 개별 주문 배치를 담당하는 조립 팀장인 안토니에타 마요레트가 이러한 효과에 대해 설명하였다. “직원들 사이에서 자동화 주제를 직접 다뤄보겠다는 관심과 의지가 컸습니다. 기회를 확인했으며 그 기회를 잡았습니다.” 이러한 긍정적인 경험으로 오랫동안 남성들의 영역으로 남아있었던 사출성형기를 다루는 여성 직원들이 점점 늘어났다.

Aerne Engineering은 개별 셀의 구성, 설계, 설치 및 시운전을 담당했다. 오너이자 영업 관리자인 스벤 퓌러의 관점에서 Lapp Tec의 전략과 투자 계획은 처음부터 멀리 내다본 것이다. “스위스의 자동화 솔루션은 일반적으로 유연하면서 소량 생산에 관한 것입니다. 우리 시스템도 Lapp Tec과 마찬가지로 다양한 제품에 맞춰 설계하였습니다.”(스벤 퓌러). 평가 단계가 매우 중요하였다. 신제품 생산은 종종 하나의 단계로 자동화되지만 기존 조립 프로세스를 자동화할 때에는 단계별 접근 방식도 유용하다. “중요한 것은 투자금 회수입니다. 이 시스템은 2 ~ 3년 내에 투자 원금이 회수할 수 있습니다.” 자동화를 시작하려는 기업들은 모델 고객의 어셈블리 시스템을 살펴보고 성능과 가능성에 대한 아이디어를 얻을 수 있었습니다.

서비스와 성능 그리고 번거로움에 초점을 맞추다

Lapp Tec의 세 어셈블리 셀은 거의 동일하여 언제든지 다른 셀로 생산을 이동할 수 있다. 작업 과정에서포지션과 최종 위치를 모니터링할 수 있다.

로만 게르만에게 시스템의 신뢰성과 가용성이 결정적이었다. “첫 번째, 시스템 제조업체의 예비 부품을 포함하여 7일 24시간 서비스를 중요하게 생각합니다. 두 번째는 성능, 즉 분당 많은 수의 케이블 글랜드를 생산하는 것이 중요하고, 세 번째는 포맷 교체가 번거롭지 않아야 합니다.”(로만 게르만) 최대 45분 이내에 어셈블리 셀을 새로운 부품 범위에 맞추어 유연하게 변환할 수 있다. Aerne Engineering은 이 모든 것을 해결하였으며, 높은 요건을 충족하기 위해 다양한 몰드 캐비티를 특히 조밀하게 배열할 수 있는 리니어 트랜스퍼를 사용하였다. 핸들링은 절대치형 엔코더가 장착된 SCHUNK LDx 시리즈의 수명이 긴 고정밀 리니어 모터 축으로 반복 정확도는 < 0.01mm이다. 시스템을 시작할 때와 비상 정지 후에 시간이 많이 걸리는 기준 위치로 이동이 필요하지 않다. 또한 모듈에는 종단 센서나 기준 센서가 필요하지 않아 투자 비용과 프로그래밍 노력 그리고 케이블 세트의 케이블 수가 줄어들었다.

X-프로파일을 갖춘 SCHUNK LDN 리니어 모듈은 최대 가속도 40m/s2, 최대 속도 4m/s 이며, 250N의 최대 구동력과 100N의 최대 공칭 힘을 달성한다. 짧은 스트로크 모듈 Schunk LDK는 Z 방향으로 작은 부하를 매우 동적으로 움직이게 한다. 두 모듈 모두 Lapp Tec과 같은 고성능 애플리케이션을 위해 만들어졌다. 축은 기본적으로 Bosch Rexroth의 Indradrive 컨트롤러로 제어되며, 옵션으로 Siemens Sinamics S120 컨버터를 사용할 수 있다. SCHUNK는 표준 인터페이스인 Profibus, Sercos III, Profinet IO, 이더넷/IP 및 Ethercat이 있는 모든 LDx 모듈을 제공하기 때문에 모듈을 상위 시스템 컨트롤에 빠르고 쉽게 통합할 수 있다.

Aerne Engineering은 소형 SCHUNK MPG plus와 유연한 자동화를 위해 설계된 SCHUNK KGG 소형 부품 그리퍼를 사용한다. 이 그리퍼는 평평한 디자인과 큰 스트로크를 결합한 것이다. 핸들링 측면에서 한편으로 선형 축의 유연성에 의해, 다른 한편으로는 그리퍼 핑거 또는 전체 그리퍼를 교체함으로써 다양화될 수 있다. 개별 금형 캐비티는 기계적 변환 없이 시스템 제어를 통해 선택할 수 있다. 벌크 부품은 나선형 컨베이어 피드를 통해 공급되며, 일부는 전기적으로, 일부는 수동으로 새로운 포맷에 맞추어 변환할 수 있다.

서비스 기술자가 결정적인 역할을 했다.

전기적으로 제어되는 SCHUNK LDK 리니어 다이렉트 축과 공압으로 제어되는 SCHUNK KGG 소형 부품 그리퍼의 조합으로, 이 스테이션에서 가능한 가장 짧은 처리 시간이 보장된다.

스벤 퓌러는 구성 요소의 조합을 Aerne Engineering의 강점 가운데 하나로 본다. 목적에 맞게 선택하고 설계하는 외에 예비 부품 재고를 위한 권장 사항 목록도 포함된다. “우리는 개념을 만들고 책임을 집니다.”(스벤 퓌러)

로만 게르만에 따르면 모든 변형 모델이 깨끗하게 만들어지고 직원들이 운영과 설정 프로세스에 익숙해지는 초기 단계에서 Aerne Engineering 서비스 기술자가 현장에서 도움을 주는 것이 큰 도움이 되었다고 한다. 지금도 로만 게르만은 Aerne Engineering의 존재감을 높이 평가한다. 신뢰할 수 있는 자동 조립기의 서비스 작업이 타사 시스템으로도 확장되어, Aerne Engineering은 이제 주 3일 현장에 대기하며 전체 Lapp Tec 생산을 위해 높은 시스템 가용성을 보장한다.