흔히 3품산업이라고 불리는 전도유망한 3개 품목 중 ‘식품’ 분야는 로봇을 이용하는 사례가 상대적으로 높다. 쿠카 로보터 역시 오랜 시간 글로벌 시장에서 다양한 식품 분야에 팔레타이징 로봇을 공급해오며 기술력을 검증받았다. 본지에서는 Widmer Brothers Brewing의 팔레타이징 현장을 혁신한 쿠카의 로봇 적용 사례를 소개한다.
미국의 지역 맥주 양조회사인 Craft Brew Alliance(CBA)는 독립된 상장회사로서, 북서 태평양 연안의 선두적인 세 양조회사인 ▲Widmer Brothers Brewing ▲Redhook Ale Brewery ▲Kona Brewing Company의 연합으로 생겨났다.
그 후 CBA는 세 양조회사에서 개발한 맥주 종류를 통합해서 제공해 오고 있으며, Widmer Brothers Brewing의 크래프트 맥주나 Kona Brewing Company의 스파클링 하와이 맥주, Redhook Ale Brewery 브랜드의 맥주들은 미국에서 높은 인지도와 좋은 평가를 받고 있다.
그중 Widmer Brothers Brewing은 KUKA의 로봇을 기반으로 고객들에게 맥주를 공급하고 있다. KUKA KR QUANTEC 시리즈의 6축 다관절로봇이 미국 오리건 주 포틀랜드의 맥주 공장에서 맥주 상자를 취출하고 있는 것이다.
초기 상황, 그리고 과제 설정
Widmer Brothers Brewing이 기존에 활용하던 병 팔레타이저는 증가하는 사이클 타임에 대응하지 못해 생산 손실과 디팔레타이징 공정의 정체를 초래하던 반자동 시스템이었다.
뿐만 아니라 수작업으로 진행되는 상자 취출 공정은 작업자의 안전에 대한 위협까지 초래했다. 이 반복 동작은 상당히 고된 작업으로, 인체에 많은 부담을 주며 엎친데 덥친 격으로 기존대비 두 배가량 높은 위치까지 상자를 적재할 수 있어야만 했다.
이러한 애로사항을 해결한 것이 바로 KUKA의 로봇이다.
구현 / 솔루션
종래의 디팔레타이저는 낮은 천장고로 인해 처음부터 배제되었기 때문에 통합업체이자 KUKA의 공식 시스템 파트너인 Midwest Engineered System은 로봇 기반의 솔루션을 선택했다.
로봇은 천장 빔이 있어도 팔레트의 윗부분이 빔에 닿지 않게 움직일 수 있어야 했다. Widmer Brothers Brewin에서 선호하는 KR 270 R2700 Ultra는 6축 구조 덕택에 천장 빔에 닿지 않고 전체 높이로 적재된 팔레트를 문제없이 취출할 수 있게 됐다.
Widmer Brothers Brewing에서 디팔레타이징 공정은 지게차 작업으로 시작한다. 지게차 기사가 병 적재물을 5구역 팔레트 축적 컨베이어의 인입부에 두면 이 끝에서 공압식 팔레트 푸시 장치가 나와서 팔레트 적재물을 롤러 위로 밀어 준다. 이어 컨베이어의 끝에서 로봇의 취출 구역으로 팔레트가 이동하고, 빠져 나온 정지 장치에서 팔레트가 이송 방향으로 평행하도록 정지한다.
KR 270 R2700 Ultra는 범용 진공 그리퍼를 이용해 팔레트 적재물의 맨 위로 이동하고 그곳에서 팔레트의 상자를 집어 들고 분리 컨베이어로 이동한 후 컨베이어에 올려놓는다. 이러한 공정은 여러 번 반복되며, 그러는 사이 분리 컨베이어는 상자 컨베이어로 한 줄씩 한 번에 운반한다. 상자 컨베이어는 분리 컨베이어에서 상자를 밀어 상자 사이의 간격을 확보한다.
상자가 상자 컨베이어로 들어가는 동안 상자들은 테스트 비전 시스템을 지나가면서 짧은 측이 앞으로 향해 있는지, 긴 측이 앞으로 향해 있는지 확인되며, 경우에 따라서는 방향을 바꾸기도 한다.
이 상자 컨베이어는 로봇을 향해 나선형으로 후진함으로써 기존의 경사 컨베이어 쪽으로 이동하게 한다.
로봇이 팔레트의 취출을 마치면 팔레트는 팔레트 컨베이어 쪽으로 내려가고 그곳에서 자동화된 팔레트 스태커에 적재되어 지게차로 취출할 수 있다.
시스템 구성요소
KR 270 R2700 Ultra는 가반 하중과 도달 범위의 이상적인 비율로 Widmer Brothers Brewing에서 최대 유연성을 보장한다. 이 로봇은 270㎏을 문제없이 들어 올리며 최대 도달 범위는 2,700㎜를 자랑한다. 또한 6축으로 필요한 동작을 구현함으로써 낮은 천장고로 인한 열악한 설치 상황을 완벽하게 극복하며, 픽업과 언로딩 공정에서 최대의 정밀성을 실현했다.
KR QUANTEC 시리즈의 모든 로봇은 이전 시리즈에 비해 최대 최대 160㎏가량 더 가볍고, 부피 역시 25%가량 더 작다. 보다 가벼운 부품으로, 더욱 뛰어난 역동성과 짧은 사이클 타임이 가능해졌고, 동시에 강성도 향상됐다.
성공적인 결과
Widmer Brothers Brewing의 릭 긴터 Director of Engineering은 “현재 모든 팔레트 적재물을 전체 높이로 실어서 디팔레타이징 쪽으로 인도하고, 원하는 속도로 생산할 수 있게 됐다”며 “그로 인해 12개짜리 맥주 팩의 경우 20%가량의 생산성 향상을 실현했다”고 전했다.
또한 그는 “뿐만 아니라 박스를 수작업으로 내릴 필요가 없고, 그 결과 이 생산 공정 부분에서 작업자에게 척추와 근육, 관절 부상과 같은 안전 문제가 발생하지 않게 됐다”고 말했다.
쿠카로보틱스코리아(주) www.kukakorea.co.kr
