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위스콘신 소재 음료 장비 제조업체가 샤프트 어셈블리 품질 개선을 통해 라벨링 정확도 문제를 해결한 사례
고객 개요
라이언 미첼(Ryan Mitchell)은 위스콘신에 본사를 둔 음료 포장 장비 제조업체에서 엔지니어링 팀을 이끌고 있다. 해당 기업은 북미 전역의 음료 제조사들이 사용하는 회전식 라벨링 시스템을 설계하고 제작한다.
2024년 말, 팀은 생산 효율성과 라벨링 정밀도에 대한 고객 수요 증가에 부응하기 위해 고속 라벨링 기계 중 하나를 업그레이드하기 시작했다.
도전
이 프로젝트는 초기 단계에서 예기치 않은 장애물을 마주하였다.
기존 공급업체로부터 납품된 여러 용접 플랜지 샤프트 어셈블리가 용접 후 요구되는 회전 정확도 기준을 충족하지 못하였다. 시험 과정에서 엔지니어들은 고속 운전 시 더욱 두드러지는 과도한 런아웃(runnout) 현상을 관찰하였다.
검사 시에는 편차가 미미해 보였으나, 기계 성능에 미친 영향은 매우 컸다.
이로 인해 발생한 진동은 다음을 초래했습니다:
- 조기 베어링 마모
- 정비 요구 사항 증가
- 라벨 부착 위치의 불일치
- 최대 생산 속도에서 기계 안정성 저하
24시간 가동되는 음료 제조업체의 경우, 미세한 위치 오차라도 제품 폐기, 생산 중단 및 불필요한 운영 비용 증가로 이어질 수 있습니다.
라이언 팀은 엄격한 동심도 요구사항을 충족하면서도 지속적인 산업용 사용에 견딜 수 있는 보다 신뢰성 높은 샤프트 어셈블리 솔루션이 필요했습니다.
보다 우수한 제조 파트너 탐색
여러 공급업체를 평가한 후, 엔지니어링 팀은 보다 정밀한 용접 제어 능력과 기계 가공 역량을 갖춘 제조업체를 선정하는 데 집중했습니다.
핵심 요구사항은 다음과 같았습니다:
- 플랜지와 샤프트 간 정확한 정렬
- 용접 후 일관된 동심도
- 신뢰할 수 있는 치수 검사
- 생산 배치 간 반복 가능한 품질
- 프로토타입 검증을 위한 단축 납기 기간
단순히 또 다른 부품 공급업체를 확보하는 대신, 팀은 회전 장비의 기능적 요구 사항을 이해할 수 있는 제조 파트너를 찾고 있었습니다.
해결책
고객사의 엔지니어링 부서와 긴밀히 협력하여 용접 플랜지 샤프트 어셈블리에 대한 개선된 제조 공정이 개발되었습니다.
생산 전반에 걸쳐 여러 가지 개선 사항이 도입되었습니다:
용접 전 정밀 가공
핵심 샤프트 및 플랜지 치수를 조립 전에 더 엄격한 공차로 가공함으로써 용접 공정에 대한 보다 안정적인 기반을 제공하였습니다.
제어된 용접 절차
용접 중 정렬을 유지하고 열 왜곡을 최소화하기 위해 특수 고정장치가 사용되었습니다.
용접 후 기계 가공
용접 후, 주요 표면에 대해 2차 기계 가공 작업을 수행하여 치수 정확도를 회복하고 적절한 동심도를 확보하였다.
강화된 품질 검증
각 어셈블리에 대해 출하 전 정밀 측정 장비를 사용하여 런아웃, 정렬 및 치수 규격 준수 여부를 검사하였다.
결과
설치 및 시험 완료 후, 개선된 샤프트 어셈블리가 라벨링 시스템 전반에 걸쳐 측정 가능한 성능 향상을 제공하였다.
운전 개시 후 처음 몇 달간 라이언 팀에서 보고한 사항은 다음과 같다:
- 회전 진동이 현저히 감소함
- 고속 운전 조건에서 라벨링 일관성이 향상됨
- 베어링 교체 빈도가 감소함
- 장시간 연속 생산 운전 중 기계 작동이 더욱 원활해짐
- 장기적인 장비 신뢰성에 대한 신뢰도 향상
무엇보다도 이 기계는 최고 생산 조건에서도 정확한 라벨 위치를 유지할 수 있었습니다.
엔지니어링 팀은 업그레이드 프로젝트를 성공적으로 완료하고 양산 배치로 진입했습니다.
고객 피드백
"시험 중 바로 개선 효과가 눈에 띄었으며, 기계의 진동이 크게 감소했고 라벨 배치 정확도가 훨씬 일관되게 향상되었습니다. 조립품은 우리가 요구한 공차 범위를 충족하였고, 이를 바탕으로 자신 있게 업그레이드를 완료할 수 있었습니다."
라이언 미첼
엔지니어링 매니저
미국 위스콘신주