摘要：你是否曾仔細(xì)研究過(guò)，茶葉是如何裝進(jìn)那些小包裝袋中的，以及沖泡時(shí)，茶葉如何保留在包裝袋內(nèi)？Teepack 公司自1948年成立至今，專(zhuān)注茶葉自動(dòng)化包裝設(shè)備的研發(fā)和制造。Franz Andel和 Sascha Theine為其旗艦產(chǎn) 品Perfecta 450配備了倍?；?/span>PC的控制技術(shù)和驅(qū)動(dòng)技術(shù)，樹(shù)立了茶葉袋包裝設(shè)備速度和精度的新標(biāo)桿。

文/倍福中國(guó)自動(dòng)化有限公司

  產(chǎn)品名稱(chēng)已經(jīng)說(shuō)明了一切：這家位于 Meerbusch 的 茶葉袋包裝和成型充填封口一體機(jī)制造商的頂級(jí)型號(hào)能 夠以極高的精度每分鐘充填、折疊和密封450 個(gè)茶葉袋。 “重要的是要記住，絕對(duì)速度并不是衡量一切的唯一標(biāo) 準(zhǔn)?！盩eepack 公司自動(dòng)化技術(shù)主管 Franz Andel 強(qiáng)調(diào)道。
   對(duì)于Franz以及他的同事來(lái)說(shuō)最重要的是，茶葉袋包裝 機(jī)無(wú)論是在靜止?fàn)顟B(tài)下，還是在速度發(fā)生變化時(shí)，始終能夠 生產(chǎn)出無(wú)瑕疵的茶葉包裝袋。這就需要有大量的工藝知識(shí)積 累和高精度的自動(dòng)化技術(shù)。
   生產(chǎn)過(guò)程本身就會(huì)遇到很多棘手問(wèn)題，再加上茶袋濾 紙還必須盡可能薄，這就更難了。“我們的客戶(hù)希望以可持 續(xù)和高效的方式生產(chǎn)，除了要加快設(shè)備周期和降低能耗之 外，還要最大限度地減少物料的使用?！盕ranz Andel 在概 述其中一個(gè)重要的市場(chǎng)需求時(shí)解釋道。“例如，濾紙?jiān)奖。?對(duì)各個(gè)生產(chǎn)區(qū)域不同的卷筒紙速度導(dǎo)致的張力波動(dòng)就 越敏 感?！盩eepack公司硬件和軟件開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人 Sascha Theine 補(bǔ)充道。

1  運(yùn)動(dòng)控制取代機(jī)械凸輪

    新機(jī)型通過(guò)伺服電機(jī)和軟件將主軸切換為電子耦合，因 此速度和精度比上一代機(jī)型更高。“以前，我們通過(guò)凸輪板 機(jī)械連接各道工序?！盕ranz Andel回憶道。
    而Perfect a 450則通過(guò)AX8000多軸伺服系統(tǒng)和 AM8000伺服電機(jī)以及 TwinCAT NC I實(shí)現(xiàn)工序連接。“所有 驅(qū)動(dòng)軸都配備倍福技術(shù)，實(shí)現(xiàn)紙幅張力控制，即使是在動(dòng)態(tài)

速度變化的 情況下，也可防止濾紙撕裂。”Sascha Theine 說(shuō)道。
       例如，以前濾紙輸送與主運(yùn)動(dòng)剛性耦合，而現(xiàn)在運(yùn)動(dòng) 序列則由兩臺(tái)獨(dú)立的伺服驅(qū)動(dòng)器控制。“這樣，我們不僅能 夠更改茶包的紙張長(zhǎng)度，還可以調(diào)整其它驅(qū)動(dòng)器相關(guān)的速 度?！盕ranz Andel指出。這讓Teepack及其客戶(hù)在加工不同 類(lèi)型的茶葉和材料時(shí)擁有更多的選擇。
      Perfecta 450每分鐘最多可生產(chǎn)450個(gè)茶包，速度太 快，肉眼已經(jīng)無(wú)法看清實(shí)際的加工過(guò)程：濾紙通過(guò)進(jìn)料裝置 進(jìn)入，并在定量給料工站下方通過(guò)。在這里，茶葉從頂部送入，并通過(guò)帶量斗的定量給料工站分配到濾紙上。Teepack 能夠生產(chǎn)出各種不同規(guī)格、材質(zhì)和形狀的茶袋?！拔覀儼l(fā)明 了雙囊袋包裝機(jī)?！盕ranz Andel自豪地說(shuō)道。

2 更大的接觸面積可釋放出更濃郁的香氣

      與簡(jiǎn)單的單囊袋相比，雙囊袋底部呈W形，表面積更 大，可以四面接觸液體，加快茶葉在熱水中的出湯速度，更 好地釋放茶香和茶味。據(jù)專(zhuān)家們的研究，在相同的沖泡時(shí)間 內(nèi)，茶湯的香氣可以提升30%。因此使用相同數(shù)量的茶葉可 以沖泡出更好的茶味，換句話(huà)說(shuō)，用更少的茶葉可以沖泡出 同樣的濃度。
       分裝后，濾紙通過(guò)下游工站的機(jī)械成型和折疊工藝形成 雙囊袋，棉線(xiàn)也在此處固定在茶袋上并打結(jié)?！拔覀兺耆?用金屬釘。”Franz Andel 強(qiáng)調(diào)道。然后茶袋被排成一排， 放入先前在Perfecta 450中設(shè)置并粘好的包裝盒中。這樣不 僅節(jié)省了寶貴的生產(chǎn)空間，而且還提高了工藝可靠性，因?yàn)椴璐诿芊夂蟛磐ㄟ^(guò)輸送帶排出。

       基于軟件實(shí)現(xiàn)軸同步也提高了開(kāi)發(fā)的靈活性，減少了 微調(diào)運(yùn)動(dòng)序列所需的工作量。過(guò)去，這一過(guò)程涉及凸輪的計(jì) 算、銑削和硬化，通常需要三周時(shí)間?！艾F(xiàn)在，運(yùn)動(dòng)學(xué)專(zhuān)家 只需兩天即可計(jì)算出凸輪，并在兩分鐘時(shí)間內(nèi)給出一份表格 并加載到伺服驅(qū)動(dòng)器中?！盨ascha Theine補(bǔ)充道，“這意 味著我們只需等待兩天就能知道運(yùn)動(dòng)序列是否合適，以及哪 里還需要重新調(diào)整?！?br>     Franz Andel 也指出：“我們能以更快的速度得出結(jié) 果，更好地優(yōu)化我們的流程?！倍阅芴嵘?20% 就是優(yōu)化 成果的最好說(shuō)明。

3 將更多的時(shí)間投入到創(chuàng)建應(yīng)用中

      Perfecta 450是第一代完全采用倍福平臺(tái)的設(shè)備。 Teepack正在尋找一個(gè)能夠提供完整組件產(chǎn)品系列的供應(yīng) 商：PLC、安全、運(yùn)動(dòng)控制，包括工業(yè)PC技術(shù)和操作面板。
     Franz Andel闡述道：“在使用倍福之前，我們需要將 60%的時(shí)間放在自動(dòng)化系統(tǒng)上，只有40%的時(shí)間能夠關(guān)注到 具體的應(yīng)用。現(xiàn)在，我們可以將98%的時(shí)間投入到應(yīng)用中。 這也是因?yàn)楸陡槲覀兲峁┝顺錾募夹g(shù)支持，甚至在我們 需要時(shí)還能提供開(kāi)發(fā)支持。”
此外，必要時(shí)，倍福的應(yīng)用專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)還可以在實(shí)施和

選擇合適的部件和系統(tǒng)方面提供支持?！白院献髦?，我們 的專(zhuān)家就在所有技術(shù)領(lǐng)域?yàn)榭蛻?hù)方案的實(shí)施和優(yōu)化提供支 持?！北陡Ｃ珊Ｄ贩止窘?jīng)理WilmSchadach解釋道。
       Perfecta 450中的所有應(yīng)用，包括所有伺服驅(qū)動(dòng)器的控 制和同步、安全和 HMI以及監(jiān)測(cè)用數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用， 都在一臺(tái)帶多核 CPU（AMD RyzenTM，具有四個(gè)內(nèi)核和 3.35 GHz系統(tǒng)時(shí)鐘）的CX2043嵌入式控制器上運(yùn)行。
     “能夠在不影響實(shí)時(shí)性的情況下，在運(yùn)行高要求的 運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用同時(shí)運(yùn)行HMI和數(shù)據(jù)庫(kù)，這不是一個(gè)簡(jiǎn)單 的問(wèn)題?！盬ilm Schadach強(qiáng)調(diào)道。在最高配置中，通 過(guò)AX8000多軸伺服系統(tǒng)或通過(guò)ELM72xx系列伺服電機(jī)端 子模塊控制多達(dá) 30臺(tái)AM8000伺服電機(jī)。安全技術(shù)通過(guò) TwinSAFE系統(tǒng)集成式解決方案實(shí)現(xiàn)。整個(gè)TwinCAT自動(dòng)化 項(xiàng)目以及HMI可以根據(jù)選定的設(shè)備配置靈活地組裝。
“我們?cè)谶x擇自動(dòng)化平臺(tái)時(shí)，最重視的是項(xiàng)目規(guī)劃的靈 活性?！盨ascha Theine強(qiáng)調(diào)道。Teepack可以根據(jù)設(shè)備的 設(shè)置擴(kuò)展硬件，無(wú)需更改控制平臺(tái)。緊湊型自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu) 勢(shì)往往被低估?！翱刂乒耋w積是包裝機(jī)械的一個(gè)大問(wèn)題，而 我們的生產(chǎn)空間總是不足?！盨ascha Theine說(shuō)道。
      AX8000多軸伺服系統(tǒng)和ELM72xx系列緊湊型驅(qū)動(dòng)模塊 與OCT連接技術(shù)相結(jié)合，顯著節(jié)省了控制柜內(nèi)部的安裝空間。WilmSchadach 證實(shí)了這些優(yōu)勢(shì)?！艾F(xiàn)在，我們90%以 上的驅(qū)動(dòng)器都采用了單電纜技術(shù)?！?/p>

4 下一個(gè)擴(kuò)展階段的想法

       AMP8000系列集成有伺服放大器的分布式驅(qū)動(dòng)器可望 進(jìn)一步緩解控制柜內(nèi)安裝空間不足的問(wèn)題。自動(dòng)化技術(shù)主管 還看到了基于倍福技術(shù)的紙盒成型機(jī)的進(jìn)一步創(chuàng)新潛力。 “XPlanar可以靈活實(shí)現(xiàn)豐富多樣的包裝形式?！奔埡锌梢?通過(guò)可自由懸浮的動(dòng)子在膠水噴嘴前靈活移動(dòng)，例如，可以 涂抹單個(gè)膠點(diǎn)。這將顯著簡(jiǎn)化上膠工站的機(jī)械結(jié)構(gòu)，也可減 少加熱工站的工作量。
      下一代Perfecta還將使用圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行在線(xiàn)質(zhì)量 控制?！凹傻较到y(tǒng)中，并通過(guò)EtherCAT與設(shè)備周期實(shí)時(shí) 耦合，倍福機(jī)器視覺(jué)解決方案是一個(gè)理想的選擇?！盬ilm Schadach 說(shuō)道，“尤其是由于該系統(tǒng)不會(huì)額外占用控制柜 中的空間。”
       TwinCAT Analytics和TwinCAT Scope也是下一個(gè)擴(kuò)展 階段的主要考慮因素之一。該計(jì)劃旨在為設(shè)備狀態(tài)和關(guān)鍵性 能指標(biāo)收集更多運(yùn)行數(shù)據(jù)。Franz Andel 正在考慮諸如電機(jī) 溫度、電機(jī)電流和扭矩等問(wèn)題：“我們想利用這些關(guān)聯(lián)性確 定磨損情況，以便在必要時(shí)啟動(dòng)預(yù)測(cè)性維護(hù)?！?/p>