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倍福經(jīng)典案例選（十八）——Airspray：致力于在產(chǎn)品研發(fā)和機(jī)械工程領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新

2008/12/24 9:27:00

Airspray International，總部位于荷蘭阿爾克馬爾（Alkmaar），每年生產(chǎn)超過 1.7 億個(gè)諸如肥皂液、香波和化妝品等個(gè)人護(hù)理用品用瓶式分液器。Airspray 不僅僅在內(nèi)部自主研發(fā)皂泡器，同時(shí)也涉足新型裝配機(jī)器的建造和設(shè)計(jì)。Airspray 自 1996 年起就開始采用 Beckhoff 的控制系統(tǒng)。

Airspray 自 1989 年起就一直致力于生產(chǎn)個(gè)人護(hù)理用品用瓶式分液器（如洗手液瓶）。該公司始終堅(jiān)持將產(chǎn)品的環(huán)保性作為公司理念的一個(gè)不可或缺的要素，避免使用推進(jìn)器就是一個(gè)很好的例證。1996年，Airspray 研發(fā)出一款針對(duì)批量生產(chǎn)的皂泡器，在這一領(lǐng)域邁出了關(guān)鍵的一步。為了跟上產(chǎn)品發(fā)展的步伐，Airspray 開始設(shè)計(jì)相應(yīng)的裝配機(jī)器。

“標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)可用性的不斷提升進(jìn)一步簡化了定制機(jī)器的內(nèi)部研發(fā)工作及其構(gòu)造。”Airspray 的業(yè)務(wù)經(jīng)理 Rein de Jong 如此說道。“我們自主研發(fā)機(jī)器，而沒有將機(jī)器的設(shè)計(jì)和制造項(xiàng)目外包給任何一家機(jī)器制造商。這種方法使得我們?cè)跈C(jī)器組件方面作出了更適宜的選擇，因?yàn)榻M件的壽命和長期可用性才是我們考慮的一個(gè)重要因素。通常情況下，機(jī)器制造商都傾向于安裝一些價(jià)格較低的零部件，這樣才能在給客戶報(bào)價(jià)時(shí)占據(jù)更多優(yōu)勢。而我們的運(yùn)作方式則很不相同－瓶式分液器的生產(chǎn)過程具有半連續(xù)性特點(diǎn)，涉及到的生產(chǎn)量也非常大。事實(shí)證明，在我們的瓶式分液器生產(chǎn)過程中，每年都要處理 20 多億個(gè)塑料零件。我們的生產(chǎn)速度是驚人的，因此我們要求我們的機(jī)器在技術(shù)可用性方面要絕對(duì)可靠。

使用機(jī)器將皂泡器組裝為旋轉(zhuǎn)式分度器，也可以將它形象地比喻為一個(gè)旋轉(zhuǎn)木馬。塑料零件逐步從鼓形圓桶和進(jìn)料斗進(jìn)料。一般來說，每個(gè)零件的狀態(tài)都通過傳感器監(jiān)控。通過氣壓夾爪對(duì)這些零件進(jìn)行挑選，然后將它們壓到相應(yīng)的配對(duì)物上。視產(chǎn)品的種類不同，總周期時(shí)間在 0.75 秒到 1 秒之間變化。一旦產(chǎn)品通過了所有的工作程序，機(jī)器人就會(huì)將它們移開并以固定的排列順序放置在紙箱中。

“我們的生產(chǎn)速度是驚人的。因此我們要求我們的機(jī)器在技術(shù)可用性方面要絕對(duì)可靠。”Airspray 的業(yè)務(wù)經(jīng)理 Rein de Jong 如是說。

Airspray 的機(jī)器配備有三個(gè)帶伺服驅(qū)動(dòng)器 AX2003 的伺服軸。該公司不僅在內(nèi)部自主研發(fā)皂泡器，同時(shí)也涉足到新型裝配機(jī)器的建造和設(shè)計(jì)。

無需使用推進(jìn)器的皂泡器
由 Airspray 內(nèi)部自主研發(fā)的皂泡器是體現(xiàn)公司創(chuàng)新精神的最佳例證。在全球范圍內(nèi)，Airspray 是唯一一家批量生產(chǎn)該皂泡器的公司。著名的肥皂和化妝品生產(chǎn)商，如寶潔、聯(lián)合利華和強(qiáng)生都在很大規(guī)模上使用這些皂泡器。此款皂泡器的壓液泵能夠在無推進(jìn)器的情況下輸送肥皂液并生產(chǎn)出氣狀泡沫。為此，在皂泡器中將肥皂液與空氣相混合，以產(chǎn)生大量豐富的泡沫。

裝配機(jī)器控制
控制系統(tǒng)的核心裝置是 Beckhoff 的工業(yè) PC C5102，它帶有 Lightbus 和 CANopen 接口卡，操作系統(tǒng)為 WindowsXP。該機(jī)器配備有三個(gè)帶伺服驅(qū)動(dòng)器 AX2003 的伺服軸。TwinCAT NC PTP 用作為伺服驅(qū)動(dòng)器的軟件。系統(tǒng)的開放性使得帶 SQO 數(shù)據(jù)庫的界面得以實(shí)現(xiàn)，以提升機(jī)器的生產(chǎn)效率。該數(shù)據(jù)庫可以通過公司局域網(wǎng)內(nèi)的 .NET 應(yīng)用程序進(jìn)行訪問。故障、頻率等問題均以井然有序的方式顯示。這些數(shù)據(jù)源自于安裝在機(jī)器中的傳感器，例如用來檢測磨損情況。Lightbus 系統(tǒng)可以在一毫秒內(nèi)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?TwinCAT 控制器中，這些數(shù)據(jù)在控制器內(nèi)被賦予了一個(gè)時(shí)間戳。

產(chǎn)品的交互設(shè)計(jì)和機(jī)器的研發(fā)
Airspray 已經(jīng)安裝了 25 臺(tái)裝配機(jī)器。“對(duì)于我們來說，新型皂泡器的研發(fā)將直接關(guān)系到產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的技術(shù)方案。”Rein de Jong 解釋道，“我們決定采用標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)化組件，因?yàn)樗鼈兙哂懈咦杂啥群挽`活性。”若論及控制技術(shù)，Airspray 在很久之前就已經(jīng)采用Beckhoff 的技術(shù)了。“1996 年，我們從 Beckhoff 引進(jìn)了現(xiàn)場總線系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)，我們是他們最早的用戶之一，”業(yè)務(wù)經(jīng)理補(bǔ)充道，“在控制技術(shù)方面，我們使用的是軟件 S2000，它是 TwinCAT 的前身，基于 DOS 系統(tǒng)，后來才出現(xiàn)了基于 Windows 操作系統(tǒng)的 TwinCAT，而Beckhoff 的控制組件也一躍成為了 Airspray 的標(biāo)準(zhǔn)。我們新機(jī)器配備了 EtherCAT，它使我們將周期時(shí)間從原來的 2ms 減少到 0.01ms。”