包装机器人技术在Cama Group公司上的设计

Cama Group公司通过统一平台给包装机器人带来便利，如今公司产品取得成效，成本更低；生产线体积更小；通用平台减少了备用零件量；通用界面减少了复杂度；满足高速和高性能需求。

二次包装系统的跨国制造商CamaGroup公司将机器人搭载于统一的平台上，提供简化和高速的自动化软硬件。这家企业以前将多种专利技术混合应用，现在只选择一家自动化供应商的硬件和软件产品。面临的挑战是将CamaGroup公司的机器人装载单元所使用的自动化和运动控制系统移植到新的平台上。

二次包装系统

“我们的强项在于将机器人技术与包装设备集成，”CamaGroup公司电子部门经理PaoloMosca说道。这家企业的产品以前主要面向糕点、乳制品和咖啡市场，现在也越来越多地被非食品类消费品生产企业所采用，例如美容用品和化妆品。

CamaGroup公司为二次包装行业提供了先进的专用机器人技术，它生产四种类型的机器人装载单元，从2轴到4轴，每一种都具有不同的有效装载能力和功能。

使用RockwellAutomation公司的集成架构系统后，CamaGroup公司的机器人更加容易集成到包装模块、设备或者整个流水线中。图片来源：RockwellAutomation

除了夹持和放置动作，Mosca说道：“这些机器人设备能够完成复杂的技术任务控制工程网版权所有，例如在连续运动的包装流水线上管理和装载产品。”

例如，CamaGroup公司的Triaflex机器人（配有一套智能视觉系统）能够在3个自由度上作业，头部可以360度旋转，从生产流水线上夹持任意产品然后精确地放置在外包装中。Triaflex机器人配有4个控制轴和碳纤维手臂，以每分钟150个的速度在任意位置夹持或者放置产品。生产厂商可以使用机器人将运动的产品送入水平纸板盒机。

“我们在自己的企业中设计并开发了自己的机器人流水线，然后将其与一系列自动包装设备集成，”Mosca说道：“按照用户的不同需求定制完整的包装和夹持解决方案。”


控制越简单越好

越来越多的用户要求包装系统的控制能够越简单越好。作为回复，CamaGroup公司决定研究将其机器人所使用的自动化控制系统和运动控制系统的供应商从多个品牌转换为统一的平台。

“我们强烈地认为控制工程网版权所有，打造统一的系统绝对是必要的，特别能够获得市场和用户的认可，”Mosca说道：“如果流水线上的设备在硬件架构、软件设计和电机类型上不一致，那么产品的可靠性就无法保证，更为重要的是，用户的成本也无法压缩。”

CamaGroup公司有长达25年的相关经验，它能够根据最终用户的需求提供机器人系统，首先在自己的工厂设计并开发机器人流水线，然后将其集成到一系列自动化包装设备中，如图所示的是机器人纸盒成型机。图片来源：RockwellAutomation

CamaGroup公司的工程师认为对于用户的工程师、技师和维护人员来说，统一的平台更加容易运行、操作和管理。而且，他们希望能够满足客户对于更小型的包装系统的要求，但是，简单化和更小型的系统并不能以牺牲性能作为代价。

“我们希望为客户提供一种他们在别处无法获得的高速解决方案，压力着实不小。”Mosca说道CONTROLENGINEERINGChina版权所有，“包装过程必须同时兼顾精度和效率。”市场竞争限制了开发和运送一套新解决方案的时间，如果能够将通用控制系统标准化www.cechina.cn，问题就能迎刃而解。

机电一体化解决方案

2012年，GamaGroup公司的研发团队加上机械和电子工程部门，与自动化供应商的顾问共同努力，提供了“明确的生产流水线需求。而且，当然我们提出了非常有挑战性的时间目标，”Mosca解释道，“专家帮助我们明确系统到底要如何工作，我们以伙伴的形式协同合作www.cechina.cn，实现了我们所期望的最快速的项目周期目标。”

工程师们选择了一种模块化的方法，CamaGroup公司采用这种方案为不同的生产工艺定制专门的规格需求。

“从技术的角度来讲，我们希望将逻辑和运动集成到统一的自动化平台上，”Mosca说道：“机器人自动化和控制系统必须满足不同的需求：夹持作业中的速度和灵活性、工厂运行中的多轴同步以及便于实现产品生产切换。”

项目一开始，联合作业团队就定义了技术规格，以便于对PAC、I/O模块、电机、伺服驱动、交流驱动和操作员界面进行选型。

系统的核心就是控制平台和集成运动系统。控制平台允许用户在同一时间管理不同的机器人动作，实现跟踪系统、夹持系统和视觉系统之间的同步。控制器配有SERCOS（串行实施通讯系统）接口运动模块。

最终用户可以轻松地通过EtherNet/IP网络在所有设备之间分享生产信息。EtherNet/IP是一种ODVA以太网协议，使用与英特网一样的TCP/IP协议包，具有开放连接性和国际认可的标准以太网和实时性能以及现场总线网络的安全性。

CamaGroup公司的工程师们能够通过EtherNet/IP网络将光学特征识别和光学特征验证视觉系统与机器人上配备的其他自动化产品连接起来。

系统使用伺服驱动器，无需使用专用的运动网络，允许用户在网络上使用高性能设备、I/O模块、智能执行器和其他支持EtherNet/IP的设备。

具有安全关断功能的驱动器同样搭载在同一个EtherNet/IP网络上，设备设计和生产线作业过程因此得以简化。低惯性的伺服电机能够满足紧凑空间的要求，同时还能够满足运动系统对于高性能的需求。

项目的另一个重要目标是提升操作人员安全性，并同时使系统满足国际安全标准ENISO13849-1的要求。自动化供应商进行了安全风险评估，随后搭建了集成安全系统，确保在同一个平台上实现安全系统和标准控制系统，减少了复杂的布线任务，缩短了工程时间。

有了统一的平台，PAC就能够使用与其他系统一样的配置、网络和虚拟环境，这种集成帮助用户减少维护用备件数量，同时控制平台的开放性使其更加容易融入现有工厂中。

与硬接线系统不同，集成安全性和标准控制系统通过一套人机界面为操作人员和维护人员提供了所有事件的可视性——包括安全事件。集成系统的信息和分析能力帮助用户迅速将设备或者流水线恢复生产。

为了在机器人系统的更小型的独立设备上实现安全管理，团队使用了安全继电器。

“新型控制平台为我们的用户提供了线性且精益化的生产线，”Mosca说道CONTROLENGINEERINGChina版权所有，“模块化方法允许我们在未来项目中应用标准化平台，节省了设计和开发时间。”

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