자동화 저항 용접: 금속 접합의 혁신

이미 아시다시피 저항 용접(일반적으로 스폿 용접으로 알려짐)은 일정 시간 동안 결합할 금속 단자에 압력을 가하고 전류를 전달하여 금속을 접합하는 것으로, 전용 스폿 용접기로 수행됩니다. 하지만 오늘 우리가 집중하고자 하는 것은 이 용접 기술이 자동화 시스템과 결합된 경우입니다.

최근 몇 년간 자동화 시스템이 보편화되면서 저항 용접은 로봇 공학과 자동화의 훌륭한 후보가 되었습니다. 이러한 발전은 종종 자동화 저항 용접이라고 불리며, 주로 수천 번의 용접이 이루어지는 자동차 및 차량 조립의 차체 부품과 프레임 분야에서 적용됩니다.

자동화 저항 용접기란?

위에 이어, 자동화 저항 용접기는 본질적으로 저항/스폿 용접 로봇의 한 유형으로, 자동화 저항 용접 공정을 구현합니다. 자동화 및 로봇 기술, 장비 품질이 지속적으로 진화함에 따라 제조사들은 이제 최첨단 저항 용접 로봇을 제작할 수 있게 되었으며, 이는 스폿 용접을 더 작은 물리적 공간에서 수행할 수 있고, 조립 공정의 다른 부분과 쉽게 통합될 수 있는 향상된 호환성 등 많은 이점을 제공합니다. 결과는 기존 저항 용접 기계에 비해 더 짧은 시간에 높은 품질 수준의 일관되고 반복 가능한 용접 출력을 산출하는 경우가 많습니다.

기능과 고려사항

그렇다면 자동화 용접 로봇에서 어떤 기능을 기대할 수 있고 무엇을 고려해야 할까요?

암 리치(Arm Reach)

저항 용접 로봇은 용접 공정을 수행하기 위해 로봇 팔을 가집니다. 팔은 용접 건이 용접 작업을 수행할 수 있도록 필요한 모든 위치를 취할 수 있어야 합니다.

용접 건(Welding Guns)

위에 이어, 저항 용접 로봇의 스폿 용접 건은 100파운드(약 45kg) 이상 나갈 수 있으므로, 팔의 리치뿐만 아니라 팔이 엄청난 무게를 안전하게 지탱할 수 있는지 제조사가 확인해야 합니다. 케이블, 호스 및 기타 부품의 무게도 고려해야 합니다.

클램핑 압력(Clamping Pressure)

저항 용접 로봇의 클램핑 압력은 용접 품질에 영향을 미치며 HAZ(열영향부) 주변의 변형을 제한합니다. 이는 모터를 사용하여 전극 클램프를 열고 닫고 일관된 압력을 가하는 서보 제어 건에 의해 제어됩니다.

관절 구조와 다축 운동(Articulation and Multi-axis Motion)

로봇 팔은 다양한 용접을 수행하기 위해 여러 관절을 가져야 하며 범위의 운동에 관여할 수 있어야 합니다. 팔은 자유롭게 구부리고 회전할 수 있어야 하며, 리치를 최대화하기 위해 일부 장치는 최대 7축 운동을 가질 수도 있습니다.

전원 공급 장치(Power Supply)

전원 공급 장치는 저항 용접 로봇의 핵심 구성 요소 중 하나입니다. 미리 정의된 전류를 전극에 전달하여 열을 가하고, 조각을 녹여 용접 너겟을 생성합니다.

시간 및 속도 설정(Time and Speed Settings)

자동화 장치는 일반적으로 타이머 기능을 가지고 있어, 원하는 크기의 너겟을 정확히 생성하기 위해 전극 클램핑 지속 시간을 결정합니다. 반면 속도 설정은 팔이 한 동작에서 다른 동작으로 얼마나 빠르게 이동할 수 있는지를 결정합니다.

지그 설계(Fixture Design)

지그는 용접 품질에 기여하는 또 다른 필수 구성 요소입니다. 공작물이 전극 접촉을 위해 모든 면에서 정확하게 위치할 수 있도록 부품을 위치시켜야 합니다.

자동화 용접기가 우수한 이유

이제 로봇 및 수동 용접 기계의 목적은 동일합니다: 열과 압력의 결합으로 두 공작물을 접합하는 것입니다. 하지만 무엇이 자동화 장치를 우월하게 만드나요? 로봇은 수동 단계를 거치지 않고 전체 공정을 안내하면서 인간의 개입 필요성을 최소화합니다. 수동 장치는 반면 용접 전후 금속 공작물을 적재 및 하역하기 위해 추가 인력이 필요합니다. 로봇과 수동 공정 모두 각자의 강점과 약점이 있지만, 이 섹션에서는 자동화 장치의 이점을 구체적으로 논의하겠습니다.

시작하기에 앞서, 자동화 용접 시스템은 고도로 숙련된 운영자조차 따라올 수 없는 훌륭한 반복성과 일관성을 특징으로 합니다. 이는 자동화 작업이 지속적으로 최적의 신뢰할 수 있는 용접 결과를 제공할 수 있기 때문에 더 나은 용접 품질로 이어집니다. 제어 시스템은 또한 생산 이전에 모든 용접이 미리 정해진 요구사항을 충족하는지 보장합니다.

또 다른 주목할 만한 이점은 더 높은 생산량입니다. 인간은 아직 작업 속도 면에서 로봇과 경쟁할 수 없어, 로봇은 로봇 용접 공정 동안 항상 더 빠르고 더 오래 작업할 수 있습니다. 수동 대안이 속도를 달성할 수 있다 해도, 종종 정확도나 품질의 희생을 대가로 합니다. 즉, 고도로 자동화된 환경에서는 인력이 최소화되거나 배제되어 또 다른 주요 이점인 인건비 절감으로 이어집니다. 인건비는 일반적으로 생산에서 가장 비싼 측면 중 하나입니다. 수동 중심 설정에서 용접 공정을 수행하고 감독하기 위해 인력을 투입해야 하는 것과 비교하면, 완전 자동화 또는 반자동 공정은 공정을 감독하기 위한 소수의 훈련된 용접사만 필요로 하여 상당한 비용을 절감합니다.

용접 준비의 중요성

위에 설명한 자동화 저항 용접기의 수많은 훌륭한 이점에도 불구하고, 스폿 용접 공정에 대한 부실한 준비가 정당화되는 것은 아닙니다. 용접 스테이션에 투입되는 부품의 품질과 공정을 얼마나 잘 설정하느냐가 완제품의 품질을 좌우합니다. 이는 사실 자동화(특히 비감독) 공정의 주요 단점 중 하나입니다. 각 부품의 미세한 오류조차 천천히 누적되어 최종 제품의 치수나 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다. 그리고 부적절한 인적 감독으로 인해 공정 중 이것이 간과된다면, 추가 시간과 자재 낭비를 예상해야 합니다.