不是普通意義上的紙板包裝機(jī)或打包機(jī)，作為整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)最后一環(huán)的包裝系統(tǒng)，它只占了不到300平方英尺。 什么是“終極系統(tǒng)”？根據(jù)Control Engineering的讀者反饋，所謂“終極系統(tǒng)”就是具備體積小，速度快，使用方便，應(yīng)用廣泛和安全性高這些特點(diǎn)的自動(dòng)機(jī)器包裝設(shè)備。Rockwell Automation曾想向自己的機(jī)器制造業(yè)客戶(hù)群多么得富有創(chuàng)造性，它在Control Engineering, Control Engineering Europe, Design News三家雜志上請(qǐng)讀者選擇他們心目中的“終極系統(tǒng)”。在這三家刊物的2006年10月刊上，8家公司，4家來(lái)自北美4家來(lái)自歐洲,作為候選供讀者投票。結(jié)果，北美區(qū)的獲勝者是紐約的Schneider Packaging of Brewerton。 [ALIGN=CENTER] 圖1：機(jī)器人撿起紙箱，并安放在容器上，并旋轉(zhuǎn)以方便打上標(biāo)簽[/ALIGN] 那么“終極系統(tǒng)”的標(biāo)準(zhǔn)是什么呢？在本年度的評(píng)比過(guò)程中，讀者被要求綜合考慮設(shè)備的綜合功能，精密性和實(shí)用性。Schneider Packaging of Brewerton被讀者所認(rèn)可的重要原因之一就是該設(shè)備占用 的寶貴工廠空間相當(dāng)有限。 自動(dòng)控制需要復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備通過(guò)精確的動(dòng)作以完成指定的任務(wù)。然而，復(fù)雜的設(shè)備常常意味著體積龐大，需要占用大量的空間。此外，許多機(jī)器人技術(shù)設(shè)備廠商還希望用戶(hù)能使用傳統(tǒng)的機(jī)器人示教盒來(lái)實(shí)現(xiàn)操作，并進(jìn)入到安全區(qū)內(nèi)進(jìn)行常規(guī)工作，例如給標(biāo)簽滾筒補(bǔ)充標(biāo)簽等。 　　 打破常規(guī) 　　 Schneider Packaging Equipment卻采用了與眾不同的方法，它通過(guò)改進(jìn)設(shè)備配置，在提高生產(chǎn)力的同時(shí)，簡(jiǎn)化了流程，。為此，公司從一個(gè)占地僅300平方英尺的優(yōu)質(zhì)咖啡烘烤設(shè)備獲得靈感，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)末端機(jī)器人化自動(dòng)處理系統(tǒng)“K-cups”。一杯杯密封的未經(jīng)烘烤的咖啡豆從生產(chǎn)線(xiàn)一端源源不斷地進(jìn)入，而同時(shí)，一盤(pán)盤(pán)帶標(biāo)簽的貨物箱從另一端出來(lái)，除了補(bǔ)充包裝材料，人們只需走進(jìn)安全區(qū)域，搬走包裝好的貨盤(pán)即可。事實(shí)上，就連這點(diǎn)程度的人為操作也可以通過(guò)設(shè)置傳運(yùn)帶這種自動(dòng)方式來(lái)完成，只不過(guò)這次用戶(hù)更傾向于讓工人們干點(diǎn)活。 　　 操作員的工作，堆疊紙箱，留出空地，補(bǔ)充標(biāo)簽等，都在設(shè)備工作區(qū)域外完成，因?yàn)橥Ｏ略O(shè)備進(jìn)入工作區(qū)將是時(shí)間和效率上的雙重?fù)p失。K-cups通過(guò)傳送帶以每分鐘280個(gè)的速度進(jìn)入生產(chǎn)線(xiàn)，兩個(gè)并行的定時(shí)螺桿通過(guò)單跳式計(jì)數(shù)器自動(dòng)計(jì)算裝入紙箱的適當(dāng)數(shù)量。一個(gè)Rockwell Automation 的Ultra-3000-MPL伺服電機(jī)被用來(lái)控制這兩個(gè)定時(shí)螺桿。當(dāng)單跳式計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)已滿(mǎn)時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)打開(kāi)紙箱，放入杯子。為了節(jié)約空間，Schneider配套設(shè)計(jì)了一個(gè)旋轉(zhuǎn)式紙箱包裝機(jī)，由另一臺(tái)Ultra-3000控制。 [align=center] 圖3；設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)合影 圖4：兩個(gè)并行的定時(shí)螺桿通過(guò)單跳式計(jì)數(shù)器自動(dòng)計(jì)算裝入紙箱的適當(dāng)數(shù)量 [/align] 由Rockwell Automation ControLogix處理器控制的壓縮空氣柱從一側(cè)和底部推動(dòng)紙箱，將其固定以便核實(shí)數(shù)量。氣柱所施的力必須正好，以避免將杯子從紙箱中彈出。 　　 設(shè)備用熱融膠水封裝紙箱后，再依次通過(guò)一個(gè)激光編碼器和一臺(tái)標(biāo)簽貼裝機(jī)。然后，紙箱通過(guò)一段短距離的傳送帶傳送至一臺(tái)打包堆碼一體機(jī)。 　　 紙箱通過(guò)既定的模式堆放入外包裝箱內(nèi)。設(shè)備打開(kāi)一個(gè)空外包裝箱，一個(gè)Fanuc R2000機(jī)械臂自動(dòng)提起一層紙箱放入箱內(nèi)，并重復(fù)這個(gè)動(dòng)作直到滿(mǎn)箱信號(hào)出現(xiàn)。然后，另一臺(tái)熱融膠封箱機(jī)將其封好后，包裝箱就被送出至下一步工序。 　　 類(lèi)似的機(jī)械臂再將紙箱抬起放到標(biāo)簽貼裝機(jī)上。整個(gè)標(biāo)簽裝配工序被統(tǒng)一安置在主設(shè)備工作區(qū)以外，以方便操作員在不停機(jī)的情況下進(jìn)行檢測(cè)和材料補(bǔ)充。它通過(guò)防護(hù)欄上特別剪切出來(lái)的一小塊區(qū)域完成工作。在許多這種類(lèi)型的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中，如果客戶(hù)需要包裝箱不只一側(cè)貼有標(biāo)簽的話(huà)，都需要另置一臺(tái)額外的標(biāo)簽貼裝機(jī)。而這次機(jī)械臂只在一側(cè)貼上了標(biāo)簽，但如果需要在另一側(cè)也貼上，無(wú)需另置機(jī)器，只要在包裝箱被放到貨盤(pán)上正確的位置之前，將其翻轉(zhuǎn)并貼好標(biāo)簽即可。 　　 操作方便： 　　 根據(jù)Schneider Packaging Equipment副總裁Pete Squires所說(shuō)，“此系統(tǒng)所具有的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)就是它的簡(jiǎn)便性。所有集成的機(jī)器人設(shè)備都可使用提供開(kāi)放式可編程功能的示教盒。由于大量綜合型機(jī)器人設(shè)備的使用，用戶(hù)可通過(guò)一臺(tái)示教盒對(duì)絕大多數(shù)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制。由于大部分公司不希望現(xiàn)場(chǎng)操作員能對(duì)機(jī)器進(jìn)行編程修改，所以通常我們將示教盒鎖定。操作員只需通過(guò)設(shè)備外部的觸摸屏即可實(shí)現(xiàn)操作。所有設(shè)備都由ControLogix控制器控制，它是整個(gè)系統(tǒng)的核心?！? 　　 Pete承認(rèn)在一套自動(dòng)機(jī)器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)如此多的功能，并將整體壓縮在一個(gè)相對(duì)很小的空間內(nèi)是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。它不是簡(jiǎn)單意義上的紙板包裝機(jī)或打包機(jī)，而是作為整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)最后一環(huán)的包裝系統(tǒng)。而且，公司以前也從來(lái)沒(méi)有設(shè)計(jì)過(guò)旋轉(zhuǎn)式紙板包裝設(shè)備。這中間經(jīng)歷了很多的挑戰(zhàn)包括根據(jù)需要開(kāi)發(fā)全新的功能，將其重新設(shè)計(jì)裝配成標(biāo)準(zhǔn)化組件，以及在5個(gè)月內(nèi)完成這一切。 　　 “這是一套很復(fù)雜的設(shè)備，”P(pán)ete說(shuō)，“我們付出了很多，但也得到了等價(jià)的回報(bào)。當(dāng)我們的顧客問(wèn)起：‘你們有多少這樣的設(shè)備已經(jīng)投入生產(chǎn)使用？’時(shí)，我們的回答往往是：‘這是第一個(gè)！’” “終極”臘腸制作系統(tǒng)也同樣獲得了獎(jiǎng)項(xiàng) 　　 歐洲區(qū)最佳“終極系統(tǒng)”稱(chēng)號(hào)的獲得者是總部坐落于菏蘭Oss的食品設(shè)備制造商Stork Townsend B.V.，它的QX系列混和擠壓成型臘腸制作設(shè)備采用為加工的生肉為原料，最終制成可直接上船運(yùn)走的煙熏臘腸，整套設(shè)備可以節(jié)省80%的勞動(dòng)力。 　　 那么，這套臘腸壓制設(shè)備為何能被稱(chēng)為“終極”呢？首先，它的體積巨大，寬10m（33英尺），高6m，而長(zhǎng)度達(dá)到了30m，這使它可成為參加評(píng)比的候選中最大的設(shè)備，并且無(wú)論用什么標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量，都可稱(chēng)得上是一套巨型設(shè)備。它是由60個(gè)Rockwell‘s PowerFlex 變速驅(qū)動(dòng)器控制的可變塊速電機(jī)和18個(gè)ControlLogix and CompactLogix控制器與Kinetix 6000多維伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共同控制的補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置共同驅(qū)動(dòng)的。整個(gè)控制系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通訊連接。主控制柜長(zhǎng)達(dá)6m。 　　 另一“終極”之處是它的自動(dòng)化程度很高。只需一個(gè)操作人員就能夠單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)整部設(shè)備，從啟動(dòng)到停止，極大程度地減少了勞動(dòng)力。而這同時(shí)也杜絕了在生產(chǎn)過(guò)程中肉類(lèi)與人的直接接觸，從而最大程度地降低了食品受到污染的機(jī)率。操作員只要為設(shè)備設(shè)定臘腸的尺寸，設(shè)備就會(huì)同步開(kāi)始工作，從熏制到包裝到塑封一氣呵成。據(jù)公司所稱(chēng)，使用這套系統(tǒng)可減少80?%的勞動(dòng)力，相當(dāng)于使每公斤成品臘腸的成本消耗降低了0.12-0.14歐元。 [align=center] 圖2：采用自動(dòng)控制，人工減少了80% [/align] Stork Townsend在60年代發(fā)明的混合壓制工藝可能是臘腸制作史上最大的進(jìn)步。在這種工藝中，肉團(tuán)被不斷地?cái)D壓，最終形成臘腸狀；同時(shí)液體膠原（一種來(lái)自動(dòng)物皮膚的天然蛋白質(zhì)）也不斷地被噴抹在肉上；這種液體膠原會(huì)在其表面變硬形成外皮，最后用浸過(guò)鹽水的新鮮扎繩扎起成型。Stork Townsend聲稱(chēng)，在這種工藝過(guò)程中，臘腸的外皮可以有多種不同的形式和口感，以滿(mǎn)足不同顧客的口味。 　　 成型之后的工作就是材料的處理。臘腸會(huì)被放入籃子中進(jìn)行預(yù)干處理，然后熏制和再次干燥。熏煙以液體的形式噴抹在臘腸表面。最后，臘腸被送入高速真空吸塵式包裝機(jī)進(jìn)行包裝。由Kinetix 6000伺服電力驅(qū)動(dòng)的專(zhuān)用ControlLogix系統(tǒng)控制著這臺(tái)六軸包裝系統(tǒng)。臘腸在包裝袋中煮熟和冷卻后，成為可直接食用的（RTE）食品，隨時(shí)準(zhǔn)備運(yùn)往世界各地。 　　 整個(gè)過(guò)程，從開(kāi)始到結(jié)束，只需花費(fèi)一個(gè)小時(shí)，處理的肉量則高達(dá)2200公斤。 　　 30年前，當(dāng)現(xiàn)在的電子工程主管Jan Vissers剛開(kāi)始在Stork Townsend工作時(shí)，當(dāng)時(shí)的控制系統(tǒng)大部分由電磁繼電器構(gòu)建組成。Jan Vissers說(shuō)：“我是很幸運(yùn)的，當(dāng)Stork Townsend需要一套相應(yīng)解決方案時(shí)，Rockwell適時(shí)地（2003年）推出了他們所開(kāi)發(fā)的這套綜合的Architecture體系解決方案?！? 　　 自那以后，公司添加了ControlLogix和HMI人機(jī)界面以及配套的RSLogix5000 and RSView Studio Development軟件，并為系統(tǒng)補(bǔ)充整合了低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備，能提供診斷數(shù)據(jù)的智能電機(jī)控制系統(tǒng)，PowerFlex驅(qū)動(dòng)，和Kinetix伺服控制器。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)支持SERCOS、Rockwell的DeviceNet、controlNet和以太網(wǎng)。根據(jù)Vissers 所提供的資料，現(xiàn)有系統(tǒng)上近90%的設(shè)備都采用了Rockwell Automation的控制系統(tǒng)。 　　 經(jīng)過(guò)了這兩年來(lái)FactoryTalk Enabled Architecture的實(shí)踐，Rockwell Automation表示Stork Townsend已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“邏輯控制，HMI人機(jī)界面，動(dòng)作控制的最佳契合。