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自2017年貝加萊推出SuperTrak/ACOPOStrak，其在過去幾年里全球已經(jīng)有過百條柔性制造產(chǎn)線投產(chǎn)，分布在食品飲料、3C電子、醫(yī)療器械等眾多領(lǐng)域，貝加萊的智能制造產(chǎn)線系列文章將針對SuperTrak和ACOPOStrak與大家分享眾多案例。

SuperTrak是一種能夠提供柔性生產(chǎn)線設(shè)計能力的機(jī)電系統(tǒng)

本文將以德國知名的包裝機(jī)械制造商WOLF的應(yīng)用為例，分享SuperTrak如何使得一個產(chǎn)線更易于升級來適應(yīng)變化的包裝類型和材料的任務(wù)，并且能夠柔性、平穩(wěn)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在各個加工單元之間的輸送。

需求產(chǎn)生

“包裝行業(yè)內(nèi)主要的零售連鎖企業(yè)和全球參與者都意在未來幾年內(nèi)完成向環(huán)保包裝的轉(zhuǎn)型，”WOLF公司設(shè)計與工程主管Markus Schmachtel說道。自從1988年成立以來，WOLF公司已交付超過3000臺充填包裝機(jī)，使得其在食品行業(yè)內(nèi)聲名鵲起。當(dāng)Schmachtel回顧自己在包裝技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)漫長的職業(yè)生涯時，他能夠回憶起沿途經(jīng)歷的眾多行業(yè)巨變。“通常，設(shè)計工程師將會嘗試通過機(jī)械方法來解決新的需求。然而，隨著包裝類型和材料種類多樣性的不斷增加，與目前普遍使用的純機(jī)械鏈傳動的輸送機(jī)構(gòu)相比，包裝機(jī)械迫切需要在產(chǎn)品輸送上更具柔性和平穩(wěn)性的輸送解決方案?！?/p>

WOLF提供立式成型-充填-封合（FFS）包裝機(jī)，可輕松實(shí)現(xiàn)在所有常用袋型之間的轉(zhuǎn)換，包括平袋、角撐袋以及帶密封邊的直立袋。目前，連接到FFS機(jī)器的封口機(jī)已使用鏈條輸送產(chǎn)品，它具有可容納袋子的推送附屬裝置。通過這種設(shè)計，袋子可以以立姿與整個輸送機(jī)構(gòu)一起向前推送，所有這些都與FFS機(jī)器完全同步。當(dāng)袋子移動時，袋底會在輸送系統(tǒng)的底板上滑動。

平穩(wěn)輸送易受損的環(huán)保包裝

以紙張作為包裝材料不僅更為美觀因?yàn)樗鼤@得更為具SuperTrak是一種能夠提供柔性生產(chǎn)線設(shè)計能力的機(jī)電系統(tǒng)有古樸或文化風(fēng)格，而且，紙張相對于薄膜來說可回收降解也更為環(huán)保，但是，這種包材的底部在較高輸送速度下會承受較大的壓力，紙袋本身也會因?yàn)榧羟辛Χa(chǎn)生變形，比較粗糙的紙和硬的卡紙更容易受到這種問題的影響，當(dāng)然，可以采用一些涂層處理讓袋子更為穩(wěn)定，但是這個會因?yàn)槟p并污染環(huán)境，越來越多的公司甚至禁止車間使用這種涂層材料，客戶更愿意采用一種無磨損的產(chǎn)品輸送方案。

為了解決這個問題，當(dāng)然需要一個新的輸送系統(tǒng)，而柔性電驅(qū)輸送系統(tǒng)也在考慮之列，WOLF對各種輸送系統(tǒng)在負(fù)載、滑塊處理和供應(yīng)商技術(shù)支持能力方面進(jìn)行了全面評估。貝加萊基于長定子直線電機(jī)的SuperTrak系統(tǒng)，專為更高性能范圍而設(shè)計，最終勝出。結(jié)合一臺或兩臺FFS機(jī)器、原料的定量稱重裝置、單頭封口機(jī)構(gòu)，WOLF的設(shè)計目標(biāo)達(dá)到80個，如果采用雙頭則希望達(dá)到每分鐘130個袋子。

輕松實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品換型

當(dāng)然，輸送是個問題，但是，如果僅僅為了這個目的，SuperTrak的價值還沒有被真正發(fā)揮出來，另一個目標(biāo)是使機(jī)器能夠在產(chǎn)品換型方面處理各種袋型、材料和封口形式。這將使工廠操作員能夠?qū)κ袌鲂枨笞龀鲮`活的響應(yīng)，并從各種封口形式中進(jìn)行選擇，例如標(biāo)簽封口、屋頂包封口、搭扣或夾子封口。為此，已由FFS機(jī)器成型、充填和封合的袋子必須移交給封口機(jī)的輸送系統(tǒng)，由該系統(tǒng)將其帶到各個加工工位。如果是帶有標(biāo)簽封口的方底袋，那么這些工位將會完成頂部成型、壓緊、裁切、密封和折疊，使其形成一個頂部沒有任何多余空間的緊湊的袋子。最后，經(jīng)過折疊的方形袋頂部會被貼上標(biāo)簽。

獨(dú)立滑塊提供最大柔性

“由于袋子是放在料盒中進(jìn)行傳輸，因此袋子底部不會產(chǎn)生剪切力，”Schmachtel解釋道?！懊總€滑塊都可以單獨(dú)編程和控制。這使我們能夠根據(jù)不同的包裝類型和內(nèi)容調(diào)整運(yùn)動曲線，實(shí)現(xiàn)比以往更高效、平穩(wěn)的生產(chǎn)?！毕胂褚幌拢绻\(yùn)動太快，袋子里的粉末會不會灑出來呢？或者在袋子里不能均勻分布，會影響后道的包裝（比如封口的時候有粉末在其中），因此，SuperTrak的運(yùn)動“防搖”設(shè)計可以讓這個過程非常平穩(wěn)。

德國WOLF包裝機(jī)械

Wolf公司通過基于貝加萊SuperTrak的解耦輸送解決方案開發(fā)了適合更高性能范圍的封口機(jī)。

想像一下另一個場景，即粉料到了袋子中的堆起來形狀，WOLF采用SuperTrak的運(yùn)動曲線來實(shí)現(xiàn)一種“壓實(shí)”的過程，就相當(dāng)于大家平時裝袋子最后要左右搖晃讓它更為平整均勻，并且還被壓實(shí)了，這是利用了SuperTrak可以靈活設(shè)計運(yùn)動曲線——我給你左右搖晃一下，僅程序設(shè)計就可以做到，而無需機(jī)械的裝置來干這個事情，想想也是好玩的啊！

封口機(jī)的輸送系統(tǒng)將每個袋子單獨(dú)輸送到加工工位。

提高生產(chǎn)率

得益于可自由編程的運(yùn)動曲線，設(shè)計人員在如何布置加工工位方面擁有更大自由度，而且可以根據(jù)需要跳過或添加工位。有一種利用該優(yōu)勢的方式是使時間緊迫的工位數(shù)量翻倍，以便提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量。你可以輕松地做到這一點(diǎn)，無需每隔一個工位就使用兩個固定鏈輸送系統(tǒng)。

可自由編程的運(yùn)動曲線，設(shè)計人員在如何布置加工工位方面擁有更大自由度，根據(jù)需要跳過或添加工位。

可編程的運(yùn)動曲線還允許在同一條生產(chǎn)線上處理多種包裝類型或材料，且毫不費(fèi)力，僅需添加或跳過某些袋子的加工步驟即可。這使基于SuperTrak的封口機(jī)成為WOLF柔性FFS機(jī)器的理想的配套選擇：“SuperTrak有助于提高生產(chǎn)率，或以盡可能小的附加成本生產(chǎn)產(chǎn)品變體，”Schmachtel補(bǔ)充道。“它還易于集成到用戶的生產(chǎn)線中，而且可定制的運(yùn)動曲線為我們在放置FFS機(jī)器或包裝機(jī)的中轉(zhuǎn)工位方面提供了更大自由。整個系統(tǒng)的布置確實(shí)很容易適應(yīng)現(xiàn)場情況。”在設(shè)計機(jī)器布置方面，高速SuperTrak系統(tǒng)導(dǎo)軌的模塊化設(shè)計為機(jī)器制造商提供了更多自由度。“我們可以輕松地加長或縮短封口機(jī)，并根據(jù)需要調(diào)整滑塊數(shù)量，”Schmachtel說道?！澳軌蜢`活地改變運(yùn)動整體方向使它很容易適應(yīng)新要求?！?/p>

數(shù)字仿真進(jìn)行產(chǎn)線的早期驗(yàn)證

在Wolf制造的第一代機(jī)器中，一個簡單的橢圓形SuperTrak由兩個180°曲線段和六個直線段組成，每段長一米，足以滿足規(guī)格要求。這很大程度上是因?yàn)镾uperTrak的曲線段也可以用來進(jìn)行加工，因?yàn)镾uperTrak的“羊角螺旋線”設(shè)計使得其過彎時仍然可以勻速運(yùn)行。WOLF甚至計劃在未來預(yù)留足夠的空間來容納更多工位，即使處于系統(tǒng)生命周期的后期亦如此。

“貝加萊的仿真工具使我們能夠在早期設(shè)計階段就能驗(yàn)證當(dāng)前及未來的擴(kuò)展是否能夠滿足所設(shè)定的加工節(jié)拍。我們能夠確定處理相應(yīng)袋型的滑塊和并行加工工位的正確數(shù)量。因此，我們可以避免進(jìn)行不必要的投資，最大程度地降低開發(fā)風(fēng)險，”Schmachtel解釋道。系統(tǒng)的高功率效率還降低了運(yùn)營成本。在SuperTrak解決方案中，只有滑塊和裝袋子的料盒是需要移動的。與永久耦合的輸送系統(tǒng)相比，它的重量要輕得多，這意味著加速和制動所需的功率更少。制動能還能回收用于滑塊加速。

還能干的事情——超出想象的設(shè)計

新輸送解決方案的潛力還遠(yuǎn)不止于此，它為WOLF提供了未來創(chuàng)新的空間，正如Schmachtel欣喜地指出：“我們才剛剛開始探索SuperTrak的可能性。例如，將有可能用兩個滑塊抓住袋子，并當(dāng)袋子在兩個工位間移動時將其打開，或者組合滑塊以增加載重。類似的事情為設(shè)計具有突破性的新型充填包裝機(jī)開啟了令人興奮的全新可能。”