최신 로봇 기술, 최첨단 가공 장비 및 환경 친화적이고 건강하며 안전한 비즈니스 접근 방식은 석재 채석 산업과 쉽게 연상되지 않을 수 있지만, 허더스필드에 위치한 존슨 웰필드 채석장(JWQ)에서는 새로운 시설에 대한 투자와 지속 가능한 엔지니어링 천연 석재 생산에 대한 열망으로 이 150년 역사의 채석장의 역량을 크게 확장시켰습니다.
JWQ는 가족 소유 및 운영 기업인 Myers Group 계열사 중 하나로, 1950년대에 설립되어 건설 산업에 건축 자재를 공급하는 데 주력해온 기업입니다. 존슨 웰필드 채석장은 허더스필드 외곽에 위치해 있으며, 산업 혁명 시대까지 거슬러 올라가는 오랜 역사를 가지고 있습니다. 1978년에 Myers Group에 인수되었으며, 그 이후로 현재까지 지속적으로 대규모 투자가 이루어져 왔습니다. 이 회사의 최근 투자는 Stäubli 6축 로봇과 최신 Robotmaster CAD/CAM 소프트웨어를 사용하는 로봇 가공 시설입니다. 이 설비는 모두 Rochdale에 기반을 둔 CR Solutions에 의해 JWQ의 생산 시스템에 통합되었습니다.
수년에 걸쳐 JWQ는 런던 패터노스터 스퀘어의 포장 및 좌석 설치, 허더스필드의 세인트 조지스 스퀘어 복원 공사 등 많은 주요 응용 분야에 사용된 최고 품질의 사암을 공급해 왔습니다. 셰필드 시청이 진행한 튜더 스퀘어의 재개발 프로젝트와 셰필드 시티 센터의 크루서블 극장 리노베이션과 연계하여, 예술적으로 조각된 사암 화분과 좌석 장치를 제공할 기회를 얻게 되면서 John Myers는 천연석 가공에 대한 획기적인 접근 방식이 필요하다는 확신을 갖게 되었습니다.
JWQ는 다양한 형태의 석재를 가공하기 위해 필요한 가공 장비를 식별하기 위해 대체 생산 기술에 대한 연구를 수행했으며, 가능하다면 맞춤형 6축 로봇 솔루션이 가장 선호되는 솔루션이라고 결론지었습니다. CR Solutions와의 협의를 통해 추가적인 전문 지식과 지침을 제공받았습니다.
텔포드에 위치한 Stäubli Robotics와의 초기 논의를 통해 곧바로 6축 로봇이 필요한 형태와 정밀도로 석재를 가공할 수 있는 능력을 시연하는 단계로 이어졌습니다. 프랑스 오트사보이에 위치한 그들의 최첨단 공장을 방문한 JWQ는 Stäubli가 단순히 적합한 크기의 6축 로봇을 공급하는 것뿐 아니라, 이러한 도전적인 프로젝트의 성공적인 결과를 달성하기 위해 결의를 다진 프로젝트 팀과 협력하는 데 강한 의지를 가진 로봇 공급업체임을 확신하게 되었습니다.
석조 산업 부문에는 다른 독점 솔루션이 존재하지만, 셰필드 프로젝트의 계약 의무는 모든 관계자로부터 특별한 수준의 헌신을 요구했으며, JWQ는 전담 공급업체 팀의 맞춤형 솔루션을 선택했습니다. CAD 도면을 로봇 암을 작동하는 데 사용할 수 있는 지침으로 변환하는 것은 전문 분야이며, Robotmaster는 이러한 변환을 위한 소프트웨어의 선도적인 공급업체로 인정받고 있습니다. 화분에 사용된 개별 석재는 지오메트리가 없는 예술 작품 그 자체였으며, 가공 공정에 필요한 파일의 크기가 워낙 방대해 소프트웨어의 한계를 시험할 정도였습니다.
가공 로봇은 광범위한 Stäubli 로봇 제품군의 최신 모델입니다. 고속 가공이 가능하며, 스핀들을 로봇 암에 직접 통합할 수 있습니다. 스핀들 구동 장치와 냉각 및 윤활과 같은 모든 관련 서비스는 로봇 암 내부에 배치할 수 있으며, 다양한 공급장치와의 연결은 로봇 풋을 통해 이루어질 수 있습니다. 이 설계는 전체 암에 대해 IP65, 손목 부분에 대해 IP67의 보호 등급을 보장합니다. 필요한 경우 압력 조절 기능도 지정할 수 있습니다.
Stäubli의 VAL HSM 소프트웨어는 로봇 암을 제어하고 필요한 모든 기능을 관리합니다. Robotmaster/Mastercam 소프트웨어는 CAD/CAM 데이터를 가져오고 변환하며, 6축 로봇 툴패스를 Stäubli의 VAL3 언어로 적용 및 최적화하는 데 사용됩니다. 이 언어는 이후 로봇을 제어하는 데 사용할 수 있습니다. 정교한 Robotmaster 소프트웨어는 CNC 공작기계만큼 간단하게 로봇 암을 프로그래밍할 수 있는 기능을 제공하며, 툴패스를 자동으로 생성하고 특정 로봇 모델에 맞게 최적화하여 로봇 가공 공정을 전체 시각적 시뮬레이션으로 표시하며, 잠재적인 충돌을 감지하고 방지합니다.
합금강 및 스테인리스 스틸, 인코넬 600, 알루미늄 등 다양한 소재에 대한 테스트를 통해 Stäubli의 기계 가공 로봇의 정확성과 반복성을 입증했습니다. 크로스랜드 힐 석재의 가공은 다른 소재와 마찬가지로, 툴링 선택이 정확도를 확보하기 위해 매우 중요합니다.
Stäubli의 석재 가공 시연을 통해 JWQ는 로봇이 석재 가공 및 조각이 가능하다는 것을 확신하게 되었습니다. Robotmaster 소프트웨어가 완비된 RX270 6축 로봇 3대가 주문되었습니다. 다중 로봇 생산 시설, 가공 스테이션, 스핀들 설계 및 툴링의 설계 및 시공은 모두 Myers Group의 내부 팀에 의해 수행되었으며, 전자 통합은 C R 솔루션을 통해 이루어졌습니다.
로봇 가공은 석재 표면에 새로운 표면 텍스처를 가공할 수 있는 가능성을 열어주었으며, 미적 감각을 크게 향상시켜 혁신적이고 아름다운 예술적 외관을 선사합니다. 이러한 텍스처는 임의의 다른 생산 공정으로는 달성하기 어렵거나 불가능할 것입니다.
흥미롭게도 JWQ의 유닛 매니저인 Shaun Berry는 기계 가공 로봇이 회사에 가져온 또 다른 이점을 언급합니다. "제 주요 목표 중 하나는 직원들을 위한 작업장 환경을 개선하는 것입니다. 전통적으로 석공들은 위험한 작업 환경에서 일해 왔으며, 특히 공압식 끌을 사용할 때는 진동으로 인한 부상 위험이 있었습니다. 새로운 로봇 시스템은 이러한 위험을 완전히 제거해 줍니다."
기계 가공 로봇은 Stäubli에 새로운 시장을 열어주고 있지만, 이미 고객들은 기존 CNC 공작기계에 비해 적응성과 비용 절감의 이점을 인정하며, "미래를 대비한" 기계 가공 기술을 채택하고 있습니다. Stäubli의 로봇 제품군은 지속적으로 개발되고 있으며, 제약, 전자 및 플라스틱 부문에서 전통적으로 사용되어 온 고속 고정밀 로봇 응용 분야가 로봇 기술이 아직 도입되지 않은 새로운 시장으로 확장되고 있습니다. 이제 이 제품군에는 1kg에서 최대 250kg까지, 최대 도달거리 3210mm까지 처리할 수 있는 4축 및 6축 로봇이 포함되어 있습니다. 사용자들이 이러한 고급형 사용자 친화적인 로봇의 광범위한 기능을 포괄적으로 이해하고 평가함으로써 얻을 수 있는 이점을 깨닫게 됨에 따라, 새로운 애플리케이션들이 지속적으로 개발되고 있습니다.