로크웰, 원가절감의 첨병이 된 자동차 공작기계 셀 장비

가드부터 그리퍼, 로봇, 트레이에 이르는 모든 요소 통합 제어

OEM 기업과 시스템 통합업체, 로봇 공급업체가 의기투합해 자동차 공급업체가 필요로 하는 품질 향상과 원가절감이 가능한 마감용 공작기계 셀을 제공했다.

자동차 업계에 속한 이들은 누구도 R로 시작하는 한 단어를 입 밖에 내고 싶어하지 않는다. 리콜(Recall)이 그것이다. 고객의 안전과 행복을 지키는 일은 자동차 제조업체의 몫이다. 그러나 품질관리의 책임은 공급망 곳곳에 산재해 있다. 공작기계 제조업체도 예외가 아니다.

Supfina Machine Company도 이 책임을 심각하게 받아들이고 있는 기업이다. 독일 본사와 미국 로드아일랜드주 노스 킹스턴에 미국 공장을 두고 있는 이 회사는 고급 정밀 마감을 주업으로 하는 OEM 기업이다. 일명 수퍼 피니싱이라 불리는 작업을 담당하고 있다. 이 작업은 표면 품질이나 평면도, 진원도, 진직도 같은 기하학적 정확도를 조정해 부착 대상 제품의 성능을 높이는 것을 목적으로 한다.

Supfina의 장비를 거쳐간 제품은 자동차의 엔진이나 트랜스미션에서 많이 볼 수 있다. 최적 정밀도가 필요한 부분이다. 장비의 정확도가 이 회사의 핵심 차별화 요소이기는 하지만 고객사들은 제품 요구사항과 생산 수요에 따라 공작기계의 디자인을 조정, 변경하는 Supfina의 능력도 중요하게 평가하고 있다.

18개월 전 미국 소재 자동차 공급 업체가 연료 분사 시스템에 들어갈 부품을 위한 수퍼피니싱 솔루션 제작을 의뢰한 적이 있다. Supfina의 기존 고객이던 이 공급업체는 새 부품 양산 계약을 따냈고 짧은 시간 안에 납품을 해야 했다. 이 업체는 미국 내에서 계속해서 제조를 하고자 했고, 그러기 위해서는 제조 프로세스의 비용 대비 효율이 높아야 했다.

Supfina에게 요구한 사항은 사람의 개입 없이 18초마다 부품 하나를 생산해 내는 수퍼피니싱 작업 셀을 만들라는 것이었다. 고객사는 기계에 부품 400개를 넣고 무인으로 운전하기를 원했다. 거기에 투입할만한 인력이 없었기 때문이다.

Supfina 앤드루 코시니 CEO는 “로봇을 투입하거나 인력을 더 투입해야만 가능한 작업”이었다고 말했다. Supfina는 로봇을 투입하기로 결정했다. 다음 단계는 통합과 자동화를 구축하는 것이었다.

통합 자동화로 제어되는 턴키 공작기계

Supfina는 일반적으로 일체형 장비 솔루션을 고객에게 공급하고 있다. 동시에 부품의 투입 지점과 투출 지점을 규정한다. 가드부터 그리퍼, 로봇, 트레이에 이르기까지 작업 셀 내 모든 요소가 통합되고 자동화로 제어돼야 한다는 뜻이다.

고객사는 이미 로크웰오토메이션의 Encompass Product 파트너인 FANUC의 로봇과 로크웰오토메이션의 Allen Bradley 컨트롤러로 표준화를 해 놓은 상태였다. Supfina도 이용하던 업체들이었다.

Supfina는 FANUC이 추천한 시스템 통합 업체이자 로크웰오토메이션 솔루션 파트너이기도 한 Elm Electrical의 도움도 받았다. 애플리케이션에서는 CNC 대신 Logix 계열 컨트롤러로 로봇을 통합해 원가를 낮출 수 있었다. 메사추세츠 웨스트필드에 위치한 Elm Electrical은 머신 비전 제어 경험이 풍부한 팀을 보유하고 있어 로봇 공학에 높은 전문성을 자랑한다. Supfina도 통합 서비스를 제공할 수 있지만 이번 건에 대해서는 Elm Electrical에게 새 부품용 작업 셀의 전체 설계와 통합을 맡겼다.

폐쇄형 작업 셀은 6축 FANUC LR Mate 200ic과 트레이 4개(각각이 부품 100개를 담을 수 있음)로 구성됐고, Supfina의 Allen Bradley Compact Logix L43 동작 제어 시스템을 채용했다. EtherNet/IP를 통해 로봇과 통신을 하며, 로봇은 부품을 들어 공작기계에 넣는다. 로봇의 듀얼 헤드 그리퍼는 기존 구성품을 내리고 수퍼 피니싱 할 제품을 회전하고 그것을 보호 스테이션에 넣어 흠집 발생을 막게 된다. 그리고 뒤돌아서 새 부품을 받는다.

로크웰오토메이션의 Allen Bradley PanelView는 작업자가 컨트롤러에 명령어를 입력할 수 있는 인터페이스를 갖추고 있다. 로봇 작업이 끝나도 사람이 트레이를 운반하지 않는다. 작업 셀 안에서는 사람의 힘이 필요한 부분이 존재하지 않는다.

Elm Electrical 카일 리차드 영업 담당 이사는 “두 트레이를 채우면 약 한 시간은 시스템이 혼자서 작동한다”면서, “트레이에 부품이 떨어지거나 공작기계의 절단 휠을 교체해야 할 때에만 자동화 프로세스가 멈추게 되며, 사용자가 프로세스를 구성할 수 있다”고 설명했다. 이 턴키 공작기계는 완성까지 약 6개월이 걸렸고 현재 1년째 현장에서 가동 중이다. Supfina의 코시니 CEO는 “프로젝트는 제 때 시작될 수 있었고 고객은 만족했다”고 말했다. 그러면서 고객의 만족은 성공의 진정한 잣대라고 덧붙였다.

자동화를 통한 고객 만족 달성

Elm Electrical은 작업을 시작하기 전에 작업 셀의 모습을 미리 3D CAD 그래픽으로 구성했다. 시스템 통합이 어떻게 진행될지 눈으로 확인할 수 있었기 때문에 Supfina와 고객 모두 시공 전에 설치에 관해 제대로 이해할 수 있었다. Elm Electrical 리차드 이사는 “CNC 대신 Logix 계열 컨트롤러로 로봇을 통합해 원가를 낮출 수 있었다”고 말했다.

CAD 설계 승인을 받은 후, Elm Electrical은 자체 공장에서 작업 셀을 만든 후 시스템을 Supfina가 있는 곳으로 옮겨 디버깅과 시험을 실시했다. 그리고 고객이 최종 승인을 하자 시스템을 설치 장소로 옮겼다.

이로써 자동차 공급업체는 ISO/TS 16949 표준에서 정한 추가 품질 관리를 준수할 수 있게 됐으며, Supfina의 공작기계는 요건에 부합하는 제품을 공급하게 됐다. 작업 셀은 기계에 부품 400개를 넣은 후 혼자서 가동을 하고 있다. 그리고 어떠한 조작 없이 18초마다 부품을 하나씩 만들어내고 있다.

본 기사는 로크웰오토메이션(TEL. 02-2188-4434)에서 제공한 것입니다.

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