Realizarea pungilor-indiferent dacă este hârtie, plastic sau material nețesut-implica o serie de pași: tăiere, sigilare, pliere și finisare. Acești pași transformă materiile prime care rulează continuu într-o pungă finită pentru vânzare cu amănuntul sau în fabrică. Adăugarea de mânere și instalarea de corecții este cea mai dificilă sarcină mecanică în acești pași. Producătorul de tote bag trebuie să mute o bandă de mai multe materiale simultan, să aplice lipici sau sigilări termice cu mare precizie și să mențină o viteză de peste 150 de saci pe minut. Pentru a înțelege modul în care aceste mașini gestionează automat inserarea și patch-urile, trebuie să ne uităm la piesele mecanice, sistemele de senzori și setările de control care funcționează împreună.
Linia de bază: formarea corpului sacului
Pungile trebuie făcute înainte de a adăuga mânere sau plasturi. Într-un producător standard de pungi de plastic, filmul cade dintr-o rolă mare, se pliază într-o formă de tub și se etanșează în partea de jos. Lama de tăiere taie țeava în buzunare separate la o lungime adecvată. Fiecare sac se deplasează apoi înainte pe banda transportoare sau pe sistemul de lanț, gata pentru următorul pas.
Alinierea pungii atunci când ajunge la mâner sau la stația de reparații este cheia tuturor lucrărilor ulterioare. Dacă geanta cade cu 2 mm sau 3 mm, manipularea sau plastificarea va continua să funcționeze prost, făcând o geantă proastă. Alinierea se realizează prin ghidaje mecanice, fotoreceptori care citesc amprenta pe film și sisteme de transmisie servo-pentru a regla poziția pungii pe măsură ce se mișcă. aceste necesități de exactitate sunt acoperite de ISO 21848. Acesta stabilește limite de dimensiune pentru mașinile de ambalare flexibile.
Introducerea mânerului: Pregătirea și hrănirea materialului
Introducerea automată a mânerului începe cu o sursă separată de materiale: o rolă de material plat-cum ar fi bandă de hârtie, panglică de plastic sau benzi de film tăiate-devine mânerul pungii. Materialul mânerului trebuie tăiat la o anumită lungime, iar dacă este nevoie de un mâner cu buclă, pliați-l și puneți-l în locul potrivit în geantă înainte de a conecta.
Într-un producător de pungi pentru o pungă circulară, banda mânerului este mai întâi tăiată la o lungime potrivită pentru urechile de atașare a buclei mânerului. Banda este apoi pliată într-o formă de U sau D folosind o masă pliabilă mecanică cu o placă de ghidare și șină de ghidare. Forma pliurilor trebuie să fie aceeași de fiecare dată. Schimbarea pliului modifică lungimea mânerului, făcându-l neuniform. Sistemele de pliere servo-controlate au înlocuit folderele mecanice cu came-în mașinile mai noi. Acest lucru se datorează faptului că sistemul servo permite modificarea electronică a dimensiunilor de pliere fără a fi nevoie să înlocuiți piesele.
Întărirea plasturelui-plasarea unui mic dreptunghi de material pe punctul de atașare a mânerului pentru a împrăștia încărcătura și pentru a preveni ruperea mânerului de membrana pungii-deconectează o rețea separată de materiale de plasture și le taie în petice individuale. Peticele sunt de obicei tăiate folosind o matriță rotativă și o nicovală este folosită pentru a tăia plasturele. Acest lucru permite ca patch-ul de aceeași dimensiune să fie produs la aceeași viteză. Plasturele este apoi mutat în pungă folosind o ventuză sau un dispozitiv mecanic. Acestea plasează plasturele exact deasupra punctului de atașare a mânerului.
Societatea inginerilor de producție a scris o lucrare despre sistemele de alimentare cu materiale servo-în procesele mecanice. Acestea arată că, atunci când se utilizează alimentatoare servo pentru controlul-tensiunii în timp real al rețelei de materiale, se poate obține o precizie de aliniere de ± 0,5 milimetri la o rată de 200 de ture pe minut. Acest nivel de precizie este cheia pentru plasarea patch-urilor. Plasturele trebuie să acopere complet zona de atașare a mânerului pentru a oferi o întărire bună.
Operația de lipire: adeziv, etanșare termică sau sudare cu ultrasunete
Odată ce mânerul și plasturele de pe geantă sunt la locul lor, acestea trebuie să fie asigurate. În mașina de fabricare a pungilor, există trei tipuri de metode de lipire utilizate în mod obișnuit. În funcție de materialul de ambalare, puterea de legătură necesară, viteza de producție și alți factori de selectat.
Aplicarea topiturii la cald este cea mai flexibilă metodă. Este potrivit pentru lipirea mânerelor și a peticilor pe hârtie, pânză ne-și unele pungi de plastic. Rezervorul de adeziv încălzit pompează adeziv topit printr-o duză programabilă. Această duză pune un model de lipici pe pungă sau pe eticheta mânerului. Modelul duzei-de obicei dreptunghiular, dublu-cablat sau punctat-este controlat de o supapă solenoidală, care se deschide și se închide pe măsură ce mașina circulă. Temperatura și cantitatea de lipici trebuie să fie adecvate. Prea puțin adeziv, prea slab, se poate rupe sub greutate. Prea mult adeziv poate duce la extruzii care pătează mașinile și suprafețele pungilor de pânză.
Când punga și mânerul sunt de același tip de folii termoplastice, utilizați o etanșare termică. Încălziți sigiliul și apăsați mânerul pe pungă. Aceasta topește punctul de contact din plastic și formează o sudură. Setările de etanșare-temperatura, presiunea și timpul-trebuie setate pentru anumite filme. ASTM F88 oferă o metodă de testare standard pentru măsurarea rezistenței de etanșare a materialelor flexibile. Producătorii de mașini folosesc aceste teste pentru a verifica setările de etanșare în controlerul mașinii.
Sudarea cu ultrasunete este o metodă de ambalare relativ nouă, potrivită în special pentru pungi nețesuți. Difuzoarele cu ultrasunete vibrează la 20 până la 40 kHz. Acest lucru creează căldură de frecare în punctul de contact dintre eticheta mânerului și pungă. Încălzirea locală poate fi sudată fără căldură suplimentară sau lipici. Sudarea cu ultrasunete are avantajele curățeniei, lipsei de gust și lipsei de deteriorare termică a materialelor din jur. Acest lucru este important pentru utilizarea pungilor-alimentare. NIST a publicat lucrări privind stabilirea parametrilor de sudare cu ultrasunete pentru materialele termoplastice nețesute. Ei au descoperit că rezistența sudurii era strâns legată de amplitudinea vibrației și presiunea de strângere. Cele mai bune setări pot varia mult în funcție de tipul de polimer.
Sincronizare: Arhitectura de control
Principala provocare cu inserarea automată a mânerului și procesarea patch-urilor este sincronizarea. Sacii, materialele pentru mânere, materialele de plasture și mecanismul de lipire trebuie să fie toate în aceeași poziție în același timp, mișcându-se cu viteză mare ciclu după ciclu, fără loc pentru greșeli de sincronizare. Această sincronizare se realizează prin configurarea controlului stratificat.
În partea de sus, un controler logic programabil (PLC) sau un controler de mișcare acționează ca ceasul principal al mașinii. Controlerul semnalează locația principală-de obicei de la un codificator sau o bobină electronică virtuală de pe arborele principal al liniei de transmisie-pentru a determina unghiul buclei mașinii. Fiecare servomotor din mașină urmează această poziție principală și își calculează mișcarea în funcție de poziția principală. Atunci când poziția gazdă indică faptul că punga a ajuns în poziția mânerului, mânerul care se introduce în servo accelerează pentru a produce mânerul, plasturele taie și transferă servo pentru a produce plasturele, iar sistemul de lipire se deschide-totul în milisecunde.
Societatea de electronică industrială IEEE a scris un articol despre evoluția tehnologiei arborelui de linie electronică în mașinile de conversie. Ei subliniază că sistemele moderne de servo distribuite pot controla timpul unui obiect cu o rotație de ± 0,1 grade a arborelui principal. Aceasta este aceeași cu sincronizarea sub-milisecunde la viteze normale ale mașinii. Acest nivel de precizie face posibilă introducerea unui mâner complet automat la o rată de ieșire ridicată. Vechile sisteme mecanice care foloseau came, angrenaje și curele de distribuție puteau face acest lucru doar cu o mulțime de piese mecanice și puțin spațiu pentru schimbare.
Feedback al senzorului și asigurarea calității
Timpul singur nu este suficient. Aparatele trebuie, de asemenea, să verifice dacă fiecare pas este corect și să refuze să proceseze sau să plastureze pungile care nu sunt. Fiecare stație are un set de senzori pentru feedback-în timp real.
Pe măsură ce senzorii fotoelectrici intră în masa pliabilă, verifică dacă materialul mânerului este acolo și în locul potrivit. Dacă senzorul arată că banda mânerului lipsește sau nu este aliniată, controlerul poate declanșa o defecțiune și poate opri mașina înainte de a se forma un sac defect. Sistemele vizuale-camere mici cu software de analiză a imaginii-sunt din ce în ce mai utilizate pentru a verifica plasarea patch-urilor și modelul de lipici. Sistemul vizual face o fotografie a fiecărei pungi pe măsură ce trece prin punctul de control și o compară cu o imagine de referință. Sacii care variază prea mult sunt marcați pentru îndepărtarea ulterioară a șunturilor.
Cadrul HACCP al FDA, deși conceput inițial pentru siguranța alimentelor, a fost folosit de producătorii de mașini ca model pentru oprirea defectelor. Prin introducerea inserării mânerului și postarea pașilor ca puncte cheie de control și adăugând detectarea automată la fiecare pas, producătorii pot demonstra că producătorii lor de pungi oferă o ieșire stabilă, fără defecte, care poate fi urmărită până la setările de proces.
Variante de manipulare a patch-urilor: petice de armare și petice de fereastră
Procesarea patch-urilor într-un producător de genți de tote funcționează în două moduri diferite, folosind aceleași părți mecanice, dar în moduri diferite. După cum am menționat mai devreme, patch-urile de întărire sunt amplasate în punctul de atașare a mânerului pentru a dispersa sarcina. Petice pentru fereastră-un dreptunghi de folie transparentă plasat peste o gaură din pungă pentru a crea o fereastră transparentă-necesită setări de poziționare diferite, dar utilizează aceleași sisteme de alimentare, tăiere și lipire a plasturilor.
Capacitatea de a gestiona ambele tipuri de plasturi pe aceeași mașină este o caracteristică de design a producătorului de pungi portabile flexibile. Rola de material de plasture poate fi schimbată de la material de armare opac la folie transparentă pentru fereastră. Formele de tăiere sunt, de asemenea, interschimbabile pentru a face petice de diferite dimensiuni. Controalele sunt actualizate pentru a se potrivi cu dimensiunea noului patch și a setărilor de legătură. Această flexibilitate permite unei mașini să producă o varietate de stiluri de pungi fără prea multe schimbări mecanice-o pungă în formă de inel-cu petice de întărire, o pungă-tăiată cu petice pentru fereastră sau o pungă fără plasture-numai.
Studiul realizat de Institutul de Mașini de Ambalare al Universității de Stat din Michigan a analizat cât de repede trec ambalatorii multifuncționali de la un loc de muncă la altul. Ei au descoperit că mașinile cu sisteme programabile de manipulare a patch-urilor acţionate de servo-reduceau timpii de comutare cu 60 până la 75%% în comparaţie cu sistemele reglate mecanic. Această reducere a timpului de schimbare îmbunătățește în mod direct utilizarea mașinii și reduce risipa în timpul comutării între operațiunile de produs.
Viteza, întreținerea și limitele automatizării
Viteza maximă a unui suport de sac cu inserare automată a mânerului nu este setată de nicio componentă. Este determinată de timpul total permis de toți pașii ciclului. Cu 150 de saci pe minut, aparatul finalizează un ciclu complet la fiecare 400 de milisecunde. În acest timp, punga trebuie să fie la locul său, mânerul trebuie tăiat și pliat, plasturele trebuie tăiat și mutat, trebuie aplicat lipici, sistemul de lipire trebuie presat și slăbit, iar punga finită trebuie trimisă în zona de colectare. Fiecare pas folosește o parte dintr-un buget de 400-milisecunde. În restul timpului-timpul dintre sfârșitul unui pas și începutul următorului-este o pernă de sincronizare pentru a absorbi micile schimbări.
Pe măsură ce viteza crește, perna de sincronizare devine din ce în ce mai mică. La 200 de saci pe minut, timpul ciclului scade la 300 de milisecunde. Garnitura poate să nu fie suficientă pentru a face față schimbărilor normale în alimentarea cu material, uscarea cu lipici sau răspunsul senzorului. Mașinile sunt mai sensibile la calitatea materialului, temperatura camerei și uzura mașinii. Nevoile de întreținere sunt mai frecvente și defectele întâmplătoare sunt mai probabile.
Standardele OMAC pentru mașinile de ambalare, create în conformitate cu IEEE, oferă un sistem pentru controlul stării mașinii și găsirea defecțiunilor. Acest lucru ajută operatorii să identifice și să rezolve rapid problemele de sincronizare. Aparatele care respectă standardele OMAC afișează date de diagnosticare detaliate --inclusiv măsurători de timp la fiecare locație și jurnalele care se modifică în timp. Acest lucru permite întreținerea timpurie și reglarea fină a procesului.
Concluzie
Producătorul de genți de tote adoptă un sistem de tăiere și pliere cu precizie de alimentare cu material servo-acționat, unități de lipire programabile programabile stratificate controlul temporizării senzorului de control al calității verificărilor calității realizează inserarea automată a mânerului și procesarea patch-urilor. Aparatul mută mai multe rețele de materiale-saci, mânere, petice și lipici-într-o buclă strânsă, temporizată, repetată de sute de ori pe minut. Trecerea de la sistemele mecanice de antrenare cu came la setări programabile servo-controlate a transformat aceste mașini din instrumente de unică-utilizare la platforme de producție flexibile care pot gestiona mai multe stiluri de pungi cu un timp de schimbare redus. Următorul pas nu este mecanic. Este vorba despre inteligența software, care îmbunătățește timpul, prezice când trebuie făcută întreținerea și ajustează când apar schimbări majore. Cu progresele în sistemele de control și tehnologia senzorilor, următorul pas va fi să mergem mai departe.
Referințe
- Organizația Internațională pentru Standardizare.ISO 21848 - Ambalare - Pungă flexibilă de ambalare-Mașini de fabricare - Toleranțe dimensionale. Geneva: ISO, 2019.
- Societatea Inginerilor de Fabricație. „Servo-Sisteme de alimentare cu materiale în mașini de conversie: precizia înregistrării și controlul tensiunii.”Revista de inginerie de fabricație, vol. 166, nr. 4, 2021.
- ASTM International.Metoda de testare standard ASTM F88 - pentru rezistența de etanșare a materialelor de barieră flexibile. West Conshohocken: ASTM, 2021.
- Institutul Național de Standarde și Tehnologie. „Optimizarea parametrilor de sudare cu ultrasunete pentru materiale termoplastice nețesute în aplicațiile de ambalare”.Notă tehnică NIST 2195, 2020.
- Societatea de electronică industrială IEEE. „Tehnologia arborelui de linie electronică în mașini de conversie: precizie de sincronizare și arhitecturi servo distribuite”.Tranzacții IEEE pe electronice industriale, vol. 68, nr. 7, 2021.
- Institutul de Cercetare a Mașinilor de Ambalare, Universitatea de Stat din Michigan. „Eficiența schimbării în mașinile de fabricare a pungi-multifuncționale-: Servo-sisteme mecanice vs.Journal of Packaging Technology and Science, vol. 34, nr. 2, 2022.
- Grupul de lucru OMAC Packaging, Institutul de Ingineri Electrici și Electronici.Ghid OMAC privind mașinile de ambalare: managementul statului și diagnosticarea. Piscataway: IEEE, 2020.
