열간볼트 단조공정 로봇자동화 및 자동온도제어 시스템 구축

공정 레이아웃

이 솔루션은 가와사키 RS050을 활용해 열간볼트 단조공정에서 위치제어를 통한 로봇자동화 실현 및 자동온도제어 시스템을 구축한 솔루션입니다.

볼트 제조 중 후렉션 프레스 열간 단조 공정의 자동화 및 자동온도제어 시스템 구축을 통해 국내 최초로 프레스 로봇의 자동화를 실현했습니다.

구성요소

로봇	KAWASAKI RS050N; - 6축 산업용로봇, 가반하중 50kg, 최대 동작영역 2,100mm, 무게 555kg, 반복정밀도 : ± 0.06 mm; ; 투입 핑거 Unit; - 발해로봇; - AC 220(V) SOL, 12,000°C 내열 원형 그리퍼; ; 배출 핑거 Unit; - 발해로봇; - AC 220(V) SOL, 12,000°C 내열 원형 그리퍼; ; 정렬 Unit; - 발해로봇; - 150mm(stroke), DC 24(V) SOL; ; 소재 온도측정 Unit; - 발해로봇; - FT-H40K; ; 제품통 진입/배출 Unit; - 발해로봇; - 2,000(W) * 2,500(H); ; 프레스 위치제어 Unit; - 아시아 프레스; - 유압 브레이크/디스크 장치, 위치제어 : 서보모터 미쓰비시 J4 TYPE;

로봇

KAWASAKI RS050N; - 6축 산업용로봇, 가반하중 50kg, 최대 동작영역 2,100mm, 무게 555kg, 반복정밀도 : ± 0.06 mm; ; 투입 핑거 Unit; - 발해로봇; - AC 220(V) SOL, 12,000°C 내열 원형 그리퍼; ; 배출 핑거 Unit; - 발해로봇; - AC 220(V) SOL, 12,000°C 내열 원형 그리퍼; ; 정렬 Unit; - 발해로봇; - 150mm(stroke), DC 24(V) SOL; ; 소재 온도측정 Unit; - 발해로봇; - FT-H40K; ; 제품통 진입/배출 Unit; - 발해로봇; - 2,000(W) * 2,500(H); ; 프레스 위치제어 Unit; - 아시아 프레스; - 유압 브레이크/디스크 장치, 위치제어 : 서보모터 미쓰비시 J4 TYPE;

작업순서

STEP 1.	가열된 소재 투입
STEP 2.	소재를 온도 센서로 이송
STEP 3.	온도측정
STEP 4.	온도측정결과에 따라 양품과 불량품을 분류 (양품 → 프레스, 불량품 → 불량품 적재함)
STEP 5.	양품을 후렉션 프레스로 이송
STEP 6.	자동시스템으로 개조된 후렉션 프레스에서 성형된 제품을 제품이송 센서로 이동
STEP 7.	제품이송 센서에서 정상 배출 확인
STEP 8.	적재함으로 이송
STEP 9.	자동 배출

특장점

볼트 제조 성형에 쓰이는 후렉션 프레스(Friction press)는 상향식으로 움직이기 때문에 자동화의 전제 조건인 정확한 위치제어가 어렵습니다. 따라서 상하점이 불규칙한 후렉션 프레스에 로봇 자동화 공정을 실현하기 어려운 현실입니다.

이 솔루션은, Servo를 통해 표준점을 벗어나는 프레스 위치값을 PLC 시스템에서 자동으로 보정하는 방식으로 로봇 자동화 구현을 성공하였습니다.

도입효과

주요지표	시간당 생산량 106ea/hr → 165ea/hr 공정 불량률 0.19% → 0.05% 총원가 절감(천원/일) 1,558 → 1,381 납기준수율 77.8% → 80.0% 산업 재해율 3.3% → 1.6%
도입기업 피드백	인력수급 어려움 해소 - 고열(1200°C)의 중량물(Max 10kg)을 철재질의 집게를 사용하여 옮기는 수작업공정의 작업 기피현상이 심화 -> 로봇의 노동력 보조를 통한 인력수급 문제 해결 경쟁력 강화 : 미주/유럽 시장에서 중국 업체와 경쟁이 심화되고 있어 로봇 자동화를 통한 품질/원가/납기일 개선 및 효율성 강화 - 품질향상 : 로봇을 활용한 균일한 단조 작업으로 단조품질 향상 및 찍힘 불량 예방 - 원가개선 : 로봇자동화를 통한 생산성 향상을 통한 제조원가의 경쟁력 강화 - 납기준수 : 자동화 시스템과 생산관리 시스템과의 연동으로 정확한 생산계획 및 납기일 예측을 통한 고객사의 만족도/신뢰도 향상

주요지표

시간당 생산량 106ea/hr → 165ea/hr

공정 불량률 0.19% → 0.05%

총원가 절감(천원/일) 1,558 → 1,381

납기준수율 77.8% → 80.0%

산업 재해율 3.3% → 1.6%

도입기업 피드백

인력수급 어려움 해소

- 고열(1200°C)의 중량물(Max 10kg)을 철재질의 집게를 사용하여 옮기는 수작업공정의 작업 기피현상이 심화 -> 로봇의 노동력 보조를 통한 인력수급 문제 해결

경쟁력 강화 : 미주/유럽 시장에서 중국 업체와 경쟁이 심화되고 있어 로봇 자동화를 통한 품질/원가/납기일 개선 및 효율성 강화

- 품질향상 : 로봇을 활용한 균일한 단조 작업으로 단조품질 향상 및 찍힘 불량 예방

- 원가개선 : 로봇자동화를 통한 생산성 향상을 통한 제조원가의 경쟁력 강화

- 납기준수 : 자동화 시스템과 생산관리 시스템과의 연동으로 정확한 생산계획 및 납기일 예측을 통한 고객사의 만족도/신뢰도 향상

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열간볼트 단조공정 로봇자동화 및 자동온도제어 시스템 구축

적용분야: 산업 > 금속/플라스틱, 공정 > 머신텐딩, 자동화 분야 > 제조

솔루션에 사용된 로봇이 궁금하다면?

Kawasaki 중소형 범용 로봇 RS050N (Payload : 50 kg , Reach: 2,100 mm)

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