XTS 给包装行业中的机器设计带来了革命性变化

发布时间:2014-12-03
荷兰公司 TDC(Technical Development Corporation)是一家专门从事烟草加工机械和包装机械开发和生产的公司,最近,他们充分利用了倍福 XTS 磁悬浮输送系统 — Beckhoff 的线性驱动器解决方案— 完成了一个试点项目:“Doysis”是一台针对烟草包装的成型、灌装和封口自立袋的机器。

2 个XTS 动子稳定地拾起包装袋并通过相继地一点点向前移动的方式打开,包装袋的外边缘则通过真空抓住

荷兰公司 TDC(Technical Development Corporation)是一家专门从事烟草加工机械和包装机械开发和生产的公司,最近,他们充分利用了倍福 XTS 磁悬浮输送系统 — Beckhoff 的线性驱动器解决方案— 完成了一个试点项目:“Doysis”是一台针对烟草包装的成型、灌装和封口自立袋的机器。

Doysis包装生产线项目于 2012 年 12 月开始着手进行。当时 TDC 接到了波兰一家烟草制造商的订单,他们想要开发一款用来将烟草装填到自立袋(即立袋)中的机器。烟草的包装是一个十分严苛的过程,因为天然原料在尺寸、形状、密度和体积重量上各不相同。

Doysis的驱动和控制系统完全基于标准的 Beckhoff 组件:采用功能强大的双核处理器的工业 PC C6930-0040、一台控制面板、EtherCAT I/O 端子模块,TwinCAT 3 和 XTS 磁悬浮输送系统。整台机器使用EtherCAT进行通讯

精密复杂的生产过程

在工艺开始时,烟草在充填机外称重并输送到容器的压力舱中,在那里它被按下,使得将待放入袋中的量始终具有相同的大小和形状。Doysis生产工艺从生产塑料膜制成的自立袋开始,形成 U 形直立袋,并附加一个拉链,用于重新封闭包装袋。随后,将边密封在一起。接下来,包装袋经过一个贴标机或文字打印机,以形成一个凹口并定尺寸切割。然后,2 个 XTS 动子拾起每个包装袋并通过相继地一点点向前移动的方式打开,包装袋的外边缘则通过真空抓住。通过缓冲站时,4 个包装袋在同一时间内被放置在同一个压力舱下面。这些由 TDC 开发的模块负责将已经被压缩成一个个的小包装的烟草放到包装袋中。在再次装填和缓冲后,包装袋会被摇晃,并用电离空气吹净,然后密封。随后,在包装袋上打一个洞,以挂在零售设备上,并在包装袋上涂上一层粘合剂层,以便可以贴印花税票。通过一个视觉系统检查是否贴有印花税票及其贴的位置是否正确。不正确的产品包装从机器上卸下来;正确生产出来的包装袋被放置在输送带上,并输送到下一站。

echnical Development Corporation 是全球第一家使用XTS 磁悬浮输送系统的公司

XTS:最大限度地提高灵活性,节省安装空间

在 TDC 以前的几代机器中,装填过程采用的是机械驱动方式。这样做的最大缺点是工艺要按照设定模式和固定的周期时间运行。新装填生产线的开发基于这样一个理念,即它应该尽可能的灵活和模块化。在为实现自立袋包装方案寻找合适的输送系统过程中,TDC 接触到了 XTS 磁悬浮输送系统。在XTS 方案中,线性电机通过单独可控、灵活的动子以圆弧曲线驱动,完全符合 TDC 对其新机器的设想:这样,例如,它可以安装多个压力舱或工艺模块,从而可以提高其生产能力。

XTS 系统的一大优点就是生产过程中无需刚性定时。以前,想要用机械解决方案实现高生产能力时,许多站点必须执行两次或更多次。而使用 XTS 系统,站点的数量可以显著减少。这样不仅可以节省所需硬件的成本,同时也表示要使用的机械部件更少。

在更改产品或包装袋规格时,机器也不再需要进行机械重组;相反,动子和工艺顺序设置只需被简单地通过软件改变,这需要的工作量也更少。由于动子采用的是独立编程,包装袋可分别定位、装填和搬运。原则上,各种成分和装填重量的烟草以不同的顺序生产,即最小生产批量,可以通过 XTS 实现。将来,它也将可能按照“飞锯”原理一起移动装填站和动子,从而形成连续的产品流。

除了以上提到的优点之外,紧凑型 XTS 驱动系统还可以显著节省空间:一台传统的机器要想完成Doysis所能完成的任务,则其体积也将是相当大的,因为几乎所有的站都必须执行好几次。XTS 使得机器的占地面积减小,为最终用户带来了明显的成本优势。

使用 TwinCAT 3 实现高效工程

在软件方面,Doysis是一个复杂的工程:应用软件是使用面向对象的编程语言在 TwinCAT3.1 的工程环境中创建的。XTS 在软件方面被作为对象组建,即每个动子视为一个伺服电机。TwinCAT 包含每次机械、磁性和电气实施所需的所有驱动程序和例程。软件由荷兰一件专业软件公司 Gain Automation Technology 开发而成,他们已经完成了多个 TwinCAT 试点项目,有使用 IEC 61131-3 编程语言的经验。 TwinCAT 3 的一个重要优点就是 CPU 的所有处理器内核都可以充分利用,这对于提高机器性能来说非常重要。

以创纪录的时间克服一切困难和挑战

TDC 对各方面的结果都非常满意:由于 TDC、Gain 和 Beckhoff 之间的紧密合作,在短短八个月的时间里就完成了整个机器的实施,从概念到交付 — 即机器的开发、工程设计、施工和软件的编写。

Doysis装填生产线非常复杂,但只花了短短八个月时间即告完成。由于其模块化和灵活的设计,除了烟草行业之外,它也适用于其他行业

客户于 2013 年 9 月将具有 32 个动子的Doysis正式投入运行。该机器每分钟可以装填 50 个包装袋。计划对其进行扩展,以实现每分钟装填 60 个包装袋,其中第二条装填生产线已经完成,它已经放置在位于Kampen的 TDC Innovation Center,等待进一步开发。TDC 认为,由于机器具有灵活的模块化结构,因此也可以在其他行业和包装应用市场上销售。

Technical Development Corporation(TDC)总部位于瑞士,于 1995 年被荷兰的 SCM(Sluis Cigar Machinery)公司接管。公司当时的主营业务是生产烟草称重设备和装填生产线。当 TDC 总部搬迁至荷兰的Kampen,“手卷烟丝”领域的所有活动都集中在这一集团公司里。TDC 的产品范围从针对烟草行业的单台机器模块扩展到一个完整的生产线。

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