Bez çanta yapımı-ister kağıt, ister plastik, ister dokunmamış kumaş olsun-bir dizi adımı içerir: kesme, yapıştırma, katlama ve son işlem. Bu adımlar, sürekli olarak yuvarlanan ham maddeleri perakende veya fabrika kullanımı için bitmiş bir torbaya dönüştürür. Tutamaçların eklenmesi ve yamaların takılması bu adımlardaki en zor mekanik iştir. Bez çanta üreticisinin birden fazla malzemeden oluşan bir ağı aynı anda hareket ettirmesi, büyük bir hassasiyetle yapıştırıcı veya ısıyla yapıştırma uygulaması ve dakikada 150 torbanın üzerinde bir hızı koruması gerekir. Bu makinelerin ekleme ve yamaları otomatik olarak nasıl gerçekleştirdiğini anlamak için birlikte çalışan mekanik parçalara, sensör sistemlerine ve kontrol kurulumlarına bakmamız gerekir.
Temel Çizgi: Çanta Gövde Formasyonu
Çantalar kulplar veya yamalar eklenmeden önce yapılmalıdır. Standart bir plastik torba üreticisinde, film büyük bir rulodan düşer, tüp şeklinde katlanır ve alt kısmı kapatılır. Kesme bıçağı boruyu uygun uzunlukta ayrı ceplere keser. Daha sonra her torba, bir sonraki adıma hazır olmak üzere konveyör bandı veya zincir sistemi üzerinde ileri doğru hareket eder.
Torbanın sapa veya tamir istasyonuna ulaştığında hizalanması sonraki tüm işlerin anahtarıdır. Torba 2 mm veya 3 mm düşerse, taşıma veya yama işlemi yanlış olmaya devam edecek ve bu da kötü bir torbaya neden olacaktır. Hizalama, mekanik kılavuzlar, film üzerindeki baskıyı okuyan fotoreseptörler ve hareket ettikçe torbanın konumunu ayarlayan servo-tahrikli iletim sistemleri aracılığıyla gerçekleştirilir. bu kesinlik ihtiyaçları ISO 21848 kapsamındadır. Esnek paketleme makineleri için boyut sınırlarını belirler..
Kol Yerleştirme: Malzeme Hazırlama ve Besleme
Otomatik sap yerleştirme, ayrı bir malzeme tedarikiyle başlar: -kağıt bant, plastik şerit veya kesilmiş film şeritleri gibi- düz bir malzeme rulosu, torba sapı haline gelir. Sap malzemesinin belirli bir uzunluğa kadar kesilmesi gerekir ve eğer halkalı bir sap gerekiyorsa bağlamadan önce katlayın ve çantada doğru yere yerleştirin.
Dairesel bir torbaya yönelik bir torba yapıcıda, sap şeridi ilk önce sap halkası bağlantı tırnaklarına uygun bir uzunluğa kesilir. Bant daha sonra kılavuz plakası ve kılavuz rayı olan mekanik bir katlanır masa kullanılarak U veya D şeklinde katlanır. Kıvrımların şekli her zaman aynı olmalıdır. Katlamadaki değişiklik sapın uzunluğunu değiştirerek onu dengesiz hale getirir. Servo-kontrollü katlama sistemleri, yeni makinelerde kam-tahrikli mekanik katlamaların yerini almıştır. Bunun nedeni, servo sistemin, parça değiştirmeye gerek kalmadan katlama boyutlarının elektronik olarak değiştirilmesine olanak sağlamasıdır.
Yama takviyesi-Yükü dağıtmak ve sapın torba membranını yırtmasını önlemek için sap bağlantı noktasına küçük bir dikdörtgen malzeme yerleştirmek-ayrı bir yama malzemeleri ağını çözer ve bunları ayrı yamalar halinde keser. Yamalar genellikle döner bir kalıp kullanılarak kesilir ve yamayı kesmek için bir örs kullanılır. Bu, aynı boyuttaki yamanın aynı hızda üretilmesine olanak tanır. Daha sonra yama, vakum vantuzları veya mekanik bir aparat kullanılarak torbaya taşınır. Bunlar, yamayı tam olarak sap bağlantı noktasının üzerine yerleştirir.
Üretim mühendisleri topluluğu, mekanik işlemlerde servo-tahrikli malzeme besleme sistemleri üzerine bir makale yazdı. Malzeme ağının gerçek-gerilim kontrolü için servo besleyiciler kullanıldığında, dakikada 200 tur hızında ± 0,5 milimetrelik hizalama doğruluğuna ulaşılabileceğini gösteriyorlar. Bu doğruluk düzeyi yama yerleştirmenin anahtarıdır. İyi bir takviye sağlamak için yama, sap bağlantı alanını tamamen kaplamalıdır.
Yapıştırma Operasyonu: Yapıştırıcı, Isı Yalıtımı veya Ultrasonik Kaynak
Çantanın sapı ve yaması yerine yerleştirildikten sonra bunların sabitlenmesi gerekir. Bez çanta yapma makinesinde yaygın olarak kullanılan üç çeşit yapıştırma yöntemi vardır. Ambalaj malzemesine göre gerekli bağ kuvveti, üretim hızı ve diğer faktörler seçilir.
Sıcak eriyik uygulaması en esnek yöntemdir. Kulpları ve yamaları kağıda,-dokunmamış kumaşa ve bazı plastik torbalara yapıştırmak için uygundur. Isıtılmış tutkal tankı, erimiş yapıştırıcıyı programlanabilir bir ağızlık yoluyla pompalar. Bu ağızlık, torbaya veya sap etiketine bir tutkal deseni koyar. Nozül düzeni-genellikle dikdörtgen, çift-kablolu veya noktalı-makine dolaşırken açılıp kapanan bir solenoid valf tarafından kontrol edilir. Tutkalın sıcaklığı ve miktarı uygun olmalıdır. Çok az tutkal, çok zayıf, ağırlık altında kırılabilir. Çok fazla tutkal, makinelerin ve bez torba yüzeylerinin lekelenmesine neden olabilecek çıkıntılara yol açabilir.
Torba ve sap aynı tipte termoplastik filmlerden olduğunda termal yalıtım kullanın. Contayı ısıtın ve sapı torbaya doğru bastırın. Bu, plastik temas noktasını eritir ve bir kaynak oluşturur. Mühürleme ayarları-sıcaklık, basınç ve süre-belirli filmler için ayarlanmalıdır. ASTM F88, esnek malzemelerin sızdırmazlık mukavemetini ölçmek için standart bir test yöntemi sağlar. Makine üreticileri bu testleri makine kontrolöründeki conta ayarlarını kontrol etmek için kullanır.
Ultrasonik kaynak, özellikle dokunmamış torbalar için uygun olan nispeten yeni bir torbalama yöntemidir. Ultrasonik hoparlörler 20 ila 40 kHz'de titreşir. Bu, sap etiketi ile torba arasındaki temas noktasında sürtünme ısısı yaratır. Yerel ısıtma, ekstra ısı veya yapıştırıcı olmadan kaynak yapılabilir. Ultrasonik kaynak, temizlik, tatsızlık ve çevredeki malzemelere termal zarar vermeme avantajlarına sahiptir. Bu, gıdada kullanılabilir-torbaların kullanımı açısından önemlidir. NIST, termoplastik dokunmamış malzemeler için ultrasonik kaynak parametrelerinin ayarlanmasına ilişkin çalışmayı yayınladı. Kaynak mukavemetinin titreşim genliği ve sıkma basıncı ile yakından ilişkili olduğunu buldular. En iyi ayarlar polimer türüne bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir.
Senkronizasyon: Kontrol Mimarisi
Otomatik tanıtıcı ekleme ve yama işlemeyle ilgili asıl zorluk zamanlamadır. Çantalar, sap malzemeleri, yama malzemeleri ve bağlama mekanizmasının tümü aynı anda aynı konumda olmalı, zamanlama hatalarına yer bırakmadan döngüden sonra yüksek hızda hareket etmelidir. Bu zamanlama katmanlı kontrol kurulumu aracılığıyla yapılır.
Üst kısımda, programlanabilir bir mantık denetleyicisi (PLC) veya hareket denetleyicisi, makinenin ana saati görevi görür. Denetleyici, makinenin döngüsünün açısını belirlemek için-genellikle ana tahrik hattı şaftındaki bir kodlayıcıdan veya sanal elektronik makaradan- ana konuma sinyal gönderir. Makinedeki her servo motor bu ana pozisyonu takip eder ve hareketini ana pozisyona göre hesaplar. Ana bilgisayar konumu, torbanın sap konumuna ulaştığını gösterdiğinde, servoya beslenen sap, sapı üretmek için hızlanır, yama keser ve yamayı üretmek için servoyu aktarır ve bağlama sistemi -milisaniyeler içinde açılır.
IEEE Endüstriyel Elektronik Topluluğu, dönüşüm makinelerindeki elektronik hat mili teknolojisinin gelişimi hakkında bir makale yazdı. Modern dağıtılmış servo sistemlerinin, bir nesnenin zamanını ana şaftın dönüşünü ±0,1 derece dahilinde kontrol edebildiğine dikkat çekiyorlar. Bu, normal makine hızlarındaki-milisaniyenin altındaki zamanlamayla aynıdır. Bu hassasiyet seviyesi, tam otomatik bir kolun yüksek çıkış hızında yerleştirilmesini mümkün kılan şeydir. Kamlar, dişliler ve triger kayışları kullanan eski mekanik sistemler bunu ancak çok sayıda mekanik parça ve çok az değişiklik alanıyla yapabiliyordu.
Sensör Geri Bildirimi ve Kalite Güvencesi
Zaman tek başına yeterli değildir. Makineler ayrıca her adımın doğru olduğunu kontrol etmeli ve uygun olmayan torbaları işlemeyi veya yamamayı reddetmelidir. Her istasyonda gerçek zamanlı geri bildirim için-bir dizi sensör bulunur.
Fotoelektrik sensörler katlanır masaya girdiğinde sap malzemesinin orada ve doğru yerde olup olmadığını kontrol eder. Sensör, tutamak şeridinin eksik veya hizalı olmadığını gösterirse, kontrolör bir arızayı tetikleyebilir ve kötü bir torba oluşmadan makineyi durdurabilir. Yamaların yerleşimini ve şekil yapıştırma desenini kontrol etmek için görsel sistemler-görüntü analiz yazılımına sahip küçük kameralar- giderek daha fazla kullanılıyor. Görsel sistem, kontrol noktasından geçen her torbanın fotoğrafını çeker ve bunu bir referans görüntüyle karşılaştırır. Çok fazla değişiklik gösteren torbalar daha sonra şantın çıkarılması için işaretlenir.
FDA'nın HACCP çerçevesi, başlangıçta gıda güvenliği için tasarlanmış olmasına rağmen, makine üreticileri tarafından kusurları durdurmaya yönelik bir model olarak kullanılmıştır. Üreticiler, tutamaç yerleştirme ve yayınlama adımlarını temel kontrol noktaları olarak ekleyerek ve her adıma otomatik algılama ekleyerek, torba üreticilerinin proses ayarlarının ayarlanmasına kadar izlenebilecek istikrarlı, hatasız bir çıktı sağladığını gösterebilirler.
Yama İşleme Değişiklikleri: Güçlendirme Yamaları ve Pencere Yamaları
Bir bez çanta üreticisinde yama işleme, aynı mekanik parçaları kullanarak ancak farklı şekillerde iki farklı şekilde çalışır. Daha önce de belirtildiği gibi, Takviye yamaları yükü dağıtmak için sap bağlantı noktasında bulunur. Pencere yamaları-şeffaf bir pencere oluşturmak için torbadaki bir deliğin üzerine yerleştirilen şeffaf filmden oluşan bir dikdörtgen-farklı konumlandırma ayarları gerektirir ancak aynı yama besleme, kesme ve yapıştırma sistemlerini kullanır.
Aynı makinede her iki tip yamayı işleyebilmek, esnek portatif torba yapıcının tasarım özelliğidir. Yama malzemesi rulosu opak takviye stoğundan şeffaf cam filmine değiştirilebilir. Farklı boyutlarda yamalar yapmak için kesme kalıpları da değiştirilebilir. Kontroller, yeni yamanın boyutuna ve birleştirme ayarlarına uyacak şekilde güncellendi. Bu esneklik, bir makinenin çok fazla mekanik değişiklik gerektirmeden çeşitli çanta çanta stilleri üretmesine olanak tanır: takviye yamaları olan halka-şeklinde bir çanta, pencere yamaları olan kalıpla kesilmiş bir çanta veya pencere-yaması olmayan yalnızca yama-bir çanta.
Michigan Eyalet Üniversitesi Paketleme Makineleri Enstitüsü tarafından yapılan araştırmada, çok işlevli paketleyicilerin işten işe ne kadar hızlı hareket ettiği incelendi. Servo-tahrikli, programlanabilir yama işleme sistemlerine sahip makinelerin, mekanik olarak düzenlenen sistemlere kıyasla anahtarlama sürelerini %60 ila %75 oranında azalttığını buldular. Geçiş süresindeki bu azalma doğrudan makine kullanımını iyileştirir ve ürün çalışmaları arasında geçiş sırasında israfı azaltır.
Hız, Bakım ve Otomasyonun Sınırları
Otomatik kol yerleştirme özelliğine sahip bir çanta taşıyıcısının maksimum hızı herhangi bir bileşen tarafından ayarlanmaz. Döngüdeki tüm adımların izin verdiği toplam süreye göre belirlenir. Dakikada 150 torba kapasiteli makine, her 400 milisaniyede bir tam döngüyü tamamlıyor. Bu süre zarfında torbanın yerinde olması, sapın kesilip katlanması, yamanın kesilip taşınması, tutkal uygulanması, yapıştırma sisteminin bastırılıp gevşetilmesi ve biten torbanın toplama alanına gönderilmesi gerekir. Her adım, 400-milisaniyelik bütçenin bir kısmını kullanır. Zamanın geri kalanı ({9}}bir adımın sonu ile bir sonrakinin başlangıcı arasındaki süre) küçük değişiklikleri absorbe edecek bir zamanlama tamponudur.
Hız arttıkça zamanlama yastığı küçülür ve küçülür. Dakikada 200 torba ile döngü süresi 300 milisaniyeye düşer. Conta, malzeme besleme, tutkal kurutma veya sensör yanıtındaki normal değişiklikleri karşılamak için yeterli olmayabilir. Makineler malzeme kalitesine, oda sıcaklığına ve makine aşınmasına karşı daha hassastır. Bakım ihtiyaçları daha sıktır ve rastgele arızaların olasılığı daha yüksektir.
IEEE kapsamında oluşturulan OMAC paketleme makinesi standartları, makine durum kontrolü ve arıza bulma için bir sistem sağlar. Bu, operatörlerin zamanlama sorunlarını hızlı bir şekilde tanımlamasına ve çözmesine yardımcı olur. OMAC standartlarını izleyen makineler, her sahadaki zamanlama ölçümleri ve zaman içinde değişen günlükler dahil olmak üzere ayrıntılı teşhis verilerini - görüntüler. Bu, erken bakıma ve proseste ince ayar yapılmasına olanak tanır.
Çözüm
Çanta üreticisi, servo servo-tahrikli malzeme besleme hassas kesme ve katlama sistemini benimser, programlanabilir programlanabilir birleştirme birimleri katmanlı zamanlama zamanlama kontrol sensörü kalite kalite kontrolleri, otomatik sap yerleştirme ve yama işlemeyi gerçekleştirir. Makine, birkaç malzeme ağını-torbalar, tutma çubukları, yamalar ve yapıştırıcılardan-, dakikada yüzlerce kez tekrarlanan sıkı, zamanlanmış bir döngü içinde hareket ettirir. Mekanik kam tahrik sistemlerinden servo-kontrollü, programlanabilir kurulumlara geçiş, bu makineleri tek-kullanımlı araçlardan, çok az değişim süresiyle birden fazla torba stilini işleyebilen esnek üretim platformlarına dönüştürdü. Bir sonraki adım mekanik değil. Bu, zamanı iyileştiren, bakımın ne zaman yapılması gerektiğini tahmin eden ve büyük değişiklikler meydana geldiğinde ayarlama yapan akıllı yazılımlarla ilgilidir. Kontrol sistemleri ve sensör teknolojisindeki gelişmelerle birlikte bir sonraki adım ilerlemek olacaktır.
Referanslar
- Uluslararası Standardizasyon Örgütü.ISO 21848 - Ambalaj - Esnek Ambalaj Torbası-Yapım Makineleri - Boyutsal Toleranslar. Cenevre: ISO, 2019.
- İmalat Mühendisleri Derneği. "Dönüştürme Makinelerinde Servo-Tahrikli Malzeme Besleme Sistemleri: Kayıt Doğruluğu ve Gerginlik Kontrolü."İmalat Mühendisliği Dergisi, cilt. 166, hayır. 4, 2021.
- ASTM Uluslararası.ASTM F88 - Esnek Bariyer Malzemelerinin Sızdırmazlık Dayanımına İlişkin Standart Test Yöntemi. Batı Conshohocken: ASTM, 2021.
- Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü. "Ambalaj Uygulamalarında Termoplastik Nonwoven Malzemeler için Ultrasonik Kaynak Parametresi Optimizasyonu."NIST Teknik Notu 2195, 2020.
- IEEE Endüstriyel Elektronik Topluluğu. "Dönüştürme Makinelerinde Elektronik Hat Şaftı Teknolojisi: Senkronizasyon Hassasiyeti ve Dağıtılmış Servo Mimarileri."Endüstriyel Elektronikte IEEE İşlemleri, cilt. 68, hayır. 7, 2021.
- Paketleme Makineleri Araştırma Enstitüsü, Michigan Eyalet Üniversitesi. "Çok-Fonksiyonlu Çanta-Yapım Makinelerinde Geçiş Verimliliği: Servo-Tahrikli ve Mekanik Sistemler Karşılaştırması."Ambalaj Teknolojisi ve Bilimi Dergisi, cilt. 34, hayır. 2, 2022.
- OMAC Ambalaj Çalışma Grubu, Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü.OMAC Paketleme Makineleri Yönergeleri: Durum Yönetimi ve Teşhis. Piscataway: IEEE, 2020.
