کنترل حرکت مرکزی، ماژولار بودن را تسهیل می‌کند

آرین کنترل - مرکز تخصصی آموزش پی‌ال‌سی بکهوف (Beckhoff PLC) و اتوماسیون صنعتی (Industrial Automation) توین‌کت ۳ (TwinCAT 3) در ایران

شرکت بائوش اشتروبل (Bausch+Ströbel) با بیش از ۵۰ سال سابقه در توسعه سیستم‌های بسته‌بندی و تولید برای صنایع دارویی و وابسته، هدف خود را ارائه بهترین راه‌حل‌های فنی و اقتصادی برای چالش‌های بازار مدرن قرار داده است. ماشین برچسب‌زنی جدید ESA1025 برای انواع ظروف دارویی نشان می‌دهد که چگونه این هدف با کنترل PC-based بکهوف به عنوان کنترلر حرکت مرکزی پیاده‌سازی می‌شود.

داروهای مایع و پودری با کیفیت بالا در سرنگ‌ها، ویال‌ها، کارتریج‌ها و آمپول‌ها در خطوط پر کردن و بسته‌بندی بائوش اشتروبل در سراسر جهان pharmaceutical packaging automation پر می‌شوند. فرآیند با تمیز کردن و استریل کردن اشیاء شروع می‌شود و تا برچسب‌زنی و مونتاژ سرنگ ادامه می‌یابد. واحد مجله ME8081 به عنوان مثال، از طریق ذخیره‌سازی کارآمد و دقیق ویال‌ها و سایر ملزومات به بهینه‌سازی محصولات و فرآیندها کمک می‌کند.

کنترل حرکت مرکزی تسهیلات modular design را امکان‌پذیر ساخته و تلاش کلی را کاهش می‌دهد

دستگاه معمولاً انتهای یک خط پر کردن و بسته‌بندی را تشکیل می‌دهد، به ویژه برای محدوده high-performance packaging با خروجی بزرگ متناسب و قابلیت اطمینان فرآیند بالا، و همچنین می‌تواند با تجهیزات آزمایش یا چاپ اشیاء ترکیب شود.

دستگاه برچسب‌زنی modular label dispenser مجهز به فناوری درایو سروو

برچسب‌های خودچسب روی رول برای برچسب‌زنی ویال‌ها و ظروف مشابه دارویی استفاده می‌شوند. برای اطمینان از اینکه این برچسب‌ها به سرعت، دقت و با قابلیت اطمینان فرآیند کاربردی ویژه اعمال شوند، ماشین برچسب‌زنی ESA1025 اکنون مجهز به یک دستگاه برچسب‌زنی modular جدید شده است. مزایای مرتبط چندگانه هستند، از جمله pharmaceutical vial labeling دقیق و ملایم، تغییر سریع بدون ابزار به اندازه‌های دیگر object و برچسب، و حتی افزایش کیفیت چاپ از طریق فناوری درایو سروو بکهوف. در عین حال، سیستم بسیار فشرده است، زیرا کل سیستم الکتریکی و اجزای کنترل برای صرفه‌جویی در فضا در دستگاه integrated control cabinet شده‌اند.

الزامات فناوری کنترل بالا را می‌توان تنها در پیچیدگی جریان فرآیند مشاهده کرد:

انتقال object در سیستم: ویال‌ها از طریق یک پیچ indexed screw منتقل می‌شوند که روی main star درگیر و جدا می‌شود در حالی که سیستم در حال اجرا است - با سرعت کاهش یافته به دلیل اینرسی جرم. main star می‌تواند بسته به اندازه object دارای star pitches مختلف (شیارها) باشد که هنگام coupling با پیچ ورودی و electronic cam switch مرتبط است. چرخ‌های خروجی به صورت مکانیکی به main star coupling شده‌اند و درایو مختص خود ندارند.

انباشت: این با سرعت ثابت مشتق شده از dispenser عمل می‌کند. synchronization خوب در اینجا برای جلوگیری از چروک شدن مورد نیاز است.

برچسب‌زنی: دستگاه برچسب‌زنی در یک چرخه عمل می‌کند - یعنی label web feed بدون دنده هر ۷۵ میلی‌ثانیه با سرعت کامل دوباره راه‌اندازی می‌شود. label web feed با استفاده از sensor متوقف می‌شود که gap بین برچسب‌های فردی را تشخیص می‌دهد. منطق ویژه اطمینان می‌دهد که positioning صحیح حتی در غیاب برچسب‌ها (trigger های گمشده) انجام می‌شود. درایو سروو label tape feed سیگنال‌های trigger مختلف و بسیار دقیق تولید می‌کند که برای کنترل vision systems و printing systems مورد نیاز است.

گزینه‌ها: در صورت نیاز، یک درایو اضافی می‌تواند برای decoupling printing از فرآیند برچسب‌زنی ادغام شود و بنابراین امکان اجرای مداوم label web را فراهم کند. برای all-round vision inspection، همچنین امکان اطمینان از اینکه اشیاء به طور مداوم در همان زاویه در هر سرعت دستگاه توسط rolling servo coupled به main star از طریق electronic gearing چرخانده شوند نیز وجود دارد.

گرالد کرفت، برنامه‌نویس در بخش توسعه نرم‌افزار/استانداردسازی در بائوش اشتروبل، ویژگی‌های ویژه دیگری را که برای انتقال ظروف دارویی مهم است توضیح می‌دهد: “ماشین برچسب‌زنی ESA1025 همچنین می‌تواند اشیاء با دیواره‌های بسیار نازک (مانند ویال‌ها) و/یا شکننده (مانند آمپول‌ها با حلقه خرد کردن) را pharmaceutical container handling کند. همچنین ضروری است که اطمینان حاصل شود که اشیاء برچسب‌گذاری شده هیچ نشانه‌ای از آسیب cosmetic damage از نظر اثر چاپ، به عنوان مثال، نشان ندهند. دقیقاً به همین دلیل است که انتقال از طریق باید تا حد امکان ‘بدون stress’ باشد.”

در زمینه تلاش‌ها برای برچسب‌زنی، حمایت از روند فعلی حرکت از substrate های مبتنی بر کاغذ به سمت substrate های ساخته شده از پلاستیک با نازک‌ترین دیواره‌های ممکن ضروری است، همانطور که گرالد کرفت ادامه می‌دهد: “substrate های ساخته شده از پلاستیک بسیار ناپایدارتر هستند، که منظورم plastic substrate handling مستعد کشش بیشتر از همتایان کاغذی آنهاست. این روند high-speed processing را بسیار دشوارتر می‌کند. با این حال، با دستگاه برچسب‌زنی جدید ما، چاپ می‌تواند از فرآیند برچسب‌زنی از طریق یک درایو سروو جداگانه جدا شود، که به ما امکان دستیابی به positioning سریع و دقیق چاپ حتی با substrate های پلاستیکی را می‌دهد.”

مزایای معماری کنترل مرکزی central motion control

در مدل‌های قبلی ESA1025، servomotor های دستگاه برچسب‌زنی و انتقال از طریق هر کدام از طریق servo drive های جداگانه کنترل می‌شدند. گرالد کرفت پتانسیل بهینه‌سازی ارائه شده توسط کنترل حرکت مرکزی پیاده‌سازی شده با PC-based control را به شرح زیر توضیح می‌دهد: “کنترل‌های جداگانه به معنای داشتن تعیین، مدیریت و نگهداری چندین مسیر ارتباطی بود. چندین پروژه نرم‌افزاری نیز وجود داشت که باید به صورت جداگانه handled and documented می‌شدند. با ادغام تمام محورهای سروو در یک کنترلر TwinCAT مرکزی و دستیابی به درجه استانداردسازی بالاتر، ما قادر به دستیابی به overall cost کمتر در اینجا هستیم. علاوه بر این، PC-based control از بکهوف استفاده بهینه از فضای نصب محدود به دلیل control cabinet یکپارچه می‌کند.”

ESA1025 به ویژه به دلیل super-fast label dispenser خود که قادر به handling تا ۴۸،۰۰۰ واحد در ساعت است، متمایز می‌شود. همانطور که گرالد کرفت اشاره می‌کند: “حداکثر خروجی واقعی که می‌تواند به دست آید به material being processed بستگی دارد، مانند اندازه ویال و طول برچسب؛ با این حال، dispenser جدید امکان کاهش وابستگی به material برچسب را فراهم می‌کند. consolidation تمام servo drive ها در یک motion controller مرکزی برای این امر ضروری بود، و همانطور که ذکر شد، با حداقل space requirements.” مزیت دیگر طراحی modular است، هم از نظر نرم‌افزار و هم سخت‌افزار. این بدان معنی است که سیستم برچسب‌زنی می‌تواند به راحتی در انواع دیگر ماشین‌ها استفاده شود. همچنین به این معنی است که drive های بیشتر برای special solutions می‌توانند در صورت نیاز بدون تلاش زیاد ادغام شوند، در مورد object transfer به دستگاه پایین‌دست، به عنوان مثال.

هسته سیستم کنترل حرکت متمرکز توسط یک Beckhoff CX2062 Embedded PC با پردازنده ۸ هسته‌ای و نرم‌افزار TwinCAT و همچنین سیستم servo چند محوره AX8000 تشکیل شده است. این دومی دارای طراحی modular متشکل از یک ماژول منبع تغذیه AX8620 و سه ماژول dual-axis AX8206 است که servomotor های OCT در سری AM8000 را کنترل می‌کنند. مجموعه سیستم‌های کنترل PC-based مورد استفاده با EtherCAT Terminals مختلف و واحد عملیاتی متشکل از یک Control Panel چندلمسی CP3918 و Industrial PC کابینت کنترل C6930 که از طریق راه‌حل تک کابل CP-Link 4 متصل شده‌اند، کامل می‌شود.

ماشین برچسب‌زنی ESA1025 جدید تمام محورهای سروو را در یک کنترلر TwinCAT مرکزی ترکیب می‌کند و نمونه‌ای از pharmaceutical automation excellence است که توسط آرین کنترل به مهندسان ایرانی آموزش داده می‌شود. این دستگاه با قابلیت handling ویال‌های دارویی معمولی که باید به سرعت و تا حد امکان نرم handled شوند، advanced servo technology، EtherCAT communication، multi-axis control، real-time processing و industrial PC integration را در خود جمع کرده است.