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대형 판재를 벤딩하는 로봇

초기 상황 / 과제 설정

대형 판재를 벤딩하는 로봇

BSC 사에서 스틸 박스 패널을 이용해 건축 분야의 산업화를 시도하려고 생각한 이후부터, 스틸 박스 패널의 자동화 솔루션을 찾으려는 노력이 진행되어 왔습니다. 이 자동화 솔루션의 핵심적 과제는 다양한 형태, 크기 및 폭의 정밀한 대형 엘리먼트를 제조하기 위하여, 원자재를 정밀하게 벤딩하는 것이었습니다. 이러한 원자재는 길이가 6미터, 두께가 5밀리미터이고 중량이 480킬로그램인 대형 판금재입니다.

구현 / 솔루션

프레스 브레이크에서 핸들링 작업을 수행하는 2대의 KUKA 협조 로봇 KR 500으로 구성된 팀을 통해 BSC는 시스템을 구현할 수 있었습니다. 이 시스템 구현에 결정적인 역할을 한 것은 로봇의 협조능력 및 시스템의 전체 프로그램에 대한 로봇 컨트롤러의 통합성이었습니다.
레이저 커팅 유닛에서 커팅된 판재는 롤러 컨베이어를 통해 2대의 6축 로봇 KR 500으로 공급되며, 여기에서 공압 실린더에 의해 지정된 위치로 이동됩니다. 판재의 커팅 치수가 변경될 경우 BSC는 새 값 컴퓨터에 입력합니다. 일반적으로 로봇은 모든 판재의 중앙부를 파지합니다. 하지만 폭이 매우 클 경우 오퍼레이터는 편심 픽업 위치를 프로그래밍할 수도 있습니다. 하나의 공동 리니어 유닛에서 이동하는 2대의 KR 500은 그 석션 컵 그리퍼를 이용해 판재를 픽업합니다. 대형 판재는 2대의 로봇이 함께 핸들링하는데, 그렇지 않을 경우 판재가 휘어질 수 있을 뿐 아니라 한 대의 로봇으로 핸들링하기에 너무 무겁기 때문입니다.
프레스 브레이크의 백 게이지에 대해 판재를 특정한 위치에서 홀딩하기 위하여, KR 500은 복잡한 역방향 동작을 통해 판재를 회전시킵니다.
판재는 4개의 각 측면에서 각각 90도 각도로 2회 벤딩됩니다. 이 과정에서 KR 500은 판재를 정밀하게 핸들링합니다. 로봇의 모션은 빔을 프레스 브레이크 아래로 움직이는 동작에 해당합니다. 빔이 그 최단 위치에 도달하면, 로봇도 그 경로의 엔드 포인트에 도달합니다. 벤딩 후에 매번 로봇은 판재를 90도 또는 180도 회전하는 턴 테이블에 올려놓습니다. 테이블에서의 하적 및 픽업 위치는 프로그래밍되어 있습니다. 벤딩 프로세스가 완료되면 로봇은 스틸 박스 패널을 서포트에 내려놓습니다.

시스템 구성 요소 / 공급 범위

각각 500 kg 가반하중의 2대의 KUKA 헤비듀티 로봇 KR 500
친숙한 Windows 유저 인터페이스가 탑재된 Control Panel을 구비한 PC 기반 KUKA 로봇 컨트롤러
RoboTeam 테크놀로지
작업에 따라 활성화되는 각각 6가지 석션 그리퍼 모듈에 고정되는 2,600 mm 길이 및 1,000 mm 폭의 각각 2개의 석션 컵 그리퍼
리니어 유닛
로봇 프로그래밍
시운전

결과/성공

고정밀 동기화

협조 로봇의 사용은 KUKA의 RoboTeam 테크놀로지를 기반으로 합니다. 이 프로세스는 팀 내에서 모든 CP 모션과 시퀀스의 정확한 시간적 및 지오메트리컬 코디네이션을 보장합니다. 탁월한 공정 정밀도는 협조에 필요한 실시간 데이터 교환 및 높은 고정밀 동기화의 결과입니다. RoboTeam의 각 로봇에는 자체 표준 컨트롤러가 탑재되어 있습니다. KR 500은 고속 로컬 이더넷 네트워크를 통해 서로 통신하고 상호 모션을 컨트롤합니다. 이 중 하나의 로봇은 마스터로서 기능합니다. RoboTeam 외에도 KUKA는 각 로봇의 동작이 아니라 가공물의 모션을 프로그래밍하는 새로운 프로그래밍 컨셉을 개발하였습니다.

10분의 1밀리미터의 정확도

박스 패널의 생산을 가능하게 하기위한 전제조건은 가공물 전체를 기준으로 최대 10분의 1밀리미터에 달하는 벤딩 제품의 각도 및 치수 정확도입니다.

짧은 사이클 타임

로봇은 8.5분이라는 매우 은 사이클 타임을 구현하므로, 예상되는 판재 가공면적은 약 400,000제곱미터에 달합니다.

탁월한 유연성

길이가 2,800 내지 6,000밀리미터, 폭이 1,080 내지 1,500밀리미터인 다양한 치수의 스틸 박스 패널로 인해 이 어플리케이션에서 로봇의 유연성은 필수 요건에 해당합니다. KR 500은 전체 시스템의 어떤 머신에서도 사용이 가능하다는 사실을 통해 그 탁월한 유연성을 입증하였습니다.

높은 가용성

생산 라인은 주당 6일에 걸쳐 24시간 가동되므로 높은 가용성은 필수적입니다. 연속적으로 가동되는 로봇의 가용성은 거의 100퍼센트에 달합니다. KR 500의 오프라인 프로그래밍 옵션도 이런 높은 가용성에 기여한 바가 큰데, 그 이유는 제조 공정 중에도 로봇 프로그래밍이 가능하기 때문입니다.