前言：對于食品加工生產線來說，停機更換標簽卷筒或由于基材撕裂而停車不僅不方便，而且耗費成本。因此，CFS公司提出了一個理念，允許在不中斷機器運行的情況下更換標簽卷筒。新型貼標機具有完全模塊化的結構，可以滿足各種應用要求，來自貝加萊的多達16個ACOPOS伺服電機以及控制與顯示技術為其提供了必要的動態特性與貼標精度，操作也十分簡便。
“在典型的午餐肉或奶酪加工線上，7.5%至12%的停機是由貼標設備引起的，”位于德國Wallau的CFS Germany GmbH的標簽與印刷產品經理Michael Brandt解釋道。其中絕大部分停機時間花費在更換標簽卷筒上面。考慮到高性能包裝機械的典型速度（標簽卷筒每分鐘轉8圈，每圈可以貼16個標簽），事實上一卷5000個標簽的卷筒僅用40分鐘就能用完并不令人驚訝，如果采用熱轉印機，那么就需要花費額外停機時間用于更換碳帶。如果標簽基材特別薄、特別軟或是采用打孔標簽，那么傳統機械就會面臨一些其它問題，以及為意想不到的基材撕裂而停車。
剝標機與貼標單元分離
位于Wallau的CFS競爭力中心的包裝機械與貼標機專家們通過提出全新的理念來解決這一問題，并將其應用到新型貼標機TiroLabelNT中去。這款貼標系統是市面上首臺允許在機器運行時更換標簽卷筒的壓敏貼標機。機器的創新體現在創建了兩個獨立的剝標與貼標單元，而這兩個功能在過去是集中在一個機器結構中的。可活動的貼標單元從固定的剝標機上取下標簽，然后將它們放置在產品上，最后裝有彈簧的“機械手”將標簽壓緊到產品上。
配備兩個剝標單元的機器可以允許在不中斷設備運行的情況下更換標簽卷筒：為了實現這一理念，必須以此構造機器并為其設計程序，一旦第一臺剝標機上標簽卷筒為空或碳帶用完時，貼標單元就能夠自動移動到第二臺剝標機工作。由于在第二臺剝標機運行時能夠在空剝標機上裝上標簽卷筒，因此機器得以保證連續運行。由于采用了來自貝加萊先進的模塊化系統和革命性的驅動與控制技術，Michael Brandt和他的CFS團隊成功實現了這一創新。
新型TiroLabelNT貼標機經過創新設計后，一旦第一個剝標機上標簽卷筒為空時，貼標單元就會迅速移動到第二個剝標機繼續工作 – 然后就能在不中斷機器運行的情況下從容地為空剝標機裝上標簽卷筒。
靈活配置
由于在每一條生產線上因更換標簽卷筒而引起的停機情況不盡相同，因此CFS提供了多種型號的TiroLabelNT貼標機。入門級TiroLabelNT 201擁有一個剝標機和一個貼標單元；帶兩個剝標機和一個貼標單元的TiroLabelNT 202每分鐘可以生產120至170個包裝；高端產品TiroLabelNT 203帶有兩個剝標機和兩個貼標單元，可以滿足最為苛刻的應用要求。
“帶兩個剝標機的貼標設備相比簡單地減少停機時間來說擁有更多用途，”Brandt強調說。“用戶還可以為產品貼上第二個促銷標簽，諸如‘買1送1’或者‘即刻打折20%以上’，因而節省了額外的時間和精力。”如果兩個剝標機和一個貼標單元不夠用，那么還可以選擇帶兩個貼標單元的貼標機。
貝加萊技術讓其成真
全新的TiroLabelNT機器概念只能通過新技術來實現：由于剝標機和貼標機不再是一體的，而且機器運行時，剝標機需固定于一個最佳位置以確保實現特定包裝形式，因此在每一次循環周期后，貼標單元必須返回剝標機。“為了實現與傳統設備相同的產量，貼標單元必須比以往運動得更快，”Brandt解釋說。“這就是為什么我們的貼標機使用線性電機的原因，它可以以2g的加速度驅動貼標單元。除了提高產量以外，這還是一項絕對免維護的技術，因為它不需要齒形皮帶等部件，所以也就避免了不必要的磨損。”電機是由貝加萊ACOPOS系列智能伺服驅動器控制的。“貝加萊立刻同意著手處理集成線性電機以及創建相關的驅動軟件。對于選擇貝加萊我們深信不疑，我們不僅信任他們的控制與顯示技術 – 如同我們所有設備所呈現的那樣，而且非常信賴他們的驅動技術，”Brandt說道。對于TiroLabelNT來說，驅動技術的應用十分廣泛：貼標系統總共使用了16個伺服電機。
在貼標設備中，16個貝加萊ACOPOS系列智能伺服驅動器用于控制電機。該設備也可以在一個貼標過程中貼兩個不同的標簽。
卷筒驅動取代機械耦合
剝標單元單獨需要兩個伺服電機（或ACOPOS驅動器）：和貼標單元一樣，剝標單元也必須運行得更快，從而避免不必要的延遲。在這里，伺服取代了為標簽卷筒放卷的步進電機，過去用于卷筒收卷的機械耦合也已被伺服電機所取代。“即使在更高速度下使用更現代的標簽基材，伺服系統的扭矩控制也能防止不必要的標簽帶松動和振動。總之系統會以更為柔和的方式處理材料，”Brandt補充道。
伺服電機的使用可以防止不必要的標簽帶松動和振動。
對于CFS選擇的分布式架構，貝加萊驅動器能夠給予最佳支持：每個模塊化剝標單元都擁有自己的配電柜，柜中除了驅動器外，I/O模塊也來自貝加萊。“無論是ACOPOS驅動器還是X20 I/O系統都是非常節省空間的。即使針對線性電機的驅動器也十分小巧，”Brandt興致勃勃地說道。
貼標機的控制功能是由上游包裝機械（PowerpakNT或PowerpakRT熱成型機）的控制系統提供的。該控制與顯示方案基于貝加萊工控機APC620，它已作為標準化組件廣泛地應用于CFS的設備中去。熱成型機的架構已經建立，因此在添加貼標機時，唯一需要做的就是，在POWERLINK網絡中增加一個Hub。如有必要，該架構甚至可以進一步擴展至包含更多貼標機，對于包裝機械的配電柜則沒有任何變化。
使用MATLAB®/Simulink®進行仿真與代碼生成
TiroLabelNT的現代化理念與技術和CFS工程師們所使用的先進開發工具與過程十分匹配。“很難使用傳統方式開發像TiroLabelNT這樣的機器的控制軟件，無論運動順序還是軟件管理都十分復雜，”Brandt解釋道。“這就是為什么我們使用MATLAB®/Simulink®開發機械結構、過程順序、定時處理以及生成控制程序的原因。”這確保了，在仿真中實現的生產能力同樣可以在現實情況中完成。該CFS的專家對于用戶從中獲益方面充滿熱情地說：“操作員可以直接輸入想要的針對某一包裝形式的標簽數，并獲得即時的反饋，表明是否可以實現。如果可以，控制器就會自動設置所有相關的參數。過去機器在逐漸完成預期包裝量后停機的方式已經被淘汰了。”由于每個貼標單元為了完成指定數量的標簽都會以一個合理的速度工作，因此這也防止了機械損壞，并提高了貼標定位精度。
總之，采用全新貼標系統取代傳統貼標方案意味著，機器擁有更高的處理能力，實現更高的精度，節省更多的資源與空間。此外，標簽卷筒能夠置于安全蓋板外，機器清洗更容易，卷筒更換也更符合人機工程學設計。
