Механические приводные системы хорошо работают в том случае, когда они разработаны для упаковки одного определенного вида продукции. Однако ситуация на рынке оборудования сегодня такова, что все больше внимания покупатели обращают на разностороннее использования оборудования и возможность смены режимов работы. Так в современном упаковочном оборудовании появляется потребность в сервоприводах.

Механические приводные системы хорошо работают в том случае, когда они разработаны для упаковки одного определенного вида продукции. Однако ситуация на рынке оборудования сегодня такова, что все больше внимания покупатели обращают на многосторонность использования оборудования и возможность смены режимов работы, особенно в сфере упаковки.

 

Сервоприводные системы идеально отвечают современным требованиям к упаковочному оборудованию и легко «подстраиваются» под их изменения. Они способны работать на больших скоростях, выполняя операции с высокой точностью. Сервоприводные системы синхронизируют действия машин и тем самым обеспечивают бесперебойную работу линии. Будучи программируемыми, они легко перестраиваются на другой режим работы, что делает выпуск меньших партий экономически эффективным.

Развитая система диагностики сервосистем позволяет повысить контроль за производственным процессом и состоянием машин. Профилактика оборудования становится более эффективной, и потенциальные неполадки выявляются на ранних стадиях. Когда машина останавливает работу из-за затора, вспомогательные экраны помогают установить его причину. И, наконец, вся информация о состоянии производственного процесса немедленно становится доступной как для операторов, так и для менеджеров, которые используют ее для долгосрочного планирования и оптимизации.

Одна из причин растущей популярности сервоприводов в сфере упаковочного оборудования ‑ жесткая конкуренция участников развивающегося рынка систем контроля за производством. Лидерами рынка становятся те, кто делает ставку на легкость использования систем и низкие цены.

С другой стороны, все больше компаний – потребителей упаковочного оборудования задумываются о том, как оптимизировать технологию своей повседневной работы. Как правило, их вынуждают к этому клиенты, требующие разнообразия продукции и более низких цен. Технологическая гибкость серво-систем обеспечивает легкую адаптацию оборудования к производству новых продуктов и расширению производства.

Многие производители упаковки считают, что объемы производства, скорее всего, останутся такими же, что и в предыдущие годы. Главной тенденцией рынка становится увеличение разнообразия предлагаемой продукции. В результате партии продукии одного вида сокращаются и оборудование требует частых переналадок, что приводит к частым вынужденным простоям производственных мощностей.

Современные приводные системы отвечают многим требованиям производителей, выполняя те же операции, что управляемые механически машины, но в более гибком режиме. Механически управляемые машины состоят из главного приводного вала и механических соединений, каждое из которых выполняет отдельную операцию, например, герметизацию упаковки или нарезку материала. Механические соединения, основанные на зубчатой передаче, обеспечивают правильный скоростной режим, что позволяет добиться синхронизации частей всей упаковочной системы.

Для того чтобы обеспечить возможность производства разных продуктов на одной машине, как правило, необходимы съемные детали и переналадка оборудования. Проблема в том, что установка съемных частей занимает много времени и ее качество во многом зависит от профессионализма техников или операторов. Человеческий фактор может служить главной причиной возникновения неполадок.

Как же современные приводные системы помогают решить эту проблему? Существует множество различных приводных устройств и технологий, начиная с обратных преобразователей переменного тока, приводов постоянного тока, сервоприводов и ступенчатых приводов и заканчивая целым рядом гибридных технологий. Каждая из этих систем контроля имеет свои преимущества. При выборе решающую роль играют либо цена, либо технические характеристики. Система, основанная на использовании сервоприводов, пользуется наибольшей популярностью среди производителей упаковки, которые ценят высокое качество.

Главными составляющими сервоприводной системы являются серводвигатель, который приводит в движение весь механизм, сервопривод, контролирующий работу двигателя, а также устройство для осуществления обратной связи между двигателем и приводом. Через него идет информация о работе самой системы, а также о скорости и расположении продукции на линии. Такие системы могут работать как в режиме подключения к одной машине, так и к внешней системе контроля. В этом случае система обеспечивает постоянный контроль за движением на нескольких упаковочных линиях одновременно.

В любом сервоустройстве есть ведущая сервоось, которую можно сравнить с основным приводным валом в механической системе, и несколько дополнительных сервоосей, работа которых согласуется через ведущую ось посредством программного обеспечения.

Сервоприводные устройства представляют собой довольно сложную систему. Они копируют движения передаточного механизма, механизма герметизации или укупорки. Поскольку эти функции задаются через компьютер, они могут быть запрограммированы на установление новых параметров.

Чтобы четче обозначить преимущества сервомашин и противопоставить им менее удобные механические, рассмотрим работу типичной машины горизонтальной/вертикальной упаковки.

В упаковочной машине, управляемой механически, имеется основной привод, который контролирует скорость на подающем устройстве. Механизмы, совершающие дальнейшие действия (например, механизм захвата и подачи продукта на упаковочный материал, механизм контроля за герметизацией и т. п.),  связаны с работой основного привода. Все операции механически синхронизированы, как правило, с помощью коробки перемены передач или кулачного диска со скоростью подающего устройства. Поэтому изменение скорости на одном участке машины повлечет ее изменение на всех механизмах.

Важной отличительной особенностью сервоприводной машины является то, что основной и дополнительные сервоприводы связаны через компьютер. Основной сервопривод постоянно считывает информацию о состоянии процесса, расположении продукции и размерах обрабатываемых партий на всех участках с помощью устройства обратной связи. Действия дополнительных сервоприводов определяются и контролируются основной компьютерной программой.

Чтобы осуществить запуск новой линии, оператор просто загружает в память системы контроля новую информацию, которая включает данные о скорости, пропорциях, параметрах продукции. Все это может быть взято из сохраненных в компьютере способов упаковки. Перенастройка оборудования осуществляется простым нажатием кнопки, время простоя машины сокращается до минимума, и производительность увеличивается. Кроме того, перенастройка сервооборудования исключает наладку машин вручную, что существенно сокращает время запуска нового вида продукции.

Другим вопросом, который необходимо рассмотреть, является количество материала, который расходуется за определенный срок работы машины. На механически управляемом оборудовании, где действия составляющих устройств зависят от основного приводного вала, практически невозможно изменить скорость лишь на одном участке технологической цепочки, не изменив ее на остальных.

Например, в случае подачи продукции самотеком может случиться так, что времени, установленного для прохождения этого цикла, не хватит, и оператору придется продлить этот период. Причиной задержки может быть неоднородность состава жидкости или пастообразной продукции. В механически управляемой машине это означало бы снижение скорости всего процесса из-за времени, которое нужно добавить на прохождение этого цикла.

Машины, основанные на работе сервоприводов, позволяют решить эту проблему. Возможна разработка системы контроля для автоматической компенсации утерянного времени за счет разности в скоростях на некоторых участках. Например, несколько секунд, на которые оператору пришлось увеличить цикл при подаче продукции самотеком, могут быть наверстаны на непродуктивных циклах обратной связи. Компенсировать время задержки можно за счет уменьшения времени ускорения и увеличения скорости на тех отрезках, где это не вызовет негативных последствий.

В последнее время много говорится о различных поколениях упаковочного оборудования, основанных на разных приводных системах. Хотя эксперты не согласны с определениями, которые даются каждому поколению, существует широко распространенное мнение, что так называемые упаковочные машины третьего поколения — это те машины, которые разработаны по последним достижениям технологии сервоприводов. Именно они лучше всего демонстрируют преимущества данной технологии.

Оборудование первого поколения — это машины с механическими приводами. Машины второго поколения — механические системы с одним или двумя добавленными сервоприводами. В упаковочных машинах второго поколения возможности сервоприводов ограничены техническими параметрами остальных механизмов, поскольку все другие части управляются в механическом режиме.

Ассоциации потребителей технологий автоматизации производства, например, американская OMAC («Открытая модульная архитектура контроллеров»), разрабатывают способы интеграции современного аппаратного и программного обеспечения в третье поколение машин. Тем самым они помогают покупателям оборудования ощутить его преимущества над двумя предыдущими.

 

По материалам PackWorld.com

Перевела Татьяна Милешкина