配備 XTS 系統(tǒng)的披薩盒包裝機(jī)取代了三臺(tái)傳統(tǒng)包裝機(jī)和產(chǎn)品輸送系統(tǒng)

新冠病毒疫情的沖擊加速了食品飲料行業(yè)的變化，快消品（CPG）制造商、合同包裝商及其供應(yīng)商必須大幅提高其產(chǎn)品靈活性，才能滿足呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的需求。因此，美國(guó) OEM 廠商 Brenton 為其側(cè)裝紙箱包裝機(jī)配備了 XTS 柔性輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)現(xiàn)在不僅提高了產(chǎn)品進(jìn)料的靈活性，而且加快了轉(zhuǎn)換速度。此外，包裝機(jī)在經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)后，其體積也減小了很多。

Brenton 公司主要為食品、飲料和制藥行業(yè)生產(chǎn)集成式后道包裝系統(tǒng)，包括紙箱包裝、裝盒、機(jī)器人碼垛和物料輸送。公司成立至今已有 30 年，目前隸屬于 ProMach 集團(tuán)。一家美國(guó)大型合同包裝商邀請(qǐng) Brenton 一起合作，共同完成一項(xiàng)頗具挑戰(zhàn)性的速凍披薩包裝任務(wù)。這家快節(jié)奏的工廠要求包裝機(jī)能夠隨機(jī)定時(shí)進(jìn)料，以及處理 26 個(gè)不同的速凍披薩 SKU，這些 SKU 有些采用紙盒包裝，有些則采用簡(jiǎn)單的塑料薄膜收縮包裝。“這個(gè)應(yīng)用需要我們消除不同規(guī)格的產(chǎn)品切換所耗費(fèi)的大量時(shí)間，給我們提出了不小的挑戰(zhàn)。從 10 英寸到 15 英寸披薩的切換需要耗時(shí)的機(jī)械調(diào)整。”Brenton 公司技術(shù)副總裁 Mike Grinager 解釋道。“我們還必須在不損壞產(chǎn)品的前提下實(shí)現(xiàn)每分鐘 15 個(gè)紙箱的高吞吐量。由于披薩在包裝生產(chǎn)線上減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)以不同的方向堆放 15 個(gè)不同高度的披薩，因此情況會(huì)變得非常復(fù)雜。”

XTS 磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)是 Brenton 公司 M2000 包裝機(jī)的核心，如上圖：XTS 系統(tǒng)帶著一串裝有披薩的桶狀物繞過(guò) 180 度的轉(zhuǎn)角，抓緊并穩(wěn)定披薩堆

智能輸送技術(shù)助力輕松實(shí)現(xiàn)產(chǎn)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(cè)裝紙箱包裝機(jī)配備一套機(jī)電一體化線性輸送系統(tǒng)。“也是這個(gè)決定讓 Brenton 找到了倍福的 XTS 磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)，我們發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)可以即時(shí)適應(yīng)這些產(chǎn)品變化。”Grinager 說(shuō)道。“我們利用 XTS 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一款 M2000 包裝機(jī)，它能夠以完全隨機(jī)的進(jìn)料時(shí)間熟練地處理所有披薩形狀、方向和產(chǎn)品規(guī)格，包括展示用包裝和散裝。”

升級(jí)后的 M2000 包裝機(jī)現(xiàn)在配備一根 5.5 米長(zhǎng)的 XTS 軌道，有 12 個(gè)動(dòng)子控制產(chǎn)品進(jìn)料。作為一款真正的機(jī)電一體化解決方案，XTS 系統(tǒng)所具備的線性電機(jī)特點(diǎn)與不斷循環(huán)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)子相結(jié)合，運(yùn)行路徑可以是開(kāi)放式的，也可以是封閉式的，支持最多樣化的幾何形狀。動(dòng)子最顯著的特點(diǎn)就是能夠在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生夾緊力：兩個(gè)同步運(yùn)動(dòng)的動(dòng)子協(xié)同工作，以預(yù)定的力抓取裝在桶中的披薩堆，并將它們固定，以便快速、可靠地輸送至紙箱包裝步驟。“這就是這臺(tái)包裝機(jī)的魅力所在，它可以處理一疊 15 個(gè)熱收縮包裝的圓形披薩，并能迅速適應(yīng)已經(jīng)在方形包裝中的披薩的進(jìn)料，所有這些步驟都能在最少的轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)完成。”Mike Grinager 說(shuō)道。XTS 系統(tǒng)還能夠輕松補(bǔ)償進(jìn)料過(guò)程中不同的進(jìn)料時(shí)間，因?yàn)閯?dòng)子可以無(wú)距離限制地移動(dòng)，能夠在裝載工位前緩沖產(chǎn)品，從而能夠在需要時(shí)為其它生產(chǎn)過(guò)程節(jié)省更多的時(shí)間。Mike Grinager 繼續(xù)說(shuō)道：“XTS 系統(tǒng)能夠?qū)⒍询B好的披薩移入紙箱中，顯著減少了堵塞和停機(jī)時(shí)間，我們?cè)u(píng)估的所有其它系統(tǒng)都做不到這一點(diǎn)。”考慮到堆垛較高的披薩的重量，Brenton 公司的第一個(gè) XTS 應(yīng)用必須能夠解決這類應(yīng)用中重負(fù)載的輸送問(wèn)題。因此，Brenton 整合了 HepcoMotion 公司專為 XTS 設(shè)計(jì)的 GFX 軌道系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠承受更大的負(fù)載。

XTS 控制器采用的是倍福的 C6930 控制柜式工業(yè) PC。包裝機(jī)控制器連接到一臺(tái) 15 英寸的 CP2915 多點(diǎn)觸控控制面板顯示器。盡管涉及高度動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)控制，但 XTS 系統(tǒng)僅利用了工業(yè) PC 約 15% 的計(jì)算性能，為實(shí)施其它自動(dòng)化功能儲(chǔ)備了足夠的性能。

一臺(tái)性能強(qiáng)大的 C6930 控制柜式工業(yè) PC 與超高速 EtherCAT 通信系統(tǒng)及相應(yīng)的 EtherCAT I/O 端子模塊一起，用來(lái)控制 XTS 及其它設(shè)備功能

Brenton M2000 的后續(xù)迭代系列還配備了EtherCAT I/O 系統(tǒng)中的 EL 系列高速 EtherCAT 端子模塊，包括 8 通道的高密度型號(hào)。“倍福的 EtherCAT I/O 系統(tǒng)與其它現(xiàn)場(chǎng)總線之間的互操作性可以簡(jiǎn)化集成工作，給我們提供了很大幫助。”Mike Grinager 說(shuō)道。“對(duì) Brenton 工程團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，也很容易建立與 EtherNet/IP 設(shè)備的連接，EtherCAT 速度極快，并具有極高的同步性，因此非常適合用作 XTS 等機(jī)電一體化系統(tǒng)的總線。”倍福美國(guó)公司的應(yīng)用工程師 Patrick Triemert 補(bǔ)充說(shuō)道。

XTS 系統(tǒng)助力大幅提升包裝機(jī)的吞吐量

XTS 系統(tǒng)極大地提升了 Brenton 公司 M2000 包裝機(jī)的吞吐量。M2000 現(xiàn)在最多能夠?qū)?41 個(gè)不同的 SKU 分開(kāi)裝箱，每分鐘可裝 27 箱，即每分鐘裝箱 140 個(gè)速凍披薩。該款包裝機(jī)還能夠?qū)崿F(xiàn) 26 種不同的包裝模式，包括更復(fù)雜的展示用包裝模式和商業(yè)化包裝模式，吞吐量為每分鐘 12.5 箱。“一臺(tái)配備 XTS 系統(tǒng)的 M2000 包裝機(jī)實(shí)際上可以完成三臺(tái)傳統(tǒng)紙箱包裝機(jī)的工作。”Mike Grinager 說(shuō)道。

XTS 系統(tǒng)的使用消除了很多更換步驟，其它進(jìn)料裝置更換所需的停機(jī)時(shí)間從 30 分鐘減少到 5 分鐘。M2000 進(jìn)料段的工程時(shí)間節(jié)省了至少 200 個(gè)小時(shí)，進(jìn)料段中諸如鏈條、飛行器、推桿和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等部件減少了約 100 個(gè)，因此復(fù)雜性大大降低。

在這之后，Brenton 公司收到了合同包裝公司的第三份訂單，并且還收到其他客戶對(duì)其它配備 XTS 系統(tǒng)的包裝機(jī)的詢價(jià)。XTS 除了支持 Brenton 在成熟的包裝市場(chǎng)中持續(xù)增長(zhǎng)之外，它還為這家 OEM 制造商開(kāi)辟了很多新的項(xiàng)目類型，尤其是在制藥應(yīng)用方面，可以鞏固和擴(kuò)大市場(chǎng)份額。“XTS 還為我們的新包裝機(jī)設(shè)計(jì)項(xiàng)目提供支持，而如果是在以前，我們很可能會(huì)放棄這些項(xiàng)目。我們現(xiàn)在有了新的、速度更快、更靈活的設(shè)計(jì)方案，可以減少 50% 的設(shè)備體積。在我們第一次使用 XTS 系統(tǒng)就取得成功之后，我們正在對(duì)針對(duì)食品工業(yè)的 XTS 衛(wèi)生型系統(tǒng)以及 XPlanar 平面磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)進(jìn)行研究，以滿足行業(yè)中最具挑戰(zhàn)性的物料輸送要求。”Grinager 說(shuō)道。