도어 제조 공정은 도어의 공급에서부터 가공, 도어 리프 제조 및 가공, 인레이 공급, 다양한 저장 공간, 검사, 공급, 앵글 전달 등 복잡한 시스템으로 이루어져 있으며, 좁은 공간에서 이러한 작업을 수행하기 위해서는 복잡한 공정과 높은 투자 비용이 필요하다. 하지만 Kraft Maschinenbau는 KUKA 팔레타이징 로봇을 활용해 이 까다로운 공정을 보다 효율적으로 구축, 고객사의 만족을 이끌어냈다.
▲ 도어 제조 공정에 적용된 KUKA 로봇
Kraft의 시스템 노하우와 KUIKA 로봇의 시너지
한 번이라도 Kraft Maschinenbau社(이하 Kraft)의 공장을 방문한 적이 있는 사람이라면 이 공장의 확장된 규모를 한눈에 알아챌 수 있다. Kraft의 리트베르크 마스트홀테(Rietberg Mastholte) 공장에서 혁신적인 아이디어와 풍부한 노하우로 무장한 최고의 전문가들은 첨단 시스템을 설계하고 제작하는 임무를 수행하고 있다. 생산라인에서 불가능하다고 생각되는 문제에 부딪힌다면, Kraft에 도움을 요청하는 것이 가장 빠른 해결방법일 것이다. 이러한 Kraft는 동사 로봇 자동화 시스템을 구축함에 있어 KUKA Roboter GmbH의 로봇을 선택하고 있다.
1816년 마스트홀테 지역에서 프란츠 아담 크라프트(Franz Adam Kraft)에 의해 마차 제조를 위한 단조공장으로 설립되어 현재 3개의 공장에서 약 450명의 직원들이 종사하는 가족경영기업 Kraft는 이송, 저장, 핸들링, 가공, 조립, 자동화 또는 포장 분야의 다양한 프로세스를 위한 특수 솔루션을 개발/생산하고 있다.
동사는 가구, 도어, 목재 플레이트 및 바닥재뿐만 아니라 단열재, 흡음재 및 건축용 패널, 산업용 기계 및 시스템에 특화된 기업이다.
Kraft의 사업 영역에는 설계, 시공, 프로그래밍, 턴키 솔루션의 시운전, 자동화 시스템 등이 있고, 다양한 산업 및 시장을 위한 완벽한 생산라인을 보유하고 있으며, 고객 맞춤식 솔루션은 고객사와의 협력을 통해 제공하고 있다. 이러한 솔루션은 그들의 자체 컴포넌트 외에 다른 협력사의 모듈 및 시스템으로 구성된다. 그중 로봇 통합형 어플리케이션의 경우 KUKA 로봇이 사용되고 있다.
기계 또는 시스템의 경우 Kraft 공장에서 출고하기 전에 넓은 공간의 최종 조립공장에서 완전히 조립한 후에 시운전을 거친다. 매우 복잡한 생산 시스템을 포함한 모든 시스템을 직접 조립한 설치전문가는 엄격한 시험에 합격한 시스템을 고객의 현장에 다시 설치한다. Kraft의 이러한 워크 프로세스는 도어 제조와 관련해 축적된 오랜 노하우의 자동화된 시스템 기술이 있기에 가능하다.
Kraft 제6대 최고경영자 페르디난드 크라프트 회장은 “개별 시스템 컴포넌트의 통합 기술은 당사가 보유한 특별한 강점이며, 소프트웨어 개발에 특화된 헌신적인 팀도 우리의 자랑”이라고 설명했다.
Kraft의 베르트홀드 주달 로봇부문 팀장은 “당사 엔지니어들이 개발한 기계 및 생산 시스템 자동화는 자체 자동화 기술로 구현한다. 이런 기술을 보유하는 것은 당사에 중요한 의미를 갖는다. 현재 시스템 또는 기계의 성능은 30~40% 또는 그 이상이 장착된 전자장치, 컨트롤 기술 및 자동화에 의해 결정된다.”고 부언했다.
복잡하고 까다로운 시스템의 핵심 ‘KUKA 팔레타이징 로봇’
2004년 Kraft는 스웨덴의 한 도어 제조사를 위해 한 대의 도어 제조 시스템을 공급한 바 있으며, 이 첫 번째 수주에서 모든 서비스 영역에서 높은 품질과 뛰어난 서비스를 제공해 최근 더욱 복잡한 두 번째 시스템의 수주가 이뤄졌다.
새롭게 수주된 이 시스템에서는 도어의 모든 것이 제조된다.
100×30m의 크기를 자랑하는 이 대형 시스템에는 다양한 제조 영역 및 안전구역이 포함되어 있다. 이 시스템은 도어 공급영역, 가공, 도어 리프의 제조, 도어 리프의 가공, 인레이 공급, 다양한 저장 공간, 도어 리프의 표면 가공, 검사, 공급, 앵글 전달 및 여러 기타 구성요소들로 이루어진다. 도어 리프에 아교가 칠해지고 도어 프레임이 부착되며, 아교칠된 커버 보드를 뒤집으면 완성된 도어 리프가 프레스로 운반되는 과정이 진행된다.
KUKA Roboter의 프랑크 치머만 Key Technology Manager는 “이는 매우 복잡한 공정”이라며 “이 시스템에서 KUKA의 팔레타이징 로봇은 복잡한 제조 공정의 까다로운 요구를 모두 만족시키는 핵심 요소”라고 설명했다.
▲ Kraft는 쿠카의 로봇을 이용해 까다로운 도어 제조 공정의 로봇 자동화를 성공적으로 구축했다.
KUKA 팔레타이징 로봇, 다양한 어플리케이션에 투입되다
이 로봇 시스템에는 각각 서로 다른 그리퍼 및 툴이 장착된 KR 100PA, KR 180PA 타입의 KUKA 로봇 3대가 투입됐다. 각각의 로봇은 작업자들이 수행하기 힘들거나 단조로운 단순반복 작업을 수행한다. 한 대의 KUKA 팔레타이징 로봇이 필요한 위치에서 프레임 스트립을 파지해 어느 정도 경사지게 측정 스테이션의 입구에 놓으면, 이 스테이션에서 스트립의 만곡률이 측정된다. 베르트홀드 주달 팀장은 “우리 공장에서는 스트립 패키지를 원하는 곳에 개별적으로 위치시킬 수 있으며, 전자동 스택은 로봇으로 측정한다”고 설명했다.
또한 콤팩트한 디자인의 슬림한 그리퍼를 탑재한 로봇은 시스템에 고정되어 있지 않아 유지·보수 시 접근성이 우수하다.
아교 로봇의 경우에는 넓은 작업 반경 및 아교 도포 시 유연성이 로봇 선정의 주요 기준으로 작용했으며, 이에 대해 주달 팀장은 “우리 공장에서는 아교 손실이 전혀 발생하지 않으며 로봇의 도입으로 다양한 모델의 도어를 완벽하게 처리하는 유연성을 확보하게 되었다”고 밝혔다. 이 공장의 위치, 수량, 치수, 타입, 아교 패턴 등과 같은 모든 정보는 중앙 컴퓨터에 의해 지정된다.
하단 커버에 인레이를 부착하는 작업을 수행하는 KUKA 팔레타이징 로봇은 이 공정 후에 다시 스트립을 뒤집어주므로 작업자는 더 이상 큰 힘이 필요한 이런 단순 작업을 수행할 필요가 없다. 이후 공정에서 로봇은 제품을 정확하게 위치시키고, 분당 1개의 도어를 생산하는 높은 효율을 실현했다.
완성되지 않은 도어 리프가 프레스에서 나오면, 이 패널은 네 번째 로봇에 공급된다. KR 240L180 타입의 이 로봇은 도어 리프를 수평 방향에서 파지해 냉각부에 수직으로 고정시킨다. 고열로 프레스된 도어 리프는 여기에서 냉각된다. 냉각 후 이 로봇은 도어 리프를 에지 도포를 위한 피드 컨베이어에 다시 수평하게 올려놓는다.
이후 공정에서 도어 리프는 둘레에 에지를 부착하는 IMA 에지 밴딩 머신(Edge Banding Machine)을 통과하게 된다. 이 과정은 모든 에지가 부착될 때까지 지속적으로 반복된다.
마지막으로 보어와 노치를 제작해야 한다. 이를 위해 도어는 잠금장치 케이스, 도어 핸들 및 키 홀 구멍, 기타 드릴링 보어를 제작하는 Kraft CNC 머시닝센터에 공급된다.
마스트홀테 공장에서 세계로
언제든지 원격 유지·보수가 가능하다는 장점은 Kraft 시스템이 지니는 또 다른 특별한 장점이다. 시스템 공급라인에 이상이 발생할 경우, 담당 기술자가 스웨덴에서 도어 제작을 관리하는 컨트롤러에 접근할 수 있어 즉각적인 문제해결이 가능하다.
주달 팀장은 “당사는 항상 시스템을 콤팩트하게 설계하기 위해 노력한다”고 설명했다. 도어 리프는 다수의 개별 스테이션을 통과하면서, 시스템 내에서 원자재가 연속적으로 접합 및 가공되어 완제품으로 제작된다. 이렇게 제작된 완제품은 포장되고, 물류 시스템에 공급된다. 스웨덴에 설치된 이 시스템은 2교대로 운영된다. 베르트홀드 주달 팀장은 도어 제조 시스템의 특장점을 설명하며 “변화하는 환경에 유연하게 대응하기 위해 로봇 시스템을 도입했으며, 이 로봇 시스템의 도입은 성공적으로 이루어졌다고 생각한다”며 “새로운 요구를 기존 핸들링 시스템으로 해결하려고 했다면, 시스템은 더욱 복잡해지고 비용 역시 증가했을 것”이라고 밝혔다. 또한 그는 “로봇의 도입으로 미래의 변화와 새로운 프로세스에 대해 거의 완벽한 준비가 이루어졌다”고 부언했다.
아울러 로봇이 적용된 Kraft 시스템의 도입으로 인해 안정적인 생산 계획 수립이 가능하게 된 것 역시 주목할 만한 점이다.
로봇은 시스템에서 다수의 단조롭고 힘든 작업을 수행하므로 작업자들은 과중한 업무로부터 해방될 수 있다.
이 시스템의 특이점으로 시스템의 엄청난 복잡성, 단 1개의 제품을 가공해야 하는 특이한 상황, 각각의 도어 리프를 서로 다른 방식으로 가공해야 하는 상황이 발생할 수 있다는 점을 들 수 있다.
베르트홀드 주달 팀장은 “로봇 시스템의 투자비용은 조기에 회수될 것으로 예상된다”며 “우리는 KUKA 로봇의 도입으로 고객들에게 인정받는 유연하고 혁신적인 로봇 기술을 보유할 수 있게 됐다”고 설명했다.
KUKA 로보틱스코리아(주) www.kukakorea.com
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