(사진, Empa/Zooey Braun)

화장품 산업의 시장에서는 제품 소개 및 포장에 대한 수요가 빠르게 변화하기 때문에 고객은 공급 업체가 최대의 적응성과 유연성을 갖춘 포장 시스템을 제공해야 한다고 요구한다. 화장품 회사, Shiseido의 요구를 충족시키기 위해 장비 제조업체 Unista는 Beckhoff의 자동화 구성요소와 소프트웨어 및 eXtended Transport System(이하 XTS)을 기반으로 혁신적인 솔루션을 개발했다.

진공 그리퍼가 장착된 로봇은 AM8100 서보 모터가 장착된 핸들링 시스템으로 나사를 조이기 전에 뚜껑을 용기에 놓는다(사진. Beckhoff Automation).

화장품 용기를 닫는 소형 기계는 XTS 기술을 기반으로 한다(사진. Beckhoff Automation).

XTS를 통해 제품이 정확하고 개별적으로 제어되기 때문에 고품질 시세이도 화장품 용기를 손상시키지 않고 프로세스를 처리할 수 있다(사진, Beckhoff Automation).

4m의 트랙과 11개의 무버가 있는 XTS는 제품 용기들을 다양한 처리 스테이션으로 운반한다(사진. Beckhoff Automation)

푸시 버튼 확장 기능이 있는 암 장착 CP3918 제어판을 사용하면 유리 패널 뒤에서 작동하는 기계를 쉽게 조작하고 모니터링 할 수 있다(사진, Beckhoff Automation).

Anthony Forget(낭트의 Beckhoff 기계 제작자)와 David Ranchy(낭트의 Beckoff 전무이사)가 새로운 포장 시스템을 보여주고 있다(사진, Beckhoff Automatuon).

시세이도는 일본의 국제적인 하이엔드 화장품 제조업체이다. 1872년에 도쿄에 설립되었고 이 회사는 세계에서 가장 오래된 화장품 회사 중 하나이다. 유럽 본사와 2개의 제조 공장은 30년 동안 프랑스에 기반을 두고 있다. 기계 제조업체 Unista는 낭트(Nantes) 지역에 위치하고 있으며, 시세이도가 2대의 포장 기계를 개발하고 만들기 위해 선정한 업체이다. 시세이도는 고급스러운 제품 포트폴리오를 위해 다양한 크기와 모양의 용기를 사용해야 하고 기계들은 이를 위해 최대한의 유연성을 제공해야 한다.

Unista는 10년 동안 포장 라인을 생산해왔으며 로봇 지원 장비를 전문으로 하는 업체이다. 새로 개발된 기계는 설정 변경 시간을 최소로 유지하며 다양한 화장품 용기들의 모양 및 크기를 지원한다.

키워드: 유연성
Unista의 목표는 엔지니어링, 모션 제어 및 생산 프로세스를 손상시키지 않으면서 유연성에 대한 수요를 충족시키는 것이다. Unista France의 전무 이사, Anthony Forget은 시세이도의 광범위한 제품 포트폴리오를 수용하려면 매우 유연한 기계가 필요하다고 설명했다. 그리고 낭트의 Beckhoff 영업 엔지니어, David Ranchy는 Unista의 요구사항과 기계의 핵심요소로 XTS 이송 시스템의 특성과 매우 일치하며 이로 인해 제품 생산이 훨씬 유연해졌다고 설명했다.

Unista는 장비를 콤팩트하게 유지하고 바닥 공간을 최대한 활용할 수 있게 하는 트랙 길이가 4m인 XTS를 채택했다. 이송 솔루션에는 제품 취급을 위해 6개 축이 있는 2대의 로봇이 추가됐다. 그 중 첫 번째 로봇은 로딩 및 언 로딩을 관리한다. 화장품이 채워진 용기를 XTS에 놓은 후, 11개의 무버를 사용하여 다음 처리 스테이션으로 운반한다. 두 번째 로봇은 용기에 뚜껑을 놓고 다음 스테이션에서 특정 토크와 회전 각도로 완전히 닫기 전에 뚜껑을 가볍게 닫는다. 마지막 최종 품질 관리 스테이션에서 컨테이너는 양호 및 거부로 분류된다. 중요한 요구 사항 중 하나는 포장된 제품이 시세이도 브랜드의 고품질 표준에 부합하도록 어떠한 종류의 손상으로부터 고가의 화장품 용기를 보호하는 것이다.

XTS를 사용하면 각 화장품 용기를 다음 처리 스테이션으로 개별적으로 옮긼 수 있다(사진, Beckhoff Automation).

장점: 작동의 민첩성
XTS의 주요 장점 중 하나는 개별 제품 이송이며, 이는 처리 스테이션 간의 엄격한 동기화를 받지 않는다는 말과 같다. 개별적이고 매우 정밀한 이동장치와의 배치로 인해 완만한 제품 취급과 최대 처리량을 제공할 수 있다. 또한 소프트웨어 기반 제어 기능을 사용하기 때문에 컨테이너 직경 변경과 같은 변경사항에 따라 시스템을 쉽게 조정할 수 있다. 기계 재구성 방식은 복잡하고 비싼 반면에 소프트웨어는 매개 변수를 변경하기만 하면 된다.

이 기계는 EL 7211 서보모터 터미널과 EtherCAT I/O들이 부착된 CX5140 임베디드 PC(왼쪽 아래)에 의해 제어된다. EK1960 TwinSAFE 소형 컨트롤러(오른쪽 상단)는 설비의 기능 안전성을 보장한다(사진, Beckhoff Automation).

세계적인 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼
Unista는 뚜껑에 나사를 고정하는 핸들링 장치를 위해 XTS 외에도 Beckhoff의 서보 모터 터미널과 서보 모터를 사용한다. Beckhoff 포트폴리오의 구성 요소에는 제어 구성 요소들 간의 통신을 위한 EtherCAT 터미널뿐만 아니라, 장치의 안전을 위한 TwinSAFE 제품이 포함된다. 범용 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼에서 모든 구성 요소를 소싱하는 것은 단일 접점 및 빠르고 쉬운 통합을 의미한다.

핸들링 시스템의 하단 그리퍼는 뚜껑을 조일 때 컨테이너를 제 위치에 유지하게 한다(사진, Beckhoff Automation).

전체 기계는 TwinCAT 3 자동화 소프트웨어를 실행할 수 있는 공간 절약형 캐비닛 임베디드 PC, CX5140가 장착된다. 핸들링 유닛의 구동 기술은 특히 콤팩트한 디자인이 특징이다. EL7211 서보 모터 터미널은 OTC (One Cable Technology)를 통해 연결된 AM8100 서보 모터를 제어한다. 이는 케이블 비용을 50% 줄이고 외관을 매우 깔끔하게 만든다. CP3918 제어 판넬에는 Unista 고유의 사용자 인터페이스가 표시된다.

AM8100 서보 모터의 One Cable Technology는 케이블 연결 노력을 줄여준다(사진, Beckhoff Automation)

단순화된 엔지니어링 및 출시기간 단축
Unista의 전문가들은 XTS 및 PC 기반 제어를 사용하여 단순화된 엔지니어링 및 간단한 커미셔닝을 통해 10 주 이내에 바로 작동 가능한 기계를 완성할 수 있다. 시장 출시 기간이 짧고 운영 유연성이 높은 시세이도 XTS 애플리케이션은 화장품 포장산업 최전선에 있는 Industry 4.0 시대의 기계 공학의 대표적인 예시이다.

핸들링 시스템의 상단 그리퍼는 정해진 토크와 회전 각도로 뚜껑을 조심스럽게 조인다(사진, Beckhoff Automation).