倍福--灌裝機器人簡化了奶油羊角面包的全自動制作過程
曾幾何時，只有熟練的糕點師才能用管子將餡料裝到奶油牛角酥皮中，但食品行業(yè)中價格的壓力非常之大，現(xiàn)在必須要更迅速、更經(jīng)濟地完成這一過程。瑞士的 Pamatech System AG 公司是一家一流的包裝和產(chǎn)品搬運解決方案供應商，他們受委托實施一套全自動機器人系統(tǒng)，用于灌裝奶油角。由于糕點的形狀、大小和一致性公差非常嚴格，以及需要均勻灌裝奶油角，這絕不是一個簡單的任務。

Pamatech System AG 公司總部位于瑞士的阿福爾特恩（近蘇黎世），專業(yè)從事食品工業(yè)方面的包裝機械和特種設備。除了用于各種食品的一次和二次包裝的裝箱和專用組裝機器之外，這家擁有 25 年歷史的公司提供的廣泛產(chǎn)品系列還包括用于處理各種情況的機器 — 從搬運烤盤到包裝肉卷。Pamatech System 總經(jīng)理 David Weber 在解釋其商業(yè)模式時說道：“我們經(jīng)常接受極具挑戰(zhàn)性的項目，這些項目我們的許多競爭對手都不敢嘗試。”

PC 控制為 Pamatech 帶來了良好的開放性和靈活性

如果必須要處理多種商品和產(chǎn)品，以及經(jīng)常要變換包裝材料，則包裝機械必須具有極大的靈活性。“例如，我們已經(jīng)研發(fā)的封盒機，它不僅可以包裝不同幾何形狀的大型產(chǎn)品，而且還可以處理不同形狀（圓形、橢圓形、方形、雙包等），只需輕輕按下按鈕即可在一分鐘之內(nèi)自動轉換。基于 PC 的自動化系統(tǒng)通過直接將格式數(shù)據(jù)與上位作業(yè)數(shù)據(jù)直接鏈接的方式將這一功能擴展到一個更高的水平。Beckhoff 的PLC 控制技術集成了運動控制，甚至 HMI，提供了一個高度靈活的解決方案。”David Weber 解釋并繼續(xù)補充道：“我們選擇 Beckhoff 自動化解決方案的一個重要原因是它在驅動器選擇方面的良好開放性。我們的許多客戶都擁有其偏愛的驅動器供應商，因此，重要的是我們的自動化平臺具有集成第三方系統(tǒng)的真正的開放性。在機器層面上，我們可以使用任何步進電機或大型伺服驅動器，不會對高級編程有什么影響。這意味著我們的專家可以用高級語言編程，因此完全獨立于下位驅動系統(tǒng)。”正如 David Weber 進一步解釋的那樣，編程任務的復雜性用可以理解的代碼來表示也是很重要的，這樣，Pamatech 無需依賴任何外部的專家，和以前一樣。

通過 TwinCAT 運動學變換功能庫集成機器人控制技術
目前，Pamatech 正在進行的是瑞士 Coop Cooperative — 它還經(jīng)營食品市場 — 的一個項目，開發(fā)一臺用于給酥皮糕點盒灌裝香濃奶油的機器。“到現(xiàn)在為止，奶油角一直是人工灌裝的。為了全自動完成此任務，我們工廠計劃使用一臺 Delta 運動學機器人。”David Weber描述道。“我們面臨的挑戰(zhàn)主要是糕點盒的尺寸不同，它們都必須在最后都灌裝好奶油且灌裝的奶油都保持在同一水平 — 在指定的公差范圍內(nèi) — 在將奶油涂抹在糕點邊緣時，奶油不會塌下去或分離。”Pamatech 通過仔細定位和定向糕點如何送入機器的方式解決了這一問題，然后使用 Delta 機器人從頂端開始進行灌裝。除了與連續(xù)運動的輸送帶同步之外，機器人必須在不損壞其精致表面的前提下圍繞每個糕點的邊緣進行圓周運動。工廠工程師面臨的進一步挑戰(zhàn)是實現(xiàn)客戶所需的灌裝率并將成本控制在預算內(nèi)。David Weber 很明顯對其灌裝機非常滿意，它仍處于進一步開發(fā)中：“我們的試驗灌裝已經(jīng)取得了一些令人鼓舞的成果。所需的灌裝深度使用 Baumer 超聲波傳感器提供的高度測量功能實現(xiàn)。”

糕點盒筆直地送入到灌裝機中，以一個特定的高度和指定的距離放置

Pamatech 的機器使用了一臺符合食品行業(yè)嚴格的衛(wèi)生要求的Majatronic Delta 機器人。David Weber 解釋了機器人是如何集成到自動化平臺中的：“這是由 Beckhoff 的伺服電機和伺服驅動器控制。系統(tǒng)還包含了采用不銹鋼外殼并通過 EHEDG 認證的 AM8831 電機。為了將 Delta 機器人集成到控制系統(tǒng)平臺中，我們使用了 TwinCATKinematic Transformation 軟件庫（TS5112）。”TwinCAT NC I 通過在 G 代碼中指定的所需輪廓提供了一個靈活的灌裝過程描述，從而可以編程各種灌裝方式。除了奶油角之外，一個額外的進料和灌裝方案使得機器能夠將餡料管成小圓蛋撻，或者給甜甜圈填上濃香奶油。該程序與灌裝角時用到的程序一樣，所不同的是不需要灌裝這么深，且盒子在輸送帶上不必如此精確地呈現(xiàn)或定向。David Weber進一步解釋了這一點：“為了解決這個任務，我們有兩個安裝在進入的皮帶上的視覺傳感器，用于檢測每個糕點盒的精確位置。有了這些傳送坐標，機器人可以準確地進行灌裝。

灌裝工位的控制系統(tǒng)還集成了 AM8831 系列伺服電機，該系列采用了符合 EHEDG 認證的不銹鋼外殼

“由于我們的模塊化系統(tǒng)方案，機器提供了足夠的靈活性，可在它應用中重復使用。”David Weber 補充道。“一旦訂單或批處理完成后，我們可以根據(jù)需要重新改裝該系統(tǒng)。必要的格式修改只需通過修改軟件即可完成。”