공작물 교체 자동화

생산 개수는 적은데 로봇이 크면 이는 잘 어울리지 않은 조합이다. 이런 경우 크고 비싼 로봇은 수지가 맞지 않을 수 있다. 하지만 Erst-Maschinenbau는 Haubex를 이용하여 직접적으로 복잡하지 않게 공작물 교체를 자동화하였다.

빅토리아 존넨베르크(Victoria Sonnenberg)

핵심 내용

  • Erst-Maschinenbau는 Haubex로 바이스를 자동 교체하는 솔루션을 개발하였다.
  • Haubex는 간단히 공구 체인저에 장착할 수 있고, 기계에서 공구처럼 사용할 수 있다.
  • 이 자동화 솔루션은 로봇 기능 가운데 필요한 부분만 구현한 것이며, 자동화 입문자도 쉽게 접근할 수 있다.

왜 혁신을 항상 대기업에만 떠넘기는가? 지난 한 해 동안 많은 기업들은 변화하는 상황에 적응하느라 애를 먹었다. 하지만 소수의 기업들은 스스로 질문하고 남는 역량을 통해 신선한 아이디어를 빠르게 추구했다. 여기에 생산 배치 규모가 작은 회사를 위한 신선한 아이디어가 있다. Erst-Maschinenbau의 전무 이사인 위르겐 슈티글리츠가 지도하는 팀이 특허 출원한 자동 공작물 교체 시스템 Haubex가 바로 그 증거이다.

바덴 뷔르템베르크의 쇼른도르프에 소재하고 있는 소규모 기계 엔지니어링 회사인 Erst-Maschinenbau는 기계 개조 및 특수 기계 개조의 비즈니스 분야를 전문으로 하고 있다. 이 회사의 가장 큰 영역은 클램핑 기술, 특히 자동화를 위한 센터 클램프로, 이른바 Haubex에 대한 아이디어를 제안했다.

“대형 로봇으로 작은 바이스를 이동시키는 것이 항상 거슬렸습니다. 또한 기계 앞쪽의 로봇이 많은 공간을 차지했습니다. 작은 바이스를 교체하기 위해 큰 로봇을 사용하는 것은 결코 경제적이지 않습니다.”(위르겐 슈티글리츠). 소량 시리즈나 개별 부품 제조할 경우에 로봇은 비경제적이다. “우리는 이를 잘 인식하고 있었고, 이 문제에 대한 대안을 찾고 있었습니다.”(위르겐 슈티글리츠) 정확하게 위치를 결정하고 지정된 경로를 이동할 수 있는 공작기계에 대한 솔루션을 찾아야 했다. 로봇을 사용하지 않고 기계에 센터링 바이스를 배치하지 않을 이유가 없었다.

바이스가 배치되는 즉시 Haubex는 공구 체인저에 다시 매달린다.

공구 체인저에 전통적인 센터링 바이스를 걸다

“우리는 솔루션에 대해 생각하고 몇 가지를 시도한 후 Haubex에 대한 아이디어를 제안했습니다. 이는 원칙적으로 후드에 연결하여 공구 체인저에 거는 방법으로, 전통적인 센터링 바이스와 다를 바가 없습니다.”(위르겐 슈티글리츠) 공구 체인저는 모든 기계에서 기본으로 장착되어 두 개의 Haubex 시스템을 공구에 쉽게 걸 수 있다. 이는 기계에 고정된 로봇에 비해 큰 장점을 제공한다. “우리의 희망은 2개부터 사용할 수 있는 Haubex가 모든 기계의 표준이 되는 것입니다. 첫 번째 부분을 넣고 프로그램을 작성하는 동안, 두 번째 부분을 공구 체인저를 점심시간이나 야간에 기계에서 사용할 수 있습니다.” 전통적인 기계 제조사와 위탁 제조 업계 고객들의 피드백에 의하면, Haubex가 그 공정을 담당하기 때문에, 작업자가 기계의 작업물을 지속적으로 교체할 필요가 없어 시간적으로 이익이라고 한다.

“금형 제작 업계의 고객은 Haubex를 사용하여 방전 펀치를 밀링합니다. 주간에는 프로그램을 작성하고 야간에는 Haubex 시스템을 이용합니다. 프로그램 실행 시간이 길기 때문에 작업자가 현장에 있지 않아도 기계가 2~3시간 동안 작동할 수 있습니다.”(위르겐 슈티글리츠)

소량 생산 고객들은 여전히 자동화에 어려움을 겪고 있음을 알 수 있다. 하지만 로봇은 비싸고 너무 제한적이며 프로그래밍하는 데 시간이 너무 오래 걸리기 때문에, 이런 점에서 Haubex가 이점을 제공할 수 있다. 고객은 몇 개의 시스템으로 시작하여 적은 투자로 자동화를 시작할 수 있다. “Haubex는 로봇 기능 가운데 꼭 필요한 부분만 구현하며, 이미 공구 체인저는 모든 직원들이 다룰 수 있기 때문에 교육이 필요하지 않습니다.”(위르겐 슈티글리츠)

Haubex는 공구를 교체하는 것만큼 쉬우며, 공구 체인저에 빠르고 쉽게 걸 수 있다.

간단하게 부가 가치를 창출할 수 있다

위르겐 슈티글리츠는 Haubex를 간단하게 사용할 수 있다는 것을 설득하는 것이 가장 큰 도전이었다고 설명한다. 사람들은 자동화라고 하면 로봇과 프로그램을 먼저 생각하기 때문이다. “Haubex에 대한 아이디어는 간단하고, 곰곰이 생각해 보면 이 아이디어가 좋다는 생각을 하게 됩니다. Haubex에 대한 심리적 거부감을 극복하고 나면 지속적으로 긍정적인 반응을 보였습니다. 지금까지 Haubex를 알게 된 고객들은 모두 Haubex를 지속적으로 사용하고 있습니다.”

위르겐 슈티글리츠도 부가가치를 창출하는 것이 쉬울 수도 있다는 것을 Haubex를 개발하면서 깨달았다. Erst-Maschinenbau은 슬라이드 제조에 Haubex 시스템을 직접 이용한다. 가공 시간은 대략 12분이므로, 5대의 Haubex 시스템으로 작업자가 개입할 필요 없이 1시간 분량을 기계가 작업한다. 야간에도 기계에 공작물이 자동 로드되어, 직원들이 퇴근한 후에도 기계가 계속 작동한다. 이로써 이전보다 생산량이 10~15% 정도 증가하였다.

Erst-Maschinenbau는 Haubex가 장착된 기계로 무인 작업이 가능해지면서, 개발 시안 전 측면을 매우 ​​중요하게 생각했다. Haubex는 특수 잠금장치를 사용하여 텐셔너에 연결되어 단단히 고정할 수 있다. 이로써 바이스가 간단한 잠금장치로 후드에서 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 하지만 Erst-Maschinenbau는 여기에 보조 잠금장치를 설치했다. 보조 잠금장치는 정확도를 해치지 않고 잠글 수 있는 충분한 공간이 있다.

센터링 바이스와 이미 고정된 공작물이 있는 Haubex는 공구와 함께 공구 체인저에 달려 있다. 센터링 바이스는 Haubex의 둥근 모양에 맞게 조정된다. Haubex는 범용 플레이트 덕분에 다른 클램핑 장치와도 호환되며, 안전 요소도 통합되어 있다. 또한 Haubex에는 댐핑 슬리브가 내장되어 있으며, 이는 Haubex와 기계를 위한 에어백으로 간단하게 힘을 흡수한다. 잘못된 작동으로 인해 충돌이 발생하면 기계가 꺼질 시간적인 여유가 생긴다.

Haubex를 사용하면 안전 관련 문제가 없다

지금까지 Haubex는 125mm 버전에서만 사용할 수 있었다. 하지만 올해부터 150mm와 160mm 사이즈가 출시되었다.

“Haubex를 가능한 한 단순하게 만드는 것이 중요합니다. 감지 측면뿐만 아니라 기계적으로 절대적 안전이 필수입니다.”(위르겐 슈티글리츠). 하지만 로봇에 대한 안전 요건이 Haubex에서는 필요하지 않다. “지난 한 해는 우리에게 어려운 시기였습니다. 고객들도 쉽게 결정을 내리지 못했습니다. 따라서 로봇을 이용한 자동화에 수십만 유로를 투자할 수 없는 소규모 회사들을 우리의 고객으로 끌어올 수 있었습니다.”(위르겐 슈티글리츠)

그렇다면 로봇과 Haubex 가운데 하나만 선택해야 하는가? 잘 알려진 한 기계 제조업체의 사례에서 확인할 수 있듯이 반드시 그럴 필요는 없다. 이 업체의 자동화 기계는 대부분 생산 수량이 200개 이상인 고객에게 납품된다. Haubex는 부품을 교체 장착하기 위해 고려하는 대상이 아니다. 이는 바이스에서 콜릿으로 자동 교체하는 것과는 상황이 다르기 때문이다. 해당 업체의 기계는 의료 기술용 부품을 제조하기 때문에 로봇은 부품을 최대 3kg까지만 들어 올릴 수 있다. 따라서 이 로봇은 클램핑 장치를 스스로 교체할 수 없으며, 이 부분에서 Haubex가 작동한다. 로봇이 기계에 부품을 계속 로드하는 동안 Haubex로 클램핑 장치를 변경할 수 있다. 이전에는 이 작업을 작업자가 수동으로 수행해야 했다.

현재 Haubex가 가진 유일한 한계는 125mm인 크기이며, 이는 궁극적으로 기계와 공구 체인저로 인한 것이다. 하지만 올해 150mm와 160mm 크기의 Haubex와 Haubex 위에 둥근 부품을 고정할 수 있는 콜릿이 출시될 예정이다. 위르겐 슈티글리츠 전무이사는 특허출원 중인 혁신적인 Haubex 덕분에 미래에 대한 자신감이 생겼다. 그는 소량 생산하는 모든 회사에 다음과 같이 강조한다. “더 이상 Haubex를 사용하지 않는다면 이는 생산성을 최소 10% 정도 포기하는 것입니다.”