ที่เมืองโมเดนา ประเทศอิตาลี ซึ่งเป็นศูนย์กลางการพัฒนา วิศวกรของเต็ดตรา แพ้ค ได้ออกแบบเครื่องปิดฝารุ่นใหม่ที่ใช้ฝาพลาสติกกับกล่องเครื่องดื่มด้วยความเร็วและความแม่นยำอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน เครื่องติดฝา Tetra Pak Cap Applicator 40 Speed Hyper ใหม่ใช้ระบบการขนส่งเซอร์โวเชิงเส้น XTS จาก Beckhoff ซึ่งประสานแกนการเคลื่อนที่มากกว่า 120 แกนอย่างแม่นยำ เพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบเป็นสองเท่า และช่วยให้สามารถเปลี่ยนรูปแบบบรรจุภัณฑ์ได้อย่างรวดเร็ว ระบบนี้ประสบความสำเร็จอย่างมาก จนลูกค้าที่เป็นผู้ใช้นำร่องของ Tetra Pak (ซึ่งไม่สามารถระบุชื่อได้) รู้สึกประทับใจในความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพ และความยืดหยุ่นของระบบ โดยอธิบายว่าระบบนี้เป็น “เครื่องจักรมหัศจรรย์” “เมื่อพูดถึงการพัฒนาใหม่ๆ เราเชื่อว่าการรับฟังลูกค้าของเราอย่างระมัดระวังเป็นสิ่งสำคัญเสมอ” Gianmarco Di Eusebio เจ้าของผลิตภัณฑ์ของ Tetra Pak กล่าว “ในกรณีนี้ จำเป็นต้องมีเครื่องจักรที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้นโดยมีความต้องการพื้นที่ลดลงและมีเอาต์พุตของระบบที่สูงขึ้น โซลูชันปัจจุบันสำหรับบรรจุภัณฑ์แบ่งส่วนทำงานที่ 9,000 หน่วยต่อชั่วโมง ดังนั้น การบรรลุเป้าหมาย 25,000 เครื่องตามที่ต้องการจึงหมายถึงการติดตั้งเครื่องจักรสามเครื่อง โดยแต่ละเครื่องมีระบบป้อนอาหารและอื่นๆ และค้นหาพื้นที่ที่จะสอดคล้องกับสิ่งนั้น” เขาเสริมว่าข้อกำหนดที่กำหนดไว้ในเครื่องจักรใหม่นั้นมีความต้องการสูง เนื่องจากอัตราการประมวลผลที่สูงและรูปทรงเรขาคณิต 3 มิติที่ซับซ้อนของฝาครอบ ซึ่งจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพสูงอย่างยิ่งเมื่อใช้กาว เพื่อให้บรรลุเป้าหมายเหล่านี้ ทีมวิศวกรของ Tetra Pak กล่าวว่าได้เลือกระบบควบคุมที่ใช้พีซีของ Beckhoff เพื่อให้พลังการประมวลผลที่จำเป็นและความยืดหยุ่น “ลูกค้าของเรามีความต้องการระบบมากขึ้นเรื่อยๆ ด้วยระบบดิจิทัลและการเชื่อมต่อในระดับสูง” เปาโล สคาราเบลลี ผู้อำนวยการฝ่ายนวัตกรรม การวิเคราะห์ และโซลูชั่นสายการผลิตของเต็ดตรา แพ้ค กล่าวเสริม “เทคโนโลยีการควบคุมบนพีซีจาก Beckhoff เป็นพื้นฐานในอุดมคติสำหรับสิ่งนี้ XTS ยังทำให้ง่ายต่อการเปลี่ยนงานที่เคยเป็นแบบกลไกด้วยฟังก์ชันซอฟต์แวร์ซึ่งแสดงถึงขั้นตอนเพิ่มเติมสู่เครื่องจักรดิจิทัล ตัวอย่างเช่น ด้วย Tetra Pak Cap Applicator 40 Speed Hyper เราสามารถเปลี่ยนขอบเขตระหว่างส่วนประกอบของเครื่องจักรดิจิทัลและเครื่องจักรกลเพื่อสนับสนุนการเปลี่ยนผ่านดิจิทัล ในกรณีเฉพาะของเรา นี่หมายความว่าเรามีการควบคุมแบบดิจิทัลเต็มรูปแบบสำหรับฟังก์ชันเครื่องจักรมากขึ้นและสามารถใช้งานระบบได้อย่างน่าเชื่อถือมากขึ้น” ระดับที่สูงขึ้นของ การทำให้เป็นดิจิทัลปรับปรุงความโปร่งใสของข้อมูลและช่วยให้สามารถเปลี่ยนผลิตภัณฑ์ได้เร็วขึ้น Fabio Bassissi ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีของ Tetra Pak กล่าวว่า “ตัวเคลื่อนย้าย XTS สามารถควบคุมได้เป็นแกนเซอร์โวแต่ละตัว ช่วยให้เปิดตัวรูปแบบผลิตภัณฑ์ใหม่ได้อย่างรวดเร็วและง่ายดายโดยใช้ประโยชน์จากความยืดหยุ่นของซอฟต์แวร์ นอกจากนี้ เราสามารถชดเชยความคลาดเคลื่อนทางกลใดๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากเมื่อใช้ร่วมกับระบบวิชันซิสเต็มสำหรับการตรวจสอบกาว” หากวิชันซิสเต็มตรวจพบการเบี่ยงเบนของกาว ซอฟต์แวร์จะสลับเพลตลูกเบี้ยวสำหรับคู่ตัวเลื่อนที่เชื่อมต่อกันระหว่างการทำงานโดยอัตโนมัติ เพื่อคืนเส้นทางที่แม่นยำ “เรายังใช้การตรวจติดตามสุขภาพสินทรัพย์เพื่อตรวจสอบสถานะของอุปกรณ์ของเรา” Bassissi กล่าวเสริม “ทั้งหมดนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประกันคุณภาพและความสำเร็จของผลิตภัณฑ์ ท้ายที่สุดแล้ว บรรจุภัณฑ์เครื่องดื่มสามารถส่งไปยังลูกค้าปลายทางได้ก็ต่อเมื่อมีการปิดผนึกที่เชื่อถือได้และกันรั่วอย่างสมบูรณ์” สถาปัตยกรรมการเคลื่อนที่ของ Tetra Pak Cap Applicator 40 Speed Hyper นำเสนอความท้าทายที่แท้จริง: แกนจริงมากกว่า 120 แกนและแกนหลักเสมือน 10 แกน รางเชิงเส้นตรงขนาด 4.5 ม. สองรางแต่ละรางบรรทุกตัวเคลื่อนย้ายได้ 55 ตัว และแกนเซอร์โวแบบหมุนประมาณ 10 แกนในการจัดการการถ่ายโอนบรรจุภัณฑ์และการหลอมร้อน เนื่องจากรูปทรง 3 มิติของฝาครอบ การเคลื่อนที่ X, Y และ Z จะต้องซิงโครไนซ์กับวิถีการเคลื่อนที่ของตัวเคลื่อนย้าย รถขนย้ายแต่ละคู่เชื่อมโยงกันด้วยกลไก แต่ทำงานผ่านระบบขนส่งคู่ขนานสองระบบ “ไม่สำคัญว่ารถขนย้ายจะอยู่ในระบบเดียวที่จัดเรียงเป็นแถวหรือสองระบบที่แตกต่างกัน” สเตฟาโน ฟลอเร ผู้อำนวยการฝ่ายสายการบรรจุและระบบอัตโนมัติแบบฝังตัวของเต็ดตรา แพ้ค กล่าว “ซอฟต์แวร์ควบคุมใช้ประโยชน์จากสิ่งนี้ โดยจะเคลื่อนย้ายตัวเคลื่อนย้ายโดยประสานกันอย่างสมบูรณ์เสมอ” Flore ตั้งข้อสังเกตว่าระบบการขนส่งเชิงเส้นให้ความยืดหยุ่นเป็นพิเศษด้วยการออกแบบแบบโมดูลาร์ “ความสามารถในการเปลี่ยนความยาวรางและจำนวนตัวขนย้าย หมายความว่าแทบไม่มีงานใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างตัวแปรเครื่องจักรที่มีปริมาณงานผลิตภัณฑ์สูงหรือต่ำลง” เขากล่าว “ยังง่ายมากที่จะเปลี่ยนเป็นรูปแบบบรรจุภัณฑ์ที่แตกต่างกันเพื่อรองรับปริมาณการบรรจุอื่นๆ และด้านบนบรรจุภัณฑ์หรือฝาที่มีรูปร่างแตกต่างกัน เป็นต้น” การกำหนดค่าใหม่ได้รับการจัดการทั้งหมดในซอฟต์แวร์โดยการปรับระยะห่างของผู้เสนอญัตติและพารามิเตอร์การเคลื่อนไหว “หลังจากที่ฝาครอบถูกหยิบขึ้นมาด้วยวงเล็บที่สอดคล้องกันบนตัวย้ายแล้ว ตัวย้ายที่ซิงโครไนซ์สูงสุดหกตัวจะรวมตัวกันเป็นกลุ่มเพื่อใช้โปรไฟล์กาว” Flore กล่าวต่อ “สำหรับจุดประสงค์นี้ ฉากยึดฝาครอบจะเคลื่อนที่บนแกน X และแกน Y โดยใช้ข้อต่อทางกลกับตัวขับเคลื่อนที่เกี่ยวข้องของระบบขนาน ณ จุดนี้ ระบบจะชดเชยค่าความคลาดเคลื่อนใดๆ เช่น ค่าความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากหัวฉีดกาว จากนั้น ฝาครอบจะถูกนำไปใช้กับบรรจุภัณฑ์ของกล่องด้วยความแม่นยำและตรวจสอบโดยการประมวลผลภาพ นอกจากนี้ ระบบยังช่วยเรื่องการติดกาวที่ปราศจากข้อผิดพลาดด้วยการรักษาแรงกดสัมผัสที่ถูกต้องโดยใช้ระดับแรงตามขวางที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำ” กาวถูกติดบนฝาพลาสติกในพื้นที่ XTS ด้านบน จากนั้นฝาพลาสติกจะถูกติดกาวเข้ากับกล่องด้วยความแม่นยำสูงในพื้นที่ด้านล่าง ในกระบวนการที่แทบจะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่าด้วยความเร็วเต็มที่ แรงกดจากการสัมผัสที่ Flore กล่าวถึงข้างต้นเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันร่วมกันของตัวเคลื่อนย้ายโครงสำหรับตั้งสิ่งของทั้งสองตัว การควบคุมแบบดิจิทัลในระดับสูงยังช่วยให้ข้อมูลจากระบบการเคลื่อนไหวสามารถป้อนเข้าสู่การวินิจฉัยได้โดยตรง การเบี่ยงเบนจากพารามิเตอร์สามารถแปลเป็นภาษาท้องถิ่นหรือป้องกันได้อย่างรวดเร็ว “เวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว (MTBF) เพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่าในระบบนี้” Di Eusebio กล่าว แพลตฟอร์มควบคุมและไดรฟ์Tetra Pak ยังเลือกใช้เทคโนโลยีการควบคุมจาก Beckhoff เนื่องจากส่วนประกอบทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับระบบหาได้จากแหล่งเดียว ซึ่งบริษัทกล่าวว่ารับประกันการบูรณาการที่ราบรื่นและมีประสิทธิภาพ หัวใจของระบบควบคุมเครื่องจักรคือพีซีอุตสาหกรรมขนาดกะทัดรัดพิเศษ C6032 สองเครื่องที่จัดการแอปพลิเคชัน HMI, ระบบ XTS สองระบบ และการควบคุมการเคลื่อนไหวผ่าน TwinCAT NC PTP และ TwinCAT PLC นอกจากนี้ ยังสามารถรวมฟังก์ชันต่างๆ มากมายไว้ในหน่วยควบคุมเดียว รวมถึงการจำลองเครื่องจักรด้วย แพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์บนพีซีที่เลือกยังมีศักยภาพมากมายในการเพิ่มฟังก์ชันการทำงานใหม่ในอนาคต “TwinCAT ใช้ประโยชน์จากศักยภาพสูงสุดของการควบคุมบนพีซี ซึ่งมีตั้งแต่ภาษาการเขียนโปรแกรมที่หลากหลาย รวมถึงภาษาเชิงวัตถุ ไปจนถึงการบูรณาการใน Microsoft Visual Studio และตัวเลือกการกำหนดค่าเครือข่ายที่ครอบคลุม ไปจนถึงการสนับสนุนโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์ที่ยอดเยี่ยม” Scarabelli กล่าว นอกจากนี้ ซอฟต์แวร์ยังมีโครงสร้างที่ดี และลักษณะแบบเปิดทำให้ไม่เพียงแต่ใช้ไลบรารีฟังก์ชันที่กว้างขวางเท่านั้น แต่ยังรวมไลบรารีของคุณเองได้อย่างราบรื่นเพื่อสร้างการตรวจสอบสภาพเฉพาะเครื่อง นอกจากนี้เรายังใช้ขอบเขต TwinCAT อย่างครอบคลุมสำหรับการวิเคราะห์ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนา โดยรวมแล้ว TwinCAT ให้การสนับสนุนที่ดีที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ รวมถึงการบรรลุเป้าหมายในการพัฒนาซอฟต์แวร์ที่ได้มาตรฐานด้วย” Flore กล่าวเสริมว่าความเปิดกว้างของแพลตฟอร์มมีบทบาทสำคัญใน “แพลตฟอร์มดังกล่าวได้รับการสนับสนุนโดยทรงพลัง และการสื่อสารแบบเปิด EtherCAT ซึ่งผสานรวมระบบ I/O ความปลอดภัยในการใช้งาน และเทคโนโลยีการขับเคลื่อนได้อย่างราบรื่น เซอร์โวไดรฟ์ของ Beckhoff AX8000 มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนเนื่องจากไดนามิกที่สูงมากและการควบคุมลำดับการเคลื่อนไหวที่แม่นยำ นอกจากนี้ การออกแบบแบบโมดูลาร์ยังมีขนาดกะทัดรัดและยืดหยุ่นอย่างมาก ช่วยให้เพิ่มแกนได้ง่าย ๆ หากจำเป็น ซึ่งรองรับด้วยเซอร์โวมอเตอร์ AM8000 ที่หลากหลายและการปรับขนาดอย่างละเอียดในแง่ของประเภทมอเตอร์ กำลัง ประเภทการพัน และ ด้านอื่นๆ”Davide Borghi ผู้จัดการฝ่ายการวิเคราะห์ขั้นสูงสำหรับอุปกรณ์ของ Tetra Pak กล่าวเพิ่มเติมว่าการดำเนินการทั้งหมดในการเปิดตัวอุปกรณ์ใหม่บนแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์และส่วนประกอบใหม่ต้องอาศัยบริการและการสนับสนุนที่ดี “การสนับสนุนมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อเปลี่ยนแนวคิดของเครื่องจักร สำหรับ Tetra Pak Cap Applicator 40 Speed Hyper สิ่งนี้เริ่มมีผลตั้งแต่จุดที่มีการทดสอบความเป็นไปได้และมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการกำหนดค่าระบบและฟังก์ชันที่หลากหลาย ให้การสนับสนุนอย่างไม่มีที่ติในทุกกรณี – ในสถานที่ปฏิบัติงานในอิตาลีและจากผู้เชี่ยวชาญในเยอรมนีและจนถึงแต่ละระดับการจัดการที่แตกต่างกันที่เกี่ยวข้อง” เมื่อมองไปข้างหน้า Tetra Pak คาดว่าจะต่อยอดความสำเร็จนี้ “เราเชื่อว่า No Cable Technology (NCT) เป็นการพัฒนาเพิ่มเติมที่น่าหวัง” Flore กล่าว “และเรากำลังทดสอบความเป็นไปได้ที่ XPlanar สามารถนำไปใช้กับแอปพลิเคชันจำนวนหนึ่งได้ นอกจากนี้ เรายังเห็นข้อดีที่น่าสนใจของ MX-System สำหรับระบบอัตโนมัติที่ไม่มีตู้ควบคุมและ TwinCAT Runtime สำหรับ Linux ดังนั้นจึงมีศักยภาพมากมายที่จะทำให้ผู้ใช้ปลายทางของเราประหลาดใจ – เช่นลูกค้านำร่องในกรณีนี้ – โดยมอบ ‘เครื่องจักรวิเศษ’ อีกเครื่องหนึ่งให้พวกเขา”
แหล่งที่มาของข้อมูล
