12軸伺服驅動新的應用——自動裝箱系統
在醫藥制造商Fresenius Kabi公司位于德國Bad Homburg市的工廠中，用于腸內營養產品的自立袋包裝所受到的需求越來越多，這有必要增加包裝設備的生產能力。在最新的3號生產線上，公司解決了自動化裝箱機所面臨的挑戰，工程部主管Manfred Grueneberg說。解決方案是：由德國Paal Packaging Machines公司提供了一臺12軸的伺服驅動自動裝箱系統，該公司在美國的代理公司是Interpak LLC。
7個伺服馬達驅動裝置幫助協調復雜的動作
在12軸的動作中，其中7軸的動作負責把自立袋收集到一定的數目，其余的5軸動作是由集成的Fanuc關節機器人完成，它負責把收集好的自立袋拾起，并放到紙箱中。
“沒有自動化設備的幫助，裝有液體的軟包裝袋是很難處理的，” Grueneberg說，“這種袋子不僅很容易掉落，而且它也容易被損壞，從而導致泄漏。所以對它的處理速度沒有我們希望的那么快，需要小心處理，可靠性第一。”
然后他又說他對Paal設備所帶來的60 ~70袋（1.5升）/分的速度很滿意。這條生產線上也會處理1升和1.25升的自立袋，后者的運行速度為90袋/分。由一種尺寸轉換到另一種尺寸是由計算機控制的，只需要不到30分鐘，Grueneberg說。
用于輔助裝箱系統的是一臺Paal開箱機。在任何時間它都能對空箱進行正確地操作是Grueneberg所最為稱道的特性。真空吸盤把空箱從紙箱斗中拉出，一個機械的預喂料裝置能夠把誤操作的概率降至最低。在紙箱合攏成型之前，底部會被敷上熱熔膠，接著紙箱合攏成型，然后被傳送到裝箱機處。
當剛被撐開的紙箱從一側進入到裝箱系統時，充填好的自立袋會從另一側進入。無論尺寸大小，這些自立袋全部是通過專門的醫療保健渠道銷售的，不通過零售渠道。病人們是通過鼻飼管或胃管來服用這些藥物的。
這些自立袋是經由一條高山形的傳送帶從上面落到裝箱機的位置。
傳送車上的自立袋被推到傳送帶上
傳送車
在Paal自動裝箱系統的中部是兩只設有分區的傳送車，它們被安裝在傳送帶上，沿著橢圓形的傳送系統運動。自立袋從喂料傳送帶上掉到一只傳送車的分區上，這樣每只自立袋都可以通過自己的底部站立在一個分區中。當每一個分區都裝有一個自立袋時，傳送車就會移動到裝箱位置，傳送車上所有的自立袋在這個位置上被推到一個表面粗糙的傳送帶，后者通向自動開箱機。每一個傳送車都是獨立運動的，但它們總是保持同步。這樣當一個傳送車處于被裝載的狀態時，另一個就處于被卸載狀態。
在本刊記者參觀Fresenius工廠那天，生產線上正在處理1.5升的自立袋，因而每只傳送車上裝載的自立袋數量是5只。把傳送車上的自立袋轉移到自動拾取手位置的操作是分兩步完成的。第一步把3個自立袋推到傳送帶上之后，傳送車會立即沿東西軸向輕微地移動，與此同時，傳送帶會沿南北軸向移動。接著，當剩下的兩只自立袋被推到傳送帶上之后，其中一個會處于左邊袋與中間袋之間的位置，而另一個就會處于右邊袋與中間袋之間的位置。與直接簡單地把這5只自立袋直接從左至右排列相反，這種分批定位轉移的方式能幫助后續的拾取機械手更容易抓起這5只自立袋，然后把它們放入到一只等待的空箱中。
在開箱機上，一個機械式預喂料裝置可以把誤操作降到最低
伺服馬達的作用
在兩條負責把自立袋送至自動拾取手位置的白色傳送帶的運動中，伺服馬達起到了很重要的作用。每一條這樣的傳送帶都是由其自身的伺服馬達獨立驅動的。這意味著第一條能以任何速度運行，只要有利于收集產品，而第二條只需要關心如何把收集好的自立袋送到自動拾取手的位置。最后的結果就是一臺自立袋處理系統可以把自立袋以最快的速度送到自動拾取手的位置，同時又不會使任何一個自立袋掉落。
負責協調這種復雜的7軸傳送運動的是一臺Bosch Rexroth PPC控制器，它同時集成有運動和邏輯控制器。7個伺服馬達和他們的7個補充驅動裝置也是由Bosch Rexroth提供的。一個伺服馬達被用在喂料傳送帶上，它負責把自立袋送至傳送車的位置，兩個伺服馬達用來控制裝有傳送車的傳送帶，還有兩個伺服馬達分別控制兩條喂料傳送帶，最后兩個伺服馬達（一個負責水平軸，一個負責豎直軸）用在把自立袋從傳送車推到傳送帶上的位置上。
“所有的七個軸的動作都是由PPC控制器進行同步控制的，””Bosch Rexroth的Peter Mueller說，“這可以確保所有機器動作能在正確的時間開始。沒有這種同步控制，你必須要加速自立袋的運動，這會導致它們不穩定，很容易掉落。”
自動化拾取機械手
自動拾取手同時采用了一個機械夾和真空吸附來確保能牢固地抓住自立袋。5個伺服馬達可以使得Fanuc拾取手能完成拾取任務所需的多軸動作，包括把自立袋放入到紙箱中。另外，一塊光電池可以確保當一只自立袋掉落時（這會使拾取手漏掉它），所有5只自立袋在到達開箱機位置之前，都會被扔到回收桶中。這樣，沒有一只出廠的紙箱會有漏裝的情況發生。
在離開裝箱系統之后，紙箱會被送到一臺Diagraph噴碼機處進行打碼，然后經過一臺Optima稱重機再次檢查確認每只紙箱中有5只自立袋，最后由一臺Soco System公司提供的封箱機用膠帶將紙箱封裝好。這種膠帶具有一種稱為Zipper的易撕開特性。它在膠帶的兩端各會形成一個三角形的紙頭，這樣醫務人員就能夠抓住這個紙頭很容易地撕去膠帶，而不必使用刀子之類的尖銳物品去割開膠帶，避免將內裝的自立袋刺破。
封箱膠帶具有Zipper特性，在幫助醫務人員方便打開箱子的同時， 又可避免尖銳物品對內裝自立袋可能造成的損傷
在轉了90度之后，紙箱又要經過一臺熱轉印打印貼標機，打印單元是由Zebra公司提供，而貼標單元是Weber公司提供的。
“在這之前經噴墨打印在紙箱上的生產日期編碼并不是唯一所需要的信息，” Grueneberg說。“產品信息和針對具體國家的數據被打印在了即印即貼標簽上。”
最后是一臺ABB自動碼垛機，它早在幾年前安裝二號生產線時就已存在了。為了配合3號生產線的安裝，這臺碼垛機被升級了，以便能同時接受來自兩條生產線的所有紙箱。
Grueneberg還解釋說，隨著對Fresenius自立袋需求的持續增長，進一步的改變和升級也列入了公司的議事日程。但至少自動裝箱部分目前已經解決了。
“Paal系統對于我們來說非常有效，”Grueneberg說，他同時也稱贊了系統的控制單元。“我認為如果沒有伺服馬達的話，這些動作是不可能完成的。”
信息來源：包裝商情網
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