본 사례 연구는 애프터마켓 부품 시장의 선두적인 자동차 변속기 부품 제조업체가 해외 공급업체의 일관성 없는 품질 문제에 어떻게 대처했는지 상세히 설명합니다. 70개국 이상에 국제적으로 유통하며 BMW, 메르세데스-벤츠, 토요타/렉서스, 폭스바겐/아우디 등 다양한 브랜드의 변속기를 지원하는 이 제조업체는 교체용 변속기 밸브의 조립 불량 문제, 특히 내부 스풀 샤프트와 외부 슬리브 사이의 핵심적인 인터페이스에서 어려움을 겪었습니다. 변속기 오일 누출 및 클러치 미끄러짐을 방지하려면 완벽한 맞춤이 필수적입니다.

요구되는 품질 기준은 스풀 샤프트의 최대 직경과 슬리브의 내부 직경 사이의 이상적인 간극인 5μm(0.0002인치)였습니다. 비용 경쟁력 확보를 위해 저렴하지만 치수 변동이 있는 스풀 샤프트를 수입하는 것이 불가피했기에, 제조업체는 미국 내 시설에서 정확하게 일치하는 슬리브를 가공할 수 있는 솔루션이 필요했습니다. 당시에는 필요한 정확도와 생산량을 충족할 수 있는 상업용 장비가 존재하지 않았습니다.

이에 제조업체는 초정밀 계측, 모션 제어, 맞춤형 엔지니어링 에어 베어링 솔루션 분야의 공급업체인 ABTech에 도움을 요청했습니다. ABTech는 스풀 샤프트의 직경, 테이퍼, 진원도를 측정하고 이에 정확히 대응하는 슬리브를 가공할 수 있는 맞춤형 작업 셀 솔루션을 개발하는 임무를 맡게 되었습니다. 이 솔루션의 주요 요구 사항은 높은 정확도(5μm 이내의 정밀한 맞춤), 높은 생산량, 그리고 부품 원가 관리를 위한 낮은 불량률이었습니다. 또한 제조업체는 전체 공정을 2분 이내에 완료할 수 있기를 희망했습니다.

ABTech는 계측 작업과 가공 작업을 위한 두 개의 진동 격리 베이스를 포함하는 솔루션을 설계하여 정확도에 영향을 미치지 않으면서 두 작업이 동시에 진행될 수 있도록 했습니다.

계측 스테이션에는 수직 Z축 모터 구동식 리니어 에어 베어링 컬럼, 균형추 풀리, 부품 고정용 척이 장착된 모터 구동식 에어 베어링 회전 테이블, 그리고 스풀 샤프트 측정을 위한 고정밀 비접촉식 레이저 마이크로미터가 포함되었습니다.

가공 스테이션에는 적층된 X축 및 Y축 모터 구동식 리니어 에어 베어링 스테이지와 공압 콜릿이 있는 고속 에어 베어링 스핀들이 탑재되었습니다.

이 솔루션의 핵심은 계측 스테이션에서 얻은 측정 데이터를 선반 컨트롤러의 정밀한 X/Y축 및 에어 베어링 스핀들과 연동시켜 정확한 내부 슬리브 직경을 가공할 수 있도록 하는 데이터 전송 및 소프트웨어 개발이었습니다.

작업 과정은 다음과 같이 간단합니다.

1. 작업자가 스풀을 계측 스테이션의 회전 테이블에 장착하고 측정을 시작합니다.
2. 측정된 오프셋 값은 자동으로 선반으로 전송됩니다.
3. 작업자가 빈 슬리브를 선반의 공압 콜릿에 장착하고 가공 사이클을 시작합니다.
4. 이 시스템은 단 한 명의 작업자가 운용할 수 있도록 설계되었습니다.

ABTech 솔루션의 도입은 즉각적인 성공을 거두었으며, 고객의 모든 목표를 달성했습니다.

• 5μm 이내의 정밀한 슬리브 맞춤
• 2분 이내의 부품 생산
• 저렴한 수입산 스풀을 활용한 밸브의 비용 경쟁력 유지
• 정밀 가공을 통한 품질 향상
• 높은 생산량 달성
• 그 결과, 수년간의 지속적인 서비스 제공

더불어 이 맞춤형 프로젝트는 구상 단계부터 생산까지 8개월이 소요되었으며, ABTech는 기계 인도, 설치, 직원 교육을 통해 제조업체가 며칠 내에 생산 준비를 완료할 수 있도록 지원했습니다. 이러한 성공 사례는 에어 베어링 제조 기술뿐만 아니라 맞춤형 솔루션 프로젝트 관리 분야에서 ABTech의 뛰어난 전문성을 입증합니다.