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2022年1月20日

配備 XTS 系統的披薩盒包裝機取代了三台傳統包裝設備和產品輸送系統

XTS 磁懸浮輸送系統提升食品包裝的靈活性

新冠病毒疫情的衝擊加速食品飲料業的變化,快速消費品(CPG)製造商、合同包裝商及其供應商必須大幅提高其產品靈活性,才能滿足指數級成長的需求。因此,美國 OEM 廠商 Brenton 為其側裝紙箱包裝機配備XTS 磁懸浮輸送系統,該系統現在不僅提高了產品進料的靈活性,還加快了轉換速度。此外,在經過重新設計後,包裝設備的體積也減小很多。

Brenton 公司主要為食品、飲料和製藥產業生產整合式終端包裝系統,專門從事紙箱包裝、裝盒、機器人碼垛和物料輸送。公司已成立30年,目前隸屬ProMach 集團。

一家美國大型合同包裝商邀請 Brenton 一起合作,共同完成一項具備挑戰性的冷凍披薩包裝任務。這家節奏緊湊的工廠要求包裝機能夠隨機定時進料,以及處理 26 個不同冷凍披薩的最小存貨單位,這些 存貨有些採用紙盒包裝,有些則使用簡單的塑膠薄膜收縮包裝。Brenton 公司技術副總裁 Mike Grinager 解釋「這個應用給我們提出了不小的挑戰,我們需要消除不同規格的產品切換所耗費的大量時間,從 10 英寸到 15 英寸披薩的切換需要耗時的機械調整。我們還必須在不損壞產品的前提下,實現每分鐘 15 個紙箱的高輸送量。由於披薩在包裝生產線上減速運轉時,會以不同的方向堆放 15 個不同高度的披薩,因此情況會變得非常複雜。」

XTS 磁懸浮輸送系統是 Brenton 公司 M2000 包裝設備的核心,如上圖:XTS 系統帶著一串裝有披薩的桶狀物繞過 180 度的轉角,抓緊並穩定披薩堆
XTS 磁懸浮輸送系統是 Brenton 公司 M2000 包裝設備的核心,如上圖:XTS 系統帶著一串裝有披薩的桶狀物繞過 180 度的轉角,抓緊並穩定披薩堆

智慧輸送技術助力輕鬆實現產品差異化

考慮到這些需求,Brenton 公司最終決定,為公司最受歡迎的 M2000 間歇式側裝紙箱包裝機配備一套機電一體化線性輸送系統。「也是這個決定讓 Brenton 找到了倍福的 XTS 磁懸浮輸送系統,我們發現該系統可以即時適應這些產品變化。」Grinager 說道。「我們利用 XTS 系統開發了一款 M2000 包裝機,它能夠以完全隨機的進料時間熟練地處理所有披薩形狀、方向和產品規格,包括展示用包裝和散裝包裝。」

升級後的 M2000 包裝機現在配備 5.5 米長的 XTS 軌道,和 12 個動子控制產品進料。作為一款真正的機電一體化解決方案,XTS 系統所具備的線性馬達特點與不斷迴圈運動的動子相結合,運行路徑可以是開放式的,也可以是封閉式的,支援最多樣化的幾何形狀。動子最顯著的特點就是能夠在運動中產生夾緊力:兩個同步運動的動子協同工作,以預定的力抓取裝在桶中的披薩堆,並將它們固定,以便快速、可靠地輸送至紙箱包裝步驟。「這就是這台包裝機的魅力所在,它可以處理一疊 15 個收縮包裝的圓形披薩,並能迅速適應已經在方形包裝中的披薩的進料,所有這些步驟都能在最少的轉換時間內完成。」Mike Grinager 說道。XTS 系統還能夠輕鬆補償進料過程中的不同進料時間,因為動子可以在任何距離移動,能夠在裝載站前緩衝產品,從而能夠在需要時為其它生產過程提供額外的時間。。Mike Grinager 繼續說道:「XTS 系統能夠將堆疊好的披薩移入紙箱中,顯著減少堵塞和停機時間,這在我們評估的其他系統中是不可能完成這項任務的。」考慮到堆垛較高的披薩的重量,Brenton 公司的第一個 XTS 應用必須能夠解決這類應用中重負載的輸送問題。因此,Brenton 整合了 HepcoMotion 公司專為 XTS 設計的 GFX 軌道系統,該系統能夠承受更大的負載。

XTS 控制器採用的是倍福的 C6930 控制櫃式工業 PC。包裝機控制器連接到一台 15 英寸的 CP2915 多點觸控控制面板。儘管涉及高度動態的運動控制,但 XTS 系統僅利用了工業 PC 約 15% 的計算性能,為實施其它自動化功能保留足夠的性能。

一台性能強大的 C6930 控制櫃式工業 PC 與超高速 EtherCAT 通訊系統及相應的 EtherCAT I/O 端子模組一起,用來控制 XTS 及其它設備功能
一台性能強大的 C6930 控制櫃式工業 PC 與超高速 EtherCAT 通訊系統及相應的 EtherCAT I/O 端子模組一起,用來控制 XTS 及其它設備功能

Brenton M2000 的後續反覆運算系列還配備了EtherCAT I/O 系統中的 EL 系列高速 EtherCAT 端子模組,包括 8 通道的高密度型號。Mike Grinager 說道「倍福的 EtherCAT I/O 系統與其它現場總線之間的互通性提供了很大的幫助,因為他可以簡化整合工作。」倍福美國公司的應用工程師 Patrick Triemert 補充說「對 Brenton 工程團隊來說,也很容易與 EtherNet/IP 設備建立連接,EtherCAT 速度極快,並具有極高的同步性,因此非常適合用作 XTS 等機電一體化系統的總線。」

XTS 系統大幅提升包裝設備的輸送量

XTS 系統顯著提升了 Brenton 公司 M2000 包裝設備的輸送量。M2000 現在最多能夠將 41 個不同的 存貨單位分開裝箱,每分鐘可裝 27 箱,相當於每分鐘140 個冷凍披薩。該包裝設備還能夠實現 26 種不同的包裝模式,包括更複雜的展示用包裝模式和商業化包裝模式,輸送量為每分鐘 12.5 箱。「一台配備 XTS 系統的 M2000實際上可以完成三台傳統包裝設備的工作。」Mike Grinager 說道。

XTS 系統的使用減少許多更換步驟,其它進料裝置更換所需的停機時間從 30 分鐘減少到 只要5 分鐘。M2000 進料段的工程時間節省了至少 200 個小時,進料段中諸如鏈條、飛行器、推杆和旋轉機構等零件減少了約 100 個,因此複雜性大大降低。

在這之後,Brenton 公司收到了合同包裝公司的第三份訂單,還收到其他客戶對其它配備 XTS 系統的包裝設備的詢價。XTS 除了支持 Brenton 在成熟的包裝市場中持續增長之外,它還為這家 OEM 製造商開闢了很多新的項目類型,尤其是在製藥應用方面,可以鞏固和擴大市佔率。「XTS支持我們的新包裝機設計項目,如果是在以前,我們很可能會放棄這些項目。但現在有了新的、速度更快、更靈活的設計方案,還可以減少 50% 的設備體積。在我們第一次使用 XTS 系統就取得成功之後,我們正在研究針對食品工業的 XTS 衛生型系統以及 XPlanar 平面磁懸浮輸送系統,以滿足產業中最具挑戰性的物料輸送要求。」Grinager 說道。