통조림 고속 생산라인에 적용된 액추에이터 시스템

SMAC

세계 선두의 통조림 식품 회사 중 한 곳이 라인 속도를 800 ppm에서 1,400 ppm으로 높이고 싶어 했다. 그들이 사용했던 리젝트 시스템(reject system, 불량으로 처리하는 시스템)은 그 당시의 라인 속도에 도달하는 데도 많은 어려움을 겪었으며, 때때로 캔을 리젝트하는 것을 시스템이 지나치곤 했다. 캔을 리젝트하기 위해 신호를 보낼 때는 응답 시간이 부족해 약 6개월마다 공기 실린더(air cylinder) 밸브나 일반 밸브를 교체해야 했다. 고객은 그들의 처리량 목표를 달성하는 데 도움이 될 뿐 아니라 생산 가동 시간을 늘릴 수 있는 시스템을 찾기 위해 SMAC을 방문했다.

생산 라인 속도로 캔을 리젝트하는 기능은 중요한 공정이다. 캔 리젝트가 제대로 되지 않으면 라인이 체증에 걸려 생산성이 현저히 떨어질 수 있다. 또, 캔이 재고 선반까지 도달할 수도 있다. 이는 소비자의 신뢰도를 떨어트리고 브랜드에 영향을 미치며, 건강이나 법적 이슈로 이어지는 위험까지 포함하게 된다.

캔은 지름과 높이가 다양하고, 채워지거나 채워지지 않은 무게가 각각 다르며, 직경 대 직경까지 촘촘히 채워져 있다. 캔의 각 형식에 대해 별도의 리젝트 시스템을 적용할 수 있으며, 모든 차이를 보완하기 위해 단일 공기 실린더 시스템을 수동으로 조정할 수도 있다. 일반적인 유연한 리젝트 장치는 비용을 절감하고 처리량을 높이며 전환 시간을 줄이고 재고와 운영 시험 시간을 절약할 수 있다.

그러나 캔을 적절히 리젝트한다는 목표를 달성하는 것이 단순히 캔을 생산 라인에서 없애 버리는 것만을 의미하지 않는다. 라인에서 캔을 부드럽게 제거하는 것도 중요하다. 종종 리젝트는 일단 수정되면 캔을 라인으로 되돌릴 수 있는 외관상 또는 표면상의 이유로 시작되며, 리젝트 과정에서 캔이 손상된 경우 캔으로 다시 만들 수 없고 고철로 폐기해야 한다. 이것은 캔이 채워져 있지만 뚜껑이 없을 때 특히 중요하다. 거칠게 취급하면 리젝트된 캔과 라인 뒤에 있는 캔에 손실을 줄 수 있다.

높은 수준의 리젝트 시스템 설계는 속도와 힘과 스트로크 길이의 조합을 포함한다. 메커니즘의 힘과 스트로크는 캔을 부드럽게 제거하고 라인에서 충분히 멀리 떨어져 다른 캔을 방해하지 않도록 하는 것이 중요하다. 속도와 응답 시간은 리젝트 시스템이 연속으로 캔을 리젝트할 수 있는지, 그리고 반환 로드(retracting rod)가 다음 라인 캔에 부딪히지 않도록 하기 위해 중요하다. 고속에서 작은 스트로크는 많이 채워진 큰 캔을 리젝트하기에 충분할 수 있지만, 더 작거나 채워지지 않은 캔을 손상할 수 있다. 낮은 속도에서 더 긴 스트로크는 특히 많이 채워진 큰 캔을 리젝트하기에 충분하지 않을 수 있다.

스트로크 길이가 길수록 샤프트의 총 이동 거리가 증가하기 때문에 사이클 시간이 느려진다. 스트로크를 증가시키지 않고 로드의 힘을 키우는 것은 스트로크나 속도에 영향을 미치지 않고 캔을 리젝트하는 방법 중 하나다. 높은 스트로크에서 속도가 증가하는 것은 액추에이터의 움직이는 부품의 질량을 낮춰서 수행할 수도 있다. 캔 리젝트는 생산성, 품질, 유연성, 비용 사이의 균형이다. 이상적인 리젝트 시스템은 모든 것을 충족한다.

SMAC의 엑추에이터 해결책은 더욱 빠르고 반응성이 높으며 신뢰성이 높고 조용하다. 수명 주기 비용은 현재의 해결책보다 저렴하다. 그뿐만 아니라 생산, 운송, 유지보수에 많은 비용이 드는 압축 공기 대신 48 V/3 amp 전력을 사용해 고객의 운영비용을 낮춘다. 이는 SMAC의 1억 회 이상의 사이클 내구성과 수명 주기가 다 했을 때, 엑추에이터를 수리하거나 교환하는 비용 면에서 저렴하고 지속할 수 있는 해결책을 제공한다.
SMAC의 엑추에이터는 움직이는 코일 기술과 다른 유형의 전기 액추에이터에 비해 훨씬 적은 질량으로 엑추에이터 로드를 사용해 2,000 cpm 이상의 속도를 달성한다.

이는 시스템에서 속도 제한 공정으로서 리젝트 시스템 제거한다. 엑추에이터에 내장된 속도와 힘과 스트로크의 프로그래밍 기능을 통해 여러 엑추에이터 프로파일을 시스템에 로드해서 각 캔 유형의 매개 변수를 최적화할 수 있으며, 버튼을 누르면 수많은 전환 기능을 제공할 수 있다. 이를 통해 전환이 더욱 ​​쉽고 빠르며 비용이 적게 든다. 캔의 유형에 따라 힘을 변화시키는 능력은, 캔을 리젝트하는 데 최소의 힘만이 적용되고 이로써 빠른 속도에서 캔의 손상을 줄일 수 있다는 것을 의미한다.

자료 제공 : SMAC(www.smac-mca.com)