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“终极设备”:精密而紧凑的自动机器系统

作者:Steve Scheiber , Control Engineering2007.06.29阅读 2505

  ——不是普通意义上的纸板包装机或打包机,作为整个生产线最后一环的包装系统,它只占了不到300平方英尺。
  什么是“终极系统”?根据Control Engineering的读者反馈,所谓“终极系统”就是具备体积小,速度快,使用方便,应用广泛和安全性高这些特点的自动机器包装设备。Rockwell Automation曾想向自己的机器制造业客户群多么得富有创造性,它在Control Engineering, Control Engineering EuropeCONTROL ENGINEERING China版权所有, Design News三家杂志上请读者选择他们心目中的“终极系统”。在这三家刊物的2006年10月刊上,8家公司,4家来自北美4家来自欧洲,作为候选供读者投票。结果,北美区的获胜者是纽约的Schneider Packaging of Brewerton。

图1机器人捡起纸箱并安放在容器上并旋转以方便打上标签  那么“终极系统”的标准是什么呢?在本年度的评比过程中读者被要求综合考…
图1:机器人捡起纸箱,并安放在容器上,并旋转以方便打上标签。

  那么“终极系统”的标准是什么呢?在本年度的评比过程中,读者被要求综合考虑设备的综合功能,精密性和实用性。Schneider Packaging of Brewerton被读者所认可的重要原因之一就是该设备占用
的宝贵工厂空间相当有限。
  自动控制需要复杂的机械设备通过精确的动作以完成指定的任务。然而控制工程网版权所有,复杂的设备常常意味着体积庞大,需要占用大量的空间。此外,许多机器人技术设备厂商还希望用户能使用传统的机器人示教盒来实现操作,并进入到安全区内进行常规工作,例如给标签滚筒补充标签等。
  打破常规
  Schneider Packaging Equipment却采用了与众不同的方法,它通过改进设备配置,在提高生产力的同时,简化了流程,。为此控制工程网版权所有,公司从一个占地仅300平方英尺的优质咖啡烘烤设备获得灵感,专门设计了一个生产线末端机器人化自动处理系统“K-cups”。一杯杯密封的未经烘烤的咖啡豆从生产线一端源源不断地进入,而同时,一盘盘带标签的货物箱从另一端出来,除了补充包装材料CONTROL ENGINEERING China版权所有,人们只需走进安全区域,搬走包装好的货盘即可。事实上,就连这点程度的人为操作也可以通过设置传运带这种自动方式来完成,只不过这次用户更倾向于让工人们干点活。
  操作员的工作,堆叠纸箱,留出空地,补充标签等,都在设备工作区域外完成,因为停下设备进入工作区将是时间和效率上的双重损失。K-cups通过传送带以每分钟280个的速度进入生产线,两个并行的定时螺杆通过单跳式计数器自动计算装入纸箱的适当数量。一个Rockwell Automation 的Ultra-3000-MPL伺服电机被用来控制这两个定时螺杆。当单跳式计数器计数已满时,设备会自动打开纸箱,放入杯子。为了节约空间,Schneider配套设计了一个旋转式纸箱包装机,由另一台Ultra-3000控制。

图3;设计团队合影图4两个并行的定时螺杆通过单跳式计数器自动计算装入纸箱的适当数量
图3;设计团队合影。

图4:两个并行的定时螺杆通过单跳式计数器自动计算装入纸箱的适当数量。

  由Rockwell Automation ControLogix处理器控制的压缩空气柱从一侧和底部推动纸箱,将其固定以便核实数量。气柱所施的力必须正好,以避免将杯子从纸箱中弹出。
  设备用热融胶水封装纸箱后,再依次通过一个激光编码器和一台标签贴装机。然后,纸箱通过一段短距离的传送带传送至一台打包堆码一体机。
  纸箱通过既定的模式堆放入外包装箱内。设备打开一个空外包装箱,一个Fanuc R2000机械臂自动提起一层纸箱放入箱内,并重复这个动作直到满箱信号出现。然后,另一台热融胶封箱机将其封好后,包装箱就被送出至下一步工序。
  类似的机械臂再将纸箱抬起放到标签贴装机上。整个标签装配工序被统一安置在主设备工作区以外www.cechina.cn,以方便操作员在不停机的情况下进行检测和材料补充。它通过防护栏上特别剪切出来的一小块区域完成工作。在许多这种类型的自动化生产线中,如果客户需要包装箱不只一侧贴有标签的话,都需要另置一台额外的标签贴装机。而这次机械臂只在一侧贴上了标签,但如果需要在另一侧也贴上,无需另置机器,只要在包装箱被放到货盘上正确的位置之前,将其翻转并贴好标签即可。
  操作方便:
  根据Schneider Packaging Equipment副总裁Pete Squires所说,“此系统所具有的一个最大优点就是它的简便性。所有集成的机器人设备都可使用提供开放式可编程功能的示教盒。由于大量综合型机器人设备的使用,用户可通过一台示教盒对绝大多数的设备实现控制。由于大部分公司不希望现场操作员能对机器进行编程修改,所以通常我们将示教盒锁定。操作员只需通过设备外部的触摸屏即可实现操作。所有设备都由ControLogix控制器控制,它是整个系统的核心。”
  Pete承认在一套自动机器系统中实现如此多的功能,并将整体压缩在一个相对很小的空间内是一项艰巨的挑战。它不是简单意义上的纸板包装机或打

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