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2023年5月17日

线性驱动系统助力提升设备效率

XTS 助力提升制药行业中瓶子输送的灵活性

意大利 Marchesini 集团是全球领先的药品和化妆品包装设备以及灌装系统制造商之一,长期以来一直使用倍福的 EtherCAT 和基于 PC 的控制技术。如今,这家意大利设备制造商也依赖倍福的 XTS 磁驱柔性输送系统所具备的优势。XTS 不仅提高了片剂、胶囊或药丸包装瓶灌装封口全自动一体机中的输送灵活性,而且能够减少生产线调整准备时间和能源需求。

通过插入式瓶架设计,在更换产品时,能够以与通过 HMI 调用预配置的移动曲线一样快的速度调整 XTS 动子的载具。
通过插入式瓶架设计,在更换产品时,能够以与通过 HMI 调用预配置的移动曲线一样快的速度调整 XTS 动子的载具。

自成立 50 多年以来,Marchesini 集团一直特别重视其系统关键部件的研发,包括设备软件,都是由公司完全自主研发而成。“我们不同于系统集成商,是一家业务非常全面的制造商:我们自主研发设备中使用的所有技术,因此对这些技术了如指掌。”Marchesini 公司自动化研发部门主管 Stefano Gualmini 解释道。Marchesini 与倍福的合作可以追溯到上世纪 90 年代,双方的合作建立在稳固的共同愿景基础之上,双方在理念上不谋而合。

从专用架构到开放式架构和基于 PC 的架构

“从上世纪 90 年代初以来,标准化和开放式平台就一直是我们关注的焦点。我们想要摆脱基于 PLC 的控制架构的束缚。”Stefano Gualmini 回忆道,“主要是因为 PC 硬件具有高可用性和可靠性以及出色的性价比等优点。”事实上,公司早在 2007 年就采用了当时刚推出市场不久的 EtherCAT 技术。“我们认为,EtherCAT 从各个方面衡量都是我们自动化流程的核心。”Stefano Gualmini 说道。他指出,平台的开放性、高效性和易实施性是公司当时选择 EtherCAT 的标准,现在依然如此。此外,自 2013 年以来,公司一直使用 EtherCAT 通过 FSoE 挖掘功能安全潜力。将安全功能集成在同一个总线系统中帮助 Marchesini 减少了 50% 的布线工作量,同时优化了安全和标准组件之间的通信。

运动控制是包装和灌装设备供应商的另一项核心竞争力。公司在 2018 年和 2019 年间进行了大量基准测试后,再次决定选择倍福。“我们必须在运动控制和机电一体化方面实现质的飞跃,才能做好准备,迎接未来几年的挑战。”Stefano Gualmini 指出。而 Marchesini 集团之所以选择倍福作为其运动控制领域的合作伙伴,不仅仅是因为之前的合作关系,还因为倍福所提供技术的高品质和多样性。最初使用的是传统的旋转运动部件,现在使用的则是机电一体化驱动解决方案 — XTS 磁驱柔性输送系统。其中一个例子是 Compact-24 一体机,该设备设计用于计数固体产品(片剂、胶囊、药丸等)并将其灌装入瓶子中。

通过使用直流中间电路,AX8000 多轴伺服系统可以节省高达 20% 的能耗。
通过使用直流中间电路,AX8000 多轴伺服系统可以节省高达 20% 的能耗。

XTS 助力实现高效加工流程

Compact-24 是一款典型的线性设备:在进料口,机械系统从药瓶堆中取出药瓶,并将它们分别放在 XTS 动子上。然后,动子移动到灌装工站,通过匹配的料斗将先前计数的药丸同时灌装到多个瓶子中。然后,瓶子被输送到下一个工站,在那里转移到旋转封盖装置中。然后通过 XTS 回到卸料工站,在那里经过一系列检查后,包装被送往下一工站进行进一步处理。

据 Marchesini 的专家介绍,Compact-24 采用 XTS 进行瓶子输送,打破了传统的模式。每个动子都能独立移动,并能根据所需的工序进行定位或分组。Marchesini 通过这项技术实现的设备高线性速度最大限度地减少了空动子返回取瓶货站的时间以及换瓶时间。XTS 还简化了格式转换。动子可以通过控制面板分组定位,并移动到指定位置,以更换特定产品的适配器。

Compact-24 有两个与众不同的特点:首先,不定时进出的瓶子可以同步移动。其次,在更换产品时,可以通过软件配置动子,使其适应新的容器及其特性,例如,瓶子的形状和容量以及产品间距。“XTS 让我们能够灵活以及持续优化的方式输送产品。”Stefano Gualmini 兴奋地说道。将药丸或药片灌装到瓶子里并不像看起来那么简单。这些产品往往以不同的速度从进料系统的料斗落入瓶中。此外,每个瓶子的灌装时间还会受到视觉完整性检查的影响。此外,总是要同时灌装多个瓶子。因此必须单独处理每个瓶子。与传统的机械解决方案相比,XTS 通过可单独控制的动子充分发挥其在 Compact-24 中的优势。有了 XTS 技术,每个瓶子都可以单独处理,这在提高效率方面具有无可比拟的优势。“由于灌装工站必须对每个瓶子中的药片进行计数,XTS 被证明是解决同步问题的理想选择。”自动化专家 Stefano Gualmini 解释道。

XTS 动子及其可更换的瓶架可与转塔式压盖装置精确同步。
XTS 动子及其可更换的瓶架可与转塔式压盖装置精确同步。

在机械方面,XTS 电机模组和导轨完全集成在设备框架中。而在软件方面,动子像普通驱动轴一样集成到自动化项目中。根据不同的设计,可以集成几十根轴,但这些轴本身不会对应用造成负担。“与传统的运动解决方案相比,这在灵活性和速度方面具有显著优势。”Stefano Gualmini 强调道。

设备效率提高了 25%

改进取得了显著效果:通过将 XTS 集成到其设备中,Marchesini 已经能够在某些应用中将精度(跟踪误差)提高两个数量级,将 Compact-24 的生产速度从每分钟 120 瓶提高到 150 瓶。此外,AX8000 多轴伺服系统及其中间电压电路(直流母线)的使用可确保节省高达 20% 的能耗。

“倍福为我们提供了持续的动力,让我们能够挖掘新技术在效率和创新方面的潜力。因此我相信,在未来的日子里,我们的合作会更加紧密。”Stefano Gualmini 总结道。