벨트 구동 리니어 액추에이터, 물류 포장에서 빠른 속도와 위치 정확성 제공
패키징 기계 제조업체들은 고객의 비용 절감과 생산량 증대를 위해 지속적으로 새로운 기술을 개발하고 있다. 최근 Cloud Packaging Equipment(이하 Cloud)에서 개발한 기술은 파우치 (pouch)와 카톤(carton)을 빠르고 정확하게 충전하도록 설계됐 다. 빠르고 정확한 카톤 이동을 위해, Cloud의 새 시스템의 카톤 패키징 부분은 Tolomatic의 MXB 벨트 구동 액추에이터 두 개에 의존하여 정밀하게 설계됐다.
Cloud의 새로운 ‘Performa SP 패키징 시스템’은 수평형 성형-충전-밀봉(HFFS) 파우치 기계로, 평평한 플라스틱 필름 롤을 사용해 플라스틱 백을 제작한 후, 그 백에 제품을 채우고 밀봉한다. Performa SP 시스템은 최첨단 기술과 정밀한 캘리브레이션을 통해 분당 4500개의 파우치를 최대한 효율적으로 처리할 수 있다. Cloud는 현재 레스토랑에서 사용하는 작은 설탕 파우치를 충전하고 패키징하는 데 사용되는 Performa SP 시스템 두 대를 완성했으며, 추가로 두 대를 더 제작 중이다.
Performa HFFS 공정의 마지막 단계에서, 전환 휠이 정확한 개수를 세며 충전된 파우치가 카톤에 투입된다. 파우치가 카톤과 함께 이동하며 원하는 개수가 채워지고, 한 카톤이 가득 차면 다음 으로 이동한다. 파우치는 채워지지 않은 다음 카톤에 떨어지기 시작한다.
새 기계의 빠른 속도는 새로운 카톤 스테이징 및 공급 시스템을 필요로 했는데, 이는 카톤 스테이징과 공급 타이밍에 사용되는 액추에이터가 카톤당 정확하고 일관된 패키지 개수를 보장하는 데매우 중요하기 때문이다.
▲ Tolomatic MXB 로드리스 전동 액추에이터는 카톤 스테이징 및 이송 시스템의 까다로운 요구 사항을 충족한다.
액추에이터, 카톤 패키징에서 핵심 역할 수행
카톤 패키징 시스템의 주요 구성 요소에는 두 개의 액추에이터가 포함되며, 하나는 각 카톤의 초기 위치 설정을, 다른 하나는 카톤을 충전 구역으로 이동시키는 역할을 한다. Cloud는 이러한 액추 에이터를 선택하는 데 시카고에 위치한 Tolomatic 유통사 Flow Products의 도움을 받았으며, 이 회사는 유압, 공압 및 전기 기계 장비를 개발하고 판매한다. 설계 팀은 처음에 볼스크류 액추에이 터를 고려했으나, 벨트 구동 액추에이터가 더 작고 비용 효율적이 면서도 애플리케이션의 추력과 가속 요구 사항을 충족할 수 있기에 최종적으로 벨트 구동 액추에이터를 선택했다.
Cloud가 벨트 구동 액추에이터를 사용하기로 결정한 후, 다음 단계로 시스템에 적합한 액추에이터를 선택했다. Cloud는 처음에 여러 제조사의 액추에이터를 검토했으나, Tolomatic 제품이더 큰 입력 샤프트, 오버사이즈 풀리 베어링, 일관된 반복성을 제공하여 가장 돋보였다. Tolomatic의 MXB 벨트 구동 액추에이터는 ±0.002 인치(±0.5 mm)의 일관된 위치 반복성을 제공한다. 초기 위치 오차를 측정하고 이를 프로그램으로 보정하여 정밀한 위치 정확도를 달성할 수 있다.
▲ Tolomatic의 MXB 벨트 구동식 액추에이터는 ±0.002인치의 일관된 위치 반복 성을 제공할 수 있다. (±0.5mm).
Cloud의 새로운 패키징 기술 설계에 참여한 수석 프로젝트 엔지니어 제임스 시벨던(James Sybeldon)은 “몇몇 제조사들이 이애플리케이션에 매우 작은 입력 샤프트와 베어링을 사용한다는 점이 놀라웠다. Tolomatic 제품의 입력 샤프트와 베어링 크기가 우리 기계의 서보 모터가 전달할 수 있는 출력에 더 적합하다고 느꼈다”라고 말했다. Cloud는 Tolomatic MXB-P 유도형 벨트 구동 전기 액추에이 터가 다음과 같은 주요 특징을 바탕으로 Performa SP에 적합하 다고 판단했다.
• 로드리스 설계로 로드형 액추에이터보다 공간 절약
• 강도와 내구성을 극대화한 가벼운 알루미늄 구조
• 마찰을 줄이고 액추에이터 수명을 연장하는 프로파일 레일 베어링 시스템
빠르고 정밀한 움직임으로 액추에이터 선택의 차별화
Performa 기계에서 MXB-P 액추에이터는 서보 모터와 함께 작동하여 카톤 패키징 시스템에 필요한 속도와 위치 정확성을 제공 한다. 서보 드라이브를 통해 카톤 크기와 충전 개수를 프로그래밍 으로 변경할 수 있어, 링크나 컨베이어 섹션을 기계적으로 조정하는 것보다 빠르고 쉽게 설정을 변경할 수 있다. Cloud의 카톤 패키징 시스템 설계에 참여한 시벨던(Sybeldon) 은 “프로그래머블 서보 드라이브를 통해 특정 제품에 맞는 모션을 개발하고, 이 정보를 저장하여 다음에 해당 제품을 운전할 때 시스 템이 자동으로 설정되도록 할 수 있다”라고 설명했다.
▲ 카톤 시스템의 주요 구성 요소에는 각 카톤의 초기 위치 지정용 액추에이터와 충전 구역을 통해 카톤을 이동시키는 액추에이터 두 개가 있다.
Cloud의 카톤 패키징 시스템에서 하나의 MXB-P 액추에이터는 16인치 스트로크 길이를 가지고 충전 구역의 시작 지점에서 각카톤을 위치시킨다. 또 다른 액추에이터는 25인치 스트로크 길이로 카톤을 정확한 속도로 이동시켜, 시스템을 벗어날 때 정확한 개수의 파우치가 포함되도록 한다.
MXB-P 유닛은 그 속도와 위치 정확성 덕분에 Performa SP의 패키징 작업의 성공에 필수적이다 . Cloud는 이 첨단 기계가 고객 에게 더 빠른 작업 속도와 비용 절감을 제공하는 만큼, MXB-P가 그러한 기대에 충분히 부응한다고 믿고 있다.
자료제공: Tolomatic(www.tolomatic.com)
