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

德國倍福自動化有限公司

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

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線性灌裝機相比循環(huán)式灌裝系統(tǒng)而言，在項目應(yīng)用、用戶使用以及維護方面顯得更加友好。然而，在一些無法使用大型機器的場合，加工速度會受到限制。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)計結(jié)合在一起的創(chuàng)新型機械設(shè)計，如Groninger公司設(shè)計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：實現(xiàn)緊湊、快速的線性傳輸設(shè)備

（1）針對包裝行業(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；

· 占地面積?。河捎跓o需重復(fù)使用傳送帶，生產(chǎn)線長度從7.5m縮短到6m；

· 用軟件功能取代硬件；

· 提高產(chǎn)品搬運的靈活性和質(zhì)量。

35年來，Groninger公司一直在其位于德國克賴爾斯海姆的總部開發(fā)針對制藥行業(yè)的先進器械和設(shè)備，而在施內(nèi)爾多夫附近的工廠則是針對化妝品行業(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講述了一個最新的實例：“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)必須能夠搬運封口方式非常復(fù)雜的瓶子。另外一個因素是，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?！盚ubertus 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，一臺機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施的灌裝線中，Groninger通過使用XTS實施了一個線性機方案，同時滿足了占地面積小的要求

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

靈活性也是香精灌裝系統(tǒng)開發(fā)時的一個關(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，機器比原先設(shè)計時可用的空間要小。從這些基本要求來看，是不可能實現(xiàn)我們首選的線性機布局方案，即一整套系統(tǒng)由定時式灌裝機和連續(xù)封口機以傳統(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)組件之間實施一個極為緊湊的瓶子搬運單元?！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，這樣一個顯著的縮短自身長度并不是決定性的，因為即使長度僅僅超過10cm，傳統(tǒng)的線性機設(shè)計也是不可能實現(xiàn)的。這將會給灌裝過程的實施帶來缺點，因為灌裝過程不僅需要時間，也要有足夠的專業(yè)知識，可以在一個線性過程中得到更好的控制?！盚ubertus Ritzenhofen補充道，“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，還是在維護方面，線性過程都有很大的優(yōu)勢。通過XTS，我們能夠?qū)崿F(xiàn)一個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。另一個優(yōu)點是它可以安裝在任何位置。在該灌裝系統(tǒng)中，它對著輸送方向傾斜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現(xiàn)所需的搬運單元，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，如靈活性和產(chǎn)品搬運質(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，這一批次將進入一個平衡回路，導(dǎo)致急劇減速。視具體的速度情況，這可能會導(dǎo)致液體溢出。當(dāng)然，這種情況可能會得到適當(dāng)?shù)奶幚?，但這可能意味著一個完全可控的產(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)上對瓶子集聚進行優(yōu)化。因此，XTS能夠更迅速地使用機器處理復(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動子的抓取元件中

4　一個橢圓形軌道上有 30 個動子

針對化妝品灌裝線的XTS系統(tǒng)共由20個直線電機模塊組成，每個模塊長25cm，半圓形用作曲線模塊，以及30個帶有半圓形工件托架夾具的動子。最后構(gòu)成一個長約3m的橢圓形軌道。整個系統(tǒng)軌跡速度為1.5m/s，動子最大加速度為10m/s2 ，通過一臺C6920控制柜式PC控制，控制周期時間為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，香精容器通過一個旋轉(zhuǎn)過程被密封，這是一個連續(xù)的過程。Markus Regner指出：“10個工件為一組的模塊必須在相對短的時間和不到1m的距離內(nèi)與連續(xù)封口機同步。這是一個相當(dāng)艱巨的任務(wù)，它可以使用XTS以最佳的方式解決。另一個方面是，在灌裝過程中，等待著裝滿的瓶的十個夾具并排排列，中間沒有一點間隙。但在進入封口機時，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個夾具兩組組件的距離，兩組之間應(yīng)該沒有間隙。這些對于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個動子：在灌裝區(qū)域數(shù)量為10瓶的一個組，封口機中有另一個組在同步階段，第三個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：“我們可以進一步優(yōu)化和更好地利用XTS的性能儲備，以節(jié)省更多的動子，從而降低成本。”他接著補充道：“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，因此在機器開發(fā)過程中會出現(xiàn)因產(chǎn)品回顧性修改造成的耗時的封口機制或額外的處理步驟?！?/p>