거대한 팬 블레이드의 용접에 사용되는 용접셀

용접은 설비 제조에서 성패를 결정하는 핵심 요소에 해당합니다. 용접 및 건조 기술 분야에서 STELA는 “히든 챔피언”으로 인정받고 있습니다. 이 중견 기업에서 혁신적 KUKA 용접셀은 팬과 같은 대형 부품을 용접하는데 사용됩니다.

최근 실시된 사례 연구에서는 중소 기업에서도 로봇으로 수익을 창출하는 것으로 밝혀졌습니다

독일 바이에른의 마싱에 소재한 가족경영 기업 STELA Laxhuber는 현재 3세대 경영자 토마스 락스후버(Thomas Laxhuber)가 지휘하고 있으며 시스템 구축업계에서 “히든 챔피언”으로 인정받고 있습니다. STELA는 창립자인 Stefan Laxhuber의 이름에서 유래하며 235명의 직원으로 글로벌 고객들을 위해 다수의 적용영역에 사용되는 다양한 크기의 정밀 건조 시스템을 설계, 용접 및 제조하고 있습니다. 전 세계에 산재한 동사의 고객은 예를 들어 농업, 목재 가공, 식품, 가축사료, 펄프 및 제지산업 또는 수처리 산업 분야에서 활동하는 기업입니다.

고하중 부품을 이용한 대용량 건조

이런 건조 시스템의 핵심 부품은 거대한 크기의 팬입니다. 이 팬은 예를 들어 곡물, 옥수수, 목재 또는 재활용 플라스틱에서 수분을 제거하기 위해 따뜻한 공기를 순환시키는 용도로 사용됩니다. 수분 제거 공정은 이런 재료들이 변질되지 않도록 할뿐 아니라 후속 가공을 위한 필수 공정에 해당합니다. 건조기에 사용된 팬 로터의 직경은 1.60미터, 그 중량은 거의 반 톤에 달할 수 있습니다. 이런 거대한 중량물이 최대 3,000 rpm의 속도로 회전하기 위해서는 결합된 모든 고부하 부품의 정밀 가공이 절대적으로 요구됩니다.

STELA에서는 주요 컴포넌트를 자체적으로 생산 및 용접하고 있습니다

2014년부터 3세대 경영자로서 경영에 참여하고 있는 토마스 락스후버 대표는 “STELA의 특이점으로 높은 수준의 수직 통합을 들 수 있다”며 “앞으로도 글로벌 선도 건조 시스템을 지속적으로 생산하기 위해 우리 기계의 주요 컴포넌트는 최대한 자체적으로 생산하려고 합니다. 이런 노력은 시스템의 긴 수명을 위한 전제조건”이라고 부언합니다. 여기에는 특히 팬 로터와 같은 고부하 부품이 포함됩니다. 이 레이디얼 팬은 블레이드를 통해 모터축으로 공기를 흡입하고 90° 방향으로 다시 공기를 분사합니다.

조화된 컴포넌트 및 검증된 표준이 적용된 cell4_production 컨셉

최고의 정밀도로 용접

오늘 안드레아스 우츠 팀장은 생산 공장 중앙에 설치된 약 40제곱미터 크기의 용접셀 앞에 서 있습니다. STELA의 팬 생산 관리 책임자인 그는 최신형 cell4_arc 로봇셀을 조작하고 있습니다. 그 안에서 KR CYBERTECH 타입의 6축 KUKA 로봇은 용접 시 그 슬림한 주황색 팔을 리드미컬하게 움직이고 센서 제어 토치를 팬 드럼 쪽으로 가져갑니다. 이전에 안드레아스 우츠 팀장은 이 스틸 구조물을 포지셔너에 완전히 조였습니다. 이 포지셔닝 유닛이 셀의 내부로 회전한 후에, 먼저 인텔리전트 라인 레이저가 KUKA.SeamTech Finding을 통해 부품을 스캐닝하고 토치를 위한 최적의 시작점을 결정합니다. 그 후에 고정밀 용접 작업을 시작할 수 있습니다. 로봇은 KUKA.ArcSense 소프트웨어로 구현된 최고의 정밀도로 각각의 용접심을 용접합니다.

사람이 용접할 경우 약 1일이 소요되지만 로봇셀에서는 단 50분으로 작업이 완료됩니다

시간이 돈인 용접 공장에서 생산성을 개선하는 로봇 용접셀

레이디얼 팬의 용접에 걸리는 시간은 약 50분입니다. 완성된 제품을 꺼낼 때 이전에 안드레아스 우츠 팀장 반대편에서 나사로 고정된 제품이 이미 셀로 들어갑니다. 우츠 팀장은 이 과정을 “Work in progress(아직 진행 중)”라고 웃으며 설명합니다. “사람이 용접한다면 거의 하루가 걸렸을 겁니다. 로봇셀을 이용하면 고속도로의 추월차선을 탄 것처럼 빠르게 작업할 수 있죠. 시간적으로나 품질면에서 이득이죠. 손으로는 흉내 낼 수 없을 정도로 완벽하게 용접심 작업이 이루어지기 때문이죠. 이제 우리는 전에는 꿈도 꿀 수 없었을 정도의 많은 양을 용접하고 주문량을 원활하게 관리할 수 있게 되었습니다.”

안드레아스 우츠 팀장은 “로봇 용접심은 손으로는 흉내 낼 수 없을 정도로 완벽하다”고 설명합니다

수동으로 용접하는 적합한 인원을 찾기 어려운 상황

과거에는 용접 공장에서의 이런 공정 단순화가 셀을 조작하는 것보다 어려웠습니다. STELA 구매부 스벤 피치 팀장은 토마스 락스후버 대표이사와 함께 용접셀 구매 절차를 진행하면서 로봇 공급업체에서 보인 비협조적 태도를 아직도 생생하게 기억하고 있습니다. 피치 팀장은 “당시 우리는 압력을 받고 있었다”며 “주문 기록 장부는 가득 찬 상태였고 까다로운 용접 작업뿐 아니라 단순 용접 작업에 적합한 용접 전문가를 찾는 것도 어려운 상황이었다”고 당시를 회상합니다.”

라인 레이저는 부품을 스캐닝하고 토치를 작동시킬 최적의 시작점을 결정합니다

표준 모듈로 구성된 완벽한 맞춤식 용접셀

다양한 박람회에서 이 바이에른 기업은 용접에 적합한 솔루션을 찾아 다녀야 했습니다. 스벤 피치 팀장은 웃는 얼굴로 “업체에서는 우리를 이득이 되지 않는 중소기업으로 생각한 것 같다”고 이유를 설명합니다. “하지만 하노버에서 열린 EUROBLECH 박람회에서 KUKA 전문가를 만난 후에는 상황이 급변했죠. 여기에서 우리는 대형 부품을 용접할 수 있는 맞춤식 솔루션이 가능하다는 것을 알게 되었다”고 구매 과정을 설명합니다. 얼마 지나지 않아 KUKA 웰딩 TechCenter에서는 STELA의 생산 시퀀스에 대한 연구가 심도 있게 진행되었고 팬 용접에 맞춤식으로 설계된 완벽한 cell4_arc 로봇셀을 다양한 가용 표준 모듈로 제작할 수 있었습니다. 여기에는 용접에 관련된 모든 하드웨어 및 소프트웨어가 포함됩니다. 토마스 락스후버 대표는 “우리는 쿠카와 작업하면서 우리가 원하는 기술을 보유한 최고의 전문가들의 지원을 받는다는 느낌을 매번 경험한다”고 설명합니다.

로봇은 KUKA.ArcSense 소프트웨어로 구현된 최고의 정밀도로 항상 일정하게 용접 작업을 수행합니다

고품질로 고속 용접을 구현하는 최적화된 셀

KUKA에 있어서도, STELA에 적용된 cell4_arc는 새로운 형식의 고객 지향적 모듈라 자동화 시스템이라는 특별한 의미를 갖습니다. KUKA에서 Solution Sales Modular Cell Business를 담당하는 마티아스 클라우스 총괄은 “우리는 우리 고객들과 함께 KUKA cell4_production 컨셉을 통해 아크 웰딩 분야에서 검증된 표준 및 서로 최적으로 조화된 컴포넌트로 자동 용접의 이상적 솔루션을 구현할 수 있었습니다. 적합한 어플리케이션 소프트웨어를 통해 용접 파라미터의 프로그래밍 및 핸들링이 현저하게 단순화되었고 까다로운 생산 과제도 쉽게 해결할 수 있었다”며 “STELA에서 팬을 용접하는 로봇셀은 이런 사례를 증명하는 매우 인상적인 예시”라고 설명합니다.