运动控制:产品处理，再喂食挑战

两个紧密相连的机器会因为彼此的跌倒而摇摇晃晃，就像两名三足赛跑的选手一样。三条腿的比赛甚至可以使两个健康的运动员瘫痪。虽然生产过程是自动化的，但过程中断会延迟包装机跟上生产区域产量的能力，对生产线造成严重破坏。当关键的上游流程(如复杂的烹饪流程或冷冻操作)需要作为连续流程运行时，尤其如此。

大多数包装系统都是通过添加某种形式的缓冲来考虑不可避免的中断。许多缓冲方法可以最大限度地减少中断的影响，并管理等待包装的产品数量。通常情况下，最简单和“最便宜”的方法是将产品倾倒在垃圾箱中，以便手动重新喂料或离线包装。但这可能会对产品质量、成品率、吞吐量和人工成本产生负面影响。

要解决这一缓冲挑战，需要一种设备，既能缓冲高速生产，又能以可预测的、可管理的速度将产品重新送入包装线。直到20世纪90年代末，制造商在处理灵活且难以处理的产品和包装时，很少有内联缓冲区解决方案来解决这些问题。在20世纪90年代末，食品制造商正在试验对重新饲喂系统进行修改，这些系统原本是为刚性非食品部件设计的。商用设备的这些替代用途被证明是行不通的。2002年，Polytron和合作伙伴Finesse Manufacturing Solutions开发了一种再供料系统，为市场提供了积累、定向、单点和再供料困难的产品的能力，以恒定的音调排出，供自动化二次操作使用。

再喂食机把产品的比赛变成了一场接力，每个参赛者都可以发挥出最佳状态，为共同的成功锦上添花，而不是互相绊倒，互相绊倒。更紧密的运动控制分离操作，小心翼翼地移动难以处理的(柔性，包装或软)产品。

再馈线的标准要素包括:

• 从自卸车接收散装产品，上游操作，或手动进给
• 料斗中缓冲产品的大小适合产品和应用
• 将产品扩散到一致且恒定的流中
• 将产品分离成单个单元
• 定位产品以满足下游设备的要求，通常是纸箱或托盘包装机
• 通过增加或减少产品之间的间隙，将产品始终间隔到已知的间距
• 检查和分类产品的特定图形方向或损坏产品的移除
• 使每个产品的进料与目标节距下游设备同步。

如图所示:

1.料斗(在图的右侧)从手提式倾倒机、手动倾倒机或自动交付机接收产品;将它们散装;并按需重新介绍产品。

2.计量输送机轻轻蔓延的产品从散装使用称重元件和在重量损失算法。

3.智能模块使用单独的输送段和产品传感器，完成定位，并提供馈送下游设备所需的间距和速率。

4.如果需要图形定向，可以将图形定向器添加到系统中。

插件设备解决方案:如果正确实施，产品处理设备可以通过持续的工艺应用快速减少产品浪费，并通过自动化减少劳动力。挑战是如何有效和高效地安装和实施独特的设备沿线特殊用途的产品处理，同时保持和增加生产线的投资回报率(ROI)。好消息是，这种类型的设备相对容易安装在生产线上，甚至在制造设施的另一部分，以方便完成专门的包装工艺。

技术解决方案考虑:在选择包装设备时，要考虑设备的技术是否符合制造商的规格、整体生产线架构和布局以及长期可维护性。有几个因素可以方便地将产品进料设备安装到当前的操作或新生产线设计中。便于安装和集成到生产线的一个重要组件是设备的技术:

• 开放式架构允许制造商维护代码，添加数据收集功能，并与其他设备和制造执行系统(MES)或企业资源规划(ERP)系统集成。
• PLC平台可以是在专用PLC上，也可以是在现有PLC上集成逻辑线。
• 使用远程I/O减少了机器接线，允许更短的安装时间和更干净的安装。
• 人机界面(HMI)选项允许工厂人员通过设置值或选择预先配置的配方来选择产品尺寸、速率和间距。这演示了运行多个产品的灵活性。
• 步进电机，而不是伺服电机，是适合应用的技术，以降低成本，消除齿轮箱和广泛的电缆。
• 产品计量软件有一个标准的，经过验证的控制算法，允许机器使用低成本的硬件。
• 硬件选项可以根据最终用户的规格进行定制。

超出内联缓冲区

根据生产过程、产品和包装的类型，当包装要求变得非常复杂时，会发生什么?尤其具有挑战性的是具有奇数尺寸、难以处理的包装、组合包装和生产线上的多次烹饪加工的产品。场景包括:

• 各种包装在整理分组
• 餐包
• 协同包装操作，能够在一个平台上运行多种产品
• 多组分产品的场外包装
• 多包组合或彩虹包
• 金属或塑料包装
• 展示纸箱或托盘

这些复杂的包装要求需要各种更复杂的功能，包括设备组合，例如:

• 与下游设备同步
• 产品计数
• 从倾卸机中散装饲料
• 料斗中的缓冲产品
• 定向袋在定向流动
• 美国农业部包装新鲜或冷冻肉类的卫生要求
• 多道进给，适用于多产品包装
• 多个再馈线集成到一个完整的系统

再给料机还为自动化套件组装包装提供了类似的解决方案，这需要将各种预先包装的部件和附件组合成一个专门的包装。通过适当的空间、位置、计数和插入产品的技术，该过程可以完全自动化，以获得更高的投资回报率。

在生产线上合适的位置安装合适的设备可以有效地进行产品处理和高效的进料，以完成包装操作。其结果允许分离过程和包装之间的界限，使操作能够维持所需的生产，并最大限度地减少产品的人工处理，这有助于为制造商实现产量、质量和ROI水平。

案例研究:水果棒

情境:一家全球水果棒制造商需要一种独特的包装解决方案，在高效的包装过程中积累产品和重新供应产品。对包装的要求包括能够为两到四种口味的产品创建不同的包装;根据料斗容量和累积产品动态改变风味混合的能力;包装系统处理多种大小的水果棒;并且持续有效的积累。

挑战:水果棒的生产涉及到一个复杂的，连续的烹饪过程，需要一个包装系统，以允许适当的处理产品。下游的任何破坏都会在包装区域产生大量的堆积，产生定期丢弃的产品。

解决方案:采用先进设计的再给料机，允许软包装工艺在不中断的情况下处理产量。缓冲能力和使用开放式PLC架构在机器之间进行协调，使再给料机可以作为各种包装组装系统。系统包括:

• 四个双车道再喂食器，在再喂食器的排泄端配有整理单元的料斗
• 自动系统动态地改变产品的包装混合，在可接受的变化，根据水平积累在料斗
• 自动整理装置，以包装正确的混合和数量的水果条重新喂食分配到纸箱。
• 拖式纸箱输送系统与再给料机耦合

结果:新的自动化再给料系统提供了一个灵活的生产操作，通过自动化系统分离过程和包装。实施的结果是:

• 减少产品浪费通过控制积累和重新饲料
• 提高了高销售量产品的产量
• 由于包装领域的自动化，减少了劳动力
• 使用资产运行多个产品的灵活性。

- David Hettesheimer, PE, PMP, Polytron Inc.高级项目经理。由CFE Media内容经理马克·t·霍斯克编辑，控制工程而且工厂工程、mhoske@cfemedia.com．

上网

在www.globalelove.com搜索和阅读:先进的运动控制产品进料，独特的包装需求

www.polytron.com

www.finessemfg.com/flowtech.htm

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。