자동 커플링으로 로봇 용접 라인 연 65시간 다운타임 절감

문제를 완전히 제거하는 것보다 더 좋은 해결 방법은 없습니다. 적어도 KTH 파츠 인더스트리(KTH Parts Industries Inc., 세인트 파리스, OH)는 로봇 용접 셀의 수동 장비 체인지오버 공정을 자동화하기로 한 결정을 그렇게 여겼습니다.

KTH는 이 위업을 달성하기 위해 ATI 인더스트리얼 오토메이션(ATI Industrial Automation, 에이펙스, NC)의 GA2 유틸리티 커플러를 선택했습니다. 구체적으로, 셀에 공기와 전기 유틸리티를 자동으로 커플링함으로써 라인당 연간 약 65시간의 다운타임을 제거하고, 총 운영 비용을 절감하며, 장비 가동률과 생산성을 높였습니다.

KTH 파츠 인더스트리는 자동차 하부 구조 부품의 글로벌 1차 공급업체로, 제품 개발, 제품 분석, 제품 성형성, 프로토타이핑, 생산 스탬핑, 성형, 로봇 용접, 조립, 부품 출하를 포함한 자동차 부품 제조의 여러 단계에 1100명 이상의 엔지니어링 및 제조 인력이 관여하고 있습니다.

KTH의 핵심 역량 중 하나는 자동차 하부 구조 부품을 위한 유연한 용접 라인의 설계 및 구현입니다. 용접 라인은 로봇이 부품을 용접하는 동안 구성품을 제자리에 고정하는 복잡한 지그 또는 지그를 사용합니다. 각 자동차 모델마다 다른 지그가 필요하므로 공장에서 많은 장비 체인지오버가 발생합니다.

유연성을 높이고 제한된 제조 바닥 공간을 최적화하기 위해 KTH는 턴테이블이 있는 양면 워크셀을 만들었습니다. 이 설계의 목적은 로봇을 활성 상태로 유지하고 설정 시간을 줄이는 것이었습니다. 부품은 턴테이블 한 쪽의 지그에 적재되는 동안 로봇은 다른 쪽에서 부품을 용접합니다.

ATI의 GA2 유틸리티 커플러 설치 전, KTH는 케이블 연결 및 분리와 지그를 턴테이블에 적재하는 데 수작업에 의존했습니다. 이를 라인당 교대당 1~2회 체인지오버로 곱하면 공정에서 엄청난 양의 인간-기계 상호작용이 발생합니다.

KTH 용접 부서의 프로젝트 리더 데이브 리드(Dave Reed)는 구공정에 대해 이렇게 말했습니다: "ATI 유틸리티 커플러를 사용하기 전에는 에어 라인과 매니폴드가 있었고, 타이다운으로 함께 연결해야 했습니다. 전기 쪽에서는 40핀 디스커넥트를 수동으로 꼬아 연결해야 했습니다. 이 과정은 각 지그 변경마다 여러 번 반복되었습니다."

KTH에 따르면 구공정의 물리적 노동 요구는 매우 높았고, 물론 작업자가 워크셀에 들어갈 때마다 내재된 위험이 있었습니다. 이러한 조건에서 케이블 고장 빈도가 높은 것은 놀라운 일이 아니었습니다. 일관되지 않은 힘과 토크로 케이블을 커플링 및 언커플링하면 과도한 마모가 발생했습니다. 커넥터 정렬 불량으로 핀이 손상되었습니다. 사용하지 않는 케이블을 위한 전용 보관 공간이 없어 바닥에 방치되거나 셀 내 다른 장비 위에 놓였습니다.

"에어 라인이 잘려 누출되고, 커넥터가 손상되었습니다." 리드는 말했습니다. "유지보수가 호출되어 문제를 평가하려 했지만, 많은 경우 단순히 커넥터의 구부러진 핀 하나가 우리에게 수시간의 다운타임을 초래했습니다—라인당 연간 약 65시간."

과도한 인간 상호작용과 장비 고장 외에도, 구공정은 장비 지원 그룹에게 악몽이었습니다. 그룹의 섹션 리더 요나 스트랩(Jonah Strapp)은 "체인지오버 후에는 셀에서 무언가를 만져서 다시 작동하게 해야 했습니다. 다운타임은 돈 손실입니다. 그것이 발생하면 라인을 다시 가동하라는 상당한 압박이 있습니다."라고 말했습니다.

KTH는 용접 지그 체인지오버를 개선하여 운영 흐름을 원활하게 하고, 직원의 안전을 높이며, 장비 고장 사례를 줄이려는 특별한 동기를 가졌습니다. KTH 엔지니어링 프로젝트 그룹의 스태프 엔지니어 맷 마이어스(Matt Myers)는 설명했습니다: "정상 운영일에 우리는 라인에서 가능한 한 많은 생산을 짜내려고 노력합니다. 체인지오버를 할 때마다 생산 시간을 잃게 되며, 이는 우리 장부에서 큰 재정적 마이너스로 이어집니다. 다운타임 양을 줄이기 위해 할 수 있는 모든 일은 엄청나게 중요합니다."

바로 그 지점에서 ATI의 유틸리티 커플러 채택이 효율적인 시간 절약 솔루션으로 제시되었습니다. ATI의 유틸리티 커플러는 KTH의 용접 라인 체인지오버에 적합합니다. 전력, 신호, 공압을 제공합니다. ATI의 유틸리티 커플러는 내구성 있는 패키지에서 반복 가능한 커플링을 제공하는 내장 회전 컴플라이언스를 가지고 있습니다. 설계가 모듈식이므로 유틸리티 커플러는 ATI의 광범위한 툴 체인저 유틸리티 모듈 제품군과 작동합니다.

함께, 유틸리티 커플러와 모듈은 다양한 네트워크 프로토콜도 서비스한다고 KTH의 마이어스는 설명했습니다. "신제품 설계와 관련하여, 나는 ATI 엔지니어링 팀이 우리의 필요에 맞는 전기 또는 공압 제품을 빠르게 설계하거나, 그들의 웹사이트에서 수천 개의 제품 중 하나를 참조할 수 있습니다." KTH의 이 특정 시스템에 대해 ATI는 기존 라인에 쉽게 통합될 수 있는 유틸리티 커플러와 32핀 디스크리트 I/O 전기 모듈을 구성했습니다.

"우리가 처음 유틸리티 커플러를 시험해 보았을 때, 그것이 큰 차이를 만들 것이 즉시 분명했습니다. 새로운 커플러는 매우 신뢰할 수 있고 핸즈프리입니다. 우리는 그것들을 만질 필요가 없습니다. 매번 작동합니다." 스트랩은 말했습니다.

KTH가 ATI를 공급업체로 선택한 이유를 묻자 마이어스는 답했습니다: "이전의 고객 서비스 관계, 빠른 리드 타임, 그리고 우리의 지역 계정 관리자를 기반으로 ATI를 선택하는 것은 쉬운 결정이었습니다." KTH는 ATI의 로봇 툴 체인저 제품을 오랫동안 사용해 왔으므로, ATI의 유틸리티 커플러로의 자동 커플링 전환이 잘 작동했습니다.

데이브 리드는 ATI GA2 유틸리티 커플러의 성능을 확인했습니다: "지난 해에 이 지그들을 수백 번 교체했을 텐데, ATI 시스템에 단 한 번도 문제가 없었습니다. 지그를 올려놓고 버튼을 누르면, 눌러지고, 클램프되고, 핀들이 모두 결합되고, 구부러진 핀이나 끊어진 에어 라인에 대한 제로 톨러런스가 있습니다. 꽤 완벽한 제품입니다. 생활을 훨씬 쉽게 만듭니다."