우리는 몰랐던 플라스틱 산업 속 로봇의 활약
“ABB 로봇, 플라스틱 산업에 굿(Good)이에요!”
유난히 특수산업에서 강세를 보이고 있는 ABB 로봇은 플라스틱 산업에서도 조금은 특별한 곳에서 사용되고 있다. 남들이 쉽게 하지 못하는 곳에서 각광받고 있는 ABB는 그들만이 대응할 수 있는 뛰어난 기술력을 바탕으로 플라스틱 시장에서도 새로운 시장을 개척하고 있었다. ‘A MAGAZINE FROM ABB ROBOTICS’에 소개된 플라스틱 어플리케이션 사례를 통해 플라스틱 산업 속 로봇의 활약을 살펴보자.
성형된 금속부품은 3.75mm이었고, 사출기의 틈은 3.81mm에 불과했다
- Koh Leong Seng, Conair
전자산업 Component
수작업으로 생산하던 플라스틱 컴퓨터 래치(Latch)의 생산을 픽앤플레이스(Pick & Place)가 가능한 로봇으로 엔지
니어링하자 회사는 이전의 생산량과 작업시간을 크게 절감할 수 있게 됐다.
로봇시스템을 적용한 곳은 광학관련 제품 및 하드 디스크 드라이브 등의 PC 주변기기에 사용되는 플라스틱을 성형하는 초정밀 몰드 전문기업이었다. 이들은 플라스틱 프로세스 자동화 전문인 ConAir Pacific Equipment에게서 ABB 로봇으로 구성된 로봇시스템을 구입했다.
이 로봇의 마지막 버전은 2007년 8월까지 사용됐다. 로봇은 컴퓨터 제품의 플라스틱 래치(금속부품에 붙는 작은 플라스틱 부품) 생산에도 사용됐음은 물론 “미니 사이즈, 타이트한 허용오차 등의 특별한 주의를 요할 때 더욱 필요하다”고 엔지니어링의 운용 관리자인 Ben Lee는 설명했다.
클라이언트가 누구인지는 밝힐 수 없지만, 이들은 글로벌 리더로 컴퓨터 관련 비즈니스 시장에서 잘 알려진 고객들에게 고정밀 컴퓨터 부품시장의 25%를 공급하고 있다. 그래서 고객이 회사에 요구하는 최고의 제품에 대해 그다지 놀라지 않는다.
Enter Conair. 싱가포르에 있는 이 회사는 환경제어가 가능한 최첨단 7층짜리 공장을 갖고 있다. 약30여년이 된 이 회사는 중국의 상하이, 광저우, 쑤저우와 말레이시아의 Johor Baru와 Penang의 5개 도시에 총 7개의 공장을 갖고 있으며, 첸나이(인도)에서도 또 하나가 진행 중이다. 사출성형 전문기업은 4대의 기계로 시작해 450대를 거느리고 연2,000개의 주형을 생산하는 규모로 성장했다. 로봇 암은 픽앤플레이스(Pick & Place) 과정을 이용해 자동화 시스템을 완성함으로써 그 차이를 만들었다.
먼저 로봇 암을 2개의 사출성형기계 쪽으로 붙이는데, 이곳에서 프로그램 인지가 이루어진다. 그리고 로봇 암은 사출성형기계 안으로 들어가 그리퍼(Conair Sprue Picker)로 4개의 플라스틱 래치(바로 전 단계)를 집어 올린 후 인케이싱(Encasing)을 위한 몰딩 틀 안에 금속부품을 넣는다. 마지막으로 로봇은 모아놓은 볼 안에 인케이싱 과정을 거친 플라스틱 래치를 완벽히 옮겨놓는다. 이때 어떤 수동 작업도 필요로 하지 않는다.
“이전의 수동시스템에서는 기계적으로 일하는 과정에서 작업자의 방심을 가져올 수 있다. 우리는 업무교대를 자주 해야만 했고, 이를 위한 근무 표를 작성하는 것은 매우 힘이 들었다. 게다가 작업자가 장갑을 끼우지 않으면 안 될 정도로 뜨거운 작업환경에서 작은 촉각에 의지해 부품을 옮겼다.”고 Lee는말했다.
또한 그들은 기계고장을 이유로 완성품을 꺼내지 못하기도 했고, 이렇게 고장 난 기계들은 일반적으로 7일 정도의 수리기간을 거치기도 했다. 기업은 이렇게 버려지는 시간에 매우 높은 비용을 지불할 수밖에 없었다. 하지만 로봇시스템에서는 센서의 감지로 알람을 보내고, 기술자를 불러온다.
Tan은 “기계는 우리의 요건을 충족시키고, 우리는 클라이언트의 필요조건을 채운다. 그리고 그들은 이 같은 자동화에 대해 매우 만족하고 있다”고 전했다.
물론 완성제품을 만들기까지 쉽지는 않았다. Conair의 운용 관리자인 Koh Leong Seng은 2006년 12월부터 다음해 7월까지 프로젝트에 대응하는 몇 가지 문제점에 직면했다고 회고했다. 그중 가장 큰 문제는 미세한 측정값이었다. 숙련된 전기기술자 Koh는 “성형된 금속부품은 3.75mm이고, 사출기의 틈은 3.81mm에 불과했다. 이들은 모두 고정된 값이었기에 어느 쪽도 변환될 수 없었다”는 그는 “그래서 내가 바꿀 수 있었던 유일한 것은 로봇 그리퍼였다”고 말했다. Koh에게는 부품을 파손시키지 않기 위해 몰드 인서트의 틈보다 작은 툴이 필요했다. 그리고 조정을 통해 2007년 8월 결국 최종적인 툴을 보냈고, 로봇시스템은 정확하게 작업할 수 있었다.
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전자산업 Benefits 초음 IRB1410을 설치한 후 엔지니어링은 생산에 있어 몇 가지가 눈에 띄게 좋아지고 있음을 보였다. - 생산량 75%의증가로 월 30만개 생산 - 월 인건비 3,000싱가포르 달러(2,100US달러) 절약 - 보다 일관된 품질 전기산업 Benefits |
배전반 내부에 금속부품을 부착하는 작업에 로봇을 이용하니 수작업으로 작업을 할 때와는 비교할 수 없는 편리함은 물론 시간절약의 효과까지 가져왔다
전기산업 Junction Box
ABB Ede는 네덜란드의 제조시설이다. Ede는 아뎀(Arnhem)과 유트레히트(Utrecht) 사이에 위치한 큰 도시의 이름이다. ABB Ede는 ABB의자동화사업부의 일부이기는 하지만 독립적으로 활동하는데, 그들은 어떤 로봇메이커라도 최적의 로봇을 구입해 사용했다. 이에 대해서 공급자나 고객들 누구도 당연하게 생각하고 있다.
이들의 고객사 중 다양한 배전반을 판매하는 이들이 있었다. 고객사는 제품 내부의 천장에 매달 수 있는 밀폐 유닛을 새로 선보였는데, 회사는 사출성형기계를 이용해 광범위한 배전반을 만들었다. 이 새로운 모델은 2개의 금속부품을 삽입한 후 배전반 내부천장에 단단히 붙어 있게 고정한 후 봉인됐다.
이전에는 수작업으로 이 과정에 대응했었다. 배전반은 작업장에 옮겨져 금속부품을 삽입했는데, 박스는 원재료에서 프레스로 옮겨져 형틀을 잡은 금속이 있는 곳으로 이동되어 조립되고, 다시 공장으로 이동되는 과정을 거쳤다. 이것은 상당히 손이 많이 쓰이는 과정이면서도 생산량은 많지 않았다.
새로운 모델이 설계될 때 회사는 사내의 전체 프로세스를 유지시키면서 환경에 미치는 영향을 줄이고 생산규제 요소를 제거하기 위해 로봇을 사용하기로 결정했다. 로봇을 이용해 성형작업에 금속부품을 삽입하거나 완성품을 만드는 것은 이전에 그들이 해왔던 일이 아니었지만 정확히 9주일 후 제품을 배송해야 했기에 진행되지 않으면 안 됐다.
ABB Ede의 프로젝트 엔지니어 Rene Wienholts는 “아주 새로운 어플리케이션과 타이트한 공급일정은 굉장한 도전이었다”라고 회상했다.
“지난 2007년 Rokoma에 턴키로 인도하는 패키징 어플리케이션 부분에서 6축 로봇 솔루션을 사용하며 잘 대응하고 있었기에 우린 같은 로봇SI(System Integrator)를 고용했다. 그들은 제때에 로봇솔루션을 보내왔고, 그것은 1일 약 3,000개의 배전반을 만들어내고 있다. 우리가 아직 수작업 과정을 고집했다면 아마 1일500개 정도에 머물렀을 것이다.”
새로운 프로세스는 로봇이 사출성형기 안에 금속을 취출하거나 삽입하고 놓을 수 있는 진동테이블을 필요로 했는데 1mm의 1/100 정도로 정밀하게 배치됐다. 작업을 시작하면 플라스틱 원재료를 삽입하고 25초간 굳힌 후, IRB1600 로봇이 형태를 갖춘 배전반을 옮기고 판자로 된 컨테이너 안에 넣는다. 이 과정에서 로봇은 오랜 시간 대기하게 되어 또 다른 작업을 할 수 있게 했고, 결국 2개의 사출성형기에도 충분히 대응할 수 있었다. 다시 말해 로봇은 왼쪽의 사출성형기와 호흡을 맞췄다면 바로 다음으로는 오른쪽의 사출성형기와 호흡을 맞추게 되어 생산효율은 높인 것이다. 이것이야말로 고객사가 생각하는 매우 논리적인 생산과정이다.
포장관련 로봇 어플리케이션은 이미 지난 2007년부터 실행되고 있었다.
이 로봇 시스템은 작은 배전반을 분리해 2×5배열로 정리한 후 포장전용 기계로 이송시킨다. 그리고 포장을 마친 제품들은 2개의 식별 라벨을 붙인 후 종이상자로 최종 포장된다.
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전기산업 Benefits ABB Ede는 6축 다관절 로봇인 IRB 1600을 사용하며 몇 가지 이익이 발생했다. - 1일 생산량 500개에서 3,000개로 증가 - 로봇의 유연성으로 동시에 다른 작업에도 적용 - 사내에서 또 다른 작업에 사용할 수 있는 가능성을 높임 |
Plus 대형 사출물에 적합한 프레스용 로봇 역시 ABB!
주로 자동차산업과 관련되어 차체 프레스에 사용되는 프레스용 로봇이지만 최근 플라스틱 산업의 발전과 600~800kg의 중소형 프레스 로봇의 출시로 새로운 시장을 만들 가능성이 높아졌다. 프레스용 로봇은 대형 사출물을 다룬다는 특성으로 러프(Rough)한 환경에서도 잘 견딜 수 있는 내구성은 기본이고, 프레스라는 특성상 암 길이가 길고 가반하중이 큰 로봇이 최근의 트렌드인데, ABB는 전문 프레스용 로봇을 보여할 정도로 이 분야에서 전문가로 꼽혀 기대가 높다.
특히, 향상된 스피드와 정확도를 바탕으로 대형 사출물을 핸들링하는 능력이 탁월한 ABB 로봇은 뒤로 완전히 젖혀지기 때문에 작업 반경이 매우 넓다. 또한 수평 또는 수직으로의 움직임에도 가속력이 뛰어나 사이클 타임을 단축시키는 장점도 있다.
ABB코리아 www.abb.co.kr ‘A MAGAZINE FROM ABB ROBOTICS’
