利樂(lè )公司所生產(chǎn)的牛奶、果汁等多種飲品的經(jīng)典紙盒包裝，幾乎已經(jīng)為我們所有人所熟知。盡管這些紙盒在運輸及日常使用中展現出了極高的效率與耐用性，但它們的制造過(guò)程卻對生產(chǎn)技術(shù)提出了極為嚴苛的要求。利樂(lè )公司位于意大利摩德納的研發(fā)與技術(shù)專(zhuān)家團隊，在為其紙盒包裝開(kāi)發(fā)的新一代加蓋機中，創(chuàng )新性地融入了倍福的 XTS 磁驅柔性輸送系統，成功達成了高質(zhì)量、高產(chǎn)量以及高工藝靈活性這三大核心目標。系統取得了巨大成功，利樂(lè )的試點(diǎn)客戶(hù)對其可靠性、高性能和靈活性贊譽(yù)有加，親切地稱(chēng)之為“魔法機”。

利樂(lè )是全球領(lǐng)先的食品加工和包裝解決方案提供商,公司秉承與客戶(hù)及供應商緊密合作的宗旨，致力于每日為全球超過(guò) 160 個(gè)國家的數億人口提供安全、富含營(yíng)養的食品，同時(shí)竭力將對環(huán)境的影響降至最低水平。在摩德納工廠(chǎng)，利樂(lè )團隊憑借利樂(lè )?超高速 CAP40 型加蓋機成功達成了這一目標。該解決方案能能夠根據實(shí)際需求，每小時(shí)能完成 25,000 包飲料紙盒的加蓋任務(wù)。利樂(lè )公司產(chǎn)品負責人 Gianmarco Di Eusebio 解釋道：“在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的每一個(gè)環(huán)節，我們都堅定不移地認為，認真傾聽(tīng)并深入理解客戶(hù)的意見(jiàn)是至關(guān)重要的。鑒于這一點(diǎn)，我們迫切需要一臺更加靈活、占地面積更小且系統產(chǎn)能更高的設備。目前采用的一次用量包裝解決方案每小時(shí)僅能處理 9000 件產(chǎn)品，若要達到每小時(shí) 25,000 件的處理需求，就意味著(zhù)需要安裝三臺設備，且每臺設備都需要配備完整的送料系統等輔助設備，同時(shí)，還需要騰出足夠的空間來(lái)安置這些設備?！彼a充道，這臺新設備面臨著(zhù)非常嚴苛的要求：一方面，它必須實(shí)現極高的處理速度；另一方面，蓋體的復雜 3D 幾何形狀對涂膠作業(yè)的質(zhì)量標準提出了極高的挑戰。

利樂(lè )公司技術(shù)專(zhuān)家 Fabio Bassissi 

XTS 動(dòng)子可以作為獨立的伺服軸進(jìn)行控制，從而極大地簡(jiǎn)化和加速了新產(chǎn)品格式的引入，并且能夠充分利用軟件的靈活性。此外，結合用于涂膠監測的視覺(jué)系統，我們還能夠極為高效地補償任何機械公差。

基于 PC 的解決方案打破  既有局限性并顯著(zhù)提升數據透明度

利樂(lè )公司決定采用倍?；?PC 的控制技術(shù)，主要基于對其出色計算能力的深刻考量，這無(wú)疑是促成這一選擇的決定性因素之一。利樂(lè )公司創(chuàng )新與分析生產(chǎn)線(xiàn)解決方案總監 Paolo Scarabelli 強調了這一點(diǎn)的一個(gè)重要方面：“我們的客戶(hù)對于高度數字化且互聯(lián)互通的系統的需求正不斷攀升。倍?；?PC 的控制技術(shù)為實(shí)現這些目標提供了理想的基礎。在利樂(lè )?超高速 CAP40 型加蓋機上，我們憑借先進(jìn)的數字化技術(shù)，成功打破了數字組件與機械部件之間的傳統界限。在我們這個(gè)具體案例中，這意味著(zhù)我們能夠更全面地實(shí)現更多設備功能的數字化控制，從而確保提升系統運行的可靠性?！?/p>

倍?；?PC 的控制技術(shù)為實(shí)現這些目標提供了理想的基礎。XTS 還使得原本依賴(lài)機械手段完成的工作能夠輕松地被先進(jìn)的軟件功能所替代，這標志著(zhù)我們在構建數字化機器方面又邁出了堅實(shí)的一步。

—— 利樂(lè )公司創(chuàng )新與分析生產(chǎn)線(xiàn)解決方案總監

Paolo Scarabelli

總體而言，更高水平的數字化極大地提升了數據的透明度，這不僅顯著(zhù)加速了產(chǎn)品更換的流程，還切實(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量。如果視覺(jué)檢測系統檢測到涂膠位置偏離了預定位置，軟件將在系統運行中即時(shí)進(jìn)行自適應調整，通過(guò)調整雙層動(dòng)子中與之相鏈接的動(dòng)子凸輪表修正位置，以確保涂膠位置精準無(wú)誤。Fabio Bassissi 繼續說(shuō)道：“我們還采用了先進(jìn)的設備健康監測系統，以全面檢查設備的運行狀態(tài)。所有這些因素對于確保產(chǎn)品質(zhì)量及其最終成功都起著(zhù)至關(guān)重要的作用。最終，飲料容器必須達到密封可靠且無(wú)任何泄漏的標準，方可被允許發(fā)送給終端客戶(hù)?！?/p>

利樂(lè )?超高速 CAP40 型加蓋機中還配備了多臺倍福 PS3031 電源

實(shí)現高精度復雜運動(dòng)序列的可靠控制

利樂(lè )?超高速 CAP40 型加蓋機關(guān)聯(lián)的軸數量極為龐大，實(shí)軸數量超過(guò) 120 個(gè)，并配有 10 個(gè)虛擬主軸，充分彰顯了其運動(dòng)控制過(guò)程的高度復雜性。其中的大部分軸都用于配置兩條并行的 XTS 系統，系統每條軌道長(cháng) 4.5 米，并配備 55 個(gè)動(dòng)子。此外，系統還配備了約 10 個(gè)旋轉伺服軸，專(zhuān)門(mén)用于包裝輸送、熱熔膠涂膠等任務(wù)。

兩臺并行運行的 XTS 磁驅柔性輸送系統能夠以極高的速度和精度將塑料蓋精確貼合到包裝盒上，這一過(guò)程中還得到了由 AM8000 伺服電機驅動(dòng)的其它運動(dòng)軸的輔助（如上圖所示）

為了確保蓋體能夠精準地依據其三維幾何形狀進(jìn)行粘合，必須精確同步控制 XTS 動(dòng)子的運動(dòng)以及 X、Y、Z 方向上的各類(lèi)旋轉運動(dòng)。此處的獨特之處在于，每對動(dòng)子都通過(guò)專(zhuān)門(mén)的工具結構相互連接，但它們卻能在兩個(gè)平行安裝的 XTS 單元上獨立且協(xié)調地運行。無(wú)論動(dòng)子是在單個(gè)系統上排列成一行，還是分布在兩個(gè)不同的系統上，控制軟件都能充分利用其靈活性，確保所有動(dòng)子始終保持完全同步的運動(dòng)狀態(tài)。據利樂(lè )公司包裝線(xiàn)嵌入式自動(dòng)化部門(mén)總監 Stefano Flore 介紹，XTS 憑借其模塊化設計和出色的軟件功能，往往能夠實(shí)現極高的靈活性。例如，XTS 系統的軌道長(cháng)度及動(dòng)子數量可根據具體需求調整，因此在開(kāi)發(fā)產(chǎn)量更高或更低的設備型號時(shí)，幾乎不會(huì )增加額外的工作量。此外，更換不同的包裝格式以適應各種填充量、包裝頂部形狀或蓋體等需求，變得異常簡(jiǎn)便快捷。我們只需在軟件中設定耦合動(dòng)子間距及兩個(gè) XTS 系統的運動(dòng)參數的新值即可。

Stefano Flore 還特別強調，XTS 動(dòng)子所具備的獨立控制能力遠遠超出了單純的產(chǎn)品輸送范疇：“當蓋體被動(dòng)子上對應的固定支架拾起后，最多六個(gè)同步動(dòng)子組成一個(gè)作業(yè)批次，協(xié)同進(jìn)行輪廓涂膠。為此，蓋體支架會(huì )通過(guò)機械耦合的方式，與并行運行的 XTS 系統的相關(guān)動(dòng)子一起，在 X 軸和 Y 軸上移動(dòng)。在這個(gè)過(guò)程中，系統會(huì )自動(dòng)補償任何可能存在的公差，例如熱熔膠槍噴嘴所產(chǎn)生的公差。然后，將蓋體貼合于包裝盒，并通過(guò)圖像處理技術(shù)嚴格監測整個(gè)過(guò)程。XTS 還會(huì )利用動(dòng)子中精確控制的橫向力來(lái)維持恰當的接觸壓力，從而確保涂膠過(guò)程的精準無(wú)誤?！边@種力源自?xún)蓚€(gè)相互耦合的龍門(mén)式動(dòng)子之間精確的相互作用。XTS 相較于機械系統的另一大顯著(zhù)優(yōu)勢在于，它能夠在軟件中集中獲取和處理海量信息。這樣不僅能迅速定位系統參數的偏差，還能通過(guò)采取相應措施來(lái)徹底規避這些偏差。關(guān)于故障問(wèn)題，Gianmarco Di Eusebio 補充道：“該系統的平均無(wú)故障工作時(shí)間（MTBF） 實(shí)現了超過(guò)一倍的增長(cháng)?！?/p>

在 XTS 系統的上部區域，塑料蓋體被均勻地涂抹上了膠水，隨后，在系統的下部區域，塑料蓋體以肉眼幾乎難以辨識的超高速度被精準無(wú)誤地粘貼到包裝盒上

控制技術(shù)確保了持續的高性能表現

利樂(lè )之所以選擇倍福的控制技術(shù)，是因為所有與系統緊密相關(guān)的組件都可以一站式獲取，從而確保了集成過(guò)程的無(wú)縫對接與高效運行。設備控制系統的核心組件是兩臺 C6032 超緊湊型工業(yè) PC ，它們用于運行 HMI 應用程序、兩個(gè) XTS 系統、基于 TwinCAT NC PTP 的運動(dòng)控制以及 TwinCAT PLC。此外，單個(gè)控制單元還具備將多種功能（如設備仿真等）進(jìn)行組合的能力。此外，所選的硬件平臺為日后擴展更多功能預留了廣闊的空間和潛力。更為關(guān)鍵的是，倍福的產(chǎn)品種類(lèi)極為豐富，能夠精準滿(mǎn)足用戶(hù)在計算能力、內存擴展以及外形規格等多個(gè)方面的需求，從而確保系統能夠靈活適應未來(lái)的發(fā)展趨勢與需求。

利樂(lè )公司強大的專(zhuān)家團隊（從左至右）：Davide Borghi、Paolo Scarabelli、Francesco Venturi、Stefano Flore、Andrej Burieta、Stefano Mittarelli、Pierluigi Canalini、Paolo Goldoni、Andrea Lestini、Elena Sachetti 和 Gianmarco Di Eusebio 以及倍福大客戶(hù)經(jīng)理 Alexander M?nchmeier（左）在利樂(lè )?超高速 CAP40 型加蓋機前

在談及 TwinCAT 軟件的應用體驗時(shí)，Paolo Scarabelli 表示：“TwinCAT 能夠充分發(fā)掘并釋放基于 PC 的控制技術(shù)的全部潛能，包括支持面向對象的語(yǔ)言在內的多種編程語(yǔ)言、與 Visual Studio 的無(wú)縫集成、全面的網(wǎng)絡(luò )配置選項，以及出色的多核處理能力。此外，該軟件結構清晰，其良好的開(kāi)放性不僅讓我們能夠充分利用倍福提供的軟件庫資源，還能輕松實(shí)現自有庫的無(wú)縫集成，從而打造出貼合特定設備需求的定制化狀態(tài)監測系統。我們在開(kāi)發(fā)過(guò)程中廣泛采用 TwinCAT Scope 進(jìn)行深入的分析工作?？傮w而言，TwinCAT 為我們提供了極為全面的支持，尤其是在實(shí)現我們標準化軟件開(kāi)發(fā)目標的過(guò)程中?！?/p>

基于 PC 的控制技術(shù)憑借其開(kāi)放性和靈活性，在整個(gè)領(lǐng)域中都發(fā)揮著(zhù)重要作用，他進(jìn)一步補充道：強大且開(kāi)放的 EtherCAT 通信系統為各類(lèi)應用提供了理想支持，它能夠無(wú)縫集成 I/O 端子模塊網(wǎng)段、安全功能以及驅動(dòng)組件。Stefano Flore 表示：“AX8000 憑借其極高的動(dòng)態(tài)性能和精確的運動(dòng)控制能力，展現出了顯著(zhù)的優(yōu)勢。另外，它采用了模塊化設計，外形小巧且應用靈活多變，當有需要時(shí)，能夠輕松添加更多軸。AM8000 伺服電機在電機類(lèi)型、功率、繞組類(lèi)型等方面都可以定制配置，為達成上述目標提供了有力支持?！?/p>

設備中的 AM8000 伺服電機通過(guò) AX8000 多軸伺服系統控制

提供全方位支持，未來(lái)潛力無(wú)限

利樂(lè )公司高級設備分析經(jīng)理 Davide Borghi 認為，在面對要求如此嚴苛的應用時(shí)，自動(dòng)化合作伙伴所提供的支持同樣起著(zhù)至關(guān)重要的作用：“在修改設備方案時(shí)，技術(shù)支持的作用尤為重要。對于利樂(lè )?超高速 CAP40 型加蓋機而言，從可行性測試階段伊始，這一點(diǎn)就顯得至關(guān)重要，尤其對于配備 XTS 系統及其大量功能的應用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，更是具有特別的意義。在任何情況下，所提供的技術(shù)支持都無(wú)可挑剔，無(wú)論是與倍福意大利公司和德國專(zhuān)家的現場(chǎng)合作，還是與各層級管理人員的協(xié)作配合，都表現出色?！?/p>

雙方之間的緊密合作關(guān)系將在未來(lái)得到進(jìn)一步的深化，因為 Stefano Flore 仍然堅信，在利樂(lè )?設備中采用基于 PC 的控制技術(shù)蘊含著(zhù)巨大的發(fā)展潛力：“我們認為，無(wú)電纜技術(shù)（NCT）是 XTS 系統的一項極具前景的進(jìn)一步升級發(fā)展。我們已經(jīng)著(zhù)手測試 XPlanar 技術(shù)為多種應用場(chǎng)景所帶來(lái)的各種可能性。我們還看到了 MX-System 無(wú)控制柜解決方案以及 TwinCAT Runtime for Linux?極具吸引力的優(yōu)勢。我們擁有巨大的潛力，能夠像在這個(gè)案例中的試點(diǎn)客戶(hù)所體驗的那樣，給用戶(hù)帶去驚喜，為他們精心打造出一臺充滿(mǎn)魔力的‘魔法機’?！?/p>