Nipro PharmaPackaging Gemany에서는 Piab의 piCOMPACT® 이젝터와 실리콘 벨로즈 진공패드로 생산을 꾸준히 가동하고 있습니다. 이 응용분야는 하루 32,500회, 하루 24시간, 연중 무휴로 단위 시간 당 가장 많은 사이클 수를 가진 응용분야 중 하나로, 모든 진공이젝터들은 궁극적인 기능 및 사용 수명 테스트를 거쳐야 합니다.
제약 분야에서도 흔히 그렇듯이 신뢰성과 효율성이 핵심입니다. 이것은 예를 들어 가정 치료를 위한 인슐린 및 혈전증 주사제 포장에 캐뉼라를 사용하는 일회용 유리 주사기 제조에도 해당됩니다.
독일의 ü문너슈타트(Münnerstadt)에 있는 Nipro 회사에서는 이전에 사용했던 싱글 스테이지 이젝터를 2개 라인에서 piCOMPACT® 진공펌프로 교체하였습니다. 이 펌프들은 Piab의 멀티 스테이지 COAX® 진공 기술을 기반으로 하여 에너지 소비를 최소화하고 초기의 높은 진공흡입유량으로 안전하고 빠른 유지를 제공합니다. 이러한 방식으로 2020년 2월부터 지속적으로 운영되고 있는 Nipro의 시스템 당 4개의 piCOMPACT® 진공펌프는 훨씬 더 높은 공정 안정성을 보장하여 펌프 교체 시 기계 가동 중단으로 인한 낭비 및 유휴 시간을 줄여 줍니다.
멀티 스테이지 이젝터 펌프에서는 압축공기가 펌프로 유입되어 이젝터 노즐 시스템과 “압축 증폭기” 역할을 하는 다양한 크기의 챔버로 들어 갑니다. 이젝터 노즐 직경이 다르기 때문에 각 챔버 입구에 서로 다른 진공 압력이 생성됩니다. 다른 모든 챔버의 진공 압력 조합으로 인해 진공 압력이 더 큰 공통 챔버도 있습니다. 시스템 외부의 대기압은 균형을 이루기 위해 내부로 돌진하여 효율적인 진공흡입유량을 생성합니다.
공통 챔버의 더 높은 수준의 진공 압력으로 고무 칸막이 또는 플랩 밸브가 챔버 개구부 위로 닫힙니다. 밀봉되지 않는 유일한 챔버는 가장 높은 진공도에 도달한 첫 번째 진공 챔버입니다. 저압과 진공흡입유량을 생성하는 데 사용된 압축공기의 혼합이 배기를 통해 배출됩니다. 이 프로세스는 백만 분의 일초 단위로 완료되며 진공도가 오르내림에 따라 계속 반복됩니다.
멀티 스테이지 이젝터는 특별히 설계된 공기 노즐과 제어된 단계에서 압축공기 흐름이 확장될 수 있도록 하는 점진적 커지는 일련의 이젝터를 통해 압축공기에 저장된 에너지를 최적으로 사용합니다. 결과적으로 압축공기 대 진공흡입유량은 전형적으로 1:3의 비율이 됩니다. 즉, 압축공기 1cfm마다 3cfm의 진공흡입유량이 발생합니다.
선택된 이젝터는 시스템 성능, 속도 및 가동 시간에 영향을 주기 때문에 모든 로봇 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 가장 중요한 기능의 하나는 이젝터의 효율성입니다. 속도(사이클 시간)는 이젝터가 안전한 진공도를 얼마나 빨리 생성할 것인가에 따라 결정됩니다. 소재 변화가 있는 누출 재료(예: 주사기에서와 같이 둥글거나 구부러진 표면)를 흡착이송하는 경우 더 깊은 진공도에서 유량 용량이 높은 신뢰성을 유지하는 데 중요합니다. 초기 유량 용량은 벨로우즈 진공패드로 단단하고 빠른 그리핑을 확보하기 위해 고속 기계에서는 대단히 중요합니다. 멀티 스테이지 이젝터 기술은 에너지 소비가 동일한 싱글 스테이지 이젝터 기술에 비해 30-50% 더 효율적입니다. 멀티 스테이지 이젝터 기술의 유일한 “절충점”은 약간 더 긴 이젝터 모듈입니다. 싱글 스테이지 이젝터를 사용한다면 동일한 성능을 달성하기 위해 더 큰 이젝터 노즐을 사용하여야 합니다. 이는 더 많는 에너지 소비와 더 큰 밸브가 필요하기 때문에 비용이 추가됩니다. 또한, 공정 중에 더 많은 소음도와 더 많은 열 발생이 일어납니다.
사이클 시간이 <50-100ms와 같은 고속 적용 업무의 경우 밸브의 속도는 총 사이클 시간에 큰 영향을 미칩니다. 직접 작동 밸브는 파일럿 밸브(일반적으로 포핏 스타일)에 공기를 채우기 위한 추가적인 볼륨이 필요 없습니다. 직접 작동 밸브는 전체 밸브 구성에 더 적은 수의 동작 부품이 들어가기 때문에 MTBF - Mean Time Before Failure (평균 고장 전 시간)를 개선합니다. 밸브의 힘도 속도를 결정합니다.
통합 제어 장치가 있는 콤팩트 스타일의 이젝터에 사용되는 대부분의 밸브는 전압 허용 오차가 매우 작은 24 VDC 전원 공급 장치를 사용하도록 되어 있습니다. 최종 사용자들은 그들이 사용하는 전원 공급 장치의 부하를 제대로 제어하지 못하는 것이 보통입니다. 압축공기 압력과 함께 공급 전압이 사양을 벗어나는 경우가 굉장히 많습니다. 가동 중지 시간을 최소화하기 위해서 기계 제조업체와 로봇 통합업체는 장치를 선택할 때 허용 공급 전압 범위에 대하여 세심한 주의를 기울여야 하고 및/또는 공급 전압의 변동을 허용하기 위해 구현된 다른 기능이 있는지 확인해야 합니다. 적응형 PWM은 공급 전압 변동을 허용하는 하나의 방법입니다.
Nipro PharmaPackaging Germany의 프로젝트 & 플랜트 엔지니어인 대니얼 슈미트(Daniel Schmitt)는 이렇게 말을 했습니다. "이밖에도 piCOMPACT®는 작업 범위가 훨씬 더 넓고 지금까지 우리 회사에서 사용한 싱글 스테이지 진공이젝터보다 압축공기의 변동에 훨씬 덜 민감합니다.” “이점이 특히 중요한 이유는 우리의 생산이 시간에 따라 이뤄져 지속적으로 가동되지 않기 때문입니다. Piab의 piCOMPACT® 진공이젝터는 휴일을 제외하고 거의 일년 반 동안 우리 회사에서 운영해 왔으며, 이 기간 동안 아무런 문제 없이 1,500만 사이클을 구동하였습니다.”
또한 COAX® 이젝터는 다른 이젝터보다 최대 2배 빠르며 동일한 공기 소비량으로 기존 진공이젝터 보다 3배나 더 많은 유량을 전달합니다. 펌프 장치는 공급 압력이 낮거나 변동하는 경우에도 고성능을 제공할 수 있습니다. 이는 독일 드레스덴에 있는 Fraunhofer 공작 기계 및 성형 기술 IWU의 독자적인 비교 시험에서 증명되었습니다. 이는 Piab 이젝터를 다른 제조업체의 이젝터와 비교할 때 동일한 성능을 달성하는 데 훨씬 적은 압축공기를 필요로 한다는 것을 보여줍니다. 따라서, 이를 사용하면 압축공기 제공 비용을 감소시켜 줍니다.
최신 버전의 piCOMPACT® SMART에서는 베이스 에너지 기능이 밀폐 또는 반 밀폐된 시스템에서 더 이상 진공이 필요하지 않을 때 에너지 공급을 자동으로 차단합니다. 차단 수준과 이력 현상(재가동 전에 진공도가 얼마까지 떨어질 수 있는지)은 완전히 조정 가능합니다. 이 기능은 양중 사이클에서 압축 공기 사용량을 최대 90 – 95%까지 절약할 수 있습니다. 에너지 절약 시스템은 실제 조건에 따라 모든 사이클에서 최적화된 에너지 절약 차단 및 재가동 수준을 자동으로 설정하는 기능인 자동 수준 결정과 결합되어 있습니다. 적응형 펄스 폭 변조는 밸브가 홀딩 위치에 있을 때 밸브의 전력을 줄여서 최대한 빠른 응답을 얻기 위해 밸브를 전환 할 때 최대 전력을 허용합니다. 적응형 부품은 기능에 영향을 주지 않고 전압의 변동을 허용합니다. 따라서 적응형 펄스 폭 변조는 전력 소비를 크게 줄이고 낮은 온도를 생성하며 설치의 견고성을 증가시켜 그리핑 장치의 수명을 연장합니다.
"우리는 Piab의 piCOMPACT® 진공펌프로 변경한 것에 대해 매우 만족합니다. 총 소유 비용과 훨씬 더 긴 사용 수명 그리고 그에 따른 교체 시 가동 중지 감소, 떨어진 주사기로 인한 폐기물 감소 및 압축공기 요구량 감소를 고려하면 서비스 수명 동안 Piab의 piCOMPACT“ 진공펌프를 사용하는 것이 이전 솔루션보다 더 비용 효율적입니다"라고 슈미트가 재무적 관점의 혜택에 대해 요약하였습니다.
Nipro Europe Group 소개
Nipro Europe Group Companies는 Nipro Corporation Japan의 일부로서 1954년에 설립된 선도적인 글로벌 의료 회사입니다. 전 세계적으로 29,000명 이상의 직원을 보유한 Nipro는 의료 기술, 제약 및 제약 포장 업계에 종사하고 있습니다.
