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로봇 기반의 사출 성형기계를 이용한 플라스틱 사출 성형

사출 성형을 이용한 플라스틱 가공은 사출 성형 공정의 최고 영역입니다. 가족 기업 Hauff는 식기 세척기용 상부 바스켓 롤러 생산을 전자동화했습니다. KUKA 로봇과 다기능 생산 큐브가 이것을 가능하게 합니다.


Pforzheim의 뛰어난 노하우와 플라스틱 사출 성형 공정

Jörg Vetter가 독일 남부 Pforzheim의 산업 단지에 차를 세웠을 때 그의 시선은 건물의 창문 높은 곳을 향하고 있었습니다. "나는 매번 이것을 작업장에서 볼 수 있어 좋습니다." Hermann Hauff GmbH & Co. KG 플라스틱 사출 공장의 기술 책임자인 그의 입가에 미소를 선사하는 제조 셀은 바로 Arburg Allrounder Cube 2900 사출 성형기계입니다. 2019년부터 이 사출 성형기계는 Hauff에서 식기세척기용 상부 바스켓 롤러를 생산하고 있습니다. 이 플라스틱 요소는 두 개의 서로 연결된 부품, 즉 자유롭게 움직이는 바퀴와 고정 설치된 소켓으로 구성됩니다. 식기세척기에서 식기를 쉽게 싣고 내리는 데 필수적인 이 롤러는 사출기계에서 주조됩니다. 주조 및 조립은 Hauff가 사출 성형기계 제조업체인 Arburg과 공동으로 설치한 전자동 공정에서 이루어집니다.
사출 성형기계와 함께 플라스틱을 성형하는 KR QUANTEC PA

사출 성형기계를 갖춘 독특한 대규모 설비

"우리 시스템 및 이와 관련된 모든 공정은 전세계에서 유일합니다"라고 Jörg Vetter는 설명하면서 "이 시스템으로 우리는 사출 성형기계 4~5대분을 절감할 수 있으며 단조로운 생산 작업으로부터 직원들의 부담 또한 덜어줄 수 있습니다."라고 부언합니다. 매년 Hauff는 BSH Hausgeräte GmbH 공급용으로만 Cube를 통해 약 6천만 개의 부품을 생산하고 있으며 향후 3년 동안 생산량을 최대 7천 5백만 개까지 늘릴 예정입니다. 이 가족 기업은 1966년 Pforzheim에서 Hermann Hauff가 설립하였으며 오늘날 그의 자녀들인 Andrea Hauff 및 Carmen Hauff-Bischoff가 경영을 이어받아 사출 성형 공정을 위한 고품질의 정밀 플라스틱 사출 성형 부품 및 금형을 생산합니다. Hauff의 고객층은 가전제품을 생산하는 가전 기술 기업, 자동차 분야 및 의료 기술 분야에 분포되어 있습니다.
Pforzheim에 위치한 Hauff 사는 사출 성형기계로 플라스틱 부품을 생산합니다.

플라스틱 사출 성형 분야에서 최상의 요건을 충족하는 히든 챔피언

"우리는 다른 기업이 멈추는 플라스틱 가공 사업에서 새로운 시작을 합니다"라고 Jörg Vetter는 기업 철학을 설명합니다. 20년간 이 업계에 종사하며 그는 다음과 같은 생각을 갖게 되었습니다. "아이스크림 스푼은 생산하기 쉽고 저렴합니다. 그러나 0.0004 ~ 400g의 샷 중량을 가진 정교하고 세밀한 첨단 부품 가공의 경우에는 그 품질이 결정적인 요소가 되며, 이 경우 아무 기업이나 조건을 충족시킬 수 있지는 않습니다." 이러한 까다로운 요건을 Pforzheim에서 항상 준수할 수 있는 데는 robomotion GmbH도 기여하고 있습니다.
적합한 도구를 이용해 고도의 품질로 가공되는 플라스틱
이 기술 개발 업체는 특히 플라스틱 산업을 위한 고객별 자동화 솔루션의 설계 및 구축을 전문으로 합니다. 따라서 Hauff 사에게는 이 로봇 공학 전문 업체는 자동화된 생산 프로세스를 구축하는데 중요하고 가치 있는 개발 파트너입니다.

"One Piece Flow"로서의 자율적 공정

robomotion의 Andreas Wolf 경영자는 "우리의 임무는 더 많은 생산 수량과 고효율을 달성하는 동시에 제한된 생산 면적을 최대한 활용하는 것을 목표로 식기세척기용 상부 바스켓 롤러 생산 라인 및 조립 라인을 재설계하는 것이었습니다."라고 설명합니다. "손으로 진행하는 작업 과정에 작별을 고하고, 사출 성형기계에서 팔레트에 이르기까지 '원피스 플로우(One Piece Flow)', 즉 연속적이고 중단 없는 공정으로 자율적 생산을 구축하는 것이었습니다." Jörg Vetter 및 그의 팀과 함께 robomotion은 사출 성형기계, 도구, 관련 로봇 셀, 이에 필요한 그리퍼 및 팔레타이저를 통합하는 시스템을 개발하기 위해 전체 프로세스를 면밀히 검토했습니다.
플라스틱 사출 성형 분야의 정밀성과 속도

플라스틱 사출 성형을 위한 맞춤형 기계

Jörg Vetter는 "전체 시스템 개발에는 2년 이상이 걸렸고 이 중 소프트웨어 개발에만 1년이 걸렸습니다."라고 말합니다. "끊임없는 재고와 새로운 설계의 시간이었습니다." 기계 제조업체인 Arburg 사는 Hauff의 특별한 요구사항을 위해 "Cube"를 이용해 두 컴포넌트의 제조 라인과 조립 라인을 결합하는 도구를 구성했습니다. "Reverse Cube 2900"이라는 이 사출 성형기계의 이름은 이 모든 것을 말해줍니다. 강철로 된 큐브는 중앙 축을 중심으로 반대 방향으로 회전할 수 있어 특수 그리퍼를 사용해 이 장비에서 주조된 부품을 두 가지 공정에서 접합한 다음 컨베이어 벨트를 통해 포장 및 팔레타이징 셀로 운송하도록 설계되었습니다. "이 기계는 세계에서 유일하며 Hauff에만 있는 시스템입니다"라고 Vetter는 자랑스럽게 말합니다.
생산에서 포장에 이르기까지 짧은 시간 내에 로봇이 수행하는 작업

사출 성형 로봇으로 이루어지는 플라스틱 성형

"우리는 한정된 공간에서 최대한 효율적이고 안정적인 작업이 진행될 수 있도록 공정을 KUKA 로봇의 '손'에 맡겼습니다. 이 방법은 우리에게 많은 구성 옵션을 제공했습니다"라고 Andreas Wolf는 설명합니다. 이런 방식으로 사출 성형기계와 6축을 가진 KR QUANTEC은 함께 작업하여 최대 반복성과 지속적인 정밀도를 달성했습니다. 로봇은 사출 사이클과 동시에 큐브 하부에서 롤러를 가져와서 소켓에 삽입하고 완성된 플라스틱 부품을 반출하고 포장 공정으로 가는 컨베이어 벨트에 올려 놓습니다. 9.5초마다 이렇게 24개의 고품질 상부 바스켓 롤러가 생산됩니다.
식기세척기용 상부 바스켓 롤러는 KR QUANTEC PA의 지원으로 제조됩니다.

KR QUANTEC PA를 사용한 플라스틱 가공

컨베이어 벨트는 생산 셀을 시장에서 가장 빠른 팔레타이저 중 하나인 KR QUANTEC PA가가 작업하는 포장 및 팔레타이징 셀과 연결합니다. "슬림한 팔레타이징 로봇은 간섭 윤곽이 매우 적으면서도 다재다능하고 역동적입니다"라고 Andreas Wolf는 말합니다. Hauff에서 로봇은 배송 상자를 접어 컨베이어 벨트 아래에 놓고, 상자를 채운 후에는 닫아서 유로 팔레트에 적재하는 일을 합니다. 각각 45개의 상자와 70,200개의 플라스틱 롤러가 적재된 3개의 팔레트가 매일 공장에서 발송됩니다.
플라스틱 사출 성형부터 로봇 팔레타이징까지
"이 시스템은 추가적인 관리 작업이 필요치 않고 완전히 독립적으로 가동됩니다"라고 Andreas Wolf는 부언합니다. "우리는 8시간의 완충 시간을 설계했습니다. 그런 다음 직원 한 명이 시스템에서 발송 준비된 팔레트를 가져오면 됩니다. 즉 사출 성형기계는 자체적으로 하나의 완전한 교대조 업무량을 처리할 수 있습니다."

설계 시 시뮬레이션을 통한 오류 방지

진행 중인 생산라인에서 이 복합적인 생산 단계를 거치기 위해서는 가능한 한 정확한 계획이 필수적이며, 이것이 Andreas Wolf가 KUKA.Sim을 이용해서 KUKA 로봇의 오프라인 프로그래밍을 위한 스마트한 설계 소프트웨어를 시스템 개발에 통합한 이유입니다. "생산 현장에 공간이 너무 협소하기 때문에 시스템과 기능이 실현되기 전에 미리 시험해 보는 것이 중요했습니다. 설계 소프트웨어를 통해 엔지니어링 단계에서 이미 사이클 타임 분석 등을 수행하고 레이아웃 및 디자인에 데이터를 적용할 수 있었습니다. 그것은 가상 공간에서 해 볼 수 있는 'learning by doing'이었습니다"라고 Wolf는 말합니다. "KUKA.Sim이 없었다면 시스템 구성이 훨씬 더 복잡하고 비용이 많이 들거나 심지어 잘못될 수도 있었을 것입니다. 특히 중소기업의 경우에는 이런 일은 있어서는 안 될 일입니다."
KUKA.Sim을 통해 시스템에 매끄럽게 통합된 새로운 사출 성형기계가 장착된 KUKA 로봇

열정을 기반으로 한 플라스틱 가공 자동화

Cube 시스템과 그 가능성에 대한 깊은 이해는 Jörg Vetter가 Hauff 직원이 자동화를 호의적으로 받아들이게 하는데 도움을 줍니다. "이런 경우 항상 직원에게 이 새로운 기술이 사람을 대체하는 것이 아니라 사람에게 서비스하고 작업을 더 쉽고 다양하게 만들기 위한 것이라는 점에 대한 설득 작업을 좀 해야합니다"라고 말합니다. 이것은 특히 숙련 노동자가 점점 부족해지는 이 시기에 중요한 요소입니다. "우리는 최적화 작업을 계속하고 있습니다. 저는 이미 몇 단계 더 나아가 우리 이사진 및 기술 파트너와 함께 하나의 기계에서 최대한 많은 제품을 생산할 수 있는 방법을 고려하고 있습니다. 성과를 낼 수 있는 새로운 기회를 발견하면 우리는 이를 활용할 것입니다."

이 로봇은 최고의 속도로 생산 라인에서 사이클 시간을 감소시키며 동시에 사이클 시간 내에 제조 품질을 증대시킵니다.

robomotion GmbH의 경영자 Andreas Wolf

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