<로봇기술> notable Product 2

주물 부품 세척에 맹활약 선보인

쿠카의 KR 210 R3100

란츠후트 공장에서는 약 1,500명의 BMW Group 직원이 매년 총중량이 약 69,000톤에 이르는 알루미늄과 마그네슘 재질의 주물 부품을 500만 개 정도 생산한다. 실린더 헤드 또는 크랭크 케이스와 같은 엔진 부품뿐 아니라, 차체 구조 부품과 섀시 부품을 제작하며, 아우크스부르크의 MRK-Systeme GmbH와 협업해 8가지 종류의 툴 유형에 사용 가능한 로봇 기반 드라이아이스 블래스팅을 위한 혁신적인 솔루션을 개발했다.

인간과 로봇의 협력 작업을 위한 기능 패키지를 개발 및 구현하는데 주력하고 있는 MRK-Systeme GmbH의 시스템 솔루션은 주로 자동차 산업 및 관련 공급업체에서 사용하고 있으며, 다른 모든 산업 분야에서도 적용이 가능하다.

■ 초기상황과 과제 설정

주조 산업의 주물 부품 청소에 드라이아이스를 사용하며, 부식과 손상이 발생하지 않는 이 세척 절차는 청소할 재료가 손상되지 않고 드라이아이스의 잔여물이 남지 않는다는 큰 장점이 있다. 드라이아이스(고체 이산화탄소)를 이용해 주로 주물 작업에서 발견되는 매우 다양한 구조의 제품을 장비를 분해하지 않고 손상 없이 청소할 수 있다. BMW의 란츠후트 공장에서는 지금까지 이 작업을 사람이 직업 수행해왔으며, 이것은 작업자에게 매우 고된 작업이었다.

■ 구현 및 솔루션

작업자는 먼저 KUKA 핸드헬드 컨트롤유닛 smartPad에서 ‘SmartICE’ 소프트웨어를 선택한 후, 이 소프트웨어에서 주형 범위와 주물 유형을 그래픽으로 선택할 수 있다. 프로세스 파워 없이 힘 모멘트 센서로 쉽게 조작할 수 있는 로봇을 이용해 수동으로 간단하게 이 영역을 이동할 수 있으며, 이는 완전 수동 절차에 비해 인체공학적인 장점이 있다. 즉, 프로세스 파워 없이 힘 모멘트 센서를 이용해 로봇을 쉽게 조작할 수 있다는 점이다.

또한 조작자는 터치 조작으로 액추에이터로 전달하거나 Aero 인터페이스를 거쳐 드라이아이스 장치와 상호 전달되는 주변 신호를 프로그램에 간단하게 저장할 수 있다. 이어서 설명된 3D 경로로 로봇을 자동으로 이동해 드라이아이스로 주물 부품을 청소하게 된다.

약 30분 정도 소요되는 블래스팅 절차가 종료된 후 주물 부품은 캐스팅 생산 공정으로 다시 이동하고, 청소할 새 주형이 스테이션으로 옮겨진다.

■ 시스템 구성요소

혁신적인 셀에는 모델 KR 210 R3100 F ultra의 KUKA 로봇을 사용한다. 주조 산업 분야에 사용할 수 있도록 특수 개발된 이 로봇은 특수 보호 패키지를 통해 열, 오염물, 습기, 모래, 세척제로부터 완벽하게 보호한다. 이러한 기능으로 로봇은 특히 작업자가 실행하기 어려운 난해한 작업도 완벽하게 수행할 수 있다.

안전 인터페이스 X67과 KUKA 소프트웨어 SafeOperation 및 RSI(RobotSensorInterface)로 사람이 직접 만져도 위험하지 않다. MRK의 기능 패키지 SafeGuiding의 기본 장치인 이 KUKA 옵션을 이용해 KR 210을 안전하고 쉬우며 상호작용이 가능하도록 취급하고 프로그래밍할 수 있다. 플러그인 소프트웨어로 KUKA 컨트롤러에서 작동하는 사용자 맞춤 사용자 인터페이스를 이용해 로봇을 쉽게 조작하고 프로그램을 선별적으로 선택할 수 있으며 메모리를 자동으로 관리가 가능하다. 특히, 사용자는 전문 기술 지식 없이 자동화 구성요소를 이용해 생산작업을 수행하고 청소할 주물 부품의 자유 곡면을 프로그래밍할 수 있다.

■ 결과와 성공

로봇 기반 시스템을 이용해 주물 작업 중단 시간이 180분에서 30분으로 단축할 수 있었으며, 생산 능력이 현저하게 향상됐다. 또한, 로봇 덕분에 툴 제작 반복 정확도가 향상되고 작업자의 부담이 줄어들었으며, 특히 새 솔루션 사용으로 주물 작업장의 오염이 감소했다.

그 외에도 청소 작업이 완벽하게 실행되면 프로세스의 품질이 향상될 수 있다.

이 공정을 ‘내일을 위한 오늘’의 관점에서도 생각해야 하며, BMW는 로봇 기반 솔루션을 사용해 미래를 계획중이다.

쿠카 로보틱스 코리아 www.kuka-robotics.com

<사진> 쿠카의 KR 210 R3100 적용사례