식품 생산을 위한 내구성 높은 커넥터

맞춤제작 성공 사례

식품 생산을 위한 내구성 높은 커넥터

한 파스타 생산 시스템의 제조사가 고정화된 연결 케이블 대신에 플러그-인 연결 케이블을 사용하길 원했다. 하지만 기존의 커넥터들은 이에 적합하지 않았다. LAPP은 이 고객만을 위해 특수 구리 합금으로 만든 커넥터를 개발하였다.

파스타를 사랑하는 사람들은 본인이 직접 신선한 파스타를 만들거나 슈퍼마켓에서 포장된 파스타를 살 수 있다. 대부분의 사람은 후자를 선택하는데, 이는 수납장에 파스타를 항상 비치해 두고 배고플 때마다 끓는 물에 익히기만 하면 되기 때문이다. 그러나 포장 상태에서 오래 보관되기 위해 파스타는 잘 건조되어야 한다. 물을 듀럼 밀과 글루텐에 섞으면 그 혼합물이 파스타가 된다. 그 후, 높이 6m 길이 20m 건조 공간에 보관되어 스파게티와 탈리아텔레가 마치 금발 머리카락처럼 선반에 늘어뜨린다. 여기서 파스타는 100에서 130°C 사이의 뜨거운 온도의 공기로 건조된다. 이 과정이 파스타의 품질에 영향을 끼칠 수 있다. 건조 공간에서 더 많은 시간을 보낼수록, 파스타는 더 부드럽게 건조된다. 이는 더 좋은 품질, 결국에는 더 높은 가격으로 이어진다. 보통 대부분의 파스타는 3시간 정도 건조된다.

많은 양의 뜨거운 공기

큰 건조 공간의 천장에 달린 선풍기들이 뜨거운 공기가 골고루 퍼지게 한다. 이전에는, 이 선풍기들은 무절연 와이어가 단자에 끼워진 고정된 드라이브를 사용하였다. 하지만 이것은 단점을 가지고 있었다. 경험이 많은 전기 기술자들도 각 선풍기를 연결하는 데 몇 분이 걸리는데, 모든 건조 시스템이 많은 선풍기를 사용하기 때문이다. 경험이 적은 전기 기술자들은 더 많은 시간이 필요하고, 심지어 와이어들이 혼동될 수도 있다. 또 다른 시간이 많이 걸리는 문제는 선풍기들이 고장이 나 교체를 해야 하는 것이다. 대형 건조 시스템에서는 한 시간의 가동 중지가 여러 톤의 생산 손실을 뜻할 수 있다.

이것이 LAPP의 한 고객이 선풍기를 연결하기 위해 EPIC® 커넥터를 사용하기 시작한 이유다. LAPP은 전 세계 파스타 생산 기계 제공자의 선두주자 중 하나이다. LAPP의 가장 큰 기계는 홀 전체를 채울 수 있다. 기업의 차세대 시스템을 위해서, LAPP은 빠르고 정확한 연결과 선풍기들이 빠르게 교체될 수 있도록 하는 커넥터를 사용하길 원했다. 표준 커넥터를 사용한 첫 시도는 시간이 지날수록 화학적, 열 과부하를 견디지 못해 실패하였다. 식품 산업에서 많이 도입시킨 거와 달리, 파스타 생산에서는 기계에 강한 세척제를 사용할 필요가 없다. 하지만 건조하는 동안에는 젖산이 파스타로부터 증발하는데, 이는 기계 표면을 부식 시킬 수도 있다. 다이캐스트 아연으로 만들어진 하우징이 있는 단순 커넥터들은 적합하지 않았고, 보호 코팅도 소용이 없었다. 머지않아, 모든 코팅이 부식되어 얼마 지나지 않아 저항력이 약한 기본 재료가 완전히 훼손된다.

튼튼하고 낮은 가격

기계 개발자는 다시 공급자를 찾아 나섰고, 전 세계 통합 연결 솔루션 시장의 선두주자인 LAPP을 발견하게 되었다. LAPP 엔지니어들은 작동하는 건조 시스템과 선풍기들을 연결할 수 있는 새로운 방법에 대한 제안을 발전시키기 위해 파스타 제조사에 방문하도록 초청되었다. 그 고객은 건조 공간의 습기 많고, 산성 공기를 견딜 수 있을 정도로 튼튼하면서도 너무 비싸지 않은 실용적인 솔루션을 원했다. 이는 충분한 저항력을 제공하지 못하는 표준 솔루션과 비용이 너무 많이 드는 스테인리스 스틸 커넥터들 두 개 모두 제외하였다.

LAPP 엔지니어들은 세 번째 대안을 찾기 시작했고, 그것을 특수 구리 합금에서 발견하였다. 이 소재는 요구되는 온도들을 견디는 동시에 기계적으로 프로세스 하기에 비교적 쉽다. 결과적으로, 표준 제품보다 이 커넥터의 가격은 그다지 높지 않다. 커넥터들이 파스타와 직접 닿지 않기 때문에, FDA 승인 받은 소재를 사용할 필요가 없다. 또한, 물이나 화학 세제를 사용하는 대신에 기계적으로 세척된다.

화학적 저항력을 가진 잠재적인 대안은 플라스틱이 될 것이다. 하지만 코팅 없이, 이 커넥터 하우징은 전자파 방사선에 대한 장벽을 제공해줄 수 없다. 고객이 제어 가능한 모터 속도를 요구했기 때문에, 차폐된 케이블이 있어야 하는 이유로 또 문제가 될 것이다. 대부분의 플라스틱은 오랜 사용 후 밀봉을 유지하는 데 필요한 어느 정도의 기계적인 안정성을 제공하지 못한다. 구리 합금은 젖산에 대한 영구적인 화학 저항력, 좋은 EMC 특성과 기계적인 안정성 때문에 이상적인 절충안으로 사용되었다.

표준 제품보다 이 커넥터가 조금 더 비싸지만, 스테인리스 스틸로 만든 대안 제품보다 훨씬 가격이 낮다. 반면에, 스테인리스 스틸 커넥터는 표준 제품보다 3~5배 더 비싸다.

“고객과 함께, 우리는 커넥터 시스템을 개발하고 1년 동안 철저하게 실험하였습니다. 식품 생산에 있어서 모든 만일의 사태를 고려하고 그것에 대비한 실험을 하는 것은 중요합니다”, 라며 LAPP의 EPIC® 커넥션 시스템 프로덕트 매니저 Joachim Strobel이 말했다.

부드럽고 매끄럽다

밀가루 먼지가 쌓이는 것을 막기 위해, EPIC® 커넥터는 위생 설계 원칙에 따라 가능한 적은 모서리로 설계되었다. 여기에서 또 구리 합금이 여러 개의 장점을 제공한다. 제품 구역에 떨어질 수 있는 코팅이 없이도 부드러운 표면을 가지고 있다. 이에 비해 스테인리스 스틸은 상대적으로 거칠고, 집중적인 가공을 통해서만 부드럽게 만들 수 있다.

 물론, 연결 솔루션에는 단순히 커넥터만 있는 것이 아니다. 이는 커넥터의 가장 약한 링크정도 밖에 강하지 않다는 뜻이다. 즉, 케이블에도 주목할 필요가 있다는 것이다. 만약 케이블이 너무 얇거나 적합하지 않은 표면 마감이 있으면 커넥터 입구 안쪽에서 움직일 수 있으며 시간이 지남에 따라 닳을 수 있다. 커넥터처럼, 케이블도 기계적인 스트레스, 젖산 그리고 열을 견뎌야 한다. LAPP은 표준 제품들보다 더 적합한 실리콘 케이블을 택했다. LAPP은 식물과 동물성 기름뿐만 아니라 최대 180°C 온도까지 견딜 수 있는 실리콘 케이블을 제공한다. 결합 과정에서의 오류를 방지하기 위해서, LAPP은 미리 결합된 케이블과 커넥터를 추천한다. LAPP은 또한 커넥터 내부의 밀폐 부분에 있어서 위험을 감수하는 것을 거부한다. 이것은 플루오르화 고무(FKM)로 만들어지며, 이 고무는 광범위하게 사용될 수 있는 프리미엄 밀봉 소재이다.

많은 잠재력을 가진 커넥터

고객은 커넥터 기하학적 구조 특허를 받은 새로운 커넥터를 1년 동안 한 생산 시스템에서 시험 사용해보았다. 결과는 성공적이었고, 기술적인 승인을 받게 되었다. 새로운 커넥터는 앞으로 다가올 세대의 건조 시스템 내의 선풍기에 사용될 것이다. “우리는 식품 산업에서 이 커넥터 디자인의 더 많은 응용에 대해 많은 잠재력을 보고, 또한 스테인리스 스틸 변형도 가능할 것으로 생각합니다”, 라고 Joachim Strobel이 언급했다. 그는 식료품을 생산하는 기계를 만드는 제조사들이 종종 고객들이 기계에 어떤 세제를 사용하는지 모른다고 설명했다. 이따금, 심지어 식품 제조사 본인조차도 모른다. 세척 과정이 자주 하청업자한테 아웃소싱 되는데, 이들이 어떤 물질을 쓰는지에 대한 정확한 정보를 항상 제공하지 않기 때문이다. 하지만 이 사례에서는 고객과 함께 일할 때, LAPP의 엔지니어들이 올바른 솔루션을 찾을 수 있다는 것을 보여준다.