伺服端子模块赋能柔性动态贴标
包装设备制造商 Weber Food Technology 在开发其 weLABEL 贴标机时所面临的核心挑战在于,如何以最紧凑的方式,实现动态且精准的运动序列。倍福的 紧凑型驱动技术这一难题迎刃而解,该技术最大限度地减小了安装空间、所需移动的负载以及部署复杂度。
Weber Food Technology 于 1981 年在德国布赖登巴赫成立,如今已发展为拥有 2100 余名员工的全球化企业,更是食品加工行业切片应用领域的领先系统供应商。Weber 技术总监 Michael Brandt 介绍道:“我们开发完整的切片与包装产线,涵盖从精准称重切片,到香肠、肉类、奶酪及素食替代品的精准插入与包装。确保系统满足高质量标准是我们不变的信条:这一点充分体现在我们一贯秉持的‘德国制造’理念,以及超过 80% 的高自主化生产深度。”贴标与打印部门经理 Martin Grünkemeier 补充道:“新推出的 weLABEL 贴标机正是我们解决方案集成化与柔性化的一个典型范例。它既可将四台贴标机与一台 Weber 热成型包装机组合,大幅提升产线灵活性;也能与第三方包装设备无缝对接,精准匹配每一位客户的独特需求。”
可根据具体应用定制的柔性贴标方案
每一套贴标方案均根据实际应用需求定制。方案可配置一台底膜贴标机与一台顶膜贴标机;若采用全拓展配置,则可各配备两台,实现工艺优化。采用四台贴标机能够避免因更换耗尽的标签卷而造成设备停机等问题。高速产线同样适用该配置思路:两套 weLABEL 系统可分担贴标作业,更换标签卷时无需停机,仅会小幅降低循环速率。
weLABEL 贴标机由贴标单元(可选配打印机)、贴标头及纵向移动单元构成。它采用四轴驱动,定位精准且灵活,加速度高达 60 m/s² — 搭配 Weber 热成型包装机时 — 输出速率可达每分钟 192 个标签。工艺流程始于使用卷盘送料 — 标签卷入位后,按需送入打印机完成打印。接着,剥离刃将标签与底纸分离,标签由贴标单元转移至贴标头,底纸同步卷绕回收。传送带则将单个标签分别输送至包装下方的底膜承载面以及包装上方的顶膜承载面。最后,由伺服电机驱动的升降单元将标签精准压印至包装表面。Martin Grünkemeier 补充道:“weLABEL 的一大亮点在于压标环节采用弹性顶针结构。该设计可适配多种外形与尺寸的包装,弹性顶针最大伸出行程可达 35 毫米,使得系统能够从容适配不同形状与尺寸的包装。无论面对不平整表面还是倾斜的包装底面,都可实现精准贴标,并在每个接触点施加恰到好处的压力。”
紧凑型驱动技术节省空间并减轻负载
Michael Brandt 表示,模块化、高度紧凑的 weLABEL 设计是关键:“每台贴标机都配有独立的小型控制箱,用于容纳控制组件。倍福的紧凑型 48 V 驱动技术,搭配 EtherCAT 伺服电机端子模块 ELM7222 或 ELM723 以及 AM8100 伺服电机是节省安装空间并最大限度减轻移动负载的理想选择。这一组合兼具出色的性价比与完整的伺服性能,对我们所需的高精度而言,不可或缺。”此外,他还指出,这一要求极高的应用仅需一台尺寸仅为 82 x 82 x 40 mm 且配备足够接口的 C6015 超紧凑型工业 PC 同时控制四台贴标机(共 16 个轴)。若未来需求进一步提升,倍福丰富且可精准扩展的工业 PC 产品系列亦能从容应对。
凭借紧凑的设计和极轻的负载,该贴标机相较于采用传统驱动技术的机型展现出更优异的动态移动性能。由于动能降低,其最大允许速度也相应提升。在 Martin Grünkemeier 看来,它还有三个最关键的特性:其一,随车移动的小型控制箱避免了冗长的布线和复杂的拖链;其二,倍福单电缆技术(OCT)作为实用补充,不仅节省了安装空间、减少了安装工作量,还有与控制箱上连接器及相关开口的减少,有效消除了潜在的错误源;其三,出色的 48 V 伺服技术 — 不仅集成了 TwinSAFE Safe Motion,其伺服特性本身还省去了更换标签卷后的回零操作等繁琐步骤。
倍福全球大客户经理 Dirk Bauerfeind 还指出了另一项优势:“借助紧凑型驱动技术,48 V 电源还起到直流母线的作用,能量可以在各轴之间传递。这大大减少了制动电阻消耗的能量。”Martin Grünkemeier 也证实了这一点:“在此贴标应用中,大量运动同时并行发生,这意味着在加速时消耗能量,在制动时释放能量,而这些能量都可以回收再利用。如果没有 48 V 电源的这一功能,就需要配备更大容量的直流母线,否则制动电阻将产生同等级的热损耗。”Michael Brandt 补充道:“AM8100 伺服电机及相应电机/减速机组合所采用的特殊环氧树脂涂层同样令我们受益匪浅,因为贴标机需要在卫生要求严苛的区域运行,必须能够耐受清洗过程。”
灵活的控制软件与硬件
倍福控制与驱动技术的软硬件具有灵活性、模块化和通用性等特点。作为一体化软件平台, TwinCAT 3 为实现高效贴标流程提供了丰富的功能支持 — 从运动控制、用于诊断的事件记录器,到 JSON 数据接口等通信接口,一应俱全。Martin Grünkemeier 还指出,系统集成的安全技术同样是一大优势:“安全功能的直接集成,使得设备安全方案更加灵活,也支持独立的小型安全项目。它们通过 TwinSAFE 以及 ELM 端子模块的安全限位(SLP)和安全限速(SLS)功能来实现。与安全激光配合使用时,还可实现区域检测:当有人进入 1 区时,贴标机会自动降低移动速度;当有人进入 2 区时则停止运行。这一功能真正特别且市场独有的亮点在于:一旦人员离开安全区域,系统便会立即恢复运行。”
据 Martin Grünkemeier 介绍,EtherCAT 同样提供了所需的出色灵活性。他补充说,其自由的拓扑结构允许星型与环型拓扑混合使用,而丰富的 EtherCAT I/O 模块也为实现所需的贴标功能提供了有力支持。他特别举了一个典型例子:EL2258 8 通道数字量输出端子模块可用作凸轮开关,用于输出打印机启动信号。