Oricine a pliat manual vreodată 200 de cutii într-o tură cunoaște costul fizic. Antebrațele ard, praful de carton umple aerul, iar ritmul încetinește în mod natural în ultima oră. Pentru operațiunile care livrează un volum zilnic semnificativ, acest proces manual nu mai este durabil. Acolo este pe deplinmașină automată de ridicare a cutiilorintră în imagine. Este nevoie de semifabricate de carton plate, dărâmate-și le transformă în cutii deschise,-sigilate, gata să primească produsul-totul fără ca o mână umană să atingă cartonul.
Înțelegerea exactă a modului în care se întâmplă acest lucru, pas cu pas, contează dacă evaluați echipamentul sau încercați să depanați o linie existentă. Mecanica este simplă în principiu, dar implică sincronizare precisă, fizică a vidului și sincronizare mecanică care recompensează o privire mai atentă.
Ce face de fapt mașina
Înainte de a parcurge secvența-cu-pas cu pas, vă ajută să definiți domeniul de activitate. Un montator de cutii face trei lucruri: separă un singur semifabricat plat de o stivă, pliază acel semifabricat într-o formă dreptunghiulară și sigilează clapele inferioare. Asta e toata treaba. Valoarea constă în a face acest lucru la viteză constantă-de obicei, 5 până la 30 de cutii pe minut, în funcție de model-fără variații în calitate.
Versiunile complet automate se ocupă de întregul ciclu în mod independent. Un operator încarcă un teanc de semifabricate plate în magazie, mașina preia de acolo. Versiunile semi-automate necesită ca un operator să plaseze manual fiecare semifabricat în poziția de formare; mașina completează apoi plierea și etanșarea.
Pasul 1: Încărcarea revistei și separarea goale
Procesul începe cu magazia-un buncăr vertical care deține un teanc de carton plat. Înălțimea stivei variază în funcție de design, dar de obicei găzduiește 50 până la 150 de semifabricate simultan, în funcție de grosimea plăcii și de dimensiunea mașinii.
Mecanismul de separare este primul loc în care lucrurile pot merge prost, așa că merită atenție. Majoritatea mașinilor folosesc una dintre cele două abordări:
Separarea de alimentare prin frecare-folosește o bandă rotativă sau o rolă care intră în contact cu semifabricatul de jos din stivă. Frecarea trage blankul de jos înainte, în timp ce un braț de reținere ține stiva rămasă pe loc. Această metodă funcționează bine pentru carton ondulat standard într-un interval de greutate previzibil.
Separarea bazată pe-aspirație folosește cupe de vid pentru a prinde partea superioară a semifabricatului din stivă și pentru a-l ridica departe de stivă. O suflare de aer secundară sau un deget mecanic separă apoi unicul semifabricat de orice foi adiacente care s-ar fi putut lipi. Această metodă se ocupă de o gamă mai largă de greutăți ale plăcilor și condiții de suprafață.
Pentru context, Jurnalul Internațional de Tehnologie de Fabricare Avansată a documentat că separarea goală reprezintă aproximativ 23% din toate incidentele de blocaj în sistemele de ridicare cu viteză mare-, aderența plăcilor indusă de umiditate-care contribuie principal.
Pasul 2: Transfer necompletat și deschidere inițială
Odată separat, semifabricatul trebuie transferat din magazie în secțiunea de formare. Acest transfer este locul în care mașina începe să „deschidă” cutia.
Într-o mașină cu mișcare continuă-, semifabricatul este transportat înainte de o curea în mișcare sau un cărucior antrenat cu lanț-în timp ce se formează bare și ghidaje împing progresiv clapele laterale spre exterior. Blankul nu se oprește niciodată din mișcare în această fază.
Într-o mașină cu mișcare-intermitentă, semifabricatul ajunge într-o poziție staționară de formare. Mașina oprește semifabricatul la această stație în timp ce mecanismul de formare încheie ciclul de deschidere, apoi îl avansează la următoarea stație.
Deschiderea în sine este realizată printr-o combinație de cupe de vid și brațe pliante mecanice. Ventitoarele aderă la anumite panouri ale semifabricatului și le despart, creând forma inițială a cutiei. Ghidajele mecanice țin apoi cutia în starea sa parțial deschisă, în timp ce clapele inferioare sunt poziționate pentru pliere.
Pasul 3: Plierea clapei inferioare
Cu cutia parțial deschisă, clapele inferioare trebuie să fie pliate în poziție pentru etanșare. Aceasta este o secvență pur mecanică, condusă de obicei de plăci de pliere cu came-acționate sau de brațe rabatabile acționate de servo-.
Secvența contează. Pe un container standard cu fante obișnuite (RSC), clapele interioare mici se pliază mai întâi, urmate de clapele exterioare mai mari. Plăcile pliabile împing aceste clapete într-o configurație plată, suprapusă. Timpul se măsoară în fracțiuni de secundă-plăcile pliabile se extind, țin clapele în poziție și se retrag într-o secvență coordonată cronometrată la rata ciclului mașinii.
Conform documentației tehnice de la Institutul Producătorilor de Mașini de Ambalare, mecanismele de pliere a clapei inferioare de pe montatoarele moderne realizează repetabilitate pozițională cu ± 1,5 mm în ciclurile de producție care depășesc 10.000 de cicluri. Acest nivel de consistență este dificil de atins manual și afectează direct integritatea structurală a fundului etanșat.
Pasul 4: Etanșarea inferioară
Odată ce clapele inferioare sunt pliate, acestea trebuie fixate. Există două metode de etanșare dominante, iar alegerea afectează atât proiectarea mașinii, cât și costul de operare.
Banda-sensibilă la presiune este cea mai comună metodă pentru aplicațiile de uz general-. Un cap de bandă distribuie o lungime predeterminată de bandă, o taie și o apasă pe cusătura centrală a clapetelor inferioare. Mecanismul de aplicare a benzii trebuie să aplice o presiune constantă pentru a asigura aderența, deosebit de important atunci când funcționează la temperaturi ambientale mai scăzute, unde performanța adezivului se poate degrada.
Adezivul-fierbinte (HMA) folosește lipici fierbinte care este pus pe suprafețele clapetelor înainte ca acestea să fie presate împreună. Deci HMA face o legătură mai puternică decât banda. Și este mai bine pentru transporturile grele sau de export, unde cutiile pot fi manipulate dur. Dezavantajul este complexitatea mai mare a mașinii. Deci, mașina are nevoie de un rezervor de lipici, furtunuri încălzite și duze de lipici care necesită curățare regulată.
O mașină complet automată de ridicare a cutiilor, cu etanșare la cald-, adaugă de obicei 15 până la 20% la costul mașinii. Dar reduce costul benzii pe cutie cu aproximativ 40 până la 60 la sută în trei ani de utilizare. Aceste date provin din analiza debitului din Journal of Packaging Technology and Research.
Pasul 5: Descărcarea cutiei și transfer
Noua cutie părăsește montatorul pe un transportor de descărcare. Deci, mișcarea trebuie să fie suficient de blândă pentru a nu răni sigiliul proaspăt. Dar, de asemenea, trebuie să fie suficient de puternic pentru a scoate cutia de pe mașină.
Transportoarele de descărcare au de obicei ghidaje laterale pentru a menține cutia centrată pe măsură ce se mișcă. Astfel, aceste ghidaje pot fi ajustate pentru a se potrivi cu diferite lățimi de cutie. La mașinile-superioare, înălțimea de descărcare poate fi, de asemenea, modificată. Apoi se poate potrivi cu înălțimea de alimentare a altor mașini după el, cum ar fi sigilatoarele de carcase, cântăritoarele de verificare sau încărcătoarele robotizate.
Unele sisteme integrează o funcție de „pătratare a casetei” la punctul de descărcare. Plăcile cu acționare pneumatică sau servo-aplică o presiune momentană pe părțile laterale ale cutiei, asigurându-se că etanșarea inferioară este complet fixată și geometria cutiei este pătrată înainte de a trece la stația de umplere.
Arhitectura sistemului de control
Pașii mașinii descriși mai sus sunt conduși de un sistem de control care face ca totul să funcționeze împreună. În centru se află un controler logic programabil (PLC). Astfel, PLC-ul controlează sincronizarea fiecărei piese - supapelor de vid, plăci pliante, capete de etanșare și antrenări ale transportoarelor.
Ecranul operatorului este de obicei un ecran tactil HMI (Human-Machine Interface) plasat la o înălțime bună pentru lucrător. Prin acest ecran, lucrătorul poate:
Alegeți din rețetele de cutie salvate (dimensiune, tip de clapă, setări de etanșare)
Numărul producției de ceasuri și starea mașinii
Vedeți informații despre eroare când apare o problemă
Modificați viteza transportorului și timpul de reținere a etanșării
Industrial Automation Review a observat că sistemele mai noi de control al montajului au acum mai multe conexiuni Industrial Internet of Things (IIoT). Astfel, datele de producție - numărătorii de cicluri, jurnalele de defecțiuni, temperatura de etanșare - pot fi trimise la sistemele de execuție a producției (MES) pentru monitorizare în timp real.
Puncte comune de eșec
A ști cum funcționează mașina înseamnă și a ști unde tinde să eșueze. Următoarele sunt cele mai comune moduri de defecțiune, extrase din rapoartele de întreținere din industrie:
| Punct de eșec | Cauza tipică | Atenuare |
|---|---|---|
| Blocaj de separare gol | Plăci statice-aglomerate; tensiune incorectă a magaziei | Controlul umidității; reglați tensiunea arcului de reținere |
| Pliere incompletă a clapei | Plăci pliabile uzate; setare incorectă a timpului | Înlocuiți componentele uzate; recalibrați sincronizarea camei |
| Garnitura de jos slabă | Tensiune scăzută a benzii; temperatură HMA insuficientă | Verificați presiunea capului benzii; verificați temperatura rezervorului de lipici |
| Scăderea-aspiratorului | Filtru vacuum înfundat; ceașcă crăpată | Înlocuiți paharele conform programului de întreținere; curățați filtrele săptămânal |
| Nealinierea cutiei la descărcare | Ghidajele laterale uzate; deplasare de urmărire a benzii transportoare | Înlocuiți bucșele de ghidare; reglați urmărirea curelei |
Când o mașină de ridicare a cutiilor complet automată este alegerea potrivită
Nu orice operațiune are nevoie de automatizare completă. Rațiunea economică devine de obicei convingătoare atunci când formarea manuală a cutiei consumă mai mult de o poziție de -echivalent timp întreg (FTE) sau atunci când inconsecvența calității cutiei cauzează probleme de ambalare în aval.
O mașină de ridicare a cutiilor complet automată este foarte utilă în locurile în care:
Folosiți mai mult de 500 până la 800 de cutii pe zi. Apoi formarea manuală costă mult în forță de muncă.
Dimensiunile cutiei nu se schimbă des. Deci, mașina poate funcționa mult timp fără multe schimbări.
Greutatea produsului sau dimensiunea cutiei fac manipularea manuală grea asupra corpului muncitorilor.
Linia de producție are nevoie de cutii într-un timp constant pe care formarea manuală nu o poate oferi întotdeauna.
Pentru operațiuni cu-amestec mare, cu-volum redus, în care dimensiunile cutiei se modifică de mai multe ori pe schimb, timpul de schimbare necesar pentru reconfigurarea montajului poate anula economiile de forță de muncă. În aceste cazuri, un montator semi-automat sau o formare manuală cu dispozitive pot fi alegerea mai practică.
Cerințe de întreținere
Ca orice sistem electric și mecanic, un montator de cutii are nevoie de îngrijire programată pentru a continua să funcționeze bine. Intervalele de îngrijire sunt de obicei simple. Și acestea pot fi făcute de către lucrătorii dvs. de întreținere cu pregătire mecanică și electrică de bază.
Sarcinile zilnice includ curățarea prafului de carton din zona de alimentare, verificarea vidurilor pentru lacrimi și asigurarea că există bandă sau adeziv.
Sarcinile săptămânale includ verificarea filtrului de aer (pentru modelele cu -aer), ungerea șinelor de ghidare, așa cum spune producătorul și verificarea alinierii plăcilor pliabile.
Sarcinile trimestriale includ verificarea funcției benzii de încălzire pe sistemele de top-fierbinte, verificarea tensiunii benzii transportoare și revizuirea jurnalelor de defecțiuni ale PLC-ului pentru modele emergente care pot indica o problemă în curs de dezvoltare.
Jurnalul de Tehnologie și Cercetare a Ambalajului a publicat un studiu care indică faptul că întreținerea montajului de cutii efectuată conform programului recomandat reduce timpul de oprire neplanificat cu aproximativ 65% pe o perioadă de funcționare de 24 de luni.
Integrare cu echipamentele din aval
Un montator de cutii nu funcționează izolat. Într-o linie de ambalare automată tipică, montatorul descarcă într-un transportor care transportă cutia deschisă la o stație de încărcare. Încărcarea poate fi manuală (un operator introduce produsele în cutie) sau automatizată (o celulă robotică sau un sistem de umplere-încarcă cutia).
Pentru încărcarea automată, potrivirea sincronizată între ieșirea erectorului și sistemul de încărcare este foarte importantă. Deci, montatorul trebuie să dea cutii într-un ritm constant. Iar sistemul de încărcare trebuie să fie gata să preia fiecare cutie fără a se îngrămădi sau a lăsa goluri. Acest lucru se realizează, de obicei, cu o combinație de senzori de lumină și comunicare între automate-la-mașină.
Când specificați o mașină de ridicare a cutiilor complet automată pentru o linie integrată, confirmați că geometria transportorului de descărcare și semnalizarea de control sunt compatibile cu echipamentul din aval. Micile diferențe în lățimea transportorului, înălțimea de descărcare sau protocolul de comunicare pot transforma o integrare simplă într-un proiect de inginerie personalizat.
Selectarea configurației potrivite
Montatoarele de cutii sunt disponibile în multe configurații. Procesul de selecție ar trebui să înceapă cu o înțelegere clară a tipurilor de cutii și a volumelor de producție implicate.
Parametrii cheie de selecție includ:
Gama de dimensiuni ale cutiei: Dimensiunile minime și maxime ale semifabricatului pe care trebuie să le gestioneze mașina
Viteza de producție: cutii de vârf-pe-minut
Metoda de etanșare: bandă versus adeziv-fierbinte, în funcție de mediul de distribuție și de costuri ținte
Capacitatea magaziei: Câte semifabricate pot fi încărcate simultan (afectează frecvența de reumplere a operatorului)
Metoda de schimbare: ajustare manuală față de schimbarea-mai puțin rapidă-de instrument (afectează flexibilitatea operațiunilor cu mai multe-SKU)
O mașină de ridicare a cutiilor complet automată cu ajustabilitate servo-poate reduce timpul de schimbare de la 20 la 30 de minute (manual) la mai puțin de 5 minute, conform criteriilor de referință publicate de PMMI Industry Standards Database. Pentru operațiunile care rulează mai multe dimensiuni de cutie pe schimb, această capacitate poate fi factorul principal al valorii echipamentului.
FAQ
Un montator poate gestiona mai multe dimensiuni de cutie?
Da, majoritatea modelelor complet automate sunt reglabile. Domeniul de reglare variază în funcție de mașină. Unele acoperă o gamă restrânsă (de exemplu, numai cutii mici până la mijlocii); altele acoperă o gamă largă (de exemplu, 6×4×4 inchi până la 24×16×16 inci). Comutarea poate fi manuală sau asistată de servo-în funcție de model.
Ce se întâmplă dacă un blank se blochează în timpul producției?
Aparatul se oprește și afișează o defecțiune pe ecranul HMI. Apoi, lucrătorul îndepărtează blocajul, scoate toate semifabricatele deteriorate și repornește ciclul. Dacă blocarea se întâmplă des, înseamnă o problemă de configurare. Aceasta ar putea fi tensiunea magaziei, calitatea golului sau nivelul de umiditate. Așa că ar trebui să remediați asta pentru a nu se mai repeta.
Merită etanșarea prin topire la cald-costul suplimentar?
Pentru produse grele sau condiții dure de transport, da. Topirea la cald-creează o legătură care nu se deschide sub stres la fel de ușor ca banda. Dar pentru produsele ușoare în setări de livrare controlată, banda este de obicei suficientă. Și banda costă mai puțin la început.
Cât spațiu are nevoie un montator?
Un montator obișnuit complet automat ocupă aproximativ 6 până la 10 picioare lungimea transportorului și 3 până la 5 picioare lățime, în funcție de model. Permiteți spațiu suplimentar pentru accesul operatorului și pentru încărcarea magaziei.
Un montator poate fi mutat sau reconfigurat după instalare?
Da, dar necesită planificare. Mașina este fixată cu șuruburi pe podea, conectată la sursele electrice și (în unele cazuri) de aer comprimat. Relocarea acestuia este fezabilă, dar implică deconectarea electrică, dezasamblarea mecanică și re{2}}punerea în funcțiune în noua locație.
Concluzie
O mașină de ridicare cutii complet automată înlocuiește o sarcină manuală repetitivă, solicitantă din punct de vedere fizic, cu o secvență automată repetabilă. Procesul--pas cu pas-încărcarea revistei, separarea semifabricatului, transferul și deschiderea, plierea clapetelor, etanșarea inferioară și descărcarea-se bazează pe sincronizarea mecanică precisă și pe fizica vidului care lucrează în comun. Atunci când este specificat și întreținut corect, echipamentul oferă o calitate constantă a cutiei la rate de producție pe care formarea manuală nu le poate egala.
Decizia de a automatiza montarea cutiei este în cele din urmă o chestiune de volum, cerința de consistență și costul forței de muncă. Pentru operațiunile care au depășit scara în care formarea manuală are sens, montatorul este o piesă fundamentală a automatizării ambalajului-una care se amortizează nu doar prin economisirea forței de muncă, ci și prin eliminarea variabilității care vine odată cu oboseala umană.
Surse:
Institutul producătorilor de mașini de ambalare - Standarde tehnice și ghiduri operaționale pentru echipamentele de montare a carcasei.
Journal of Packaging Technology and Research - Analiza randamentului și studii de comparare a costurilor metodei de etanșare.
Industrial Automation Review - Arhitectura sistemului de control și integrarea IIoT în utilajele de ambalare.
Jurnalul Internațional de Tehnologie Avansată de Manufacturing - Analiza modului de eșec de separare în gol în sistemele de montaj-de mare viteză.
Baza de date privind standardele industriale PMMI - Referințe pentru timpul de schimbare pentru echipamentele de montare a carcasei reglabile.