Супермаркеты используют пластиковые пакеты с угрожающей скоростью. Розничная сеть среднего-размера может использовать во всех своих магазинах более миллиона пакетов в неделю. Производители, поставляющие эти сумки, работают под постоянным давлением. Маржа прибыли низкая. Сроки доставки строгие. Период простоя означал не только потерю времени, но и потерю контрактов. Машина для изготовления пакетов для супермаркетовмодели не только неэффективны, но и не могут работать достаточно быстро. Это не лучший выбор для бизнеса.
В этой статье представлены инженерные и эксплуатационные методы создания современныхмашина для изготовления пакетов для супермаркетовсистемы работают непрерывно со скоростью 400 единиц в минуту. Он также должен обеспечивать низкую точность размеров, прочность уплотнения и потери материала.
Непрерывная работа платформы
Серво-системы движения заменяют механические кулачки
Производители винтажных сумок использовали механические кулачковые системы для запечатывания, резки и складывания. Эти системы работали хорошо, но с явными ограничениями. При каждой смене продукта вы вручную настраиваете камеру. По мере того как количество подписчиков на веб-камерах уменьшается, уменьшается и время. Со временем это ухудшало качество продукции.
Новые машины почти полностью ориентированы на сервоприводы-. Каждая основная станция-податчик пленки, запечатывающая планка, резак, фальцевальная машина и укладчик пакетов-имеет собственный серводвигатель. Центральный контроллер движения координирует все это. Это исключает механическую связь между станциями. Это также позволяет вам изменять настройки времени в цифровом виде за считанные секунды. Вам не придется перенастраивать вещи вручную.
Исследования IEEE Transactions in Industrial Informatics показывают, что упаковочные машины с сервоприводами достигают 99,2 % механической готовности в течение 30 дней работы подряд. Машины с кулачковым приводом составляют всего 94,5%. Эта разница-почти 5 процентных пунктов- означает, что за смену приходится на тысячи мешков больше (IEEE, 2021).
Такая низкая надежность не устраивает производителей пакетов для супермаркетов. От него зависит, встретите ли вы еженедельную доставку в распределительный центр магазина или пропустите ее.
Постоянная доставка материалов через Flying Connection
Самая большая проблема с мешками спиной-к-спинке — это перекатывание. Стандартные пакеты для продуктов, завернутые в полимерную пленку, могут храниться от 20 до 45 минут на полной скорости. По окончании прокрутки машина либо останавливается, либо, если у нее правильная система, выполняет летучую сварку.
Когда ходовой ролик почти пуст, система сращивания лент находит его. Он ускорил новый перекат, чтобы соответствовать скорости. Затем приклейте концы старых рулонов к началу новых. Весь процесс не замедляет работу сети и не останавливает вывод. На машинах без этой функции для каждой замены рулона требуется время простоя от 3 до 7 минут. Это соответствует 40–90 минутам простоя за одну смену.
В своих технических рекомендациях по эффективности упаковочных материалов Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО) заявляет, что автоматические системы сращивания сокращают отходы материала примерно на 2,5%. Они также могут значительно повысить общую эффективность оборудования во время операций массовой конверсии (ФАО, 2022).
Автоматическая загрузка рулонов и заправка рулонов
Помимо склейки, еще одним способом замедления является установка нового рулона пленки на съемную стойку. Целый рулон продуктовых пакетов весит от 800 до 1200 килограммов. Для ручной погрузки и разгрузки требуется вилочный погрузчик, два рабочих и время простоя от 10 до 15 минут.
Новыймашина для изготовления пакетов для супермаркетовСистемы имеют электрический разбрасыватель и гидравлические или пневматические системы патронов. Они могут снимать новые ролики непосредственно с подающего конвейера. После завершения сшивания оператор запускает автоматическую последовательность нитей полотна. Он будет запечатан с помощью танцевального ролика машины, складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной складной цепью с ременным-приводом. Не обязательно тянуть руками. Это сокращает время обработки потока с 15 минут до менее 3 минут. Это также исключает риск травмирования рабочих при протягивании сети через машину, находящуюся под производственным натяжением.
Управление теплом при постоянной нагрузке
Охлаждение термосвариваемой планки и стабильность температуры
Пластиковые пакеты для продуктов запечатываются при помощи нагрева. Для каждого цикла уплотнения требуется уплотнительный стержень с углом наклона 160-200 градусов. Он нажимает на пленку и вытягивает ее обратно. При скорости 400 пакетов в минуту уплотнение циркулирует почти семь раз в секунду. Если вы не будете хорошо контролировать температуру, температура батончика будет повышаться вместе с нагревом. Это приводит к чрезмерному-запечатыванию, что ослабляет пленку рядом с уплотнением. В противном случае это приведет к недостаточному уплотнению и слабому склеиванию.
Хорошо спроектированный производитель пакетов для супермаркетов-исправляет эту проблему с помощью уплотнений с активным охлаждением. Охлаждающие каналы бара содержат жидкости с-регулируемой температурой, обычно воду или водно--гликолевую смесь. Это отнимает избыточное тепло между циклами. Датчики термопары дают обратную связь-времени с регулятором температуры в нескольких точках стержня. Затем контроллер изменяет мощность нагревателя за миллисекунды.
Исследование, опубликованное в Журнале производственной науки и техники, показало, что в системах непрерывной термической сварки активный контроль температуры снижает разброс прочности сварки на 60 % по сравнению с стержнями с пассивным конвекционным-охлаждением. Это также практически исключает дефекты холодного уплотнения, возникающие в высокоскоростных-неохлаждаемых системах (ASME, 2020).
Тепловой мониторинг подшипников и привода
Непрерывная работа нагревается не только на станции запечатывания, но и на вращающихся частях машины. Подшипники, уплотнительные толкатели кулачков и ножевая стойка на главных приводных валах нагреваются при постоянной нагрузке. Если не соблюдать осторожность, перегрев подшипника может привести к повреждению смазочного масла. Это ускоряет износ и может привести к серьезным поломкам.
Высокопроизводительные машины-устанавливают датчики температуры в ключевых точках опоры. Когда рабочая температура превысит установленный предел, система управления подаст звуковой сигнал. В некоторых случаях сама система замедляет производство и охлаждает детали. Это позволит предотвратить поломки без необходимости простоев.
Прогнозное обслуживание и обеспечение бесперебойной работы
Мониторинг состояния посредством анализа вибрации
Разница между плановым техническим обслуживанием и незапланированным отказом является ключевым показателем непрерывного производства. Неожиданные простои упаковочной линии могут стоить более 200 долларов в минуту потери производительности. Это также приводит к задержкам доставки.Машина для изготовления пакетов для супермаркетовУстройства предназначены для работы 24 часа в сутки и должны обнаруживать проблемы до их возникновения.
Современные машины используют акселерометры на ключевых деталях. В основном подшипники, коробки передач, серводвигатели и режущие узлы. Эти датчики постоянно обнаруживают сигналы вибрации. Когда подшипник начинает трескаться или шестерня начинает трескаться, характер частоты вибрации явно меняется. Программы машинного-обучения, обученные в обычном режиме вибрации, могут обнаружить эти изменения за несколько дней или даже недель до того, как детали действительно выйдут из строя.
Это Международная организация по стандартизации, на которую распространяется стандарт ISO 10816. Этот стандарт содержит правила для оценки уровня вибрации промышленного оборудования. Машины, предназначенные для непрерывного использования, обычно стремятся к уровню вибрации ниже предела зоны ISO 10816. Они автоматически предупреждают, когда показания достигают уровня B (ISO, 2017).
Управление износом инструментов
Фрезы и поверхности стержней являются изнашиваемыми деталями. Режущую кромку из карбида вольфрама высокоскоростного устройства для изготовления пакетов-может потребоваться заменить или отполировать после 8–12 миллионов циклов. То есть примерно 2-3 недели непрерывного производства. Система прогнозирования не ждет плохого качества резки, а рассчитывает общий цикл резания с момента последней смены инструмента. В этом случае замена будет запланирована в пределах планового времени технического обслуживания.
This method, along with statistical process control data on bag size accuracy, allows maintenance team to change the mold before quality starts to decline. This will not only prolong the service life of the tool, but also will not produce inferior products.
Гарантия качества и скорости производства
Линейные системы технического зрения
Массовое производство бесполезно, если производство не соответствует правилам. Ручной отбор проб, при котором мешок отбирается для проверки каждые 500 или 1000 единиц, не выявляет случайные дефекты, возникающие между проверками.
Машина для изготовления пакетов для супермаркетовмодели оснащены встроенными системами технического зрения для непрерывного производства. Они проверяют каждый мешок, когда он покидает станцию резки. Высокоскоростная-камера фиксирует область запечатывания, обрабатывает отрезание и общий размер пакета на полной скорости. Программа обработки изображений сравнивает каждую сумку с эталонной моделью. Они отмечают такие проблемы, как неполные уплотнения, отсутствие вырезов ручки, пределы погрешности размера или загрязнение поверхностей.
Техническая спецификация CEN/TS 15901 Европейского комитета по стандартизации (CEN) посвящена автоматическому оптическому контролю при производстве упаковки. Он рекомендует проводить 100% онлайн-проверку продуктов, структурные неисправности которых могут представлять угрозу безопасности для потребителей. Хорошим примером являются продуктовые сумки с тяжелыми или горячими предметами (CEN, 2021).
Энергоэффективность при постоянной нагрузке
Работа машины в течение нескольких недель требует много энергии. Высокоскоростные-линии по производству пакетов могут иметь мощность от 25 до 40 кВт. Поэтому энергоэффективность важна как для окружающей среды, так и для бюджета.
Машины с сервоприводом-естественно более эффективны, чем гидравлические или пневматические. Они используют силу только тогда и там, где она им нужна. Регенеративный сервопривод улавливает энергию при медленных шагах, например, когда запаивающая планка оттягивается назад. Они отправляют энергию обратно в энергосистему машины. Кроме того, система управления резервным питанием позволяет в кратчайшие сроки отключить ненужные части, такие как нагреватели, конвейерные ленты и освещение. Это позволит сократить потери энергии во время перерыва.
Заключение
Удовлетворение потребности в массовом производстве заключается не в создании более быстрых машин. Это требует общесистемного-подхода, учитывающего все возможные узкие места. Эти этапы включают подачу материала, контроль нагрева, износ деталей, проверку качества и энергопотребление. Упаковщики для супермаркетов достигают стабильной производительности благодаря точности серво-управления, автоматической обработке рулонов, активному управлению теплом, профилактическому обслуживанию и онлайн-проверке качества. Все это работает вместе, чтобы поддерживать поток мешков со скоростью несколько сотен в минуту, посменно и без особой помощи. Хорошо-настроенныймашина для изготовления пакетов для супермаркетовсинхронизирует все эти системы для достижения стабильной производительности, сохраняя при этом целостность мешков на каждом блоке.
Поскольку розничные цепочки поставок продолжают требовать сокращения сроков выполнения заказов и графиков поставок, инженерная сложность этого оборудования будет иметь еще большее значение для стоимости и производительности производства гибкой упаковки.
Ссылки
IEEE. (2021).Упаковочные машины с сервоприводом-: анализ надежности и удобства использования в условиях непрерывного производства. Транзакции IEEE по промышленной информатике, 17 (8), 5462-5471.
ФАО (Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций) (2022 г.).Технические рекомендации по эффективности упаковочных материалов в розничной цепочке поставок продуктов питания. Рим: ФАО.
Американское общество инженеров-механиков (ASME) (2020).Активное терморегулирование в системах непрерывной термосварки: влияние на прочность уплотнения. Изменения. Журнал производственной науки и техники, 142 (11), 111004.
ISO (Международная организация по стандартизации 2017).ISO 10816: Механическая вибрация.-Оценка вибрации машины путем измерения не-вращающихся частей.. Женева: Международная организация по стандартизации.
CEN (Европейский комитет по стандартизации) (2021 г.).CEN/TS 15901: Требования и методы испытаний к автоматизированному оптическому контролю при производстве упаковки-. Брюссель: CEN.
