Зайдите в любой супермаркет, круглосуточный магазин или уличный рынок в любой точке мира, и сумка, которую вам вручат при оформлении заказа, почти наверняка окажется сумкой-майкой - с вырезанной- ручкой и двумя изогнутыми вырезами вверху, которые и дали ей название. За каждым из этих пакетов стоит машина, которая запечатывает, разрезает, укладывает и пересчитывает их за считанные секунды. Понимая, как этоМашина для изготовления пластиковых пакетов для футболок-автоматизирует весь процесс и объясняет, почему этот формат пакетов доминирует в мировой розничной упаковке.
Что такое сумка-футболка и почему важна автоматизация?
AT-сумка-рубашка -, также называемая жилеткой, синглетной сумкой или сумкой с вырубной ручкой--, представляет собой сумку из полиэтиленовой пленки, содержащую:
Нижнее уплотнение (или боковые уплотнения на вариантах со складками)
Два симметричных изогнутых выреза вверху, образующие ручки для переноски.
Закрытая верхняя арка между ручками
Геометрия проста, но производить их вручную в коммерчески выгодных объемах — нет. Розничная торговля среднего- размера может проходить через 50 000–200 000 упаковок в день. Автоматизация последовательности запечатывания, резки и укладки на специально созданной-машине делает затраты на-пакет в доли цента экономически достижимыми.
Сырье: конфигурация рулона пленки
Автоматизированная машина для изготовления пластиковых пакетов для футболок, начните спроложить-плоскую полиэтиленовую трубкунамотана на рулон. Это уже трубка из пленки - в два слоя, запечатанная с обоих краев -, а не плоский лист. Диаметр трубки в сплющенном виде соответствует ширине готового мешка с небольшим запасом.
Общие характеристики пленки:
| Параметр | Типичный диапазон |
|---|---|
| Киноматериал | HDPE, LLDPE или смесь |
| Ширина рулона (лежа-плоско) | 200–800 мм |
| Толщина пленки | 10–30 микрон (ПЭВП); 20–50 микрон (ЛПЭНП) |
| Вес рулона | 50–200 кг в рулоне |
Полиэтилен высокой плотности на сегодняшний день является доминирующим материалом для изготовления сумок-маек -, из которого получается характерная мятая, слегка непрозрачная сумка, которую можно увидеть на большинстве продуктовых касс. Его более высокая жесткость при меньшем толщине (более тонкая стенка) идеально подходит для сумок с ручками, поскольку вырез ручки должен выдерживать нагрузку без разрывов. LLDPE или смешанная пленка используются там, где прозрачность или мягкость важнее жесткости.
Трубка выходит из рулона черезсистема размотки и контроля натяжения пленки- направляющие ролики и тормозной механизм на валу рулона, которые поддерживают постоянное натяжение пленки независимо от уменьшения диаметра рулона по мере его истощения. Неравномерное натяжение является одной из основных причин смещения уплотнения и ошибок регистрации-вырезов ручки, поэтому этот этап более важен, чем кажется.
Шаг 1 - Подача и регистрация пленки
От станции размотки плоская труба-проходит через ряднаправляющие ролики и распоркикоторые сохраняют два слоя плоскими, выровненными и не допускающими складок-перед входом на станцию запечатывания.
На машинах свозможность печати регистрацииДатчик фотоэлемента считывает напечатанные метки на пленке (называемые глазковыми метками или регистрационными метками) и синхронизирует положение запечатывания и обрезки с напечатанным изображением. Это гарантирует, что предварительно-напечатанный логотип, название бренда или рисунок расположится в правильном положении на каждом готовом пакете, а не сместится относительно линии запечатывания.
Для непечатной пленки регистрация основана только на настройке длины подачи сервопривода или шагового двигателя машины. За каждый цикл пленка перемещается вперед на фиксированное расстояние, и это расстояние определяется желаемой длиной пакета.
Шаг 2 - Формирование нижнего уплотнения
Прочность пакета-майки зависит от нижнего шва. Машина производит такое запечатывание, прижимая нагретую сварочную планку к пленке в течение заданного времени выдержки. Внутри сварочной планки имеются резистивные нагревательные элементы. ПИД-регулятор поддерживает постоянную температуру стержня, обычно в пределах 120–200 градусов, в зависимости от типа и толщины пленки.
Запечатывающая планка на большинстве автоматизированных машин для изготовления пластиковых пакетов для футболок имеет зубчатую или ребристую поверхность, а не плоскую поверхность. Зубчатая форма выполняет три функции:
Увеличивает площадь поверхности уплотнения
Создает текстурированный уплотнительный валик, который не отслаивается под нагрузкой.
Помогает справиться с небольшими изменениями толщины пленки по ширине полотна.
Параметры качества уплотнения, которые может контролировать оператор:
Температура сварки - Более высокая температура делает соединение прочнее, но может прожечь тонкую пленку. Более низкая температура может привести к тому, что холодные уплотнения отслоятся под нагрузкой.
Время выдержки - Это время, в течение которого запечатывающая планка касается пленки. Обычно это 0,3–1,2 секунды, в зависимости от толщины пленки.
Давление уплотнения - Это давление в пневмоцилиндре на запечатывающей планке. Обычно оно составляет 0,4–0,7 МПа.
Намашины с сервоприводом-приводомВремя пребывания уплотнения точно контролируется профилем положения серводвигателя. На старых машинах с приводом от кулачков- задержка является функцией геометрии механического кулачка и может быть отрегулирована только путем изменения профилей кулачков -, что является важной задачей технического обслуживания.
Шаг 3 - Перфорация или разделительный вырез
Сразу после того, как сварочная планка соприкоснется с пленкой, образуя нижний шов,режущее лезвие или горячая проволокавстроенный в запечатывающую планку или рядом с ней, отделяет запечатанный пакет от непрерывного пленочного полотна.
Распространены два режущих механизма:
1. Резка горячей проволокой/нихромовой проволокойТонкая резистивная проволока проходит по ширине пленки параллельно сварочной планке. При подаче питания он практически мгновенно достигает температуры резки и плавится насквозь. Край среза слегка сплавлен, что может быть косметическим недостатком прозрачной пленки, но обеспечивает чистое разделение.
2. Холодная резка лезвием с зубчатой кромкой.Механическое лезвие с зазубренным краем пробивает пленку. Это обеспечивает более чистый внешний вид края напечатанной пленки, но требует периодической замены лезвия и более пристального внимания к выравниванию реза.
На многих машинах для изготовления пакетов типа «майка» запечатывающая планка и режущий элемент образуют единый узел -, операции запечатывания и резки выполняются за один и тот же ход пресса, что сокращает время цикла. Пленка запечатывается на одной стороне лезвия, и разрез отделяет только что-запечатанный пакет от будущего дна следующего пакета.
Шаг 4 - Обработка высечки (определяющая операция)
Именно этот шаг отличает машину для изготовления пакетов-маек-от простой машины для изготовления пакетов-. После того как нижний шов сформирован и длина пакета обрезана, верхняя часть пакета -, все еще прикрепленная к ленте пленки на этом этапе в машинах непрерывного действия, или уже отделенная на шаговых-и-повторных машинах -, проходит подручка высечки.
Высекальный пресс состоит из:
A стальная линейка умирает- вырубной штамп- индивидуальной формы с профилем лезвия, соответствующим двум изогнутым вырезам для ручек и верхней дуге сумки.
A режущий стол- плоская закаленная поверхность, к которой прижимается матрица для завершения разреза обоих слоев пленки.
A пневматический или серво-прижимной механизмкоторый приводит в движение плашку с контролируемой силой и скоростью
Процесс высечки:
- Пленка (или отдельный пакет) располагается так, чтобы верхняя часть пакета находилась под матрицей.
- Пресс одновременно пропускает матрицу через оба слоя укладочной-плоской трубы.
- Два отверстия для ручек и вырез в верхней арке-пробиваются одним нажатием.
- Отрезанные отходы (два маленьких полумесяца пленки из отверстий ручки и верхняя часть арки) собираются и удаляются с помощьюсистема удаления отходов- обычно вакуумная насадка или-тянущий конвейер для отходов
Точность регистрациимежду нижней линией уплотнения и положением высечки ручки определяет, находится ли отверстие ручки по центру и на правильном расстоянии от верхнего края. На станках с серво-управлением эта регистрация поддерживается с точностью ±1–2 мм на протяжении всего производственного цикла. На машинах с кулачковым-приводом или менее точных машинах смещение ±3–5 мм является обычным явлением при длительных пробегах и требует периодической ручной регулировки.
Шаг 5 - Сложение и подсчет
Отдельные пакеты сбрасываются со станции высечки наштабелирующий конвейер или штабелирующие штифты. В большинстве машин по производству пакетов-маекштыревая система штабелирования- два вертикальных металлических штифта, расположенные так, чтобы проходить через отверстия для ручек каждой сумки при ее падении, гарантируя, что все сумки в стопке выровнены с ручками, зарегистрированными в одном и том же положении. Это позволяет легко загружать готовые стопки на стеллажи или диспенсеры на кассах розничной торговли.
Подсчет осуществляется:
Оптический датчик/фотоэлемент- обнаруживает каждый пакет, когда он проходит фиксированную точку на пути пленки или в зоне штабелирования.
Механический счетчикинтегрирован со счетчиком циклов основной машины
Когда достигается заданное количество пакетов (обычно 50, 100 или 200 пакетов в стопке в зависимости от спецификации клиента), машина либо:
Автоматически выбрасывает готовую стопку в лоток для сбора и начинает новую стопку.
Сигнализирует оператору о необходимости удалить штабель вручную.
К более дорогим-машинам относятсяавтоматические системы выталкивания штабелей и конвейерной передачикоторые позволяют осуществлять непрерывную работу без присмотра, при этом готовые стопки доставляются на упаковочную станцию.
Шаг 6 - Пакетирование или упаковка
Хотя последующий этап на линиях с высокой-выходной мощностью не всегда интегрирован в саму машину,автоматическое пакетирование- система сжатия, которая сжимает определенное количество стопок в компактный тюк и накладывает ленту или обертку. Мешки-майки сжимаются до очень малых объемов благодаря жесткости и тонким стенкам полиэтилена высокой плотности, поэтому плотность тюка высока. Типичный тюк из 1000 пакетов типа «майка» из полиэтилена высокой плотности (стандартный размер бакалейных товаров, ~12 микрон) весит примерно 0,8–1,2 кг и занимает примерно 15–20 см³ до сжатия.
Скорость машины и производительность
Производительность машины по производству пакетов-майки измеряется в -мешков в минуту (уд/мин). Практическая производительность зависит от размера пакета и толщины пленки:
| Ширина сумки (лежащая-в горизонтальном положении) | Тип пленки | Типичная скорость |
|---|---|---|
| 200–350 мм | ПНД 12–15 микрон | 120–200 ударов в минуту |
| 350–500 мм | ПНД 15–20 микрон | 80–140 ударов в минуту |
| 500–700 мм | ПЭВП/ЛПЭНП 20–30 микрон | 50–100 ударов в минуту |
Много-конфигурации -, в которых полотно пленки достаточно широкое для изготовления двух или более пакетов, расположенных рядом-за-сторонами -, увеличивает эффективную производительность. Двухпоточная машина, работающая со скоростью 120 ударов в минуту на полосу, производит 240 готовых пакетов в минуту за один машинный цикл, при этом два высекальных пресса работают параллельно.
Системы управления и автоматизация интеллекта
Современные машины для изготовления пакетов-маек-управляютсяПЛК (программируемый логический контроллер)с сенсорным экраном HMI. Операторы устанавливают и контролируют:
- Длина подачи пленки (длина пакета)
- Температура уплотнения и время выдержки
- Давление режущего лезвия
- Количество мешков в стопке
- Скорость производства (уд/мин)
Пороги сигнализации для отклонения температуры сварки, разрыва пленки и обнаружения замятия
Сервомоторные системына машинах с более высокими-техническими характеристиками заменяют старые конструкции механических кулачковых-и-кривошипов. Сервоприводы позволяют:
Электронная регулировка длины мешка без механической замены деталей.
Более быстрое и повторяемое позиционирование сварочной планки и высекального ножа.
Снижение механического износа и снижение частоты технического обслуживания.
Корректировка смещения регистрации-в режиме реального времени без остановки машины.
Некоторые машины включаютавтоматические петли обратной связи по натяжениюДатчики веса - на пути прохождения пленки сообщают значения натяжения ПЛК, который регулирует тормоз размотки в реальном времени. Это устраняет необходимость ручной регулировки натяжения-по мере израсходования рулона, что является существенным источником вмешательства оператора в старых конструкциях.
Распространенные проблемы с качеством и их причины-на машинном уровне
| Проблема | Вероятная причина в машине |
|---|---|
| Отслоение уплотнителя под нагрузкой | Недостаточная температура уплотнения или время выдержки; загрязненная поверхность уплотнительной планки |
| Ручка срезана-по центру | Дрейф датчика регистрации; ошибка положения сервопривода; изношенные направляющие ролики |
| Сумки слипаются в стопку | Чрезмерная температура уплотнения, вызывающая слипание пленки; неправильное охлаждение пленки перед укладкой |
| Несоответствующая длина сумки. | Изменение натяжения пленки; скольжение энкодера; износ направляющего ролика |
| Порванные ручки | Лезвие матрицы затупилось или имеет сколы; чрезмерная сила высечки на тонкой пленке |
| Волнистая линия уплотнения | Пленка сминается на входе, чтобы запечатать планку; смещение распорки |
Часто задаваемые вопросы:
В чем разница между машиной для изготовления пакетов-маечек и машиной для изготовления плоских пакетов-?Машина для производства плоских пакетов производит простые прямоугольные пакеты без выреза для ручек. В-машину для изготовления пакетов-рубашек добавлена станция высечки со специальной матрицей для ручек, которая пробивает изогнутые отверстия для ручек. Машины для изготовления плоских пакетов механически проще и обычно работают на более высоких скоростях; Машины для изготовления пакетов «майка» требуют смены матрицы при переключении на пакеты разных размеров.
Может ли машина для производства пакетов «майка» работать с пленкой из ПЭНП или ЛПЭНП, а также с пленкой из ПЭВП?Да, большинство машин совместимы со всеми тремя, но настройки температуры уплотнения и времени выдержки существенно различаются. ПЭНП и ЛПЭНП имеют более низкие температуры плавления и требуют более низких температур уплотнения. Операторам приходится обновлять настройки при смене материалов, а усилие высечки рукоятки может нуждаться в корректировке, поскольку пленки из ПЭНП/ЛПЭНП растягиваются сильнее, чем ПЭВП под лезвием матрицы.
Как часто необходимо менять плашку ручки?Штампы стальной линейки на стандартной пленке HDPE обычно выдерживают 3–8 миллионов циклов, прежде чем лезвие затупится настолько, что края рукоятки будут порваны или оборваны. Диапазон срока службы широк, поскольку он зависит от толщины пленки, марки стали штампа и настроек силы резания. На многих предприятиях имеется запасной штамп для каждого размера, чтобы обеспечить быструю замену, когда рабочий штамп отправляется на заточку.
Почему ручки рвутся во время использования, а не во время производства?При-разрыве ручки обычно возникает проблема с выбором пленки или калибра, а не с машиной. ПЭВП толщиной менее 12 микрон склонен к разрыву ручки при умеренной нагрузке, особенно если матрица ручки оставляет концентрацию напряжений по радиусу кромки среза. Стандартными решениями являются увеличение толщины пленки до 14–16 микрон, переход на смесь ЛПЭНП или корректировка геометрии выреза ручки (увеличенный радиус у основания арки ручки).
Что такое многопоточная-машина по производству пакетов для футболок и когда она имеет смысл?Многопоточная машина-работает с более широким полотном пленки и производит два или более пакетов за машинный цикл, используя два или более комплектов запечатывающих планок и высекальных машин на параллельных линиях. Это имеет экономический смысл, когда требуемая ширина пакета мала по сравнению с доступной шириной рулона пленки, что позволяет разделить стоимость пленки на пакет по нескольким полосам. Для пакетов шириной менее 350 мм обычно используются двух-конфигурации; для мешков размером менее 250 мм существуют четырех-автоматы.
Логика автоматизации машины для изготовления пакетов-маек представляет собой, по сути, узкую последовательность операций подачи пленки, запечатывания, обрезки, пробивания ручкой и укладки -, повторяемую сотни раз в минуту с точностью сервопривода. Каждый шаг в этой последовательности спроектирован таким образом, чтобы минимизировать время ожидания, уменьшить ошибку регистрации и справиться с механической хрупкостью тонкой полиэтиленовой пленки без ее разрывов или неправильной подачи. Благодаря такому сочетанию скорости и точности стоимость единицы-сумки-майки за единицу-майки ниже стоимости продукта, который в ней находится.
