1 背景

在食品飲料、化妝品等行業(yè)，包裝消費品生產(chǎn)商正在要求不斷擴大包裝選擇范圍。消費品生產(chǎn)商需要適應不同的包裝種類(lèi)、碼垛方式以及產(chǎn)品內容，這為機械制造商在實(shí)現快速換型和高度柔性方面帶來(lái)了極大挑戰。在一定程度上，當前許多機器仍然能夠提供這種柔性生產(chǎn)，然而，每一種新選擇都會(huì )增加機器的復雜性，降低其效率并最終影響總擁有成本。

很快，甚至連伺服控制的輸送帶也無(wú)法以高性?xún)r(jià)比的方式跟上這種變化。但是，貝加萊具有獨立動(dòng)子的智能輸送系統，不僅可以使生產(chǎn)過(guò)程變得更敏捷，還能提高資產(chǎn)效率。

圖1 智能輸送系統

2 智能輸送系統的應用

這并不是貝加萊第一次看到向更柔性的包裝機轉變，早在幾年前，貝加萊就目睹了機械凸輪向現代伺服技術(shù)的轉變。柔性化和優(yōu)化OEE的要求不斷提高，成為機器下一步發(fā)展的良好時(shí)機。

傳統包裝線(xiàn)可以通過(guò)兩種方式中的任意一種進(jìn)行設計。其一是通過(guò)間歇式生產(chǎn)，產(chǎn)品從一個(gè)工位輸送至另一個(gè)工位，在填充、涂膠、包裝中的每一步都會(huì )有停留。采用此種方法的缺點(diǎn)是生產(chǎn)循環(huán)時(shí)間由最慢的工位決定。另一種可行的方式是連續運動(dòng)，其中工位隨輸送帶一起運動(dòng)，轉盤(pán)式灌裝就是一個(gè)很好的應用例子。

使用傳統伺服技術(shù)，必須在以上兩種設計方式中任選其一，用戶(hù)無(wú)法將它們進(jìn)行混合使用。這恰好是具有長(cháng)定子直線(xiàn)電機技術(shù)的智能輸送系統發(fā)揮作用之處。這些系統由一個(gè)橢圓形軌道的電機定子和任意數量的動(dòng)子組成。在最先進(jìn)的設計中，動(dòng)子通過(guò)磁力保持在軌道上的適當位置并由電磁驅動(dòng)。

采用智能輸送系統這種新技術(shù)具備最大的優(yōu)勢是，用戶(hù)可以使每一個(gè)動(dòng)子獨立于其它動(dòng)子運動(dòng)。動(dòng)子可以以不同的速度運動(dòng)、停止甚至向后方運動(dòng)。速度和加速度也可以適應不同的生產(chǎn)步驟。這種產(chǎn)品、過(guò)程和結構間的解耦設計使高柔性和高生產(chǎn)率成為可能。動(dòng)子運動(dòng)甚至還可以用作CNC或機器人應用中的附加軸。

當用戶(hù)考慮動(dòng)子的動(dòng)態(tài)加速度時(shí)，智能輸送系統能夠顯著(zhù)減少包裝循環(huán)時(shí)間，有時(shí)甚至可以減少一半的時(shí)間。將過(guò)程與機械設計分開(kāi)時(shí)，運動(dòng)曲線(xiàn)由每個(gè)單獨的產(chǎn)品定義，而非機器的物理限制。

盡管生產(chǎn)速度大大提高，但是智能輸送系統并不要求包裝過(guò)程本身做出任何改變。智能輸送系統所做的只是優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程中各工序間的物品輸送方式?；旧?，智能輸送系統允許用戶(hù)對異步過(guò)程進(jìn)行同步，具有不同循環(huán)時(shí)間的眾多不同生產(chǎn)任務(wù)匯集在一起，形成一個(gè)連續的過(guò)程。

圖2 磁性動(dòng)子可以非常輕松地被裝上或拆下軌道

圖3 每個(gè)動(dòng)子都可以變速，停止甚至向后運動(dòng)-彼此之間相互獨立

3 智能輸送系統提高資產(chǎn)效率

高生產(chǎn)速度帶來(lái)了便利，但是對于柔性生產(chǎn)和OEE改進(jìn)而言，用戶(hù)還需要將它與快速換型相結合。智能輸送系統有兩種有助于加速換型的方式。一方面，用戶(hù)可以以軟件映射的方式實(shí)現大部分換型工作；另一方面，用戶(hù)可以非常輕松地在軌道上添加或移除磁力輸送裝置。

智能輸送系統還可以大大簡(jiǎn)化機器架構。通過(guò)使用簡(jiǎn)單有效的軟件配置取代機械結構，可以消除電機驅動(dòng)的傳動(dòng)鏈、皮帶和齒輪。最終，有效降低維護成本。

圖4 SuperTrak仿真工具涵蓋機器人同步的設計

一些公司在猶豫是否嘗試新技術(shù)，苦于實(shí)施成本的難預測性。值得一提的是，通過(guò)使用貝加萊智能輸送系統，將改變這個(gè)問(wèn)題。貝加萊提供的仿真工具甚至可以將同步的機器人考慮在內。采用仿真工具可以對軌道進(jìn)行定制化仿真，從而通過(guò)使用智能輸送系統實(shí)現現有的包裝過(guò)程，機器操作員可以明確軌道的長(cháng)度以及傳動(dòng)子的數量。仿真工具還可以用于執行虛擬試生產(chǎn)。智能輸送系統助力用戶(hù)輕松地優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，提高資產(chǎn)效率。

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年7月刊