산업 발달에 따른 대량 생산체계는 작업자에게 빠른 작업속도를 요구한다. 조립라인을 통해 표준화된 제품을 대량으로 생산하는 방식인 대량 생산체계로 생산량은 늘어났다. 하지만, 단순 반복 작업과 빠른 작업속도는 작업자의 피로를 누적시킨다는 단점이 있었다.
이를 해소하기 위해 단순반복 작업은 기계류에 양도 되었다. 작업자들은 물건을 싣고 운반하고 작동하거나 하역하는 작업으로 변환되어 갔다. 이런 변화가 가능해 진 것은 로봇의 출현이 가장 큰 기여를 했다고 할 수 있다.
사출성형공장에도 마찬가지로 로봇이 도입되면서 이런 문제들이 해소되었다. 사출성형 공정은 일반적으로 사출성형기에서 고압주입의 과정을 통하여 금형의 형상에 따라 플라스틱 제품을 생산한다. 이후 후가공을 위해 사람이 제품을 개별로 수동 취출(取出, Eject), 가능한 범위의 사상, 운반, 적재의 작업을 수행한다.
그러나 후가공을 위해 사람이 직접 취출하는 방식은 많은 문제점을 안고 있었다. 1숏(Shot) 마다 작업자가 성형기의 안전문을 열어 제품을 꺼내는 것은 작업자의 안전을 위협하는 요소였다. 또한 이런 방식은 성형기의 이젝트 기구나 금형에 문제를 야기했다.
이와 더불어 산업 발전에 따른 인력난도 사출성형공장에 로봇이 본격적으로 도입되었을 것이라는 설(說)이 있다. 로봇이 개발된 1960년대에 일본은 고도 경제 성장의 상승곡선을 타기 시작하는 시대였다. 자동차, TV 등 소비재의 수요 증가로 사출성형기를 포함한 생산설비 투자의 증가는 작업자의 부족현상을 낳았다는 것이다. 사출성형기의 수요의 급속한 확대로 인해 부족한 인력을 로봇으로 대체한 것이다.
사출성형공장에서 가장 큰 역할을 하는 로봇은 취출로봇이다. 이 로봇은 사출성형공장에서 중요한 공정중 하나인 제품을 취출하는 역할을 하고 있다. 초기 취출로봇이 소개될 당시 영문명이 ‘Take-out Robot’으로 이미 이 장비가 성형제품의 취출을 목적으로 한 고유의 장비라는 것을 알려준다.

취출로봇의 기본 원리
취출로봇은 기본적인 기능은 사출성형 공정에서 작업자의 역할을 대신하는 것이다. 사람의 손이 필요한 단순작업을 대신하고 작업자의 안전을 보장하는 기능을 보유하는 로봇이라고 정의 할 수 있다.
또한 성형공장에서 사용되는 로봇은 단순한 동작이 필요하다. 직선운동과 회전운동만으로, 그것도 3방향이라는 동작을 제약하면 장치의 동작은 단순하다. 단순한 동작을 하지만, 내구성은 뛰어나야 한다. 기구부가 단단히 만들어져 있어야 하며, 비교적 진동이 있는 속도가 빠른 성형에서 각부의 풀림 현상이 생길 수 있으므로 주의해야 한다.
사출성형기의 제품 자동 취출로봇 장치는 그 개발초기에는 금형의 이형능력을 보완하기 위해 사용했던 경향이 있었다. 그러나 오늘날에는 무인운전 경우의 제품이나 런너의 추출을 확실하게 하기 위한 것, 대형제품에서의 노동력절감이나 작업의 안전성 등의 점에서 사출성형에서 없어서는 안 될 주변기기가 되었다.

* 전문은 <플라스틱사이언스 10월호>에서 확인하시기 바랍니다.