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案例详细
标题新技术打开日化包装的大门
技术领域工业安全
行业
简介
内容
新技术打开日化包装的大门
  
 
　　 　P&G公司通过新的伺服技术提高了设备的灵活性，增加了生产能力并使设备资产得到了更好的利用。
　　
　　 一条来自Project Front Door公司的新型牙膏灌注生产线，从5月份开始在Gross Gerau运行，其驱动系统大部分采用伺服技术。如牙膏灌注、纸箱包装、打包以及在新生产线上的装箱包装由四台机器完成，其中54台驱动电机全部采用由Elau公司提供的伺服马达。牙膏灌注生产线中使用的是IWKA公司的TFS-80-4型牙膏灌注机，由29台伺服马达和许多辅助驱动机构组成。所有牙膏管的捡取、装载、导向、灌注、加热、封口及卸载都通过两个PacDrive控制器控制。每个控制器具有控制运动、逻辑控制和连接HMI人/机接口的能力，且通过SERCOS光纤网络与其相应的伺服驱动机构连接。　　实际上，在TFS-80-4牙膏灌注机上安装一个PacDrive控制器就足够了；但在该机械早期的设计过程中，IWKA公司的工程师们决定采用两个控制器，以保证该机器能发挥最高性能，每一控制器各负责机器一半运动轴的控制。
　　
　　 所要完成的任务Project Front Door公司的主要目标是要达到牙膏的高速灌注。IWKA公司负责TFS-80-4牙膏灌装机的交货，而P&G公司负责计量。P&G公司的维修总监Thorsten May先生说：“与工厂原先使用的老式生产线比较，我们在新系统上每分钟生产的牙膏数量增加了两倍。”老式牙膏灌注机全部采用普通的PLC可编程逻辑控制器控制，并依赖于机械驱动/离合/制动的方法，只采用两台伺服马达，用于牙膏管的导向控制。新型牙膏灌注机所具备的优点远非只是速度的提高，其转换功能也有了很大的提高。”
　　
　　 1 w K A 公司的经理A X e 1A_ugenste．m先生说：“设备灵活性的提高非常明显。老式牙膏灌注机是机械式的，当牙膏管变换到新的尺寸时或改变产品配方时，还得更换机械凸轮。但采用伺服驱动系统以后，可将产品的格式储存到控制器之中，从HMI屏幕显示的菜单上选择适当格式。牙膏灌注机会按需要自动调节新凸轮的外形。所谓转换是指牙膏从一种味道转换成另一种味道，或者是指牙膏管从50mL(1．7oz)容量转换到125mL(4．23oz)容量。”
　　
　　 按照Augenstein先生的说法，在评估这一新型牙膏灌注机的现有控制系统时，其中一个要求就是：不但在一种标准产品格式更换到另一种格式的情况下，而且要在运动过程中及产品的运行过程中，控制系统应能够快速、自动变换凸轮外形。
　　
　　 在这样情况下，如果湿度或温度或产品粘稠度或其它可变因素等引起产品流动性发生变化，而使其与原先设定的标准配置有所不同，那么P&G公司的操作员／技术员就会采取正确的措施，在HMI屏幕的菜单上调节其电子凸轮的外形，即使牙膏在灌注的时候也不会受到影响。Elau公司的伺服驱动机构和控制系统可以满足这一运动过程中的变换要求。
　　
　　 在这一控制系统中，凸轮的外形以数学函数的形式被储存在中央控制器之中。每次当需要新位置的设定点时，系统就会在线计算这些设定点，并将它们传输给驱动机构。因此在计算速度的同时也就获得了定位，而电流回路则由智能驱动机构完成。在调节凸轮的外形时，不需要下载或对驱动机构进行其他的操作。这种中央控制系统与分散智能系统的组合可以使SERCOS总线保持足够的开放度，允许其在运动过程中改变凸轮的外形。
　　
　　 ABB公司的机械手就安装在牙膏灌注机的前面，通过同一条Profibus网络与其连接，允许整条生产线上下之间的信息交换，机械手上配有6个伺服马达／驱动机构的组合件。机械手接收来自1w KA牙膏灌注机其中一个PacDrive控制器的数字信号，并负责从瓦楞纸板运输箱中捡取牙膏管，然后将它们安放到IWKA机械的运送系统上。
　　
　　 实际生产中的伺服技术
　　
　　 牙膏管在瓦楞纸板箱中每10个交叉排列，底部朝上打开。机器灌注50mL容量的牙膏管，每次捡取牙膏管的数量为20个。可将整箱牙膏管进到捡取工作站的伺服马达，每次能将两排牙膏管精确地向前传送，然后由机械手精确抓取，在空中盘旋后将其传送到灌注机的口袋式牙膏管运输系统之中，并一一将牙膏管插入到运输系统的口袋里，然后，机械手又转回到原来的位置抓取另外两排的牙膏管。
　　
　　 一旦当牙膏管进到灌注系统后，更多的伺服驱动机构开始工作：牙膏管紧紧压人到各个口袋之中，并通过导向机构向前传送，当发生皱缩时，可适当调整其侧壁图形。其中4根牙膏管前推，使其与4个灌注喷嘴连接；喷嘴将牙膏注入牙膏管内，然后将其底部卷曲密封并加以修整，每次完成两根牙膏的灌注，通过一个双重卸料站，将灌注好的牙膏送到传送带上，再传送到纸箱包装机上进行包装。
　　
　　 伺服驱动技术所固有的定位精度特别适合于牙膏这样的产品，但牙膏的粘稠度会使控制操作造成一定困难，因为当喷嘴工具闭合时，它可能会影响到清洁度和紧密的密封。然而，IWKA牙膏灌注机的加料配比阀采用专门设计，尽管产品的操作控制比较困难，但采用其操作程序仍可保证其干净的密封。
　　
　　 在牙膏灌注工作站前面安装的传感器可检测牙膏管是否损坏或是否不圆。有关数据将传送到PacDrive控制器，然后由控制器通知给适当的牙膏灌注喷嘴不要将牙膏灌注到已经损坏或不圆的牙膏管内。同时，这一信息也将传输给下游的气动装置，以便将未灌注牙膏的空管在送至纸箱包装机之前从生产线上剔除出去。
　　
　　 SC3HS型纸箱包装机是IWKA公司提供的另一种伺服驱动机械，安装于牙膏灌注机的下游。在这一机械中，只需要6个伺服马达／驱动组合机构。它采用旋转工作的方式，刚好与往复运动相反，工具可将纸箱侧面折叠，可使机器的包装速度达到600个／分。 接着是Garvens检重称量机和一对Sick传感器，用于标注出封装不好的报废纸箱， PacDrive控制器和13个Elau公司的伺服机构用于轴的传动，包括推送、堆叠、包装、密封和卸料。而将设备各部分连接在一起的Profibus网络，在保持打包机与生产线上游设备的同步化方面起着一个重要的作用。紧随Markem 5000系列喷墨打码机之后，就是一台带有Kuka机械手的Pester PAC 6轴机械手托盘打包机，它为这条生产线打上了圆满的句号.