倍福XTS在Groninger公司線性輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用

德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司

倍福XTS在Groninger公司線性輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用

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線性灌裝機(jī)相比循環(huán)式灌裝系統(tǒng)而言，在項(xiàng)目應(yīng)用、用戶使用以及維護(hù)方面顯得更加友好。然而，在一些無法使用大型機(jī)器的場(chǎng)合，加工速度會(huì)受到限制。除非用戶使用的是一套基于XTS（eXtended Transport System）磁懸浮輸送系統(tǒng)的將高灌裝速度與緊湊型設(shè)計(jì)結(jié)合在一起的創(chuàng)新型機(jī)械設(shè)計(jì)，如Groninger公司設(shè)計(jì)的全新化妝品灌裝線。

圖1　結(jié)構(gòu)緊湊的XTS，可以安裝在任何位置，通過45度角安裝方式，可以節(jié)省灌裝系統(tǒng)中額外的空間

1　倍福XTS：實(shí)現(xiàn)緊湊、快速的線性傳輸設(shè)備

（1）針對(duì)包裝行業(yè)的解決方案

結(jié)構(gòu)緊湊、處理速度快的線性化妝品灌裝線。

（2）XTS為客戶帶來的好處

· 線性序列與高吞吐量相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)；

· 占地面積小：由于無需重復(fù)使用傳送帶，生產(chǎn)線長(zhǎng)度從7.5m縮短到6m；

· 用軟件功能取代硬件；

· 提高產(chǎn)品搬運(yùn)的靈活性和質(zhì)量。

35年來，Groninger公司一直在其位于德國(guó)克賴爾斯海姆的總部開發(fā)針對(duì)制藥行業(yè)的先進(jìn)器械和設(shè)備，而在施內(nèi)爾多夫附近的工廠則是針對(duì)化妝品行業(yè)的器械和設(shè)備。化妝品銷售總監(jiān)Hubertus Ritzenhofen解釋道：“雄厚的行業(yè)和技術(shù)專業(yè)知識(shí)是我們成功的關(guān)鍵因素之一。Groninger每年都將撥出10%的銷售收入投資研發(fā)?；瘖y品部門亦是如此，包括針對(duì)所有液體化妝品的灌裝系統(tǒng)，從水狀類產(chǎn)品（如漱口水）到粘性較高的霜狀及膏狀化妝品，如睫毛膏?！?/p>

Groninger公司技術(shù)總監(jiān)Markus Regner講述了一個(gè)最新的實(shí)例：“巴西一家大型化妝品制造商的香精灌裝系統(tǒng)的關(guān)鍵要求是速度和靈活性，且占地面積要小。該設(shè)備每分鐘可灌裝150瓶淡香水或香精，這相當(dāng)于三班制情況下每天能灌裝30萬瓶。系統(tǒng)必須能夠搬運(yùn)封口方式非常復(fù)雜的瓶子。另外一個(gè)因素是，生產(chǎn)線目前要處理八種不同的產(chǎn)品，必須為未來的產(chǎn)品轉(zhuǎn)換提供足夠的靈活性。”Hubertus Ritzenhofen持相同意見：“化妝品行業(yè)中最大的挑戰(zhàn)是規(guī)格多種多樣。在某些情況下，一臺(tái)機(jī)器最多可以處理一百多種不同的容器規(guī)格。因此，最終產(chǎn)品的靈活性至關(guān)重要。”

圖2　在為巴西一家大型化妝品制造商實(shí)施的灌裝線中，Groninger通過使用XTS實(shí)施了一個(gè)線性機(jī)方案，同時(shí)滿足了占地面積小的要求

2　充分利用創(chuàng)新潛力實(shí)現(xiàn)節(jié)省空間的瓶子搬運(yùn)單元

靈活性也是香精灌裝系統(tǒng)開發(fā)時(shí)的一個(gè)關(guān)鍵要求，正如Hubertus Ritzenhofen所闡述的那樣：“一方面，我們必須考慮到客戶在系統(tǒng)吞吐量方面的需求日益增加，另一方面，機(jī)器比原先設(shè)計(jì)時(shí)可用的空間要小。從這些基本要求來看，是不可能實(shí)現(xiàn)我們首選的線性機(jī)布局方案，即一整套系統(tǒng)由定時(shí)式灌裝機(jī)和連續(xù)封口機(jī)以傳統(tǒng)的方式組建而成。高輸出速度將需要在系統(tǒng)組件之間有多種輸送帶，卻沒有可用的空間放下這些傳送帶?！?/p>

“倍福的XTS系統(tǒng)讓我們能夠在系統(tǒng)組件之間實(shí)施一個(gè)極為緊湊的瓶子搬運(yùn)單元?！盡arkus Regner說道，“由于無需重復(fù)使用傳送帶，我們能夠?qū)⑾到y(tǒng)長(zhǎng)度從原先的7.5m縮短到現(xiàn)在的約6m。值得注意的是，這樣一個(gè)顯著的縮短自身長(zhǎng)度并不是決定性的，因?yàn)榧词归L(zhǎng)度僅僅超過10cm，傳統(tǒng)的線性機(jī)設(shè)計(jì)也是不可能實(shí)現(xiàn)的。這將會(huì)給灌裝過程的實(shí)施帶來缺點(diǎn)，因?yàn)楣嘌b過程不僅需要時(shí)間，也要有足夠的專業(yè)知識(shí)，可以在一個(gè)線性過程中得到更好的控制?！盚ubertus Ritzenhofen補(bǔ)充道，“我們和客戶都相信，無論是從應(yīng)用程序和操作的角度來看，還是在維護(hù)方面，線性過程都有很大的優(yōu)勢(shì)。通過XTS，我們能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)仍然能夠滿足巴西化妝品制造商的吞吐量要求的線性傳輸設(shè)備，過去，這通常只能依靠一套循環(huán)式灌裝線才能實(shí)現(xiàn)?！?/p>

3　XTS 可用軟件功能取代傳統(tǒng)硬件

Markus Regner談道：“通過XTS，我們能夠做到無需使用占用空間的集聚式輸送帶，何況XTS系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)也非常緊湊。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它可以安裝在任何位置。在該灌裝系統(tǒng)中，它對(duì)著輸送方向傾斜45度。工件托架夾具也傾斜45度，以便能夠以最小的空間要求實(shí)現(xiàn)所需的搬運(yùn)單元，使用水平夾具向前輸送產(chǎn)品，垂直夾具以最節(jié)省空間的方式往回輸送?！?/p>

Markus Regner看到了其它重要優(yōu)點(diǎn)，如靈活性和產(chǎn)品搬運(yùn)質(zhì)量的提高：“在這一設(shè)備里，10瓶一捆從灌裝區(qū)輸出。在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，這一批次將進(jìn)入一個(gè)平衡回路，導(dǎo)致急劇減速。視具體的速度情況，這可能會(huì)導(dǎo)致液體溢出。當(dāng)然，這種情況可能會(huì)得到適當(dāng)?shù)奶幚?，但這可能意味著一個(gè)完全可控的產(chǎn)品——即灌裝好的瓶子，必須從控制過程中被移出去，僅在封口時(shí)返回。有了XTS，可自始至終控制住產(chǎn)品， 可以在軟件功能基礎(chǔ)上對(duì)瓶子集聚進(jìn)行優(yōu)化。因此，XTS能夠更迅速地使用機(jī)器處理復(fù)雜或困難的產(chǎn)品容器批次?！?/p>

圖3　10瓶為一批次灌裝香精，然后與它們的工件托架一起推送到正在等待的XTS動(dòng)子的抓取元件中

4　一個(gè)橢圓形軌道上有 30 個(gè)動(dòng)子

針對(duì)化妝品灌裝線的XTS系統(tǒng)共由20個(gè)直線電機(jī)模塊組成，每個(gè)模塊長(zhǎng)25cm，半圓形用作曲線模塊，以及30個(gè)帶有半圓形工件托架夾具的動(dòng)子。最后構(gòu)成一個(gè)長(zhǎng)約3m的橢圓形軌道。整個(gè)系統(tǒng)軌跡速度為1.5m/s，動(dòng)子最大加速度為10m/s2 ，通過一臺(tái)C6920控制柜式PC控制，控制周期時(shí)間為2ms。

圖4　灌裝后，10瓶為一組從靜止?fàn)顟B(tài)加速，然后與連續(xù)的封口過程動(dòng)態(tài)同步

10瓶為一批次，在靜止情況下灌裝，以便能夠滿足所需的工藝要求。然后，香精容器通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)過程被密封，這是一個(gè)連續(xù)的過程。Markus Regner指出：“10個(gè)工件為一組的模塊必須在相對(duì)短的時(shí)間和不到1m的距離內(nèi)與連續(xù)封口機(jī)同步。這是一個(gè)相當(dāng)艱巨的任務(wù)，它可以使用XTS以最佳的方式解決。另一個(gè)方面是，在灌裝過程中，等待著裝滿的瓶的十個(gè)夾具并排排列，中間沒有一點(diǎn)間隙。但在進(jìn)入封口機(jī)時(shí)，它們必須有一定的等距間距。順便說一句，這也適用于各自包含10個(gè)夾具兩組組件的距離，兩組之間應(yīng)該沒有間隙。這些對(duì)于XTS來說都是理想的應(yīng)用。”

5　挖掘更多的效率潛力

Groninger的XTS系統(tǒng)目前使用了30個(gè)動(dòng)子：在灌裝區(qū)域數(shù)量為10瓶的一個(gè)組，封口機(jī)中有另一個(gè)組在同步階段，第三個(gè)組從封口處理過程中卸貨或返回到罐裝區(qū)。Markus Regner已經(jīng)看到了未來的效率潛力：“我們可以進(jìn)一步優(yōu)化和更好地利用XTS的性能儲(chǔ)備，以節(jié)省更多的動(dòng)子，從而降低成本?！彼又a(bǔ)充道：“此外，XTS使得過程序列是以這樣一種方式映射，即我們可以復(fù)制最慢的子進(jìn)程，從而顯著提高整體處理速度。這些典型的例子都是較復(fù)雜的，因此在機(jī)器開發(fā)過程中會(huì)出現(xiàn)因產(chǎn)品回顧性修改造成的耗時(shí)的封口機(jī)制或額外的處理步驟?！?/p>