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新技術打開日化包裝的大門

企業：控制網領域：工業安全行業：網絡通訊
點擊數：1026 發布時間：2008-02-22 13:37:27
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新技術打開日化包裝的大門

　　　P&G公司通過新的伺服技術提高了設備的靈活性，增加了生產能力并使設備資產得到了更好的利用。
　　
　　一條來自Project Front Door公司的新型牙膏灌注生產線，從5月份開始在Gross Gerau運行，其驅動系統大部分采用伺服技術。如牙膏灌注、紙箱包裝、打包以及在新生產線上的裝箱包裝由四臺機器完成，其中54臺驅動電機全部采用由Elau公司提供的伺服馬達。牙膏灌注生產線中使用的是IWKA公司的TFS-80-4型牙膏灌注機，由29臺伺服馬達和許多輔助驅動機構組成。所有牙膏管的撿取、裝載、導向、灌注、加熱、封口及卸載都通過兩個PacDrive控制器控制。每個控制器具有控制運動、邏輯控制和連接HMI人/機接口的能力，且通過SERCOS光纖網絡與其相應的伺服驅動機構連接。　　實際上，在TFS-80-4牙膏灌注機上安裝一個PacDrive控制器就足夠了；但在該機械早期的設計過程中，IWKA公司的工程師們決定采用兩個控制器，以保證該機器能發揮最高性能，每一控制器各負責機器一半運動軸的控制。
　　
　　所要完成的任務Project Front Door公司的主要目標是要達到牙膏的高速灌注。IWKA公司負責TFS-80-4牙膏灌裝機的交貨，而P&G公司負責計量。P&G公司的維修總監Thorsten May先生說：“與工廠原先使用的老式生產線比較，我們在新系統上每分鐘生產的牙膏數量增加了兩倍。”老式牙膏灌注機全部采用普通的PLC可編程邏輯控制器控制，并依賴于機械驅動/離合/制動的方法，只采用兩臺伺服馬達，用于牙膏管的導向控制。新型牙膏灌注機所具備的優點遠非只是速度的提高，其轉換功能也有了很大的提高。”
　　
　　 1 w K A 公司的經理A X e 1A_ugenste．m先生說：“設備靈活性的提高非常明顯。老式牙膏灌注機是機械式的，當牙膏管變換到新的尺寸時或改變產品配方時，還得更換機械凸輪。但采用伺服驅動系統以后，可將產品的格式儲存到控制器之中，從HMI屏幕顯示的菜單上選擇適當格式。牙膏灌注機會按需要自動調節新凸輪的外形。所謂轉換是指牙膏從一種味道轉換成另一種味道，或者是指牙膏管從50mL(1．7oz)容量轉換到125mL(4．23oz)容量。”
　　
　　按照Augenstein先生的說法，在評估這一新型牙膏灌注機的現有控制系統時，其中一個要求就是：不但在一種標準產品格式更換到另一種格式的情況下，而且要在運動過程中及產品的運行過程中，控制系統應能夠快速、自動變換凸輪外形。
　　
　　在這樣情況下，如果濕度或溫度或產品粘稠度或其它可變因素等引起產品流動性發生變化，而使其與原先設定的標準配置有所不同，那么P&G公司的操作員／技術員就會采取正確的措施，在HMI屏幕的菜單上調節其電子凸輪的外形，即使牙膏在灌注的時候也不會受到影響。Elau公司的伺服驅動機構和控制系統可以滿足這一運動過程中的變換要求。
　　
　　在這一控制系統中，凸輪的外形以數學函數的形式被儲存在中央控制器之中。每次當需要新位置的設定點時，系統就會在線計算這些設定點，并將它們傳輸給驅動機構。因此在計算速度的同時也就獲得了定位，而電流回路則由智能驅動機構完成。在調節凸輪的外形時，不需要下載或對驅動機構進行其他的操作。這種中央控制系統與分散智能系統的組合可以使SERCOS總線保持足夠的開放度，允許其在運動過程中改變凸輪的外形。
　　
　　 ABB公司的機械手就安裝在牙膏灌注機的前面，通過同一條Profibus網絡與其連接，允許整條生產線上下之間的信息交換，機械手上配有6個伺服馬達／驅動機構的組合件。機械手接收來自1w KA牙膏灌注機其中一個PacDrive控制器的數字信號，并負責從瓦楞紙板運輸箱中撿取牙膏管，然后將它們安放到IWKA機械的運送系統上。
　　
　　實際生產中的伺服技術
　　
　　牙膏管在瓦楞紙板箱中每10個交叉排列，底部朝上打開。機器灌注50mL容量的牙膏管，每次撿取牙膏管的數量為20個。可將整箱牙膏管進到撿取工作站的伺服馬達，每次能將兩排牙膏管精確地向前傳送，然后由機械手精確抓取，在空中盤旋后將其傳送到灌注機的口袋式牙膏管運輸系統之中，并一一將牙膏管插入到運輸系統的口袋里，然后，機械手又轉回到原來的位置抓取另外兩排的牙膏管。
　　
　　一旦當牙膏管進到灌注系統后，更多的伺服驅動機構開始工作：牙膏管緊緊壓人到各個口袋之中，并通過導向機構向前傳送，當發生皺縮時，可適當調整其側壁圖形。其中4根牙膏管前推，使其與4個灌注噴嘴連接；噴嘴將牙膏注入牙膏管內，然后將其底部卷曲密封并加以修整，每次完成兩根牙膏的灌注，通過一個雙重卸料站，將灌注好的牙膏送到傳送帶上，再傳送到紙箱包裝機上進行包裝。
　　
　　伺服驅動技術所固有的定位精度特別適合于牙膏這樣的產品，但牙膏的粘稠度會使控制操作造成一定困難，因為當噴嘴工具閉合時，它可能會影響到清潔度和緊密的密封。然而，IWKA牙膏灌注機的加料配比閥采用專門設計，盡管產品的操作控制比較困難，但采用其操作程序仍可保證其干凈的密封。
　　
　　在牙膏灌注工作站前面安裝的傳感器可檢測牙膏管是否損壞或是否不圓。有關數據將傳送到PacDrive控制器，然后由控制器通知給適當的牙膏灌注噴嘴不要將牙膏灌注到已經損壞或不圓的牙膏管內。同時，這一信息也將傳輸給下游的氣動裝置，以便將未灌注牙膏的空管在送至紙箱包裝機之前從生產線上剔除出去。
　　
　　 SC3HS型紙箱包裝機是IWKA公司提供的另一種伺服驅動機械，安裝于牙膏灌注機的下游。在這一機械中，只需要6個伺服馬達／驅動組合機構。它采用旋轉工作的方式，剛好與往復運動相反，工具可將紙箱側面折疊，可使機器的包裝速度達到600個／分。接著是Garvens檢重稱量機和一對Sick傳感器，用于標注出封裝不好的報廢紙箱， PacDrive控制器和13個Elau公司的伺服機構用于軸的傳動，包括推送、堆疊、包裝、密封和卸料。而將設備各部分連接在一起的Profibus網絡，在保持打包機與生產線上游設備的同步化方面起著一個重要的作用。緊隨Markem 5000系列噴墨打碼機之后，就是一臺帶有Kuka機械手的Pester PAC 6軸機械手托盤打包機，它為這條生產線打上了圓滿的句號.

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