‘KR 1000’ 타이탄 조립라인 불량률 제로를 구현하다

중국 후이샨(Huishan)에 새로 건립된 대형 디젤 엔진 제조 공장은 연간 125,000대 용량의 규모를 자랑한다. 이 공장은 최근 700kg 고중량 실린더 블록을 핸들링하는 KUKA 로봇 ‘KR 1000’타이탄을 도입하며 조립라인에서 불량률 제로라는 높은 품질 수준을 달성했다.

FAW Group은 중국 최대 자동차 제조사이다. FAW Jiefang Automotive Co., Ltd.의 Wuxi Diesel Engine Works는 FAW Group Corporation의 100% 자회사로 2012년 2월 후이샨에 대형 디젤 엔진 제조공장을 가동했다. FAW Jiefang 사는 이런 미래지향적 투자로 현대적 대형수송차량 제조 분야에서 그 입지를 공고히 했다. 그뿐만 아니라 이를 통하여 중국 내수 산업이 글로벌 경쟁력을 갖추게 되었다. 

처음부터 FAW는 이 대형 프로젝트를 통해 중대형 상용차 생산 분야에서 새로운 표준을 제시하려는 계획을 가지고 있었다. 이 생산라인의 특징으로 현대적 제조 공정, 최신 생산장비 및 엄격한 품질관리 체계를 들 수 있으며, 모든 라인에서 유연성, 효율성, 상황별 자동화율과 통합적 정보 흐름이 구현된다.
조립라인에 적용된 로봇과 머신은 ‘최고의 신뢰성, 최고의 유연성, 최고의 효율성 및 최고의 수익성’ 실현이라는 기준에 따라 엄격하게 선정되었다. 시차이 후이샨(XichaiHuishan) 공장은 대형 디젤 엔진의 글로벌 생산기지 중 하나로 인정받고 있다.



로봇을 이용한 실린더 블록의 핸들링

예를 들어 실린더 뱅크, 크랭크샤프트 및 오일팬(oil pan)의 조립을 위해 700kg에 달하는 6DM 디젤 엔진의 실린더 블록을 회전시키는 작업은 매우 힘든 작업들 중 하나이다. 회전/인양 장비 및 인력을 사용하는 기존의 핸들링 방식은 넓은 소요 공간과 낮은 효율성으로 인해 고려 대상에서 배제되었다.
상하이에 소재한 조립라인 주요 계약업체 Tianyong Mechatronics Co., Ltd의 유 수에준 프로젝트 매니저는 “생산 용량과 품질을 보장하기 위해서는 이 작업에 로봇이 유일한 대안이었다”며, “실린더 블록의 핸들링을 위한 로봇은 적어도 4대의 회전/인양 장비 및 이 장비 오퍼레이터를 대체할 수 있다”고 설명했다.
500~700kg의 제품 무게와 200kg에 달하는 그리퍼를 고려하면, 이 작업에 적합한 기종은 1000kg의 가반하중을 갖는 초고 가반하중 로봇뿐이었고, 이런 까다로운 요건을 완벽하게 만족시킨 KUKA KR 1000 타이탄이 이 작업의 적임자로 선정되었다.
시판되는 모델 중 가장 강력한 이 6축 로봇은 최신 기술이 집약된 하이텍 머신으로 최대 3,202mm의 작업 반경과 1,000kg의 가반하중을 구현하는 조건에서 ±0.1mm라는 놀라운 반복 정밀도를 자랑하는 세계 최강의 산업용 로봇이다.
이 로봇은 78㎥에 달하는 작업공간으로 이 애플리케이션의 모든 요건을 이상적으로 만족시킨다. 그 출력은 중형 승용차에 맞먹는다.

로봇, 다양한 작업을 수행하다

현재 디젤 엔진 조립라인에는 총 5대의 KUKA 로봇이 작업하고 있다. KR 1000 타이탄 외에 2대의 KR 16이 난해한 본딩 작업을 수행하며 각각 1대의 KR 210 및 KR 500이 핸들링과 조립 작업을 담당하고 있다.
이 로봇들은 최고의 효율성, 유연성 및 신뢰성을 자랑하는 이 생산라인의 핵심 요소이다. 예를 들어 플라이휠(flywheel) 조립공정에서 6축 로봇 KR 210은 210kg의 가반하중 및 2,700mm의 작업 반경으로 핸드쉐이크 모드에서 플라이휠을 표면 손상 없이 신속 정확하게 위치시킨다. 그뿐만 아니라 KR 500은 대형 디젤 엔진의 큰 크랭크샤프트를 정밀하게 조립하는 작업에도 사용된다.
시차이 후이샨 공장에서 가장 눈에 띄는 것은 엄청난 크기와 놀라운 성능을 자랑하는 KR 1000 타이탄으로 이 로봇은 고립된 섬 형태의 워크스테이션에서 실린더 블록의 핸들링 작업만 처리한다. 조립 전에 약 500kg에 달하는 실린더 블록이 이 스테이션에 도착하는 즉시 타이탄은 블록을 픽업하여 캐리어에 내려놓는다. 여기에서부터 실린더 블록은 여러 작업 공정을 거치면서 프로그램에 따라 커넥팅 로드, 실린더, 오일팬 등이 조립된다.
조립 작업이 이루어지는 동안 로봇은 특정한 위치에서 실린더 블록을 정확하게 90도 회전시켜야 한다. 조립이 완료되면 700kg으로 무거워진 실린더 블록은 다시 워크스테이션으로 공급되며, 여기에서 KR 1000이 이 블록을 파지하여 180도 회전시킨 후에 상단 캐리어에 내려놓으면 조립된 블록은 조립라인을 따라 계속 이동하게 된다.

효율적 조립 과정

짧은 사이클 타임과 빠른 속도에도 불구하고 로봇은 정확하고 섬세하게 작업을 수행한다. 유 수에준 프로젝트 매니저는 “특히 플라이휠과 크랭크샤프트를 조립할 때 최고의 정밀도가 요구된다. 로봇은 이 중요한 부품에서 손상이 발생하지 않도록 하면서 매우 큰 힘으로 무거운 부품을 조립해야 한다. KUKA 로봇은 그 탁월한 성능으로 이런 까다로운 작업을 완벽하게 처리한다. 로봇을 투입하면서 우리는 조립라인에서 불량률 제로의 높은 품질 수준을 달성했다”고 설명했다.
‘더블 X 형태’를 갖는 KUKA 워크스테이션의 인텔리전트 시스템 레이아웃은 전체 조립라인 내에서 짧은 경로를 보장하며 제품 캐리어의 수를 줄여줄 뿐만 아니라, 조립라인의 효율성을 제고하며 투자비용을 절감시키는 효과를 제공한다.
시차이 후이샨 공장의 혁신적 조립라인은 중국 내 대형 디젤 엔진 생산공장 중에서 최고 수준의 자동화율을 자랑하며, 최적화 단계를 거친다면 그 잠재력은 더욱 향상될 것으로 예상된다. 현재 이 라인의 생산 용량은 연간 125,000유닛으로 애초 계획했던 100,000대를 현저하게 웃돌고 있다. FAW Jiefang사 관계자에 따르면 이 생산라인의 생산 용량과 사이클 타임은 글로벌 대형 디젤 엔진 제조사들 중에서도 최고 수준에 해당한다.
※자료제공 : 쿠가로보틱스 코리아

정리 임근난 기자 (fa@hellot.net)