로봇 가공: 생산 효율을 혁신하는 게임 체인저

다품종 가공 작업에서 기존 자동화 방식은 한계가 많습니다. 로봇 가공이 여러분의 고민을 해결해 드립니다!

소규모 기계 공장 생산 책임자 브라이언은 사업이 순조롭지만 한 가지 골칫거리가 있습니다. 대형 부품의 특정 마감 공정이 전체 라인을 지연시키고 있습니다.

이 공정은 필수적입니다. 없으면 품질 제품을 만들 수 없습니다. 하지만 지루하고 시간만 잡아먹어 더 가치 있는 업무에서 인력을 뺏어갑니다. 연삭, 드릴링, 디버링, 폴리싱 단계가 포함되어 팀원 모두가 기피합니다. 몇몇은 자동화를 제안했지만 브라이언은 망설여집니다.

누구에게나 하기 싫은 업무가 있습니다. 지루하고 반복적이며 무의미한 일, 더 중요한 일을 방해하는 일이죠. 그런데 그 작업이 공정에 필수적이라면? 이것이 브라이언의 딜레마입니다.

기존 가공 자동화의 문제점

브라이언은 기존 CNC 머신으로 자동화를 검토했습니다. 하지만 현실적이지 않았습니다. 부품이 너무 커서 일반 공작기계에 들어가지 않고, 대형 머신을 들이는 건 비용 대비 효과가 없습니다. 게다가 공정 단계가 너무 다양합니다.

기존 자동화에서는 각 작업마다 전용 머신이 필요합니다. 드릴링 자동화엔 CNC 드릴링 머신, 밀링엔 CNC 밀링 머신, 폴리싱엔 자동 폴리싱 머신(보통 대량 생산용이라 소량 다품종엔 부적합)이 필요합니다.

브라이언의 경우 각 작업이 전체 공정의 작은 일부에 불과합니다. 버 제거를 위해 전용 연삭기를 구입하는 건 비합리적입니다.

많은 가공 작업이 이 범주에 속합니다. 개별적으로는 시간이 적게 걸리지만, 다양하고 자잘한 가공 단계가 모이면 상당한 작업량이 됩니다.

신규 직원을 뽑을 수도 있지만, 선호도 낮은 업무인데다 연 4개월만 필요해 채용을 정당화하기 어렵습니다.

로봇으로 다양한 가공 작업 자동화하기

브라이언은 진퇴양난입니다. 현상 유지는 생산성과 사기에 악영향, 기존 머신 툴로는 자동화 불가, 신규 채용도 여의치 않습니다.

이 상황이 바로 로봇 가공이 빛을 발하는 순간입니다. 로봇이 브라이언의 고민을 말끔히 해결해 줄 수 있습니다.

로봇은 매우 유연합니다. 수많은 작업을 프로그래밍할 수 있고, 툴 체인저를 장착하면 한 프로그램에서 여러 가공 작업을 연속 수행할 수 있습니다.

브라이언은 연삭, 드릴링, 디버링, 폴리싱 전 과정을 단 한 대의 로봇으로 처리할 수 있습니다. 연 8개월간 필요 없는 기간에는 다른 작업용으로 쉽게 재프로그래밍하면 됩니다.

로봇이 가공 작업에 충분히 정확한가?

브라이언도 처음엔 로봇 정밀도를 의심했습니다. '로봇은 가공용으로 정확하지 않다'는 말을 들었기 때문입니다. 투자 대비 성능이 안 나올까 걱정했습니다.

정밀도 우려는 로봇 가공에서 흔한 이슈입니다. 로봇이 기존 공작기계보다 정밀도가 낮은 건 사실입니다('로봇이 CNC 머신을 능가할 수 있을까?' 참고). 하지만 '정밀도가 낮다' ≠ '부정확하다'입니다.

가공용으로 설계된 산업용 로봇(예: Stäubli 고속 가공 라인업)은 반복정밀도 0.03mm 수준으로, 브라이언의 작업에는 충분합니다. 게다가 로봇 캘리브레이션으로 정밀도를 더 높일 수 있습니다('오프라인 프로그래밍은 정말 정확한가?' 참고).

'로봇이 충분히 정확한가?'라는 질문 뒤에는 항상 '우리가 얼마나 정밀해야 하는가?'라는 후속 질문이 따라와야 합니다. 점점 더 많은 가공 작업에서 로봇 정밀도가 충분합니다.

로봇 가공 작업을 쉽게 프로그래밍하는 법

브라이언은 로봇 가공을 결정했지만, 프로그래밍 문제가 남았습니다. 과거 팔레타이징 로봇을 외부 시스템 통합업체에 맡겼는데, 팀이 재프로그래밍할 역량이 없어 유연성이 떨어졌습니다.

브라이언은 RoboDK의 머시닝 유틸리티(Machining Utility)를 발견했습니다. CAM 프로그램에서 생성한 NC 파일을 불러오면 로봇 경로가 자동 생성되어 매우 편리합니다.

이제 팀이 직접 RoboDK로 마감 공정을 프로그래밍해 로봇에 적재하고, 본연의 고부가가치 업무에 집중할 수 있게 되었습니다. 덤으로 기존 팔레타이징 로봇도 같은 소프트웨어로 재프로그래밍 가능해져 그 로봇의 ROI도 높아졌습니다.

로봇 가공이 여러분 공정에 주는 시사점

이 이야기는 허구지만 실제 로봇 가공 사례에서 영감을 받았습니다. Heidenreich & Harbeck의 KUKA 로봇 대형 주물 마감 사례, Audi의 Stäubli 로봇 금형 가공 사례를 참고하세요.

이제 여러분의 상황을 떠올려 보세요. 로봇 가공이 여러분 공정에 어떤 도움을 줄 수 있을까요?

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