[첨단 헬로티]

최근 인수한 Kliklok Corporation과 협력사인 Bosch Packaging Technology Company의 까다로운 포장 애플리케이션을 위해 고속이면서도 대량생산이 가능하며, 유지보수가 적은 해결책을 제공해 달라는 의뢰가 리니어 모션 전문가인 햅코모션(HepcoMotion)에 들어왔다.

▲ 햅코의 GFX 가이드

Kliklok의 Integrated Topload Cartoner (ITC : 상부 적재 방식의 통합 종이팩 제조포장기)는 제품을 위에서 적재해주는 방식으로 종이팩이나 트레이를 제작하고, 여기에다 포장이 끝난 제품을 최종 마무리 작업을 위해 자동으로 로딩해 주는 시스템이다. 즉, 제과류나 시리얼 바, 베이커리 제품 및 쿠키 생산자에게 매우 이상적인 ITC는 세 가지 기능을 하나로 통합시킨 솔루션인데, 이는 종이팩 제작과 제품 로딩 및 포장 마무리 작업까지의 세 가지 기능을 한 명의 작업자가 하나의 HMI를 사용하여 작업하는 것이다.

이 기계는 인체공학적 설계로 인해 고객의 설치공간을 줄여주며, 세 가지 작업에 대한 장비를 각각 별도로 공급하여 이들을 다시 연동 및 통합해야 하는 기존의 방식이 전혀 필요 없다. ITC는 설치공간이 이처럼 작은 솔루션에서 성취 가능한 최고속도를 자랑하기 때문에 제조업체가 생산공간을 절약하고 제품 생산량을 늘릴 수 있게 해준다. 이 새로운 기계의 핵심은 지능형 이송 시스템 기능으로써 종이팩을 제작한 후, 완제품으로 이송시켜 주는 모든 과정을 제어해 준다.

더 까다로운 XTS 애플리케이션을 위한 햅코의 ‘GFX 가이드’

이 애플리케이션의 핵심 역할을 위해, Beckhoff XTS 연장형 이송 시스템을 위한 햅코모션의 가이드 시스템인 GFX가 사용되었다. 리니어 모션 전문가인 햅코모션은 Beckhoff와 협력하여 Beckhoff XTS와 함께 사용할 수 있는 PRT2 및 1-Trak 가이드 시스템의 특수 버전을 개발했다. 이 옵션은 모션 프로파일과 오랜 내구성이 절대적으로 요구되는 좀 더 까다로운 XTS 애플리케이션의 요구사항을 충족시켜 주는 제품이다.

Beckhoff XTS는 리니어 모터 기술을 사용하여 트랙을 따라 독립적으로 제어되는 무버를 구동해 준다. 이는 작업대에서 무버를 대기시킬 수 있기 때문에, 이 애플리케이션에는 특히나 더 유용한 기능이었다. 이렇듯 각각의 무버는 다른 무버들과 상관없이 작업 스테이션에서 독립제어 및 정지가 가능하다. 각 작업은 서로 다른 시간이 소요되지만, 이 기능을 사용하면 작업시간이 가장 느린 프로세스의 경우에도 생산량이 영향을 받지 않기 때문에 이 제품은 Kliklok의 ITC의 경우, 매우 큰 장점이 되는 기능이었다.

▲ Beckhoff XTS용 햅코 가이드 시스템 ‘GFX’  구성도

Beckhoff XTS가 보장해주는 위치 정확도는 식품을 종이팩에 넣는 작업에 매우 중요한 요소이다. 각 무버의 운동은 독립적으로 제어되어, 위치 정확도는 유지해주면서 동시에 복잡한 고속의 운동 프로파일을 제공해 준다.

이 애플리케이션에서 Beckhoff XTS 시스템은 햅코의 특허 받은 1-Trak 가이드 시스템을 사용했다. 3개의 경량형 베어링을 장착한 무버는 직선 및 원호 섹션과 클로소이드 곡선 전환구간으로 이루어진 트랙을 따라 이동한다. 이러한 형태는 무버 운동을 좀 더 유연하게 해주어, 타원형 모양의 “주행 트랙”에서 더욱 빠르고 부드러운 기계운동을 가능하게 해준다. 이러한 1-Trak 시스템은 Beckhoff XTS가 최상의 성능을 발휘하는 데 필요한 강성과 뛰어난 수준의 정확도 및 정밀도를 제공해 준다.

일관된 품질 및 더 오랜 서비스 수명을 제공해주는 강성

햅코의 GFX 트랙 시스템이 주는 시스템의 뛰어난 강성은 Kliklok에는 가장 핵심이 되는 장점이었다. 그 중에서도 특히 종이팩 제작 모듈이 가장 큰 혜택을 받았다고 할 수 있다. 독립적으로 제어되는 무버에 직접 밀어 넣는 단일 서보 제어 플런저로 종이팩이 만들어 진다. 이 공정뿐만 아니라 작업 마무리 공정과 로봇 로딩 모듈에서도 특정하중이 무버에 자연스레 적용이 되게 된다.

햅코의 GFX 경화형 스틸 가이드 시스템은 햅코의 증명된 정밀 V 가이드 기술력을 기본으로 하고 있어 트랙 주위를 따라 무버를 단단히 가이드 해준다. 이를 통해 종이팩이 일관된 품질로 제작이 되게끔 처짐 현상을 방지해주며 얼라이먼트를 확실하게 해준다. 이번 애플리케이션과 같이 작업이 까다로우면서도 고속인 시스템은 종이팩의 일관성이 매우 중요한 요소이다. 즉, 종이팩 자체가 서로 같지 않으면 작업은 실패로 이어지고, 그에 따라 기계의 생산성은 저하되고 원가는 상승하게 된다. 또한, 시스템의 강성은 오랜 내구성을 보장해주어 다른 부품의 마모를 가져올 수 있는 하중이나 힘을 GFX가 잘 견딜 수 있도록 해준다.

적은 유지보수 작업 : 까다로운 작업의 애플리케이션일수록 필수조건

포장산업은 작업내용이 어려운 것은 물론이고 경쟁이 치열한데다 기계가 매일 원활하게 작동할 수 있도록 하기 위해 고품질의 부품을 필요로 하는 산업이다. 포장 애플리케이션들은 타이트한 일정을 지켜야 하며, 수익성을 위해 뛰어난 제품 생산성이 보장되어야만 한다.

햅코의 GFX 시스템은 이미 수많은 시도와 테스트를 거쳐 그 성능이 입증된 햅코의 PRT2 시스템 부품들을 사용하는데, 이 제품들은 윤활이나 클리닝 작업에 대한 부담 없이 고속 및 고효율을 요구하는 애플리케이션에서 한결같은 성능을 보장해 준다. 따라서 기계의 고장시간은 현저하게 감소되고 생산성은 극대화된다.

▲ 햅코의 ‘DLS4’ 벨트 구동 리니어 액추에이터

사이즈가 다른 종이팩에도 유연하게 적용가능

이 애플리케이션의 이송 시스템이 추가로 필요했던 요소가 바로 ‘유연성’이었다. ITC는 스낵 케이크나 시리얼바, 캔디바나 스낵 크래커와 같은 비닐포장 제품들은 물론이고, 쿠키나 크래커와 같은 롤포장 제품 및 프리미엄 초콜릿바 같은 접이식 포장제품 등을 두루 포장하게끔 설계된 제품이다.

ITC는 다양한 사이즈의 종이팩들을 사용할 수 있어야 하며, 이송 시스템은 서로 다른 사이즈도 신속하고 효율적으로 취부할 수 있어야만 한다. 이 이송 시스템상의 무버들은 서로 다른 사이즈의 종이팩들과 근접 또는 원거리 간격으로 이동하게끔 프로그램 설정이 가능하다. 또한, 시스템을 재설정하지 않고도 이러한 작업들이 모두 가능하므로, 생산시간을 줄여주어 결과적으로 생산성을 높여준다.

2.5m/s의 속도로, 분당 최대 80개의 종이팩이 ITC에서 제작, 적재, 마무리 작업까지 가능하다. 시스템은 6m 길이의 GFX 회로를 따라 베어링 3개 장착형이며, 사이즈가 34인 1-Trak 무버를 총 10개 취부했다. 식품 등급의 그리스가 햅코의 통합 블리드 윤활장치를 통해 직선 슬라이드의 V면에 직접 분사되어 트랙 시스템 윤활이 효율적으로 이루어지도록 해준다.

종이팩 제작용 플런저 메커니즘을 제공해주는 햅코 액추에이터

이 애플리케이션에는 햅코의 DLS4 벨트 구동 리니어 액추에이터도 사용되었다. 700mm 길이의 빔에 긴 캐리지와 함께 고객 모터에 맞는 맞춤형 모터 연결키트가 장착되어 있어 종이팩 제작을 위한 수직 플런저 메커니즘을 제공해 주었다. DLS4는 고속작동 및 높은 가속과 고효율 작업이 가능하여 이번 애플리케이션에는 매우 이상적인 제품으로 인정받았다.

위와 같이, Beckhoff의 XTS와 Hepco의 GFX 가이드 시스템 합작품을 통해 협소한 공간에서 이루어낼 수 있는 최상의 속도를 자랑하는 혁신적인 제품을 Bosch사는 개발할 수 있게 되었다. Beckhoff XTS용 햅코의 GFX 가이드 시스템은 사용자가 빠른 제품 체인지 기능을 통해 생산속도를 대폭 개선함으로써 이익을 얻고자 하는 이번 애플리케이션과 같은 포장산업에서 빠르게 채택되고 있다. 그만큼 이 제품은 다양성이 매우 큰 다재다능한 제품으로 인정받고 있다.