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포장 기계 – 보장된 성능

Masipack은 경쟁이 치열한 글로벌 포장 기계 시장에서 B&R의 최신 3종 혁신 세트 : mapp 기술, 통합 가시화와 제어를 위한 Panel PC 2100 및 ACOPOS P3 서보 드라이브 제품군을 이용하여 자사의 제품을 차별화한다.

Performance is in the bag
Performance is in the bag

브라질에 기반을 둔 Masipack은 혁신적인 턴키(turn-key) 포장 기기 솔루션을 공급하며, 전세계에 걸쳐 160,000 대 이상의 기계를 설치하였다. Masipack 기계는 광범위한 소비자 제품을 구동하지만, 그의 자매 기업인 Fabrima로부터의 기계 제품은 독특하게 의약품 포장 수요에 초점을 맞추고 있다. Masipack 시스템의 범위는 1차 시스템으로부터 라인 종단 시스템까지, 중소 기업을 위해 최적화된 경제성 시스템으로부터 최대 규모의 생산 설비를 위한 완전 자동화 시스템까지 매우 다양하다. 그럼에도 불구하고 이 회사는 경쟁력을 갖추기 위해 혁신적이어야 한다는 것을 잘 알고 있다. Masipack 그룹 사장인 Mauricio Moreno는 설명한다. “시장은 끊임없이 생산성을 향상시키고, 높은 가용성을 갖추고, 유지보수가 용이하고 저렴한 양질의 기계를 찾고 있습니다.”

전통으로부터 단절
전통적으로 Masipack은 멀티 헤드 스케일을 위한 맞춤형 제어 시스템을 사내 개발해왔다. 이 회사는 특히 수출 영업을 위해 국제 인증을 충족시키고, 고객 규격을 충족시키고 기술 지원의 글로벌 가용성을 보장하기 위해 상용 시스템을 채택해야 할 필요성을 예측했다. 기존의 공급자는 상업용 제어 플랫폼을 갖춘 최초의 어플리케이션에 대해 멀티 헤드 스케일을 운영하기 위한 진동과 스트레인 게이지 모듈이나 충분한 처리 속도를 제공할 수 없었다. B&R은 이러한 요구를 충족시킬 수 있었고, 훨씬 더 많은 것을 할 수 있었다.

개선을 위한 변화
B&R로의 전환은 PP400으로 그리고 나중에는 PP500 Power Panel로 시작되었으며, MATLAB Simulink 시뮬레이션과 Automation Studio의 이후의 프로그래밍을 이용하였다. 현재 Masipack은 그의 통합된 제어 및 운전원 패널로써 Panel PC 2100에 표준화되어 있으며, 이 패널은 임베디드(embedded) Automation Runtime을 실행하고 맞춤화된 흑색의 Masipack 브랜드 HMI 베젤을 특징으로 한다. Mauricio Moreno는 말을 잇는다. “HMI 설계는 차별화 요소입니다. 이것은 매우 우아하고 기계 설계와 완벽하게 어울립니다. 이것은 그 밖에도 VFFS를 멀티 헤드 스케일과 통합할 만큼 다재다능합니다. 또한 수직으로 장착된 대형 12인치 HMI는 실질적으로 사용자로 하여금 훨씬 더 많은 정보를 표시할 수 있도록 합니다.”

(좌)Ultra VS 300 설계는 청정한 작업 환경에 기여하고 지속적으로 기계 운전을 용이하게 한다. (우)Masipack 기계들은 최신 국제 안전 표준에 따라 완전하게 밀폐되어 있다.
(좌)Ultra VS 300 설계는 청정한 작업 환경에 기여하고 지속적으로 기계 운전을 용이하게 한다.
(우)Masipack 기계들은 최신 국제 안전 표준에 따라 완전하게 밀폐되어 있다.

멀티 헤드 스케일의 전환이 완료되자, Masipack은 그의 새로운 제품군 중에서 수직 성형 충전 밀봉(vertical form fill sealing: VFFS) 기계를 새로운 mapp 기술과 ACOPOS P3 모션을 이용하여 단 1주일 만에 B&R과 함께 개발하였다. 종래의 제어 플랫폼은 두 대의 개별적인 컨트롤러를 필요로 하였던 반면에, Panel PC 2100은 VFFS를 단 한대의 컨트롤러로 스케일들과 통합함으로써, 캐비닛 공간과 통신 오버헤드를 모두 절약하였다.

정밀하게 분산된 다축 모션
B&R의 독특한 기계 장착 방식의 X67 스텝퍼 모듈은 계량 호퍼 (헤드) 당 두 대의 스텝퍼 모터를 제어함으로써 또한 캐비닛 공간과 배선을 절약한다. 헤드 상부는 피더와 프리차지(precharge)를 진동시킨다. 헤드 하부가 비어 있으면, 상부 모터가 호퍼를 개방하고 헤드 하부는 제품 중량을 정확히 감지한다. 하부의 모터는 헤드를 개방하여 재료를 성형기에 방출한다. 기계는 28개까지의 헤드를 수용할 수 있고 전형적으로 14에서 24개의 헤드로 구성된다. 정확한 충전 중량은 소프트웨어 필터를 필요로 하며, B&R 제어 장치를 사용하면 측정은 과거 어느 때보다 더 정밀하다. 북아메리카에서의 일반적인 어플리케이션은 비타민을 플라스틱 병에 충전하는 것이다. 중량에 의한 충전은 슬랫(slat) 계수기를 사용하는 것보다 이것을 수행하기 위한 더 빠른 방법이다.

Mauricio Moreno, President of Masipack

새로운 요건에 적응되는 mapp 기술
Masipack의 다음 단계는 포장 라인 전체에 걸쳐서 다른 기계류에 B&R 기술을 적용하는 것이었다. VFFS를 위해 모듈형의 재사용 가능한 코드를 작성하는 데 mapp 기술을 이용하였기 때문에, 다른 유형의 기계를 구동하기 위해 소프트웨어를 용이하게 수정할 수 있었다. 현재 Fabrima는 B&R과 함께 mapp Audit 및 mapp Recipe를 통해 CFR 21 제 11부에 적합한 의약품용 카톤 포장기와 블리스터 포장 기계를 개발하고 있다. 이들 기계는 Panel PC 2100에 표준화 됨으로써 편익을 누리게 될 것이며, 이것은 완전한 산업용 PC 기능을 제공하고 그럼으로써 윈도우 기반의 의약품 소프트웨어 어플리케이션을 실행할 수 있게 될 것이다.

효율적인 서보 모션
스케일에 이용되는 동일한 Panel PC2100 컨트롤러는 ACOPOS P3 서보 드라이브와 조합되어 이전의 제어장치 공급자보다 더 빠르고 더 비용 효율적인 솔루션을 제공한다. 소형의 단일 드라이브로부터 3대까지의 서보를 구동하는 능력은 향상된 성능과 함께 여기에서도 캐비닛 공간과 배선 절감에 기여한다. Masipack는 과거에 구형의 단축 서보 드라이브를 이용하였다. 다축 ACOPOS P3 드라이브를 사용함으로써, 에너지 회생을 위한 공통의 버스를 공유하기 때문에 기계의 에너지 효율이 향상되었다. 스케일 대신에 용적 피더가 사용되는 경우에, 피더는 서보 방식으로 구동된다. 한 대의 서보 모터는 용적에 의해 도징(dosing)을 제어하고 다른 서보 모터는 수평 밀봉 바(seal bar)를 구동한다. 연속 모션 기계는 필름 인출을 위해 제 3의 서보를 이용한다.

B&R HMI 시스템을 갖춘 Ultra VS 300 봉지 포장기는 유연성과 높은 성능 면에서 뛰어나다.
B&R HMI 시스템을 갖춘 Ultra VS 300 봉지 포장기는 유연성과 높은 성능 면에서 뛰어나다.

더 많은 기계에 더 많은 서보를
봉지 및 스틱 포장기는 복수의 충전 헤드를 개별적으로 제어하기 위해 11대의 서보를 사용한다. Masipack도 그의 수평 플로우 랩퍼(flow wrapper)에서 기계 당 3에서 5개 축을 이용한다. Fabrima는 제 3자에 의해 공급되는 선별 중량기 대신에 인피드, 측정 및 출구 컨베이어를 위한 3개의 서보 축을 갖추고 B&R에 의해 제어되는 자체의 중량 선별기를 개발하기로 하였다. Mauricio Moreno는 결론을 내린다. “콤팩트한 입출력, 캐비닛 공간 절약 및 운전원 친화적 HMI는 다른 유형의 기계에서 재사용이 가능한 코드와 함께 소프트웨어 개발에서의 B&R의 장점을 크게 더해 줍니다.”


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