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[신년기획]로봇엔지니어링 컨설팅 사업이 뜬다(3)3)로봇엔지니어링 컨설팅 사업 적용 사례(위너텍)
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승인 2019.01.08  11:05:57
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지난 2016년부터 한국생산기술연구원이 주도적으로 추진 중인 로봇엔지니어링 컨설팅 사업은 ‘로봇활용 중소제조 공정혁신 지원사업(전담 기관:한국로봇산업진흥원)’의 일환으로 진행되고 있다. 중소 및 중견 제조기업을 대상으로 로봇 도입 및 활용시 발생하는 애로기술 지원과 로봇 도입의 타당성에 관해 컨설팅 서비스를 제공하는 것을 주요 내용으로 하고 있다. 이 사업은 성숙기에 접어들지 못한 국내 로봇 엔지니어링 컨설팅 사업을 활성화하고, 중소제조기업들의 경쟁력 제고에 일조하고 있다는 평가를 받고 있다. 대동산업,클래드코리아에 이어 위너텍의 적용 사례를 소개한다.

순서

1)로봇엔지니어링 컨설팅 사업의 개요와 작용 사례(대동산업)

2)로봇엔지니어링 컨설팅 사업 적용 사례(클래드코리아)

3)로봇엔지니어링 컨설팅 사업 적용 사례(위너텍)

▲로봇엔지니어링 컨설팅 사업 적용 사례(위너텍 도금공정 자동화)

위너텍 개요 및 로봇 자동화의 필요성

위너택은 전기아연도금 제조업체로써 주로 자동차부품의 표면처리를 하고 있으며, 그 외에도 기타 여러 금속의 표면처리를 수행 및 납품하고 있는 회사이다. 대표적 공정(바렐(Barrel), 랙(rack))은 단계별로 자동화 도금라인 및 품질검사가 가능한 작업환경을 구축될 수 있도록 5년에 걸쳐 공정 및 품질 혁신을 수행하기 위한 자동화시스템 구축 컨설팅 지원을 받았다.

국내 금속도금산업의 발전과 더불어 자동차의 부품에 대한 유지 보수를 위한 산업도 활발히 발전하고 있는 추세다. 특히, 자동차와 같은 핵심 산업에 들어가는 다양한 부품들에 대한 부품도금작업 등을 효과적으로 수행할 수 있도록 하기 위한 도금공정에는 많은 로봇 기반 자동화 도금공정이 요구되는 실정이다.

이번 컨설팅 및 로봇도입을 수행한 위너택의 도금공정에 있어서 작업자의 육체적 노동에 따른 생산효율이 저하되고 있는 피도물(10~15kg)을 바렐(Barrel)에 투입하는 공정과 랙(rack)에 피도물을 거치하고 도금조로 이동하는 두 공정에 로봇 시스템을 단계적으로 도입함으로써 투입과 운반과정에 발생되는 부품들의 불량률 감소와 작업자의 정신질활 및 국내외 작업자의 근골격계 질환에 따른 작업환경을 개선하겠다는 것이다.

   
▲ 도금처리용 자동차 부품들
특히, 랙 라인 공정은 도금걸이에 피도물을 걸고 타원형 도금조를 담가서 도금을 수행하는 공정으로써 피도물 수입검사, 피도물 걸이부착, 탈지, 수세, 산세, 중화, 도금, 수세, 크로메이트, 수세, 건조, 선별검사 및 포장 공정으로 이루어지게 된다.

엔지니어링 컨설팅 사업의 추진

이번 위너택에서 요청한 컨설팅은 도금공정에서 발생되는 인체 유해 가스로 인하여 작업자의 호흡기 질환을 발생하고 중량의 피도물을 단순 반복적으로 이동 및 관리하는 제조환경에서 산재의 위험과 인력난 해소를 위하여 도금 공장 맞춤형 공정용 로봇 설비를 제작한다. 단순 반복업무를 수행하는 작업자의 작업 부담을 제거하고 해당 생산작업자를 설비의 보전과 품질 개선활동으로 업무를 재편하여 원가절감과 산재 예방 및 직원 능력향상의 효과를 기대하고 있다.

현장의 원소재 투입공정은 대부분 작업자의 수작업에 따른 이송 및 투입에 의존하고 있고, 피도물이 적재된 박스도 다양한 형태이므로 작업자의 사고의 위험성이 있었다.

   
▲ 수작업 공정(바렐라인 공정)
   
▲ 수작업 공정(랙 라인 공정)
기대 효과

이번 컨설팅 결과 랙에 피도물을 거치 및 이송하기 위한 공정에 1대의 로봇으로 피도물 로딩과 이송(픽업 및 다음 도금조로 이송)의 두 기능이 가능하도록 구성, 총 2대의 공정별 로봇을 도입하여 최소의 설치비용과 최적공간 및 공정과정을 확보하도록 했다.

또한 공정 초기의 투입과 도금 후의 탈수공정에 로봇을 도입함으로써 작업자의 안정성을 확보하도록 했다. 로봇 시스템 도입시 85%의 생산성 증가와 90%의 공정 불량률 개선, 인건비를 포함하는 생산원가의 75% 비용 절감 등을 기대하고 있다.

도금 공정 중의 10~15kg 중량의 피도물을 바렐에 투입하고 도금조 및 탈수공정으로 이동하는 단순 공정으로 인한 작업자의 근골격계 질환 및 3D 작업환경을 최소화 할 수 있고, 도금조 라인의 도금조 투입 속도를 맞추기 위하여 작업자들의 피도물 걸이 작업과 이동에 따른 낙하방지를 위하여 피도물 탈착 정밀도와 일정한 부하 능력을 요구된다.

또한, 다관절로봇을 이용함으로써 작업 및 공정효율의 극대화와 양질의 제품생산이 가능하고 단순 반복 작업의 경우 다양한 피도물의 형태에 대해서도 다관절로봇의 엔드 이펙터(End-Effector) 교환으로 다양한 종류의 픽 앤 플레이스(Pick-and-Place) 공정이 가능하므로 기존 수작업보다 빠르게 처리하여 생산성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다.

   
▲ 로봇 도입을 통한 생산성 향상과 추진 방향
향후 계획과 업계 과제

랙 도금공정에 있어서 작업자의 육체적 피로도와 근골격계 질환의 위험을 줄이기 위하여 피도물(10~15kg)을 랙에 탈착하고 도금조에 투입하는 공정을 로봇으로 대체하고 안심 및 안전한 작업환경으로 개선하기 위하여 생산기술연구원의 생산공정 컨설팅 서비스를 받았다.

   
▲ 수작업에 의한 피도물 장착 및 이동
랙에 피도물을 거치하고 이송라인까지 최적 이동하는 공정에서 로봇 기반의 정위치 인식 및 이동, 랙의 그리핑 및 이송 란인 정위치 거치작업을 수행할 수 있는 페이로드 20kg급의 6축 다관절 로봇과 제어장치, 그리고 그리핑 작업을 위한 그립형 엔드이펙터(end-effector)와 공압 제어장치를 포함하는 랙 작업용 시스템을 구성한다.

   
▲ 랙 라인 로봇자동화 시스템 개념도
도금회사의 도금공정은 바렐 라인, 랙 라인 두 개 라인의 공정으로 나눠지고 있으며, 피도물의 탈수 공정은 제품 이동시 작업자가 직접 100% 수작업으로 제품을 건조로로 이동하는 반복적 작업으로 산재의 위험을 항상 내포하고 있을 뿐만 아니라 생산흐름의 단절과 스마트공장 생산관리 시스템 도입에 있어서 한계를 가진다.

이러한 제조환경에서의 산재의 위험과 인력난 해소를 위하여 생기원의 로봇 엔지니어링 서비스와 연계한 지역 로봇 전문가들의 컨설팅으로 기존 수작업 공정 분석하고, 기존 수작업 공정에 로봇 도입을 위한 필수 요건을 도출해, 이를 통한 로봇화 공정 도입으로 생산성 극대화를 추구할 수 있는 기회라고 여겨지고 있다.

로봇엔지니어링 컨설팅 서비스의 핵심은 로봇을 활용하여 고객이 원하는 자동화시스템을 구축하는 것이다. 그러나, 국내 로봇기업이나 로봇SI기업은 규모가 영세하고 로봇 종류나 성능에서 매우 제한적이며 중소제조기업의 요구사항이나 눈높이에 미치지 못하고 있다.

고객이 원하는 시스템에 필요한 국산 로봇을 구입하기가 쉽지 않고 자동화시스템 구축 해줄 SI기업을 찾는 것도 쉽지 않은 상황이다. 이를 해소하기 위해서는 먼저 국내 로봇기업이 다양한 종류의 로봇을 개발하고 성능도 해외 로봇제품과 유사한 수준까지 끌어올리는 것이 필요하며 로봇SI기업도 기존에 해오던 분야 뿐 아니라 새로운 분야에 도전하기를 두려워하지 않고 고객의 요구에 적극 대응할 수 있어야 한다. 위너택 회사와 같은 뿌리산업의 조립공정 등에서 협동로봇에 대한 관심과 요구가 많지만 국내 중소제조업체에 구축한 사례는 향후 3D 직종에서의 스마트팩토리화를 위한 발판의 본보기가 될 수 있을 것으로 보인다.

정원영  robot3@irobotnews.com

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