Výroba tašek,{0}}ať už z papíru, plastu nebo netkané textilie-, zahrnuje řadu kroků: řezání, těsnění, skládání a konečnou úpravu. Tyto kroky přeměňují kontinuálně rolující suroviny na hotový pytel pro maloobchodní nebo tovární použití. Přidání úchytů a instalace záplat je nejobtížnějším mechanickým úkolem v těchto krocích. Výrobce tašek musí pohybovat pásem několika materiálů najednou, nanášet lepidlo nebo tepelné spoje s velkou přesností a udržovat rychlost vyšší než 150 sáčků za minutu. Abychom pochopili, jak tyto stroje automaticky zpracovávají vkládání a záplaty, musíme se podívat na mechanické díly, senzorové systémy a ovládací prvky, které spolupracují.
Základní linie: Tvorba těla vaku
Sáčky musí být vyrobeny před přidáním rukojetí nebo záplat. Ve standardním výrobníku plastových sáčků fólie spadne z velké role, složí se do tvaru tuby a utěsní se ve spodní části. Řezací nůž krájí trubku do samostatných kapes o vhodné délce. Každý pytel se poté pohybuje vpřed na dopravním pásu nebo řetězovém systému a je připraven na další krok.
Zarovnání vaku, když dosáhne rukojeti nebo opravárenské stanice, je klíčem k veškeré další práci. Pokud sáček spadne o 2 mm nebo 3 mm, manipulace nebo záplatování se bude i nadále pokazit, takže bude špatný. Vyrovnání je dosaženo pomocí mechanických vodítek, fotoreceptorů, které čtou otisk na filmu, a servo{4}}řízených přenosových systémů, které upravují polohu sáčku při jeho pohybu. tyto požadavky na přesnost jsou pokryty normou ISO 21848. Stanovuje limity velikosti pro flexibilní balicí stroje.
Vkládání rukojeti: Příprava materiálu a podávání
Automatické vkládání rukojeti začíná samostatnou dodávkou materiálů: z role plochého materiálu-jako je papírová páska, plastová páska nebo nařezané filmové proužky-se stane rukojeť tašky. Materiál rukojeti musí být oříznut na určitou délku, a pokud je potřeba smyčková rukojeť, složte ji a před připojením ji umístěte na správné místo v tašce.
V taštičce pro kruhovou tašku se pásek držadla nejprve odřízne na délku vhodnou pro úchyty poutka na rukojeti. Pás je následně složen do tvaru U nebo D pomocí mechanického skládacího stolu s vodicí deskou a vodicí lištou. Tvar záhybů musí být pokaždé stejný. Změna záhybu mění délku rukojeti, takže je nerovnoměrná. Skládací-systémy řízené servomotory nahradily vačkové{5}}mechanické skládací zařízení v novějších strojích. Je to proto, že servosystém umožňuje elektronickou změnu velikosti skládání bez nutnosti výměny dílů.
Vyztužení záplaty-umístěním malého obdélníku materiálu na upevňovací bod rukojeti, aby se rozložilo zatížení a zabránilo se protržení membrány brašny rukojetí-uvolňuje samostatnou síť materiálů záplat a rozřezává je na jednotlivé záplaty. Záplaty se obvykle řežou pomocí rotační matrice a k řezání záplaty se používá kovadlina. To umožňuje vytvářet náplasti stejné velikosti při stejné rychlosti. Náplast se poté přesune do sáčku pomocí vakuových přísavek nebo mechanického přípravku. Ty umístí náplast přesně nad bod připevnění rukojeti.
Společnost výrobních inženýrů napsala článek o servo-systémech podávání materiálu v mechanických procesech. Ukazují, že při použití servopodavačů pro-kontrolu napětí v materiálové síti v reálném čase lze dosáhnout přesnosti vyrovnání ± 0,5 milimetru při rychlosti 200 kol za minutu. Tato úroveň přesnosti je klíčem k umístění záplat. Náplast musí zcela zakrývat oblast připevnění rukojeti, aby poskytovala dobré vyztužení.
Operace lepení: Lepidlo, tepelné těsnění nebo ultrazvukový svar
Jakmile jsou rukojeť a záplata na sáčku na svém místě, musí být zajištěny. Ve stroji na výrobu tašek existují tři druhy běžně používaných metod lepení. Podle obalového materiálu, požadované pevnosti spoje, rychlosti výroby a dalších faktorů, které je třeba vybrat.
Aplikace horké taveniny je nejflexibilnější metodou. Je vhodný pro lepení úchytů a nášivek na papír, netkané-látky a některé plastové sáčky. Vyhřívaná nádrž na lepidlo čerpá roztavené lepidlo přes programovatelnou trysku. Tato tryska nanáší vzorek lepidla na sáček nebo na štítek rukojeti. Vzor trysek-obvykle obdélníkový, dvojitý{6}}drátý nebo tečkovaný-je řízen elektromagnetickým ventilem, který se otevírá a zavírá, když stroj cirkuluje. Teplota a množství lepidla musí být přiměřené. Příliš málo lepidla, příliš slabé, může pod tíhou prasknout. Příliš mnoho lepidla může vést k výronům, které znečišťují stroje a povrchy látkových sáčků.
Pokud jsou taška a rukojeť ze stejného typu termoplastické fólie, použijte tepelné těsnění. Zahřejte těsnění a přitlačte rukojeť k sáčku. Tím se roztaví kontaktní místo plastu a vytvoří se svar. Nastavení těsnění-teplota, tlak a čas-musí být nastaveny pro konkrétní filmy. ASTM F88 poskytuje standardní zkušební metodu pro měření pevnosti těsnění pružných materiálů. Výrobci strojů používají tyto testy ke kontrole nastavení těsnění v řídicí jednotce stroje.
Ultrazvukové svařování je relativně nová metoda pytlování, vhodná zejména pro netkané pytle. Ultrazvukové reproduktory vibrují o frekvenci 20 až 40 kHz. To vytváří třecí teplo v místě kontaktu mezi visačkou rukojeti a taškou. Lokální vytápění lze svařovat bez dodatečného tepla nebo lepidla. Ultrazvukové svařování má výhody v čistotě, bez chuti a bez tepelného poškození okolních materiálů. To je důležité pro používání potravinářských-sáčků. NIST publikoval práci o nastavení parametrů ultrazvukového svařování pro termoplastické netkané materiály. Zjistili, že pevnost svaru úzce souvisí s amplitudou vibrací a upínacím tlakem. Nejlepší nastavení se může značně lišit v závislosti na typu polymeru.
Synchronizace: Architektura řízení
Hlavní výzvou automatického vkládání rukojeti a zpracování záplat je načasování. Sáčky, materiály rukojetí, materiály záplat a spojovací mechanismus musí být všechny ve stejné poloze ve stejnou dobu a musí se pohybovat vysokou rychlostí cyklus po cyklu, bez prostoru pro chyby v načasování. Toto časování se provádí prostřednictvím vrstveného nastavení řízení.
Nahoře funguje programovatelný logický ovladač (PLC) nebo ovladač pohybu jako hlavní hodiny stroje. Ovladač signalizuje hlavní polohu -obvykle z kodéru nebo virtuální elektronické cívky na hřídeli hlavního hnacího vedení-, aby určil úhel smyčky stroje. Každý servomotor ve stroji sleduje tuto hlavní polohu a vypočítává svůj pohyb podle hlavní polohy. Když poloha hostitele ukazuje, že taška dosáhla polohy rukojeti, rukojeť zasouvající se do serva se zrychlí, aby vytvořila rukojeť, záplata se odřízne a přemístí servo pro vytvoření záplaty a spojovací systém se otevře-to vše během milisekund.
Společnost IEEE Industrial Electronics Society napsala článek o vývoji technologie hřídele elektronického vedení v konverzních strojích. Poukazují na to, že moderní distribuované servosystémy mohou řídit čas objektu v rozsahu ±0,1 stupně otáčení hlavního hřídele. To je stejné jako časování pod-milisekundy při běžných rychlostech stroje. Tato úroveň přesnosti umožňuje vložit plně automatickou rukojeť s vysokým výstupním výkonem. Staré mechanické systémy, které používaly vačky, ozubená kola a rozvodové řemeny, to dokázaly jen se spoustou mechanických dílů a malým prostorem pro změny.
Zpětná vazba senzoru a zajištění kvality
Čas o samotě nestačí. Stroje musí také zkontrolovat, zda je každý krok správný, a odmítnout zpracovat nebo zalepit sáčky, které tomu tak nejsou. Každá stanice má sadu senzorů pro-zpětnou vazbu v reálném čase.
Když fotoelektrické senzory vstoupí do skládacího stolu, zkontrolují, zda je materiál rukojeti tam a na správném místě. Pokud senzor ukáže, že pásek rukojeti chybí nebo není zarovnaný, může ovladač spustit poruchu a zastavit stroj dříve, než se vytvoří špatný sáček. Vizuální systémy-Malé kamery se softwarem pro analýzu obrazu-se stále častěji používají ke kontrole umístění záplat a vzoru tvarového lepidla. Vizuální systém vyfotografuje každou tašku při průchodu kontrolním bodem a porovná ji s referenčním obrázkem. Tašky, které se příliš liší, jsou označeny pro pozdější odstranění zkratu.
Rámec HACCP úřadu FDA, ačkoli byl původně navržen pro bezpečnost potravin, byl používán výrobci strojů jako model pro zastavení defektů. Vložením kroků vkládání rukojetí a odesílání jako klíčových kontrolních bodů a přidáním automatické detekce v každém kroku mohou výrobci prokázat, že jejich výrobci sáčků poskytují stabilní, bezchybný výstup, který lze zpětně vysledovat k nastavení nastavení procesu.
Varianty zpracování záplat: Záplaty výztuže a záplaty oken
Zpracování záplat v tote bag maker funguje dvěma různými způsoby, používají stejné mechanické části, ale různými způsoby. Jak již bylo zmíněno dříve, výztužné záplaty jsou umístěny v bodě připojení rukojeti, aby rozptýlily zátěž. Okenní záplaty-obdélník z průhledné fólie umístěný přes otvor v sáčku za účelem vytvoření průhledného okénka-vyžaduje různá nastavení umístění, ale používá stejné systémy podávání, řezání a lepení záplat.
Schopnost zpracovávat oba typy náplastí na stejném stroji je konstrukčním prvkem flexibilního přenosného výrobce tašek. Role záplatovacího materiálu lze změnit z neprůhledného výztužného materiálu na průhlednou okenní fólii. Vyřezávací formy jsou také zaměnitelné, aby se vytvořily záplaty různých velikostí. Ovládací prvky jsou aktualizovány tak, aby odpovídaly velikosti nové záplaty a nastavení vazby. Tato flexibilita umožňuje jednomu stroji vyrábět různé styly sáčků na tašky bez velkých mechanických změn-tašku ve tvaru kroužku{5}}s výztužnými záplatami, vysekávanou-tašku s okénkovými záplatami nebo pouze sáček bez záplat-.
Studie Packaging Machinery Institute z Michiganské státní univerzity se zabývala tím, jak rychle multifunkční baliči přecházejí z jednoho zaměstnání do druhého. Zjistili, že stroje se servo-řízenými, programovatelnými systémy pro manipulaci s patchi zkrátily přepínací časy o 60 až 75 % % ve srovnání s mechanicky regulovanými systémy. Toto zkrácení doby přechodu přímo zlepšuje využití stroje a snižuje plýtvání při přepínání mezi sériemi produktů.
Rychlost, údržba a limity automatizace
Maximální rychlost nosiče tašek s automatickým zasouváním rukojeti není nastavena jednou komponentou. Je určena celkovým časem povoleným všemi kroky v cyklu. Při rychlosti 150 sáčků za minutu stroj dokončí kompletní cyklus každých 400 milisekund. Během této doby musí být pytel na místě, rukojeť musí být odříznuta a složena, záplata musí být řezána a posunuta, musí být aplikováno lepidlo, musí být přitlačen a uvolněn spojovací systém a hotový pytel musí být odeslán do sběrného místa. Každý krok využívá část 400-milisekundového rozpočtu. Zbytek času,-čas mezi koncem jednoho kroku a začátkem dalšího, je časovým polštářem, který absorbuje malé změny.
Se zvyšující se rychlostí se časovací polštář zmenšuje a zmenšuje. Při rychlosti 200 sáčků za minutu klesne doba cyklu na 300 milisekund. Těsnění nemusí být dostatečné, aby zvládlo běžné změny v podávání materiálu, zasychání lepidla nebo odezvu senzoru. Stroje jsou citlivější na kvalitu materiálu, pokojovou teplotu a opotřebení stroje. Potřeby údržby jsou častější a náhodné závady jsou pravděpodobnější.
Standardy balicích strojů OMAC, vytvořené v rámci IEEE, poskytují systém pro kontrolu stavu stroje a vyhledávání chyb. To pomáhá operátorům rychle identifikovat a řešit problémy s načasováním. Stroje, které dodržují standardy OMAC, zobrazují podrobná diagnostická data - – včetně měření časování na každém místě a protokolů, které se v průběhu času mění. To umožňuje včasnou údržbu a jemné doladění procesu.
Závěr
Výrobce tašek využívá servo servo{0}}poháněný systém podávání materiálu přesného řezání a skládání, programovatelné programovatelné spojovací jednotky vrstvené načasování, kontrola kvality senzoru, kontroly kvality zajišťují automatické vkládání rukojeti a zpracování záplat. Stroj přemisťuje několik sítí materiálů-sáčků, řídítek, záplat a lepidla-v těsné, načasované smyčce, která se opakuje stovkykrát za minutu. Přechod od systémů mechanického pohonu vaček k servo-řízenému programovatelnému nastavení přeměnil tyto stroje z nástrojů na jedno použití- na flexibilní produkční platformy, které dokážou zvládnout více typů sáčků s krátkou dobou výměny. Další krok není mechanický. Jde o softwarovou chytrost, která zkracuje čas, předvídá, kdy by měla být provedena údržba, a upravuje, když dojde k zásadním změnám. S pokrokem v řídicích systémech a technologii senzorů bude dalším krokem posun vpřed.
Reference
- Mezinárodní organizace pro normalizaci.ISO 21848 - Balení - Flexibilní obalový sáček-Výrobní stroje - Rozměrové tolerance. Ženeva: ISO, 2019.
- Společnost výrobních inženýrů. "Servo-poháněné systémy podávání materiálu v přestavbových strojích: Přesnost registrace a kontrola napětí."Časopis výrobního inženýrství, svazek . 166, č. . 4, 2021.
- Mezinárodní ASTM.Standardní zkušební metoda ASTM F{0}} pro pevnost těsnění flexibilních bariérových materiálů. Západní Conshohocken: ASTM, 2021.
- Národní institut pro standardy a technologie. "Optimalizace parametrů ultrazvukového svařování pro termoplastické netkané materiály v obalových aplikacích."Technická poznámka NIST 2195, 2020.
- IEEE Industrial Electronics Society. "Technologie elektronických řadových hřídelů v přeměnách strojů: Přesná synchronizace a distribuované servo architektury."IEEE transakce v průmyslové elektronice, svazek . 68, č. . 7, 2021.
- Výzkumný ústav obalových strojů, Michiganská státní univerzita. "Efektivita změny ve více-funkčních taškách-strojích na výrobu: servo-pohonné vs. mechanické systémy."Journal of Packaging Technology and Science, svazek . 34, č. . 2, 2022.
- OMAC Packaging Working Group, Institute of Electrical and Electronics Engineers.Směrnice pro balicí stroje OMAC: Řízení stavu a diagnostika. Piscataway: IEEE, 2020.
