EMAG 사의 VL 1 TWIN: 베벨 기어의 “단가” 현저히 절감

06/15/2020 - Markus Isgro

베벨 기어용 픽업 선반 VL 1 TWIN

승용차의 베벨 기어는 대량 생산 부품입니다. 공급사들은 디퍼렌셜 기어의 중앙 기어를 대량으로 생산합니다. 이는 전혀 놀랄만할 일이 아닙니다: 이러한 디퍼렌셜 베벨 기어 각각에는 4개의 모델이 있습니다. 또한4륜구동식 차량(이중 디퍼렌셜 기어 포함)이 차지하는 비율도 증가합니다. 그 결과, 베벨 기어의 생산량도 증가하고 있으며, 다수의 공급사들에서 이 부품의 생산 공정에 역점을 두고 있습니다. 현재 “단가”를 현저히 절감하는 반면 높은 품질의 유지를 보장할 수 있는 새로운 장비 제조 솔루션을 찾고 있습니다. EMAG 사는 이를 위한 솔루션으로 듀얼 스핀들 픽업 선반 VL 1 TWIN을 개발했습니다: 이 선반은 한 작업 공간에서 두 개의 동일한 베벨 기어를 사용하여 고속으로 동시에 가공합니다. 또한 이 장비는 로봇셀이나 회전 테이블을 이용하여 적재할 수 있습니다. 그러면 사이클 타임이 최대 4.5초 단축됩니다.


4륜구동식 차량은 점점 더 증가하는 추세입니다. 독일에서 이 4륜구동식 차량은 현재 신차 등록 차량의 약 20퍼센트를 차지하고 있습니다. 스웨덴 또는 스위스와 같은 국가에서는 4륜구동식 차량이 차지하는 비율이 더 높습니다. 이러한 현상은 생산비 압박이 높아지고 있는 자동차 제조 분야의 모든 대량 생산 부품처럼 베벨 기어의 생산량이 현저히 증가하면서 발생합니다. 생산 공정은 이 기어의 특징인 삿갓 모양의 톱니바퀴 부품이 포함된 까다로운 단조 공정과 함께 시작합니다. 그에 이어 다양한 선반 공정이 이루어집니다: 톱니바퀴, 원뿔 표면의 숄더, 내부 구멍 및 평면과 달리 원뿔 표면은 이러한 방식으로 가공됩니다. 이 공정이 마지막 경질 가공 중에 사용될지 아니면 각 부품들을 우선 연질 가공 처리하고 나중에 다시 한번 경질 가공을 할지는 제조사의 개별 생산 솔루션에 따라 달라집니다. “어떤 경우에는 대량의 부품을 빠르고 비용효율적이며, 오류 없이 처리하는 것이 더 중요합니다.”라고 EMAG 사의 기술 영업부 담당관리자인 다니엘 로포르치오(Daniele Loporchio) 씨는 설명합니다. “우리는 바로 이러한 케이스를 위해 VL 1 TWIN을 설계했습니다.

 이 장비는 최대 75mm 직경까지의 다양한 베벨 기어의 연질 및 경질 가공에 이상적입니다."  

20초에 불과한 사이클 시간

이 픽업 선반의 기본 원리가 가장 결정적인 역할을 합니다: 이 장비는 두 개의 픽업 스핀들(40% 사용률 시 9.9kW/136Nm)을 갖추고 있어, 이를 사용하여 두 개의 동일한 베벨 기어에서 고속으로 병렬 가공이 이루어집니다(OP 10 – OP 10): 단지 5 ~ 6초 내에 두 개의 스핀들이 작업 공간에 로딩 및 언로딩을 구현합니다. 상기 기술된 가공 단계는 순차적으로 단 한 번의 클램핑에서 약 25 ~ 40초의 사이클 시간(부품 크기에 따라 상이함)으로 이루어집니다. 여기서 평균 Chip to Chip 시간은 6초에 불과합니다. 특수 클램핑 솔루션은 부품의 기어를 반대로 형성하고 이를 항상 안정된 위치에 유지합니다. 또한 VL 1 TWIN을 사용하여 바로 드릴링을 할 수 있습니다. 이렇게 베벨 기어의 중심 구멍이 만들어 집니다.

장비의 이러한 접근 방식은 한편으로는 짧은 시간 내에 생산량의 증가로 이어집니다. 다른 한편으로는 개발자들의 일관된 비용 통제를 통해 스핀들의 가격이 현저히 감소되었습니다. 이는 다시 단가 절감에 기여를 합니다.

부품의 품질에도 주력

EMAG 특유의 사양 특징을 지닌 전체 제품군이 부품 품질 및 안전한 공정을 보장합니다. 이렇듯 VL 1 TWIN의 기계 본체는 Mineralit®으로 제조되어 있어 선반 공정 시 진동이 현저히 감소됩니다. 공구의 긴 수명(및 그에 따른 공구 비용 감소)이 그의 직접적인 결과입니다. 스핀들 케이스는 독립적으로 이동합니다. 변향 절삭판의 교체 후 편차가 발생한 경우, 두 부품의 직경 및 길이(X / Z 방향)을 서로 독립적으로 수정이 가능합니다. 중요한 것은 직접 거리 측정 시스템을 포함한 X축의 내마모성 리니어 모터입니다. 이 모터는 8m/s2의 높은 가속도와 연속 정밀성을 자랑합니다. 추가적인 정밀도는 모든 직선축의 롤러 가이드를 보장합니다.

로봇을 통해 VL 1 TWIN 로딩

자동화와 체인화를 포함하여 베벨 기어에 대한 구체적인 생산 과제는 EMAG에 의해 매우 유연성 있게 개발되어 고객의 과제에 맞게 조정됩니다. 부품 흐름을 위한 기술적 출발점은 장비 내에서의 부품 흐름을 책임지고 있는 통합식 픽업 자동화 장치입니다. 생샨량의 증가를 위해 EMAG 사의 개발자들은 VL 1 TWIN을 고성능의 로봇셀 및 회전 테이블과 결합하였습니다. 이때 그리퍼는 정밀하게 부품의 형태에 맞게 조정됩니다. 사전 배치된 부품 홀더로 인해 이송, 로딩 및 언로딩이 더 간단해졌습니다. 이렇게 한편으로는 사이클 시간이 최대 4.5초까지 단축되고 개별적인 공정 절차를 간단하게 구축할 수 있습니다. 다른 한편으로는 측정, 마킹 및 세척과 같은 공정들을 사이클 시간과 병행으로 공정에 통합할 수 있습니다. 

이 외에도 두 개의 VL 1 TWIN을 상기 언급된 로봇셀 또는 EMAG의 TrackMotion 자동화 시스템을 이용하여 로딩할 수 있습니다(OP 10 – OP 10, OP 10 – OP 10). 자동화 시스템에서는 이른바 TransLift(운송 리프트, 전동 그리퍼 장착 리프팅-벤딩 카트)가 공급 벨트에서 미가공 부품을 들어 장비로 운반합니다. 그러면 두 장비가 빠르게 로딩 및 언로딩됩니다. 이는 4개의 스핀들을 위한 고성능의 매우 컴팩트한 솔루션입니다.   

전기 모터에도 중요함

적은 투자와 생산비, 짧은 사이클 시간 및 높은 공정 안전도를 기반한 이 장비를 장비 제조업체들은 “베벨 기어” 생산 과제를 위한 이상적인 조건을 갖추고 있다고 생각합니다. “디퍼렌셜 기어는 전형적인 연소 기관부터 완전 전기 모터까지 모든 드라이브 유형에서 여전히 중요합니다. 생산 공정을 최신화하고 증가하는 생산량에 대비하고자 하는 사람은 어쨋든 이 기술을 다시 한번 자세히 봐야합니다.”고 로포르치오 씨는 강조합니다. “우리는 L 1 TWIN이 다수의 베벨 기어 생산업체에 이상적인 솔루션임을 확신합니다.”

담당자

Markus Isgro

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Vertical Turning Machine VL 1 TWIN with Loading Robot

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