倍福XTS在Groninger公司線性輸送系統中的應用

德國倍福自動化有限公司

倍福XTS在Groninger公司線性輸送系統中的應用

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線性灌裝機相比循環式灌裝系統而言，在項目應用、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）磁懸浮輸送系統的將高灌裝速度與緊湊型設計結合在一起的創新型機械設計，如Groninger公司設計的全新化妝品灌裝線。

圖1　結構緊湊的XTS，可以安裝在任何位置，通過45度角安裝方式，可以節省灌裝系統中額外的空間

1　倍福XTS：實現緊湊、快速的線性傳輸設備

（1）針對包裝行業的解決方案

結構緊湊、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合的優點；

· 占地面積小：由于無需重復使用傳送帶，生產線長度從7.5m縮短到6m；

· 用軟件功能取代硬件；

· 提高產品搬運的靈活性和質量。

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針對制藥行業的先進器械和設備，而在施內爾多夫附近的工廠則是針對化妝品行業的器械和設備。化妝品銷售總監Hubertus Ritzenhofen解釋道：“雄厚的行業和技術專業知識是我們成功的關鍵因素之一。Groninger每年都將撥出10%的銷售收入投資研發。化妝品部門亦是如此，包括針對所有液體化妝品的灌裝系統，從水狀類產品（如漱口水）到粘性較高的霜狀及膏狀化妝品，如睫毛膏。”

Groninger公司技術總監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的關鍵要求是速度和靈活性，且占地面積要小。該設備每分鐘可灌裝150瓶淡香水或香精，這相當于三班制情況下每天能灌裝30萬瓶。系統必須能夠搬運封口方式非常復雜的瓶子。另外一個因素是，生產線目前要處理八種不同的產品，必須為未來的產品轉換提供足夠的靈活性。”Hubertus Ritzenhofen持相同意見：“化妝品行業中最大的挑戰是規格多種多樣。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格。因此，最終產品的靈活性至關重要。”

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　充分利用創新潛力實現節省空間的瓶子搬運單元

靈活性也是香精灌裝系統開發時的一個關鍵要求，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吞吐量方面的需求日益增加，另一方面，機器比原先設計時可用的空間要小。從這些基本要求來看，是不可能實現我們首選的線性機布局方案，即一整套系統由定時式灌裝機和連續封口機以傳統的方式組建而成。高輸出速度將需要在系統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。”

“倍福的XTS系統讓我們能夠在系統組件之間實施一個極為緊湊的瓶子搬運單元。”Markus Regner說道，“由于無需重復使用傳送帶，我們能夠將系統長度從原先的7.5m縮短到現在的約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，傳統的線性機設計也是不可能實現的。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，也要有足夠的專業知識，可以在一個線性過程中得到更好的控制。”Hubertus Ritzenhofen補充道，“我們和客戶都相信，無論是從應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勢。通過XTS，我們能夠實現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備，過去，這通常只能依靠一套循環式灌裝線才能實現。”

3　XTS 可用軟件功能取代傳統硬件

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系統本身結構也非常緊湊。另一個優點是它可以安裝在任何位置。在該灌裝系統中，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所需的搬運單元，使用水平夾具向前輸送產品，垂直夾具以最節省空間的方式往回輸送。”

Markus Regner看到了其它重要優點，如靈活性和產品搬運質量的提高：“在這一設備里，10瓶一捆從灌裝區輸出。在傳統的系統中，這一批次將進入一個平衡回路，導致急劇減速。視具體的速度情況，這可能會導致液體溢出。當然，這種情況可能會得到適當的處理，但這可能意味著一個完全可控的產品——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品， 可以在軟件功能基礎上對瓶子集聚進行優化。因此，XTS能夠更迅速地使用機器處理復雜或困難的產品容器批次。”

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。最后構成一個長約3m的橢圓形軌道。整個系統軌跡速度為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瓶為一組從靜止狀態加速，然后與連續的封口過程動態同步

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過程被密封，這是一個連續的過程。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的距離內與連續封口機同步。這是一個相當艱巨的任務，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，兩組之間應該沒有間隙。這些對于XTS來說都是理想的應用。”

5　挖掘更多的效率潛力

Groninger的XTS系統目前使用了30個動子：在灌裝區域數量為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。Markus Regner已經看到了未來的效率潛力：“我們可以進一步優化和更好地利用XTS的性能儲備，以節省更多的動子，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雜的，因此在機器開發過程中會出現因產品回顧性修改造成的耗時的封口機制或額外的處理步驟。”