Fully automated boiler welding

Premium ‘Made in Austria’ quality and a strong innovative spirit have been the hallmarks of the heating specialist Windhager for over a century. Against this backdrop, the Salzburg-based firm recently invested in one of the most innovative boiler welding systems in Europe. A total of 13 robots from KUKA ensure maximum productivity and flexibility in the fully automated welding line system provided by ism-technic.

Windhager라고 표지판이 있는 곳에는 Windhager도 있습니다

장기적인 가치 사고를 지향하는 트렌드는 난방 시장에서 특히 두드러집니다. 이제는 난방 시스템을 구매할 때 경제성과 지속 가능성이 가장 중요한 기준 중 하나이기 때문입니다. “우리는 바이오매스 난방에 대한 이러한 트렌드를 조기에 인식하고 환경 친화적인 화목 난방 시스템, 목재 칩 난방 시스템 및 효율적인 펠렛 난방 시스템의 생산을 전문으로 한다”고 Windhager Zentralheiz GmbH 의 Stefan Gubi 대표이사는 설명합니다.

현재 Seekirchen에 본사를 두고 약 650명의 직원을 두고 있는 이 가족경영 기업은 재생 에너지용 보일러를 생산하는 선도적인 제조업체 중 하나입니다. 추가적 기반을 마련하기 위해 전통적인 이 잘츠부르크 소재 기업은 그문덴 지역의 핀스도르프에 27,000 m² 규모의 열 펌프용 생산 및 개발 센터를 건설하고 있습니다. 동사는 2024년부터는 히트펌프 전문업체인 M-Tec과 함께 연간 최대 20,000개의 히트펌프를 생산할 예정입니다. 하지만 Zaisberg/Seekirchen 지역의 생산 공장에서의 보일러 생산을 위한 혁신적인 제조 기술, 특히 보일러 용접에 대한 지속적인 투자도 이루어지고 있습니다. 이 과정에서 높은 수준의 수직적 통합에 초점이 맞춰져 있습니다. “Windhager라고 표지판이 있는 곳에는 Windhager 사도 있습니다. 이런 지역적 특수성으로 인해 우리는 최대한 자체 공장에서 생산하려고 노력하고 있다”고 동사 대표이사는 설명합니다.

“레이저 절단, 펀칭 및 벤딩을 위한 판금 생산의 광범위한 기계 파크 외에도 우리는 분체 도장 시스템도 보유하고 있습니다. 우리는 진동 연삭, 마찰 연삭 및 표면 연삭과 같은 공정뿐 아니라 전기 마감 및 최종 조립도 자체적으로 처리하고 있다”고 Windhager 사 생산부문 Patrick Heitzinger 부장은 설명합니다.

용접 자동화를 통한 생산용량 확대

보일러의 신뢰성, 안전성 및 서비스 수명 측면에서 가장 엄격한 기준을 충족하기 위해 필수적인 보일러 용접도 이 전통적인 잘츠부르크 기업의 핵심 역량에 해당합니다. 하지만 최근 몇 년 동안 생산할 제품의 수량이 크게 증가함에 따라 동사의 생산 능력은 점점 더 한계에 도달했습니다.

“이러한 수량 증가에 대처하고 계속해서 증가하는 품질 요구사항을 충족하고 무엇보다도 숙련된 인력의 급격한 부족에 대응하기 위해 용접 생산의 자동화 수준을 높이는 것은 불가피하다”고 Gubi 대표이사는 강조합니다. 이런 상황에서 Windhager는 기존의 오래된 로봇 용접 시스템을 최신 기술을 사용하는 완전 자동화된 탱크 용접이 가능한 용접 라인으로 교체하기로 결정했습니다.

가장 큰 용량을 갖춘 Windhager BioWIN 보일러 제품군은 현재 KUKA 기술을 통해 두 개의 결합 셀에서 자동으로 결합되고 있습니다.

새로운 용접 라인의 가장 큰 이점은 용량과 생산성의 증가입니다. 따라서 계획된 최대 40%의 생산량 증가는 물리적으로 구현 가능한 수치입니다.

Windhager의 대표이사 Stefan Gubi

유럽에서 가장 현대적인 보일러 용접 라인 중 하나

ism-technic GmbH는 자동화 솔루션 구현을 의뢰받았습니다. 오스트리아 남부 지역의 뮌헨도르프에 위치한 KUKA 시스템 파트너는 맞춤형 턴키 로봇 셀과 재료 핸들링이 포함된 용접 및 절단을 위한 완전한 제조 시스템의 설계하는 전문기업입니다. “이 프로젝트에서 과제 설정은 매우 복잡했습니다. 하지만 KUKA 시스템 파트너로서 우리는 광범위한 제품 포트폴리오를 보유하고 있으며 이를 통해 용접 프로세스뿐 아니라 개별 로봇 셀의 로딩 및 언로딩은 물론 전체 프로세스 및 부품 물류를 자동화하는 능력을 보유하고 있다”고 ism-technic의 Andreas Stremitzer 대표이사는 설명합니다. 그는 기업에서 달성한 과제를 자랑스럽게 생각하며 다음과 같이 부언합니다. “이렇게 유명한 자동화 솔루션 공급업체를 상대로 성공적인 성과를 이룬 것은 마치 올림픽에서 금메달을 딴 것처럼 느껴졌습니다. 저는 여기 차이스베르크에서 KUKA 및 Windhager와의 긴밀한 협력을 통해 유럽에서 비교할 수 없는 가장 현대적이고 완전 자동화된 보일러 용접 라인 중 하나를 구현했다고 확신합니다.”

결합 셀의 일차 용접 스테이션에서는 이후 결합 스테이션에 필요한 부품이 완전 자동으로 용접됩니다.

동일한 구조의 2개의 결합 셀, 6개의 동일한 용접 셀 및 고층 래크 창고를 갖춘 새로운 생산 라인이 작년 말부터 가동되었습니다. “ism-technic의 솔루션 덕분에 직원들이 마지막 용접심를 작업하고 보일러의 누출 여부를 확인하는 재작업 스테이션에 이르기까지 태킹부터 운송까지 최고 수준의 프로세스 신뢰성으로 보일러 용접을 완전히 자동화할 수 있었다”고 Heitzinger는 열정적 어조로 설명합니다. 이 과정에서 컨셉은 Windhager의 현재 19개 보일러 유형 모두를 6개의 용접 셀에서 각각 용접할 수 있도록 설계되었습니다. “이를 통해 우리는 끊임없이 변화하는 개별 보일러 수요에 매우 유연하게 생산을 조정할 수 있습니다. 셀에 오류가 발생하더라도 생산 병목 현상이 발생하지 않는다”고 생산 팀장은 만족스럽게 말했습니다.

ism-technic의 새로운 생산 라인 덕분에 보일러 용접은 결합에서부터 운송, 재작업 스테이션에 이르기까지 최고 수준의 공정신뢰성으로 완벽하게 자동화할 수 있었습니다.

Windhager 생산 팀장 Patrick Heitzinger

자동화된 결합 공정 덕분에 높은 생산성 달성

두 개의 결합 셀에서는 현재 수요가 가장 많은 Windhager 보일러 제품군 BioWIN의 두 개의 보일러 크기만 자동으로 결합됩니다. 수많은 버전으로 인해 결합 프로세스의 자동화는 큰 의미가 없는 다른 보일러 버전의 경우 여전히 별도의 결합 장치에서 수동으로 진행되며 롤러 컨베이어 시스템을 통해 최종 용접을 위해 시스템에 공급되어 고층 래크 창고에 보관됩니다.

ism-technic 사에서는 KUKA 기술을 사용하여 보일러 용접용 전자동 용접 라인을 구현했습니다.

“하지만 BioWIN 보일러를 바꾸는 것만으로도 결합 생산성을 약 50% 높일 수 있었다”고 Heitzinger는 설명합니다. 결합 셀에는 KUKA의 두 대의 용접 로봇 KR CYBERTECH ARC가 장착되어 있습니다. 하나는 부품의 일차 용접에 사용되며 다른 하나는 보일러 전체의 결합에 사용됩니다. 이에 필요한 개별 판금 부품은 직원을 통해 부품 캐리어 팔레트에 배치하고 롤러 컨베이어 벨트를 통해 라인으로 공급되며 이때 카메라 시스템은 부품이 팔레트의 올바른 위치에 배치되었는지 체크합니다. KUKA의 핸들링 로봇 KR QUANTEC은 각 결합 셀에 사용할 수 있으며, 이 로봇은 랙 시스템에서 필요한 부품을 제거하고 주문에 따라 셀에 있는 두 로봇 스테이션 중 하나에 재료를 공급합니다.

KUKA 핸들링 로봇은 결합 셀에 필요한 부품을 랙 시스템에서 제거합니다.

“결합할 BioWIN 보일러는 총 18개의 컴포넌트로 구성되어 있으며, 이것은 개별 판금 부품 또는 일차 용접 스테이션에서 이전에 용접된 판금 개별 부품으로서 결합 스테이션의 장치에 삽입된다”고 생산 팀장은 상세하게 설명합니다. “6개의 서로 다른 그리퍼가 탑재된 자동 교환 시스템 덕분에 핸들링 로봇은 절대적인 프로세스 신뢰성으로 셀을 로드합니다. 이것은 또한 사전 용접 스테이션에 필요한 소형 장치를 직원의 개입 없이 완전 자동으로 용접 테이블에 배치한다”고 Andreas Stremitzer 대표이사는 부언합니다.

부품을 최적으로 삽입하고 로봇이 항상 결합에 이상적인 위치에 배치되는 것을 보장하기 위해 결합 스테이션에는 KUKA의 2축 포지셔너 KP2-HV HW가 장착되어 있습니다. “자동 마모품 교체 시스템, 자동 TCP 보정 및 기계식 토치 청소장치 덕분에 외부 개입이 필요하지 않으며 완전 자율적 결합이 보장된다”고 ism 대표이사는 설명합니다. 핸들링 로봇 KR QUANTEC는 결합이 완료된 보일러를 셀에서 꺼내고 전달 위치로 운반합니다. 여기에서 보일러는 선반 조작장치를 통해 차후 마무리 용접을 위해 고층 래크 창고에 입고됩니다. “BioWIN 보일러를 30분마다 결합할 수 있도록 셀 설계가 이루어졌다”고 Heitzinger는 만족스러운 어조로 설명합니다.

KUKA 시스템 파트너로서 동사는 광범위한 제품 포트폴리오를 보유하고 있으며 이를 통해 용접 프로세스뿐 아니라 개별 로봇 셀의 로딩 및 언로딩은 물론 전체 프로세스 및 부품 물류를 자동화하는 능력을 보유하고 있습니다.

ism-technic의 대표이사 Andreas Stremitzer

용접 셀은 모두 KUKA 핸들링 로봇 KR QUANTEC을 통해 로딩 및 언로드됩니다. 바닥 주행 트랙에 장착된 KUKA 초고 가반하중 로봇 KR 600 FORTEC은 선택된 용접 셀에 해당 장치를 장착합니다. “일관적인 추적성을 보장하기 위해 각 보일러에는 QR 코드가 부착되어 있습니다. 이것은 언제, 어떤 셀에서, 어떤 용접 파라미터를 사용하여 용접되었는지 항상 추적할 수 있다는 것을 의미한다”고 Heitzinger는 상세하게 설명합니다.

KUKA 핸들링 로봇은 용접될 보일러를 이미 고정된 장치에 정밀하게 배치합니다.

그 후에 핸들링 로봇은 보일러를 선택한 셀로 가져오고 이미 고정된 장치에 정확하게 위치시킵니다. 로봇이 항상 최적의 용접 위치를 확보할 수 있도록 하기 위해 이 용접셀에는 한 대의 KUKA 2축 포지셔너 KP2-HV HW 및 하나의 자동 토치 교환 시스템이 탑재되어 있습니다. “다양한 버너 길이를 사용하는 방식으로 보일러에 대한 접근성 제한은 발생하지 않습니다. 우리는 현재 전과 비교할 수 없을 정도의 많은 용접심을 자동으로 용접하고 있다“고 생산 팀장은 설명합니다. Stremitzer 대표이사는 “용접 전에 레이저 센서를 사용하여 각 난방 보일러를 측정하고 프로그래밍된 기준 보일러와 비교한 후 편차가 있는 경우 올바른 위치에 정렬한다”고 설명합니다.

또한 결합 셀에서와 마찬가지로 자동 마모품 교체 시스템을 사용하여 적시에 파워 노즐을 자동으로 교체합니다. 완전히 용접된 보일러가 최종적으로 후가공 및 누출 테스트를 위해 버튼을 누르면 자동으로 컨베이어 라인을 통해 후가공 영역으로 이동됩니다. “이 과정에서 재용접 부품의 수가 현저하게 줄었다”고 Heitzinger 팀장은 설명하며 다음과 같이 부언합니다. “새로운 용접 자동화 시스템은 직원들에게도 엄청난 노동강도의 경감을 의미합니다.”

로봇이 항상 최적의 용접 위치에 배치될 수 있도록 하기 위해 셀에는 KUKA의 2축 포지셔너가 장착되어 있습니다.

파트너십에 기반한 협력

Windhager 사의 Stefan Gubi 대표이사는 새로운 용접 라인의 주요 이점이 용량과 생산성 증가라고 설명합니다. “새로운 생산 라인을 통해 최대 40%의 생산량 증가는 물리적으로 구현 가능한 수치에 해당합니다. 또한 우리는 시장 변화에 매우 유연하고 신속하게 대응할 수 있으며 필요한 경우 야간에 소수의 인원으로 무인 교대를 운영할 수 있습니다.”

마지막으로 ism 사의 Andreas Stremitzer 대표이사는 대규모 프로젝트에서 KUKA와 같은 강력한 파트너에게 의지할 수 있다는 사실에 항상 감사하고 있다며 다음과 같이 부언합니다: “우리 규모의 시스템 통합업체로서 이러한 복잡한 자동화 솔루션은 KUKA와 같은 강력한 로봇 파트너의 지원 없이는 달성하기가 매우 어려울 것입니다.”

Stefan Gubi 대표이사는 파트너십에 기반한 협력이 매우 중요한 성공 요인이라고 생각합니다. “고객 지향적 사고는 Windhager의 보이지 않는 등록상표에 해당합니다. 우리는 파트너들에게도 이런 동일한 사고방식을 요구합니다. 이번 프로젝트에서 협력한 파트너들이 우리의 표준, 요구 사항 및 문제에 접근하는 방식은 기대 이상이었습니다. 나는 ism 사 및 KUKA 같은 파트너에게 경의를 표하고 함께 성공적인 미래를 열 것을 기대하고 있습니다.”

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