부품 공급 장치
(1) 부품 공급장치라는 것은
부품 공급장치는 일반적으로 파츠 피더라고 불리고 있는 자동화 장치를 말합니다.
부품의 공급이 자동화, 합리화를 위해 필요불가결인 것은 주지의 사실입니다. 또한 포장작업의 자동화, 합리화에
있어서도 그러합니다.
포장작업에서 '공급'이라고 하면 피포장물이나 포장재료 혹은 이것들의 부속품을 공급하는 것을 의미합니다.
그러나 일반적으로 말하는 공급이라는 것은 공장기계나 자동조립기에서 '위크'라고 부르는 가공 대상물이나 조립
부품 등을 공급하는 것을 말합니다.
이 분야 사람들은 어쩌면 가공 대상물에서도 조립부품에서도 없는 과자나 식품, 약의 정제, 혹은 작은 병이나 그 캡 등의 반송에 부품 공급장치(파츠 피더)가 사용되는 것을 그다지 생각하고 있지 않습니다.
포장 분야에서의 이용은 그 '응용편'에 해당한다고 볼 수 있습니다.
공작기계, 자동조립기, 포장기계 등의 자동기계에 부품 공급장치를 사용하는 경우, 부품 공급장치까지 자동 기계
메이커에서 설계 제작하는 것은 우선 가능성이 없습니다. 상세한 공급 대상물에 관한 데이터나 현물 샘플을 부품
공급장치의 전문 메이커에 보여서 설계제작을 맡기는 것입니다.
즉 자동화 혹은 합리화시스템을 완성시키도록 하는 경우에 자동기계는 기계메이커가 주도권을 가지고 설계제작을 진행하지만, 들어가는 부품 공급장치에 관해서는 그 전문 메이커에 일임하는 것이 좋습니다.
유저 (기계 메이커 및 엔드유저)로부터 보내진 데이터나 샘플에 의해 알 수 있는 대상물의 정보나 엔드 유저로부터 제공되는 정보도 포함해 모든 자동기계 메이커를 개입시켜 공급장치 메이커에 건네기 위해 정보전달의 과부족이
폐해를 초래할 우려도 있습니다.
부품 공급장치가 그 메이커의 전문성, 그리고 도면에 표시하기 어려운 경험이나 직감에 의지하는 가공이 필요하게 되면 이 점 주의가 필요합니다. 부품 공급에 관한 이해의 부족이 설계 단계에서 또는 미비가 꼬리를 물고 보수의
단계까지도 기술적으로, 경제적으로 예측하지 않았던 트러블을 질질 끌게 될 수도 있습니다.
부품 공급장치는 '정렬'과 '자세유지'를 시스템 구축의 전제로 합니다. 이를 위해서는 자동공급을 성공 시키는 요건으로서 부품의 치수관리가 적절하고, 부스러기가 들어가도 이물의 부착이 없고, 방향성이 있는 경우는 선별하기
쉬운 형상이 있으며, 가능한 한 약하지 않고 이물이 없는 것이 바람직합니다.
금속이나 플라스틱에 의한 정형품을 대상으로 하는 공작기계나 자동 조립기계와 부정형물을 취급하는 것이 많은
포장기계에서는 상당히 차이가 있습니다. 그리고 식품관계의 나포장만 공급하는 것에서는 매분 수백 개로 일반
분야에서는 생각할 수 없도록 초고속 능력도 요구됩니다. 그래서 공작기계나 자동조립기용의 부품 공급장치를 그대로 포장기계에 응용할 수 있을지를 생각해 보면 좀처럼 쉬운 일이 아닙니다.
핸들링이라는 관점에서 보면 포장기계에서의 물품 반송은 컨베이어가 중심입니다.
이 컨베이어 수송과 진동 수송 (부품 공급장치는 진동 수송이 중심입니다)의 차이를 인식해 두는 것은 부품 공급
장치를 도입 하는데 중요합니다. 컨베이어 수송과 진동 수송에서는 수송 도중에서 화상처리 나 평행 로봇에 의한
핸들링을 하려고 할 때 등 수송능력, 분리능력, 자세유지능력, 위치 결정, 정렬능력에 걸쳐 많은 차이를 일으킵니다.
이하에 부품 공급장치를 사용함에 있어서 공통적인 지침을 서술하고, 특히 포장기계에 특유의 사항에 관해서
설명합니다.
(2) 부품의 자동공급
부품의 자동공급은 위쪽의 제조, 가공 등의 공정이나 창고에서의 물품 보급을 받아서 아래쪽 공정이나 기기에
대해서 소정의 시기에 결정된 장소에 필요로 하는 자세로 물품을 공급하는 생산시스템에 있어서 서브시스템의
하나입니다.
이와 관련해 부품 공급장치를 사용하는 부품의 자동공급시스템의 예를 (그림2-1)에 나타냈습니다.
이 그림과 같이 부품 공급장치 본체 외에 소정량 저장을 할 수 있는 호퍼, 다음 공정까지 부품을 급송해 다음 공정
과의 정합을 꾀하는 것이 가능한 직진 피더 (혹은 슈트, 벨트 컨베이어) 등이 적당히 필요합니다.
부품 공급장치는 그 자체에 필요 이상의 부품을 저장하는 것은 가능하지 않기 때문에 창고 등에서 보내져 온 부품을
저장하는 (저장이라는 것은 일시적으로 저장하는 것) 호퍼가 우선 필요하게 됩니다.
다음에는 부품 공급에서는 정렬 시 주로 선택적 정렬 수법 (선택적 정렬이라는 것은 공급기계의 안을 주행하는 반송물 중에서 공급 자세가 되어 있는 것만을 선택해 꺼내서 정렬시키는 기법)을 이용하는 것이 많기 때문에 공급되는
부품이 상시 일정 수씩 배출되는 것은 안 됩니다.
이 때문에 부품 공급장치와 후공정 기기와의 능력 정합을 이루어야 하기 때문에 슈트, 벨트 컨베이어, 직진 피더 등을 이용해서 정렬된 부품을 저류할 수 있는 버퍼로 해서 공급시스템과 다음 공정과의 능력 정합을 꾀합니다.
시스템 구성이 다르기도 하고, 전후 공정과의 정합이 잘 되지 않으면 개별로 검토된 장치를 사용하더라도 그 기능이
발휘되지 않는 경우도 많습니다. 이것은 확실히 부품 공급장치라고도 할 수 잇는 것으로 사용 방법이 부적절함과
원활한 부품 공급을 기대할 수 없습니다. 또 기존의 수작업으로 하고 있었던 자동 공급공정에 부품 공급장치를
도입할 때에 빠지기 쉬운 실패로서 도입된 장치가 수작업으로 무의식적으로 처리해 왔던 퍼지 (fuzzy)한 부분을
생각한 것처럼 처리해 주지 않는다고 했던 예상외의 장해도 나타나기 쉽습니다.
(3) 부품(피공급부품, 피정렬부품)에 관해서
부품 공급장치의 메이커는 부품 공급 전반에 관해서는 여러 가지 노하우를 가지고 있지만, 유저 (자동기계메이커
및 엔드유저)가 자동 공급하려고 하는 개개의 부품 (피공급부품, 피정렬부품)에 관해서는 특성과 취급 방법도
숙지하고 있지 않습니다.
유저가 상식으로 하고 있는 것도 부품 공급메이커에서는 신지식이 되기 때문에 알지 못하고 의외의 오류를 범하는 경우가 있습니다.
지루할 정도로 상세하게 설명하지 않으면 유저의 의향과 다른 공급장치를 만들어 버리는 경우가 있습니다.
이 단계에서는 이 외에 공급하기 쉬운 형상으로 부품을 설계 변경하는 제안을 공급장치 메이커 측에서 요구할 지도
모릅니다. 자동공급효율을 높이거나, 장치를 염가로 할 정도의 유효한 힌트가 될 수 있습니다.
이러한 관점에서 다음의 모든 점이 중요합니다.
가. 부품의 명칭
다품종의 부품을 1대의 공급장치에서 공급하려고 할 때 구별을 하기 위한 그 모든 부품의 명칭입니다.
나. 부품 샘플의 제시
나-①, 메이커에서 부품을 제시합니다.
나사류와 같은 기계 부품 등에서 상식적으로 보이는 부품이더라도 실제로 공급하려고 하는 부품을 1분간 공급되는
공급량에 상당하는 수량을 제시합니다. 실험을 하고, 소요의 공급을 달성할 수 있는 것을 확인한 다음에 견적서가
제출됩니다.
나-②, 도면과 함께 라인에 흐르는 부품의 실물을 제안합니다.
부품의 중심 위치에 의한 선별이 자주 이용되기 때문에 도면과 숫자만의 기술로는 미묘한 중심의 위치는 판단할
수 없습니다.
반드시 더미로 없는 실제의 부품을 메이커에 제시합니다. 그렇지 않으면 견적서의 제출이 불가능하게 되거나,
정렬할 수 있는 가능성을 가진 각종 정렬기구를 모두 모은 중장비의 견적이 돼 고가가 될 수 있습니다.
나-③, 부품의 손상 테스트를 실시합니다.
손상이 쉬운 부품으로 상처가 문제가 될 경우는 처음에 손상 테스트를 합니다. 테스트 후에 반송된 부품의 손상
상태를 확인해 가부를 판단하는 것은 유저입니다.
결과에 따라서 메이커는 다시 대책을 세워 테스트를 거듭합니다. 견적서가 제출되는 것은 이 다음입니다.
나-④, 부품의 표면 상태를 중시합니다.
부품과 반송로의 마찰이 정렬에 커다란 영향을 미치기 때문에 제공된 부품과 실제로 라인에 흐르는 부품은 반드시
동일한 것이어야 합니다. 또 실링 설계 제작용의 부품과는 별도로 검사용의 부품을 준비하는 것이 바람직합니다.
나-⑤, 부품의 치수, 형상의 오차를 명확하게 합니다.
1대로 다품종의 부품에 사용할 때나 유연한 부품, 천연물 등을 공급하려고 할 때에는 최대와 최소로 된 양 끝의
샘플도 제출해 메이커의 의견을 들으면 좋습니다.
다. 공급량의 결정 방법
다음 공정이 필요로 하는 부품의 공급량을 다음 공정의 현상 택트 타입, 장래 예상되는 택트 타임과 함께 제시할 것입니다.
예를 들면 다음 공정의 택트 타임이 1초라고 하면, 분당 공급량은 70개 정도가 좋을 것입니다. 이것을 100개 정도
해서는 안 됩니다. 괜히 공급장치의 가격이 올라갈 뿐만 아니라 오버블로에 의한 트러블이 원인이 되기도 합니다.
공급량은 1분간 공급되는 양의 평균치이기 때문에 다음 공정과의 정합을 위한 방법을 생각하지 않으면 안 됩니다.
필요에 응해서 최저 공급량을 제시하는 것이 중요합니다.
라. 기타
만약 제시된 부품과 실제의 부품과가 다르게 되어 있을 때에는 그것이 제작하기 전이면 재견적으로 처리되고, 제작한 후가 되면 제작된 시스템을 팔린 후에 신규 개조를 주문으로서 처리됩니다.
포장상품이라면 ① 크기 (가는 분체이기 때문에 용기와 같이 사람이 겨우 들 수 있을 정도의 것까지 크고 작은 여러
가지), ② 모양, 치스 (일반적으로 부정형으로 변형, 상처, 파편, 분해, 풀림, 얽힘, 달라붙음, 접착 등 불균형이 있습니다), ③ 성상 (부드럽고 딱딱함 등 여러 가지가 있고, 연약하고 경도가 경시변화하기도 하고, 부패되거나 온도·
습도 등에 의해서 성상이 바뀌기도 합니다), ④ 기타 (다양한 재질, 표면 부착 물이 다양, 복합물로는 중심위치가
변화합니다, 열을 가지고 있습니다, 정렬 중에 건조해 치수가 변화합니다) 등 특히 주의를 요합니다.
샘플을 통째로 해 버리는 것은 상당히 위헙합니다. 메이커, 유저 모두 부품의 성질, 주변 환경을 충분히 이해한 후에
협의하는 것이 필요합니다.
(4) 부품 공급장치의 선정법
부품 공급장치에는 여러 종류가 있으며, 메이커에는 각자의 노하우가 있습니다. 선정을 위해서는 다음의 모든 점을
고려해야 합니다.
가. 부품 공급장치의 종류
부품 공급장치와 그 주변기기에 관해서는 여러 종류가 발표되고 있는데, 이하에 시장에서 통상 입수할 수 있는 것을
듭니다.
가-①, 진동 볼(bowl)형 공급기
(그림2-2, 그림2-3)에 나타내 보이는 것으로, 진동 볼 호퍼 피더라고 통상 불리고 있는데, 보조 호퍼 와의 혼동을
피하기 위해 여기에서는 진동 볼형 공급기라 합니다.
전자 바이브레이터나 압전 소자에서 원형의 볼을 진동시켜 부품을 이동시키는 것입니다. 종래는 상용 전원의 주파수 또는 그 2배의 주파수에서 진동시키고 있었는데, 오늘날에는 인버터에 의한 주파수 가변의 것이 있습니다.
부품의 송로는 볼의 내부에 붙은 것과 외측에 붙은 것이 있습니다.
가-②, 기계식 진동형 공급기
(그림2-4)에 나타내 보이는 것으로, 기계식 진동형 호퍼 피더라고 통상 불리고 있는데, 보조 호퍼와의 혼동을 피하기 위해 여기에서는 기계식 진동형 공급기라 합니다.
원형 볼과 그것에 접속한 트러프를 기계적인 방법으로 진동시켜 부품을 이송하는 것이고, 진동 볼형 공급기보다도
낮은 진동수로 큰 진폭을 얻을 수 있습니다.
가-③, 중판식 공급기
(그림2-5)에 나타내 보이는 것으로, 중판식 호퍼 피더라고 통상 불리고 있는데, 여기에서는 중판식 공급기라 합니다. 상자형 호퍼의 밑에서 평행한 판자가 아래위로, 이 위에 부품을 떠올리고, 바깥으로 미끄러 떨어집니다.
나사류의 공급에 잘 보입니다.
가-④, 복합 회전 원반식 공급기
(그림2-6)에 나타내 보이는 것으로, 복합 회전 원반 호퍼 피더라고 통상 불리고 있는데, 보조 호퍼와의 혼동을 피하기 위해 여기에서는 복합 회전 원반식 공급기라 합니다.
중앙에 경사진 원반이 회전하고, 그것을 둘러싸고 수평으로 회전하는 트럭이 있고, 트럭의 아래쪽에는 부품이 탈락
하지 않도록 곡면의 벽이 트럭과 함께 회전하고 있습니다. 원반 위에 투입된 부품은 트럭에 옮겨 싣고 일렬로 정렬해
공급됩니다. 진동식에 비해 공급 능력이 높고, 포장기계용 등에는 진동식에 없는 특징을 발휘할 수 있습니다.
가-⑤, 드럼식 공급기
(그림2-7)에 나타내 보이는 것으로, 회전 원퉁 호퍼 피더라고 통상 불리고 있는데, 보조 호퍼와의 혼동을 피하기
위해 여기에서는 드럼식 공급기라고 합니다.
사다리부착 드럼이 수평축 주위로 회전해 부품을 끌어올리고, 끌어올린 부품을 벨트 컨베이어, 슈트, 직진 피더
등에 의해서 취출됩니다.
가-⑥, 순환식 공급기
(그림2-8)에 나타내 보이는 것으로, 순환식 직진 피더라 통상 불리고 있습니다. 인접된 역방향으로 진동하는 2개의
진동형 직진 피더가 있고, 그 중 하나가 아래쪽으로 비스듬하게 위로 부품을 들어 올립니다. 들어 올린 부품은 이웃의 직진 피더에 옮겨 싣고, 정렬돼 밖으로 나옵니다.
(참조:월간포장타임즈)