연간 8백만 개에 달하는 브레이크등 생산은 그 자체가 최우선 공정 대상이다.
이 공정에서는 유연성 보다는 최대 생산량과 공정의 안정성이 더욱 중요하게 부각된다. 사이클 타임이 가장 중요한 이 공정에 효율적인 정밀 사출성형기와 그 중심에 스토브리의 초정밀 로봇 2대가 있다.
이 부품의 대량생산을 위탁 받는 외주회사에게는 명예와 책임감이 부여된다. 세계적인 자동차 공급 회사 TRW의 자회사인 Body Control System(BCS)은 폭스바겐 그룹의 브레이크등을 연간 8백만 개 생산하고 있다.
12개국에 4,000여명 이상의 직원이 근무하는 글로벌 그룹인 BCS는 전세계의 거의 모든 자동차 장비 생산업체와 거래하고 있으며 그러한 분야에 있어 전문적이며 필수적인 조직 구조를 갖추고 있다.
난제 해결의 키워드가 된 스토브리 로봇
브레이크등 스위치의 연속 생산은 이제는 BCS에게 일상적인 작업이지만 공장 설계 당시에 이 전체 공정이 얼마나 섬세하게 진행되어야 하는지 드러났다.
이 작업은 크로나흐의 자동화 장비 생산 업체 M.A.i GmbH의 몫이 되었다. 이 회사는 최근 몇 년간 복잡하고 힘든 자동화 프로젝트로 그 명성이 자자했다.
아서 슈바프 전무는 이 작업에 대해 “우리는 95%의 전반적인 효용성을 보증해야 했다”며 “이것은 사출성형, 로보틱스, 스템핑 유닛 등과 같은 각 개별 주요 요소의 효용성이 98% 이상이 되어야 함을 의미하며, 이것은 최상의 장비를 사용해야 가능하다. 더불어 매우 짧은 사이클 타임 또한 고민거리였다.”라고 회상했다.
하지만 이 공정은 고객인 BCS, 공장 건설의 M.A.i GmbH, 기계 공급 업체 스미토모(SHI) 데마그 그리고 스토브리 로봇, 이들 간의 업무 협력 및 개발 노력으로 고민을 해결했다.
초고속과 초정밀을 갖춘 스토브리 로봇 라인업
라돌프첼의 BCS생산 설비를 위해 첨단 시스템이 2011년 6월부터 가동 중에 있다. 스미토모 데마그가 제조한 유압 사출성형기 시스텍130은 셀의 심장이다. 브레이크등 스위치에 포함되는 4개의 콘택트 핀은 8방향 공작기계를 사용해 사출된다. 이 기계는 단단하고 콤팩트한 디자인이 특징이며, 움직임 판의 표준 리니어 가이드는 초정밀의 클로징 무브먼트가 가능하고, 연간 8백만 개라는 대량 생산에 있어 가장 큰 문제인 공구 마모를 크게 줄였다.
모든 상·하역 조작이 완료되어야 하는 Tool-open Time은 단 5.7초이다. 생산 공정은 2개의 스탬핑 라인을 통해 2개의 다른 사이즈의 콘택트 공급으로 시작한다.
이러한 공정에서 스토브리 스카라 로봇 ‘TS60’은 먼저 스탬핑 라인의 해당 이동 위치에서 4개의 짧은 콘택트를 가져온 다음 4개의 긴 콘택트를 가져와 완충기로 전달한다. 여기에 적용된 이 초고속, 초정밀 스카라 로봇은 믿기 어려울 정도의 수행 능력을 보인다.
슈바프 전무는 “취급 과정에 초정밀함이 요구되었기에 스카라 로봇은 이 작업에 가장 적합했다”라며 “최적화 된 작업이 성공적으로 완료된 것은 고속의 초정밀 스카라 로봇의 완벽한 공정 처리 덕분”이라고 전했다. 스토브리의 TS60은 완충기에 총 32개의 콘택트를 채우기 위해서 위의 과정을 8번 반복해야 한다.
효율적인 사이클 타임 감소를 위한 스토브리 ‘RX160’
이 완충기는 스토브리 6축 로봇의 작업 반경 내에 있다. 스토브리의 ‘RX160’은 완충기에서 32개의 콘택트 핀을 가져와 최적화된 사이클을 시작한다. 사출성형기의 상·하역 작업을 위한 시간은 단 5.7초뿐이므로 이 공정은 빈틈없이 진행되어야 한다. 이 사이클 타임을 안정적으로 적용하기 위해서 스토브리 RX160은 복잡한 설정을 따라야 한다.
BCS의 몰딩 전문가 요헨 레이는 “로봇은 정확하고 빠르게 동작해야 한다. 툴 로딩 작업의 허용오차는 몇 백만분의 1㎜이다. 스토브리 RX160은 이러한 당사의 기대를 만족시켰고, 그리퍼 기술에 큰 기여를 하고 있다.”고 전했다.
6축 로봇에는 M.A.i GmbH가 생산한 삽입/취출 그리핑 시스템이 장착되어 있고, 각 개별 그리퍼에는 멀티 센서 모니터가 있다. 이것은 툴의 상·하역 작업이 안정적으로 이루어 질 수 있도록 도와준다.
독특한 특징은 매 사이클마다 8개의 완성품에 요구되는 총 32개의 콘택트 핀을 툴에 공급하는 사출 피스톤의 사용이다. 특수 인덱세이션과 유동적인 설치로 로봇은 정확히 툴 중심에 있어 초정밀 삽입 공정을 신속하고 안정적으로 수행하고 있다.
또한 RX160의 또 다른 이점은 콤팩트한 디자인과 내부 배선이다. 슬림한 외형의 로봇팔은 외부에 복잡한 케이블이 없어 사출 성형기에 안전하게 도달한다.
6축 로봇은 사출 성형이 완료된 부품을 캐리어에 8개의 그룹으로 배치한다. 리니어 시스템은 브레이크등 스위치를 집어 품질 체크와 내구성 테스트 및 콘택트 핀의 길이 측정을 위해 다음 작업대로 옮긴다. 테스트를 마친 브레이크등 스위치는 소포장 되어 공장에서 출하된다.
사출성형기와 로봇의 협업으로 고객만족 선사
요헨은 “교대조 당 10,000개 이상의 브레이크등이 생산된다. 10,000개 중에 불량품은 2~3개 정도로, 무결점 생산에 가깝다. 게다가 안정적이고 빠르게 그리고 경제적으로 부품을 생산해 우리의 요구사항을 충족시켜 준다. 연간 8백만 개의 스위치를 생산해야 하는 우리에게는 이보다 더 좋은 대안은 없다.”라고 전했다.
스토브리(주) 한국지점 www.staubli.com