[General Machinery] 커피 캡슐 생산 설비의 수율 향상

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커피캡슐.jpg

ㆍ제품: 커피 캡슐 생산 설비

ㆍ해석목적: 원가와 에너지 효율성을 유지하면서 25%의 수율 개선

자동화 포장 설비에 있어서 가장 중요한 것은 생산 수율이라 할 수 있다. 이 프로젝트는 OPEM의 커피 캡슐 생산 설비의 최적화와 관련된 것으로, 주 목적은 설비의 기본 구성이나 크기, 에너지 효율성 등을 유지하면서도 수율을 25% 개선하는 것이었다.

시스템의 거동 및 이에 따른 영향을 유연 다물체 동역학 시뮬레이션을 통해 분석하고 검증하였으며, 이를 통해 설비에 사용된 액추에이터의 동작을 최적화함으로써 프로젝트의 목적을 달성할 수 있었다.

① 관련 부품, 캡슐, 필름이 정해진 순간에 정해진 위치 이동함과 동시에, 동작의 연속성과 가속을 최소화할 수 있도록 시스템에 사용된 모터들의 최적 동작을 결정

② 시스템의 동작에 문제가 없는 지 전체 시스템에 대한 강체 모델 (rigid multi-body model)을 이용하여 확인하였으며, 동시에 동일한 모델을 이용하여 모터 선정에 필요한 출력 요구 조건을 측정

③ 캡슐을 포장하는 데 사용된 얇은 필름을 Full Flex를 통해 표현

④ 전체 설비에 대한 유연 다물체 동역학 모델을 이용하여 동적인 거동으로 인한 장비의 변형을 고려했을 때에도 커피 캡슐과 관련 파트의 위치에 문제가 없는지 확인

⑤ 동역학 모델을 이용하여 메인 프레임과 각 서브시스템을 연결하는 구속 조건에 걸리는 동적인 반력을 계산하고, 이 결과를 유한 요소 해석 소프트웨어를 이용한 구조 평가 (강도 및 피로)에 사용

• 향상된 생산 수율, 신뢰성, 제품 소형화에 대한 시장의 지속적인 요구

• 제품의 가격 경쟁력 확보

• 복잡한 체인 어셈블리의 사용에 따른 수많은 접촉 요소의 필요성

• 최적화를 위해 많은 횟수의 시뮬레이션(계산 시간)이 필요

• 강체 기반 다물체 동역학을 통해 짧은 계산으로도 시스템 거동을 분석할 수 있었으며, 많은 횟수의 반복 계산도 문제없이 처리

• 유연 다물체 동역학 (MFBD – FFlex, RFlex)을 통해 가혹한 동적인 조건으로 인한 일부 부품의 변형에도 불구하고 캡슐, 필름, 각 부품의 위치를 보장할 수 있는 시스템을 설계

• RecurDyn의 Chain 툴킷을 통해 복잡한 체인 어셈블리를 손쉽게 모델링하고 수백개의 접촉 요소도 빠르게 계산

• 커피 캡슐 생산 설비 생산 수율 25% 향상하였고, 이를 위한 설계 변경에 따른 영향을 검증

• 메인 프레임의 구조를 단순화

ㆍ용지의 비틀림을 제어하기 위한 용지 급지부의 시뮬레이션

ㆍRecurDyn MFBD 기술과 롤러의 제어를 통해 비틀림을 제어

ㆍ128개의 바디와 접촉을 포함한 체인 어셈블리 시뮬레이션

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