چگونه یک ماشین ساخت کیسه حمل به جاگذاری خودکار دسته یا جابجایی وصله دست می یابد؟

ساخت کیسه‌های حمل و نقل{0}}چه کاغذ، چه پلاستیک و چه پارچه نبافته-شامل یک سری مراحل است: برش، مهر و موم کردن، تا کردن و تکمیل. این مراحل مواد اولیه نورد پیوسته را به یک کیسه تمام شده برای استفاده در خرده فروشی یا کارخانه تبدیل می کند. افزودن دسته ها و نصب پچ ها سخت ترین کار مکانیکی در این مراحل است. سازنده کیسه حمل و نقل باید شبکه ای از چندین ماده را به طور همزمان جابجا کند، چسب یا مهر و موم حرارتی را با دقت زیادی اعمال کند و سرعت بیش از 150 کیسه در دقیقه را حفظ کند. برای درک اینکه چگونه این ماشین‌ها به طور خودکار درج و وصله‌ها را کنترل می‌کنند، باید به قطعات مکانیکی، سیستم‌های حسگر و تنظیمات کنترلی که با هم کار می‌کنند نگاه کنیم.

خط پایه: تشکیل بدن کیسه

کیسه ها باید قبل از اضافه شدن دسته یا تکه ها ساخته شوند. در یک کیسه پلاستیکی استاندارد، فیلم از یک رول بزرگ می افتد، به شکل لوله تا می شود و در پایین مهر و موم می شود. تیغه برش لوله را در جیب های جداگانه با طول مناسب برش می دهد. سپس هر کیسه روی تسمه نقاله یا سیستم زنجیره ای به جلو حرکت می کند و برای مرحله بعدی آماده می شود.

تراز کردن کیسه زمانی که به دسته یا ایستگاه تعمیر می رسد، کلید تمام کارهای بعدی است. اگر کیسه به اندازه 2 یا 3 میلی‌متر بیفتد، جابجایی یا وصله کردن به اشتباه ادامه می‌یابد و کیف بدی ایجاد می‌کند. تراز از طریق راهنماهای مکانیکی، گیرنده های نوری که اثر روی فیلم را می خوانند و سیستم های انتقال سروو{4}}برای تنظیم موقعیت کیسه در حین حرکت به دست می آید. این نیازهای دقیق توسط ISO 21848 پوشش داده شده است. این محدودیت اندازه را برای دستگاه های بسته بندی انعطاف پذیر تعیین می کند..

درج دسته: آماده سازی مواد و تغذیه

درج خودکار دسته با یک منبع جداگانه از مواد شروع می شود: یک رول از مواد مسطح-مانند نوار کاغذی، روبان پلاستیکی یا نوارهای فیلم بریده شده{1}}به دسته کیسه تبدیل می شود. مواد دستگیره باید تا یک طول مشخص بریده شود و در صورت نیاز به دسته حلقه، آن را تا کنید و قبل از اتصال در جای مناسب در کیسه قرار دهید.

در کیسه ساز برای کیسه دایره ای، ابتدا نوار دسته به طول مناسب برای زبانه های اتصال حلقه دسته بریده می شود. سپس نوار با استفاده از یک میز تاشو مکانیکی با صفحه راهنما و ریل راهنما به شکل U یا D تا می شود. شکل چین ها باید هر بار یکسان باشد. تغییر در چین باعث تغییر طول دسته و ناهمواری آن می شود. سیستم‌های تاشوی کنترل‌شده سروو{4}}جایگزین پوشه‌های مکانیکی بادامک-در ماشین‌های جدیدتر شده‌اند. این به این دلیل است که سیستم سروو اجازه می دهد تا اندازه های تاشو را به صورت الکترونیکی بدون نیاز به تعویض قطعات تغییر دهید.

تقویت وصله-قرار دادن یک مستطیل کوچک از مواد روی نقطه اتصال دستگیره برای پخش بار و جلوگیری از پاره شدن غشای کیسه توسط دسته-شبکه جداگانه ای از مواد چسب را باز می کند و آنها را به تکه های جداگانه برش می دهد. لکه ها معمولاً با استفاده از قالب چرخشی بریده می شوند و برای برش از سندان استفاده می شود. این اجازه می دهد تا پچ با همان اندازه با همان سرعت تولید شود. سپس پچ با استفاده از فنجان مکش خلاء یا فیکسچر مکانیکی به داخل کیسه منتقل می شود. اینها پچ را دقیقا بالای نقطه اتصال دسته قرار می دهند.

انجمن مهندسان تولید مقاله‌ای در مورد سیستم‌های تغذیه‌کننده مواد سروو{0}}در فرآیندهای مکانیکی نوشته‌اند. آن‌ها نشان می‌دهند که هنگام استفاده از فیدرهای سرو برای{2}}کنترل تنش زمانی واقعی شبکه مواد، دقت هم‌ترازی ± 0.5 میلی‌متر را می‌توان با سرعت 200 دور در دقیقه به دست آورد. این سطح از دقت کلیدی برای قرار دادن پچ است. پچ باید به طور کامل ناحیه اتصال دسته را بپوشاند تا تقویت خوبی ایجاد کند.

عملیات اتصال: چسب، مهر و موم حرارتی یا جوش اولتراسونیک

هنگامی که دسته و وصله روی کیسه در جای خود قرار گرفتند، باید محکم شوند. در دستگاه ساخت کیسه حمل و نقل، سه نوع روش چسبندگی رایج وجود دارد. با توجه به مواد بسته بندی، استحکام باند مورد نیاز، سرعت تولید و سایر عوامل را انتخاب کنید.

استفاده از ذوب داغ انعطاف پذیرترین روش است. برای چسباندن دسته ها و تکه ها روی کاغذ، پارچه های نبافته- و برخی کیسه های پلاستیکی مناسب است. مخزن چسب گرم شده، چسب مذاب را از طریق یک نازل قابل برنامه ریزی پمپ می کند. این نازل الگویی از چسب را روی کیف یا روی برچسب دسته قرار می دهد. الگوی نازل-معمولاً مستطیلی، دوتایی-سیمی یا نقطه‌دار- توسط یک شیر برقی کنترل می‌شود که با گردش دستگاه باز و بسته می‌شود. دما و مقدار چسب باید مناسب باشد. چسب خیلی کم، خیلی ضعیف، می تواند زیر وزن بشکند. چسب بیش از حد می تواند منجر به اکستروژن شود که ماشین ها و سطوح کیسه های پارچه ای را لکه دار می کند.

هنگامی که کیسه و دسته از یک نوع فیلم ترموپلاستیک هستند، از مهر و موم حرارتی استفاده کنید. مهر و موم را گرم کنید و دسته را به کیسه فشار دهید. این باعث ذوب شدن نقطه تماس پلاستیک و تشکیل یک جوش می شود. تنظیمات مهر و موم -دما، فشار و زمان{4}}باید برای فیلم‌های خاص تنظیم شود. ASTM F88 یک روش تست استاندارد برای اندازه گیری مقاومت آب بندی مواد انعطاف پذیر ارائه می دهد. سازندگان ماشین از این تست ها برای بررسی تنظیمات آب بندی در کنترل کننده ماشین استفاده می کنند.

جوشکاری اولتراسونیک یک روش نسبتاً جدید کیسه بندی است، به ویژه برای کیسه های نبافته مناسب است. بلندگوهای اولتراسونیک با فرکانس 20 تا 40 کیلوهرتز می لرزند. این باعث ایجاد گرمای اصطکاک در نقطه تماس بین برچسب دسته و کیسه می شود. گرمایش موضعی را می توان بدون حرارت یا چسب اضافی جوش داد. جوشکاری اولتراسونیک دارای مزایای تمیزی، بی مزه بودن و عدم آسیب حرارتی به مواد اطراف است. این برای استفاده از کیسه‌های{7}}غذایی مهم است. NIST کار خود را در مورد تنظیم پارامترهای جوشکاری اولتراسونیک برای مواد غیر بافته ترموپلاستیک منتشر کرد. آنها دریافتند که استحکام جوش ارتباط نزدیکی با دامنه ارتعاش و فشار گیره دارد. بهترین تنظیمات بسته به نوع پلیمر می تواند بسیار متفاوت باشد.

همگام سازی: معماری کنترل

چالش اصلی درج خودکار دسته و پردازش پچ زمان بندی است. کیسه ها، مواد دستگیره، مواد وصله و مکانیسم اتصال باید همگی در یک موقعیت قرار داشته باشند، چرخه پس از چرخه با سرعت بالا حرکت کنند و جایی برای اشتباهات زمان بندی وجود نداشته باشد. این زمان بندی از طریق راه اندازی کنترل لایه ای انجام می شود.

در بالا، یک کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) یا کنترل کننده حرکت به عنوان ساعت اصلی دستگاه عمل می کند. کنترل‌کننده مکان اصلی را سیگنال می‌دهد-معمولاً از یک رمزگذار یا قرقره الکترونیکی مجازی روی شفت خط محرک اصلی-برای تعیین زاویه حلقه دستگاه. هر سروو موتور در دستگاه از این موقعیت اصلی پیروی می کند و حرکت خود را با توجه به موقعیت اصلی محاسبه می کند. هنگامی که موقعیت میزبان نشان می دهد که کیسه به موقعیت دسته رسیده است، تغذیه دسته به سروو برای تولید دسته تسریع می شود، وصله برش داده و سروو را برای تولید پچ منتقل می کند، و سیستم باندینگ- همه در میلی ثانیه باز می شود.

انجمن الکترونیک صنعتی IEEE مقاله ای در مورد تکامل فناوری شفت خط الکترونیکی در ماشین های تبدیل نوشته است. آنها اشاره می‌کنند که سیستم‌های سروو توزیع شده مدرن می‌توانند زمان یک جسم را تا 0.1± درجه چرخش محور اصلی کنترل کنند. این همان زمان‌بندی زیر{3}}میلی‌ثانیه‌ای در سرعت‌های معمولی ماشین است. این سطح از دقت چیزی است که امکان قرار دادن یک دسته تمام اتوماتیک با نرخ خروجی بالا را فراهم می کند. سیستم‌های مکانیکی قدیمی که از بادامک، چرخ دنده و تسمه تایم استفاده می‌کردند، تنها با قطعات مکانیکی زیاد و فضای کمی برای تغییر می‌توانستند این کار را انجام دهند.

بازخورد سنسور و تضمین کیفیت

زمان به تنهایی کافی نیست. ماشین‌ها همچنین باید بررسی کنند که هر مرحله درست است و از پردازش یا وصله کیسه‌هایی که درست نیستند خودداری کنند. هر ایستگاه دارای مجموعه‌ای از حسگرها برای بازخورد{2}}در زمان واقعی است.

هنگامی که حسگر فوتوالکتریک وارد میز تاشو می شود، بررسی می کند که آیا مواد دستگیره در آنجا و در جای مناسب قرار دارد یا خیر. اگر حسگر نشان دهد که نوار دسته از بین رفته یا تراز نشده است، کنترلر می تواند باعث خرابی شود و قبل از تشکیل کیسه بد، دستگاه را متوقف کند. سیستم‌های بصری-دوربین‌های کوچک با نرم‌افزار تحلیل تصویر-به‌طور فزاینده‌ای برای بررسی محل قرارگیری وصله‌ها و الگوی چسب شکل استفاده می‌شوند. سیستم بصری از هر کیسه هنگام عبور از نقطه بازرسی عکس می گیرد و آن را با یک تصویر مرجع مقایسه می کند. کیسه هایی که خیلی تغییر می کنند برای برداشتن شانت بعدی علامت گذاری می شوند.

چارچوب HACCP FDA، در حالی که در اصل برای ایمنی مواد غذایی طراحی شده بود، توسط سازندگان ماشین آلات به عنوان مدلی برای جلوگیری از نقص استفاده شده است. با قرار دادن مراحل درج دسته و ارسال مراحل به عنوان نقاط کنترل کلیدی، و افزودن تشخیص خودکار در هر مرحله، سازندگان می توانند نشان دهند که سازندگان کیسه آنها خروجی پایدار و بی عیب ارائه می کنند که می تواند برای تنظیم تنظیمات فرآیند ردیابی شود.

تغییرات مدیریت پچ: وصله های تقویتی و وصله های پنجره

پردازش وصله در یک کیسه‌ساز به دو روش متفاوت انجام می‌شود، با استفاده از قطعات مکانیکی یکسان اما به روش‌های مختلف. همانطور که قبلا ذکر شد، تکه های تقویت کننده در محل اتصال دسته قرار دارند تا بار را پراکنده کنند. وصله‌های پنجره{2}}مستطیلی از فیلم شفاف که روی سوراخی در کیسه قرار می‌گیرد تا یک پنجره شفاف ایجاد کند-به تنظیمات موقعیت‌یابی متفاوتی نیاز دارد اما از سیستم‌های تغذیه، برش و اتصال وصله یکسانی استفاده می‌کند.

توانایی رسیدگی به هر دو نوع وصله روی یک دستگاه، یکی از ویژگی‌های طراحی کیسه‌ساز قابل حمل قابل انعطاف است. رول مواد پچ را می توان از استوک تقویت کننده مات به فیلم پنجره شفاف تغییر داد. قالب های برش نیز برای ساخت تکه هایی با اندازه های مختلف قابل تعویض هستند. کنترل ها برای مطابقت با اندازه پچ جدید و تنظیمات پیوند به روز می شوند. این انعطاف‌پذیری به یک دستگاه اجازه می‌دهد تا انواع مختلفی از کیسه‌های کیسه‌ای را بدون تغییر مکانیکی زیاد تولید کند-یک کیسه حلقه-با تکه‌های تقویت‌کننده، یک کیسه قالب-برش با وصله‌های پنجره یا یک کیسه وصله-فقط بدون کیسه.

مطالعه‌ای که توسط موسسه ماشین‌آلات بسته‌بندی دانشگاه ایالتی میشیگان انجام شد، به بررسی سرعت جابجایی بسته‌بندی‌کنندگان چند منظوره از شغلی به شغل دیگر پرداخت. آنها دریافتند که ماشین‌هایی با سیستم‌های کنترل وصله قابل برنامه‌ریزی و سروو{1}}در مقایسه با سیستم‌های تنظیم‌شده مکانیکی، زمان سوئیچینگ را ۶۰ تا ۷۵ درصد کاهش دادند. این کاهش در زمان تغییر به طور مستقیم استفاده از ماشین را بهبود می بخشد و ضایعات را در حین جابجایی بین دو محصول کاهش می دهد.

سرعت، تعمیر و نگهداری، و محدودیت های اتوماسیون

حداکثر سرعت حمل کیسه با درج خودکار دستگیره توسط هیچ یک از اجزا تنظیم نمی شود. این با کل زمان مجاز توسط تمام مراحل در چرخه تعیین می شود. با سرعت 150 کیسه در دقیقه، دستگاه هر 400 میلی ثانیه یک چرخه کامل را تکمیل می کند. در این مدت کیسه باید سر جای خود باشد، دسته باید بریده و تا شود، وصله باید بریده و جابجا شود، چسب باید اعمال شود، سیستم باندینگ باید فشرده و شل شود و کیسه تمام شده باید به محل جمع آوری ارسال شود. هر مرحله از بودجه 400{8}}میلی ثانیه ای استفاده می کند. بقیه زمان‌ها-زمان بین پایان یک مرحله و شروع مرحله بعدی یک بالشتک زمان‌بندی برای جذب تغییرات کوچک است.

با افزایش سرعت، بالشتک زمان کوچکتر و کوچکتر می شود. با 200 کیسه در دقیقه، زمان چرخه به 300 میلی ثانیه کاهش می یابد. واشر ممکن است برای کنترل تغییرات عادی در تغذیه مواد، خشک کردن چسب یا پاسخ سنسور کافی نباشد. ماشین‌ها به کیفیت مواد، دمای اتاق و سایش ماشین حساس‌تر هستند. نیازهای تعمیر و نگهداری بیشتر است و احتمال نقص های تصادفی بیشتر است.

استانداردهای ماشین آلات بسته بندی OMAC که تحت IEEE ایجاد شده است، سیستمی را برای کنترل وضعیت ماشین و عیب یابی ارائه می دهد. این به اپراتورها کمک می کند تا به سرعت مشکلات زمان بندی را شناسایی و حل کنند. ماشین‌هایی که از استانداردهای OMAC پیروی می‌کنند، داده‌های تشخیصی دقیق --شامل اندازه‌گیری‌های زمان‌بندی در هر سایت و گزارش‌هایی را که در طول زمان تغییر می‌کنند، نمایش می‌دهند. این امکان نگهداری اولیه و تنظیم دقیق فرآیند را فراهم می کند.

نتیجه گیری

سازنده کیسه حمل و نقل از سیستم برش و تا کردن دقیق تغذیه مواد سروو{0}راینده استفاده می‌کند، واحدهای اتصال قابل برنامه‌ریزی قابل برنامه‌ریزی لایه‌ای زمان‌بندی کنترل کیفیت سنسور کنترل کیفیت درج خودکار دسته و پردازش وصله را انجام می‌دهد. دستگاه چندین شبکه از مواد-کیسه، میله دستگیره، چسب و چسب- را در یک حلقه محکم و زمان بندی شده که صدها بار در دقیقه تکرار می شود، حرکت می دهد. تغییر از سیستم‌های درایو بادامک مکانیکی به تنظیمات سروو{5}}کنترل‌شده و قابل برنامه‌ریزی، این ماشین‌ها را از ابزارهای یک‌کاره{6}}به پلت‌فرم‌های تولید انعطاف‌پذیر تبدیل کرده است که می‌توانند چندین سبک کیسه را با زمان تعویض کمی مدیریت کنند. مرحله بعدی مکانیکی نیست. این در مورد هوشمندهای نرم افزاری است که زمان را بهبود می بخشد، زمان تعمیر و نگهداری را پیش بینی می کند و زمانی که تغییرات عمده رخ می دهد تنظیم می کند. با پیشرفت در سیستم های کنترل و فناوری حسگر، گام بعدی حرکت رو به جلو خواهد بود.

مراجع

• سازمان بین المللی استاندارد.ISO 21848 - بسته بندی - کیسه بسته بندی انعطاف پذیر-ساخت ماشین آلات - تحمل ابعاد. ژنو: ISO، 2019.
• جامعه مهندسین ساخت و ساز. "سیستم‌های تغذیه‌کننده مواد سروو{1} در ماشین‌های تبدیل: دقت ثبت و کنترل کشش."مجله مهندسی ساخت و ساز، جلد. 166، شماره. 4، 2021.
• ASTM International.روش تست استاندارد ASTM F88 - برای استحکام مهر و موم مواد مانع انعطاف پذیر. West Conshohocken: ASTM، 2021.
• موسسه ملی استاندارد و فناوری. "بهینه سازی پارامترهای جوش اولتراسونیک برای مواد نبافته ترموپلاستیک در کاربردهای بسته بندی."تبصره فنی NIST 2195, 2020.
• IEEE Industrial Electronics Society. "فناوری شفت خط الکترونیکی در ماشین آلات تبدیل: هماهنگ سازی دقیق و معماری های سروو توزیع شده."معاملات IEEE در الکترونیک صنعتی، جلد. 68، شماره. 7، 2021.
• موسسه تحقیقات ماشین آلات بسته بندی، دانشگاه ایالتی میشیگان. "کارایی تغییر در کیسه‌های چندکاره-ساخت ماشین‌ها: سیستم‌های سروو{3}}در مقابل سیستم‌های مکانیکی."مجله فناوری و علوم بسته بندی، جلد. 34، شماره. 2، 2022.
• کارگروه بسته بندی OMAC، موسسه مهندسین برق و الکترونیک.دستورالعمل ماشین آلات بسته بندی OMAC: مدیریت و تشخیص ایالتی. Piscataway: IEEE، 2020.