Intrați în orice bucătărie-rapidă, iar cutia cu clapetă așezată sub lampa de căldură arată neremarcabil. Dar precizia necesară pentru a produce-plierea, presarea și lipirea unui semifabricat de carton plat într-un recipient-rezistent la grăsimi,-sigur pentru alimente, care își menține forma în condiții de căldură și umiditate-este orice altceva decât simplă. Omașină de făcut cutii de hamburgeriface toți acești pași de la sine. Așadar, transformă un semifabricat tăiat plat într-o cutie finită la viteze pe care plierea manuală nu le poate egala.
Cunoașterea fiecărui pas îi ajută pe lucrători să obțină mai multă producție, să găsească probleme și să facă alegeri mai bune atunci când cumpără mașini.
Cu ce începe mașina: matrița-Cut Blank
Înainte ca mașina să ruleze chiar și un ciclu, materia primă trebuie să fie gata. Deci, intrarea este un semifabricat de carton tăiat. Aceasta este o foaie plată care este deja tăiată și marcată la forma exactă a cutiei finite. Majoritatea semifabricatelor pentru cutii de hamburger sunt realizate din carton alb sau kraft de 250 până la 400 g/m² alimentar-, de obicei cu o laminare PE (polietilenă) sau un strat rezistent la grăsime- aplicat pe suprafața de contact-cu alimentele.
Modelul de pre-punctare (crescare) este critic. Liniile de scor definesc exact unde se va plia spațiul liber. Dacă adâncimea sau poziția punctajului este chiar ușor redusă, cutia rezultată fie se va plia mai departe de colțul matriței, lăsând cute vizibile, fie va rezista în întregime la pliere, blocând stația de formare.
Mașina nu moare-taie semifabricatele în sine-această operație are loc de obicei în amonte, pe o mașină de tăiat plată separată sau cu matriță rotativă-. Stivele de semifabricate pre-decupate sunt apoi încărcate în magazia mașinii pentru alimentare automată.
Pasul 1: Hrănirea în gol și separarea
Procesul începe la magazie, un buncăr de stivuire care deține câteva sute de semifabricate simultan. Mecanismul de alimentare al semifabricatului-cel mai frecvent ventuze cu vid de pe brațele servo-acționate-ridică cel mai de sus semifabricat din stivă și îl avansează pe calea de transport a mașinii.
Separarea goală este partea cea mai sensibilă mecanic a acestei stații. Piesele semifabricate adiacente tind să adere, în special în medii umede sau când stratul rezistent la grăsimi-are energie de suprafață ridicată. O suflare de aer secundară sau un deget mecanic previne alimentarea dublă-prin ruperea oricărei aderențe între semifabricatul ridicat și cel de dedesubt.
Sistemele moderne servo-pe o mașină de fabricat cutii de hamburgeri stochează fiecare dimensiune goală ca o rețetă. Când operatorul selectează o dimensiune a produsului, lungimea cursei mecanismului de alimentare, sincronizarea și secvența supapei de vid se ajustează automat-nu este necesară ajustarea mecanică manuală.
Viteza de avans pe o mașină cu o singură bandă -funcționează, de obicei, între 50 și 200 de semifabricate pe minut, în funcție de geometria casetei. Cutiile mai adânci cu secvențe de pliere mai complexe rulează mai încet; tăvile plate dintr-o singură bucată-funcţionează mai repede.
Pasul 2: activarea pre-îndoirea și îndoirea
Înainte ca semifabricatul să ajungă la stația de lipire, șinele de ghidare și plăcile de pliere încep să se îndoaie de-a lungul liniilor marcate. Deci, această stație de pre-pliere face două lucrări. Mai întâi, reduce forța necesară la stația de presare a matriței mai târziu. În al doilea rând, se asigură că semifabricatul ajunge la stația de lipire într-o poziție stabilă, repetabilă.
Pe majoritatea mașinilor, acest pas implică ghidaje de pliere statice-rampe și canale curbe prin care trece semifabricatul la viteza de transport. Pe măsură ce semifabricatul se deplasează înainte, panourile sale laterale se pliază progresiv în sus de-a lungul liniilor de scor. Până la ieșirea din această stație, cutia este parțial tri-dimensională: pereții laterali sunt în poziție verticală, dar colțurile și clapele de bază nu sunt încă blocate.
Calitatea pre-plierii depinde în mare măsură de calitatea punctajului semifabricatului. Un scor prea puțin adânc necesită o forță excesivă pentru a se activa, riscând ruperea în gol. Un scor prea adânc poate cauza plierea prematură înainte ca semifabricatul să ajungă în poziția corectă în calea de alimentare.
Pasul 3: Aplicarea lipiciului
Cu semifabricatul în starea sa parțial pliată, stația de lipire aplică adeziv pe zonele specifice care se vor lipi atunci când sunt presate. Pentru ambalajele pentru-servicii alimentare, adezivii pe bază de-apă sunt utilizați aproape universal în detrimentul adezivilor cu solvenți-aceștia respectă reglementările privind materialele în contact cu alimentele și nu produc emisii volatile în timpul funcționării.
Aplicatorul de adeziv este de obicei un sistem de duză sau role activat pneumatic care depune un model precis de adeziv pe colțurile și zonele de suprapunere a bazei. Greutatea adezivului, lățimea talonului și timpul de aplicare sunt toate parametrizate în rețeta PLC a mașinii. Volumul incorect de adeziv este una dintre cele mai frecvente cauze ale cutiilor defectuoase: prea puțin adeziv produce îmbinări slabe care se deschid în timpul utilizării; prea mult adeziv se strânge vizibil, creează risc de contaminare și poate face ca cutiile finite adiacente să se lipească în stiva de ieșire.
Unele mașini folosesc adeziv cu topire la cald-mai degrabă decât adeziv pe bază de apă-pentru aplicațiile în care este nevoie de un timp mai rapid de priză. Adezivul-fierbinte se fixează în 1 până la 3 secunde sub presiune, comparativ cu 5 până la 15 secunde pentru adeziv-pe bază de apă. Compartimentul este o complexitate mai mare a echipamentului: un sistem de topire la cald necesită un rezervor încălzit, furtunuri cu temperatură controlată și duze de aplicare care necesită mai multă întreținere decât un sistem de lipici rece.
Jurnalul de Tehnologie și Cercetare a Ambalajului a arătat că puterea de aderență în cutiile din carton pentru alimente depinde foarte mult atât de tipul de adeziv, cât și de energia de suprafață a stratului de pe carton. Așadar, plăcile laminate PE-de obicei au nevoie de amestecuri de lipici care sunt făcute pentru suprafețe cu-scădere de energie pentru a obține o lipire puternică.
Pasul 4: Presarea și formarea matriței
Acesta este pasul principal în întregul proces. Aici semifabricatul plat devine o cutie 3D. Semifabricatul, acum parțial pliat și cu lipici pe el, intră în stația de presare a matriței. Apoi o matriță de sus și de jos potrivite se închide în jurul semifabricatului. Așa că îl presează în forma finală a cutiei.
Matrița face trei lucruri simultan:
Formare dimensională: pereții matriței împing toate panourile, urechile și clapetele în locurile lor finale. Deci au stabilit dimensiunea interioară exactă a cutiei.
Lipirea adezivă: Presiunea din matriță presează îmbinările lipite împreună. Deci, aceasta începe legătura de adeziv și o stabilește sub presiune controlată.
Setare structurală: pentru cutiile din carton mai greu, matrița ține pentru scurt timp semifabricatul în poziție suficient de mult pentru ca memoria de pliere-tendința materialului de a reveni la plat-să se disipeze parțial.
Timpul de repaus al matriței variază în funcție de tipul de adeziv și greutatea plăcii. Pe sistemele adezive pe bază de apă cu placă standard de 300 g/m², o perioadă de timp de aproximativ 0,5 până la 1,5 secunde la închiderea completă asigură o rezistență inițială adecvată a adeziunii pentru ca cutia să fie transportată fără deschidere. Pe sistemele de top-fierbinte, durata poate fi mai scurtă, deoarece lipirea este mai rapidă.
Precizia alinierii matriței contează. Conform ghidului tehnic al Institutului de Producători de Mașini de Ambalare, toleranțele de poziționare a matriței pentru recipientele cu clapetă pentru alimente nu trebuie să depășească ± 0,3 mm în nicio direcție pentru a menține o geometrie constantă a cutiei și pentru a preveni dezalinierea balamalei pe produsul finit.
Pasul 5: Formarea balamalei Clamshell
Cutia pentru hamburger are o balama care permite deschiderea și închiderea capacului fără a se rupe. Această balama se formează în timpul sau imediat după etapa de presare a matriței.
În funcție de designul mașinii, balamaua este creată într-unul din două moduri. Într-o mașină cu un singur-pas, geometria matriței în sine formează balamaua-semul este presat într-o formă care lasă un pliu strâns la linia balamalei, care devine flexibilă după o scurtă perioadă de relaxare. Într-o mașină cu mai multe-trepte, o stație dedicată de formare-balamalei urmează presa principală, folosind un element de presare mai îngust pentru a stabili cu precizie cuta balamalei.
Durabilitatea balamalei este unul dintre cele mai importante criterii de performanță pentru o cutie de hamburger. Analiza defecțiunilor pe teren publicată în Food Packaging and Shelf Life (Elsevier) a constatat că fisurarea balamalei reprezintă o proporție semnificativă a plângerilor containerelor de alimente în aplicațiile de restaurante cu servicii rapide-, majoritatea defecțiunilor fiind urmărite la adâncimea insuficientă a punctajului la linia balamalei, mai degrabă decât defecțiunile de adeziv sau material în altă parte a cutiei.
Pasul 6: Controlul calității și transportul ieșirii
Pe măsură ce cutiile formate ies din stația de matriță, o combinație de ghidaje mecanice, senzori și transportoare se ocupă de verificarea calității și gestionarea ieșirii.
Senzorii optici sau de proximitate verifică următoarele:
Dacă cutia este complet formată (respingere-cutie plată)
Dacă capacul este aliniat în limitele toleranței
Indiferent dacă există o stoarcere de adeziv-în zona de relaxare a balamalei sau a capacului
Casetele care eșuează aceste verificări sunt deviate din fluxul de ieșire principal. Pe mașinile moderne cu conectivitate IIoT, aceste evenimente de respingere sunt înregistrate cu marcaje temporale și legate de parametrii mașinii specifici-permițând analiza modelului care poate identifica alinierea lent a matriței, componentele de ghidare uzate sau deviația de livrare a adezivului înainte ca acestea să devină probleme de producție la scară completă-.
Cutiile acceptate se deplasează la transportorul de ieșire, unde sunt de obicei stivuite în grupuri numărate și descărcate pentru a fi grupate în aval sau încărcate direct în cutiile de transport.
Sistem de control și schimbare
O mașină modernă de făcut cutii de hamburgeri este controlată de un PLC cu un HMI cu ecran tactil care stochează rețetele produselor. O rețetă conține toate informațiile parametrice pentru o anumită dimensiune a cutiei: cursa de alimentare, timpul de pre-pliere, modelul și volumul de aplicare a lipiciului, timpul de așteptare al presei matriței și viteza transportorului de ieșire.
Comutarea între dimensiunile cutiei implică două elemente: selecția rețetei (realizată în câteva secunde pe HMI) și schimbarea fizică a matriței. Înlocuirea matriței la mașinile servo-de obicei durează între 15 și 30 de minute cu unelte standard. Mașinile concepute pentru schimbarea rapidă a matriței folosesc sisteme de montare a matriței fără instrumente-care pot reduce acest lucru la mai puțin de 10 minute.
Această flexibilitate face ca mașina de fabricare a cutiilor de hamburgeri să fie practică pentru operațiunile care rulează mai multe SKU-uri de produse într-un singur schimb.
Materiale și efectul lor asupra performanței mașinii
Nu toate cartonul funcționează identic pe aceeași mașină. Trei variabile materiale au cea mai puternică influență asupra consistenței producției:
Greutatea plăcii (gsm): plăcile mai ușoare (200 până la 280 gsm) se pliază mai ușor, dar produc cutii mai puțin rigide. Plăcile mai grele (350 până la 450 g/m²) produc recipiente mai rigide, dar necesită o forță mai mare de presare a matriței și poate avea nevoie de timp de păstrare puțin mai lung.
Conținut de umiditate: cartonul rulează cel mai constant la 4 până la 8 procente de umiditate. Sub 4 procente, plăcile devin fragile și se rup ușor la liniile de scor. Peste 8 la sută, plăcile devin moi și este posibil să nu-și păstreze forma presată suficient de mult pentru ca lipiciul să se fixeze.
Tipul de acoperire și energia de suprafață: plăcile laminate PE-și plăcile acoperite cu barieră-de grăsime au energii de suprafață diferite. Deci, acest lucru afectează atât modul în care se pliază (pliază mai rigidă decât placa neacoperită) și cât de bine se lipește lipiciul de ele. Unele acoperiri rezistente la grăsimi-nu funcționează cu cleiurile standard PVAc pe bază de apă-. Deci, aveți nevoie de amestecuri speciale de lipici pentru a obține o legătură puternică.
Probleme și cauze comune de producție
| Emisiune | Cauza rădăcină tipică | Verificare recomandată |
|---|---|---|
| Cutia se deschide la colț după formare | Volum insuficient de adeziv; timp scurt de ședere | Verificați greutatea margelelor de lipici; crește mucegaiul |
| Lacrimi goale în timpul pliului | Scor prea puțin adânc; umiditatea plăcii prea scăzută | Verificați din nou uneltele tăiate-; măsurați umiditatea plăcii |
| Fisuri ale balamalei în utilizare | Adâncimea punctajului este insuficientă la linia balamalei | Inspectați matrița-în amonte; ajustați adâncimea regulii de scor |
| Nealinierea capacului | Uzura mucegaiului sau nealinierea; deriva şină de ghidare | Verificați poziționarea matriței; recalibrați șinele de ghidare |
| Feed dublu{0} | Blank aderă în stivă; uzura ventuzei | Creșteți presiunea de explozie a aerului; înlocuiți cupele uzate |
| Adeziv se stoarce- | Volum de adeziv în exces; plasarea incorectă a mărgelelor | Reduceți setarea greutății adezivului; verificați poziția duzei |
FAQ
Ce tipuri de cutii poate produce aceeași mașină?
Majoritatea mașinilor pot produce o gamă largă de formate de recipiente pentru alimente schimbând setul de matrițe și încărcând rețeta corespunzătoare. Dincolo de coji de hamburger, formatele obișnuite includ cutii de prajiți, tăvi pentru hot-dog, cutii dintr-o singură bucată-la pachet și capace pentru găleți pentru pui. Intervalul de dimensiuni al mașinii determină ceea ce este posibil.
Cât durează un set de matrițe?
Formele din oțel de pe o mașină-bine întreținută durează de obicei între 3 și 5 milioane de cicluri. Uzura se manifestă mai întâi ca geometrie-de margine și apoi ca o deviere dimensională măsurabilă. Inspecția suprafeței matriței la fiecare 500.000 de cicluri este un interval rezonabil de întreținere.
Aparatul are nevoie de aer comprimat?
Da. Sistemele pneumatice se ocupă de ventuze goale, de separare cu jet de aer și, în unele modele, de acționarea presei de matriță. Presiunea standard de funcționare este de 0,5 până la 0,8 MPa, cu un consum de aer de aproximativ 300 până la 500 de litri pe minut la viteza maximă de producție.
Cât spațiu ocupă o mașină obișnuită?
O mașină cu o singură bandă-ocupă aproximativ 3.600 mm pe 1.500 mm spațiu pe podea. Așadar, lăsați spațiu suplimentar pentru încărcarea semifabricatelor, pentru transportorul de ieșire și pentru a ajunge la panourile de întreținere.
Cum se compară un servo-mașină cu o mașină cu came-și-cu angrenaje?
Mașinile servo-permit ajustarea parametrilor bazate pe rețete-fără intervenție mecanică, reducând timpul de schimbare și permițând reglarea mai fină a procesului. Mașinile cu came-și-cu angrenaje sunt mai simple din punct de vedere mecanic și adesea mai robuste în medii dure, dar necesită o ajustare fizică pentru fiecare modificare a parametrului.
Concluzie
O mașină de fabricat cutii de hamburgeri transformă un semifabricat de carton plat într-un recipient cu clapetă finit prin șase pași coordonați: alimentare și separare, pre{0}}pliere, aplicare de lipici, presare a matriței, formarea balamalei și transportul de ieșire. Fiecare pas are propriile sale moduri de defecțiune, propriile parametri cheie și propria sa relație cu calitatea necompletată din amonte pe care o primește mașina.
Pentru operatori, înțelegerea acestei secvențe înseamnă a ști exact unde să caute atunci când calitatea ieșirii deviază. Pentru cumpărătorii care specifică echipamente noi, înseamnă să pună întrebările potrivite despre capacitatea servo, timpul de schimbare a matriței, compatibilitatea sistemului adeziv și gestionarea rețetelor. Mecanica nu este complicată-dar detaliile contează.
Surse:
- Institutul producătorilor de mașini de ambalare - Toleranțele de poziționare a matrițelor și standardele tehnice pentru echipamentele de formare a recipientelor pentru alimente.
- Journal of Packaging Technology and Research - Analiza rezistenței adezivului în recipientele alimentare din carton PE-laminat.
- Ambalarea alimentelor și termenul de valabilitate (Elsevier) - Analiza defecțiunilor pe teren a fisurilor balamalei în containerele cu clapetă pentru restaurante cu servicii rapide-.
- Analiza automatizării ambalajelor industriale - Criterii de referință pentru performanța sistemului de servomotor pentru mașinile de formare a cutiilor.
- Consiliul Internațional de Inovare a Ambalajului - Reglementări privind materialele care intră în contact cu alimentele și regulile de conformitate cu adezivii pe bază de apă-pentru ambalajele din hârtie pentru alimente.