克朗斯公司(Krones AG)憑借最新開發(fā)的PET吹瓶機震撼了整個灌裝設(shè)備市場。第三代Contiform系列拉伸式吹塑機不僅可以提高生產(chǎn)率，增加拉伸成型過程中的精度和靈活性，而且還能大幅降低功耗。該灌裝設(shè)備專家利用電動直驅(qū)和基于貝加萊技術(shù)的集成驅(qū)動解決方案取代氣動和皮帶傳動，實現(xiàn)了這一開發(fā)上的飛躍。按照項目預(yù)期，克朗斯將為全新的Contiform機器實施流水線生產(chǎn)-這在公司歷史上實屬首次。
全新的Contiform 336旋轉(zhuǎn)拉伸吹塑機最多可帶36個吹塑腔站，并以此實現(xiàn)每小時排出81000個PET容器。瓶胚在紅外線加熱爐中被加熱到100至120°C，然后在進胚星輪引導(dǎo)下進入鋁制吹塑模具。一旦模具閉合，拉伸桿插入瓶胚頸部作軸向拉伸，同時施加40巴的吹塑壓力，使瓶胚緊貼于模具內(nèi)壁上成型，最后瓶子由輸出機構(gòu)取走。
克朗斯?jié)M足不斷增加的機器性能要求，創(chuàng)造了一項新紀錄：Contiform 336的每個吹塑站每小時可以排出2250個瓶子。
每年約3000億個瓶子是通過吹塑成型的方法生產(chǎn)的，而且這一數(shù)量正在快速增長，灌裝廠對他們機器設(shè)備的性能要求也越來越高。另外，隨著環(huán)保意識和能源價格的穩(wěn)步提升，所有性能的改善都不能以犧牲可持續(xù)性為代價。
每個吹塑站排出2250瓶/小時
Contiform系列拉伸吹塑機于1997年首次推出，在最近一次機器改造中所面臨的主要挑戰(zhàn)是，如何平衡最大產(chǎn)出和最小功耗之間的關(guān)系?？死仕挂詫I(yè)化的精神應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，提高了新一代機器的標準，將每個吹塑站的排出量從原來的2000瓶/小時提高到創(chuàng)紀錄的2250瓶/小時。
為了實現(xiàn)這一開發(fā)上的飛躍，由克朗斯公司塑料技術(shù)部主管Dieter Finger領(lǐng)導(dǎo)的工程團隊不得不對機器做出一些重大的創(chuàng)新?！暗侥壳盀橹梗鲃幼阋则?qū)動各種輪式機構(gòu)，”他說道。“但對于新型Contiform而言，該方案中固有的皮帶漲緊問題會影響我們實現(xiàn)從吹塑機構(gòu)到傳送機構(gòu)平穩(wěn)過渡所需的精度，因此我們正在處理這里的速度變化?！?/FONT>
工程師利用直驅(qū)技術(shù)取代皮帶傳動解決了這一問題，在第三代Contiform機器中使用的扭矩電機可以提供最大2300Nm扭矩?！斑@些扭矩電機不僅比皮帶傳動更加精確，”Finger解釋道，“而且如果發(fā)生掉電或急停的情況，那么它們先進的電源管理系統(tǒng)允許它們共享電源，這意味著它們可以快速地使機器實現(xiàn)同步停車?！?/FONT>
這些電機是由基于貝加萊技術(shù)的克朗斯SDC(伺服驅(qū)動控制)解決方案實現(xiàn)控制，該技術(shù)在公司多個部門中已使用了超過五年。SDC解決方案允許無限多個軸在各種拓撲結(jié)構(gòu)中通過POWERLINK總線進行耦合。方案采用貝加萊ACOPOSmulti系列驅(qū)動系統(tǒng)和X20 CPU作為控制器。
克朗斯將ACOPOSmulti65模塊直接安裝在機器上可以提前將拉伸站生產(chǎn)出來，對它進行測試并設(shè)置參數(shù)。
電動直驅(qū)取代氣動技術(shù)
新一代Contiform可見的性能提升不僅僅是因為使用了扭矩電機，克朗斯的工程師只有將該創(chuàng)新結(jié)合將拉伸系統(tǒng)由氣動控制轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶趴刂撇拍軐崿F(xiàn)機器強大的排出量?，F(xiàn)在，管式直線電機取代了氣動傳動，用來控制吹塑站中的拉伸桿運動。
“與傳統(tǒng)的平板式或U型槽式直線電機不同，在這種設(shè)計中有一個永磁塊，它可以在定子繞組內(nèi)移動，帶有驅(qū)動線圈和霍爾傳感器，”克朗斯的電氣專家解釋道?！肮苁街本€電機消除了皮帶以及與標準拉伸桿驅(qū)動解決方案相關(guān)的運動。由于可以利用更小的軸承將力直接傳遞到拉伸桿上，因此現(xiàn)在的電機無需使用潤滑油脂，而且免維護?！?/FONT>
這種定制化電機是由NTI(LinMot)公司根據(jù)克朗斯的規(guī)范開發(fā)的?！斑@些規(guī)范包括電機提供最大2kN的力，并實現(xiàn)最大速度2m/s，”Finger補充說。“我們還要求定位精度達到0.2mm，并且可以將電機無縫集成到我們驅(qū)動方案的其它部分中去。”
貝加萊可以通過修改標準ACOPOS固件以顯示其靈活性和可靠性。因此，我們現(xiàn)在擁有符合公司標準的管式直線電機，它們可以以較小的功耗實現(xiàn)直線運動。
帶霍爾編碼器的管式直線電機與標準ACOPOS驅(qū)動器協(xié)同工作
為了滿足這些規(guī)范，電機被設(shè)計成與直流母線電壓為800V的貝加萊標準三相ACOPOS驅(qū)動器一起工作。貝加萊ACOPOS驅(qū)動器還可以評估霍爾傳感器信號并對其進行線性化處理?！霸谶@里所涉及的編程并不輕松，”Finger解釋道。“然而，貝加萊可以通過修改標準ACOPOS固件以顯示其靈活性和可靠性。因此，我們現(xiàn)在擁有符合公司標準的管式直線電機，它們可以以較小的功耗實現(xiàn)直線運動?！?/FONT>
克朗斯選擇了貝加萊帶IP65防護等級的ACOPOSmulti65逆變器控制直線電機，采用貝加萊X20 CPU控制吹塑模塊。為了提供閥島控制并監(jiān)控吹塑壓力，IP67 I/O模塊被連接到控制器的第二個POWERLINK接口上。Finger對于這些變化帶給機械制造商的優(yōu)勢非常清楚。“直接將該逆變器安裝在每個拉伸站上能夠讓我們提前將整個拉伸站生產(chǎn)出來，對它們進行測試并設(shè)置參數(shù)。每個拉伸站也僅需要一條供給線。這不僅滿足我們模塊化的生產(chǎn)工藝，而且完全支持我們在這些機器上首次采用的裝配線生產(chǎn)策略。”
電動拉伸：產(chǎn)出更多，換型更快，處理更靈活
機器操作者同樣可以從電動拉伸中受益，它不僅可以使產(chǎn)出大幅提升，而且還能為操作者提供更多調(diào)整拉伸工藝的自由度。Finger闡述了其在實際情況中的意義：“首先，瓶子的類型可以通過按鈕選擇，省卻了費時的人工切換。操作員還可以用按鈕來修改拉伸驅(qū)動的運動曲線。因此，在將小瓶換成大瓶的時候，不再需要切出曲線?！?/FONT>
不僅如此，操作員甚至還可以自由地設(shè)置曲線，將拉伸工藝劃分成帶不同速度的各個階段。他們可以選擇從更加便宜的瓶胚材料中生產(chǎn)出具有相同質(zhì)量的瓶子，或者創(chuàng)造出在相同質(zhì)量下不可能實現(xiàn)的造型更加復(fù)雜的瓶子。
貝加萊ACOPOS：直流母線供電最大距離70米
對于操作員而言至少同等重要的是，新一代機器的功耗顯著降低，這部分歸功于舍棄了拉伸站中的氣動傳動。來自貝加萊解決方案的另一大貢獻是，它可以將直流母線供電的最大距離延長至70米?？死仕估眠@一優(yōu)勢將機器拉伸模塊的直流母線供電與驅(qū)動模塊進行耦合。如果發(fā)生掉電的情況，那么電源可以從吹塑機構(gòu)中饋出以使系統(tǒng)實現(xiàn)可控的停車，并且移動拉伸桿至安全位置。“如果我們的整個驅(qū)動系統(tǒng)不是來自于同一家供應(yīng)商，那么我們將不得不采用各種直流母線電壓，需要使用DC/DC轉(zhuǎn)換器，這在過去給我們帶來了很多麻煩，”Finger回憶道。
該機器通過貝加萊定制化面板實現(xiàn)操作
即使在正常工作的情況下，電源也可以反饋直流母線。拉伸桿制動所產(chǎn)生的能量(瓶子中的壓縮空氣將它們推回起始位置的最大力為650N)可以被其它拉伸站利用，這樣每個站使用的平均功率僅需250W。
克朗斯為了進一步優(yōu)化功耗而采取的其它措施包括新開發(fā)的中間吹塑階段，完善的內(nèi)部壓縮空氣回收系統(tǒng)以及進一步削減死腔通氣量?？傮w而言，機器所需要的壓縮空氣量減少了三分之一。
克朗斯新型吹瓶機的優(yōu)勢非常明顯，它給客戶帶來了不小的驚喜。新一代Contiform機器在其正式發(fā)售前就已經(jīng)滿足了客戶嚴格的要求，在2011年克朗斯客戶日上取得了巨大的反響。
（轉(zhuǎn)載）
