Kỹ thuật & Công nghệ

Giải pháp nhà máy đóng gói với công nghệ điều khiển không có tủ

Hình 1: Công nghệ không có tủ cung cấp lợi ích trên tất cả các khía cạnh của chuỗi giá trị sản xuất. Bởi Joaquin Ocampo, Giám đốc Sản phẩm Tự động hóa và Điện khí hóa tại Bosch Rexroth Corporation Các hoạt động đóng gói và chế biến thực phẩm luôn cần phải đáp ứng nhanh và hiệu quả với thị hiếu và thói quen luôn thay đổi của người tiêu dùng. Điều đó có nghĩa là nỗ lực không ngừng để đưa các sản phẩm mới hoặc sửa đổi ra thị trường nhanh hơn trong khi vẫn duy trì năng suất và tỷ suất lợi nhuận. Điều này đặt ra một thách thức đối với kỹ thuật nhà máy chế biến và đóng gói thực phẩm. Máy móc ngày nay phải có tính mô-đun và khả năng mở rộng, kết hợp các công nghệ thông minh, tạo ra dữ liệu có thể sử dụng trong thời gian thực và cho phép các hoạt động và kỹ thuật của nhà máy tự do thay đổi khi hoạt động kinh doanh của họ thay đổi. Đây là lý do chính giải thích tại sao các hệ thống điều khiển và truyền động thông minh lại được yêu cầu: Chúng có công nghệ nhỏ gọn, hiệu quả cao, dễ tích hợp và lý tưởng nhất là tiết kiệm không gian nhất, không chứa tủ. Các công nghệ truyền động đầu tiên có thể được coi là “không có tủ” là động cơ servo với các ổ đĩa được tích hợp vào vỏ động cơ – công nghệ đã có tuổi đời hơn một thập kỷ tại thời điểm này. Kể từ đó, các nhà cung cấp điều khiển và kiểm soát đã và đang mở rộng danh mục đầu tư của họ để mang đến cho cả nhà chế tạo máy và cộng đồng sản xuất người dùng cuối nhiều lựa chọn hơn. Về bản chất, điều này “giải phóng” các nhà sản xuất khỏi việc phải cấu hình hệ thống sản xuất và quy trình xử lý của họ xung quanh kích thước và vị trí của tủ điều khiển máy. Kích hoạt cơ sở sản xuất linh hoạt hơn Hình 2: Công nghệ tích hợp động cơ có thể giảm đáng kể kích thước vỏ bọc điện và cho phép các thiết kế máy sản xuất sáng tạo có toàn quyền truy cập. Trong nhiều phân khúc sản xuất, nhu cầu về các hệ thống tự động hóa linh hoạt là rất cao. Các nhà điều hành nhà máy không nhất thiết muốn các máy mới có diện tích lớn chiếm không gian sản xuất có giá trị và hạn chế khả năng tiếp cận với các vỏ điều khiển lớn, họ cũng không muốn các thiết kế công nghệ và thiết bị có thể cản trở việc bổ sung thiết bị quy trình mới, băng tải vận chuyển hoặc hệ thống tự động hóa để đáp ứng thay đổi nhu cầu thị trường. Các kiến ​​trúc truyền thống truyền động servo tập trung vào tủ có thể có những hạn chế này, đặc biệt là vì servo điện được sử dụng trong máy móc tiếp tục tăng lên. Hãy xem xét một máy chín trục điển hình. Mỗi động cơ servo có một cáp nguồn riêng biệt và cáp phản hồi chạy dọc theo chiều dài của máy tới các ổ trong tủ. Bất cứ khi nào dấu chân của máy cần được điều chỉnh hoặc cần thêm các mô-đun sản xuất bổ sung, máy có thể cần phải quấn lại nhiều tủ điều khiển để thích ứng với những thay đổi của máy móc đó. Trong thiết kế không có tủ, các bộ truyền động được tích hợp vào động cơ servo. Nhiều mô hình của công nghệ này sử dụng một cáp duy nhất kết hợp nguồn điện và thông tin liên lạc thành một. Hơn nữa, thiết bị này có thể được kết nối theo chuỗi để cần có các kết nối ngắn hơn và đơn giản hơn nhiều để triển khai nguồn và truyền thông tới tất cả các ổ đĩa từ bộ điều khiển của máy và tủ điện nhỏ. Tính linh hoạt và tính mở đối với mô-đun là điều cần thiết đối với cách các nhà sản xuất tìm cách cấu hình hệ thống sản xuất của họ cho các thị trường ngày nay. Điều này đặc biệt có giá trị đối với một số thách thức cốt lõi mà các nhà sản xuất bao bì phải đối mặt: sản xuất hiệu quả các sản phẩm tùy chỉnh cao hoặc các phiên bản của sản phẩm trong các lô nhỏ, cũng như thay đổi nhanh chóng, sang bao bì mới hoặc tài liệu quảng cáo gắn liền với việc bổ sung mới nhất của một thương hiệu hoặc dòng sản phẩm . Tiết kiệm không gian sàn và mở rộng mô-đun Hình 3: Thiết kế máy mới, sáng tạo với việc sử dụng không gian sàn tối thiểu có thể thực hiện được với công nghệ truyền động không có tủ. Không gian sản xuất tại nhà máy rất có giá trị, đó là lý do tại sao các OEM đóng gói và chế biến tập trung vào việc xây dựng các máy móc nhỏ gọn hơn để giúp khách hàng của họ tăng năng lực sản xuất trong một không gian hiện có. Các tủ điều khiển riêng biệt chiếm nhiều diện tích và hạn chế khả năng tiếp cận trong quá trình sản xuất. Vì lý do này, nhiều nhà cung cấp ổ đĩa và bộ điều khiển hiện cung cấp danh mục đầu tư mở rộng của công nghệ không có tủ. Chúng bao gồm các ổ đĩa servo tiêu chuẩn, tích hợp động cơ có các tùy chọn công suất mở rộng. Các danh mục đầu tư này cũng bao gồm những gì thường được gọi là ổ đĩa servo “gần động cơ”: ổ đĩa điện tử có thể được gắn trên khung máy – riêng biệt, nhưng gần với động cơ servo – để tối đa hóa các tùy chọn linh hoạt mà các nhà thiết kế máy tìm kiếm. Ví dụ, một nhà thiết kế máy đóng gói đã gắn các bộ truyền động servo gần động cơ lên ​​trên máy và kết nối chúng với các động cơ bên dưới cung cấp năng lượng cho một loạt rô bốt delta. Các ổ đĩa có thể dễ dàng truy cập cho các mục đích bảo trì và toàn bộ thiết kế cung cấp việc sử dụng không gian sàn sản xuất một cách nhỏ gọn và thông minh. Các nhà cung cấp công nghệ không có tủ gần đây đã bắt đầu cung cấp các mô-đun nguồn điện và nguồn điện hoàn toàn phi tập trung. Giờ đây các nhà sản xuất máy đóng gói và chế biến thực phẩm có thể tích hợp tất cả các thành phần truyền động trực tiếp lên máy mà không cần tủ điều khiển. Mô-đun nguồn điện bao gồm bộ lọc nguồn điện, bộ điều chỉnh nguồn điện và thậm chí cả bộ bảo vệ nguồn điện trong một thiết bị, thường tích hợp các công nghệ nguồn điện tái sinh. Với công nghệ này, tất cả các máy sản xuất và mô-đun có thể được kết nối trực tiếp với nguồn điện đường dây mà không yêu cầu đi dây và kết nối trở lại tủ điều khiển, có khả năng giảm 90 phần trăm đi dây. Nâng cao độ tin cậy Hình 4: Bosch Rexroth cung cấp giải pháp truyền động không tủ IndraDrive Mi bao gồm các mô-đun nguồn và bộ lọc để lắp đặt trực tiếp trên máy. Điều này cho phép các thiết kế máy mới với dấu chân nhỏ hơn, dễ tiếp cận hơn và độ tin cậy cao hơn. Nhiều nhà sản xuất chế biến và đóng gói thực phẩm sử dụng hiệu quả thiết bị tổng thể (OEE) để đánh giá hiệu suất của hệ thống sản xuất của họ. OEE đo lường mức độ hoạt động của một tài sản sản xuất so với tiềm năng đầy đủ của nó. Yếu tố chính của phép đo đó là tính khả dụng và thời gian hoạt động của hệ thống. Bộ truyền động servo tích hợp động cơ là hệ thống chắc chắn và đáng tin cậy. Chúng được thiết kế để hoạt động hoàn hảo trong nhiều năm trong điều kiện mở của sàn sản xuất, trong không gian máy móc và thậm chí được gắn trên các thiết bị di chuyển và cơ cấu truyền động. Nhiều ổ đĩa servo tích hợp động cơ được xếp hạng IP 65 với tất cả các thiết bị điện tử được bao bọc hoàn toàn, làm cho chúng đáng tin cậy hơn nhiều và có thể chịu được các điều kiện khắt khe hơn hiện nay trên một số tầng sản xuất chế biến và đóng gói thực phẩm. Điều này làm cho chúng trở thành một lựa chọn có giá trị cho các loại môi trường sản xuất này. Độ tin cậy này cũng mở rộng cho các hoạt động lâu dài. Với công nghệ không có tủ, có ít thành phần và điểm kết nối hơn, đồng nghĩa với việc khắc phục sự cố ít phức tạp hơn. Sự thông minh và kết nối được tích hợp trong các ổ đĩa cung cấp nhiều chẩn đoán hơn dựa trên bản chất và vị trí của vấn đề. Điều này có thể có giá trị đối với nhiều hoạt động đóng gói và chế biến thực phẩm với tỷ suất lợi nhuận thấp và nhu cầu liên tục để giữ thời gian ngừng hoạt động ở mức tối thiểu. Thời gian ngừng hoạt động ít hơn và khắc phục sự cố hiệu quả hơn giúp tăng tốc thời gian quyết định thay thế một bộ phận và đưa máy móc trở lại hoạt động sản xuất hoàn chỉnh. Nhờ giao tiếp vòng kín, dự phòng, việc xác định vấn đề với trục là cực kỳ nhanh chóng. Thiết kế máy không có tủ giúp trục dễ dàng tiếp cận; Việc thay thế nó đơn giản như tháo hai đầu nối và vít lắp, thay trục và đưa nó trở lại sản xuất. Và bằng cách giảm kích thước tủ điện và các thành phần trong tủ, ít thiết bị xoay chiều phải được bảo trì hơn. Tối đa hóa năng suất và tính linh hoạt Công nghệ truyền động không có tủ cung cấp nhiều khả năng hơn cho các thiết kế máy mô-đun hóa, phù hợp với nhu cầu của các hoạt động đóng gói và chế biến thực phẩm ngày nay. Các nhà chế tạo máy phục vụ các phân khúc công nghiệp này có thể lắp ráp sẵn các mô-đun và sau đó kết nối chúng với nhau mà không cần thay đổi gì thêm đối với tủ, giảm thời gian lắp đặt để bắt đầu sản xuất. Các công nghệ mạnh mẽ hơn với xếp hạng bảo vệ IP tốt hơn làm cho các thành phần nhỏ hơn, thông minh hơn, di động hơn và đáng tin cậy hơn. Kết nối Ethernet, cùng với các giao thức tiêu chuẩn và chức năng an toàn, cho phép tất cả các thiết bị này được đặt trực tiếp trên máy. Các lợi ích cho hoạt động đóng gói và chế biến thực phẩm bao gồm từ việc đơn giản là giảm hệ thống dây điện đến tiết kiệm chi phí đáng kể trong toàn bộ chuỗi giá trị sản xuất hoàn chỉnh.

  • Trang chủ
  • Công nghệ đóng gói
  • Back to top button