Beck Automation의 IML 시스템을 사용하면 다양한 플라스틱 용기와 뚜껑을 효율적이고 유연하게 라벨링 할 수 있다.(사진 : Beckhoff)

 

인몰드 라벨링은 최근 플라스틱 산업 포장 부분에서 고객 요구 사항을 맞춰줄 수 있는 이상적인 솔루션이다. 기업들은 높은 유연성과 짧은 주기를 가지고 광범위한 포장 디자인을 생산할 수 있고 고품질의 내구성을 가진 기계가 필요하다. 스위스 특수 기계 제조업체, Beck Automation은 이러한 시스템을 효율적으로 구현하기 위해 Beckhoff의 PC 기반 제어 및 드라이브 기술을 표준 자동화 기술로 채택했다.

 

Beck Automation AG는 1934년에 스위스, Oberengstringen에 설립되었다. 세일즈 총 책임자이자 경영 간부인 Nino Zehnder는, Beck이 인몰드 라벨링 시스템 분야에서 30년 이상의 경험을 가진 선구자라고 말했다.

 

전 세계 고객들의 요구를 충족하기 위해서, 그들의 제품 포트폴리오에는 비용 효율적인 기본 기계부터 사용자 맞춤형 시스템까지 다양하게 보유하고 있다. 현재 Beck Automation의 혁신적인 솔루션 중 한 가지 예시로는 플라스틱 뚜껑 장식을 위한 여섯 가지 방법의 인몰드 라벨링 시스템이다.

 

Nino Zehnder는 이 기계는 식품 산업에서 플라스틱 용기를 위한 것이며, 일반적인 품목으로는 요거트와 같은 1 리터 용기의 제품이 있다. 또한 이 기계는 뚜껑을 덮는데 쓰이며, 제품용기를 장식할 수 있다고 설명했다.

 

각 가공 단계에서 lml 시스템은 매거진에 한 번에 6개 라벨을 가져와 사출 성형기의 열린 금형에 넣는다. (사진 : Beckhoff)

 

인몰드 라벨링의 유연한 프로세스
인몰드 라벨링을 사용하면, 최종 제품과 동일한 기본 색상으로 인쇄된 라벨을 사출 금형에 넣는다. 그 다음(예: 요거트 용기 뚜껑) 플라스틱을 주입, 냉각 및 경화하면 레이블과 결합하여 완제품을 형성한다. Nino Zehnder는 이 프로세스는 인쇄된 라벨을 부착하는 것보다 훨씬 유연하고 인더스트리 4.0 시대의 포장 디자인에 특히 적합하다고 말했다. 왜냐하면 비용이 많이 들 뿐만 아니라, 시간도 많이 소요될 수 있는 변경사항에 따라 인쇄기를 변경할 필요가 없기 때문이다.

 

Beck Automation 시스템은 시간당 최대 5,000개의 플라스틱 뚜껑을 생산할 수 있으며 필요에 따라 각 뚜껑은 자체 디자인 및 QR 코드 생성도 가능하다.
인몰드 라벨링 시스템은 정확성과 내구성을 위해 강철 프레임에 장착된다. 이 시스템은 사출 성형기에 측면으로 연결되어 서보 제어식 셔틀 암이 금형에 도달할 수 있게 한다.

 

셔틀 암이 열린 사출 금형으로 이동하면 한 번에 6개씩 완성된 뚜껑을 들어 올리는 동시에 다음 사출 성형 공정을 위해 6개의 새로운 라벨을 삽입한다. 이 과정에서 인몰드 라벨링 기계는 비전 시스템으로 품질 보증을 위해 뚜껑을 검사한 다음 뚜껑을 쌓는다. 뚜껑을 쌓는 프로세스를 거치는 동안, 이 기계는 6개의 라벨을 분리하여 사출 금형으로 삽입을 위해 메인 셔틀 암에 배치한다.

Nino Zehnder는 인몰드 라벨링 기계의 성능에 대해 말했다. 6개의 플라스틱 뚜껑을 만드는데 소요되는 시간은 약 4초 밖에 걸리지 않는다. 이 기계는 뛰어난 유연성을 제공하며 다른 크기나 모양, 또는 수량에 대해 매우 빠르고 쉽게 조정할 수 있다. 또한 자동 매거진 교체 덕분에 프로세스가 중단 없이 라벨을 보충할 수 있다고 언급했다.

 

기계의 4개의 AM8000 서보 모터 중 2개가 메인 암(오른쪽 모터)과 셔틀(왼쪽 모터)를 움직이게한다. (사진 : Beckhoff)
 

PC 기반 제어 기술의 장점
소프트웨어 개발 책임자인 Christoph Jenni는 Beck Automation은 2011년에 처음으로 PC 기반 제어 기술을 사용하기로 결정했다고 설명했다: 과거에도 PC 기반 제어 기술은 원격접속과 같은 고객 지원이 가능한 효과적인 몇 가지 기본 이점을 제공했었다.

 

Beckhoff PC 기반 제어의 또 하나의 뛰어난 기능은 온라인으로 시스템 변경이 가능하다는 점이다. 또한 이전 PLC 기반 솔루션과 비교했을 때, 기존의 개별 배선을 대체할 수 있는 빠르고 사용하기 쉬운 EtherCAT 통신 표준이 사용 가능할 뿐만 아니라, 광범위한 진단 기능을 갖춘 축 제어가 가능하다는 장점이 있다.

 

Nino Zehnder는 또한, Windows 기반 소프트웨어 시스템의 장점은 개방성이 최대의 유연성을 보장하는 것이라고 말했다. 예를 들어, 데이터를 Excel 파일로 쉽게 내보내거나 사용자 친화적으로 운영자 인터페이스 사용을 위한 Windows의 다양한 기능을 사용할 수 있다.

Nino Zehnder는 Beckhoff의 기술 및 지원은 Beck Automation과 같이 전 세계적으로 활발한 기업에게 중요하다고 말했다. 왜냐하면 Beck의 시스템은 매우 내구성이 강하기 때문에, 그 구성요소들을 장기간 사용할 수 있는지 확인해야 하며 10년 이상이 지난 후에도 예비 부품과 완벽하게 호환되는 제품을 쉽게 구할 수 있어야 하기 때문이다.

 

Beckhoff의 또 다른 장점은 PC 기반 제어의 뛰어난 모듈성과 확장성이며, Christoph Jenni는 기계의 크기와 기능에 따라 별도의 추가 엔지니어링 없이도 제어 기술을 최적으로 조정할 수 있다고 언급했다. 예를 들어 서보 축의 수를 해당 요구 사항에 대해 쉽게 조정이 가능하며, 다른 시스템과 달리 PC 기반 제어는 무제한의 I/O 채널을 제공하므로 모든 옵션의 가능성이 열려 있다.

 

왼쪽에서 오른쪽으로 : 새로운 여섯가지 방식의 IML 시스템 앞에서 Nino Zehnder(세일즈 총 책임자 및 경영 간부)와 Christoph Jenni(Beck Automation의 소프트웨어 개발 책임자) 그리고 Robert Urech(Beckoff 스위스 지사 영업 관리자) (사진 : Beckhoff)

 

서보 드라이브 기술로 장비의 유연성 향상
Beck Automation은 새로운 여섯 가지 방법의 인몰드 라벨링 시스템 전반적으로 Beckhoff 서보 드라이브 기술을 사용한다. 제품의 쉬운 구성도는 특히 설치 전환 시에 상당한 이점을 준다.

 

이 기계에는 단일 채널 AX5103 2개 및 AX5118 서보 드라이브 1개 또는 2 채널 AX5203 1개를 통해 TwinCAT 3 NC PTP 소프트웨어로 제어되는 AM8000 시리즈 서보 모터 4개가 있다. 정지 토크로는 29Nm인 AM8063 서보 모터가 있고, 매우 역동적인 주축을 만든다.

 

추가적으로는, 홀딩 브레이크가 장착된 AM8032(2.37Nm) 2개와 AM8033(3.22Nm) 1개도 있다. 이 브레이크는 짧은 주기로 검사 시스템을 따라 플라스틱 뚜껑을 안내하는 셔틀 동작을 구현하는데 사용된다. Nino Zehnder는 또한, 서보 드라이브 기술이 공압보다 훨씬 덜 흔들리고 관성력이 감소하여 장비의 내구성이 향상된다고 말했다. 다른 서보축은 매거진에서 라벨을 떼어내고 완성된 뚜껑을 쌓는데 사용된다.

 

Christoph Jenni는 Beckhoff의 또 다른 하나의 특징이 One Cable Technology (OCT)라고 말했다. 배선 및 조립 노력을 크게 줄이고 전자식 플레이트를 사용하면 장치를 쉽게 시운전하고 문제발생시 문제를 해결하며 교체할 수 있다.

Beckhoff CX5130 임베디드 PC는 클럭 속도가 1.75GHz로 실행되고 Intel Atom 프로세서가 장착된 모든 제어 및 모션 시퀀스에 충분한 성능을 제공한다. Beckhoff 산업용 PC 포트폴리오는 넓은 스펙트럼을 가지고 있다는 장점이 있다고 Jenni는 설명했다. 왜냐하면 기계의 요구사항이나 크기에 따라 제어 소프트웨어를 변경하지 않고도 더 강력한 IPC나 멀티 코어 프로세서 기술을 쉽게 사용할 수 있기 때문이다. 이것은 시스템 설계를 매우 유연하게 만들어 준다. TwinCAT 소프트웨어도 마찬가지이다: 기존 모션 제어 라이브러리는 지금까지 모든 요구 사항을 충족해 왔고 우리는 해당 TwinCAT 기능을 사용하여 OPC UA를 통한 데이터 교환과 같은 특수 기능을 매우 쉽게 구현할 수 있었다.

 

또한 통합 TwinSAFE 솔루션은 추가적인 효율성을 제공한다. EL6900 TwinSAFE Logic 터미널 및 드라이브에 대한 옵션인 AX5801 TwinSAFE 카드를 사용하여 안전 도어 및 비상 정지 기능의 배선 및 공간 요구 사항을 크게 줄일 수 있다.

 

플라스틱산업을 위한 솔루션
-용기 뚜껑을 장식하기 위한 여섯 가지 인몰드 라벨링 시스템

고객들의 혜택
-콤팩트하고 유연한 시스템 디자인
-오랜 기계 설계 수명주기
-시간당 5,000개 뚜껑 제작
-로트 사이즈 1로 빠른 제품교체

 

PC 기반 제어
-PC기반 제어 및 드라이브 기술은 매우 유연한 기계 설계의 기초를 제공한다.
-강력한 제어 장치인 CX5130 임베디드 PC
-정밀하고 동적인 모션 제어를 위한 TwinCAT3 NC PTP, AX5000, AM8000
-설치를 최소화하고 문제해결 및 유지관리 요구사항을 위한 OCT
-효율적인 시스템 통합 TwinSAFE 안전기술

 

CX5130 임베디드 PC와 EtherCAT 및 TwinSAFE 터미널이 있는 I/O레벨은 매우 콤팩트하다. (사진 : Beckhoff)