[로크웰 오토메이션] Co-work을 통한 정밀한 포장 작업

 

 

[월간 무인화기술 9월호]

 

 

Co-work을 통한 정밀한 포장 작업

 

 

모든 드라이브와 모션 제어 기능을 실행하는 단일한 소프트웨어 패키지는 새로운 수축 슬리브(shrink-sleeve)
라벨기를 시장 출시 제품 중 가장 빠른 제품 중 하나로 만들어 주었다.  어떻게 팀워크가 이런 성과를 이루어 내는지 확인해 보자. 

 

글/ 기고 작가, 자넷 클레일링(Janet Kreiling)

 

 

수축 슬리브 라벨기(Shrink-sleeve Labeler)는 생산 라인보다는 박스 포장 공정에서 더 흔하게 사용된다. 하지만 이 라벨기는 모든 포장 공정에서 깔끔한 포장과 보안성이라는 매우 중요한 두 가지 속성을 제공한다. 수축 슬리브 라벨기는 용기 위에 고품질 그래픽의 플라스틱 필름을 적용하고, 다른 사람이 먼저 용기를 개봉했는지 여부를 소비자가 알 수 있도록 의약품이나 다른 병 제품의 목 부분을 밀봉 물질로 포장한다.
수축 슬리브 라벨기는 틈새시장 제품이기 때문에 일반적으로 제조업체나 포장업체의 핵심 기능은 아니다. 따라서 수축 슬리브 라벨기의 제조업체는 혁신적이어야 하며, 제품에 대한 포괄적인 지원을 제공해야 하는 것이 무엇보다 중요하다.
노스캐롤라이나, 롤리에 위치한 액슨(AXON)은 적극적인 혁신과 고객 맞춤 엔지니어링이 시장 점유율을 유지하고 확대하는데 있어서 핵심이라고 생각했다. 물론 비용적 측면에서도 선두를 유지하는 것이 수익성 유지에서 중요했다.
전체적으로 기업 임원들은 라벨기 디자인의 유연성은 확대하고 이런 유연성을 달성하기 위해 필요한 노력은 줄이기를 원했다.

액슨은 전자 모듈 플랫폼을 통합한 최첨단 오로라 프라임 앤 프리미엄(Aurora Prime and Premium) 수축 슬리브 라벨기를 개발하기 위해 로크웰 오토메이션과 협력했다(그림 1 참조). 

액슨은 다음과 같은 세 가지 목표를 가지고 있었다. 
1. 라벨 부착 공정의 모든 요소를 통제
2. 다른 포장 기기와의 통합 가능 
3. 다른 비즈니스 시스템에 성능-모니터링 데이터 제공

“우리는 오로라 수축 슬리브 라벨기가 시장에서 우리 회사를 알리고 시장 점유율을 높여 줄 것이라고 믿는다.”고 액슨의 부장이자 부사장인 브래들리 웨그너(Bradley Wegner)는 말한다. 
“단일한 플랫폼에서 각 고객의 구체적이고 변화하는 요구를 수용할 수 있는 유연한 기기인 새로운 오로라 덕분에 우리는 고객들에게 더욱 다양한 기능을 제공할 수 있다.”고 웨그너 부사장은 설명한다.
2011년 6월, 액슨은 판매 주문량 증가와 함께 회사 창립 20주년을 축하했다. 웨그너 부사장은 이런 성장이 9개월 전에 출시된 오로라 라벨기 덕분이라고 강조한다. 웨그너 부사장은 “실제로 판매량이 급증하고 있다.”며 “어려운 경제 상황에서도 우리 회사의 판매량은 계속 증가해 왔다.”고 말한다. 

 

액슨 Aurora 수축 슬리브 라벨기의 라벨 부착 공정은 필름 절단을 위해 라벨기가 멈추고 필름을 심축에 낙하시키고, 그리고 용기에 부착시키는 스톱, 드롭 및 롤 기술을 사용한다.

 

수축 슬리브 라벨링의 기본과 도전 과제
수축 슬리브 라벨링 프로세스는 장식용 그리고/또는 정보용 디자인이 일정한 간격으로 인쇄된 얇고 평평한 튜브로 된 필름으로 시작된다(그림 2 참조). 필름 튜브는 아이라이너 펜슬을 감 쌀 정도로 좁거나 칠면조를 요리할 때 사용하는 호일 쟁반을 감 쌀 정도로 큰 종류도 있다.
라벨기는 평평한 튜브를 열어 동그란 모양으로 만들고, 이를 여러 섹션으로 잘라, 컨베이어를 따라 이동시켜 용기 위에 각 조각을 정밀하게 배치한다. 그리고 용기가 열 수축 터널로 들어 가면 필름은 다시 한 번 정밀하게 그리고 주름 없이 용기의 모양에 따라 형태가 바뀐다(그림 3 참조).
오로라 기기에서 라벨을 동그란 모양으로 바꾸기 위해, 평평한 필름이 심축(mandrel) 또는 심주(center post)에 낙하된다. 롤러가 심축을 따라 필름을 밀어서 용기 위로 부착시킨다. 이런 심축 설계를 통해 더 신속하게 공정을 처리할 수 있고, 35 미크론의 얇은 필름도 처리할 수 있다.
이런 새로운 제품 라인은 평평한 필름 모양을 당기는데 흡입을 사용하는 액슨의 다른 제품 라인 EZ 시리즈와 함께 결합된다. EZ 시리즈는 다소 두꺼운 필름을 사용하여 분 당 최대 130 개의 라벨을 처리할 수 있으며, 오로라 시리즈는 분 당 300 개까지 처리할 수 있다.
웨그너 부사장은 “액슨은 800 cpm의 처리량을 자랑하는 고속 시스템인 열 수축 터널, 멀티팩 용 수퍼와이드 장비, 경제적인 목 밴더(neck banders) 등을 포함하여 시장에서 가장 광범위한 솔루션을 제공하고 있다.”고 말한다.

 

튜브형 라벨 내부 상단에서 보이듯이 수축 슬리브 라벨기의 심축은 라벨이 부드럽게 제품 용기 위로 떨어질 수 도와준다. 

 

컨트롤 시스템
액슨은 오하이오 신시나티에 본사가 있는 프로 마치(Pro Mach) 소속 부서이다. 로크웰 오토메이션과 액슨은 설계 및 개발 엔지니어링에서 긴밀하게 협조하며, 하드웨어 구체화, 코드 작성, HMI 최적화, 그리고 다른 여러 작업을 테스트, 디버깅 및 실행했다.
컨트롤 시스템은 Allen-Bradley CompactLogix 프로그래머블 자동화 컨트롤러(PAC)를 사용하는 로크웰 오토메이션 통합 아키텍처 솔루션, RSLogix 5000 프로그래밍 소프트웨어, Kinetix 300 EtherNet/IP 인덱싱 서보 드라이브, 알렌 브래들리 서보 모터, PanelView Plus HMI, 그리고 알렌 브래들리 Stratix 2000 5 포트 이더넷 스위치로 구성되어 있다.
이 시스템에서 단일 소프트웨어 패키지는 모든 드라이브와 모션 제어 기능을 실행한다.  드라이브, 제어기 및 HMI는 모두 이더넷으로 통신한다.
새 라벨기의 컨트롤 패키지에는 컨트롤 패널 외부에 탑재된 특정 기기를 위해 지정된 입력 및 출력 단말기가 있어 고객의 주문을 더 신속하게 처리할 수 있다. 이런 설계는 또한 고객이 추가적인 배선 없이 새로운 기능을 추가하거나 기능을 변경할 수 있다는 것을 의미한다. 
더불어 컨트롤 소프트웨어의 특정 세그먼트는 고객이 특정한 종류의 센서, 비퍼 및 다른 기기를 원하는 경우, 플러그를 꼽고 작동시켜 간단하게 켤 수 있다.
웨그너 부사장은 “전자 플랫폼은 모듈 방식이기 때문에 고객이 초기에 필요한 것을 얻을 수 있고, 다른 용기 또는 적용 프로세스를 처리하기 위해 기능을 손쉽게 추가하거나 시스템을 재구성할 수 있다.”며 “모듈 방식 덕분에 제조업계에서 오로라 라벨기를 더 쉽게 설치할 수 있기 때문에 우리가 더욱 신속하게 배송을 할 수 있고 자원을 더 잘 활용할 수 있다.”고 설명한다.
기계 플랫폼도 모듈 방식이기 때문에 롤러, 심축, 서보모터 그리고 라벨기 내의 다른 부품의 배치를 단순화할 수 있다. 전자 모듈 방식과 마찬가지로, 기계 모듈 방식도 제조 과정뿐만 아니라 향후의 재구성 과정을 간소화 해준다.  
오로라 라벨기는 다른 시스템과의 통신을 위해 ISA88 산업 표준 포장 기기 언어(PackML)을 사용한 최초의 기기로서 로크웰 오토메이션이 RSLogix 소프트웨어와의 통합 작업을 지원했다.
“PackML은 고객이 이더넷 링크를 통해 모든 포장 시스템을 통합하고 좀 더 효과적으로 작업할 수 있게 해준다.”고 웨그너 부사장은 강조한다. 
웨그너 부사장은 “또한 PackML은 오로라 라벨기에게 HMI에서 모니터 될 수 있고 고객이 사용하는 다른 비즈니스 시스템으로 이동할 수 있는 내장 종합설비효율(OEE) 성능 측정을 제공한다.”고 덧붙였다.
PackML 표준 프로그램 구조를 사용하면 각각 서로 다른 종류의 기기가 자체의 특정 구조를 사용하는 경우보다 유지 관리가 훨씬 더 간단하다.
“PackML을 이용해, 유지 관리 및 엔지니어링 직원들은 여러 가지 다른 OEM 생산 기기들을 조사하고 어떤 기기가 업무를 단순화시켜주는지를 보고 알 수 있다.”고 로크웰 오토메이션 OEM 세일즈 매니저인 존 코프(John Keough)는 설명한다.
두 가지의 오로라 제품용 HMI는 알렌 브래들리 PanelView Plus 600과 700이다. 칼라 터치  스크린 모니터는 사용자가 용기, 라벨 필름의 두께, 라인 속도 및 다른 요소를 변경하고자 할 경우, 기기의 파라미터의 변경을 쉽게 해준다.