包裝機該應用何種電機更為合適
福州印刷網(wǎng) 2009-8-19 10:37:14 來源：DESIGN NEWS China
旋轉(zhuǎn)伺服驅(qū)動技術及其相類似的直線電機技術有可能進入包裝機械行業(yè)，也可能無法進入，這取決于是誰在和你探討該問題。少數(shù)包裝機制造商正關注著直線電機能夠為工業(yè)應用帶來的高柔性，這也正是包裝機設計中為高度保障被包裝產(chǎn)品的完整性所必需的特性。
位于紐約州雪利鎮(zhèn)的Anorad公司的高級應用工程師Claude Chirignan透露：其總公司Rockwell Automation的直線電機部門正在和一家一流的歐洲包裝設備制造商探討有關事宜。他認為，包裝機行業(yè)的工程師不必著迷于直線電機的高精度或者高運動平穩(wěn)性，這兩大特色僅僅有助于滿足半導體工藝設備和機床的特殊規(guī)格要求，而應該關注直線電機的另一種能力，即能夠?qū)⒕瓤煽康財U展到幾乎任何可以想象的行程長度中，這顯然與滾珠絲杠傳動裝置有所不同，Chirignan補充道，傳動長度較大時，滾珠絲杠有可能出現(xiàn)傳動軸扭曲、斷裂以及其他問題。
運動方式與眾不同：Jacobs Automation LLC公司生產(chǎn)的這種直線電機系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)系統(tǒng)，其出力裝置、推進裝置和動子在一條直線上往復移動，而且軌跡控制方式也與眾不同，可以分別控制每一個動子。
不過，專門研究電機和運動控制技術的工業(yè)分析和市場研究機構Motion Tech Trends 公司總裁George Gulalo認為，對于大多數(shù)包裝機而言直線電機顯得過于強悍了。包裝機械產(chǎn)生的運動從根本上講還是相對“粗笨”的，由傳統(tǒng)的氣缸和氣動馬達來處理這類運動顯得更為合適。
新型電機加入紛爭
至少有一家老牌包裝企業(yè)仍在勾畫著直線電機可能適用的領域。Jacobs Automation LLC公司的 Kevin Jacobs早已用敏銳的目光關注著立式和臥式成型、充填和封口機械，思考著他所能察覺到的所有機會，以期應用其新近獲得專利的直線電機設計。與傳統(tǒng)直線電機系統(tǒng)有所不同，Jacobs設計的新型系統(tǒng)的出力裝置、推進裝置和動子在一條直線上往復移動，就如同在橢圓型軌道的兩條直線邊和兩個回轉(zhuǎn)邊上往復移動的槽軌電動玩具車一樣。PackTrak能夠同時運行多個動子也是其不同尋常之處，而且能分別控制每一個動子。
Jacobs認為：憑借這種布局方式，PackTrak能夠取代旋轉(zhuǎn)伺服以及旋轉(zhuǎn)伺服電機上的兩個對向軌道傳動機構，該機構與成型、充填和封口機的對向封口頭架的連桿傳動機構相連。正如所需要的那樣，對向運行的一對動子始終與包裝袋的運動保持同步移動關系，只要熱封頭保持熱度，就能夠以必需的任意時間長度與薄膜兩邊密切接觸并完成熔合過程，因而封口時間將不再限制包裝機的工作循環(huán)周期。
直線電機的技術創(chuàng)新也有助于制造商應對日益增長的柔性化需求。Jacobs記得20年前有一家曲奇餅制造商只能為同一款產(chǎn)品提供兩種包裝規(guī)格，如今那家公司已經(jīng)能夠為同樣的曲奇餅提供40種包裝規(guī)格。
以直線電機滑軌取代流式包裝機中目前普遍采用的固定間距的鏈條凸起式運載裝置，能夠幫助工程師輕松應對不斷變動的包裝尺寸，在任意包裝尺寸間轉(zhuǎn)換時僅需切換面板功能。
柔性對于包裝設備工程師而言至關重要，位于卡爾斯巴德的California Linear Devices 公司的高級電氣工程師Gary Schultze贊同這一觀點。他認為，一臺包裝機有可能因某一產(chǎn)品的50％甚至70％的產(chǎn)量而運行于同一設定位置，由旋轉(zhuǎn)伺服電機和滾珠絲杠構成的直線傳動裝置會在同一位置上反復啟停無數(shù)次，并最終引發(fā)磨損點。而直線電機的機械接觸有限，至多存在于支撐軸和襯套之間，因而不會在反復運行后出現(xiàn)磨損。這就意味著可以延長使用壽命，提高產(chǎn)能，他認為這將有助于使工程師確信直線電機的實用價值。
他表示他們公司的圓筒型直線電機已宣稱進入到一些極為看重高加速度的包裝應用領域，針對他們公司已經(jīng)開發(fā)或正在關注的情況，列舉了不少例子，如網(wǎng)格制動器、分離器、快速回程傳送器、包裝箱涂膠機、瓶裝灌注機等。
不過，包裝自動化企業(yè)Elau公司的全球市場經(jīng)理John Kowal認為：50％的直線電機市場仍舊屬于半導體工業(yè)，并稱之為一種“非常理想”的應用場合，只需處理較輕且相對一致的負載。對于較大規(guī)格的直線電機的需求則大多數(shù)來自機床行業(yè)。幾年前，直線電機業(yè)界就期待著包裝行業(yè)能夠成為下一個大有作為的領域，然而時至今日也未能如愿。畢竟直線電機仍舊比旋轉(zhuǎn)電機加齒輪傳動昂貴得多，他特意解釋道。
他甚至認為，動輒以G來衡量的直線電機的高加速能力對于包裝牛奶等物質(zhì)毫無必要，并補充道，一個五階多項式控制策略就足以具有輕松處理防止?jié)姙R所需的減速能力。
他認為包裝工業(yè)的下一代全伺服機型也未必能夠大量采用直線電機，直線電機的應用總是會局限于某些需要快速、短行程的特殊場合。
直線電機的新特性
直線電機技術最新進展狀況一瞥：
■ 來自Jacobs Automation LLC公司的一種獨創(chuàng)的新型直線電機系統(tǒng)與傳統(tǒng)的直線電機系統(tǒng)有所不同，其出力裝置、推進裝置和動子在一條直線上往復移動，就如同可以沿著橢圓型軌道的兩條直線邊和兩個回轉(zhuǎn)邊來回移動的電動玩具車一樣。PackTrak的另一個不同尋常之處是能夠同時運行多個動子，并分別控制每一個動子的運行軌跡。這些 “無源”的動子完全受控于固定在軌道中的線圈，無需任何外部連接，因而可以沿軌道隨意運行，不必受到繩索、電纜或拖鏈的糾纏和束縛。
■ Trilogy Systems公司認為市場銷售情況表明，用戶不愿為無鐵心電機多用的永磁體支付額外成本，而是更傾向于磁鐵成本更低的有鐵心電機，因而從四年前開始著眼于有鐵心直線電機。該公司最近采用了一種可消除有鐵心直線電機定位力的專利技術，在不降低效率的前提下，可以依靠定位力自身的相互抵消作用改善運動平穩(wěn)性，這種新型直線電機比配備了直線編碼器的旋轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)在價格上更具競爭優(yōu)勢。
■ Baldor公司最新版本的混合心直線電機采用有齒的開槽鋼板來替代昂貴許多的永磁體軌道。其目標市場為使用要求不是很高，且無需極高速度的場合，如通用致動器、低端臺架、木材切割機等相關領域。Baldor公司可生產(chǎn)全系列的有鐵心和無鐵心直線電機。
■ Anorad公司已開發(fā)出推力更大、效率更高、重量更輕、散熱更好的第四代無鐵心直線電機和第五代有鐵心直線電機。該公司聲稱已能夠使直線電機的有效推力提高30%左右，而且可以提供一種防護等級為IP65的耐沖洗級有鐵心直線電機模塊。
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