브레이크등의 생산은 그 자체가 최우선 공정 대상이다. 이 공정에서는 유연성보다 최대 생산량과 공정의 안정성이 더 중요하게 부각된다. 사이클 타임이 가장 중요한 이 공정의 중심에 정밀 사출 성형기와 2대의 초정밀 로봇이 있다.
세계적인 자동차 공급 회사 TRW의 자회사인 Body Control System (BCS)은 폭스바겐 그룹의 브레이크등을 연간 8백만 개 생산하고 있다. 12개국에 4000여명 이상의 직원이 근무하는 글로벌 그룹인 BCS는 전 세계 대부분의 자동차 장비 생산업체와 거래하고 있으며, 그 분야에 있어 전문적이며 필수적인 조직 구조를 갖추고 있다.
브레이크등 스위치의 연속 생산은 이제는 BCS에게 일상적인 작업이지만 공장 설계 당시에는 이 전체 공정의 섬세한 진행이 얼마나 중요한지 드러났다. 이 작업은 크로나흐의 자동화 장비 생산 업체인 M.A.i GmbH의 몫이 됐다. 이 회사는 최근 몇 년간 복잡하고 힘든 자동화 프로젝트로 유명했다.
아서 슈바프 전무는 “우리는 95%의 전반적인 효용성을 보증해야 했으며, 이것은 사출 성형, 로보틱스, 스템핑 유닛 등과 같은 각 개별 주요 요소의 효용성이 98% 이상이 돼야 함을 의미했다”고 말했다. 또한 “이것은 최상의 장비를 사용해야 가능했고 매우 짧은 사이클 타임 또한 고민거리”였다고 회상했다.
하지만 고객인 BCS, 공장 건설의 M.A.i GmbH, 기계 공급 업체 스미토모(SHI) 데마그 그리고 스토브리 로봇과 같은 다양한 파트너사 간의 업무 협력 및 개발 노력으로 이러한 고민은 해결됐다.
최고 품질의 생산 셀
라돌프첼의 BCS 생산 설비를 위해 첨단 시스템이 2011년 6월부터 가동 중이다. 스미토모(SHI) 데마그가 제조한 유압 사출 성형기 시스텍 130은 셀의 심장이다. 브레이크등 스위치에 있는 4개의 콘택트 핀은 8 방향 공작기계를 사용해 사출된다. 이 기계는 단단하고 콤팩트한 디자인이 특징이다. 움직임 판의 표준 리니어 가이드는 초정밀의 클로징 무브먼트가 가능하고, 대량 생산에 있어 가장 큰 문제인 공구 마모를 크게 줄였다.
모든 상·하역 조작이 완료돼야 하는 ‘Tool-open Time’은 5.7초에 불과하다. 생산 공정은 2개의 스탬핑 라인을 통해 2개의 다른 사이즈의 콘택트 공급으로 시작한다.
스토브리 스카라 로봇 TS60은 먼저 스탬핑 라인의 해당 이동 위치에서 4개의 콘택트를 가져온 다음 4개의 긴 콘택트를 가져와 완충기로 전달하며, 높은 수행 능력을 보인다. 슈바프 전무는 “취급 과정에 초정밀함이 요구됐고 스카라 로봇은 이 작업에 가장 적합했다”며, “최적화된 작업이 성공적으로 완료된 것은 고속의 초정밀 스카라 로봇의 공정 처리 덕분”이라고 말했다. 완충기에 총 32개의 콘택트를 채우기 위해서는 위의 과정을 8번 반복해야 한다.
자동화의 표준
RX160은 완충기에서 32개의 콘택트 핀을 가져와서 최적화된 사이클을 시작한다. 사출 성형기의 상·하역 작업을 위한 시간은 단 5.7초뿐이므로 이 공정은 빈틈없이 진행돼야 한다.
이 사이클 타임을 안정적으로 적용하기 위해서 스토브리의 RX160은 복잡한 설정을 따라야 한다.
BCS의 몰딩 전문가인 Jochen Ley는 “로봇은 정확하고 빠르게 동작해야 한다”면서 “툴 로딩 작업의 허용 오차는 몇백만 분의 1mm이고, 스토브리 RX160은 이러한 당사의 기대를 만족시켰을 뿐 아니라 그리퍼 기술에 큰 기여를 하고 있다”고 말했다.
6축 로봇에는 M.A.i GmbH가 생산한 삽입·취출 그리핑 시스템이 장착돼 있다. 각 개별 그리퍼에는 멀티 센서 모니터가 있다. 이것은 툴의 상·하역 작업이 안정적으로 이루어질 수 있도록 도와준다. 독특한 특징은 매 사이클마다 8개의 완성품에 요구되는 총 32개의 콘택트 핀을 툴에 공급하는 사출 피스톤의 사용이다.
특수 인덱세이션과 유동적인 설치로 인해 로봇은 초정밀 삽입 공정을 신속하고 안정적으로 수행한다. RX160의 또다른 이점은 콤팩트한 디자인과 내부 배선이다. 슬림한 외형의 로봇 팔은 외부에 복잡한 케이블이 없어서 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 돼 공장에서 출하된다.
이솔이 기자
