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新冠病毒疫情的沖擊加速了食品飲料行業的變化，快消品（CPG）制造商、合同包裝商及其供應商必須大幅提高其產品靈活性，才能滿足呈指數級增長的需求。因此，美國 OEM 廠商 Brenton 為其側裝紙箱包裝機配備了 XTS 磁懸浮系統，該系統現在不僅提高了產品進料的靈活性，而且加快了轉換速度。此外，包裝機在經過重新設計后，其體積也減小了很多。
“ XTS 磁驅柔性輸送系統
助力提升食品包裝的靈活性
Brenton 公司主要為食品、飲料和制藥行業生產集成式后道包裝系統，包括紙箱包裝、裝盒、機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。一家美國大型合同包裝商邀請 Brenton 一起合作，共同完成一項頗具挑戰性的速凍披薩包裝任務。這家快節奏的工廠要求包裝機能夠隨機定時進料，以及處理 26 個不同的速凍披薩 SKU，這些 SKU 有些采用紙盒包裝，有些則采用簡單的塑料薄膜收縮包裝。“這個應用需要我們消除不同規格的產品切換所耗費的大量時間，給我們提出了不小的挑戰。從 10 英寸到 15 英寸披薩的切換需要耗時的機械調整。”Brenton 公司技術副總裁 Mike Grinager 解釋道。“我們還必須在不損壞產品的前提下實現每分鐘 15 個紙箱的高吞吐量。由于披薩在包裝生產線上減速運轉時，會以不同的方向堆放 15 個不同高度的披薩，因此情況會變得非常復雜。”
智能輸送技術助力輕松實現產品差異化
考慮到這些需求，Brenton 公司最終決定，為公司最受歡迎的 M2000 間歇式側裝紙箱包裝機配備一套機電一體化線性輸送系統。“也是這個決定讓 Brenton 找到了倍福的 XTS 磁驅柔性輸送系統，我們發現該系統可以即時適應這些產品變化。”Grinager 說道。“我們利用 XTS 系統開發了一款 M2000 包裝機，它能夠以完全隨機的進料時間熟練地處理所有披薩形狀、方向和產品規格，包括展示用包裝和散裝。”
升級后的 M2000 包裝機現在配備一根 5.5 米長的 XTS 軌道，有 12 個動子控制產品進料。作為一款真正的機電一體化解決方案，XTS 系統所具備的線性電機特點與不斷循環運動的動子相結合，運行路徑可以是開放式的，也可以是封閉式的，支持最多樣化的幾何形狀。動子最顯著的特點就是能夠在運動中產生夾緊力：兩個同步運動的動子協同工作，以預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。“這就是這臺包裝機的魅力所在，它可以處理一疊 15 個熱收縮包裝的圓形披薩，并能迅速適應已經在方形包裝中的披薩的進料，所有這些步驟都能在最少的轉換時間內完成。”Mike Grinager 說道。XTS 系統還能夠輕松補償進料過程中不同的進料時間，因為動子可以無距離限制地移動，能夠在裝載工位前緩沖產品，從而能夠在需要時為其它生產過程節省更多的時間。Mike Grinager 繼續說道：“XTS 系統能夠將堆疊好的披薩移入紙箱中，顯著減少了堵塞和停機時間，我們評估的所有其它系統都做不到這一點。”考慮到堆垛較高的披薩的重量，Brenton 公司的第一個 XTS 應用必須能夠解決這類應用中重負載的輸送問題。因此，Brenton 整合了 HepcoMotion 公司專為 XTS 設計的 GFX 軌道系統，該系統能夠承受更大的負載。
XTS 磁驅柔性輸送系統是 Brenton 公司 M2000 包裝機的核心，如上圖：XTS 系統帶著一串裝有披薩的桶狀物繞過 180 度的轉角，抓緊并穩定披薩堆
XTS 控制器采用的是倍福的 C6930 控制柜式工業 PC。包裝機控制器連接到一臺 15 英寸的 CP2915 多點觸控控制面板顯示器。盡管涉及高度動態的運動控制，但 XTS 系統僅利用了工業 PC 約 15% 的計算性能，為實施其它自動化功能儲備了足夠的性能。
Brenton M2000 的后續迭代系列還配備了EtherCAT I/O 系統中的 EL 系列高速 EtherCAT 端子模塊，包括 8 通道的高密度型號。“倍福的 EtherCAT I/O 系統與其它現場總線之間的互操作性可以簡化集成工作，給我們提供了很大幫助。”Mike Grinager 說道。“對 Brenton 工程團隊來說，也很容易建立與 EtherNet/IP 設備的連接，EtherCAT 速度極快，并具有極高的同步性，因此非常適合用作 XTS 等機電一體化系統的總線。”倍福美國公司的應用工程師 Patrick Triemert 補充說道。
一臺性能強大的 C6930 控制柜式工業 PC 與超高速 EtherCAT 通信系統及相應的 EtherCAT I/O 端子模塊一起，用來控制 XTS 及其它設備功能
XTS 系統助力大幅提升包裝機的吞吐量
XTS 系統極大地提升了 Brenton 公司 M2000 包裝機的吞吐量。M2000 現在最多能夠將 41 個不同的 SKU 分開裝箱，每分鐘可裝 27 箱，即每分鐘裝箱 140 個速凍披薩。該款包裝機還能夠實現 26 種不同的包裝模式，包括更復雜的展示用包裝模式和商業化包裝模式，吞吐量為每分鐘 12.5 箱。“一臺配備 XTS 系統的 M2000 包裝機實際上可以完成三臺傳統紙箱包裝機的工作。”Mike Grinager 說道。
XTS 系統的使用消除了很多更換步驟，其它進料裝置更換所需的停機時間從 30 分鐘減少到 5 分鐘。M2000 進料段的工程時間節省了至少 200 個小時，進料段中諸如鏈條、飛行器、推桿和旋轉機構等部件減少了約 100 個，因此復雜性大大降低。
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其它配備 XTS 系統的包裝機的詢價。XTS 除了支持 Brenton 在成熟的包裝市場中持續增長之外，它還為這家 OEM 制造商開辟了很多新的項目類型，尤其是在制藥應用方面，可以鞏固和擴大市場份額。“XTS 還為我們的新包裝機設計項目提供支持，而如果是在以前，我們很可能會放棄這些項目。我們現在有了新的、速度更快、更靈活的設計方案，可以減少 50% 的設備體積。在我們第一次使用 XTS 系統就取得成功之后，我們正在對針對食品工業的 XTS 衛生型系統以及 XPlanar 平面磁驅柔性輸送系統進行研究，以滿足行業中最具挑戰性的物料輸送要求。”Grinager 說道。
關于德國倍福（BECKHOFF）
德國倍福自動化有限公司的總部位于德國威爾市。公司在世界各地設有分支機構，加上全球的合作伙伴，目前公司業務已遍及70多個國家和地區。
倍福始終以基于PC的自動化新技術作為公司的發展理念，所生產的工業PC、 現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統，可為各個工控領域提供開放式自動化系統和完整的解決方案。30多年來，倍福公司的元件和系統解決方案在世界各地得到了廣泛的應用。2001年3月德國倍福在北京設立中國區第一個代表處，2007年5月德國倍福在上海成立獨資公司，并將中國區總部遷至上海。此后公司業務進入了一個快速發展時期，目前已在北京、廣州、成都、武漢、南京等全國26個大中城市設立了辦 事處。隨著倍福各種具有良好性價比的新產品、新技術不斷進入中國市場，其勇于打破傳統控制模式，傾力推廣PC控制技術的理念已被越來越多的中國用戶所接受。
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