GE Fanuc運(yùn)動(dòng)控制在食品包裝塑料拉鏈上的應(yīng)用

      在當(dāng)今急促快速的生活節(jié)奏中，制造商們不斷尋找提高產(chǎn)品功效的辦法，節(jié)省用戶(hù)時(shí)間。食品制造商在外帶市場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的方法是將便捷的可重復(fù)關(guān)閉拉鏈應(yīng)用到產(chǎn)品包裝上。在位于弗吉尼亞州夏洛茨維爾的GE Fanuc智能設(shè)備的幫助下，全球領(lǐng)先的可重復(fù)關(guān)閉拉鏈繩和應(yīng)用設(shè)備供應(yīng)商AMI/RecPro公司開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的交叉鋪網(wǎng)式可重復(fù)關(guān)閉拉鏈附件，用于垂直式制袋－填充－封口包裝機(jī)。稱(chēng)為T(mén)opZip™的拉鏈附件使用GE Fanuc運(yùn)動(dòng)解決方案，將塑料拉鏈應(yīng)用到從零食到狗糧在內(nèi)的各種食品包裝中，并幫助用戶(hù)提高167％的生產(chǎn)力，降低成本和促進(jìn)銷(xiāo)售。

從菜湯到堅(jiān)果的自動(dòng)化
      普通的拉鏈機(jī)器將包裝薄膜拉入機(jī)器時(shí)要通過(guò)一個(gè)光電式感應(yīng)器，它用來(lái)尋找對(duì)位標(biāo)記或“I-mark”。I-mark為所有機(jī)器控制提供參考點(diǎn)。當(dāng)I-mark被定位后，控制系統(tǒng)會(huì)記錄薄膜的位置并將薄膜移動(dòng)一定的距離，進(jìn)行正確的拉鏈應(yīng)用。GE Fanuc伺服系統(tǒng)將薄膜拉入機(jī)器并準(zhǔn)確定位。該系統(tǒng)連續(xù)將可重復(fù)長(zhǎng)度的拉鏈材料送入薄膜。當(dāng)拉鏈分配好后，將一定比例的超聲破碎的拉鏈進(jìn)行精確切割，然后將薄膜送入制袋－填充機(jī)器中。
       當(dāng)AMI/RecPro開(kāi)始開(kāi)發(fā)TopZip，將其他制造商的塑料拉鏈應(yīng)用到包裝薄膜中時(shí)，初始控制牽涉到定時(shí)設(shè)備參與的熱量和壓力過(guò)程。首批機(jī)器與鋪網(wǎng)平行，連續(xù)地應(yīng)用拉鏈，該操作的執(zhí)行獨(dú)立于制袋－填充過(guò)程?？墒牵S多包裝機(jī)器的組態(tài)要求拉鏈應(yīng)用覆蓋或垂直于鋪網(wǎng)，完成對(duì)以往包裝機(jī)器的改造。
       進(jìn)一步開(kāi)發(fā)后，AMI/RecPro決定必須進(jìn)行交叉鋪網(wǎng)應(yīng)用，以滿足其他制袋－填充操作的需求。這一構(gòu)想遇到了兩大障礙：拉鏈位置的精度保持在每英寸.00625范圍內(nèi)以及過(guò)程的速度和可重復(fù)性。交叉鋪網(wǎng)應(yīng)用對(duì)精度提出很高的要求，如包袋切割點(diǎn)及對(duì)位標(biāo)記。如果拉鏈漏掉標(biāo)記，它就會(huì)被裝袋器的顎夾壓碎或者損壞。拉鏈應(yīng)用還必須與傳統(tǒng)的填充機(jī)器同步，以每分鐘40到50袋或更高的速率運(yùn)行。
        AMI/RecPros深知該應(yīng)用要求的可重復(fù)性和精度只有通過(guò)伺服控制才能實(shí)現(xiàn)。TopZip系統(tǒng)的早期版本使用了伺服控制系統(tǒng)和與其他機(jī)器分離的PLC。由于這些獨(dú)立的控制系統(tǒng)未實(shí)現(xiàn)集成，因此對(duì)公司的最初設(shè)計(jì)構(gòu)成了許多無(wú)法容忍的限制。多廠商伺服器和PLC系統(tǒng)缺乏集成以及開(kāi)放回路控制則意味著只能響應(yīng)固定位置的I-mark，迫使客戶(hù)重新設(shè)計(jì)他們的包裝材料，以達(dá)到I-mark的固定位置。很快，這個(gè)最初設(shè)計(jì)被證明缺乏靈活性和實(shí)用性，因?yàn)樗o使用不同方式包裝多種產(chǎn)品的制造商帶來(lái)巨大障礙。
       為改善設(shè)計(jì)，AMI/RecPro選擇了GE Fanuc的集成解決方案，其中包含專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)施、90™-30系列PLC、DSM302 PLC運(yùn)動(dòng)控制模塊、Beta系列伺服器以及Data Panel操作員界面。GE Fanuc的伺服系統(tǒng)的獨(dú)特性在于所有涉及電流、速度和位置的控制回路在運(yùn)動(dòng)控制器中是關(guān)閉的，減少了設(shè)置時(shí)間并帶來(lái)了顯著的生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)。
       通過(guò)使用新的控制系統(tǒng)，用戶(hù)可以借助GE Fanuc數(shù)據(jù)面板輸入數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)置包裝袋長(zhǎng)度。操作人員輸入三個(gè)參數(shù)來(lái)設(shè)置TopZip：包裝袋尺寸、I-mark與拉鏈位置的距離以及拉鏈長(zhǎng)度。輸入后的數(shù)據(jù)將保存在90-30系列PLC并通過(guò)背板發(fā)送給DSM302。然后，操作人員完成余下設(shè)置，自動(dòng)將薄膜放到正確的定位位置，啟動(dòng)機(jī)器。TopZip探測(cè)包裝袋上的I-mark位置并計(jì)算薄膜到預(yù)定位置的拖拉或移動(dòng)距離，拉鏈將應(yīng)用到在預(yù)定位置上的薄膜。一臺(tái)伺服器將薄膜拖到預(yù)定位置上，同時(shí)第二臺(tái)伺服器應(yīng)用拉鏈。這是可行的，因?yàn)镮-mark可通過(guò)DSM302中的輸入信號(hào)進(jìn)行讀取，另外GE Fanuc伺服器為閉環(huán)系統(tǒng)。
       結(jié)果，客戶(hù)可以將定位標(biāo)記放到包裝材料的任何位置，而且GE Fanuc運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可經(jīng)過(guò)組態(tài)，適應(yīng)它的位置。“轉(zhuǎn)而使用GE Fanuc的控制可避免潛在的營(yíng)銷(xiāo)問(wèn)題并可使TopZip適用于更廣泛的應(yīng)用。” AMI/RecPro電氣工程師Victor Delisle說(shuō)。“根據(jù)薄膜特性和包裝袋尺寸，TopZip的初始速度大約為每分鐘45袋，但是使用新的GE Fanuc伺服系統(tǒng)，TopZip將速度提高了78％，在生產(chǎn)環(huán)境中每分鐘封裝80多袋。”
        除了改善生產(chǎn)外，GE Fanuc自動(dòng)化系統(tǒng)憑借自身的緊湊型組件還使AMI/RecPro實(shí)現(xiàn)了縮小機(jī)柜尺寸的目標(biāo)，從而減少了設(shè)備占地面積。

        利用新的交叉鋪網(wǎng)技術(shù)完成包裝解決方案的兩家公司是位于加州工業(yè)城的Snak King以及位于加州利查華的Lundberg Family Farms。這些制造商利用TopZip改造了他們的機(jī)器，從而大幅度提高生產(chǎn)率，同時(shí)降低成本和設(shè)置時(shí)間。
       作為西海岸最大的零食制造商之一，Snak King的生產(chǎn)線包括爆米花、奶酪泡芙、墨西哥炸玉米片、烤堅(jiān)果、零食以及水果干和果脯。擁有如此豐富的產(chǎn)品陣容，該公司面臨著諸多包裝難題。直到一年前，Snak King對(duì)其Jensen的堅(jiān)果和零食以及水果干生產(chǎn)線運(yùn)行上還使用人工充填拉鏈包裝袋以及人工將產(chǎn)品標(biāo)簽貼到包裝袋的前后面。雖然該過(guò)程異常可靠，但也相當(dāng)耗時(shí)。
       Jensen的Orchard生產(chǎn)線包括從5.5英寸到9.5英寸不等的包裝尺寸，因此迫切需要替代解決方案，滿足零售和批發(fā)鏈的市場(chǎng)需求。Snak King的運(yùn)營(yíng)副總裁AI Roessig回憶時(shí)說(shuō)，“我們需要的解決方案不僅能應(yīng)用標(biāo)簽，還能應(yīng)用和封裝拉鏈。”
        自引入到生產(chǎn)線后，TopZip使Lundberg的生產(chǎn)速度提高了一倍。根據(jù)Clement的介紹，拉鏈的便捷性和生產(chǎn)力的提高創(chuàng)造了新的銷(xiāo)售機(jī)遇，反映在銷(xiāo)售額提高了35％。
       “具備GE Fanuc控制的TopZip真正為交叉鋪網(wǎng)拉鏈應(yīng)用設(shè)定了標(biāo)準(zhǔn)，”AMI/RecPro的Delisle概括道。“TopZip使制造商有機(jī)會(huì)最大程度地提高現(xiàn)有設(shè)備和包裝設(shè)計(jì)的投資回報(bào)，同時(shí)通過(guò)快速、高效地生產(chǎn)用戶(hù)友好型產(chǎn)品也打開(kāi)了新的市場(chǎng)機(jī)遇。”
        Roessig說(shuō)他考慮了幾個(gè)主要供應(yīng)商的方案，但是直到他收到終端用戶(hù)的親身體驗(yàn)和意見(jiàn)等反饋時(shí)，才決定安裝TopZip。“我獲得了大量好評(píng)，稱(chēng)贊其操作和設(shè)置的便捷性。無(wú)論我們操作的是5.5英寸的包裝袋還是9.5英寸的包裝袋，以及是否使用拉鏈，我們都可以輕松、靈活地來(lái)回切換不同的操作。”Roessig說(shuō)道。如今，他能夠親自證明TopZip的方便性。