12轴伺服驱动新的应用——自动装箱系统

在医药制造商Fresenius Kabi公司位于德国Bad Homburg市的工厂中，用于肠内营养产品的自立袋包装所受到的需求越来越多，这有必要增加包装设备的生产能力。在最新的3号生产线上，公司解决了自动化装箱机所面临的挑战，工程部主管Manfred Grueneberg说。解决方案是：由德国Paal Packaging Machines公司提供了一台12轴的伺服驱动自动装箱系统，该公司在美国的代理公司是Interpak LLC。

         

7个伺服马达驱动装置帮助协调复杂的动作

在12轴的动作中，其中7轴的动作负责把自立袋收集到一定的数目，其余的5轴动作是由集成的Fanuc关节机器人完成，它负责把收集好的自立袋拾起，并放到纸箱中。
         
“没有自动化设备的帮助，装有液体的软包装袋是很难处理的，” Grueneberg说，“这种袋子不仅很容易掉落，而且它也容易被损坏，从而导致泄漏。所以对它的处理速度没有我们希望的那么快，需要小心处理，可靠性第一。”
         
然后他又说他对Paal设备所带来的60 ~70袋（1.5升）/分的速度很满意。这条生产线上也会处理1升和1.25升的自立袋，后者的运行速度为90袋/分。由一种尺寸转换到另一种尺寸是由计算机控制的，只需要不到30分钟，Grueneberg说。
         
用于辅助装箱系统的是一台Paal开箱机。在任何时间它都能对空箱进行正确地操作是Grueneberg所最为称道的特性。真空吸盘把空箱从纸箱斗中拉出，一个机械的预喂料装置能够把误操作的概率降至最低。在纸箱合拢成型之前，底部会被敷上热熔胶，接着纸箱合拢成型，然后被传送到装箱机处。
当刚被撑开的纸箱从一侧进入到装箱系统时，充填好的自立袋会从另一侧进入。无论尺寸大小，这些自立袋全部是通过专门的医疗保健渠道销售的，不通过零售渠道。病人们是通过鼻饲管或胃管来服用这些药物的。
这些自立袋是经由一条高山形的传送带从上面落到装箱机的位置。

传送车上的自立袋被推到传送带上

传送车
         
在Paal自动装箱系统的中部是两只设有分区的传送车，它们被安装在传送带上，沿着椭圆形的传送系统运动。自立袋从喂料传送带上掉到一只传送车的分区上，这样每只自立袋都可以通过自己的底部站立在一个分区中。当每一个分区都装有一个自立袋时，传送车就会移动到装箱位置，传送车上所有的自立袋在这个位置上被推到一个表面粗糙的传送带，后者通向自动开箱机。每一个传送车都是独立运动的，但它们总是保持同步。这样当一个传送车处于被装载的状态时，另一个就处于被卸载状态。

在本刊记者参观Fresenius工厂那天，生产线上正在处理1.5升的自立袋，因而每只传送车上装载的自立袋数量是5只。把传送车上的自立袋转移到自动拾取手位置的操作是分两步完成的。第一步把3个自立袋推到传送带上之后，传送车会立即沿东西轴向轻微地移动，与此同时，传送带会沿南北轴向移动。接着，当剩下的两只自立袋被推到传送带上之后，其中一个会处于左边袋与中间袋之间的位置，而另一个就会处于右边袋与中间袋之间的位置。与直接简单地把这5只自立袋直接从左至右排列相反，这种分批定位转移的方式能帮助后续的拾取机械手更容易抓起这5只自立袋，然后把它们放入到一只等待的空箱中。

在开箱机上，一个机械式预喂料装置可以把误操作降到最低

伺服马达的作用

在两条负责把自立袋送至自动拾取手位置的白色传送带的运动中，伺服马达起到了很重要的作用。每一条这样的传送带都是由其自身的伺服马达独立驱动的。这意味着第一条能以任何速度运行，只要有利于收集产品，而第二条只需要关心如何把收集好的自立袋送到自动拾取手的位置。最后的结果就是一台自立袋处理系统可以把自立袋以最快的速度送到自动拾取手的位置，同时又不会使任何一个自立袋掉落。

负责协调这种复杂的7轴传送运动的是一台Bosch Rexroth PPC控制器，它同时集成有运动和逻辑控制器。7个伺服马达和他们的7个补充驱动装置也是由Bosch Rexroth提供的。一个伺服马达被用在喂料传送带上，它负责把自立袋送至传送车的位置，两个伺服马达用来控制装有传送车的传送带，还有两个伺服马达分别控制两条喂料传送带，最后两个伺服马达（一个负责水平轴，一个负责竖直轴）用在把自立袋从传送车推到传送带上的位置上。

“所有的七个轴的动作都是由PPC控制器进行同步控制的，””Bosch Rexroth的Peter Mueller说，“这可以确保所有机器动作能在正确的时间开始。没有这种同步控制，你必须要加速自立袋的运动，这会导致它们不稳定，很容易掉落。”

自动化拾取机械手

自动拾取手同时采用了一个机械夹和真空吸附来确保能牢固地抓住自立袋。5个伺服马达可以使得Fanuc拾取手能完成拾取任务所需的多轴动作，包括把自立袋放入到纸箱中。另外，一块光电池可以确保当一只自立袋掉落时（这会使拾取手漏掉它），所有5只自立袋在到达开箱机位置之前，都会被扔到回收桶中。这样，没有一只出厂的纸箱会有漏装的情况发生。

在离开装箱系统之后，纸箱会被送到一台Diagraph喷码机处进行打码，然后经过一台Optima称重机再次检查确认每只纸箱中有5只自立袋，最后由一台Soco System公司提供的封箱机用胶带将纸箱封装好。这种胶带具有一种称为Zipper的易撕开特性。它在胶带的两端各会形成一个三角形的纸头，这样医务人员就能够抓住这个纸头很容易地撕去胶带，而不必使用刀子之类的尖锐物品去割开胶带，避免将内装的自立袋刺破。

封箱胶带具有Zipper特性，在帮助医务人员方便打开箱子的同时， 又可避免尖锐物品对内装自立袋可能造成的损伤
在转了90度之后，纸箱又要经过一台热转印打印贴标机，打印单元是由Zebra公司提供，而贴标单元是Weber公司提供的。

“在这之前经喷墨打印在纸箱上的生产日期编码并不是唯一所需要的信息，” Grueneberg说。“产品信息和针对具体国家的数据被打印在了即印即贴标签上。”

最后是一台ABB自动码垛机，它早在几年前安装二号生产线时就已存在了。为了配合3号生产线的安装，这台码垛机被升级了，以便能同时接受来自两条生产线的所有纸箱。

Grueneberg还解释说，随着对Fresenius自立袋需求的持续增长，进一步的改变和升级也列入了公司的议事日程。但至少自动装箱部分目前已经解决了。

“Paal系统对于我们来说非常有效，”Grueneberg说，他同时也称赞了系统的控制单元。“我认为如果没有伺服马达的话，这些动作是不可能完成的。”

信息来源：包装商情网