RW 스크류: 레거시 장비 자동화 선도

RW 스크류(RW Screw)는 여전히 정확한 레거시 장비에 로봇을 추가하는 것이 합리적이라고 믿습니다. 여기에서 코봇이 하딩(Hardinge) 터닝 센터를 텐딩합니다. 이 로봇 스테이션은 공작물을 척의 콜렛에 설치하는 데 필요한 정밀 포지셔닝을 고려하여 로봇 움직임으로 인한 '걷기(walking)'를 방지하기 위해 바닥에 볼트로 고정되어 있습니다.

오하이오 주 마실론(Massillon)의 RW 스크류는 현재 약 230명을 고용하고 있습니다. 74년 된 계약 기계 공장인 이 회사의 빌 리더(Bill Reeder) 사장은 장비 용량을 고려할 때 최적 인력 수준은 약 265명이라고 말합니다. 회사는 VMC, 스위스-타입, 단일 스핀들, 다중 스핀들, 로터리 트랜스퍼 기계, 연삭기뿐만 아니라 2차 가공 및 마무리 장비를 포함하여 200대 이상의 공작 기계를 보유하고 있습니다. 불행히도, 이 중 적은 수가 운영할 사람이 없어 때때로 유휴 상태입니다.

한 가지 이유는 북부 오하이오 지역에 같은 사람들을 두고 경쟁하는 많은 제조 기업이 있기 때문입니다. 게다가 아마존이 인근 캔턴(Canton)에 새 풀필먼트 센터를 열어 1,000개의 새 일자리를 창출할 것으로 예상됩니다. 인력 과제는 RW 스크류가 제조 공정에서 인간 개입을 줄일 수 있는 자동화와 기술 구현이 앞으로의 성공 유지를 위해 필요하다는 것을 깨닫게 만들었습니다.

사실, 리더 씨는 회사가 자동화 공정 기회를 평가할 때 단순히 효율성을 높이기 위한 것이 아니라, 고객이 예상대로 제품을 제시간에 사양에 맞게 지속적으로 제공할 수 있도록 보장하기 위한 필수 수단으로 본다고 말합니다.

제조 장비를 텐딩하기 위해 로봇을 추가하는 것은 해결책의 한 부분입니다. 회사는 최근 7개월 동안 6대의 로봇을 설치했고 올해 10대를 더 추가할 계획입니다. 하지만 리더 씨는 그들 중 어느 것도 누구의 일자리를 없애지 않았거나 없앨 것이라고 지적합니다. 대신, 직원들은 기계 도구 로딩/언로딩보다 더 가치 있는 임무를 수행하도록 재배치될 수 있습니다.

수년간 RW 스크류는 현장 작업을 간소화할 수 있는 검사, 공구 측정, 작업 고정 장치, 사용하는 바피더 유형 등을 고려하며, 수동 작업을 줄이거나 없애기 위한 자동화 통합에 대한 교훈을 얻었습니다. 리더 씨가 최근 방문 중에 설명한 바와 같이.

하지만 방문 중 리더 씨는 자동화 통합과 관련하여 RW 스크류가 적용하는 세 가지 전술을 지적했는데, 이는 자동화를 처음 접하는 공장과 경험이 있는 공장 모두에게 고려할 가치가 있다고 느꼈습니다. 그 전술들은 로봇 통합 시 시간 갖기, 자동화 운영 위원회 구성, 제조 엔지니어가 아닌 자동화 엔지니어 개발을 포함합니다.

로봇 및 기타 자동화 추가(Robot and Other Automation Additions)

E. 레이 울리(E. Ray Woolley)가 1948년 R.W. 스크류 프로덕츠(R.W. Screw Products Inc.)를 설립했습니다. 이제 RW 스크류로 알려진 이 회사는 200,000제곱피트 이상의 제조 및 관리 공간을 가진 시설을 보유하고 있습니다.

공장의 로봇 자동화 첫 주요 단계는 덴소(Denso) 로봇을 자체 통합하여 스플라인 성형 기계에 샤프트를 로딩/언로드하는 것이었습니다. 컨베이어는 로봇에 새 공작물을 전달하고 가공 후 완성 부품을 수집하는 데 모두 사용됩니다.

RW 스크류는 또한 여러 협동 모델(일명 코봇)을 설치했습니다. 예를 들어, 여러 파낙 CRX-10iA/L 6축 코봇이 터닝 센터, 호닝 기계, 연삭기 등 일부는 레거시 장비지만 여전히 높은 정확도를 유지하는 장비들을 텐딩합니다.

리더 씨는 회사가 코봇의 견고함을 높이 평가한다고 말합니다. 10kg 페이로드와 1,418mm 도달 거리, 파낙의 고객 지원을 제공합니다. 그리고 이 코봇들은 한 기계에서 다른 기계로 재배치되도록 설계되었지만, 공장은 각각을 한 특정 기계에 전담시켰습니다. 대부분은 원자재를 로봇에 제시하고 가공 후 완성 부품을 수집하는 데 사용되는 서랍이 있는 테이블/스탠드에 부착되어 있습니다. 공장은 로봇 움직임으로 인한 가능한 '걷기'를 방지하기 위해 이 스탠드들을 바닥에 볼트로 고정합니다.

로터리 트랜스퍼 기계, 다중 스핀들, 기타 터닝 센터의 변경 작업은 이제 퀵체인지 콜렛을 사용하여 더 빨라졌습니다.

하지만 공장은 프로세스를 자동화하거나 인간 개입의 시간과 양을 줄일 수 있는 다른 장비도 고려합니다. 하인부흐(Hainbuch)의 퀵체인지 작업 고정은 후자의 예입니다. 사실, 내가 RW 스크류를 방문하여 공장의 개선 노력에 대해 더 알아보게 된 계기는 하인부흐가 작성한 글을 일부 인용한 다음 단락들에서 설명합니다.

공장은 하이드로맷(Hydromat)과 슈테(Schutte) 로터리 트랜스퍼 기계에 하인부흐 하이드로크(Hydrok) 유압 고정 척을 사용합니다. 하인부흐 아메리카의 세일즈 엔지니어 제이슨 슈만(Jason Schoemann)은 RW 스크류의 12-스테이션 하이드로맷 이클립스 기계에 장착된 하이드로크 SE 65 육각 척을 지적합니다. 클램핑 범위 3~65mm. "하이드로크 SE 65는 RW 스크류 부품군의 크기 범위에 잘 맞고, 육각 지오메트리는 오염으로부터 최적의 보호, 공구 수명 증가, 25% 더 큰 클램핑 힘을 제공합니다." 슈만 씨가 말합니다. "빠르고 쉽게 교체할 수 있는 클램핑 헤드로 원형과 육각 바재 모두를 수용합니다."

콜렛 체인지오버를 위해, 작업자는 콜렛 면에 삽입하는 핀이 있는 피스톨-그립 스타일 장치를 사용하고 핸들을 짜냅니다. 핸들의 잠금 메커니즘은 콜렛 설치 및 제거 동안 고정장치를 붕괴된 상태로 유지합니다. 트리거를 누르면 체인징 픽스처가 잠금 해제되고 콜렛이 해제됩니다.

"하인부흐 퀵체인지 기능은 우리의 생산 목표 달성에 필수적입니다." 리더 씨가 설명합니다. "부품 간 변경에 1~2일이 걸리던 것이 이제 30분이 걸리고, 육각 스톡에서 원형 스톡으로 3시간 만에 전환할 수 있습니다. 정밀 연마로 인한 하인부흐 시스템의 높은 반복정밀도 역시 공차 유지를 성공적으로 하는 데 동등하게 중요합니다. 또한 추가 25% 강성은 육각 바재 터닝 시 중요한 요소인 채터를 줄입니다."

공장이 로봇 추가를 넘어 프로세스를 자동화하는 데 유용하다고 발견한 다른 장비의 예:

• 매거진 바 피더. 바 피더는 대부분의 고생산 기계 공장에서 흔히 사용되지만, 다양한 설계로 제공됩니다. RW 스크류는 12피트 바를 수용하는 Cucchi BLT와 에지 테크놀로지스(Edge Technologies)의 FMB 브랜드 형태로 로터리 트랜스퍼와 다중 스핀들 기계에 추가하여, 아마도 3교대까지의 긴 무인 가공 스트레치를 달성하기 위해 큰 바재 번들을 적재할 수 있는 매거진 모델에서 가치를 찾습니다. 이는 무인 가공 시간을 더 연장하고 기계 다운타임을 줄입니다.
• 툴 프리세터. 툴 프리세터는 작업자가 새 작업을 위해 기계에서 새 툴링을 설치하면서 오프셋을 측정할 필요가 없도록 자동으로 오프셋을 측정합니다. RW 스크류는 오메가 TMM(Omega TMM)의 오리진(Origin) 툴 프리세터를 사용하며, 기기 제조사는 업계의 엔트리 레벨 현장 광학 툴 프리세팅 장치 니즈에 부합한다고 말합니다. 새 작업을 위한 툴링은 그때 키팅되어 기계 워크셀로 배달되어 설치를 기다립니다.
• 비전 검사 장치. 카메라를 사용하여 부품을 측정하는 비접촉 측정 기구는 검사 프로세스를 크게 가속화할 수 있습니다. 한 예에서, 타임 스터디에 따르면 두 대의 기계를 텐딩하던 사람이 시간의 60%를 기계에서 부품 게이징에 썼습니다. 이제 그 측정들은 키엔스(Keyence) 비전 시스템에서 자동으로 수행되어 그 사람이 세 대의 기계를 텐딩할 수 있게 되었습니다. 공장은 또한 100% 검사가 필요한 부품을 위한 셀을 만들었는데, 볼 피더를 사용하여 부품을 밀폐된 비전 시스템과 터치 프로빙 스테이션에 공급하여 모든 부품을 자동으로 측정하고 양품을 불량품에서 분류합니다.

자동화 교훈, 조언(Automation Lessons, Advice)

리더 씨와의 대화 중 눈에 띈 RW 스크류가 자동화 적용 접근법의 일부로 구현하는 세 가지 관행이 있습니다. 아래에 나열된 이 아이디어들은 자동화 초기 단계에 있든 한동안 자동화를 통합해왔든 고려할 가치가 있을 수 있습니다.

• 로봇 통합 시 시간 갖기. 첫 로봇 통합은 RW 스크류에게 이러한 프로젝트를 서두르지 말 것을 가르쳤습니다, 특히 고생산 환경에서. 오늘날, 공장은 로봇 프로그래밍, 터치 포인트 식별, 프로세스 다이얼인 등을 위해 실제 기계를 모방하는 '모의' 기계(지그)를 만듭니다. 실제 기계 앞에서 로봇으로 프로세스를 조정하면 기계 다운타임만 연장될 수 있을 뿐만 아니라, 통합 후 일정 기간 동안 문제를 다루고 있다면 직원들이 로봇공학의 가치를 재고하게 만들 수 있습니다.
• 자동화 운영 위원회 구성. RW 스크류는 제안된 자동화 프로젝트를 논의하기 위해 매주 회의를 하는 자동화 운영 위원회를 만들었습니다. 분기마다 위원회는 앞으로 나아가기에 합리적인 프로젝트를 면밀히 식별합니다. 이러한 노력의 일환으로, 리더 씨와 다른 관리자들은 정기적으로 현장을 걸으며 직원들과 소통하고 생산 고통 지점에 대해 배웁니다. 문제의 해결책은 로봇 추가일 수도 있지만, 수동 작업 때문에 존재하는 생산 병목을 여는 다른 기술을 추가하는 것일 수도 있습니다.
• 자동화 엔지니어 개발. 과거에 RW 스크류는 부품을 어떻게 가공하는지, 공구나 콜렛이 어떻게 작동하는지 등에 대한 전문가인 제조 기술자 개발에 초점을 맞췄습니다. 그것은 여전히 가치가 있습니다. 그러나 로봇, 자동 게이징, 다양한 기타 현장 자동화 형태를 이해하는 자동화 기술자 개발로 약간 피벗했습니다. 리더 씨가 지적하듯, 공장은 유지보수 인력이 근무 시간 내내 지속적으로 로봇 터치 포인트 변경을 하게 할 여유가 없습니다. 모든 직원이 그런 임무를 수행하는 법을 배워야 하며, 공장은 그런 유형의 훈련에 계속 투자할 것입니다.

이전에는 이 고량 작업이 3교대에 걸쳐 9명이 100% 부품 검사를 수행해야 했습니다. 따라서 RW 스크류는 볼 피더를 사용하여 부품을 비전 시스템과 터치 프로빙을 포함하는 검사 셀에 공급하여 모든 부품을 자동으로 측정하고 양품과 불량품을 분류하는 이 프로세스를 엔지니어링했습니다.