더 나은 미래를 위한 보다 효율적인 솔루션
Staubli Robot “High performance!
Flexible! Powerful!”
높은 생산성과 정밀성을 특징으로 하는 스토브리 산업용 로봇은 모든 산업 분야에 솔루션을 제공하며, 그들만의 독특한 시장을 넓혀가고 있다. 이 로봇은 저하중 운반용 4축 스카라 로봇뿐만 아니라, 하중 250kg 정도의 중(重)하중 운반용 6축 로봇 및 컨트롤러, 소프트웨어 등을 통해 모든 산업 현장에 적용할 수 있는데, 최근 이들 로봇의 어플리케이션 사례를 소개하는 책자가 나와 눈길을 끌고 있다. 스토브리 로봇이 제시하는 ‘더 나은 미래’를 위한 효율적인 로봇 솔루션을 다음 내용을 통해 확인해보자.
중단 없이 맞물려 돌아가는
제약업계의 전자동 포장 라인
Bayer Schering Pharma는 클라우스 Radke Industrietechnik에 의해 개발된 자사의 자동 약물 포장 라인에 Staubli 로봇을 선택했다. 완전히 동봉된 6축 로봇은 높은 정밀도와 신뢰성을 갖춰 중단 없이 자유롭게 생산한다. 하나의 백(Bag) 포장 라인은 100kg 페이로드의 중량물을 다루는 독특한 기능의 새로운 대형 6축 로봇 TX200을 적용해 이익을 취하고 있다.
Bayer Schering Pharma는 국제적인 명성을 가진 가장 큰 제약 회사 중 하나에 속한다. 이들 그룹은 미국, 라틴 아메리카, 아시아, 유럽과 독일에서 이러한 몇 가지 중 생산 설비를 소유하고 있는데, 독일에 본사를 둔 레버쿠젠은 특히 엄격한 위생요구 사항에 따라 parenteralia을 생산하고 있다. 이 약물은 경구 섭취가 아닌 주사주입 또는 주입에 의한 방법을 취하며, 액체는 flasks, 유리병 또는 플라스틱 용기 등에 채워지는데, 이들 기본 패키지 포장에는 Staubli 로봇이 활약하게 된다.
2009년 8월 이후, 두 대의 Staubli 로봇은 충전 및 케이스 포장을 위한 포장라인에서 그 성능을 입증했다. Bayer Schering Pharma은 중단 없는 안정적인 생산 작업을 위해 RX160과 TX200 모델을 선택했는데, 소형모델인 RX160은 백 핸들링을 담당하며 비어 있는 트레이뿐만 아니라 가득 찬 백도 처리했다. 또한 TX200은 모든 처리 작업을 동기화해 RX160 로봇이 버퍼링 없이 작업할 수 있도록 도왔다. 이 프로세스는 생산라인의 휴식 없이 트레이의 지속적인 변경을 가능케 했다.
이처럼 Staubli 로봇은 포장 셀에서 더욱 이상적인 솔루션임을 입증했으며, RX160과 TX200 모델은 클린룸 환경에서도 매우 적합함을 알렸다. Staubli 로봇의 탁월한 구조는 높은 동적 성능을 가능케 한다. 생산 공장의 자동제어공학 리더인 Manfred Broustin은 “Staubli 로봇은 쉼 없이 돌아가는 제약공장의 전자동 포장라인에서 사용하기에 매우 적합하다. 특히, 로봇 팔의 표면구조로 인해 청소에 있어서도 타의 추종을 불허하는 편리함을 제공한다.
대형 6축 로봇인 TX200 역시 IP65를 준수하며, 또한 특별히 고안된 컨트롤러 CS8C HP도 로봇 팔 주변에 설치되어 편리함을 더했다.”고 전했다. 그는 또한 “우리는 Staubli 로봇에 충분히 만족하고 있다. 우리의 요구사항은 Staubli 로봇에 의해 계속 실현될 것이다.”고 덧붙였다.
TX90 로봇 - 식품 업계의 어려운 상황에 대한 안정적인 지원
핸즈프리 치즈 처리
Hendriks Engineering & Machinery는 Hendriks 그룹의 일부로 네덜란드에 위치한 산업자동화를 위한 특수목적 기계를 설계·제작하는 곳이다. 특히, 20년이 넘도록 치즈가공기계를 제작하고 있는데, 대부분 블록 또는 절단 치즈 등을 말끔하게 정리하는데 사용된다. 또한 그들은 이 외에는 운반 및 포장기계의 배치, 슬라이스 포장 등 자동화 시스템을 구축하는 모든 단계의 자동화 설계도 가능하다.
*FixLine : 20kg 치즈에서부터 1kg 조각까지
Hendriks Engineering & Machinery는 ‘FixLine’이라 불리는 고정된 무게를 커팅하는 라인을 개발 제조했다. 이 FixLine은 절단기, 저울, 비전인식, 로봇핸들링 시스템 등을 이용해 기존과는 다른 프로세스로 만들어졌다.
이 개념은 ‘핸즈프리 치즈 처리’ 과정을 A부터 Z까지 모두 다루는 것으로, 완전 자동화를 통해 천연식품인 치즈를 다루고 있다. 유럽의 규정은 식품업계에서 모든 제품이 동일한 무게를 갖고 있다는 것을 의미하는 ‘E 중량’을 이야기하는데, 이 프로세스는 생산라인에서 처리할 수 있는 다양한 치즈의 밀도에 따라 복잡한 과정을 거치게 된다.
*고정무게에 대한 give-away
치즈 소비자는 제품중량은 약속된 고정무게로 최소값이라 생각하고, 자동화 설비의 클라이언트는 약속된 제품중량을 최소한으로 해서 더 많은 제품을 생산하기를 원한다. 따라서 치즈는 제조과정에서 두 가지의 조건을 충족시킬 수 있도록 늘 같은 무게를 보장할 수 있는 FixLine과 같은 솔루션을 필요로 한다.
*통합을 위한 작은 시작
이 프로젝트의 과제는 새로운 라인을 추가하는 것이다. 이는 콤팩트한 환경에 설치할 수 있는 로봇을 찾는 과정이 매우 중요하다는 얘기다. 결국 이 솔루션을 위해 Staubli 로봇을 찾아냈고, 이 작은 로봇을 통해 거의 모든 구성을 통합할 수 있었다.
*비전 추적
트래킹 컨베이어 위에서 각기 다른 방향에 놓여있는 치즈를 찾기 위해 로봇은 비전 시스템과 함께 운영된다. 이는 유니버셜 그리퍼와 함께 분당 80개의 생 치즈(시간당 4800kg)를 다양한 크기로 처리할 수 있다.
여기에 사용된 로봇은 TX90L 버전으로, 습한 환경에 강한 Staubli 로봇은 독특한 디자인 덕분에 식품생산 솔루션에서 선도적 위치를 차지하고 있다. 매우 빠르고 정확한 움직임은 물론 청소도 쉽기 때문에 Staubli 로봇은 유난히 치즈처리 업계에서 중요한 위치를 점하고 있다.
극한 상황에서의 세척과 디버링에 대한
습한 환경 버전의 Staubli 로봇
워터젯을 이용한 세척 및 디버링 전문인 Silberhorn GmbH는 수상경력을 가진 기계 엔지니어링 기업이다. 이들 기업에서 가장 필요로 하는 제품 중 하나는 디버링과 세척을 동시에 할 수 있는 로봇으로, Staubli 로봇이 그 역할을 톡톡히 해내고 있다.
REZ 셀은 특별히 기술적으로 정교한 구성요소의 디버링 과정을 통해 자동차 업계에서 주로 사용된다. 깊고 잘 안 보이는 구멍 등과 같은 어려운 영역에 디버링을 하는 워터젯은 다음 두 가지 장점을 제공한다. 먼저 엄청난 수압으로 뛰어난 청소효과를 보이고 있으며, 부품 소재에 따라 알루미늄과 스테인리스 등에 300~2,000bar 정도의 압력으로 디버링할 수 있다.
Silberhorn는 플랜트의 규모에 따라 TX90 또는 대형 RX160을 사용하는데, 6축 로봇 모두 특별하게 사용할 수 있다. 이들 로봇은 습환 환경 속에서도 이를 감안해 설계했으므로 유럽표준에 적합한 어플리케이션을 가능케
한다.
REZ의 디버링 응용 프로그램에서의 로봇은 기본 작업으로 구성 요소를 처리하는데, 로봇이 부품을 집어 들고, 디버링 및 고압의 물 분사 노즐을 통해 정확하게 지정된 트랙을 따라 세척을 실시한다. 그리고 마지막으로 완성된 구성 요소를 배치하는 것이다. 이 세척이라는 과정이 간단하게 느껴질 수도 있지만 이는 실제로 매우 높은 수준의 정밀도를 요하고 있다.
Silberhorn의 로봇전문가인 Tobias Lachmann은 “물의 최대 압력이 2,000bar인 워터젯이더라도 로봇은 그들 손목을 교차하지 않고도 정확하게 원하는 작업을 할 수 있다”고 설명했다. 이들 작업 프로세스는 로봇에 대한 진정한 내구성 테스트를 하기에 완벽한 환경이다. 그들은 종종 100% 습도에서 3교대로 작업해야 하기에 지속적으로 습한 환경에 노출되어 있기 때문이다.
Staubli 로봇은 이러한 과제를 충족시키기 위해 설계되었는데, 완벽히 밀폐 설계된 로봇구조는 IP65에 따라 설계된 표준이며, 로봇의 손목도 4.5~8.5의 산도 및 액체의 침수를 허용한다. 이는 IP67을 준수한다. 습한 환경에서의 또 다른 장점은 로봇의 수직 케이블 콘센트다. 이들 케이블은 최적의 연결보호를 위해 로봇 팔 아래에 위치해 있는데, 중요 부품은 스테인리스로 되어 있으며 이탈식이라는 특징을 갖는다.
Lachmann는 “Staubli 로봇의 혁신은 디버링 작업에 있어서 매우 큰 영향을 미쳤다. 더욱 빠르고 정확한 Staubli 로봇의 발전을 통해 극단적인 기후 조건에서도 충분한 안정성을 제공할 수 있다는 사실에 고무되었다”고전했다.
작업자 처리과정의 대규모 감소
미래의 ‘스마트 그리드’ 만들기
전원분배(DOE; Department of Energy)에 대한 변화는 미국에서 진행되고 있다. 연방 에너지 규제위원회와 같은 정부기관은 이러한 DOE가 전기 그리드 디지털 정보와 통신 네트워크 혁신 및 속도를 유지할 수 없다는 것을 잘 알고 있다.
따라서 전력에 대해 ‘스마트 그리드’에 대한 추진은 고급 계량 및 통신기술을 요구하고 있고, 이를 통해 효율적으로 에너지를 사용하고자 한다. 이처럼 전제는 간단하지만, 스마트 그리드를 현실화하기 위해 필요한 기술은 오늘날 시장에서 가장 정교한 기술 중 하나다.
*Itron : 도전을 위한 준비
Itron 주식회사는 스마트 그리드 솔루션과 측정기술에 관련한 글로벌 기업이다. 에너지 전달 및 사용을 최적화하는 고급 측정솔루션을 개발하고 있는 이들 기업은 자동화를 통해 자사의 제조공정을 변화시켰다.
지속적인 기술 혁신을 통해 변화의 시대에 나타난 기타 장애들을 안정성과 비용, 에너지 효율성 및 환경문제에 대한 다양한 수요를 충족시키는 시스템을 개발한 것이다. 특히, 스마트 미터에 대한 호출이 데이터를 안전하고 안정되게 전송할 수 있게 되며, 그들 역할은 더욱 크고 분명하게 나타나고 있다.
Itron은 구체적인 에너지 사용량 데이터를 수집할 수 AMI(고급 계량 인프라) 시스템에 대한 새로운 표준을 설정했다. AMI는 데이터 수집 요구를 충족하기 위해 고급 양방향 통신과 스마트 미터를 활용하는데, 그것은 또한 정보의 에너지 사용을 통해 에너지 절약에 참여하는 소비자가 최대한 활용할 수 있다. Itron은 이 같은 가장 까다로운 AMI 요구 사항을 지원하기 위해 CENTRON 플랫폼을 구축했다.
*Staubli 요소
스마트 미터를 비롯한 제품 확장에 대한 수요의 급성장은 제조공정 전반에 걸쳐 비용 절감과 효율성 향상을 위한 기회를 식별하는 Itron에 큰 변화를 가져왔다. 그 중심에는 Staubli 로봇이 있었다. 특히, 비용을 조정하는 동시에 크게 처리량을 향상시킬 필요가 중요한 고속, 정밀도와 안정성에 큰 부분을 담당했다.
이 요구조건을 만족시키기 위해 Itron은 Staubli의 4축 SCARA 로봇(RS60 RS80 시리즈와)과 TX60 6축 로봇을 선택했다. TX90 6축 로봇은 다운 타임을 최소로 보관해야 하는데, 그 이유는 제조 조건에서 매우 정확한 선택 및 장소 작업, 속도 및 부품 조립의 정밀도, 높은 신뢰성을 포함한 새로운 제품 라인의 엄격한 요구 사항을 충족하기 위해서다.
Itron의 초점은 지속적인 개선 및 린(Lean) 생산에 있었으며, 두 경우 모두에서 자동화가 해결법이었다. 일부 조립기술이 자동화로의 전환에 변경되지 않았기에 통합된 Staubli 로봇 자동화 솔루션은 미터 단위 부품과 기계를 로드하는 등 비용과 시간에서 상대적으로 불리했던 작업자의 물질 처리과정을 대폭 감소시켰다. 이 과정은 처리비용은 물론 운영피로를 확실히 줄여주었다.
스토브리(주) 한국지점 www.staubli.kr
