伺服技術(shù)大幅提升熱膜包裝速度

貝加萊工業(yè)自動(dòng)化

為了降低成本并提高速度，熱膜包裝專家Extreme在其最新設(shè)計(jì)的伺服型收縮膜中簡(jiǎn)化了一些機(jī)械設(shè)計(jì)，如取消氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、將所有的控制和顯示單元集成到一個(gè)獨(dú)立的硬件系統(tǒng)等。這一新的熱膜包裝方案使得用戶們?yōu)榇耸芤妗?/p>

自1990年創(chuàng)建起，Extreme包裝公司就生產(chǎn)熱收縮膜包裝設(shè)備，除了提供進(jìn)料和定制難以獲得的替代配件外，還提供培訓(xùn)、咨詢以及提升性能的改造服務(wù)。基于豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，該公司能夠認(rèn)識(shí)到包裝行業(yè)的潛在需求。Extreme包裝機(jī)械制造公司的高速自動(dòng)包裝機(jī)，收縮了通道和進(jìn)料系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于使用的便捷性、靈活性、低維護(hù)成本。

伺服代替氣動(dòng)軸

為了設(shè)計(jì)最新一代熱膜包裝系統(tǒng)，Extreme決定從氣動(dòng)方案切換到B&R的伺服方案，讓加工速度提高到100包/分鐘（ppm）。新的包裝機(jī)是一個(gè)可達(dá) 7個(gè)軸、200ppm的全伺服生產(chǎn)線，同時(shí)增加了一個(gè)完整的線性熱收縮通道和進(jìn)料單元。

Extreme的工程師在其原有的SAL (Servo Auto Length)系列包裝機(jī)上簡(jiǎn)化了機(jī)械潤(rùn)滑系統(tǒng)，并取代了氣缸、專用的溫度控制器、PLC、HMI和所有他們的分立的包裝軟件。“我們想取消任何對(duì)于氣體的使用。”Ray Uttaro-Extreme總經(jīng)理說道，“然而，新的方案價(jià)格只比原有的氣動(dòng)系統(tǒng)略微提高。”

新型包裝機(jī)的控制平臺(tái)使用了B&R的PP65。Extreme的設(shè)計(jì)師Mike Laurin解釋道：“HMI和控制器在同一單元。系統(tǒng)基于以太網(wǎng)通信，它也可以傳輸I/O數(shù)據(jù)。這是一個(gè)了不起的集成控制包”。PP65同時(shí)也融合了所有的控制功能，如兩個(gè)溫度回路來處理密封過程，以及作為一個(gè)操作單元，機(jī)器設(shè)置指令、診斷和屏上示教也被集成在一個(gè)單一的觸摸操作屏里。另外，它能夠儲(chǔ)存100套生產(chǎn)配方，并且其內(nèi)置的VNC-Server功能使得遠(yuǎn)程維護(hù)變得簡(jiǎn)單。它自動(dòng)的包裝長(zhǎng)度配置和產(chǎn)品參數(shù)調(diào)整可適應(yīng)廣泛的生產(chǎn)范圍需要。

Automation Studio軟件，B&R的集成開發(fā)平臺(tái)，使得所有的機(jī)器控制對(duì)象可以在一個(gè)軟件里得到開發(fā)。Laurin 繼續(xù)說道：“另外一個(gè)很好的性能在于B&R方案使用的CF卡，它包含了程序和所有組件的固件。通過這個(gè)CF卡，可使得切換組件變得非常容易。”

在更換到B&R系統(tǒng)之前，微PLC無法處理溫度控制。“以前，我們使用分立的控制器，它不能被集成到PLC中。而使用B&R的系統(tǒng)之后，我們可以減少硬件組件的數(shù)量并輕松集成它們。這降低了制造成本，也使得我們的客戶可以降低長(zhǎng)期擁有成本LCO，并且非常容易排除故障。”Mike講道。

安靜和可靠的系統(tǒng)

為了提升生產(chǎn)速度，水平和垂直方向密封皮帶的氣缸被伺服電機(jī)所取代。高性能的Power Panel控制伺服驅(qū)動(dòng)器的位置以及調(diào)整復(fù)合時(shí)間和接觸壓力。三個(gè)變頻器驅(qū)動(dòng)控制給料、邊封和交叉密封。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)使得軸高速同步。“使用現(xiàn)代的B&R技術(shù)可以幫助我們提供低維護(hù)、安靜和整個(gè)速度范圍內(nèi)的高可靠操作，”Uttaro補(bǔ)充道：“矢量變頻器邊封和交叉密封帶確保了獨(dú)立的皮帶速度電氣控制，使得薄膜具有更強(qiáng)的張力來確保產(chǎn)品間的更好密封，并可以通過B&R彩色觸摸屏進(jìn)行輕松的調(diào)整。”

對(duì)于這一應(yīng)用最大的挑戰(zhàn)在于：速度控制必須非常精確以確保薄膜對(duì)包裝產(chǎn)品的良好密封性能，如果密封頭和傳輸皮帶之間的不匹配，薄膜滑動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致不良密封，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)品在熱收縮通道里薄膜收縮失敗。由此，產(chǎn)品將無法得到良好的保護(hù)。

除了速度，第二個(gè)重要的參數(shù)是當(dāng)交叉密封進(jìn)行包裝時(shí)密封壓力的一致性。伺服控制的密封鄂相比于氣缸方式有更高的密封壓力一致性，這是因?yàn)槿绻O(shè)備沒有被正確維護(hù)的話，氣體壓力會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，并且氣缸會(huì)丟失關(guān)閉/打開速度。所有的變頻器共享同一Ethernet POWERLINK網(wǎng)絡(luò)，使得參數(shù)易于修正，并且與機(jī)器的操作同步。

另外，控制升級(jí)也將速度從每分鐘70包提高到了100包，通過這些升級(jí)，Extreme的工程師可以替代整個(gè)氣動(dòng)方案，包括氣管、壓縮機(jī)、空氣濾波和氣動(dòng)控制器，這簡(jiǎn)化了機(jī)械潤(rùn)滑，所有的軸可以根據(jù)需要配置伺服，并使得未來實(shí)現(xiàn)200包的可能得到了保障。