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ELAU公司:自动化技术在巧克力包装上的完美体现

2006年07月29日 10:59:00 中国传动网

广义上来说,自动化在今天这个跨行业合作时代,占据着非常重要的地位,并且日益显示出其竞争优势。为了实现机器运转效率更高、缩短订货至交货的时间、加速产品更换,自动化解决方案的供应商、包装机械生产商,以及消费品生产商之间的关系起着相当重要的作用。 ELAU公司就基于产品追踪、包装、包装机械在不同市场区隔的发展趋势,展开了一系列的研究。通过对北美、欧洲、日本消费品行业超过100家的企业进行调查,结果显示:新型、复杂的包装影响着产品的创新形象。在食品、饮料行业,这种趋势更加明显,没有人怀疑包装是决定商业成功的首要条件。事实上,包装是联系消费者和生产商的关键,采用不同的包装尺寸、包装外型、包装质量及包装的可用性是区分产品的重要手段。丰富的包装设计给机器设计者和使用者都带来了巨大的挑战。 在今天来说,机器设备的柔性甚至比纯粹的生产速度还要重要的多。使用者可以在一台机器上完成多种形式的包装、采用多种材料包装,以及减少产品更换和重新调整机器的时间。这就是为什么ELAU公司开发了所谓的 “技术整体打包(technology packages)”,整合了模块的硬件和软件,在相当程度上缩短了上市时间和产品生命周期。随着硬件控制系统、驱动和HMI具有可升级性,可以提供给设备生产商各种所需的系统要素,使它们的需求不断得到满足。软件是整个系统的核心。ELAU公司为多种基础功能提供了标准的软件模块,使机器设备生产商摆脱了重复的机器创新过程,而是专注于产品增值和个性化的包装。不仅设备更新越来越快,而且软件在不同的项目上将会越来越一致。 经典案例体验自动化技术优势 有着45年枕式包装经验的Cavanna公司,现在开始朝后段包装方向发展。在合作伙伴ELAU公司的支持下,他们在2005年interpack展会上推出了一系列装盒技术。 Cartesio是一个全新品牌,是由Cavanna公司机器人技术分公司在包装系统上采用了机器人技术研发而成的。这款装盒机在包装巧克力棒的前、后段包装生产线上完美整合了全自动技术,包括同步进行的机器人技术控制板控制成型、编索引、整理、填充、封口和将封装好的巧克力棒以18个一箱完成装箱和封箱。 革新的方法 Cavanna公司决定采用标准组件组合的方法,将以前分别单独运作的机器完成的成型、填充和封口操作整合到一套独立的工作设备上。经过整合后的设备在没有影响实际功能的基础上确实减少了整体占地面积(现在只需5000毫米x2000毫米x2000毫米)。 由于生产线前段可以达到600块/分钟的给料速度,整个系统配置了具有4分钟产品存储能力的、一进一出的立式缓冲器系统。传送带将产品传送到产品整理道上,由于采用了Cartesio Model G35机器人控制板,实现了连续给料并且保证了每个巧克力之间的间距均匀。 第一个机器手可以完成拾起和4个纸盒的成型操作,然后将成型完毕的盒子放到由两个伺服驱动控制的链式传送带上。巧克力棒通过排成一圈的桶状物供给,然后传送到机械传送台。与此同时,第二个机械手拾起巧克力棒,进行整理,然后,将巧克力棒分别同时放到4个箱子里,每个箱子竖直排放3层。第三个机械手采用了可更换的头,分别进行纸盒封口和热粘贴操作。每个机械手上安装了3个伺服轴,分别以50转/分钟、25转/分钟和33.3转/分钟的速度在两个操作台之间同时运行。 功能性与自动控制 机器人控制台是由ELAU公司的PacDrive系统实现自动化的,该操作台采用了16个伺服驱动、驱动器和一个单轴,并且整合了PacDrive C400自动化控制器。PacDrive系统比普通的PLC、机械装置和机器控制器都更具技术优势而且更省钱。 传统上来说,机器供给系统要求每个机械手都需要配备一个机器控制器。采用ELAU公司的技术可以使Cavanna公司仅仅通过在PacDrive自动化控制器的运转系统中配备符合操作程序的IEC 61131-3软件,即可实现机器运转。该项重大突破将包装商从繁琐的软硬件学习和操作过程中解放出来。 机器人软件是ELAU公司IEC软件模块的一部分。ELAU公司的技术支持所有的IEC语言程序,也可以将它们集合使用,以在应用程序中发挥其最大的优势。例如:ELAU功能模块(FBs)就包括结构版本识别码(Structured Text (ST) code)和复杂的运算法则,可以使它们功能更强大,速度更快。 ELAU公司的程序结构,连续功能图表(Sequential Function Chart (SFC))提供了绘画功能、便于理解和测试机器运转状态功能等。梯形图(Ladder Diagram (LD))和功能模块简图(Function Block Diagram (FBD))在接下来的PLC功能中都可以体现出来。由此,ELAU公司的程序结构的良好功能为Cavanna公司提供了可执行、高效、形象化、多功能的软件操作系统。 PacDrive的硬件系统在配合软件策略的过程中也起到了决定性的作用。普通的以PLC为基础的控制系统是通过控制软件的运转来优化的,而ELAU 公司的PacDrive是以耐用的、嵌入式的奔腾M处理器为基础来操纵精确的计算、文件处理和复杂的软件结构。 包装自动化系统的精华所在 高速运转的机器需要配备充满活力的伺服系统。ELAU 公司的PacDrive的自动化系统提供了低惯性、配以高级编码器的不带电刷的伺服驱动,以及能够与伺服驱动相通且易于安装的电子芯片。 PacDrive的自动化系统提供了如下优势: 1.高动态的伺服电动机提供了完全、单转或多转的高分辨率编码器; 2.广泛的测试和可不断升级的包装自动化软件,减少了软件开发的时间; 3.整合了功能强大的驱动能力和在单一处理器上的逻辑控制能力,优化了整个操作系统; 4.程序结构可以采用所有的IEC程序语言,以实现在单一操作中发挥最大优势; 5.软件开发、参数确定和软件维护只需考虑包装的单一环境; 6.采用标准数据线传输(Profibus DP Master/Slave 12MB, CAN 2.0a or CanOpen); 7.高性能、功能强大的奔腾处理器; 8.配有1ms高分辨率的8通道示波器; 9.整合的数据日志通过文本模式显示诊断; 10.通过串行或以太网TCP/IP、Modbus RTU实现连通性; 11.一个或多个PacDrive 控制器可以通过以太网联接到一个或多个HMI; 12.电动机标示牌可以通过简单的发动机更换实现自动识别; 13.所有具体的诊断信息可以通过SERCOS公务波道完全得到。 软件系统影响机器人和机械传动技术 从根本上来说,非定制的、模块的软件结构比起程序编辑来说有很多质量方面的优势。对于受限制的行业包装来说,可重复使用、测试过的软件模块简化了的FDA的认证工作。在不同的设备上采用同样的软件模块可以减少工程师再学习的周期,并且可以节省用户的资金投入。 ELAU公司已经为全球25000台包装机械进行了自动化升级,他们熟知软件模块,并且可以为包装生产进行软件模块的优化。机器人包装技术为用户提供了广受欢迎的共通性,这使得Cavanna公司的用户可以放心地认定,所有采用了机器人控制板的设备都是建立在一个标准的软件模块上的。例如,在机器人码垛设备上,它们会有相似的外形和运转过程。 由于有了ELAU公司的结构化的开发框架,机器人技术管理模块可以被用在机械运转的应用软件上。一旦运转机械装置已经选定,机器人就是参数化的,并且能够和传送带及其他内部控制轴同时运转。所有复杂的运转运算法则就通过机器人软件模块自动计算出来。对于ELAU的用户来说,不需要调整普通机械软件,就可以轻而易举地替代原有的机器人模块。 机器人管理模块包括智能化的工具中心点(tool center point (TCP))提速系统控制,以保证离心力在机器抓手能够控制产品的范围内。每一个自动机械轴可承受的速度自动被调节,以保证TCP加速度不会超出范围。在停工之后,机器人运动仍然可以保持同步,以便当机器人重启后仍然可以从它停止的地方继续工作。因此,就算在机器崩溃或停止时,也可减少停工时间。如果需要,诊断信息也随时可以获得。 将机器人技术集成进包装系统正在越来越普遍化。由于Cavanna公司抓住了模块处理方法,再加上ELAU公司提供的技术可以使包装商顺利采用机器人技术,因此就不会受到第三方的机器人供应商的限制。

供稿:(转)工控新闻网

本文链接:http://www.chuandong.com/news/news.aspx?id=1996

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