선반 자동화로 파도 만들기

Badger 주의 자부심인 Mercury Marine은 현지에서 단순히 "Merc"로 알려져 있습니다. 이 미국 아이콘의 81년의 뿌리는 풍부한 역사를 제공하여 커뮤니티의 자부심이자 보트를 타는 대중의 사랑을 받습니다. 한편, 그 성공은 Merc가 경쟁자들을 부러워하게 만듭니다. Mercury Marine은 전 세계 여러 지역에서 5,200명 이상의 직원을 고용하고 있는 Brunswick Corp.의 26억 달러 사업부인 모든 유형의 선박 추진 시스템을 제조하는 세계 최고의 제조업체입니다.

Jason Noworatzky, Bill Cusick 및 Chris Erke( L-R)은 전 세계적으로 사용되는 Mercury Marine의 인보드 및 아웃보드 드라이브용 기어와 샤프트를 모두 생산하는 팀의 일원입니다.

80년 이상의 혁신적인 보트 엔진 개발을 통해 위스콘신 주 폰드 뒤 락은 엔지니어링 기량과 생산 우수성의 매우 잘 알려진 저장소가 되었습니다. 41번 주간 고속도로 옆에 있는 오늘날의 거대한 캠퍼스에는 모든 종류의 엔지니어링 및 제조 분야와 이 모든 것을 가능하게 하는 약 3,300명의 개인이 포함된 250만 평방피트 이상의 공간이 있습니다.

플랜트 4에서는 전 세계 플랜트에서 제조되는 Mercury Marine의 모든 인보드 및 아웃보드 드라이브용 모든 기어와 샤프트가 생산됩니다. 이 대규모 작업에는 모든 MerCruiser 인보드 및 스턴드라이브 엔진, MerCruser Alpha 및 Bravo 스턴드라이브, Mercury 디젤 엔진 및 디젤 스턴드라이브, Mercury SportJet 및 모든 아웃보드 모터용 프롭 샤프트, 드라이브 샤프트, 스티어링 샤프트, 전진 기어, 후진 기어 및 피니언이 포함됩니다. 이 중요한 작업에 필요한 제조 엔지니어, 산업 엔지니어 및 프로그래머 팀을 담당하는 사람은 4공장 엔지니어링 관리자인 Jason Noworatzky입니다. 샤프트 및 기어 제조 프로세스와 관련된 모든 것에 대해 Noworatzky 씨와 그의 팀은 부품을 효율적으로 생산하는 데 필요한 자본 지출과 함께 제조 및 품질 절차를 만들고 수립합니다. 가장 중요한 것은 Mercury의 엄격한 사양을 충족하는 것입니다 . 다음으로 속도, 인건비, 부품 완성도를 기준으로 최고의 기계와 자동화를 선택합니다. Noworatzky 씨는 "품질—우리는 이를 중심으로 프로세스를 구축합니다."라고 말합니다.

회사 아웃보드용 스티어링 샤프트 섹션 원래 2명의 작업자가 있는 5-머신 셀에서 생산되었지만 지금은 바 피더 및 언로더가 결합된 2-터렛, 2-스핀들 선반으로 처리됩니다.

특히 노동 집약적인 구성 요소 중 하나는 Mercury Marine 선외기에 사용되는 조향 샤프트의 속이 빈 부분입니다. 이전 프로세스는 다중 기계 셀이었습니다. 프로세스의 시작은 단일 터렛과 바 피더가 있는 심압대를 갖춘 단일 스핀들 선반이었습니다. 그런 다음 드릴 프레스 작업을 위해 다른 기계로 운반됩니다. 다음으로, 부품은 센터리스 그라인드 작업을 위해 다른 기계로 이동된 다음 최종 호빙 작업으로 이송되었습니다. 이 부품 생산 방법은 수십 년 동안 사용되었습니다. 제조 엔지니어인 Bill Cusick은 "저는 이곳에 25년 동안 일해 왔으며 항상 그렇게 해왔습니다."라고 말합니다. 이전의 다중 기계 셀 프로세스는 두 명의 작업자를 사용했습니다.

결국 이 셀의 기계를 교체해야 한다는 것이 분명해졌습니다. 현대적인 솔루션을 찾기 위해 Cusick 씨는 새롭고 현대적인 기계를 조사했습니다. Cusick씨는 "드디어 기술이 발전하여 모든 프로세스를 하나의 기계에 사용할 수 있게 되었습니다."라고 말합니다. "더 이상 구형 호빙 머신에서 실행할 필요가 없었습니다."

수석 프로그래머인 Chris Erke는 품질 문제에 대해 언급합니다. "제어할 수 있는 한 기계에서 모든 작업을 수행하는 대신 한 기계에서 다른 기계로 이동하는 실제 위치와 런아웃을 유지하기가 어렵습니다."

미세한 균형

Cusick씨는 “우리에게 있어 이러한 움직임의 큰 부분은 품질이었습니다. "이는 하나의 기계에서 수행된다는 것을 의미합니다." 팀은 기계 용량과 기능, 기계 수, 예상 생산 요구 사항 간에 균형을 잘 맞춰야 했습니다. 일종의 스코어보드를 만든 후 하나의 솔루션이 승리했습니다. Cusick 씨는 회사의 신뢰할 수 있는 현지 공작 기계 딜러인 Morris Midwest를 방문하여 오래된 5개 기계 셀 교체에 관한 대화를 시작했습니다. Cusick씨는 "우리는 가공 프로세스를 완료할 선반을 원한다는 것을 설명하는 SOW(작업 명세서)를 만들었습니다."라고 말합니다. "추가 작업을 추가할 때 필요한 주기 시간을 얻는 데 수반되는 작업에 대해 꽤 잘 알고 있었습니다."

Cusick 씨와 Erke 씨는 Morris Midwest에 바 피더와 언로더가 결합된 2개의 터렛과 2개의 스핀들이 있는 선반이 작동할 것이라고 믿었다고 말했습니다. Erke는 "새로운 기술을 사용하면 생산하는 것이 문제가 될 것이라고 생각하지 않았기 때문에 한쪽 끝으로 갔다가 완성되었습니다"라고 말합니다. "우리는 작업을 완료하는 방법을 거의 알고 있었지만 Morris Midwest는 적절한 기계를 선택하고 모든 엔지니어링을 수행했으며 모든 유출을 처리했습니다."

Frankenlathe의 부상

2017년에 최초의 새로운 바 피더/선반/언로더 조합 셀이 4공장에 납품되었습니다. 크기와 기능으로 인해 새로운 Okuma LT3000 EX는 "Frankenlathe"라는 애칭을 얻었습니다. 얼마 지나지 않아 두 번째 감방(1번과 정확히 동일한 사본)이 첫 번째 감방 옆에 배치되었고 상점 직원은 이를 곧 "Frankenlathe의 신부"라고 불렀습니다.

바 피더가 있는 Okuma LT3000 EX 선반 3개 샤프트 생산을 처리하기 위해 언로더가 추가되었습니다.

"Frankenlathes"는 둘 다 Edge Technologies의 기계로 둘러싸여 있어 공정을 진정한 기술적 이점으로 만듭니다. 이 현재 설정에 사용된 자동화는 필요한 품질로 "일단 완성"된 부품을 생산하는 데 필요한 누락된 부분이었습니다. Okuma LT3000 EX는 8인치 척 클래스의 매우 유연한 트윈 스핀들 터닝 센터인 개방형 아키텍처형 선반입니다. 이 다기능 수평 트윈 스핀들 기계는 모든 터렛에 선반 및 밀링/드릴 기능을 통합합니다.

처음 두 개의 셀에는 FMB Turbo 5-65 바 피더가 장착되었습니다. 이들은 최대 12피트의 바를 공급하는 매거진 스타일의 장치이며 원활한 작동을 위해 회전하는 바 주위에 유체역학적 베어링 효과를 생성하는 오일이 채워진 채널이 특징입니다. 매거진 저장 용량은 표준 장치에서 11인치입니다. 이 샤프트 섹션의 부품 길이와 주기 시간을 통해 Okuma는 교대 근무 중에 튜브의 선형 피트를 상당히 처리할 수 있으므로 Edge Technologies는 확장된 매거진 로딩 시스템인 Edge BarLift를 추가했습니다. 작업자가 피더에 손을 넣을 필요 없이 더 오래 작동합니다.

FMB Turbo 5-65 12피트 매거진 스타일의 바 피더는 원활한 작동을 위해 회전하는 바 주위에 유체역학적 베링 효과를 생성하는 오일이 채워진 채널이 특징입니다.

Noworatzky는 "과거에 언로더가 장착된 선반이 한 두 개 있었을 수도 있지만 이것은 지금까지 우리가 수행한 가장 주류 제품(언로더)에 대한 가장 큰 단계입니다."라고 말합니다. “이 부분은 스플라인을 손상시킬 수 있으므로 떨어뜨릴 수 없습니다. 완성된 부품에는 표면 마감 요구 사항이 있습니다.”

셀 1과 2는 2017년에 설치되었으며 부품 언로딩 프로세스를 위해 Edge Technologies의 FleXsys LE(Load/Extract) 장치가 장착되었습니다. 이 장치는 더 큰 부품, 특히 장축 작업의 자동화를 위해 설계되었습니다. 단일 스핀들 CNC 선반을 사용한 생산을 위해 최대 직경 2.5인치, 길이 37인치의 부품 길이로 절단된 바 스톡을 공급 및 후퇴시키도록 설계되었습니다. 12피트 튜브 스톡은 FMB Turbo 5-65를 사용하여 Okuma의 메인 스핀들에 공급됩니다.

Edge BarLift 확장 매거진 장전 시스템은 작업자 개입 없이 더 오래 작동할 수 있도록 28인치의 재고를 추가로 제공합니다.

Frankenlathe 3:자동화의 부상

세 번째 셀은 2019년 말에 Edge Technologies에서 가장 최근에 개발한 자동 부품 제거 시스템인 새로운 Rebel 80 Servo Unloader와 함께 8~80mm 직경 범위의 부품을 추출하기 위해 도착했습니다. 이것은 셀 1과 2에서 실행되는 이전 버전보다 더 다재다능한 장치입니다. 이전 장치에는 FMB 바 피더처럼 선반과 통신하는 제어 시스템이 없었습니다. FleXsys LE의 추가 프로그래밍이 필요했습니다. 장치가 조정되면 잘 작동했지만 Mercury Marine은 Edge Technologies에 이 단점을 수정할 업데이트된 언로더 구성을 제공하도록 요청했습니다. Rebel 80 서보 언로더의 개발이 해답이었습니다. Edge는 새로운 언로더에 대해 작업 중이었고 Mercury 설치의 주요 우선순위는 통신 문제였습니다. 이제 세 번째 셀에서 Okuma LT3000 EX, FMB 바 피더 및 Edge 언로더가 모두 Industry 4.0 유형 최적화를 통해 하나의 기계로 통신하고 작동합니다.

처음 두 선반에는 FleXsysLE 더 큰 부품의 자동화를 위해 설계된 세 번째 Okuma에는 직경 8~80mm 범위의 부품을 추출하도록 설계되었으며 바 피더 및 공작 기계와의 최적화된 통신 기능이 특징인 Rebel 80 서보 언로더가 있습니다.

Rebel 80 Servo Unloader는 추출기를 서브 스핀들에서 잡아당기기 위해 부품에 부착하는 다양한 방법으로 부품을 제거하는 여러 방법을 제공합니다. 이러한 장치를 엔드 이펙터라고 합니다. 사용 가능한 엔드 이펙터 메커니즘에는 OD 그리핑을 위한 바 콜렛, 확장 ID 그리퍼, 3점 OD 그리퍼, 피드 핑거, 앵귤러 그리퍼, 강자성 재료용 전자석, 프로파일 및 이상한 모양의 스톡을 위한 특수 엔지니어링 솔루션이 포함됩니다.

부품 마감을 보호하기 위해 스티어링 샤프트의 스플라인의 경우 추출 V-트레이가 샤프트를 비금속 재료로 덮인 매거진 표면에 부드럽게 배치합니다. 경사 테이블을 조정할 수 있어 언로더가 대구경 부품을 "쉽게 언로드"할 수 있습니다.

Rebel 80 서보 언로더는 스핀들 라이너 교체 및 선반 후면에 대한 유지 보수 액세스를 위해 장치를 선반에서 쉽게 밀어낼 수 있는 축 방향 이동 트랙을 특징으로 합니다. 원격 제어 펜던트와 터치스크린 및 메뉴 기반 프로그래밍을 특징으로 하는 대화식 제어 장치가 장착되어 있습니다. 컨트롤은 또한 무제한 가공 프로그램을 저장합니다.

세 번째 셀도 바 피더 기술의 발전으로 이익을 얻었습니다. FMB Turbo 5-65는 새로운 자동 조정 가이드 채널 시스템을 갖춘 A 모델로 출시되었습니다. 폴리우레탄 가이드 채널은 자동으로 적절한 직경으로 조정되어 하나의 가이드 채널이 5mm에서 65mm의 바 직경을 실행할 수 있습니다. 이 기능을 통해 Mercury Marine은 가이드 채널 세트 변경 없이 다른 샤프트 직경으로 신속하게 변경할 수 있습니다. 이 디자인은 적시 생산을 위한 빠른 설정을 돕습니다.

부품 품질의 향상과 함께 이러한 셀은 인건비를 줄이고 바닥 공간을 더 잘 활용하는 이점을 제공합니다. 이상적으로는 Mr. Noworatzky가 원하는 대로 생산 현장을 재구성할 수 있는 백지 상태가 됩니다. 그는 팀을 이끄는 두 가지 요소가 운영을 결합하고 노동을 공유하려고 한다고 설명합니다.

Noworatzky 씨는 앞으로 이러한 선반에 사용된 바 피더 및 언로더와 같은 자동화를 추가하는 것이 표준이 될 것이라고 생각합니다. “지금부터 여기에 어떤 유형의 자동화가 없는 새로운 세포가 들어올 것이라고는 생각하지 않습니다. FANUC 로봇이든, 갠트리 시스템이든, 바 피더이든, 언로더이든.” 그는 일을 하는 데 필요한 노동량을 최소화하기 위한 조치가 될 것이라고 예측합니다. 노보라츠키는 "노동은 프리미엄입니다."라고 결론지었습니다.

이와 같은 셀을 운영하는 데 필요한 더 높은 기술 전문성 때문에 Mercury Marine은 직원들에게 기술을 업그레이드할 수 있는 수업을 제공합니다. Noworatzky씨는 "이를 위해서는 더 높은 수준의 운영자가 필요합니다."라고 말합니다. 이를 달성하기 위해 Mercury는 작업자를 지역 커뮤니티 칼리지로 보내 레벨 1 및 레벨 2 가공 과정에 등록합니다. 완료되면 NIMS 인증을 받기 위해 테스트할 수 있습니다.

머큐리 마린 | mercurymarine.com

에지 기술 | 314-692-8388 | edgetechnologies.com

저자 소개

케빈 슐츠

Kevin Shults는 광고 및 디자인 전문가입니다. 그는 공작 기계 산업에서 24년의 경력을 가지고 있으며, 그 중 마지막 20년은 정밀 기계 산업에서 OEM 마케팅 이사로 재직했습니다. [email protected]으로 Mr. Shults에게 연락하십시오.