적은 유지보수로 제품의 즉석 변경이 가능한 프린터 카트리지용 포장 솔루션

얼핏 보면, 이번 프린터 카트리지의 포장은 간단한 작업으로 보일 수 있다. 하지만 좀더 자세히 들여다보면 4개의 서로 다른 프린터 카트리지 조합 옵션을 포함하여 6가지의 표준 포장방법 및 내용물 구성 옵션을 처리해야 하는 복잡한 사양이었다. 단 몇 분 안에 구성옵션 간 전환기능을 제공하는 것 또한 꽤나 힘든 과제였다. “하나의 기계 안에 수많은 복합기능을 결합시키는 것은 우리에게도 특별한 도전이었습니다.”라고 담당 기계 엔지니어는 설명하였다.

지금까지 Smart Automation은 각 프린터 카트리지 사양별로 별도의 포장기계를 사용해 왔는데, 이는 시간과 효율 면에서 최적의 조건이 아니었다.

Smart Automation은 현대 기술의 창조적인 조합을 통해 그들의 도전을 결국 충족시켰다. 물론 오래된 기계 프레임도 모두 재활용하였다. Smart Automation의 Roland는 “우리는 이번 프로젝트를 위해 두 번에 걸친 새로운 도전을 하면서 많은 것을 배웠으며, 그 결과에 매우 만족합니다.”라고 말한다.

이 기계의 주요 특징은 제품 구성의 빠른 변경이 가능하다는 것이다. 이는 독립 제어형 무버를 통해 한 지점에서 다른 지점으로의 제품이송을 가능하게 해주는 Beckhoff의 연장 이송 시스템(XTS)과 HepcoMotion의 XTS(Hepco의 1-Trak 시스템 사용)용 GFX 가이드 시스템을 통해 실현된 것이다.

기계상 XTS 시스템의 전체길이는 5m이며, 총 32개의 무버가 사용된다. Hepco의 1-Trak 시스템은 2개의 직선형 리니어 V-가이드와 2개의 반원형 엔드 세그먼트로 구성된다. 일반적으로 이러한 구조에서는 트레이를 무버에 직접 장착하는 대신 베이스 플레이트로 지지해준 다음 각 무버에 장착된 푸셔(pusher: 밀어주는 장치)들을 통해 원하는 지점 사이로 밀어주게 한다.

이러한 구성을 좀더 쉽게 구현하기 위하여 GFX 시스템을 오버사이즈의 베이스 플레이트 상에 연속적으로 탑재하여 가이드 레일과 베어링 3개 취부형 무버로의 접근을 어렵게 만든다. 이렇게 하는 여러 이유 중 하나는 재정비나 유지보수 작업 없이 시스템을 오랜 시간 동안 작동시켜야 하는 조건도 매우 중요하기 때문이다. 이를 위해 Hepco의 GFX 시스템에는 자동 윤활장치가 함께 장착되어 있다. 하지만 설계자들이 더욱 중요시 했던 부분은, 가능한 한 오랫동안 베어링 3개 취부형 무버를 재조정하지 않고 사용할 수 있어야 한다는 것이었다. “각 무버마다 긴 푸셔가 달려 있어, 중력의 중심이 무버 중심에서 비교적 멀리 떨어져 있습니다. 여기에다 이동속도까지 더해져 각 무버에 토크가 가해지게 된다는 점은 가이드의 사용 수명 면에서 큰 도전과제였습니다.”라고 Mulder는 설명하였다.

“이는 제품의 수명을 정확히 예상하기 위해 성능 및 라이프사이클을 다시 조정할 필요가 있다는 것을 의미합니다.”라고 이번 프로젝트 담당자인 HepcoMotion의 기술영업 매니저인 Jason Cox는 언급하였다.

“우리는 최대 수명 달성을 위해 여러 가지 다양한 모션방식을 테스트했고, Smart Automation과 긴밀히 협의해 베이스 플레이트도 설계하였습니다. 일반적으로는 V 가이드의 수명을 연장하기 위해 가속을 줄이겠지만, 어플리케이션의 특이한 설계와 잦은 스타트/스톱 운동을 고려할 때, 이 부분에 대해 다시 생각할 필요가 대두되었습니다.”라고 Cox는 설명한다. 이에 따라 가속을 극대화 시키고 최고속도를 줄이는 것이 해결책으로 나왔다. 이번 사례에서는 최고속도의 감소를 통해 원심하중을 감소시켜 V 가이드의 수명을 연장하였다. 최적의 최고속도는 0.293kg의 하중에 한 뼘당 52mm의 길이를 기준으로 2.13m/s로 결정되었다. “우리는 처음에는 V 가이드의 수명을 10년으로 계획했었지만, 시스템에 가해지는 모멘트 하중이 너무 높아져 최종적으로 5년으로 정하였습니다. 이는 처음 목표치보다는 낮지만, 우리의 필요에는 충분하였습니다.”라고 Mulder는 언급하였다.

놀랄 것도 없이, 이 기계를 개발하는데 18개월이나 걸렸는데 이는 평소보다 꽤 긴 시간이 걸린 것이었다.