기술보고서 2023 No7
도장 공정 전체에서 에너지 절약 및 생산 시간 단축에 기여하는 도장 시스템
~도장용 공작물공급장치 및 포지셔너 MOTOFEEDER TILT 개발~

1 도장부스 소형화로 공조비용 절감

그림 6 프로세스별 부스 면적 비교

2 대형 도장 로봇에서 중소형 도장 로봇으로 소형화하고 로봇 수를 줄여 에너지를 절약합니다

기존의 연속 컨베이어 이송 방식에서는 작업물의 자세가 고정되어 있으므로 자동차 범퍼, 그릴 등 대형 외장 부품은 여러 대의 대형 도장 로봇을 사용하여 도장면 전체에 도달할 수 있도록 도장합니다
그림 7은 MOTOFEEDER TILT 상단에 장착된 로봇이 수행하는 페인팅 과정을 보여줍니다 MOTOFEEDER TILT를 사용하면 당사 고유의 로봇 제어 기술(특허)을 사용하여 공작물 측면의 자세를 기울임 및 회전 방향으로 제어할 수 있으므로 리치가 긴 대형 도장 로봇이나 여러 대의 도장 로봇이 필요 없으며 중소형 도장 로봇 1대로 대형 부품의 도장이 가능해 로봇의 크기와 수를 줄이고 전력 소비를 줄일 수 있습니다

그림 7 MOTOFEEDER TILT 위에 장착된 로봇의 페인팅

3 비오염성 코팅으로 코팅 불량을 줄이고 청소, 유지보수 등 생산 준비 시간을 단축합니다

MOTOFEEDER TILT를 사용할 때 틸팅/회전 축을 사용하면 작업물의 페인팅 표면이 항상 로봇 앞에 위치할 수 있으므로 코팅 방향이 항상 일정하여 아래에서 위로 스프레이하거나 로봇 자체를 향해 페인팅하는 일이 없습니다 이를 통해 부스 내부에 쌓인 도료 등 제품 불량이 공작물에 부착되어 벗겨지는 위험을 줄이고, 청소 시간을 단축하며, 생산 준비에 소요되는 부스 운영비, 인건비 등 비용을 절감할 수 있습니다
그림 8은 페인팅으로 인한 얼룩을 줄이는 설치의 예를 보여줍니다 도포 방향이 일정하기 때문에 항상 배기 덕트의 흡입구 방향으로 도료를 도포할 수 있어 로봇 본체나 부스 내부에 도료가 달라붙는 것을 방지할 수 있습니다

그림 8 페인팅으로 인한 얼룩을 줄이기 위한 설치 예

4 고품질 도장으로 도료 소모량 감소, 수정도장, 재도장 작업시간 감소

도장 시 틸팅축과 회전축을 이용하여 공작물의 자세를 제어함으로써 단일 도장 로봇으로는 도달하기 어려운 부위에도 표면에 미세하고 직접 도포할 수 있어 품질이 향상됩니다 그림 9는 작업물이 고정된 기존의 페인팅 위치를 보여줍니다 로봇 팔을 움직이는 것만으로는 공작물과 수직 위치를 유지할 수 없기 때문에 손이 닿기 힘든 부분에 다량의 도료를 분사합니다 한편, 그림 10과 같이 MOTOFEEDER TILT의 회전축과 틸팅축을 이용하여 도장할 경우, 공작물과 직각 위치에 있기 때문에 도장 불균일이나 과도한 도료 축적이 줄어들어 수정 도장 및 재도장에 소요되는 시간이 단축됩니다 이를 통해 인력, 장비, 공간(특히 에어컨) 비용을 줄일 수 있습니다

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  그림 9 공작물을 고정한 페인팅 자세
  (기존 연속 컨베이어 이송 방식)

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  그림 10 회전 및 기울기 축을 사용한 페인팅 자세
  (MOTOFEEDER TILT를 이용한 방법)

또한 MOTOFEEDER TILT를 이용한 방식은 로봇 및 각종 장비의 설치 오류로 인한 도장 품질에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다 그림 11과 12는 기존의 연속 컨베이어 이송 방식과 MOTOFEEDER TILT를 사용한 방식을 이용한 설치 시 로봇과 공작물 사이의 위치 관계를 보여준다 기존 방식에서는 로봇과 각 장비를 바닥에 개별적으로 설치하기 때문에 설치 오류로 인해 로봇과 작업물의 상대적인 위치에 오류가 발생하고 이는 코팅 품질에 영향을 미칩니다 MOTOFEEDER TILT를 이용한 방식은 MOTOFEEDER TILT에 로봇과 공작물을 장착하고, 로봇과 공작물의 위치 관계가 정확하므로 둘 사이의 위치 관계가 일정합니다 이를 통해 시뮬레이션과 실제 기계의 정확성이 보장되고 작업 공유가 가능해지며 품질 확인 공수를 줄일 수 있습니다 이러한 효과로 인해 MOTOFEEDER TILT는 설치 오류에 대한 걱정을 없애줍니다 예를 들어 숙련된 도장 기술자가 없는 해외 기지와 국내 거점의 품질 제공 작업 데이터를 공유함으로써 현지 시동 시간을 단축할 수 있습니다

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  그림 11 기존의 연속 컨베이어 이송 방법
  로봇과 공작물의 위치 관계

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  그림 12 MOTOFEEDER TILT를 사용하는 방법
  로봇과 공작물의 위치 관계

5 대기 시간을 줄여 제작 시간 단축

연속 컨베이어 이송 방식을 사용할 경우 작업물이 로봇이 도장할 수 있는 동작 범위에 들어갈 때까지 대기 시간이 있으며, 로봇의 자세나 작업물과의 간섭으로 인해 도장이 방해되는 대기 시간이 있습니다
그림 13은 MOTOFEEDER TILT의 두 암을 사용한 작업물의 페인팅 및 로드/언로드를 보여줍니다 MOTOFEEDER TILT의 한쪽 암에 공작물을 올려놓고 도색하는 동안 반대쪽 암에 공작물을 올리고 내리는 것이 가능합니다 워크를 안쪽으로 기울여 큰 회전을 함으로써 워크의 탈락을 방지하면서 회전 속도를 높일 수 있어 워크가 로딩될 때까지의 대기 시간을 단축할 수 있습니다 공작물 자세 제어가 가능하므로 공작물 간섭으로 인한 대기 시간 없이 도장이 가능하며, 이러한 효과로 생산 시간을 단축할 수 있습니다　　　　　　　　　

그림 13 두 개의 암을 사용한 페인팅 및 공작물 로드/언로드

또한, 연속 컨베이어 이송 방식의 경우 컨베이어 생산의 특성상 이송되는 작업물의 위치 및 이송 속도에 따라 간섭이나 특이점(제어로 인해 로봇이 동작 자세를 취하지 못하는 자세) 등의 제한이 있을 수 있으므로 다른 색상을 사용해야 할 수도 있으나, MOTOFEEDER TILT를 이용한 방식은 이러한 제한이 없으므로 별도의 작업 없이 원 패스로 도장할 수 있습니다 별도의 코팅이 필요하며, 코팅 불균일 없이 균일한 도막두께 구현이 가능합니다
그림 14는 색상 분리가 필요한 컨베이어 생산의 예를 보여줍니다 공작물이 고정되면 로봇의 동작 자세에서 공작물의 표면 사이에 특이점이 발생하므로 각 표면(파란색 화살표와 빨간색 화살표)을 별도로 도색해야 합니다 그림 15는 MOTOFEEDER TILT를 사용한 원패스 페인팅의 예를 보여줍니다 MOTOFEEDER TILT는 작업물의 자세를 변경하므로 로봇의 작동 자세에 제한이 없으며 연속 동작으로 여러 표면을 도장하는 것이 가능합니다

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  그림 14 별도의 코팅이 필요한 컨베이어 생산의 예
  (기존 연속 컨베이어 이송 방식)

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  그림 15 별도의 코팅이 필요하지 않은 1패스 페인팅
  (MOTOFEEDER TILT를 사용하는 방법)