기계 설치 공간 60% 감소
IO-Link 덕분에 시스템이 더욱 효율적이고 공간을 크게 절약할 수 있습니다.
산업:산업: 식품 및 포장 산업 |고객트라이앵글 패키지 기계
위생적인 설계 요건을 충족하면서도 더 작고 효율적인 기계에 대한 고객의 요구를 충족시키기 위해 Triangle Package Machinery Company는 두 가지 솔루션을 하나로 통합한 솔루션을 찾고 있었습니다. 시카고에 본사를 둔 이 회사는 주로 식품 포장 산업을 위한 수직 성형, 충전 및 밀봉 기계를 제조하는 기업으로, 발루프의 IO-Link 제어 아키텍처와 센서를 새로운 소형 위생 포장기(CSB)에 통합하여 기계와 제어 아키텍처를 간소화했습니다. 발루프의 IO-Link를 통합함으로써 설치 공간, 케이블 및 패널 크기를 크게 줄이고, 위생 기능을 개선하고, 최신 모듈형 기계 설계의 서비스 편의성을 높일 수 있었습니다.
포장 산업에서 바닥 공간은 비용이 듭니다. 기계가 넓을수록 더 적은 수의 라인을 운영할 수 있습니다. 시카고에 본사를 둔 수직형 폼-필-씰 기계 제조업체인 Triangle Package Machinery는 샐러드 업계 고객으로부터 독특한 도전에 직면했습니다. 트라이앵글은 고객을 대상으로 조사한 결과, 라인당 생산 속도는 높지만 잎채소가 봉투에 잘 들어갈 수 있도록 기계 속도가 느려야 한다는 사실을 알게 되었습니다. 이러한 요구를 충족하기 위해 Triangle의 연구 개발 팀은 라인당 두 대의 기계를 이중 구성으로 설치할 수 있을 정도로 좁은 새로운 소형 위생 봉투 포장기(CSB)를 개발했습니다.
트라이앵글은 식품 포장 산업의 요구 사항을 잘 알고 있습니다. 위생적인 디자인은 필수이므로 Triangle 팀은 제품 잔여물이 쌓이지 않도록 원형 바가 있는 견고한 완전 용접 스테인리스 스틸 프레임을 선택했습니다. 트라이앵글의 기존 수직 성형, 충전 및 밀봉(VFFS) 파우치 포장 기계의 컨트롤 박스는 프레임의 한쪽에 위치해 있습니다. 이 구성은 청소와 유지보수에는 유리했지만 기계의 폭이 약 60인치에 달했습니다. 더 좁은 기계를 설계하려면 다른 접근 방식이 필요했습니다.
경쟁 입찰을 통해 트라이앵글이 새로운 디자인을 실현할 수 있는 기술력과 지원을 갖춘 세 회사가 선정되었습니다. 트라이앵글은 발루프를 선택했습니다. 발루프는 대규모의 IO-Link 센서 라이브러리를 보유하고 있으며, 발루프의 명성 높은 지원 서비스를 통해 안전한 선택이 될 수 있었습니다. 하지만 결정적인 결정적 요인은 IP69K 보호등급을 갖춘 발루프의 스테인리스 스틸 IO-Link 마스터 장치 블록이었습니다. USDA/3A 요건을 충족하는 I/O 블록을 사용하면 일부 구성품을 제어 캐비닛에서 분리하여 기계로 재배치할 수 있었습니다.
"일반적으로 제어 박스는 필요 이상으로 큽니다."라고 Triangle의 연구 개발 매니저인 Wolf는 말합니다. "우리가 일반적으로 사용하는 컨트롤 박스는 표준 기계를 구입할 때 완전히 활용되지 않습니다. 하지만 지퍼 어플리케이터나 다른 기능을 추가하면 서보 서너 개를 추가하면 컨트롤 박스를 충분히 활용할 수 있습니다." 이것이 바로 트라이앵글의 대형 VFFS 포장 기계에 기본으로 제공되는 대형 회전 컨트롤 박스에 대한 설명입니다.
이러한 옵션에는 컨트롤 박스에 케이블을 비롯한 배선이 필요합니다. 발루프의 스테인리스 스틸 마스터 블록과 스테인리스 스틸 허브를 사용하여 트라이앵글은 컨트롤 박스에 들어가는 케이블 수를 40~50개에서 약 25개로 줄일 수 있었습니다. 이를 통해 컨트롤 박스의 크기를 50% 줄이고 기계 내부에 장착할 수 있었습니다. IO-Link의 확장성 덕분에 초기 설치 또는 개조 시 컨트롤 박스에 케이블을 추가로 연결하지 않고도 옵션 기능을 추가할 수 있습니다. 이제 트라이앵글은 대량 생산 및 재고 보유가 가능한 표준 컨트롤 박스를 보유하게 되어 설치 시간을 단축할 수 있습니다.
최소화된 컨트롤 박스를 통해 폭이 36인치에 불과한 CSB를 제작하면서도 13인치 너비의 가방을 생산할 수 있었습니다. CSB는 기존 XM 모델에 비해 폭이 60% 정도 줄어들었고, 90% 더 큰 가방을 생산할 수 있게 되었습니다. 디자인은 또한 CSB의 인체공학적 측면을 개선했습니다. 표준 배출 높이가 높아져 지상에서 더 높은 곳에 설치해야 하는 위생 컨베이어에 CSB를 통합할 수 있습니다.
"이제 우리는 거의 모든 컨트롤 박스가 해당 기계를 구매한 고객을 위해 특별히 설계되었다는 것을 이해하고 작업합니다. 따라서 새로운 구성이 있을 때마다 새로운 전기 도면과 새로운 부품 목록이 필요하다고 상상할 수 있다면 이러한 기계 설계 및 조립의 복잡성을 시각화할 수 있습니다. " 그리고 다양한 구성이 있습니다: 표준 옵션에는 냉각, 디에어레이터, 디플렉터, 스테이저 및 라벨러 또는 데이터터 인터페이스는 물론 초음파 밀봉, 세 가지 유형의 밀봉 죠, 세 가지 유형의 모터, 등록, 웹 가장자리 감지 및 스태킹 조명과 같은 특수 옵션이 포함됩니다. 변형의 수는 수만 가지에 달할 수 있습니다.
CSB는 두 대의 기계를 나란히 설치할 수 있도록 설계되었습니다. 이 이중 구성은 사용 가능한 바닥 공간을 최적으로 활용합니다. 또한 샐러드 산업 고객은 두 대의 기계 위에 계량기 한 대를 배치하여 각 기계를 분당 60~70개씩 작동할 수 있으므로 총 분당 최대 140개의 봉투를 생산할 수 있습니다.
트라이앵글이 이러한 기능과 크기를 갖춘 기계를 개발할 수 있었던 것은 IO-Link 덕분이었지만, IO-Link를 사용하기로 결정한 것은 예견된 결론은 아니었습니다. IO-Link는 개방형 표준이기 때문에 다양한 회사에서 IO-Link 제품을 개발하고 있습니다. 이 점에서 USB와 유사하지만, 다른 많은 개방형 표준은 시장에서 완전히 채택되지 않아 지원을 받지 못했습니다. 트라이앵글 팀은 IO-Link가 성숙한 표준이며, IO-Link 시장이 이를 선택할 만큼 충분히 성숙했다는 결론을 내렸습니다. 발루프의 광범위한 IO-Link 포트폴리오가 이러한 결정에 기여했습니다.
IO-Link의 또 다른 매력은 큰 추가 비용 없이 아날로그 신호를 추가할 수 있다는 점입니다. 케이블은 컨트롤 박스로 연결되지 않고 허브에 연결됩니다. 따라서 컨트롤 박스를 다시 설계할 필요 없이 추가 옵션과 향후 컨트롤 확장이 가능합니다. 또한 IO-Link를 통해 전송되는 디지털화된 데이터는 문제 해결을 위한 새로운 가능성을 열어줍니다.
릴에서 포장 필름이 풀릴 때 정확한 장력을 유지하는 댄서 암은 구성을 레시피로 변환하는 IO-Link의 기능을 보여주는 한 가지 예입니다. Triangle의 이전 방식은 초기 설치 시 서비스 기술자가 구성해야 하는 아날로그 센서를 사용했습니다. 기술자는 초기 위치를 보정하기 위해 센서의 물리적 위치를 변경해야 했습니다. 기계를 설치하는 기술자가 에어 실린더의 발루프 IO-Link 센서를 사용하여 댄서를 한 위치로 당긴 후 "가르치기"를 클릭하면 설정이 완료됩니다. IO-Link 센서가 실린더의 전체 스트로크를 측정하기 때문에 센서를 수동으로 설정할 필요가 없습니다.
IO-Link를 사용하면 디바이스 수준에서 진단이 가능하므로 사용자는 예를 들어 포토 센서가 더러워졌는지 여부를 알 수 있습니다. 또한 트라이앵글은 IO-Link 데이터를 사용하여 기계 전체에 대한 진단 데이터를 수집합니다. 과거에는 높은 비용 때문에 불가능했던 위치 센서가 CSB의 백실 실린더에 장착되었습니다. 위치 센서가 장착된 실린더를 사용하여 백 씰 어셈블리를 재설계하고 백 사이즈 변경 및 몰드 튜브 교체 시 설정을 간소화할 수 있었습니다. 또한 이전보다 작동 속도와 밀봉 시간 일관성을 더 잘 모니터링할 수 있게 되었습니다.
"실린더가 새는 것을 감지하면 센서를 통해 이를 인식하고 고객에게 알려서 실린더를 교체할 수 있도록 할 수 있습니다."라고 Wolf는 말합니다.
실린더가 멈춰야 하는 위치는 공기 실린더의 크기에 따라 달라집니다. 트라이앵글은 고객이 몰드 튜브 교체 시 하드웨어 구성을 변경하지 않고도 전체 범위에서 중요한 파라미터인 실링 시간을 모니터링할 수 있도록 연속 센서를 추가했습니다. "프로그래머는 실제로 씰이 필름과 접촉하는 시간을 모니터링하는데, 이는 가장 중요한 파라미터입니다. 센서가 없으면 밸브가 움직일 것이라고 믿어야 합니다. 하지만 여기서 우리는 확인을 받았습니다."라고 울프는 말합니다. 이 정보를 제공하는 센서가 없었다면 서보 모터가 필요했을 것입니다.
기계의 PLC 프로그램이 발전함에 따라 더 많은 예측 유지보수 기능을 사용할 수 있게 될 것입니다. 즉, 고객이 도움이 필요할 때 트라이앵글의 지원 담당자가 현장에 직접 가지 않고도 원격으로 연결하여 기계의 상태를 확인할 수 있습니다. 즉, 누군가가 비행기를 타거나 차를 타고 고객에게 갈 때까지 기다릴 필요 없이 30분 이내에 문제 해결을 완료할 수 있습니다.
Wolf에게 지능형 기계로서의 "CSB"라는 용어는 마케팅 전문 용어처럼 들리며, Triangle은 아직 IO-Link의 모든 장점을 인식하지 못하고 있습니다. 모든 고객이 산업용 사물 인터넷의 이점을 똑같이 활용하고자 하는 것은 아닙니다. 때로는 기술이 많을수록 기계 작동이 더 어려워지거나 더 많은 교육이 필요하다는 인식이 있습니다.
트라이앵글의 새로운 '스마트 머신 레디' 설계는 이미 이러한 인식을 개선했습니다. 그리고 최종 사용자가 모든 기능을 활용할 준비가 되면 발루프의 IO-Link 솔루션으로 더 빠르고 효율적으로 작업할 수 있도록 지원할 준비가 되어 있습니다.