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1 背景

在食品飲料、化妝品等行業(yè)，包裝消費品生產(chǎn)商正在要求不斷擴(kuò)大包裝選擇范圍。消費品生產(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)械制造商在實現(xiàn)快速換型和高度柔性方面帶來了極大挑戰(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法以高性價比的方式跟上這種變化。但是，貝加萊具有獨立動子的智能輸送系統(tǒng)，不僅可以使生產(chǎn)過程變得更敏捷，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)展的良好時機(jī)。

傳統(tǒng)包裝線可以通過兩種方式中的任意一種進(jìn)行設(shè)計。其一是通過間歇式生產(chǎn)，產(chǎn)品從一個工位輸送至另一個工位，在填充、涂膠、包裝中的每一步都會有停留。采用此種方法的缺點是生產(chǎn)循環(huán)時間由最慢的工位決定。另一種可行的方式是連續(xù)運動，其中工位隨輸送帶一起運動，轉(zhuǎn)盤式灌裝就是一個很好的應(yīng)用例子。

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

采用智能輸送系統(tǒng)這種新技術(shù)具備最大的優(yōu)勢是，用戶可以使每一個動子獨立于其它動子運動。動子可以以不同的速度運動、停止甚至向后方運動。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、過程和結(jié)構(gòu)間的解耦設(shè)計使高柔性和高生產(chǎn)率成為可能。動子運動甚至還可以用作CNC或機(jī)器人應(yīng)用中的附加軸。

當(dāng)用戶考慮動子的動態(tài)加速度時，智能輸送系統(tǒng)能夠顯著減少包裝循環(huán)時間，有時甚至可以減少一半的時間。將過程與機(jī)械設(shè)計分開時，運動曲線由每個單獨的產(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)允許用戶對異步過程進(jìn)行同步，具有不同循環(huán)時間的眾多不同生產(chǎn)任務(wù)匯集在一起，形成一個連續(xù)的過程。

圖2 磁性動子可以非常輕松地被裝上或拆下軌道

圖3 每個動子都可以變速，停止甚至向后運動-彼此之間相互獨立

3 智能輸送系統(tǒng)提高資產(chǎn)效率

高生產(chǎn)速度帶來了便利，但是對于柔性生產(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)還可以大大簡化機(jī)器架構(gòu)。通過使用簡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)動的傳動鏈、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

一些公司在猶豫是否嘗試新技術(shù)，苦于實施成本的難預(yù)測性。值得一提的是，通過使用貝加萊智能輸送系統(tǒng)，將改變這個問題。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軌道進(jìn)行定制化仿真，從而通過使用智能輸送系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)有的包裝過程，機(jī)器操作員可以明確軌道的長度以及傳動子的數(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)過程，提高資產(chǎn)效率。

摘自《自動化博覽》2018年7月刊