몬델레즈(Mondelez)는 식품 업계의 주요 글로벌 기업으로 코트도르(Côte d'Or), 밀카(Milka), 오레오(Oreo) 등 유명 브랜드를 포트폴리오로 다수 보유하고 있습니다. 이 회사의 비스킷과 초콜릿 사업부는 모두 헤렌탈스(Herentals)에 공장을 두고 있습니다. 비스킷 공장에서는 무엇보다도 루 비스킷(Lu's biscuits)을 생산합니다. 몬델레즈 초콜릿은 레오 비스킷, 코트 도르 바, 이스터 에그를 생산합니다.
새로운 Ergomix 프로젝트는 부활절 시즌에 급증하는 수요를 충족할 수 있도록 충분한 재고를 확보하기 위해 거의 일 년 내내 가동되는 제품인 이스터 에그(Easter eggs)의 생산을 지원합니다. 해당 프로젝트의 이름은 작업자를 위한 인체공학적 개선이라는 원래의 목표를 나타냅니다. 과거에는 다양한 맛의 보울을 수작업으로 모으는 방식으로 계란을 혼합했는데, 이는 매우 노동 집약적인 작업이었습니다. 이 작업은 이제 새로운 시스템에서 완전히 자동으로 수행됩니다.
컨베이어 벨트 위에 퍼넬 배치하기
이스터 에그가 성형 라인에서 나와 개별 포장되면 컨베이어 벨트를 타고 아래의 새로운 시스템으로 이송되어 먼저 맛에 따라 대형 팔레트 상자에 담겨집니다. 그런 다음 로봇이 믹싱을 준비하거나 모바일 로봇이 픽업하여 창고에 임시 보관할 수 있도록 보울을 준비합니다. 혼합물을 생산하는 데 필요한 모든 맛이 준비되면 이스터 에그는 깔때기를 통해 넓은 컨베이어 벨트의 특정 위치로 운반되어 모든 맛이 이 컨베이어 벨트에서 나란히 정렬됩니다. 마지막으로 이스터 에그를 팔레트 용기에 다시 넣어지며 이때 완벽하게 혼합됩니다.
초기 드라이브 기술의 어려운 문제는 팔레트화형 저장 용기를 채울 때 이스터 에그를 깔끔하게 분배해야 하는 것이었는데, 그렇지 않으면 수평이 맞지 않아 저장 용기를 적재할 수 없다는 것이었습니다. 두 번째 과제는 믹스를 조립하는 컨베이어 벨트 위에 퍼넬을 배치하는 것이었는데, 모든 믹스에 동일한 수의 다양한 맛이 포함되지 않기 때문에 유연한 시스템이어야 했습니다. 마지막으로, 150kg 팔레트 컨테이너를 움직여야 하는 로봇의 그리퍼에 적합한 구동 장치를 찾아야 했습니다.
설계 제약사항 감소
"이 프로젝트의 출발점은 공압을 사용하지 않는 것이었습니다."라고 몬델레즈 기술 부서의 밥 에어츠(Bob Aerts)는 말했습니다. "전동 드라이브가 에너지 소비 측면에서 더 나은 성능을 발휘하고 기계 안전의 모든 측면을 구현하기가 더 쉽다는 것이 그 이유였습니다. Festo에 이를 제시하자 초기 상황과 구축하고자 하는 애플리케이션을 이해한 것은 물론, 구현에 필요한 모든 구성 요소를 제공할 수 있었습니다."
전동 드라이브에 대한 수요는 Festo에게 결코 새로운 것이 아닙니다. "이 세그먼트는 매년 20% 이상 성장하고 있습니다."라고 Festo의 영업 엔지니어인 요한 드 포우(Johan De Pauw)는 말합니다. "특정 애플리케이션은 속도나 필요한 위치 유연성 때문에 압축 공기로는 실현하기 어렵거나 불가능합니다. 전동 드라이브를 사용하면 설계 및 생산 측면에서 제약이 훨씬 적습니다. 또한 이 애플리케이션의 총 소요 비용은 공압식 드라이브보다 전동 드라이브가 더 낮습니다."
베테켐(Betecem)은 시스템 기획을 담당했고, Festo의 애플리케이션 엔지니어인 코엔 루바르트(Koen Roobaert)는 구성 요소 선택에 대한 상담을 담당했습니다. 프로그래밍은 Alax Automation에 의뢰했습니다. "협업은 매우 순조롭게 진행되었습니다."라고 밥 에어츠는 말했습니다. "Festo의 장점 중 하나는 견적 단계부터 엔지니어링 및 치수 최적화 도구에서 사용할 수 있는 모든 문서와 파일에 대한 링크를 모든 구성 요소에 제공한다는 점입니다. 이는 모든 사람이 바로 시작할 수 있도록 해주는 올바른 정보를 가지고 있다는 것을 의미했습니다.
전동 실린더
팔레트 공간을 고르게 채우기 위해 서보 모터와 토션 샤프트가 장착된 두 개의 톱니 벨트 샤프트를 이용해 이스터 에그 제품을 이송하는 컨베이어 벨트로 좌우 움직일 수 있는 시스템을 개발했습니다. 컨베이어 벨트 연장부에 스핀들이 달린 전동 드라이브를 사용하여 컨베이어 벨트를 앞뒤로 확장할 수도 있습니다. 이러한 방식으로 이 시스템은 팔레트의 어느 곳에나 에그 제품을 놓을 수 있도록 스스로 위치를 지정할 수 있습니다. 제어 시스템은 저장 용기 아래의 로드셀과 공급 유량으로부터 피드백을 받아 저장 용기에 남아있는 공간을 정확히 파악할 수 있습니다.
믹싱을 위해 넓은 벨트 위에 퍼넬을 배치하는 것도 전동 축을 사용하여 구현했습니다. 이를 통해 특정 블렌드에서 조합될 맛의 개수에 따라 위치를 자동으로 조정할 수 있습니다. 더 이상 전체 시스템을 수동으로 조작할 필요가 없습니다. 이 시스템은 지하에 있는 공조 장치가 설치된 공간에 있으며 완전 자동으로 작동합니다. 팔레트 박스를 움직이는 로봇의 그리퍼에도 서보 모터가 장착된 ESBF 전동 실린더가 장착되었습니다. 모든 CMMT 서보모터 제어 장치는 공조 장치가 설치된 공간의 외부 제어 캐비닛에 있습니다. 이 제어 장치는 Profinet을 통해 시스템을 제어하는 PLC와 통신합니다.
소프트웨어에서 전환하기
새로운 시스템은 이미 한동안 운영되어 왔으며 이로서 전동 드라이브의 장점은 이미 그 가치가 입증되었습니다. 예를 들어 팔레트 상자를 균일하게 채우는 과정에서 최적의 결과를 얻기 위한 올바른 매개 변수를 찾는 데 오랜 시간이 걸렸습니다. 전동 드라이브의 장점은 소프트웨어에서 속도와 위치를 쉽게 조정할 수 있다는 점입니다. 혼합물이 생산되는 라인을 변경하는 것도 전적으로 소프트웨어를 통해 이루어집니다.
"Festo의 또 다른 장점은 다양한 구성 요소를 제공한다는 점입니다."라고 밥 에어츠는 말합니다. "여기에는 기계식 드라이브, 기어 유닛, 모터 및 액츄에이터뿐만 아니라 필요한 모든 기계식 피팅과 액세서리도 포함됩니다. 이는 표준화에 큰 도움이 되었을 뿐만 아니라 모든 구성 요소가 완벽하게 조율되도록 보장합니다. 공압 드라이브를 사용했다면 이 시스템으로 지금과 같은 유연성을 확보할 수 없었을 것입니다."