그들만의 로봇 어플리케이션으로 새로운 시장 공략에 나선 로봇기업들
로봇의 쓰임이 점점 확대되는 가운데, 로봇기업들도 이제는 기존에 갖고 있었던 시장 외에 다양한 산업에 로봇을 적용하려는 움직임을 보이고 있다. 본 내용에서는 그들만의 무기를 가지고 새로운 산업에 진출해서 성공한 로봇 어플리케이션 사례와 적용된 로봇의 특징, 그리고 실제 그 시스템을 적용한 업체의 이야기를 소개한다.
■ 한국가와사키머신시스템(주)
로봇 적용한 열간 단조 프레스 공정의 기대효과
열간 단조 프레스 공정은 작업자가 손수 무거운 작업물을 운반하기 때문에 근골격계 손상이 높다. 특히 같은 동작을 지속적이고 규칙적으로 반복되므로 허리, 어깨 등에 주로 큰 영향을 미친다. 또한 충격 소음으로 난청의 위험성과 작업 조건의 낙후로 인한 피로로 인해 작업자에게 각종 질병을 유발할 수 있다. 이와 같은 요인들로 직무 기피 현상이 발생하고, 작은 이직이 많아져 열간 단조 프레스의 기술 집적도가 더뎌지고 있다. 이러한 현상을 개선하기 위해서는 관련 직종의 고도화된 장비들을 유입, 적용하여 최적화된 작업현장을 조성해 수작업을 없애고 작업강도를 줄이는 방향으로 나아가야 한다. 이에 로봇을 적용하여 이러한 문제들을 해결해나가는 방안을 찾고 있는 것이다.
열간 단조 프레스 로봇 시스템은 과거 대장간의 대장장이가 하던 단조(고체인 금속재료를 헤머 등으로 두들기거나 가압하는 방법) 작업을 유압 및 제어시스템과 프레스 기계, 로봇으로 산업용 단조 제품을 생산하는 설비이다.
기술적 효과로는 공정이송의 자동화로 인해 작업인원의 축소, 균일한 작업으로 시설장비의 안정성을 증대하여 품질의 안정을 기할 수 있으며, 장비의 직접적인 조작 없이 작업이 가능하여 산업재해로부터 작업자를 보호할 수 있다.
그리고 공정이동에 소요되는 시간을 줄여 생산성 향상을 기대할 수 있으며, 단순반복적인 작업행태와 제품무게가 가져다주는 작업 강도를 줄일 수 있다. 사회·경제적인 효과에는 작업환경의 획기적인 개선을 통해 직무기피를 해소할 수 있어 안정된 기술력을 보유할 수 있다. 열간 단조 프레스 공정은 산업전반에 걸쳐 광범위한 분야에서 적용되고 있는 실정이므로 로봇을 적용해 산업현장의 재해예방과 지속적인 관심을 기울여 건강한 작업환경을 유지시킴은 물론, 불량을 감소시키고 생산비용을 절감하여 회사의 기업경쟁력을 갖출 수 있게 된다.
한국가와사키머신시스템(주)만의 ‘열간 단조 프레스 로봇 시스템’을 말한다!
- 공정 순서
가열로에서 가열된 빌렛(Billet)이 소재 공급 장치를 통하여 정해진 위치에 투입되면 로봇1(R1)이 빌렛을 파지하여 1공정으로 놓고 퇴피(退避)한다. 프레스가 하강하여 빌렛을 눌려 성형하면, 이 성형품을 로봇1이 1공정에서 2공정으로 이동시킨다. 2공정에서 프레스가 하강하여 성형품을 성형시키고 프레스 상승 후 로봇2(R2)이 성형품을 파지해 취출 컨베이어에 이동시키는 것이다.
- 시스템 구성
열간 단조 프레스 로봇 시스템은 프레스의 사이즈에 따라 로봇을 선택할 수 있다. 주로 가와사키의 R시리즈인 ‘RS50N’과 ‘RS80N’을 적용하고 있다. 로봇의 제품 취출 핸드는 고온의 열(1200°C)에 대응하기 위해 조(Jaw)의 길이를 연장했고, 커버를 설치했다. 소재공급장치는 소재 투입구와 빌렛 이동로, Work 감지 센서, 에어 실린더 및 보호 커버, 지지대 등으로 구성되어 있다. 소재 투입구는 컵 모양으로 되어 있고, 크기에 따라 교체가 가능하도록 구성되어 있다. 빌렛 이동로는 1200°C의 빌렛의 이동이 용이하고 녹에도 강한 SUS 환봉으로 되어 있다. Work 감지 센서는 설치가 용이한 블라켓을 채용했으며, 광센서를 이용해 Work를 감지하고 열로부터 보호하기 위해 커버를 설치했다. 에어 실린더 및 보호 커버는 열이나 먼지, 구리스로부터 에어실린더를 보호하는 기능을 하고, 지지대는 공급 장치를 지지하는 역할을 한다. 제어반은 로봇을 제어하는 것으로, Class 최소의 콤팩트한 설계에 의해 설치공간을 최소한으로 줄였으며, 조작·제어반은 로봇, 그 외의 장치와 접속하여 취출, 프레스의 조작 및 제어를 통해 시스템의 높은 안전성과 심플한 조작을 실현한다. 불량 소재 반출 컨베이어는 빌렛이 1200°C가 되기 전까지 반출되는 기능을 가지며, 이 안전 펜스는 문에 안전 플러스를 설치해 안전 플러스가 뽑히면 로봇의 모터 전원을 차단시키는 Interlock을 작동시켜 로봇 가동 중, 로봇의 동작 범위 내로 사람의 침입을 막아 안전하게 한다.
- R시리즈 로봇의 특징 및 이점
* 빠른 스피드
본체의 경량화와 고출력, 고속 소형모터를 채용해 최고속도, 가속도가 큰 폭으로 향상됐다.
* 콤팩트한 디자인
본체의 강성을 강화해 손목 부하 능력이 향상됨에 따라 다양한 툴 및 제품 적용이 가능하다.
* 넓은 동작범위
최대 리치(Reach)와 각축 스트로크(Stroke)를 확대해 더 넓은 로봇의 동작범위를 실현, 레이아웃의 적용 범위가 향상됐다.
* 환경 적응성
각 축 부분은 이중실링 구조로 설계됐으며, 커넥터 부분은 방수 커넥터를 채용했다.
* 높은 확장성
여러 주변기기의 부착 및 사용이 쉽도록 내부 설치 옵션으로 밸브 및 센서 케이블을 준비했다. 또한 본체 각 부분에 서비스탭을 준비하여 추가 배선, 배관이 쉽도록 했다.
