전략적 제조 접근 방식으로서의 리트로핏: EWS 바이겔레의 정밀 기어 소량 생산에 사용되는 VSC 400 DDS

리트로핏 전략: 경쟁 요소로서의 가용성

EWS 바이겔레는 원자재부터 조립된 제품까지 자체 생산 비중이 90~95%에 달하는 고정밀 공구 홀더 시스템을 제조합니다. 이 생산 라인의  핵심 구성 요소는 구동 공구 유닛용 베벨 기어와 스퍼 기어의 제조입니다. 일반적인 배치 크기 구조는 주문당 2~5개의 소재입니다.

이러한  수준의  높은 수직적인 체계로 인한  수직적 통합으로 인해 기계 가동 중단은 납품 능력에 직접적인 영향을 가져다 줍니다. . 기존 기어 생산을 현대화해야 할 때 가장 중요한 질문은 "어떤 기술로?"뿐만 아니라 무엇보다도 "얼마나 빨리?"였습니다.

VSC 400 DDS를 개조하기로 결정한 것은 명확한 계산에 근거한 것이었습니다. 동급의 새 기계를 도입할 경우 납품 기간은 8~12개월이 소요되고, 여기에 작업 능력 및 공정 검증에 몇 주가 더 걸렸을 것입니다. 이 개조 작업을 통해 단 몇 주 만에 생산을 재개할 수 있었습니다. 기계의 기본 메카닉 구조는 그대로 유지되었고 직원들은 장비 컨셉에 익숙했기 때문에 신속한 현대화를 위한 이상적인 조건이었습니다.

기술 업그레이드: 자동화 및 픽업

이 개조에는 기본 메카닉 구조는 그대로 유지하면서 완전한 기술 현대화가 포함되었습니다:

제어 기술: 생산 데이터 수집을 위한 확장된 기능과 인터페이스를 갖춘 최신 CNC 시스템으로 교체. 새로운 제어 시스템을 통해 디지털 생산 관리 시스템에 직접 통합할 수 있습니다.

자동화 인터페이스: 공장에서 사용되는 Varia 퀵 체인지 시스템과 로터리 인덱싱 컨베이어 벨트를 통한 공작물 이송에 기계 측 인터페이스를 적용했습니다.

투자 비용은 동급 신형 기계의 약 70% 수준이었으며, 기술 성능은 그대로 유지했습니다.

픽업 원리: 메카닉 가이드를 통한 공정 안정성 보장

VSC 400 DDS는 픽업 스핀들이 있는 수직형 선반의 개념을 기반으로 합니다. 소재는 수동 또는 로봇에 의해 척에 삽입되는 것이 아니라 작업 스핀들 자체에 의해 정해진 위치에서 픽업됩니다. 기어 휠은 로터리 인덱싱 컨베이어 시스템의 공작물 캐리어에 위치합니다. 작업 스핀들은 픽업 스테이션에서 소재를 픽업하여 작업 영역으로 운반합니다.

이 프로세스는 삽입 부정확성을 제거합니다. 공작물 픽업의 반복 정확도는 수 마이크로미터 범위이며, 위치 지정은 공작물 캐리어 지오메트리에 의해 메카닉적으로 정의되기 때문입니다. 그리퍼가 있는 로봇 시스템과 달리 오염, 공작물 혼입 또는 인식 오류로 인한 삽입 오류는 설계상 배제됩니다.

공정 안정성은 실제로 입증되었습니다: EWS에서는 기어의 완전한 열후 가공이 VSC 400 DDS에서 수행됩니다 - PCD 또는 CBN 공구를 사용한 하드 터닝, 정의된 기능 표면의 연마 및 최종 마무리. 수십 개의 소재 배치 크기가 중간 측정 없이 생산됩니다. 전체 배치에 걸쳐 필요한 공차가 유지됩니다.

다양한 퀵 체인지 시스템: 단 몇 분 만에 설정 시간 단축

배치 크기가 2~5개의 소재와 부품당 처리 시간이 4~7분인 경우, 배치당 순수 처리 시간은 20~100분 사이입니다. 2시간이 걸리는 기존의 셋업 시간은 경제적 효율성을 떨어뜨립니다.

EWS는 세 가지 표준화된 크기(VX3, VX4, V5)로 제공되는 자체 Varia 퀵 체인지 시스템을 사용합니다. 이 시스템은 기 셋팅된 토오크 기반의 잠금장치를 기반으로 합니다. 조임 토크가 정해진 베요넷 잠금장치를 기반으로 합니다. 반복 정확도는 수 마이크로미터 범위입니다. 고정식 및 구동식 공구를 모두 수용할 수 있습니다.

공구 교체는 잘 짜여진 순서에 따라 이루어집니다: 기계가 작동하는 동안 다음 작업을 위한 공구가 기계 외부의 Varia 홀더에 설치되고, 측정된 후 공구 셔틀에 배치됩니다. 공구 데이터는 제어 시스템으로 전송됩니다. CAM 프로그래밍은 공구의 디지털 트윈으로 수행되므로 물리적 교체 전에 충돌 점검이 수행됩니다.

현재 작업이 완료되면 공구가 공구 셔틀에서 제거되고 베이요넷 캐치를 통해 터렛 위치에 삽입됩니다. 메카닉 교체 프로세스( )는 공구당 몇 초 밖에 걸리지 않습니다. 작업 변경을 위한 기계 가동 중단 시간은 전체 터렛의 경우 5~10분으로 줄어듭니다. 

자동화: 3시간의 무인운전 로터리 인덱싱 컨베이어 시스템은 최대 3시간 동안 무인 운전이 가능하도록 소재를 고정합니다. 소재는 소재 캐리어에 위치하여 정해진 지지면과 위치를 보장합니다. 운영자는 교대 근무 시작 시 컨베이어 벨트를 적재하고 처리 시간 동안 다른 활동에 전념할 수 있습니다.

이러한 형태의 "유연한 자동화"는 배치 크기가 작은 경우에도 경제적인 기계 작동을 가능하게 하며, 이는 전용 시스템이 대량으로만 비용을 지불하는 대규모 자동화와 결정적인 차이점입니다.

디지털 생산 제어: CAM 시스템에서 기계까지

생산은 엔드투엔드 디지털 프로세스를 기반으로 합니다. 모든 공구와 공구 홀더는 시스템에서 디지털 트윈으로 존재합니다. NC 프로그램은 추상적인 공구 형상이 아니라 실제로 사용되는 공구 홀더의 정확한 디지털 모델을 사용하여 CAM 소프트웨어로 생성됩니다.

이를 통해 프로그래밍 단계부터 충돌을 확인하고 실제 공구 치수를 기반으로 공구 경로를 최적화하며 설정 데이터를 자동으로 생성할 수 있습니다. 운영자는 설정할 공구와 순서를 정확히 지정하는 디지털 셋업 목록을 받습니다. 이 시스템은 설정 오류를 최소화하고 신입 직원의 교육 시간을 크게 줄여줍니다.

프로세스 안정성을 통한 품질 보증

EWS에서 품질은 측정이 아니라 공정 안정성을 통해 보장됩니다. 픽업 원리의 공정 안정성, Varia 툴 시스템의 반복 정확도, 수직형 기계의 열 안정성이 결합되어 100% 제어 없이도 마이크로미터 범위의 공차를 가진 기어를 생산할 수 있습니다.

통계적 공정 능력은 정기적인 현장 점검을 통해 모니터링됩니다. 측정값을 통해 공정이 안정적이라는 것이 확인된 경우에만 개별 테스트가 생략됩니다. 이러한 생산 전략은 리드 타임과 품질 보증 비용을 크게 줄여줍니다.

신중한 기술적 결정으로서의 리트로핏

EWS 프로젝트는 리트로핏이 긴급한 해결책이 아니라, 특히 기본 메카닉 구조를 수십 년 동안 계속 사용할 수 있는 경우 신규 투자보다 기술적으로나 경제적으로 우수한 대안이 될 수 있음을 보여줍니다. 주요 이점은 다음과 같습니다:

가동율 : 몇 달이 아닌 몇 주 후에 생산을 재개할 수 있습니다. 높은 자체 생산 깊이를 갖춘 결정적인 경쟁 요소입니다.

공정 신뢰성: 픽업 원리로 삽입 부정확성을 제거합니다. 중간 측정 없이도 엄격한 공차가 유지됩니다.

유연성: 퀵 체인지 시스템으로 설정 시간이 몇 분으로 단축됩니다. 잦은 제품 교체가 경제적으로 가능해집니다.

비용 효율성: 비슷한 성능의 새 기계의 약 70% 수준으로 투자 비용이 절감됩니다.

지속 가능성: 리소스 소비를 크게 줄이면서 기계 수명이 10~15년 연장됩니다.

소량 생산, 높은 품질 요구 사항 및 높은 수준의 자체 생산이 필요한 제조 회사에게 이 컨셉은 생산 기술 현대화를 위한 검증된 접근 방식을 제공합니다.

EWS 바이겔레 GmbH & Co. KG 소개

독일 우힌겐에 본사를 둔 EWS 바이겔레 GmbH & Co KG는 CNC 공작 기계용 고정밀 공구 홀더 시스템을 개발 및 제조하는 회사입니다. 최대 95%의 자체 생산 비중을 자랑하는 EWS는 원자재부터 조립된 정밀 공구 홀더까지 모든 부품을 자체적으로 제조합니다. 이 회사는 디지털화된 생산 공정과 모듈식 퀵 체인지 시스템을 지속적으로 활용하여 작은 배치 크기로 최대의 유연성을 달성합니다.

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