运动迎接食品包装挑战

走在任何一家杂货店的任何一条过道上，你都会看到:由运动控制技术包装的食品。装有多达24个轴的食品包装机对我们每天吃的许多食品进行两到三层的包装。食品包装机械制造商奥斯古德工业公司(Osgood Industries Inc.， Oldsmar, Florida)副总裁兼首席技术官迈克尔·维甘特(Michael Weigandt)说:“与我几年前刚开始做这项工作时相比，这项技术要好得多。”“伺服系统，使用、实现和编程的便捷性可能是过去的十倍。”

伺服电机允许Osgood机器填满杯子和容器的半流体材料的各种稠度-从冰淇淋，土豆沙拉，凉拌卷心菜。普通的泵在处理如此广泛的材料特性方面会有问题。相反，伺服电机控制泵提供了一个灵活的速度和加速的填充活塞，增加包装吞吐量和精度。

食品加工和包装为运动控制提供了强大的市场，但它还具有一系列非常特别的挑战。让我们仔细看看。

洗涤的痛苦
也许食品加工和包装最重要的方面是食品安全。确保卫生条件意味着用水、蒸汽和苛刻的清洁产品不断清洗设备。虽然这种方法对细菌来说很困难，但对伺服电机和编码器等电子产品来说就更困难了。“食品加工中最困难的事情之一是制造一种复杂的电动产品，能够处理食品安全所需的沉重洗涤，”SEW-Eurodrive(南卡罗来纳州莱曼)食品行业客户经理克里斯•伍德(Chris Wood)表示。

“在食品工业中，卫生工作人员就像消防部门一样，看起来很多电器需要是最干净的，所以这是我们在设计时使用的操作假设之一，”Weigandt说。随着最近的食物污染害怕困扰，这些天的食品加工器正在为新的水平带来卫生，这意味着OEM和组件供应商相似面临更严格的挑战。“我们发现我们必须在我们通常不会使用它们的区域中增加额外的保护，并在我们通常不会使用它们的区域中使用更多的洗涤额定组件，因为所有的设备都将消毒到更大的水平，”他说。“In a lot of instances, we’ll take a washdown-type motor and we’ll put it in a NEMA 4X enclosure because one of the latest trends we’ve seen is that in areas where they would never wash down before, they’re actually opening up the machine internal components and washing those on a periodic basis.”

Weigandt将其比作每周一次打开汽车引擎盖，用蒸汽清洗引擎——是的，它的设计初衷是让汽车变湿，但不是那么湿。伺服电机具有至少两个电缆连接加上一个轴，所有这些都存在进入流体的风险。奥斯古德首先在轴上增加额外的密封;此外，他们将电机外壳置于正压力下，以减少冷凝，这可能导致反馈问题。他说:“这可能是我们面临的最大问题。”“编码器和分解器都是薄弱环节，我不认为它是什么品牌的重要，当你一直用软管爆破它。要打败‘消防部门’是非常困难的。”

这项技术的影子
One of the biggest difficulties in the food packaging arena has nothing to do with washdown or wear -- it’s the challenge of building a machine that is sophisticated enough to get the job done, but simple enough to be compatible with the skill levels of operators and maintenance staff more comfortable with all-mechanical designs. “The end customers want the latest technology and they want it to be fast and quick and economical, which brings in complexity,” says Woods. “Unfortunately, a lot of times the operators in these facilities are not all that adept at handling complex equipment. It’s a real dilemma because customers want it to be cutting edge but they also want it to be easy, and you can't really have both.”

Weigandt Notes不仅仅是操作机器的问题。“我们看到的技术越来越多，也会出现工厂为其提供服务或理解其故障排除的能力。我们必须继续试图了解我们如何更好地设计维护方面。“一种方法是安装调制解调器，以便Osgood工程师可以从他们的办公室排除网络系统。问题？植物IT人员不会允许调制解调器，因为它们担心损害较大的植物网络。“在植物中可能50％至75％，他们不会让他们进入”他说。“这是他们的工作，保护他们的内部网络，但问题是，当出现问题时，由于这种决定，它可能会花费植物十倍或更多的生产。当他们的植物人员不能自愿选择时，有一种技术可以帮助他们出来。“

相反，公司依靠他们的机器建设者，但支持人员不能总是立即到达工厂;与此同时收入失去停机时间。一个解决方案，他说IT部门很少似乎利用，除了在需要进行故障排除时，无法拔下调制解调器。

提出问题
有时，运动控制的声誉可能会出现问题。运动控制在机器运行中提供了显着的灵活性，使得为想要快速切换到产品的生产者的技术吸引力。与曾经机械完成的东西相比，“伺服电机和控制器控制运动的能力非常精彩”。“之前，你有凸轮，你必须改变行程或改变链轮比[改变运动]。运动控制使您能够电动控制运动的能力。你只能有限地限制你可以做到的事情以及它的能力。“

后一点是关键。有一种倾向认为伺服灵活性意味着电机可以做任何它被要求做的事情，但我们知道事实并非如此。如果一个电机的大小不合适，以移动负荷，世界上所有的程序都不能使它工作。“是的，你可以让控制器或程序做任何事情，”伍德说，“但当你向电机泵送电流，并试图让它转动减速器来移动什么东西时，如果它的物理能力不能做到这一点，它就不会发生。”

他强调，运动控制从根本上根本是电气和机械过程。“需要进行克服惯性的计算，[实现]速度，准确性和位置都是机械计算。人们忘记了你必须实际平衡电机的惯性到负载的输出轴，并且它们忘记了这两者之间的比率和电机的尺寸，以及转子的惯性具有与之有关的[动议]作为程序，所以电器的很多时候最终争取机器，因为它没有机械校正。这是他的工作，因为你知道，你可以用伺服来做任何事情，“他补充道。“有时候会让机械和电器互相互相配合，这是非常困难的。”

尺寸可以像习惯于机械设计的最终用户一样多。伺服灵活性的价格是它不可能为包装机的所有六个轴使用相同的齿轮头。相反，它可能需要两个不同的放大器和三个或四个不同的电动机。为所有轴过度指定一个电机，也不是答案。除了成本支出之外，太多的肌肉可以像太少一样糟糕。

谈到成本，更多类型的组件意味着较大，更昂贵的备件库存 - 假设存在。“当谈到备件时，AMPS和MOTOR的美元成本相对于人们认为应该是的，”Weigandt说。“那么你遇到了[最终用户]的问题，不愿意为这些类型的设备库存任何备件。”补充说，即使没有定制，许多电机也没有从货架上提供的事实，并且您已经遇到了一个等待发生的问题。

复杂性成本
成本以其他方式创造问题。包装最终用户了解运动控制的好处，并知道他们希望采用伺服机的机器，以甚至坚持给定的组件制造商到他们的机器建设者。与纯机械系统相比的优势并不令人意外 - 但定价肯定会。“人们并不真正意识到成本，”Weigandt说。“去伺服机器与机械机器增加了我们的成本很大，在这种经济中，它很难通过这些成本。它可以切入你的边缘。运动控制设备的制造商可以公平地提高他们的价格，因为一旦您使用的品牌，它很难切换到另一个品牌 - 您已经投入了很多培训和编程和体验和设置。作为一个OEM，我们被困在中间。“

包装机可以在该领域成为十年或以上的事实仅增加了挑战。Weigandt是一个联网系统的粉丝，聪明的组件感兴趣，但他学会了谨慎的热门技术，当唯一来源供应商处于或被收购时被烧毁。“我知道有一些领域有很多创新和一些很好的事情，可以很好尝试，但我们真的无法做到这一点。我已经为我工作了，那些决定我们将在这台机器上使用此设备以及下一台机器的设备。问题在于支持所有这些不同的设备，所以我们必须非常谨慎。“

如果该技术对于工厂来说太复杂，机器建设者必须能够介入，但如果人员已转过来，并且知道技术不再上工作人员的工程师，则可能存在问题。“在某些方面，创造力会放慢速度。你不能总是负担得起最新技术的一切。“

然而，运动控制的好处远远超过这些限制。一个很好的例子是奥斯古德生产的64盎司容器冰淇淋包装机。现在，这个行业正在转向48盎司的集装箱，奥斯古德机器也在随之移动。“我们的一些机器已经存在了10年、15年甚至更长时间，”Weigandt说。“有了伺服系统，无需进行任何重新设计，设备就可以运行我们制造机器时没有预见到的产品。”