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새로운 가이드 스크류에 의해 개선된 포장 기기의 비밀

Haydon Kerk 가이드 스크류 활용예시



다양한 포장기기를 개발 및 생산하는 오메가 디자인(OMEGA DESIGN)은 주력 제품인 수축 포장기를 강화하기 위해 다양한 액추에이터를 찾아 헤맸다. 포장기기에 제품을 밀어 넣는 푸셔(pusher)가 보다 강력하길 바란 오메가 디자인의 눈에 들어온 것은 커크 모션 프로덕트(Kerk Motion Products)의 가이드 스크류였다. 오메가 디자인과 커크 모션이 만나 어떤 변화를 불러 일으켰는지 소개한다.



오메가 디자인에 대해

오메가 디자인(OMEGA DESIGN)은 30년 넘게 쌓아온 노하우로 광범위한 고품질 컨테이너 처리 및 포장 장비 시스템을 제조해 업계를 선도하고 있는 기업이다. 펜실베니아 엑스톤에 위치한 오메가 디자인은 플라스틱 병 정열기(unscrambler), 퍽 정열기, 수축 포장기, 스트레치 포장기, 트레이 수축 포장 시스템, 랩어라운드 케이스 포장기, 캐니스터 건조제 자동 공급 장치 및 특별 장비 등을 제작하는 기업이다. 오메가 디자인의 장비는 분야는 제약, 개인 건강관리, 화장품, 식품, 음료, 유제품 및 화학 산업 등 아주 다양한 시장에서 사용되고 있다.

수축 포장기 시리즈 개선을 위한 노력

오메가 디자인의 주력 제품 중 하나인 수축 포장 시스템 ‘클래식’ 시리즈는 업계의 주목을 한 몸에 받았다. 이미 수백 대가 팔려 나가 전 세계적으로 가동되고 있다. 이 공압식 PLC 제어 기계는 유리, 플라스틱 또는 금속 용기, 상자 또는 상자의 포장을 미리 정해진 번들 구성으로 자동 축소 또는 확장 하도록 설계됐다. ‘클래식’ 시리즈 설계는 판지 상자가 필요하지 않기 때문에 비용을 절약할 수 있고 보다 효율적이며 안전한 패키지를 만들 수 있으며, 이 패키지는 케이스 포장과 같은 공정의 추가적인 자동화가 가능하다.
오메가 디자인은 기계의 지속적인 성능 개선을 위해 ‘클래식 수축 포장기’의 성능을 높이는 방법을 모색했다. 몇몇 기계와 장비를 업그레이드 및 통합한 결과 포장 성능이 50퍼센트 향상 됐다. 오메가 디자인은 포장할 제품을 포장기로 밀어 넣는 말 그대로 ‘푸셔(pusher)’에 초점을 맞춰 업그레이드를 진행했다. 이 공압식 액추에이터의 고유한 특징은 과도한 유격과 불균일한 모션 제어 기능이 내재돼 있어 설정 및 유지 관리에 유리하다.
하지만 이것은 빙산의 일각에 불과하다. 오메가 디자인은 다양한 고객들에 맞춰 독특한 포장시스템을 제공하고 있기 때문에 포장 설계, 크기, 재료 등의 구성을 증가 시킬 필요가 있었다. 오메가 디자인의 과거 공압식 시스템에서는 불균일한 모션 제어로 인해 일관되지 않은 제품이 푸셔 구역을 통과해 제품이 잘못 정렬돼 기계가 중단될 수 있기 때문에 문제가 발생했었다. 생산 중단은 다운 타임이 발생해 결국 이익에 손실 등 부정적인 영향을 끼칠 수 있다.
오메가 디자인의 제품 개발 전문가 데벤드라 윈 쉰지(Devendra Win shendge)는 “포장 라인의 빈번한 교체는 재설정을 위해 생산을 중단해야 하는 경우가 많으며 때로는 몇 시간까지 걸릴 수 있다. 우리는 다양한 종류의 제품을 처리할 수 있도록 지능적이지만 비용 효과적인 패키지가 필요했다.”라고 말했다. 오메가 디자인은 기계의 기존 버전에서 사용되는 공기의 양을 줄일 필요가 있다고 생각했다. 쉰지는 이에 대해 “공기를 더 많이 빼낼 수 있다면 더 좋을 것이다. 공기가 비쌀 수 있는데 기존의 액추에이터 시스템이 공기를 많이 사용했다.”고 이유를 밝혔다.

오메가 디자인과 헤이돈 커크의 만남

오메가 디자인의 시스템에는 더 빠른 속도를 내면서도 광범위한 범위의 제품을 수용할 수 있는 ‘지능형’ 모션 제어 기능을 갖춘 액추에이터가 필요했다. 또한 유지 관리가 거의 또는 전혀 필요하지 않고 고가의 공기 사용과 공기 누출이 크게 감소하는 솔루션이 필요했다. 새로운 해결책을 모색하기 위해 오메가 디자인의 엔지니어들은 수많은 공급 업체와 접촉하고 관련 잡지를 조사하기도 했따. 그 결과 볼이 아닌 리드 스크류의 선두 제조업체인 커크 모션 프로덕트(Kerk Motion Products)의 광고를 우연히 발견했다.
오메가 디자인은 애플리케이션 엔지니어와 상의하고 커크 모션 프로덕트의 제품을 철저히 검토한 결과 커크의 RGS(Rapid Guide Screw) 10000에서 뛰어난 선형 속도, 위치 정확성, 가성비, 콤팩트함뿐만 긴 수명을 제공하는 새로운 나사 구동식 슬라이드의 큰 희망을 보았다. RGS는 액추에이터가 아니지만 오메가 디자인은 혁신을 위해 위험성을 감수 하더라도 RGS 10000을 새로운 어셈블리의 중심으로 사용했다.
오메가 디자인의 제품 개발 엔지니어들은 커크와의 협력을 통해 서보 모터와 몇 개의 추가 부품을 통합하고 기존 공압 시스템을 대체할 혁신적인 새로운 ‘지능형 모션’ 솔루션을 개발했다. RGS 10000의 간편한 삽입으로 한층 더 매력적인 장치가 됐다.
쉰지는 “그것은 단순한 교체였다. 커크의 RGS는 우리가 이미 사용 중이던 기계 공간의 제약에도 쉽게 통합이 가능한 장치였다.”라고 설명했다.
RGS의 길이와 속도는 스크류 속도에 의해 제한되지 않으므로 긴 시간 동안에도 높은 RPM과 선형 속도를 허용한다. 표준 리드는 회전 당 .100″, .200″, .500″ 및 1.00″ 이 포함된다. 커크의 다양한 리드를 통해 초당 60인치 이상의 속도(초당 1.5m)를 낼 수 있으며 뛰어난 포지셔닝 정확도, 반복성 및 축강성을 제공한다. RGS는 정밀 알루미늄 가이드 및 캐리지가 포함돼 있어 정밀 압연 스테인리스 철강 리드 스크류에 의해 구동된다. 움직이는 표면에는 Kerkote TFE 코팅이 적용되며 Kerkite 고성능 폴리머가 포함돼 있다.
이 모델은 독특하고 콤팩트한 프로파일로 크기와 무게에 비해 탁월한 비틀림 강성과 안정성을 제공한다. 일체형 마운팅 베이스는 원하는 경우 전체 길이에 걸쳐 지지할 수 있도록 설계됐다. 또한 RGS 10000은 마모 보정, 풀림 방지 구동 캐리지가 기본으로 제공된다.

RGS 10000을 만난 후 이뤄낸 성과

오메가 디자인은 커크의 RGS 10000을 사용해 고객 모두에게 이점을 제공하는 새로운 기계를 성공적으로 생산했다. 새로운 포장기기는 보다 적은 유지 보수는 물론 인력도 덜 필요하다. 또한 오메가 디자인은 기계를 조립하는데 필요한 인건비 및 부품을 줄여서 상당한 비용 절감 효과를 거뒀다. 이제는 지능 액추에이터로 대체됐기 때문에 더 이상 오메가 디자인 혹은 오메가 디자인의 고객들은 다양한 센서와 공압 부품들을 비축해둘 필요가 없어졌다.
쉰지는 “우리는 이제 이것이 단순히 0-50인치/초 연속 동작이기 전에, 기계를 가속하거나 감속할 수 있다. 이는 일부 제품의 특이한 형태와 무거운 질량을 다룰 때 최고 속도로 제품을 기계에 밀어 넣을 수 없기 때문에 매우 중요하다. 기계와 제품 모두 손상시킬 위험이 줄어든 것이다.”라고 말했다.
이어 그는 “게다가 각 제품의 취급 요구에 특정한 레시피 중심 설정을 통해 다양한 제품에 맞게 기계를 조정할 수 있어서 제품 간의 교체 시간이 단축됐다. 우리는 이 지능형 모션으로부터 피드백을 받고 우리 기계의 전체적 운행 개선을 위해 사용한다.”라고 설명했다.

RGS 10000 이후로도 계속될 두 업체의 협업

오메가 디자인의 첫 실험에서 RGS 10000가 150 파운드의 힘을 생산한 반면 원래 공기 실린더는 오직 80 파운드를 생산했다. 오메가 디자인은 첫 번째로 RGS 6000을 구매했지만 그들이 원했던 작업을 수행하기에는 힘이 너무 약했다. 오메가 디자인은 더 큰 단위를 커크에게 요구했다. 커크는 이에 대해 그 당시 존재하지 않았지만 RGS 10000 제작을 위한 장비를 갖추는 중이었다고 설명했다.
쉰지는 “오메가 디자인이 클래식 모델을 선보이는 포장 전시회가 열리기 전에 서둘러 RGS 10000을 만들어 달라고 요구했다, 커크는 마감일을 맞출 수 있었고 우리는 그 쇼에서 RGS 10000으로 한 대의 포장기기를 제작할 수 있었다. 결과적으로 우리가 RGS 10000을 첫 번째로 구매한 것이다.” 라고 당시를 회상했다.
오메가 디자인만이 결과에 감명 받은 유일한 회사는 아니었다.
쉰지는 “PMMI 포장 전시회에서 오메가 디자인은 처음으로 전시회 현장에서 지능 푸셔와 함께 클래식 수축 포장기기를 전시했다. 개인 위생 용품 제조업체가 전시회에서 우리의 기계를 보고 몇 달 후에 새 기계를 설치했을 것이다. 원래는 액추에이터를 사용했지만 그들은 커크의 RGS 10000을 도입한 기기를 더 좋아했다.”고 말했다.
오메가 디자인은 이후 기존 고객 업체로부터 RGS 10000 업그레이드 요청을 다수 받았다. 사실, 오메가 디자인은 RGS 10000을 소개한 무역 박람회에서만 업그레이드 대한 견적을 몇 건 이나 제공했다. 기존 사용자를 위한 여러 업그레이드 설치는 가까운 미래에 계획하고 있다.
하지만 쉰지는 아직 RGS 10000을 적용한 클래식에 대해 아직 점검 단계라고 설명했다. 그러나 그는 RGS 10000가 Classic SL-18의 표준이라고 말 할 수 있을 정도로 적합하다고 예상한다며 오메가 디자인의 기계 업그레이드는 포장기기의 푸셔에서 멈추지 않을 것이라고 말했다.
커크는 현재 둥근 샤프트를 특징으로 하는 새로운 액추에이터를 설계하고 있다. 쉰지에 의하면, 오메가 디자이은 기계에 있는 나머지 공압 실런더를 교체하기 위해 새로운 액추에이터의 사용을 고려하고 있다. 오메가 디자인은 앞으로도 커크와의 지속적인 관계를 유지하고 장비에 추가적인 지능 모션 컨트롤 솔루션을 통합하기를 고대하고 있다.

출처 : AMETEK (www.haydonkerkpittman.com)


  기자 : 편집부 
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  날짜 : 2018-12

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