차체 설계에서 Weld Layout은 단순히 점을 찍는 작업이 아닙니다. 제품의 강성, 생산 사이클 타임, 그리고 용접건의 간섭 여부까지 고려해야 하는 복합적인 작업입니다. 효율적인 Weld Layout 작성을 위한 핵심 단계와 노하우를 소개합니다.
1. Weld Layout이란?
차체 조립 과정에서 각 공정별로 부품(Piece)이 만나는 접합부의 용접 타점(Weld Point) 수량 및 위치, 겹수, 용접순서, Gun 사양을 도면화한 것입니다. 이는 로봇의 티칭(Teaching) 경로와 지그(Jig) 설계의 직접적인 기준이 됩니다. 설계 과정에서 용접점과 유니트 또는 Gun 진입 시 유니트와의 간섭을 회피하여 설계가 진행 되어야 합니다. 지그 설계를 위한 지도 같은 문서중 하나입니다.
2. 작성 단계별 가이드
① 제품 3D 데이터 분석 및 조립 순서 파악
- 부품 데이터 확인: 3D 데이터를 통해 용접점의 수량, 위치 및 종류(2장 겹침, 3장 겹침)를 파악합니다.
- 조립해야 할 부품 및 조립 순서를 3D 데이터 및 Family Chart로 파악합니다.
- 용접 접근성(Accessibility)을 판단합니다.
② 용접 타점(Spot) 배치
- 용접점 우선순위 배분
지그(Jig)가 부품을 잡고 있을 때 반드시 찍어야 하는 '구속점(Geo Weld)'을 먼저 배분한 뒤, 나머지 '증타점(Respot)'을 배분합니다.
☞ GEO Weld란?
차체의 기하학적 형상(Geometry)을 확정 짓는 초기 용접점으로, 이 용접이 완료되면 부품의 주요 치수가 고정됩니다. 반드시 정밀 지그 안에서 주요 포인트를 용접해야 하며, 이를 통해 지그에서 꺼냈을 때도 형상이 유지되는 'Geo-Station'이 완성됩니다.
- 구조적 강성 확보
부품 접합부 중 가장 힘을 많이 받거나 형상 유지가 필수적인 모서리 및 교차점을 최우선으로 선택합니다.
- 용접 순서 제어 (변형 방지)
열 변형 최소화를 위해 중앙에서 바깥쪽으로, 또는 대칭을 이루며 용접하여 차체 비틀림을 방지합니다.
- 일정한 타점 간격(Pitch) 유지
사이클 타임과 용접건 진입에 문제가 없는 선에서 일정한 간격을 유지하여 품질을 균일하게 관리합니다.
- 부하 균형 (Line Balancing)
특정 로봇에 작업이 쏠리지 않도록 전체 로봇의 작업량을 균등하게 배분하여 라인 효율을 높입니다.
- 로봇 도달 범위(Reach) 검토
로봇의 사양(Payload, Arm length)을 고려하여 물리적으로 용접 가능한 범위 내의 점들만 할당합니다.
- 공유 영역 Interlock 설정
두 로봇의 작업 반경이 겹치는 구간은 '공유 영역'으로 설정하여 충돌을 방지하고 순차적으로 작업하도록 분배합니다.
- 최단 동선 최적화
로봇 이동 경로를 최적화하여 비가동 시간(Non-operating time)을 줄이고, 흐름에 따라 순차적으로 배치합니다.
③ 용접 사양 정의
- 각 타점에 대해 구체적인 정보를 기입합니다.
- 타점 번호: 관리 및 추적을 위한 고유 번호 부여.
- 용접 종류: Spot, CO2, Laser, Sealer 등.
- 판 두께 조합: 용접되는 부품들의 두께 합산 값(2장 겹침, 3장 겹침 등).
④ Gun 선정
| 항목 | C-Type 건 | X-Type 건 |
| 가압 방식 | 직선 방식 | 회전(지렛대) 방식 |
| 주요 용도 | 협소한 공간, 고품질/고가압 부위 | 일반적인 부위, 깊은 도달 거리 |
| 품질 안정성 | 우수 (수직 가압) | 보통 (팁 미끄러짐 가능성) |
| 장점 | 높은 정밀도, 공간 효율성(건의 개폐 스트로크가 짧고 직선 운동만 하므로, 복잡하고 협소한 공간에서도 간섭 없이 작업이 가능합니다. | 긴 리치(Reach) 확보, 차체 안쪽 깊숙한 곳의 용접점을 찍기에 유리합니다. |
☞ 표준 Gun 활용: 특수 Gun 사용을 최소화하고, 스패어 관리와 유지보수 효율을 고려하여 최대한 표준 Gun을 적용할 수 있도록 레이아웃을 설계합니다.
3. 시뮬레이션 및 검증
분배된 Weld Layout은 설계 및 시물레이션 단계에서 Process Simulate, Delmia 등을 활용해 검증 및 확정합니다.
4. 마무리
Weld Layout 설계는
☞ 용접 타점 배치
☞ 로봇 동선
☞ 사이클 타임
이 모든 것을 동시에 만족시켜야 하는 작업입니다.