伺服技術大幅提升熱膜包裝速度

貝加萊工業自動化

為了降低成本并提高速度，熱膜包裝專家Extreme在其最新設計的伺服型收縮膜中簡化了一些機械設計，如取消氣動執行機構、將所有的控制和顯示單元集成到一個獨立的硬件系統等。這一新的熱膜包裝方案使得用戶們為此受益。

自1990年創建起，Extreme包裝公司就生產熱收縮膜包裝設備，除了提供進料和定制難以獲得的替代配件外，還提供培訓、咨詢以及提升性能的改造服務。基于豐富的實戰經驗，該公司能夠認識到包裝行業的潛在需求。Extreme包裝機械制造公司的高速自動包裝機，收縮了通道和進料系統，其設計的重點在于使用的便捷性、靈活性、低維護成本。

伺服代替氣動軸

為了設計最新一代熱膜包裝系統，Extreme決定從氣動方案切換到B&R的伺服方案，讓加工速度提高到100包/分鐘（ppm）。新的包裝機是一個可達 7個軸、200ppm的全伺服生產線，同時增加了一個完整的線性熱收縮通道和進料單元。

Extreme的工程師在其原有的SAL (Servo Auto Length)系列包裝機上簡化了機械潤滑系統，并取代了氣缸、專用的溫度控制器、PLC、HMI和所有他們的分立的包裝軟件。“我們想取消任何對于氣體的使用。”Ray Uttaro-Extreme總經理說道，“然而，新的方案價格只比原有的氣動系統略微提高。”

新型包裝機的控制平臺使用了B&R的PP65。Extreme的設計師Mike Laurin解釋道：“HMI和控制器在同一單元。系統基于以太網通信，它也可以傳輸I/O數據。這是一個了不起的集成控制包”。PP65同時也融合了所有的控制功能，如兩個溫度回路來處理密封過程，以及作為一個操作單元，機器設置指令、診斷和屏上示教也被集成在一個單一的觸摸操作屏里。另外，它能夠儲存100套生產配方，并且其內置的VNC-Server功能使得遠程維護變得簡單。它自動的包裝長度配置和產品參數調整可適應廣泛的生產范圍需要。

Automation Studio軟件，B&R的集成開發平臺，使得所有的機器控制對象可以在一個軟件里得到開發。Laurin 繼續說道：“另外一個很好的性能在于B&R方案使用的CF卡，它包含了程序和所有組件的固件。通過這個CF卡，可使得切換組件變得非常容易。”

在更換到B&R系統之前，微PLC無法處理溫度控制。“以前，我們使用分立的控制器，它不能被集成到PLC中。而使用B&R的系統之后，我們可以減少硬件組件的數量并輕松集成它們。這降低了制造成本，也使得我們的客戶可以降低長期擁有成本LCO，并且非常容易排除故障。”Mike講道。

安靜和可靠的系統

為了提升生產速度，水平和垂直方向密封皮帶的氣缸被伺服電機所取代。高性能的Power Panel控制伺服驅動器的位置以及調整復合時間和接觸壓力。三個變頻器驅動控制給料、邊封和交叉密封。實時操作系統使得軸高速同步。“使用現代的B&R技術可以幫助我們提供低維護、安靜和整個速度范圍內的高可靠操作，”Uttaro補充道：“矢量變頻器邊封和交叉密封帶確保了獨立的皮帶速度電氣控制，使得薄膜具有更強的張力來確保產品間的更好密封，并可以通過B&R彩色觸摸屏進行輕松的調整。”

對于這一應用最大的挑戰在于：速度控制必須非常精確以確保薄膜對包裝產品的良好密封性能，如果密封頭和傳輸皮帶之間的不匹配，薄膜滑動將會導致不良密封，進而導致產品在熱收縮通道里薄膜收縮失敗。由此，產品將無法得到良好的保護。

除了速度，第二個重要的參數是當交叉密封進行包裝時密封壓力的一致性。伺服控制的密封鄂相比于氣缸方式有更高的密封壓力一致性，這是因為如果設備沒有被正確維護的話，氣體壓力會產生波動，并且氣缸會丟失關閉/打開速度。所有的變頻器共享同一Ethernet POWERLINK網絡，使得參數易于修正，并且與機器的操作同步。

另外，控制升級也將速度從每分鐘70包提高到了100包，通過這些升級，Extreme的工程師可以替代整個氣動方案，包括氣管、壓縮機、空氣濾波和氣動控制器，這簡化了機械潤滑，所有的軸可以根據需要配置伺服，并使得未來實現200包的可能得到了保障。