P&G公司通過新的伺服技術(shù)提高了設(shè)備的靈活性，增加了生產(chǎn)能力并使設(shè)備資產(chǎn)得到了更好的利用。
一條來自Project Front Door公司的新型牙膏灌注生產(chǎn)線，從5月份開始在Gross Gerau運行，其驅(qū)動系統(tǒng)大部分采用伺服技術(shù)。如牙膏灌注、紙箱包裝、打包以及在新生產(chǎn)線上的裝箱包裝由四臺機器完成，其中54臺驅(qū)動電機全部采用由Elau公司提供的伺服馬達。牙膏灌注生產(chǎn)線中使用的是IWKA公司的TFS-80-4型牙膏灌注機，由29臺伺服馬達和許多輔助驅(qū)動機構(gòu)組成。所有牙膏管的撿取、裝載、導(dǎo)向、灌注、加熱、封口及卸載都通過兩個PacDrive控制器控制。每個控制器具有控制運動、邏輯控制和連接HMI人/機接口的能力，且通過SERCOS光纖網(wǎng)絡(luò)與其相應(yīng)的伺服驅(qū)動機構(gòu)連接。 實際上，在TFS-80-4牙膏灌注機上安裝一個PacDrive控制器就足夠了；但在該機械早期的設(shè)計過程中，IWKA公司的工程師們決定采用兩個控制器，以保證該機器能發(fā)揮最高性能，每一控制器各負責(zé)機器一半運動軸的控制。
所要完成的任務(wù)Project Front Door公司的主要目標是要達到牙膏的高速灌注。IWKA公司負責(zé)TFS-80-4牙膏灌裝機的交貨，而P&G公司負責(zé)計量。P&G公司的維修總監(jiān)Thorsten May先生說：“與工廠原先使用的老式生產(chǎn)線比較，我們在新系統(tǒng)上每分鐘生產(chǎn)的牙膏數(shù)量增加了兩倍?！崩鲜窖栏喙嘧C全部采用普通的PLC可編程邏輯控制器控制，并依賴于機械驅(qū)動/離合/制動的方法，只采用兩臺伺服馬達，用于牙膏管的導(dǎo)向控制。新型牙膏灌注機所具備的優(yōu)點遠非只是速度的提高，其轉(zhuǎn)換功能也有了很大的提高?！?br/>
1 w K A 公司的經(jīng)理A X e 1A_ugenste．m先生說：“設(shè)備靈活性的提高非常明顯。老式牙膏灌注機是機械式的，當(dāng)牙膏管變換到新的尺寸時或改變產(chǎn)品配方時，還得更換機械凸輪。但采用伺服驅(qū)動系統(tǒng)以后，可將產(chǎn)品的格式儲存到控制器之中，從HMI屏幕顯示的菜單上選擇適當(dāng)格式。牙膏灌注機會按需要自動調(diào)節(jié)新凸輪的外形。所謂轉(zhuǎn)換是指牙膏從一種味道轉(zhuǎn)換成另一種味道，或者是指牙膏管從50mL(1．7oz)容量轉(zhuǎn)換到125mL(4．23oz)容量?！?br/>
按照Augenstein先生的說法，在評估這一新型牙膏灌注機的現(xiàn)有控制系統(tǒng)時，其中一個要求就是：不但在一種標準產(chǎn)品格式更換到另一種格式的情況下，而且要在運動過程中及產(chǎn)品的運行過程中，控制系統(tǒng)應(yīng)能夠快速、自動變換凸輪外形。
在這樣情況下，如果濕度或溫度或產(chǎn)品粘稠度或其它可變因素等引起產(chǎn)品流動性發(fā)生變化，而使其與原先設(shè)定的標準配置有所不同，那么P&G公司的操作員／技術(shù)員就會采取正確的措施，在HMI屏幕的菜單上調(diào)節(jié)其電子凸輪的外形，即使牙膏在灌注的時候也不會受到影響。Elau公司的伺服驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)可以滿足這一運動過程中的變換要求。
在這一控制系統(tǒng)中，凸輪的外形以數(shù)學(xué)函數(shù)的形式被儲存在中央控制器之中。每次當(dāng)需要新位置的設(shè)定點時，系統(tǒng)就會在線計算這些設(shè)定點，并將它們傳輸給驅(qū)動機構(gòu)。因此在計算速度的同時也就獲得了定位，而電流回路則由智能驅(qū)動機構(gòu)完成。在調(diào)節(jié)凸輪的外形時，不需要下載或?qū)︱?qū)動機構(gòu)進行其他的操作。這種中央控制系統(tǒng)與分散智能系統(tǒng)的組合可以使SERCOS總線保持足夠的開放度，允許其在運動過程中改變凸輪的外形。
ABB公司的機械手就安裝在牙膏灌注機的前面，通過同一條Profibus網(wǎng)絡(luò)與其連接，允許整條生產(chǎn)線上下之間的信息交換，機械手上配有6個伺服馬達／驅(qū)動機構(gòu)的組合件。機械手接收來自1w KA牙膏灌注機其中一個PacDrive控制器的數(shù)字信號，并負責(zé)從瓦楞紙板運輸箱中撿取牙膏管，然后將它們安放到IWKA機械的運送系統(tǒng)上。
實際生產(chǎn)中的伺服技術(shù)
牙膏管在瓦楞紙板箱中每10個交叉排列，底部朝上打開。機器灌注50mL容量的牙膏管，每次撿取牙膏管的數(shù)量為20個?？蓪⒄溲栏喙苓M到撿取工作站的伺服馬達，每次能將兩排牙膏管精確地向前傳送，然后由機械手精確抓取，在空中盤旋后將其傳送到灌注機的口袋式牙膏管運輸系統(tǒng)之中，并一一將牙膏管插入到運輸系統(tǒng)的口袋里，然后，機械手又轉(zhuǎn)回到原來的位置抓取另外兩排的牙膏管。
一旦當(dāng)牙膏管進到灌注系統(tǒng)后，更多的伺服驅(qū)動機構(gòu)開始工作：牙膏管緊緊壓人到各個口袋之中，并通過導(dǎo)向機構(gòu)向前傳送，當(dāng)發(fā)生皺縮時，可適當(dāng)調(diào)整其側(cè)壁圖形。其中4根牙膏管前推，使其與4個灌注噴嘴連接；噴嘴將牙膏注入牙膏管內(nèi)，然后將其底部卷曲密封并加以修整，每次完成兩根牙膏的灌注，通過一個雙重卸料站，將灌注好的牙膏送到傳送帶上，再傳送到紙箱包裝機上進行包裝。
伺服驅(qū)動技術(shù)所固有的定位精度特別適合于牙膏這樣的產(chǎn)品，但牙膏的粘稠度會使控制操作造成一定困難，因為當(dāng)噴嘴工具閉合時，它可能會影響到清潔度和緊密的密封。然而，IWKA牙膏灌注機的加料配比閥采用專門設(shè)計，盡管產(chǎn)品的操作控制比較困難，但采用其操作程序仍可保證其干凈的密封。
在牙膏灌注工作站前面安裝的傳感器可檢測牙膏管是否損壞或是否不圓。有關(guān)數(shù)據(jù)將傳送到PacDrive控制器，然后由控制器通知給適當(dāng)?shù)难栏喙嘧娮觳灰獙⒀栏喙嘧⒌揭呀?jīng)損壞或不圓的牙膏管內(nèi)。同時，這一信息也將傳輸給下游的氣動裝置，以便將未灌注牙膏的空管在送至紙箱包裝機之前從生產(chǎn)線上剔除出去。
SC3HS型紙箱包裝機是IWKA公司提供的另一種伺服驅(qū)動機械，安裝于牙膏灌注機的下游。在這一機械中，只需要6個伺服馬達／驅(qū)動組合機構(gòu)。它采用旋轉(zhuǎn)工作的方式，剛好與往復(fù)運動相反，工具可將紙箱側(cè)面折疊，可使機器的包裝速度達到600個／分。 接著是Garvens檢重稱量機和一對Sick傳感器，用于標注出封裝不好的報廢紙箱， PacDrive控制器和13個Elau公司的伺服機構(gòu)用于軸的傳動，包括推送、堆疊、包裝、密封和卸料。而將設(shè)備各部分連接在一起的Profibus網(wǎng)絡(luò)，在保持打包機與生產(chǎn)線上游設(shè)備的同步化方面起著一個重要的作用。緊隨Markem 5000系列噴墨打碼機之后，就是一臺帶有Kuka機械手的Pester PAC 6軸機械手托盤打包機，它為這條生產(chǎn)線打上了圓滿的句號.
