독일 퓌르트(Fürth)에 소재한 Interprecise Donath GmbH 사: EMAG의 장비를 이용한 정밀 볼 베어링 생산이 유리한 이유

볼 베어링이 사용되지 않는 곳이 어디인가? 이 질문에 대한 답은 명확합니다. 왜냐하면 이 부품을 사실상 상당히 많은 기계와 변속기 및 차량 내에 있기 때문입니다. 이 부품은 대부분의 경우 샤프트나 축에 장착되어 유도하거나 하중을 전달하는 역할을 합니다. 또한 마찰이 극히 적으므로 결국에는 구동 장치의 에너지 소비량도 적어집니다. 이러한 배경이 이미 이러한 부품의 제조에 어떤 도전이 숨겨져 있는지를 가리킵니다. 여기에서는 몇 마이크로미터의 제조 공차가 매우 중요하며, 이를 Interprecise Donath GmbH 사와 같은 볼 베어링 전문 회사가 보장합니다. 이 프랑코니아 지방의 회사는 약 140명의 직원과 함께 어떤 특수한 “특정 시장”에서 약 2억 7천만 유로에 달하는 매출고를 올리고 있습니다. 이를 크리스티안 비테(Christian Witte) 사장은 다음과 같이 강조합니다. “저희는 1개에서 2,000개 정도 사이의 비교적 적은 수량을 필요로 하는 고객을 위한 특별한 애플리케이션에 집중합니다. 이를 무인 대량 생산을 허용하지 않는 고정밀 시장 부품이라고도 말할 수 있을 것입니다. 그 대신 저희는 어떤 의미에서 1대1 작업에 추구합니다. 즉 전문 작업자가 공작기계에서 그 과정을 모니터링하고 각 부품의 최종 품질을 측정 장치를 이용하여 계속하여 점검합니다. 저희가 추구하는 허용 공차는 “영”입니다.”

점증하는 주문 수량의 효율적인 관리

덧붙이자면, Interprecise 사는 극히 신속하고 유연한 공급업체라는 지위를 시장에서 누리고 있습니다. 새로운 볼 베어링에 대한 모든 주문에 대해 직접적이고 까다롭지 않게 응답합니다. 기술 도면을 이용한 구조적 전환도 극히 빠르게 이루어집니다. “저희 회사의 장점은 기술적으로 상당히 수준이 높은 이 분야에서 짧은 반응 시간과 그 후 이루어지지는 전반적인 고객 지원입니다.”고 비테 사장은 강조합니다. 어떻든 이 회사가 계속적으로 성장하였다는 것은 직원의 수가 지난 13년 동안 거의 세 배 증가하였다는 점에서 알 수 있습니다. 2007년은 이 회사에 각별한 의미가 있는 연도로서 이 해에 이 전문 회사는 처음으로 “iDC”라는 자체적인 상표를 세상에 선보였으며, 그리하여 자신만의 볼 베어링 품질을 세상에 알렸기 때문입니다. 물론 이러한 긍정적인 발전으로 인해 약 3년 전에 Interprecise 사의 입안자들은 다음과 같은 핵심적인 문제에 직면하게 되었습니다. 계속 변하는 부품의 변형 버전과 부품군의 수량이 점점 더 증가하는 현실 앞에서 그러한 부품을 어떻게 되도록 비용효율적으로, 그리고 정밀성과 공정의 안전성으로 전혀 포기하기 않고 생산할 수 있을까? 이에 대한 대답은 수직형 EMAG 장비의 자동 픽업 장치로 귀결되었습니다. 비테 사장은 이를 다음과 같이 강조합니다. “저는 이 솔루션을 먼저 저희 고객의 입장에서 고찰하였습니다. 이때 작업 스핀들에 의해 스스로 로딩되고 따라서 반자동으로 작동될 수 있도록 하는 이 장비의 접근 방법이 저희 작업이 가장 이상적으로 적합하다는 것이 분명하였습니다. 이 모든 것으로 인해 저희는 수량이 적은 경우에도 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 왜냐하면 작업자 한 명이 공작기계를 여러 대 담당할 수 있기 때문입니다. 이는 결국 동일한 수의 직원으로 더 많이 생산할 수 있다는 것을 의미합니다.” 따라서 Interprecise 사는 2017년에 VL 4 타입의 픽업 선반 두 대를 먼저 도입하였고, 그 다음 해에 VL 4를 한 대 더, 그리고 (약간 더 부품에 사용되는) VL 6를 추가로 도입하였습니다. 예를 들어, 네 대의 EMAG 장비에서 볼 베어링의 내측 및 외측 링에 대한 연질 및 경질 선반 가공이 이루어집니다. 하지만 전체적으로 볼 때 최대 50가지의 상이한 부품에 대한 선반 작업이 VL 공작기계에서 가공됩니다. 한 배치의 수량은 20개에서 500개 사이입니다. 그러므로 한 주에 약 삼 회 정도 전문가가 이 네 대의 픽업 선반을 새로 설정합니다.

EMAG의 솔루션으로 단가 절감

Interprecise 사는 이 솔루션에 극히 만족하고 있습니다. 작업 준비 및 제어를 담당하는 다니엘 브라운(Daniel Braun) 씨는 이를 다음과 같이 설명합니다. “이 장비는 적은 수의 인원으로 원활하게 작동하므로 결국, 저희는 단가를 약 15퍼센트 정도 현저히 절감할 수 있었습니다. 이 장비의 구조는 저희의 생산 공정 전체에 상당히 유익합니다.” 그 과정은 아주 단순합니다. 작업자는 부품을 회전하는 컨베이어 벨트의 견인 고리 중 하나에 놓고 거기서 다시 그 부품을 꺼냅니다. 벨트는 통합된 부품 저장소로서 작동하고 공작기계는 공정 과정 전체 동안 감독을 받지 않고 생산할 수 있습니다. 공작기계의 내부에서 공정이 높은 효율로 진행됩니다. 픽업 스핀들이 견인 프레임에서 부품을 꺼내어 그 부품을 빠른 속도로 12중 터릿이 내장된 작업 공간으로 이송합니다. 이송 경로가 짧으므로 공구 교환 시간(chip-to-chip time)도 짧습니다. 첫 번째 면을 완료한 후 (그리고 벨트를 통해 배출한 후) 작업자는 공작기계에서 최소한의 전환만 실행해야 합니다. 그다음 작업자는 방향을 바꾼 부품을 다시 컨베이어 벨트 위에 올려 두 번째 면을 가공할 수 있도록 합니다. 작업 공간과 픽업 스테이션 사이에 위치한 내장형 측정 스테이션이 중요한 역할을 하는 데, 거기에서 로딩 및 언로딩 직전에 부품에 대한 측정이 이루어집니다. 각 측정 결과에 따라 공작기계가 스스로 다시 조절하고 그렇게 함으로써 공구의 마모를 수정하여, 베어링 링을 고도로 정밀하게 제조할 때 포기할 수 없는 반복 정밀도를 유지하도록 합니다.

유연성 중심

그 외에도 정밀성 및 경제성과 마찬가지로 중요한 것은 VL 공작기계의 전체적인 구조입니다. 폴리머 콘크리트 Minerali^®로 제작된 공작기계의 바닥으로 인해 밀링 공정 중 진동이 감소되고 공구의 긴 수명과 높은 표면 품질이 보장됩니다. 또한 메인 스핀들이 복식 슬라이드에 의해 전면에 부착되어 X-축과 Z-축에서 역동적으로 움직일 수 있습니다. 또한 작업자가 작업 공간과 터릿에 쉽게 접근할 수 있는 것도 유리한 점입니다. 이를 기반으로 하여 수직형 선반은 짧은 시간 내에 전환됩니다. “이것이 정말 저희에게는 중요합니다.”고 브라운 씨는 말합니다. “끝으로 저희가 시장에서 우위를 차지하는 장점은 짧은 반응 시간과 공급 시간으로서, 이는 결국 주문에 따른 생산의 유연성 문제입니다. 그러므로 공작기계의 전환이 대단히 신속하고 간단하게 진행되어야 합니다. 바로 이것이 EMAG의 솔루션에서 완벽하게 이루어집니다.”

중요한 생산 기반으로서의 EMAG 장비

이제 마지막으로 “볼 베어링 기술이 현재 어느 방향으로 발전하고 있으며 이러한 방향이 생산 솔루션에게 어느 정도의 도전인가?”하는 문제가 남아 있습니다. 다니엘 브라운 씨는 이와 관련하여 일반적으로 점증하고 있는 품질 요구 사항을 지적합니다. 예를 들어, Interprecise 사의 볼 베어링이 많이 사용되고 있는 기계 제작 분야에서는 “’인쇄기’를 예로 들어 보겠습니다. 완료된 인쇄물의 품질에 부과되는 요구 사항의 수준이 계속하여 높아지고 있습니다. 이는 결국 투입된 장비의 정밀한 이동 매커니즘에 달려 있습니다. 이때 볼 베어링이 또 다시 중요한 역할을 합니다. 이 볼 베어링은 정밀하고 적게 마모되도록 제조되어야 합니다. 바로 이것이 발전으로서 저희는 당사의 개발 및 생산 노하우로 이를 가능하게 합니다. 저희는 많은 애플리케이션 분야에서도 이와 유사하다고 생각합니다. EMAG의 장비는 이를 위한 중요한 생산 기반입니다. 저희는 이런 점에서 저희가 아주 잘 대처했다고 생각합니다.”

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