Izrada velikih torbi-bilo da su to papirnate, plastične ili netkane tkanine-uključuje niz koraka: rezanje, brtvljenje, savijanje i dorada. Ovi koraci pretvaraju kontinuirano valjane sirovine u gotove vrećice za maloprodaju ili tvorničku upotrebu. Dodavanje ručica i instaliranje zakrpa najteži je mehanički zadatak u ovim koracima. Proizvođač torbi mora pomicati mrežu od nekoliko materijala odjednom, nanositi ljepilo ili toplinske spojeve s velikom preciznošću i održavati brzinu veću od 150 vrećica u minuti. Da bismo razumjeli kako ovi strojevi automatski rukuju umetanjem i zakrpama, moramo pogledati mehaničke dijelove, senzorske sustave i upravljačke postavke koje rade zajedno.
Polazna linija: Formiranje tijela vrećice
Torbe se moraju izraditi prije dodavanja ručki ili zakrpa. U standardnom aparatu za izradu plastičnih vrećica, folija pada s velike role, savija se u oblik cijevi i zatvara dno. Nož za rezanje reže cijev u zasebne džepove odgovarajuće duljine. Svaka se vrećica zatim pomiče naprijed na pokretnoj traci ili lančanom sustavu, spremna za sljedeći korak.
Poravnanje vrećice kada dosegne ručku ili stanicu za popravak ključno je za sve daljnje radove. Ako vrećica padne za 2 mm ili 3 mm, rukovanje ili krpanje će i dalje biti loši, stvarajući lošu vrećicu. Poravnanje se postiže pomoću mehaničkih vodilica, fotoreceptora koji čitaju otisak na filmu i servo{4}}pokretanih prijenosnih sustava za podešavanje položaja vrećice dok se kreće. ove potrebe točnosti pokriva ISO 21848. On postavlja ograničenja veličine za fleksibilne strojeve za pakiranje.
Umetanje drške: priprema materijala i hranjenje
Automatsko umetanje ručke počinje zasebnom nabavom materijala: rola plosnatog materijala-kao što je papirna traka, plastična vrpca ili izrezane filmske trake-postaje ručka torbe. Materijal ručke mora biti odrezan na određenu duljinu, a ako je potrebna ručka s petljom, preklopite je i stavite na pravo mjesto u vrećici prije spajanja.
U aparatu za izradu vrećica za okrugle vrećice, traka ručke se najprije reže na duljinu prikladnu za jezičke za pričvršćivanje omče ručke. Traka se zatim savija u U ili D oblik pomoću mehaničkog sklopivog stola s vodilicom i vodilicom. Oblik nabora mora biti svaki put isti. Promjenom nabora mijenja se duljina ručke, čineći je neujednačenom. Servo-kontrolirani sustavi savijanja zamijenili su bregasti-mehanički savijači u novijim strojevima. To je zato što servo sustav omogućuje elektroničku promjenu sklopivih veličina bez potrebe za zamjenom dijelova.
Ojačanje zakrpe-postavljanje malog pravokutnika materijala na točku pričvršćenja ručke kako bi se rasporedio teret i spriječilo da ručka pokida membranu vreće-odvaja zasebnu mrežu materijala za zakrpe i reže ih na pojedinačne zakrpe. Zakrpe se obično režu pomoću rotacijske matrice, a za rezanje zakrpe koristi se nakovanj. To omogućuje da se ista veličina flastera proizvodi istom brzinom. Flaster se zatim premješta u vrećicu pomoću vakuumskih usisnih čašica ili mehaničkog učvršćenja. Oni postavljaju flaster točno iznad točke pričvršćenja ručke.
Društvo proizvodnih inženjera napisalo je rad o servo{0}}sustavima dopremanja materijala u mehaničkim procesima. Oni pokazuju da se pri korištenju servo dodavača za-kontrolu napetosti mreže materijala u stvarnom vremenu može postići točnost poravnanja od ± 0,5 milimetara brzinom od 200 krugova u minuti. Ova razina točnosti ključna je za postavljanje zakrpe. Zakrpa mora potpuno prekriti područje pričvršćivanja ručke kako bi se osiguralo dobro pojačanje.
Operacija lijepljenja: ljepilo, toplinsko brtvljenje ili ultrazvučno zavarivanje
Nakon što su ručka i zakrpa na torbi na mjestu, moraju se učvrstiti. U stroju za izradu torbi postoje tri vrste uobičajenih metoda lijepljenja. Ovisno o materijalu za pakiranje, potrebnoj čvrstoći veze, brzini proizvodnje i drugim čimbenicima za odabir.
Primjena vruće taline najfleksibilnija je metoda. Pogodan je za lijepljenje ručki i zakrpa na papir, netkanu tkaninu i neke plastične vrećice. Zagrijani spremnik ljepila pumpa rastaljeno ljepilo kroz programabilnu mlaznicu. Ova mlaznica stavlja uzorak ljepila na vrećicu ili na etiketu ručke. Uzorak mlaznice-obično pravokutan, dvostruko-žičani ili točkasti-kontroliran je solenoidnim ventilom koji se otvara i zatvara dok stroj cirkulira. Temperatura i količina ljepila moraju biti odgovarajuće. Premalo ljepila, preslabo, može puknuti pod težinom. Previše ljepila može dovesti do ekstruzija koje ostavljaju mrlje na strojevima i površinama platnenih vrećica.
Ako su vrećica i ručka od iste vrste termoplastičnih folija, upotrijebite toplinsko brtvljenje. Zagrijte brtvu i pritisnite ručku na vrećicu. Ovo topi plastičnu kontaktnu točku i formira zavar. Postavke za brtvljenje-temperatura, tlak i vrijeme-moraju se postaviti za određene filmove. ASTM F88 pruža standardnu metodu ispitivanja za mjerenje čvrstoće brtve fleksibilnih materijala. Proizvođači strojeva koriste ove testove za provjeru postavki brtve u upravljaču stroja.
Ultrazvučno zavarivanje je relativno nova metoda pakiranja u vrećice, posebno pogodna za vrećice od netkanog materijala. Ultrazvučni zvučnici vibriraju na 20 do 40 kHz. To stvara toplinu trenja na mjestu kontakta između oznake ručke i vrećice. Lokalno grijanje može se zavarivati bez dodatnog zagrijavanja ili ljepila. Ultrazvučno zavarivanje ima prednosti čistoće, bez okusa i bez toplinskog oštećenja okolnih materijala. Ovo je važno za upotrebu vrećica za hranu-. NIST je objavio rad o postavljanju parametara ultrazvučnog zavarivanja za termoplastične netkane materijale. Otkrili su da je čvrstoća zavara usko povezana s amplitudom vibracija i pritiskom stezanja. Najbolje postavke mogu uvelike varirati ovisno o vrsti polimera.
Sinkronizacija: Kontrolna arhitektura
Glavni izazov s automatskim umetanjem ručke i obradom zakrpa je tajming. Vreće, materijali za ručke, materijali za zakrpe i mehanizam za spajanje moraju biti u istom položaju u isto vrijeme, krećući se velikom brzinom ciklus za ciklusom, bez mjesta za pogreške u određivanju vremena. Ovo mjerenje vremena vrši se postavljanjem slojevitog upravljanja.
Na vrhu, programabilni logički kontroler (PLC) ili kontroler kretanja djeluje kao glavni sat stroja. Upravljač signalizira glavnu lokaciju-obično iz enkodera ili virtualnog elektroničkog kalema na osovini glavnog pogonskog voda-kako bi odredio kut petlje stroja. Svaki servo motor u stroju prati ovaj glavni položaj i izračunava svoje kretanje prema glavnom položaju. Kada položaj domaćina pokaže da je vrećica dosegla položaj ručke, ručka koja ulazi u servo ubrzava da proizvede ručku, zakrpa reže i prenosi servo da proizvede zakrpu, a sustav za spajanje se otvara-sve u milisekundi.
IEEE Industrial Electronics Society je napisalo članak o evoluciji tehnologije elektroničkih linijskih osovina u strojevima za konverziju. Ističu da moderni distribuirani servo sustavi mogu kontrolirati vrijeme objekta unutar ±0,1 stupnjeva rotacije glavnog vratila. Ovo je isto kao vrijeme ispod-milisekunde pri normalnim brzinama stroja. Ova razina preciznosti je ono što omogućuje umetanje potpuno automatske ručke s velikom izlaznom brzinom. Stari mehanički sustavi koji su koristili bregaste osovine, zupčanike i zupčaste remene mogli su to učiniti samo s puno mehaničkih dijelova i malo prostora za promjenu.
Povratne informacije senzora i osiguranje kvalitete
Samo vrijeme nije dovoljno. Strojevi također moraju provjeriti je li svaki korak ispravan i odbiti preraditi ili zakrpati vrećice koje nisu. Svaka stanica ima set senzora za-povratnu informaciju u stvarnom vremenu.
Kako fotoelektrični senzori ulaze u sklopivi stol, provjeravaju je li materijal ručke tu i na pravom mjestu. Ako senzor pokaže da traka s ručkom nedostaje ili nije poravnata, upravljač može pokrenuti kvar i zaustaviti stroj prije nego što se stvori loša vrećica. Vizualni sustavi-male kamere sa softverom za analizu slike-sve se više koriste za provjeru postavljanja zakrpa i uzorka ljepila oblika. Vizualni sustav snima svaku torbu dok prolazi kroz kontrolnu točku i uspoređuje je s referentnom slikom. Vrećice koje previše variraju označene su za kasnije uklanjanje šanta.
FDA-in HACCP okvir, iako je izvorno dizajniran za sigurnost hrane, korišten je od strane proizvođača strojeva kao model za zaustavljanje nedostataka. Umetanjem koraka umetanja ručke i postavljanja kao ključnih kontrolnih točaka i dodavanjem automatske detekcije u svakom koraku, proizvođači mogu pokazati da njihovi proizvođači vrećica pružaju stabilan, besprijekoran izlaz koji se može pratiti unazad do postavljenih postavki procesa
Varijacije rukovanja zakrpama: zakrpe za pojačanje i zakrpe za prozore
Obrada zakrpa u aparatu za izradu torbi radi na dva različita načina, koristeći iste mehaničke dijelove, ali na različite načine. Kao što je ranije spomenuto, zakrpe za pojačanje nalaze se na točki pričvršćivanja ručke kako bi se rasporedio teret. Zakrpe za prozore-pravokutnik prozirne folije postavljen preko rupe u vrećici kako bi se stvorio prozirni prozor-zahtijeva različite postavke pozicioniranja, ali koristi iste sustave dodavanja zakrpa, rezanja i lijepljenja.
Mogućnost rukovanja s obje vrste zakrpa na istom stroju značajka je dizajna fleksibilnog prijenosnog aparata za izradu vrećica. Rola materijala za zakrpu može se promijeniti iz neprozirne armature u prozirnu foliju za prozore. Kalupi za rezanje također su međusobno zamjenjivi za izradu zakrpa različitih veličina. Kontrole su ažurirane kako bi odgovarale veličini nove zakrpe i postavkama povezivanja. Ova fleksibilnost omogućuje jednom stroju da proizvede različite stilove vrećica bez mnogo mehaničkih promjena-prstenastu-vreću s zakrpama za pojačanje, -izrezanu vrećicu s zakrpama na prozoru ili vrećicu-samo zakrpom bez.
Studija Instituta za strojeve za pakiranje Državnog sveučilišta u Michiganu proučavala je koliko brzo višenamjenski pakeri prelaze s posla na posao. Otkrili su da su strojevi sa servo-pokretanim, programabilnim sustavima za rukovanje zakrpama smanjili vrijeme prebacivanja za 60 do 75%% u usporedbi s mehanički reguliranim sustavima. Ovo smanjenje vremena prebacivanja izravno poboljšava korištenje stroja i smanjuje otpad tijekom prebacivanja između serija proizvoda.
Brzina, održavanje i granice automatizacije
Najveća brzina nosača vrećica s automatskim umetanjem ručke nije određena niti jednom komponentom. Određuje se ukupnim vremenom koje dopuštaju svi koraci u ciklusu. Sa 150 vrećica u minuti, stroj dovršava cijeli ciklus svakih 400 milisekundi. Za to vrijeme vrećica mora biti na svom mjestu, ručka mora biti odrezana i presavijena, flaster mora biti odrezan i pomaknut, mora se nanijeti ljepilo, sustav za spajanje mora biti pritisnut i olabašen, a gotova vrećica mora biti poslana u prostor za prikupljanje. Svaki korak koristi dio proračuna od 400-milisekundi. Ostatak vremena-vrijeme između kraja jednog koraka i početka sljedećeg je vremenski jastuk za apsorbiranje malih promjena.
Kako se brzina povećava, vremenski jastuk postaje sve manji i manji. Pri 200 vrećica u minuti, vrijeme ciklusa pada na 300 milisekundi. Brtva možda neće biti dovoljna za rukovanje normalnim promjenama u dodavanju materijala, sušenju ljepila ili odzivu senzora. Strojevi su osjetljiviji na kvalitetu materijala, sobnu temperaturu i istrošenost stroja. Potrebe za održavanjem su češće i vjerojatniji su slučajni kvarovi.
OMAC standardi za strojeve za pakiranje, stvoreni pod IEEE, osiguravaju sustav za kontrolu statusa stroja i pronalaženje grešaka. To pomaže operaterima da brzo prepoznaju i riješe probleme s vremenskim rasporedom. Strojevi koji slijede OMAC standarde prikazuju detaljne dijagnostičke podatke --uključujući mjerenja vremena na svakom mjestu i zapise koji se mijenjaju tijekom vremena. To omogućuje rano održavanje i fino podešavanje procesa.
Zaključak
Proizvođač torbi usvaja servo servo{0}}pogonski sustav za precizno rezanje i savijanje materijala, programibilne jedinice za spajanje, slojevitu kontrolu vremena, kontrolu kvalitete senzora, ostvaruju automatsko umetanje ručke i obradu zakrpa. Stroj pomiče nekoliko mreža materijala-vrećica, ručki, zakrpa i ljepila-u uskoj, vremenskoj petlji koja se ponavlja stotine puta u minuti. Prijelaz s mehaničkih sustava bregastog pogona na servo-kontrolirane, programibilne postavke transformirao je ove strojeve iz-alata za jednokratnu upotrebu u fleksibilne proizvodne platforme koje mogu obraditi više stilova vrećica uz malo vremena promjene. Sljedeći korak nije mehanički. Radi se o softverskoj pameti, koja poboljšava vrijeme, predviđa kada treba obaviti održavanje i prilagođava se kada dođe do velikih promjena. Uz napredak u sustavima upravljanja i tehnologiji senzora, sljedeći korak bit će kretanje naprijed.
Reference
- Međunarodna organizacija za standardizaciju.ISO 21848 - Pakiranje - Fleksibilna vrećica za pakiranje-Strojevi za izradu - Tolerancije dimenzija. Ženeva: ISO, 2019.
- Društvo inženjera proizvodnje. "Servo{1}}sustavi dopremanja materijala u strojevima za pretvorbu: točnost registracije i kontrola napetosti."Časopis proizvodnog inženjerstva, tom. 166, br. 4, 2021.
- ASTM International.ASTM F88 - Standardna metoda ispitivanja za čvrstoću brtve fleksibilnih barijernih materijala. West Conshohocken: ASTM, 2021.
- Nacionalni institut za standarde i tehnologiju. "Optimizacija parametara ultrazvučnog zavarivanja za termoplastične netkane materijale u primjenama pakiranja."NIST tehnička bilješka 2195, 2020.
- IEEE Industrial Electronics Society. "Tehnologija elektroničkog linijskog vratila u strojevima za pretvorbu: Preciznost sinkronizacije i distribuirane servo arhitekture."IEEE Transactions on Industrial Electronics, tom. 68, br. 7, 2021.
- Institut za istraživanje strojeva za pakiranje, Sveučilište države Michigan. "Učinkovitost promjene u više{1}}strojevima-za izradu vrećica: servo-pokretani naspram mehaničkih sustava."Časopis za tehnologiju i znanost pakiranja, tom. 34, br. 2, 2022.
- OMAC Packaging Working Group, Institute of Electrical and Electronics Engineers.OMAC smjernice za strojeve za pakiranje: upravljanje stanjem i dijagnostika. Piscataway: IEEE, 2020.
