Matthew Miles, Mechanical Engineer, The Raymond Corporation

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Raymond는 DFMA® 소프트웨어를 사용한 제품 설계 최적화를 통해 인기 모델 7400 Reach-Fork® 지게차의 증가하는 자재 비용을 상쇄할 수 있었습니다.

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메인 리프트 실린더는 외부 텔레스코픽 마스트를 상승 시키고, 이는 다시 내부 및 외부 마스트에 연결된 리프트 체인을 통해 내부 텔레스코픽 마스트를 상승 시킵니다. 자유 리프트 실린더는 포크 캐리지에 승강을 제공합니다. 포크 캐리지는 내부 텔레스코픽 마스트의 내부를 따라 움직이며 캐리지 전면에 리프트 포크가 조립되어 있는 어셈블리입니다. 자유 리프트 실린더의 목적은 상승 영역을 연장하지 않고 포크 캐리지에 리프트를 제공하고 트럭의 전체의 접힌 높이(OACH)를 유지하는 것입니다. OACH는 상승 영역이 완전히 접혔을 때 측정된 트럭의 높이입니다. 이는 마스트를 확장하지 않고 창고를 통해 적재물을 운반하고 고정된 높이에서 전환 출입구를 비울 때 유용합니다. 자유 리프트 실린더가 완전히 확장되면 유압 시스템이 메인 리프트 실린더를 연장하기 시작합니다. 이 이벤트를 설명하는 데 사용되는 용어를 “스테이징(Staging)” 이라고 합니다. 본질적으로 자유 리프트 실린더가 연장된 후 메인 리프트 실린더가 연장되기 시작하는 전환점 입니다. Raymond는 스테이징(Staging) 이벤트 동안 포크 캐리지와 하중을 쿠션하는 프리 리프트 실린더를 스테이징(Staging) 하는 특허 번호 US 6,557,456 B2를 개발했습니다. 이 특허 실린더는 스테이징(Staging) 충격 시 소음과 충격을 줄여줍니다.

첫 번째 단계는 현재의 스테이징 실린더 설계를 검토하고 스테이징 중에 완충감을 잃거나 소음이 증가하지 않으면서 특허 실린더의 부품 수를 줄일 수 있는 방법에 대한 아이디어를 브레인스토밍하는 것이었습니다. 재료 및 운송 비용의 상승을 상쇄하기 위해 부품 수와 그에 따른 비용 절감이 필요했습니다. 각 아이디어는 스테이징 실린더의 성능과 부품 수에 미치는 영향을 확인하기 위해 조사되었습니다. 여기서 DFMA 소프트웨어를 효과적으로 사용하여 각 새로운 설계 아이디어에 대한 잠재적인 비용 변화를 신속하게 추정했습니다. DFMA 소프트웨어의 가치는 Raymond 엔지니어가 적시에 새로운 설계의 비용을 예측한 다음 새로운 설계의 실행 가능성을 결정하여 최상의 행동 방침을 결정할 수 있었기 때문에 실현되었습니다. 새로운 설계는 가장 유익한 아이디어를 통하여 효과적으로 적용되어 비용을 절감 할 수 있었 습니다.

스테이징 실린더 분석은 DFMA 소프트웨어를 사용하여 기준 비용을 결정하는 것으로 시작 되었습니다. 거기에서 새로운 설계를 분석하여 기준 비용과 비교했습니다. 유망한 결과는 재설계된 스테이징 실린더의 시제품 버전을 만드는 것으로 이어졌습니다. Raymond는 시제품을 부작용 없이 허용 가능한 수준으로 전 사이클에 대한 검토를 통하여, 재설계된 실린더를 생산에 도입하기로 결정했습니다. 새로 설계된 실린더는 완충 및 소음 측면에서  동일한 성능을 제공했습니다.

이 재설계는 Raymond의 Greene Manufacturing Operations를 포함한 공도의 노력 이었습니다. 제품 개선 프로젝트 과정에서 Greene Operations는 운영 효율성을 높이기 위해 유압 실린더 조립 구역을 동시에 업데이트 했습니다. DFMA 소프트웨어를 사용한 스테이징 실린더 재설계 및 비용 분석 외에도 Greene Operations는 개선된 제조 방법에 대한 제안을 통해 재설계에 기여했습니다. 메인 및 프리 리프트 실린더 하우징은 모두 인발 공정을 통해 제조된 강철 튜빙 으로 만들어졌습니다. 이 튜빙은 모든 플래시가 제거된 냉간 인발 전기 저항 용접 튜브입니다. Greene Operations는 현재 실린더 하우징에서 수행되는 가공 작업을 제거하면 유압 실린더 조립 구간의 제조성이 향상되고 비용이 절감될 것이라고 제안했습니다. 새로운 설계에서는 기존의 두 부분 설계를 한 부분으로 줄였습니다. 엔드 캡/매니폴드 조합은 기존 매니폴드를 튜빙 측면에 용접하는 것을 제거했습니다. 이를 통해 튜빙에서 가공을 제거하고 용접 시간을 상당히 단축했습니다. 상단 엔드 캡도 변경되어 스냅 링으로 고정되는 것에서 나사로 고정되는 엔드 캡으로 바뀌었습니다. 이로 인해 튜빙의 가공이 줄어들었고 씰 교체를 위해 엔드 캡을 더 쉽게 제거할 수 있도록 만들었습니다. 프리 라이프 체인 앵커도 오른쪽과 왼쪽 핸드 부분에서 오른쪽과 왼쪽 자유 리프트 실린더에 모두 사용되는 공용 파트로 변경 축소 되었습니다. 체인 앵커를 낮추면 또한 조립 시간을 줄이는 조립 공정에서 다른 순서로 앵커를 용접할 수 있었습니다.

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내부 어셈블리에 대한 분석은 또한 메인 및 자유 리프트 실린더 모두에서 더 많은 공통 부품을 사용하게 만들었습니다. 메인 리프트 실린더도 일체형 엔드 캡/매니폴드를 사용하여 이점을 얻었지만, 스테이징 실린더는 메인 리프트 실린더에서 하부 쿠션 조립체의 역할을  동시에 취할 수 있었습니다. 각 실린더의 하부, 즉 메인 및 자유 리프트는 실린더가 마스트를 수축 및 축소할 때 완충 역할도 합니다. 공용 부품을 사용하면 연간 부품 사용량이 증가하고  부품 비용이 절감 됩니다.

유압 실린더 조립품은 DFA 소프트웨어로 분석되었습니다. 일부 기존 및 모든 새 실린더 단품은 DFM 동시공학 원가 계산 소프트웨어를 사용하여 분석 되었습니다. 이러한 분석은 새로운 설계가 조립 부품 수를 줄이고 Raymond 구매팀이 새 부품을 조달할 때 DFM 결과를 사용할 수 있음을 빠르게 보여주었습니다. 다음 표는 이전 및 재 설계에 의한 새로운 자유 리프트 스테이징 실린더를 비교한 것입니다.​​​

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