자동차가 어떻게 이렇게 빠르고 안전하게 만들어지는지 궁금한 적이 있나요? 이 기사에서는 로봇이 수작업을 대체하여 효율성을 35% 높이고 부상 위험을 없애는 자동화된 스탬핑 생산 라인의 마법을 공개합니다. 고속 자동화된 제조의 매혹적인 세계를 탐험하고 자동차 산업에 어떤 혁신을 가져왔는지 알아보세요!
기존 스탬핑 생산 라인에서는 업스트림과 다운스트림 장비 간의 자재 취급이 수작업에 의존했습니다. 그러나 생산 속도가 빨라지면서 부품 적재 및 하역에 대한 이러한 수작업 방식은 비효율적일 뿐만 아니라 안전에도 심각한 문제가 되었습니다.
높은 처리량을 유지해야 한다는 압박감에 시달리는 작업자들은 빠르게 움직이는 기계의 내재된 위험을 간과하는 경우가 많습니다. 이로 인해 특히 프레스 장비에 손이 끼어 부상을 입는 사고가 빈번하게 발생하고 있습니다. 이러한 안전 문제를 해결하고 동시에 생산성을 높이기 위해 로봇 자동화 생산 라인이 개발 및 도입되었습니다.
자동화된 생산 시스템은 정교한 자재 취급 장비를 사용하여 순차적인 프레스 작업 사이에 판금 부품을 이송하므로 수동 개입이 필요하지 않습니다. 이러한 접근 방식은 작업장 부상 위험을 완화할 뿐만 아니라 생산 효율성을 크게 향상시켜 일반적으로 처리량이 약 35% 향상됩니다.
2005년 이후 국내 자동차 제조 부문에서 스탬핑 작업을 위한 자동화 생산 기술 도입이 급격히 가속화되었습니다. 이러한 변화는 스탬핑 자동화의 새로운 시대의 개막을 알렸습니다. 그림 1은 최신 자동화된 스탬핑 생산 라인의 개략도로, 로봇 시스템, 이송 메커니즘 및 프레스 장비가 원활한 워크플로에 통합된 것을 강조합니다.
이러한 첨단 라인에는 정밀도와 에너지 효율을 개선하는 서보 구동 프레스, 실시간 품질 관리를 위한 비전 시스템, 실시간 데이터를 기반으로 생산 매개변수를 최적화하는 지능형 제어 시스템과 같은 기능이 통합되어 있는 경우가 많습니다. 인더스트리 4.0 원칙의 구현은 이러한 시스템을 더욱 개선하여 예측 유지보수, 프로세스 최적화를 위한 디지털 트윈 시뮬레이션, ERP(전사적 자원 관리) 시스템과의 원활한 통합을 가능하게 했습니다.
그림 1 자동 스탬핑 생산 라인의 개략도
현재 가장 널리 사용되는 프레스는 기계식 폐쇄 프레스로, 박판 부품의 블랭킹, 성형, 절곡, 보정 및 얕은 드로잉과 같은 다양한 콜드 스탬핑 공정에 사용할 수 있습니다. 프레스의 공정 파라미터는 제품의 품질에 영향을 미칠 뿐만 아니라 효율성, 비용, 안전에도 큰 영향을 미치기 때문에 매우 중요합니다.
다음 섹션에서는 일부 프레스의 중요한 매개변수와 정확도에 대한 간략한 개요를 제공합니다:
언론 기본 사항
프레스의 기초는 프레스 무게를 지탱하고 프레스가 시작될 때 발생하는 진동력을 견뎌야 하며, 이러한 힘을 기초 아래의 지반에 전달해야 합니다. 파운데이션은 0.15MPa를 안정적으로 견딜 수 있어야 합니다. 기초의 강도는 토목 부서에서 현지 토질에 따라 설계 및 시공합니다. 콘크리트 기초는 중단 없이 한 번의 연속 작업으로 타설해야 합니다.
기초를 콘크리트로 채운 후 표면을 한 번 다듬은 다음 삽이나 사포를 사용하여 다시 다듬어야 합니다. 기름으로부터 보호하기 위해 파운데이션의 바닥 표면을 내산성 시멘트로 코팅해야 합니다. 기본 도면은 프레스를 설치하는 데 필요한 최소 공간을 나타내는 파운데이션의 내부 치수를 제공합니다.
시멘트 브랜드, 철근 배치, 기초 지지 면적의 크기, 기초 두께와 같은 강도 지표는 변경해서는 안 됩니다. 기본 지지력은 1.95MPa 이상이어야 합니다.
가이드 게시물 동기화
가이드 게시물: 빔 기어박스와 슬라이더를 연결하여 기어박스의 감속 동작을 슬라이더에 전달하여 슬라이더의 수직 이동을 달성합니다.
일반적으로 단일 포인트, 이중 포인트, 4포인트 유형, 즉 가이드 포스트 1개, 가이드 포스트 2개 또는 가이드 포스트 4개가 있습니다.
가이드 게시물 동기화:
2점 또는 4점 프레스 가이드 컬럼의 위아래 이동 시 동기화 정확도를 나타냅니다. 이 매개변수는 일반적으로 프레스가 공장에서 출고되기 전에 설정됩니다. 가이드 포스트 동기화의 정확도는 0.5mm 이내로 유지되어야 합니다. 정렬이 과도하게 잘못되면 슬라이더 힘에 상당한 인장 응력이 발생하여 하단 데드 포인트에서 형성되는 제품의 품질에 영향을 미칩니다.
금형 장착 높이
장착 높이는 슬라이더의 바닥면과 테이블의 상단면 사이의 거리를 나타냅니다. 장착 높이에는 최대 및 최소 제한이 있습니다. 금형을 설계할 때 연삭 후 금형 설치 및 사용 가능성을 고려해야 합니다. 금형의 닫힌 높이가 프레스 금형 높이의 최대 또는 최소 제한 값에 도달하지 않아야 합니다.
그림 2는 프레스 장착 높이의 개략도를 보여줍니다.
언론의 공칭 힘
공칭 힘은 프레스가 해당 구조에서 안전하게 처리할 수 있는 최대 펀칭 용량을 의미합니다. 실제로는 재료 두께 및 강도 편차, 금형 윤활 및 마모와 같은 요소를 고려하여 스탬핑 용량에 대한 적절한 여유를 확보해야 합니다.
그림 2 프레스 장착 높이의 개략도
블랭킹과 같은 충격 하중 작업을 수행할 때는 작동 압력을 공칭 힘의 80% 이하로 제한하는 것이 좋습니다. 이 제한을 초과하면 슬라이더와 트랜스미션 사이의 연결부에 상당한 진동과 손상이 발생하여 프레스의 정상적인 수명에 영향을 미칠 수 있습니다. 그림 3은 공칭 하중 대 허용 하중 곡선을 보여줍니다.
그림 3 공칭 힘의 허용 하중 곡선
압축 공기 압력
압축 공기는 프레스의 원활한 작동을 보장하는 주요 동력원이며 프레스 전원의 제어 루프 소스 역할도 합니다. 압축 공기 압력에 대한 수요는 위치에 따라 다릅니다. 공장에서 제공하는 압축 공기 압력은 프레스의 최대 수요 값을 기준으로 합니다. 수요 값이 더 낮은 부품에는 압력 조절을 위한 감압 밸브가 장착되어 있습니다.
스탬핑 자동화 생산 공정에서 압축 공기는 제품 품질과 작업 기능의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 제품 품질 카테고리는 에어 쿠션 압력 등 제품의 품질을 형성하는 데 사용됩니다. 동작 기능 카테고리는 클러치 압력 등 프레스의 동작을 제어하는 데 사용됩니다.
한 제조 회사의 프레스를 예로 들어 표 1은 프레스의 각 기능 모듈에 필요한 압축 공기 압력 값을 보여줍니다. 프레스에는 위에 나열된 5가지 파라미터 외에도 더 많은 파라미터가 있습니다.
다음은 참조를 위해 회사의 프레스 매개변수에 대한 간략한 요약 및 표시입니다(표 2).
표 1 각 기능 모듈의 필수 압축 공기 압력 값
아니요. | 항목 | 공급 공기 압력 MPa | 압력 조절 밸브 위치 | 참고 | |
---|---|---|---|---|---|
1 | 총 공기 공급량 | ≥0.5 | |||
2 | 클러치 | 0.32 | 빔 워킹 플랫폼 | ||
3 | 밸런서 | 0.47 | 왼쪽 전면 포스트 안쪽 | 금형 없이 계산된 값 | |
4 | 유압 보호 | 공기 펌프 | 0.29 | 내부 슬라이더 | 계산됨 |
5 | 언로딩 밸브 | 0.32 | 내부 슬라이더 | 계산됨 | |
6 | 스트레치 패드 | 0.04 ~ 0.8 | 왼쪽 전면 포스트 안쪽 |
표 2 프레스 매개변수 요약
아니요 | 항목 | 가치 | 단위 | |
---|---|---|---|---|
1 | 공칭 힘 | 10000 | kN | |
2 | 공칭 힘 스트로크(하단 데드 센터 이전) | 12.5 | mm | |
3 | 슬라이더 스트로크 길이 | 1000 | mm | |
4 | 슬라이드 스트로크 수(드라이러닝 중) | 연속 | 8-12 | 시간/분 |
최대 단일 | 8 | |||
미세 조정 | 3 | |||
5 | 최대 적재 높이 | 1350 | mm | |
6 | 적재 높이 조정 | 500 | mm | |
7 | 철도 거리 | L*R | 4970 | mm |
8 | 슬라이더 바닥면 크기 | L*R | 4600 | mm |
F*B | 2400 | mm | ||
9 | 워크테이블 크기 | L*R | 4600 | mm |
F*B | 2400 | mm | ||
10 | 작업대 두께 | 300 | mm | |
11 | 이동식 작업 테이블 | 이동 방법 | 왼쪽 및 오른쪽 이동 | |
수량 | 2 | PC | ||
이동 테이블의 높이 | 700 | mm | ||
무게 운반 | 50 | t | ||
12 | 슬라이더 | 레일 유형 | 직각 가이드 | |
박동 유형 | / | |||
박동력 | / | kN | ||
뇌졸중을 이기는 방법 | / | mm | ||
비터 수 | / | PC | ||
13 | 스트레치 패드 | 유형 | 순수 가스 싱글 크라운 | |
수량 | 1 | PC | ||
배출 힘 | 4500 | kN | ||
공백 유지력 | 4500 | kN | ||
스트로크 | 0 ~ 300 | mm | ||
14 | 밸런서 균형력(0.62MPa 기압 기준) | 200 | kN | |
15 | 흡입 공기 공급원 압력 | 0.7 | MPa | |
16 | 무료 공기 소비 | 1 | m³/분 |
결론
프레스는 스탬핑 생산 공정의 주요 장비입니다. 자동차 산업의 급속한 성장과 함께 고정밀 장비에 대한 수요도 그에 상응하여 증가했습니다. 스탬핑 공정의 발전은 수동 생산 라인, 자동화된 간헐적 생산, 자동화된 고속 연속 생산의 세 단계를 거쳤습니다. 모델 업데이트의 각 반복에서 생산 장비는 중요한 역할을 합니다.
이제 프레스에 대한 기본적인 이해를 마쳤으니 자동 생산 라인에 대한 주제로 넘어가 보겠습니다.
자동 스탬핑 생산 라인에는 주로 다음이 포함됩니다: 프로그레시브 다이 스탬핑멀티 스테이션 스탬핑, 그리고 탠덤 스탬핑.
이러한 생산 라인은 고유한 특성으로 인해 다양한 자동차 부품을 생산하는 데 사용됩니다. 판금 부품을 생산하며 자동차 자동화 및 효율적인 생산 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 이 글에서는 세 가지 스탬핑 자동화 생산 라인의 특성을 비교-분석하고, 그 특성에 따른 생산 라인 선택에 대한 가이드를 제공합니다.
이를 통해 기업은 특정 부품 특성에 맞는 생산 라인을 더 쉽게 선택할 수 있습니다. 자동차 산업의 급속한 성장과 함께 자동차 제조를 위한 4대 스탬핑 산업도 번성했습니다. 증가하는 생산량을 충족하기 위해 다양한 자동화 생산 라인이 등장했으며, 각 생산 라인은 각기 다른 제품에 적합한 고유한 특성을 가지고 있습니다.
이 기사에서는 일반적인 스탬핑 자동화 생산 라인을 프로그레시브 다이 스탬핑, 멀티 스테이션 스탬핑 및 탠덤 스탬핑으로 분류하고 각 생산 라인의 특성과 선택 방법을 간략하게 분석하여 기업이 제품 특성에 맞는 생산 방법을 선택하는 데 도움을줍니다.
(1) 개요:
프로그레시브 다이 스탬핑 자동 생산 라인은 프로그레시브 다이 스탬핑을 사용하는 생산 라인으로, 일반적으로 언코일링 피더, 펀치, 프로그레시브 다이 및 자동 블랭킹 라인으로 구성됩니다. 코일을 풀고, 스트립을 평평하게 만들고, 스트립에 오일을 바르고, 조각으로 스탬핑하고, 완제품을 오프라인으로 수거하는 과정을 자동화합니다.
가장 중요한 구성 요소는 프로그레시브 다이로, 최대 20개 이상의 스테이션으로 구성된 여러 개의 스테이션으로 구성됩니다. 각 스테이션은 펀칭, 트리밍과 같은 다양한 처리 작업을 완료하기 위해 서로 연결됩니다, 플랜지모양 만들기, 블랭킹 등 다양한 작업을 수행할 수 있습니다. 이 모든 작업은 프레스의 한 번의 스트로크로 완료됩니다. 한 스트로크가 끝나면 피더가 재료 스트립을 고정된 단계만큼 전진시켜 프레스의 왕복 펀치 한 번으로 여러 공정을 완료할 수 있습니다.
그림 1과 같이
그림 1 프로그레시브 자동 생산 라인의 단순화된 다이어그램
(2) 기능:
프로그레시브 다이 스탬핑 자동화 생산 라인의 생산 주기는 일반적으로 최대 30회/분으로 비교적 높습니다.
그림 2 프로그레시브 다이 레이아웃 프로세스
(1)개요:
대형 프레스 테이블에 여러 개의 독립된 스테이션 몰드(보통 4~5개)가 있는 생산 라인은 적재를 위한 디스태커 또는 언와인드 피더, 가공 부품 이송을 위한 자동 피드 바, 완제품을 오프라인으로 수집하기 위한 자동 컨베이어 벨트를 사용합니다. 그림 3과 같습니다."
그림 3 멀티 스테이션 스탬핑 자동화 생산 라인
(2)특징
바닥 소재는 롤 소재 또는 블랭크를 사용할 수 있어 유연성을 제공하고 소재 활용률을 향상시킵니다. 이 생산 라인은 자동 로드 공급을 사용하며 프로그레시브 다이 생산 라인에 비해 펀치 속도가 낮지만 기존 탠덤 생산 라인에 비해 펀치 속도가 높아 생산 효율이 높습니다.
또한 로딩 및 언로딩 센서, 이중 재료 감지, 그립 센서, 인몰드 센서 등의 센서를 통합하여 생산 중 재료와 제품의 위치와 상태를 모니터링할 수 있어 높은 안전성을 보장합니다.
각 스테이션에서 금형의 이송 높이와 스탬핑 방향에 대한 엄격한 요구 사항이 있으며, 이송의 안정성을 유지하려면 일반적으로 각 공정의 상태가 일관적이어야 합니다.
(1)개요:
자동화된 생산 라인은 여러 대의 프레스를 일렬로 배치하여 구성됩니다. 각 프레스 테이블에는 생산 공정의 한 단계를 나타내는 한 쌍의 금형이 있습니다. 가공된 부품의 로딩, 이송, 언로딩 및 포장 작업은 자동 기계 팔 또는 로봇에 의해 수행됩니다. 그림 4에서 볼 수 있듯이
그림 4 탠덤 스탬핑을 위한 자동 생산 라인
(2)특징
적용 범위가 넓고 다양한 스탬핑 부품 생산에 사용할 수 있습니다. 이러한 구성 요소의 크기, 모양 및 두께에 대한 엄격한 요구 사항이 없으므로 대규모 커버 부품을 유연하게 생산할 수 있습니다.
그러나 로봇 팔을 사용하여 공급하기 때문에 사이클 시간이 제한되어 생산 효율이 낮습니다. 프로그레시브 생산 라인과 멀티 스테이션 생산 라인에 비해 이 방식은 효율성이 떨어집니다.
반면에 금형 유지 관리 및 디버깅이 더 쉬워집니다. 각 몰드는 별도의 프레스에 속하므로 독립적인 클램핑 및 작업 매개변수. 즉, 각 금형의 유지 관리 및 디버깅을 다른 프로세스에 영향을 주지 않고 개별적으로 수행할 수 있습니다.
단점은 이 방법은 넓은 생산 공장 면적이 필요하다는 것입니다. 기존의 시리즈 생산 라인에는 일반적으로 4~5개의 프레스가 포함되어 있어 상당한 공간을 차지합니다.
스탬핑 자동화 생산 라인을 선택할 때는 최적의 성능, 효율성 및 제품 품질을 보장하기 위해 몇 가지 중요한 요소를 신중하게 평가해야 합니다:
(1) 재료 특성:
성형성, 인장 강도 및 경도를 포함한 재료의 특성을 평가합니다. 이러한 요소는 코일 및 시트 이송 시스템 간의 선택과 특정 툴링 요구 사항에 영향을 미칩니다. 예를 들어 고강도 강재는 스프링백을 방지하고 엄격한 공차를 달성하기 위해 더 견고한 프레스 시스템과 특수 금형 설계가 필요할 수 있습니다.
(2) 재료 두께 및 치수 범위:
제품 라인의 재료 두께와 치수 범위를 모두 고려하세요. 이 정보는 매우 중요합니다:
(3) 생산량 및 수요 변동:
월별 생산 요구 사항과 잠재적인 수요 변동을 분석하세요. 이 평가가 도움이 됩니다:
(4) 제품 복잡성 및 품질 요구 사항:
스탬프가 찍힌 부품의 복잡성과 관련 품질 표준을 검토합니다:
(5) 향후 생산 요구 사항:
제품 구성이나 판매량의 잠재적 변화를 예측합니다:
(6) 총 소유 비용:
초기 투자 비용 외에도 고려해야 할 사항이 있습니다:
(7) 기존 시스템과의 통합:
새 스탬핑 라인이 현재 스탬핑 라인과 어떻게 통합될지 평가하세요:
프로그레시브 다이 스탬핑 자동화 생산 라인
스트립에 분포된 각 공정의 특성과 달성할 수 있는 최대 공정 펀치에 따라 차체의 소형 부품 생산에 사용할 수 있으며 높은 공급량을 제공할 수 있습니다.
멀티 스테이션 스탬핑 자동화 생산 라인
변형에 강한 중형 부품의 신속한 생산에 활용할 수 있습니다. 좌우 모양이 복잡한 대칭형 부품이나 자동 레버로 잡을 수 있는 제품도 자동 라인에서 생산할 수 있습니다.
탠덤 스탬핑 자동화 생산 라인
각 프레스의 각 공정이 독립적으로 분산되어 있어 이 생산 라인은 최고 수준의 유연성을 자랑합니다. 크고 복잡한 부품을 생산하는 데 이상적이며 개별 공정의 디버깅과 독립적인 생산이 용이하여 제품에 대한 높은 품질 관리를 쉽게 유지할 수 있습니다.
세 가지 생산 라인의 특성은 표 1에 나와 있습니다.
장점 | 단점 | 애플리케이션 | |
---|---|---|---|
프로그레시브 | 빠른 충격 시간, 고효율 및 고출력 작은 설치 공간 | 재료 활용도 저하 소형 부품에만 적합 개별 부품의 몰드가 크고 디버깅하기 어렵습니다. | 수요가 많은 소형 구조 부품 |
전송 | 높은 수준의 자동화 효율성 다양한 제품 생산 가능 ② 다양한 제품 생산 가능 재료의 높은 활용도 다양한 자동 안전 감지 장치가 장착되어 있습니다. | 제품의 설계 공정은 금형 공동 설치에 대한 요구가 높습니다. 금형을 결합하여 설치하면 디버깅과 유지보수가 불편해집니다. 생산 라인의 호환성이 낮고 단일 라인에서 생산하기 위해 특정 금형이 필요합니다. | 빔 부품, 보강 부품, 배플 부품 등은 모양이 일정하고 클램핑이 용이하며, 전체 공정을 동일한 작업대에 분산하여 작업할 수 있습니다. 수요가 많은 부품 ② 수요가 많은 부품 |
탠덤 | 가장 많이 적용되는 제품 유형 적재 및 하역, 공정 부품의 유연한 배송 방법 ② 유연한 배송 방법 생산 라인의 높은 호환성 ③ 생산 라인의 높은 호환성 손쉬운 디버깅 및 유지 관리 높은 재료 활용도 | 넓은 설치 공간 낮은 생산 효율성 | 대형 부품 및 커버링 부품 복잡한 기술 및 높은 품질 요구 사항이 있는 부품 |
스탬핑 자동화 생산 라인은 높은 생산량과 높은 유연성이라는 두 가지 우선순위에 따라 선택할 수 있습니다.
대량의 부품을 생산하려면 고효율, 고출력의 자동화된 생산 라인을 선택해야 합니다.
부품이 복잡하고 고급 생산 기술이 필요한 경우 유연한 생산 라인을 고려해야 합니다.
이는 그림 5의 간단한 그림에 설명되어 있습니다.
그림 5 3개 생산 라인의 특별한 의도
스탬핑 자동화 생산 라인은 고유한 특성을 바탕으로 주요 자동차 공장에서 널리 사용되고 있으며, 자동차 산업의 성장과 자동차 생산량의 급격한 증가를 강력하게 지원하고 있습니다.
스탬핑 자동화 생산 라인을 이해하고 분석하면 스탬핑 생산 방식을 선택하는 데 도움이 되며, 각 자동화 라인의 강점을 활용하여 자동차 분야에 도움이 될 수 있습니다.
해외 약어: :P.R.G /T.R.F/T.D.M
어떤 스탬핑 자동화 생산 방법을 선택해야 하는지는 일반적으로 다음 요소에서 고려합니다:
프로그레시브 die 자동화 메서드
프로그레시브 다이는 스트립 형태의 원료를 사용하고 여러 스테이션을 사용하여 한 스탬핑 사이클에서 여러 스탬핑 프로세스를 동시에 수행하는 콜드 스탬핑 다이의 일종입니다.
펀칭할 때마다 스트립은 최종 제품이 완성될 때까지 일정 거리를 이동합니다.
다중 스테이션 자동화 방식(전송)
멀티 스테이션 펀칭 기술은 펀치 프레스에 여러 개의 공정 금형을 배치하고 펀치 슬라이더의 1회 왕복 운동을 활용하여 공작 기계에 설치된 금형에서 블랭킹, 펀칭, 절곡, 연신, 트리밍 등 다양한 작업을 동시에 수행하는 방식입니다. 로봇은 각 사이클 동안 한 스테이션에서 다음 스테이션으로 공작물을 이송하여 완성된 부품을 생산합니다.
2차원 및 3차원 조작기로 분류할 수 있습니다.
3차원 처리 방법
탠덤 자동화 방법 (탠덤)
여러 개의 펀치를 일렬로 배열하여 전체 스탬핑 생산 라인을 만들고, 각 펀치의 다이가 별도의 성형 공정에 해당합니다.
펀치 사이의 재료 이송은 로봇 자동화를 통해 처리됩니다.
이 방법은 주로 생산량 수요가 적고 처리 단계가 제한적이며 유연성이 높은 독립적인 생산 라인에 적합합니다.
-END-