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1 背景

在食品飲料、化妝品等行業(yè)，包裝消費(fèi)品生產(chǎn)商正在要求不斷擴(kuò)大包裝選擇范圍。消費(fèi)品生產(chǎn)商需要適應(yīng)不同的包裝種類、碼垛方式以及產(chǎn)品內(nèi)容，這為機(jī)械制造商在實(shí)現(xiàn)快速換型和高度柔性方面帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。在一定程度上，當(dāng)前許多機(jī)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(jī)器的復(fù)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)法以高性價(jià)比的方式跟上這種變化。但是，貝加萊具有獨(dú)立動(dòng)子的智能輸送系統(tǒng)，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(tǒng)

2 智能輸送系統(tǒng)的應(yīng)用

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

傳統(tǒng)包裝線可以通過(guò)兩種方式中的任意一種進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(xù)運(yùn)動(dòng)，其中工位隨輸送帶一起運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤式灌裝就是一個(gè)很好的應(yīng)用例子。

使用傳統(tǒng)伺服技術(shù)，必須在以上兩種設(shè)計(jì)方式中任選其一，用戶無(wú)法將它們進(jìn)行混合使用。這恰好是具有長(zhǎng)定子直線電機(jī)技術(shù)的智能輸送系統(tǒng)發(fā)揮作用之處。這些系統(tǒng)由一個(gè)橢圓形軌道的電機(jī)定子和任意數(shù)量的動(dòng)子組成。在最先進(jìn)的設(shè)計(jì)中，動(dòng)子通過(guò)磁力保持在軌道上的適當(dāng)位置并由電磁驅(qū)動(dòng)。

采用智能輸送系統(tǒng)這種新技術(shù)具備最大的優(yōu)勢(shì)是，用戶可以使每一個(gè)動(dòng)子獨(dú)立于其它動(dòng)子運(yùn)動(dòng)。動(dòng)子可以以不同的速度運(yùn)動(dòng)、停止甚至向后方運(yùn)動(dòng)。速度和加速度也可以適應(yīng)不同的生產(chǎn)步驟。這種產(chǎn)品、過(guò)程和結(jié)構(gòu)間的解耦設(shè)計(jì)使高柔性和高生產(chǎn)率成為可能。動(dòng)子運(yùn)動(dòng)甚至還可以用作CNC或機(jī)器人應(yīng)用中的附加軸。

當(dāng)用戶考慮動(dòng)子的動(dòng)態(tài)加速度時(shí)，智能輸送系統(tǒng)能夠顯著減少包裝循環(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(jī)械設(shè)計(jì)分開(kāi)時(shí)，運(yùn)動(dòng)曲線由每個(gè)單獨(dú)的產(chǎn)品定義，而非機(jī)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(tǒng)并不要求包裝過(guò)程本身做出任何改變。智能輸送系統(tǒng)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。基本上，智能輸送系統(tǒng)允許用戶對(duì)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(xù)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(yùn)動(dòng)-彼此之間相互獨(dú)立

3 智能輸送系統(tǒng)提高資產(chǎn)效率

高生產(chǎn)速度帶來(lái)了便利，但是對(duì)于柔性生產(chǎn)和OEE改進(jìn)而言，用戶還需要將它與快速換型相結(jié)合。智能輸送系統(tǒng)有兩種有助于加速換型的方式。一方面，用戶可以以軟件映射的方式實(shí)現(xiàn)大部分換型工作；另一方面，用戶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(tǒng)還可以大大簡(jiǎn)化機(jī)器架構(gòu)。通過(guò)使用簡(jiǎn)單有效的軟件配置取代機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以消除電機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)鏈、皮帶和齒輪。最終，有效降低維護(hù)成本。

圖4 SuperTrak仿真工具涵蓋機(jī)器人同步的設(shè)計(jì)

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(yù)測(cè)性。值得一提的是，通過(guò)使用貝加萊智能輸送系統(tǒng)，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(jī)器人考慮在內(nèi)。采用仿真工具可以對(duì)軌道進(jìn)行定制化仿真，從而通過(guò)使用智能輸送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有的包裝過(guò)程，機(jī)器操作員可以明確軌道的長(zhǎng)度以及傳動(dòng)子的數(shù)量。仿真工具還可以用于執(zhí)行虛擬試生產(chǎn)。智能輸送系統(tǒng)助力用戶輕松地優(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