Papīra, plastmasas vai neausto audumu-somu izgatavošana{1}} ietver virkni darbību: griešana, aizzīmogošana, locīšana un apdare. Šīs darbības pārvērš nepārtraukti ritošos izejmateriālus gatavā maisā, kas paredzēts lietošanai mazumtirdzniecībā vai rūpnīcā. Rokturu pievienošana un ielāpu uzstādīšana ir visgrūtākais mehāniskais uzdevums šajās darbībās. Toma izgatavotājam vienlaikus jāpārvieto vairāku materiālu tīkls, ar lielu precizitāti jāuzklāj līme vai karstuma blīves un jāuztur ātrums, kas pārsniedz 150 maisiņus minūtē. Lai saprastu, kā šīs iekārtas automātiski apstrādā ievietošanu un ielāpus, mums ir jāaplūko mehāniskās daļas, sensoru sistēmas un vadības iestatījumi, kas darbojas kopā.
Pamatlīnija: maisa ķermeņa veidošanās
Somas jāizgatavo pirms rokturu vai plāksteru pievienošanas. Standarta plastmasas maisiņu izgatavotājā plēve nokrīt no liela ruļļa, salocās caurules formā un noslēdzas apakšā. Griešanas asmens sagriež cauruli atsevišķās kabatās atbilstošā garumā. Pēc tam katrs maiss virzās uz priekšu pa konveijera lenti vai ķēdes sistēmu, gatavs nākamajam solim.
Somas izlīdzināšana, kad tā sasniedz rokturi vai remonta staciju, ir visu turpmāko darbu atslēga. Ja soma nokrīt par 2 mm vai 3 mm, apstrāde vai aizlāpīšana turpinās darboties nepareizi, padarot somu sliktu. Izlīdzināšana tiek panākta, izmantojot mehāniskās vadotnes, fotoreceptorus, kas nolasa nospiedumu uz plēves, un servo-pārvades sistēmas, lai pielāgotu maisa stāvokli, kad tas pārvietojas. šīs precizitātes vajadzības aptver ISO 21848. Tas nosaka izmēru ierobežojumus elastīgajām iepakošanas mašīnām.
Roktura ievietošana: materiāla sagatavošana un barošana
Automātiskā roktura ievietošana sākas ar atsevišķu materiālu piegādi: plakana materiāla -rullis, piemēram, papīra lente, plastmasas lente vai grieztas plēves sloksnes-kļūst par somas rokturi. Roktura materiāls ir jāsamazina līdz noteiktam garumam, un, ja ir nepieciešams cilpas rokturis, pirms savienošanas salokiet to uz augšu un novietojiet to pareizajā vietā somā.
Apļveida somas maisiņu izgatavotājā roktura sloksni vispirms sagriež roktura cilpas stiprinājuma cilpām piemērotā garumā. Pēc tam lente tiek salocīta U vai D formā, izmantojot mehāniski salokāmu galdu ar virzošo plāksni un virzošo sliedi. Katru reizi kroku formai jābūt vienādai. Izmaiņas krokā maina roktura garumu, padarot to nevienmērīgu. Servo-vadāmās locīšanas sistēmas ir aizstājušas kameras-vadāmās mehāniskās mapes jaunākās iekārtās. Tas ir tāpēc, ka servo sistēma ļauj elektroniski mainīt saliekamos izmērus, nenomainot detaļas.
Plākstera pastiprināšana{0}}maza materiāla taisnstūra novietošana uz roktura piestiprināšanas punkta, lai sadalītu slodzi un neļautu rokturam saplēst maisa membrānu-atvieno atsevišķu plākstera materiālu tīklu un sagriež tos atsevišķos ielāpus. Plāksteri parasti tiek griezti, izmantojot rotējošu matricu, un plākstera griešanai tiek izmantota lakta. Tas ļauj ražot tāda paša izmēra plāksteri ar tādu pašu ātrumu. Pēc tam plāksteris tiek pārvietots maisiņā, izmantojot vakuuma piesūcekņus vai mehānisku stiprinājumu. Tie novieto plāksteri tieši virs roktura piestiprināšanas punkta.
Ražošanas inženieru biedrība ir uzrakstījusi darbu par servo{0}}materiālu padeves sistēmām mehāniskos procesos. Tie parāda, ka, izmantojot servo padeves reāllaika -spriegojuma kontrolei materiālu tīklā, izlīdzināšanas precizitāti ± 0,5 milimetru var sasniegt ar ātrumu 200 apļi minūtē. Šis precizitātes līmenis ir atslēga ielāpu novietošanai. Plāksterim pilnībā jānosedz roktura piestiprināšanas vieta, lai nodrošinātu labu pastiprinājumu.
Līmēšanas darbība: līmēšana, karstuma blīvējums vai ultraskaņas metināšana
Kad maisa rokturis un plāksteris ir novietoti vietā, tie ir jānostiprina. Tonera maisiņu izgatavošanas mašīnā parasti tiek izmantotas trīs veidu līmēšanas metodes. Atkarībā no iepakojuma materiāla, vajadzīgā savienojuma stiprība, ražošanas ātrums un citi faktori, kas jāizvēlas.
Karsta kausējuma pielietošana ir viselastīgākā metode. Tas ir piemērots rokturu un ielāpu līmēšanai uz papīra, ne{1}}austa auduma un dažiem plastmasas maisiņiem. Apsildāmā līmes tvertne sūknē izkausētu līmi caur programmējamu sprauslu. Ar šo sprauslu uz maisa vai roktura etiķetes tiek uzklāts līmes raksts. Sprauslu modeli-parasti taisnstūrveida, dubultā{6}}vadu vai punktētu{7}}vada elektromagnētiskais vārsts, kas atveras un aizveras, mašīnai cirkulējot. Līmes temperatūrai un daudzumam jābūt atbilstošam. Pārāk maz līmes, pārāk vāja, var salūzt zem svara. Pārāk daudz līmes var izraisīt ekstrūzijas, kas notraipa mašīnas un auduma maisiņu virsmas.
Ja maiss un rokturis ir no viena veida termoplastiskās plēves, izmantojiet termoblīvējumu. Sildiet blīvējumu un piespiediet rokturi pie maisa. Tas izkausē plastmasas saskares punktu un veido metinājumu. Blīvējuma iestatījumi-temperatūra, spiediens un laiks-jāiestata konkrētām plēvēm. ASTM F88 nodrošina standarta testa metodi elastīgu materiālu blīvējuma stiprības mērīšanai. Mašīnu ražotāji izmanto šos testus, lai pārbaudītu blīvējuma iestatījumus mašīnas kontrollerī.
Ultraskaņas metināšana ir salīdzinoši jauna iepakošanas metode, īpaši piemērota neaustiem maisiņiem. Ultraskaņas skaļruņi vibrē no 20 līdz 40 kHz. Tas rada berzes siltumu roktura birkas un maisa saskares punktā. Vietējo apkuri var metināt bez papildu siltuma vai līmes. Ultraskaņas metināšanai ir tādas priekšrocības kā tīrība, bezgaršība un apkārtējo materiālu termiskā bojājuma trūkums. Tas ir svarīgi, lai lietotu-pārtikas somas. NIST publicēja darbu par ultraskaņas metināšanas parametru iestatīšanu termoplastiskiem neaustiem materiāliem. Viņi atklāja, ka metināšanas stiprums ir cieši saistīts ar vibrācijas amplitūdu un iespīlēšanas spiedienu. Labākie iestatījumi var ievērojami atšķirties atkarībā no polimēra veida.
Sinhronizācija: vadības arhitektūra
Galvenais izaicinājums ar automātisko roktura ievietošanu un ielāpu apstrādi ir laika noteikšana. Maisiem, rokturu materiāliem, plāksteru materiāliem un savienošanas mehānismam ir jāatrodas vienā un tajā pašā pozīcijā vienlaikus, pārvietojoties lielā ātrumā ciklu pēc cikla, bez laika kļūdām. Šis laiks tiek veikts, izmantojot slāņu vadības iestatīšanu.
Augšpusē programmējams loģiskais kontrolleris (PLC) vai kustības kontrolieris darbojas kā iekārtas galvenais pulkstenis. Kontrolieris signalizē par galveno atrašanās vietu -parasti no kodētāja vai virtuālās elektroniskās spoles uz galvenās piedziņas līnijas vārpstas-, lai noteiktu iekārtas cilpas leņķi. Katrs mašīnas servomotors seko šai galvenajai pozīcijai un aprēķina tā kustību atbilstoši galvenajai pozīcijai. Kad resursdatora pozīcija norāda, ka maiss ir sasniedzis roktura pozīciju, rokturis, kas tiek padots servo, paātrinās, lai izveidotu rokturi, plāksteris nogriež un pārnes servo, lai izveidotu plāksteri, un savienošanas sistēma tiek atvērta{5}}viss milisekundēs.
IEEE Industrial Electronics Society ir uzrakstījusi rakstu par elektroniskās līnijas vārpstas tehnoloģijas attīstību konversijas mašīnās. Viņi norāda, ka modernās sadalītās servosistēmas var kontrolēt objekta laiku ±0,1 grāda robežās no galvenās vārpstas rotācijas. Tas ir tāds pats kā sub-milisekundes laiks pie parastā mašīnas ātruma. Šis precizitātes līmenis ļauj ievietot pilnībā automātisku rokturi ar lielu izvades ātrumu. Vecās mehāniskās sistēmas, kurās tika izmantoti izciļņi, zobrati un zobsiksnas, to varēja izdarīt tikai ar daudzām mehāniskām detaļām un mazām izmaiņām.
Sensoru atsauksmes un kvalitātes nodrošināšana
Ar laiku vien nepietiek. Iekārtām arī jāpārbauda, vai katrs solis ir pareizs, un jāatsakās apstrādāt vai lāpīt maisiņus, kas nav pareizi. Katrai stacijai ir sensoru komplekts reāllaika -atgriezeniskajai saitei.
Kad fotoelektriskie sensori nonāk salokāmajā galdā, tas pārbauda, vai roktura materiāls ir tur un pareizajā vietā. Ja sensors parāda, ka trūkst roktura sloksnes vai tas nav izlīdzināts, kontrolieris var izraisīt darbības traucējumus un apturēt mašīnu, pirms veidojas slikta soma. Vizuālās sistēmas{2}}mazas kameras ar attēlu analīzes programmatūru-arvien biežāk tiek izmantotas, lai pārbaudītu plankumu izvietojumu un formas līmes rakstu. Vizuālā sistēma uzņem katra maisa attēlu, kad tas iet cauri kontrolpunktam, un salīdzina to ar atsauces attēlu. Somas, kas atšķiras pārāk daudz, ir marķētas vēlākai šunta noņemšanai.
FDA HACCP sistēmu, kas sākotnēji bija paredzēta pārtikas nekaitīgumam, mašīnu ražotāji ir izmantojuši kā paraugu defektu novēršanai. Ievietojot roktura ievietošanas un izvietošanas soļus kā galvenos kontroles punktus un pievienojot automātisku noteikšanu katrā solī, ražotāji var pierādīt, ka viņu maisiņu ražotāji nodrošina stabilu, nevainojamu izvadi, ko var izsekot līdz iestatītajiem procesa iestatījumiem.
Ielāpu apstrādes varianti: pastiprinājuma ielāpi un logu ielāpi
Plāksteru apstrāde somu izgatavotājā darbojas divos dažādos veidos, izmantojot tās pašas mehāniskās daļas, bet dažādos veidos. Kā minēts iepriekš, pastiprinājuma plāksteri atrodas roktura piestiprināšanas vietā, lai izkliedētu slodzi. Logu ielāpiem-caurspīdīgas plēves taisnstūrim, kas novietots virs cauruma maisā, lai izveidotu caurspīdīgu logu,-ir nepieciešami dažādi pozicionēšanas iestatījumi, taču tiek izmantotas vienas un tās pašas ielāpu padeves, griešanas un līmēšanas sistēmas.
Spēja apstrādāt abu veidu ielāpus vienā un tajā pašā iekārtā ir elastīga pārnēsājama somu izgatavotāja dizaina iezīme. Plākstera materiāla rullīti var nomainīt no necaurspīdīga armatūras uz caurspīdīgu logu plēvi. Griešanas veidnes ir arī savstarpēji aizvietojamas, lai izgatavotu dažāda izmēra ielāpus. Vadības elementi tiek atjaunināti, lai tie atbilstu jaunā plākstera izmēram un savienojuma iestatījumiem. Šī elastība ļauj vienai iekārtai bez lielām mehāniskām izmaiņām izgatavot dažādu veidu somas maisiņus-gredzenveida-maisu ar pastiprinājuma ielāpiem, izgrieztu-maisu ar logu ielāpiem vai tikai plāksteru-maisu bez.
Mičiganas štata universitātes Iepakošanas mašīnu institūta pētījumā tika noskaidrots, cik ātri daudzfunkcionālie iepakotāji pāriet no darba uz darbu. Viņi atklāja, ka mašīnas ar servo-vadāmām programmējamām ielāpu apstrādes sistēmām samazināja pārslēgšanās laiku par 60–75%%, salīdzinot ar mehāniski regulētām sistēmām. Šis pārslēgšanās laika samazinājums tieši uzlabo mašīnas lietošanu un samazina atkritumu daudzumu, pārslēdzoties no vienas produkta darbības.
Ātrums, apkope un automatizācijas ierobežojumi
Maksimālo ātrumu somas nesējam ar automātisku roktura ievietošanu nenosaka neviena sastāvdaļa. To nosaka kopējais laiks, ko pieļauj visi cikla posmi. Ar ātrumu 150 maisi minūtē, iekārta pabeidz pilnu ciklu ik pēc 400 milisekundēm. Šajā laikā maisam ir jābūt vietā, rokturim ir jābūt nogrieztam un salocītam, plāksterim jānogriež un jāpārvieto, jāpielīmē līme, jāpiespiež un jāatslābina līmēšanas sistēma, un gatavais maiss jānosūta uz savākšanas laukumu. Katrs solis izmanto daļu no 400-milisekundes budžeta. Pārējā laikā-laiks no viena soļa beigām līdz nākamās darbības sākumam ir laika spilvens, lai absorbētu nelielas izmaiņas.
Palielinoties ātrumam, laika spilvens kļūst arvien mazāks. Pie 200 maisiem minūtē cikla laiks samazinās līdz 300 milisekundēm. Blīve var nebūt pietiekama, lai apstrādātu parastās izmaiņas materiāla padevē, līmes žūšanā vai sensora reakcijā. Mašīnas ir jutīgākas pret materiāla kvalitāti, telpas temperatūru un mašīnu nodilumu. Apkopes vajadzības ir biežākas, un nejauši defekti ir biežāki.
OMAC iepakošanas iekārtu standarti, kas izveidoti saskaņā ar IEEE, nodrošina sistēmu iekārtas statusa kontrolei un kļūdu atrašanai. Tas palīdz operatoriem ātri noteikt un atrisināt laika noteikšanas problēmas. Iekārtas, kas atbilst OMAC standartiem, parāda detalizētus diagnostikas datus -, tostarp laika mērījumus katrā vietā un žurnālus, kas laika gaitā mainās. Tas ļauj veikt agrīnu apkopi un precizēt procesu.
Secinājums
Tonera maisiņu izgatavotājs izmanto servoservo-vadāmu materiālu padeves precīzas griešanas un locīšanas sistēmu, programmējamas, programmējamas savienošanas vienības, slāņveida laika noteikšanas kontroles sensora kvalitātes pārbaudes, kas nodrošina automātisku roktura ievietošanu un ielāpu apstrādi. Iekārta pārvieto vairākus materiālu-somu, rokturu, plāksteru un līmes- tīklus ciešā, noteiktā cilpā, kas atkārtojas simtiem reižu minūtē. Pāreja no mehāniskām izciļņu piedziņas sistēmām uz servo{5}}vadāmiem, programmējamiem iestatījumiem ir pārveidojusi šīs iekārtas no vienreizlietojamiem-rīkiem uz elastīgām ražošanas platformām, kas spēj apstrādāt vairākus maisu stilus ar nelielu pārslēgšanās laiku. Nākamais solis nav mehānisks. Tas ir par programmatūras viedumiem, kas uzlabo laiku, prognozē, kad jāveic apkope, un pielāgo, kad notiek lielas izmaiņas. Pateicoties vadības sistēmu un sensoru tehnoloģiju attīstībai, nākamais solis būs virzība uz priekšu.
Atsauces
- Starptautiskā standartizācijas organizācija.ISO 21848 - Iepakojums - Elastīgs iepakojuma maisiņš-Izgatavošanas iekārtas - Izmēru pielaides. Ženēva: ISO, 2019.
- Ražošanas inženieru biedrība. "Servo{1}}Materiālu padeves sistēmas pārveidošanas iekārtās: reģistrācijas precizitāte un spriegojuma kontrole."Ražošanas inženierijas žurnāls, sējums. 166, nr. 4, 2021. gads.
- ASTM International.ASTM F{0}} standarta testa metode elastīgu barjeru materiālu blīvējuma stiprībai. West Conshohocken: ASTM, 2021.
- Nacionālais standartu un tehnoloģiju institūts. "Ultraskaņas metināšanas parametru optimizācija termoplastiskiem neaustiem materiāliem iepakojuma lietojumos."NIST tehniskā piezīme 2195, 2020.
- IEEE Industriālās elektronikas biedrība. "Elektroniskās līnijas vārpstas tehnoloģija konversijas mašīnās: sinhronizācijas precizitāte un sadalītās servoarhitektūras."IEEE darījumi ar rūpniecisko elektroniku, sējums. 68, nr. 7, 2021. gads.
- Iepakošanas mašīnu pētniecības institūts, Mičiganas štata universitāte. "Pārmaiņas efektivitāte daudzfunkcionālajās-mašīnās: servo-vadāmās un mehāniskās sistēmas."Iepakojuma tehnoloģiju un zinātnes žurnāls, sējums. 34, nr. 2, 2022. gads.
- OMAC iepakojuma darba grupa, Elektrotehnikas un elektronikas inženieru institūts.OMAC iepakošanas iekārtu vadlīnijas: valsts vadība un diagnostika. Piscataway: IEEE, 2020.
