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P&G公司通過新的伺服技術(shù)提高了設(shè)備的靈活性，增加了生產(chǎn)能力并使設(shè)備資產(chǎn)得到了更好的利用。
一條來自Project Front Door公司的新型牙膏灌注生產(chǎn)線，從5月份開始在Gross Gerau運(yùn)行，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大部分采用伺服技術(shù)。如牙膏灌注、紙箱包裝、打包以及在新生產(chǎn)線上的裝箱包裝由四臺(tái)機(jī)器完成，其中54臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)全部采用由Elau公司提供的伺服馬達(dá)。牙膏灌注生產(chǎn)線中使用的是IWKA公司的TFS-80-4型牙膏灌注機(jī)，由29臺(tái)伺服馬達(dá)和許多輔助驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。所有牙膏管的撿取、裝載、導(dǎo)向、灌注、加熱、封口及卸載都通過兩個(gè)PacDrive控制器控制。每個(gè)控制器具有控制運(yùn)動(dòng)、邏輯控制和連接HMI人/機(jī)接口的能力，且通過SERCOS光纖網(wǎng)絡(luò)與其相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。 實(shí)際上，在TFS-80-4牙膏灌注機(jī)上安裝一個(gè)PacDrive控制器就足夠了；但在該機(jī)械早期的設(shè)計(jì)過程中，IWKA公司的工程師們決定采用兩個(gè)控制器，以保證該機(jī)器能發(fā)揮最高性能，每一控制器各負(fù)責(zé)機(jī)器一半運(yùn)動(dòng)軸的控制。
所要完成的任務(wù)Project Front Door公司的主要目標(biāo)是要達(dá)到牙膏的高速灌注。IWKA公司負(fù)責(zé)TFS-80-4牙膏灌裝機(jī)的交貨，而P&G公司負(fù)責(zé)計(jì)量。P&G公司的維修總監(jiān)Thorsten May先生說：“與工廠原先使用的老式生產(chǎn)線比較，我們?cè)谛孪到y(tǒng)上每分鐘生產(chǎn)的牙膏數(shù)量增加了兩倍。”老式牙膏灌注機(jī)全部采用普通的PLC可編程邏輯控制器控制，并依賴于機(jī)械驅(qū)動(dòng)/離合/制動(dòng)的方法，只采用兩臺(tái)伺服馬達(dá)，用于牙膏管的導(dǎo)向控制。新型牙膏灌注機(jī)所具備的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)非只是速度的提高，其轉(zhuǎn)換功能也有了很大的提高。”
1 w K A 公司的經(jīng)理A X e 1A_ugenste．m先生說：“設(shè)備靈活性的提高非常明顯。老式牙膏灌注機(jī)是機(jī)械式的，當(dāng)牙膏管變換到新的尺寸時(shí)或改變產(chǎn)品配方時(shí)，還得更換機(jī)械凸輪。但采用伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以后，可將產(chǎn)品的格式儲(chǔ)存到控制器之中，從HMI屏幕顯示的菜單上選擇適當(dāng)格式。牙膏灌注機(jī)會(huì)按需要自動(dòng)調(diào)節(jié)新凸輪的外形。所謂轉(zhuǎn)換是指牙膏從一種味道轉(zhuǎn)換成另一種味道，或者是指牙膏管從50mL(1．7oz)容量轉(zhuǎn)換到125mL(4．23oz)容量。”
按照Augenstein先生的說法，在評(píng)估這一新型牙膏灌注機(jī)的現(xiàn)有控制系統(tǒng)時(shí)，其中一個(gè)要求就是：不但在一種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品格式更換到另一種格式的情況下，而且要在運(yùn)動(dòng)過程中及產(chǎn)品的運(yùn)行過程中，控制系統(tǒng)應(yīng)能夠快速、自動(dòng)變換凸輪外形。
在這樣情況下，如果濕度或溫度或產(chǎn)品粘稠度或其它可變因素等引起產(chǎn)品流動(dòng)性發(fā)生變化，而使其與原先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)配置有所不同，那么P&G公司的操作員／技術(shù)員就會(huì)采取正確的措施，在HMI屏幕的菜單上調(diào)節(jié)其電子凸輪的外形，即使牙膏在灌注的時(shí)候也不會(huì)受到影響。Elau公司的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)可以滿足這一運(yùn)動(dòng)過程中的變換要求。
在這一控制系統(tǒng)中，凸輪的外形以數(shù)學(xué)函數(shù)的形式被儲(chǔ)存在中央控制器之中。每次當(dāng)需要新位置的設(shè)定點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)在線計(jì)算這些設(shè)定點(diǎn)，并將它們傳輸給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。因此在計(jì)算速度的同時(shí)也就獲得了定位，而電流回路則由智能驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成。在調(diào)節(jié)凸輪的外形時(shí)，不需要下載或?qū)︱?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行其他的操作。這種中央控制系統(tǒng)與分散智能系統(tǒng)的組合可以使SERCOS總線保持足夠的開放度，允許其在運(yùn)動(dòng)過程中改變凸輪的外形。
ABB公司的機(jī)械手就安裝在牙膏灌注機(jī)的前面，通過同一條Profibus網(wǎng)絡(luò)與其連接，允許整條生產(chǎn)線上下之間的信息交換，機(jī)械手上配有6個(gè)伺服馬達(dá)／驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的組合件。機(jī)械手接收來自1w KA牙膏灌注機(jī)其中一個(gè)PacDrive控制器的數(shù)字信號(hào)，并負(fù)責(zé)從瓦楞紙板運(yùn)輸箱中撿取牙膏管，然后將它們安放到IWKA機(jī)械的運(yùn)送系統(tǒng)上。
實(shí)際生產(chǎn)中的伺服技術(shù)
牙膏管在瓦楞紙板箱中每10個(gè)交叉排列，底部朝上打開。機(jī)器灌注50mL容量的牙膏管，每次撿取牙膏管的數(shù)量為20個(gè)。可將整箱牙膏管進(jìn)到撿取工作站的伺服馬達(dá)，每次能將兩排牙膏管精確地向前傳送，然后由機(jī)械手精確抓取，在空中盤旋后將其傳送到灌注機(jī)的口袋式牙膏管運(yùn)輸系統(tǒng)之中，并一一將牙膏管插入到運(yùn)輸系統(tǒng)的口袋里，然后，機(jī)械手又轉(zhuǎn)回到原來的位置抓取另外兩排的牙膏管。
一旦當(dāng)牙膏管進(jìn)到灌注系統(tǒng)后，更多的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)開始工作：牙膏管緊緊壓人到各個(gè)口袋之中，并通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)向前傳送，當(dāng)發(fā)生皺縮時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整其側(cè)壁圖形。其中4根牙膏管前推，使其與4個(gè)灌注噴嘴連接；噴嘴將牙膏注入牙膏管內(nèi)，然后將其底部卷曲密封并加以修整，每次完成兩根牙膏的灌注，通過一個(gè)雙重卸料站，將灌注好的牙膏送到傳送帶上，再傳送到紙箱包裝機(jī)上進(jìn)行包裝。
伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)所固有的定位精度特別適合于牙膏這樣的產(chǎn)品，但牙膏的粘稠度會(huì)使控制操作造成一定困難，因?yàn)楫?dāng)噴嘴工具閉合時(shí)，它可能會(huì)影響到清潔度和緊密的密封。然而，IWKA牙膏灌注機(jī)的加料配比閥采用專門設(shè)計(jì)，盡管產(chǎn)品的操作控制比較困難，但采用其操作程序仍可保證其干凈的密封。
在牙膏灌注工作站前面安裝的傳感器可檢測(cè)牙膏管是否損壞或是否不圓。有關(guān)數(shù)據(jù)將傳送到PacDrive控制器，然后由控制器通知給適當(dāng)?shù)难栏喙嘧娮觳灰獙⒀栏喙嘧⒌揭呀?jīng)損壞或不圓的牙膏管內(nèi)。同時(shí)，這一信息也將傳輸給下游的氣動(dòng)裝置，以便將未灌注牙膏的空管在送至紙箱包裝機(jī)之前從生產(chǎn)線上剔除出去。
SC3HS型紙箱包裝機(jī)是IWKA公司提供的另一種伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)械，安裝于牙膏灌注機(jī)的下游。在這一機(jī)械中，只需要6個(gè)伺服馬達(dá)／驅(qū)動(dòng)組合機(jī)構(gòu)。它采用旋轉(zhuǎn)工作的方式，剛好與往復(fù)運(yùn)動(dòng)相反，工具可將紙箱側(cè)面折疊，可使機(jī)器的包裝速度達(dá)到600個(gè)／分。 接著是Garvens檢重稱量機(jī)和一對(duì)Sick傳感器，用于標(biāo)注出封裝不好的報(bào)廢紙箱， PacDrive控制器和13個(gè)Elau公司的伺服機(jī)構(gòu)用于軸的傳動(dòng)，包括推送、堆疊、包裝、密封和卸料。而將設(shè)備各部分連接在一起的Profibus網(wǎng)絡(luò)，在保持打包機(jī)與生產(chǎn)線上游設(shè)備的同步化方面起著一個(gè)重要的作用。緊隨Markem 5000系列噴墨打碼機(jī)之后，就是一臺(tái)帶有Kuka機(jī)械手的Pester PAC 6軸機(jī)械手托盤打包機(jī)，它為這條生產(chǎn)線打上了圓滿的句號(hào). | | |
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