温州市科信轻工机械有限公司

    机器人辅助的、无交叉污染的全自动灌装系统，能够实现产品生产过程转换的自动化，并能够对转换阀进行原位清洗。

    目前，生物酶也主要采用按照合同、“实时生产”的方式生产了。在这种生产方式中，将出现越来越多的生物酶种类和越来越小的生产排料量，以及不断进行的生物酶类产品的品种转换。在这种生产情况下，只有采用了灵活多变、全自动的灌装设备才能实现经济高效的生产，才能将设备的调整转换工时和停机工时缩减到最短。

    目前，一家技术领先的丹麦酶生产企业在其生产过程中采用了德国Feige公司生产的全自动灌装设备，能够为5种不同的桶状容器进行全自动的酶产品灌装。新设备能够灌装的容器规格为120L和216.5L的桶状容器，以及容积为600L、800L和1000L的IBC中型散装容器。Feige公司提供的这一解决方案的最大优点是：全自动的产品转换，操作者对灌装设备和灌装室的实时控制操作。这套灌装设备的另一个特点是：灌装室结构非常紧凑。通常用户提供的灌装室可用面积非常小，无法安装常规医药产品灌装时的灌装技术设施。紧凑的可用空间比例和最大灌装量迫使Feige公司不得不采用机器人辅助的自动化灌装技术。

工业机器人成为技术核心

    Feige公司提供给用户的是一套完整的设备。整套设备包括空桶库，托板分发装置，含灌装、定量和称量装置的灌装室，以及两台不久前研发成功的、采用ABB公司IRB 660机器人控制的91型灌装器。此外，还包括开启和关闭灌装室门窗的装置、一个带有贴标设备的圆形工作台以及整个灌装过程所需的传送装置。前部的托板库一层可容纳56个托板，累计堆叠高度可达4层，共可容纳224个托板。在托板库中，空桶被送入新研发的托板分发装置上。在传送机构的帮助下空桶进入灌装室。在灌装室内，平行安装在灌装龙门架上的两个机器人灌装器开始为托板上的两个空桶同时灌装。这里的关键核心设备是带有摄像控制系统的四轴工业机器人 IRB 660，负重承载能力为180kg。

    灌装器机器人臂上的摄像监控显示系统在灌装过程中起着关键作用。这是一种集成了微处理器、帧抓取器和图片评判分析软件的小型摄像监控设备。它能控制机器人独立完成一些与外部主控计算机和网络控制计算机无关的单独运动。而主控计算机中则存储了桶状容器识别的所有参数。当托板进入灌装工位之后，IRB 660机器人就运动到相应的坐标点，测定出灌装桶口的准确坐标位置。然后，它还会测定出托板的高度尺寸、测定出托板上各个灌装口的间距。这样，机器人就获得了下一步灌装所需的所有数据了。在此之后，它从工具库中调出相应的灌装容器封口的开启工具，打开灌装容器的封口，并将类似螺旋盖这样的封口件放好。然后它将开启工具重新放回原位，然后取来与容器灌装口相匹配的灌装嘴。

下灌装方式避免粉尘

    为了尽可能地避免在产品灌装过程中出现粉尘、气雾胶或者气体等有害状况，产品的灌装应采用下灌装的方式进行灌装。在所谓的下灌装方式中，应在开始阶段将灌装嘴下降到灌装容器的底部。在负压控制的工况下完成容器的灌装过程。随着容器中灌装产品的增加，灌装嘴也在机器人的控制下逐步上升提高。但在整个灌装过程中，应保证灌装嘴处于“潜入”状态。在接近规定的灌装量完成之后，灌装流量由大流量转换到精确灌装的小流量，从而保证灌装重量的准确性。

    在完成灌装之后，IRB 660机器人将灌装嘴重新换成封口工具，例如螺旋盖拧紧机，将容器的螺旋盖扭紧，最后做好金属封印。封印是由灌装系统自动输送到位的，由机器人专用的铅封工具在灌装桶上封好。完成灌装的托板经另一个金属门离开灌装室，在回转工作台上粘贴好注明所有识别数据的标签。在该公司的灌装和验收车间里共采用了17套这样的灌装设备。托板的进入和运出由叉车完成，可通过无线信号下达给叉车驾驶员。在无线信号的指挥下叉车驾驶员完成托板的交接验收和签署交货等工作。

重要的是重复精度

    来自Feige公司的Bert Lindenberg先生强调说道：“我们的很多用户把原始铅封看得非常重要。”作为Feige公司的主要领导人之一，Bert Lindenberg先生主要负责的是产品的销售、用户服务和技术。他强调说，生产操作者是利用触摸屏来控制产品品种转换的。在转换产品品种时只需按一下表示下一个产品型号的图标按钮即可。其他所有的工作都由灌装设备自动完成：更换灌装嘴、灌装嘴的CIP原位清洗等等。

 在经常进行的产品转换、工具转换和灌装嘴转换过程中，Bert Lindenberg先生提出了很高的重复精度问题。但机器人运行到一个准确的位置后，那么它必须在此后的重复运动时能够保持相同的运动和位置精度，必要时在两百万次重复时都要达到相同的精度。由于机器人是在极受约束的工况下工作的，因此要求有着很高的导轨精度。ABB公司的工业机器人能够保持极高的精确性，这也是Feige公司十几年来一直选用这种机器人的原因。

    而选择ABB机器人的另一个重要原因是：IRB 660型机器人在高速运动过程中有着很高的驱动能力，可以带动180kg的负荷。因为机器人除了要带动灌装嘴一起运动之外，还要拉着输送软管来回运动。Lindenberg先生说道：“选择这种机器人最重要的原因是：机器人、图形识别、控制和可视化技术能够顺利地融合在一起。”这些复杂技术的组合应用是这一灌装系统的技术要点。究竟Feige公司的这一新型灌装识别的技术水平如何，从该系统的工作效率中可见一斑：灌装机器人每小时可以完成45个200L标准桶的灌装任务，包括灌装桶封口的开启和封闭、灌装和铅封等工序在内。

检验记录必不可少

    从全过程质量管理的角度来看，生产过程的检验记录是不可缺少的质量管理文件。在灌装机器人灌装的称量过程中就需要操作者手工利用触摸屏输入大量的参数。这种人机界面支持图形化的操作使用，以及对整个灌装识别的可视化监控。生产过程和质量保证文件中所需的数据包括了灌装容器的数量、产品的名称、产品编号和生产批次号以及灌装容器的种类和灌装日期等等。

可选型方案保证灌装效果

   龙门式的灌装设备不是Feige公司灌装设备目录中唯一的灌装机器人配置方案。在其订货变型配置型式中，还有置于传送带之后的灌装机器人配置方案。利用这种配置方式不仅可以为托板上的灌装容器进行灌装，而且还可以对单个的桶状容器进行灌装。在公司标准的Alone配置方式中，其灌装机器人就在没有传送装置的情况下为一个个的桶状容器进行灌装。桶状容器进、出灌装工位的运动由地面输送车运送到位。这种配置方案的优点除了投资费用较低以外，还允许快速地更换灌装工位的地点，将灌装工位设置在最适合灌装的地方。

   Lindenberg先生解释说：“Feige公司的灌装设备为可选型式配置，能够为用户提供高速灌装生产线，两个灌装机器人作为一个整体协调同步地进行产品灌装。相互协调、统一行动的灌装机器人节省了更多的工具转换时间，从而将停机工时降低到了最短的程度。当一个灌装机器人在执行螺纹盖的开启和扭紧时，另一个机器人则可为另一个桶状容器进行灌装。这样赢得的时间就可以使灌装机器人的工作效率从每小时灌装60个200L标准桶提高到65个标准桶，这一改进明显地缩短了灌装设备的辅助工时和停机工时。”