كيف تعمل آلة تركيب الصناديق الأوتوماتيكية خطوة بخطوة؟

أي شخص قام بطي 200 صندوق يدويًا في نوبة عمل يعرف التكلفة المادية. تحترق الساعدان، ويملأ غبار الورق المقوى الهواء، وتتباطأ السرعة بشكل طبيعي بحلول الساعة الأخيرة. بالنسبة للعمليات التي تشحن كميات يومية كبيرة، لم تعد هذه العملية اليدوية مستدامة. هذا هو المكان بالكاملآلة تركيب الصناديق الأوتوماتيكيةيدخل في الصورة. فهو يأخذ قطع الورق المقوى-المسطحة والمسطحة ويحولها إلى صناديق مفتوحة وسفلية-مغلقة وجاهزة لاستلام المنتج-كل ذلك دون أن تلمس يد بشرية الورق المقوى.

إن فهم كيفية حدوث ذلك بالضبط، خطوة بخطوة، أمر مهم إذا كنت تقوم بتقييم المعدات أو تحاول استكشاف أخطاء خط موجود وإصلاحها. تعتبر الآليات واضحة من حيث المبدأ ولكنها تتضمن توقيتًا دقيقًا وفيزياء الفراغ والتزامن الميكانيكي الذي يستحق نظرة فاحصة.

ما الذي تفعله الآلة في الواقع

قبل الانتقال عبر تسلسل الخطوات-بواسطة-الخطوات، من المفيد تحديد نطاق العمل. تقوم أداة نصب الصناديق بثلاثة أشياء: فهي تفصل قطعة فارغة واحدة عن الكومة، ثم تطوي تلك القطعة الفارغة إلى شكل مستطيل، وتغلق اللوحات السفلية. هذه هي المهمة بأكملها. تكمن القيمة في القيام بذلك بسرعة متسقة-عادةً من 5 إلى 30 صندوقًا في الدقيقة حسب الطراز-بدون اختلاف في الجودة.

تتعامل الإصدارات التلقائية بالكامل مع الدورة بأكملها بشكل مستقل. يقوم المشغل بتحميل كومة من الفراغات المسطحة في الخزنة، وتتولى الآلة المهمة من هناك. تتطلب الإصدارات شبه التلقائية- من المشغل أن يقوم يدويًا بوضع كل فراغ في موضع التشكيل؛ ثم تكمل الآلة الطي والختم.

الخطوة 1: تحميل المجلة وفصل الفراغات

تبدأ العملية بالمجلة-وهي عبارة عن قادوس رأسي يحتوي على مجموعة من قطع الورق المقوى المسطحة الفارغة. يختلف ارتفاع المكدس حسب التصميم ولكنه يستوعب عادةً من 50 إلى 150 قطعة فارغة في وقت واحد، اعتمادًا على سمك اللوحة وحجم الماكينة.

إن آلية الفصل هي أول مكان يمكن أن تسوء فيه الأمور، لذا فهي تستحق الاهتمام. تستخدم معظم الآلات أحد الطريقتين:

يستخدم فصل التغذية بالاحتكاك حزامًا أو بكرة دوارة تتصل بالجزء السفلي الفارغ في المكدس. يقوم الاحتكاك بسحب الجزء السفلي الفارغ للأمام بينما يقوم ذراع التجنيب بتثبيت الكومة المتبقية في مكانها. تعمل هذه الطريقة بشكل جيد مع الألواح المموجة القياسية ضمن نطاق وزن يمكن التنبؤ به.

يستخدم الفصل المعتمد على الشفط أكوابًا مفرغة للإمساك بالجزء العلوي الفارغ في المكدس ورفعه بعيدًا عن المكدس. يقوم انفجار هوائي ثانوي أو إصبع ميكانيكي بعد ذلك بفصل القطعة الفارغة عن أي أوراق مجاورة قد تكون ملتصقة ببعضها البعض. تتعامل هذه الطريقة مع نطاق أوسع من أوزان الألواح وظروف السطح.

بالنسبة للسياق، فقد وثقت المجلة الدولية لتكنولوجيا التصنيع المتقدمة أن الفصل الفارغ يمثل حوالي 23% من جميع حوادث الانحشار في أنظمة التركيب عالية السرعة-، مع كون التصاق اللوحة الناجم عن الرطوبة- هو المساهم الأساسي.

الخطوة 2: النقل الفارغ والافتتاح الأولي

بمجرد فصله، يجب نقل الفراغ من المجلة إلى قسم التشكيل. هذا النقل هو المكان الذي يبدأ فيه الجهاز في "فتح" الصندوق.

في آلة الحركة-المستمرة، يتم حمل الفراغ للأمام بواسطة حزام متحرك أو عربة مدفوعة بسلسلة- بينما يتم تشكيل القضبان والأدلة التي تدفع اللوحات الجانبية تدريجيًا إلى الخارج. لا يتوقف الفراغ أبدًا عن الحركة خلال هذه المرحلة.

في آلة الحركة-المتقطعة، يصل الفراغ إلى موضع التشكيل الثابت. تقوم الآلة بإيقاف الفراغ مؤقتًا في هذه المحطة بينما تكمل آلية التشكيل دورة الفتح، ثم تنتقل إلى المحطة التالية.

يتم الفتح نفسه من خلال مجموعة من الأكواب المفرغة وأذرع الطي الميكانيكية. تلتصق الأكواب المفرغة بألواح محددة من الفراغ وتفصلها عن بعضها البعض، مما يؤدي إلى إنشاء شكل الصندوق الأولي. تقوم الأدلة الميكانيكية بعد ذلك بتثبيت الصندوق في حالته المفتوحة جزئيًا بينما يتم وضع اللوحات السفلية للطي.

الخطوة 3: طي الرفرف السفلي

عندما يكون الصندوق مفتوحًا جزئيًا، يجب طي اللوحات السفلية في مكانها للإغلاق. يعد هذا تسلسلًا ميكانيكيًا بحتًا، يتم تشغيله عادةً بواسطة صفائح قابلة للطي يتم تشغيلها بواسطة كامة-أو أذرع قابلة للطي يتم تشغيلها بواسطة المؤازرة-.

التسلسل مهم. في الحاوية العادية ذات الشقوق (RSC)، يتم طي اللوحات الداخلية الصغيرة أولاً، تليها اللوحات الخارجية الأكبر. تدفع الألواح القابلة للطي هذه اللوحات إلى تكوين مسطح ومتداخل. يتم قياس التوقيت بأجزاء من الثانية-وتمتد الألواح القابلة للطي وتثبت اللوحات في موضعها وتتراجع بتسلسل منسق يتم توقيته وفقًا لمعدل دورة الماكينة.

وفقًا للوثائق الفنية الصادرة عن معهد مصنعي آلات التغليف، فإن آليات طي السديلة السفلية في أدوات التركيب الحديثة تحقق إمكانية التكرار الموضعي في حدود ± 1.5 مم عبر عمليات الإنتاج التي تتجاوز 10000 دورة. يصعب تحقيق هذا المستوى من الاتساق يدويًا ويؤثر بشكل مباشر على السلامة الهيكلية للقاع المحكم.

الخطوة 4: الختم السفلي

بمجرد طي اللوحات السفلية بشكل مسطح، يجب تأمينها. هناك طريقتان رئيسيتان للختم، ويؤثر الاختيار على كل من تصميم الماكينة وتكلفة التشغيل.

يعد الشريط الحساس للضغط- الطريقة الأكثر شيوعًا لتطبيقات الأغراض العامة-. يقوم رأس الشريط بتوزيع طول محدد مسبقًا من الشريط، ويقطعه، ويضغطه على خط التماس الأوسط من اللوحات السفلية. يجب أن تطبق آلية وضع الشريط ضغطًا ثابتًا لضمان الالتصاق، وهو أمر مهم بشكل خاص عند التشغيل في درجات حرارة محيطة أكثر برودة حيث يمكن أن يتدهور أداء المادة اللاصقة.

يستخدم-المادة اللاصقة المذوبة بالحرارة (HMA) الغراء الساخن الذي يتم وضعه على أسطح اللوحات قبل ضغطها معًا. لذا فإن HMA يشكل رابطة أقوى من الشريط اللاصق. وهو أفضل للشحنات الثقيلة أو التصديرية حيث قد تتعرض الصناديق للتعامل القاسي. الجانب السلبي هو ارتفاع تعقيد الجهاز. لذلك تحتاج الآلة إلى خزان غراء، وخراطيم ساخنة، وفوهات غراء تحتاج إلى تنظيف منتظم.

عادةً ما تضيف ماكينة تركيب الصناديق الأوتوماتيكية بالكامل المزودة بختم-بالذوبان الساخن ما بين 15 إلى 20 بالمائة من تكلفة الماكينة. ولكنه يخفض تكلفة الشريط لكل علبة بحوالي 40 إلى 60 بالمائة على مدى ثلاث سنوات من الاستخدام. تأتي هذه البيانات من تحليل الإنتاجية في مجلة تكنولوجيا التعبئة والتغليف والأبحاث.

الخطوة 5: تفريغ الصندوق ونقله

يترك الصندوق الجديد المركب على ناقل التفريغ. لذلك يجب أن تكون الحركة لطيفة بما يكفي حتى لا تؤذي الفقمة الجديدة. ولكن يجب أيضًا أن تكون قوية بما يكفي لإخراج الصندوق من الجهاز.

عادةً ما تحتوي ناقلات التفريغ على أدلة جانبية لإبقاء الصندوق في المنتصف أثناء تحركه. لذلك يمكن تعديل هذه الأدلة لتناسب عروض الصناديق المختلفة. في الأجهزة-الأعلى، يمكن أيضًا تغيير ارتفاع التفريغ. ومن ثم يمكن أن يطابق ارتفاع التغذية للآلات الأخرى بعده، مثل آلات ختم الصناديق، أو أجهزة فحص الوزن، أو اللوادر الآلية.

تدمج بعض الأنظمة وظيفة "تربيع الصندوق" عند نقطة التفريغ. تطبق الألواح الهوائية أو المؤازرة- ضغطًا لحظيًا على جوانب الصندوق، مما يضمن ضبط الختم السفلي بالكامل وأن تكون هندسة الصندوق مربعة قبل الانتقال إلى محطة التعبئة.

هندسة نظام التحكم

يتم تشغيل خطوات الماكينة الموضحة أعلاه بواسطة نظام تحكم يجعل كل شيء يعمل معًا. يوجد في المركز وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC). لذلك يتحكم PLC في توقيت كل جزء - من صمامات التفريغ، والألواح القابلة للطي، ورؤوس الختم، ومحركات النقل.

تكون شاشة المشغل عادةً عبارة عن شاشة تعمل باللمس HMI (واجهة-الآلة البشرية) موضوعة على ارتفاع مناسب للعامل. من خلال هذه الشاشة يستطيع العامل:

اختر من وصفات الصندوق المحفوظة (الحجم، نوع الغطاء، إعدادات الختم)

مشاهدة عدد الإنتاج وحالة الجهاز

شاهد معلومات الخطأ عند حدوث مشكلة

تغيير سرعة الناقل ووقت الختم

لاحظت مجلة Industrial Automation Review أن أنظمة التحكم الأحدث في مجال التركيب تتمتع الآن بمزيد من اتصالات إنترنت الأشياء الصناعية (IIoT). لذلك، يمكن إرسال بيانات الإنتاج - عدد الدورات وسجلات الأخطاء ودرجة حرارة الختم - إلى أنظمة تنفيذ التصنيع (MES) للمراقبة المباشرة.

النقاط المشتركة للفشل

إن معرفة كيفية عمل الآلة يعني أيضًا معرفة أين تميل إلى الفشل. فيما يلي أوضاع الفشل الأكثر شيوعًا، المستمدة من تقارير صيانة الصناعة:

عندما تكون آلة تركيب الصناديق الأوتوماتيكية بالكامل هي الاختيار الصحيح

ليست كل عملية تحتاج إلى أتمتة كاملة. عادةً ما يصبح الأساس المنطقي الاقتصادي مقنعًا عندما يستهلك التشكيل اليدوي للصندوق أكثر من موضع واحد مكافئ للوقت (FTE) -كامل، أو عندما يتسبب عدم تناسق جودة الصندوق في حدوث مشكلات في التعبئة النهائية.

تعتبر آلة تركيب الصناديق الأوتوماتيكية بالكامل مفيدة جدًا في الأماكن التي:

تستخدم أكثر من 500 إلى 800 صندوق يوميًا. ثم التشكيل اليدوي يكلف الكثير من العمل.

أحجام الصناديق لا تتغير كثيرًا. لذلك يمكن للآلة أن تعمل لفترة طويلة دون العديد من التغييرات.

إن وزن المنتج أو حجم الصندوق يجعل التعامل اليدوي صعباً على أجسام العمال.

يحتاج خط الإنتاج إلى الصناديق في وقت ثابت لا يمكن أن يوفره التشكيل اليدوي دائمًا.

بالنسبة إلى العمليات ذات الحجم الكبير-المختلط والمنخفض-حيث تتغير أحجام الصناديق عدة مرات في كل نوبة عمل، فإن وقت التغيير المطلوب لإعادة تكوين أداة النصب قد يلغي توفير العمالة. في تلك الحالات، قد يكون النصب شبه الآلي- أو التشكيل اليدوي باستخدام أدوات التوجيه هو الخيار الأكثر عملية.

متطلبات الصيانة

مثل أي نظام كهربائي وميكانيكي، يحتاج عامل تركيب الصناديق إلى رعاية مجدولة لمواصلة العمل بشكل جيد. فترات الرعاية عادة ما تكون بسيطة. ويمكن أن يقوم بها عمال الصيانة لديك من خلال التدريب الميكانيكي والكهربائي الأساسي.

تشمل المهام اليومية إزالة غبار الورق المقوى من منطقة التغذية، وفحص الأكواب المفرغة بحثًا عن التمزقات، والتأكد من توفر الشريط اللاصق أو الغراء.

تتضمن المهام الأسبوعية فحص مرشح الهواء (للطرز التي تعمل بالهواء{{0})، وتزييت قضبان التوجيه كما يقول المصنع، والتحقق من محاذاة لوحة الطي.

تتضمن المهام ربع السنوية التحقق من وظيفة نطاق السخان في أنظمة الذوبان الساخن-، وفحص شد الحزام الناقل، ومراجعة سجلات أخطاء PLC بحثًا عن الأنماط الناشئة التي قد تشير إلى وجود مشكلة في طور النمو.

نشرت مجلة تكنولوجيا التغليف والأبحاث دراسة تشير إلى أن صيانة ماكينة تركيب الصناديق التي يتم إجراؤها وفقًا للجدول الزمني الموصى به تقلل من وقت التوقف غير المخطط له بنسبة 65 بالمائة تقريبًا على مدار فترة تشغيل مدتها 24 شهرًا.

التكامل مع المعدات النهائية

لا يعمل نصب الصندوق في عزلة. في خط التعبئة الآلي النموذجي، يقوم جهاز النصب بالتفريغ إلى الناقل الذي يحمل الصندوق المفتوح إلى محطة التحميل. قد يكون التحميل يدويًا (يضع المشغل المنتجات في الصندوق) أو آليًا (تقوم خلية آلية أو نظام تعبئة قطرة- بتحميل الصندوق).

بالنسبة للتحميل الآلي، يعد تطابق التوقيت بين مخرج جهاز النصب ونظام التحميل أمرًا مهمًا للغاية. لذلك يجب على المركب أن يعطي الصناديق بوتيرة ثابتة. ويجب أن يكون نظام التحميل جاهزًا لاستقبال كل صندوق دون تراكم أو ترك فجوات. ويتم ذلك عادةً باستخدام مزيج من أجهزة استشعار الضوء والاتصال -من آلة إلى-بين أجهزة PLC.

عند تحديد آلة تركيب الصناديق الأوتوماتيكية بالكامل لخط متكامل، تأكد من أن هندسة ناقل التفريغ وإشارات التحكم متوافقة مع المعدات النهائية. يمكن للاختلافات الصغيرة في عرض الناقل أو ارتفاع التفريغ أو بروتوكول الاتصال أن تحول التكامل المباشر إلى مشروع هندسي مخصص.

اختيار التكوين الصحيح

تتوفر أدوات تركيب الصناديق في العديد من التكوينات. يجب أن تبدأ عملية الاختيار بفهم واضح لأنواع الصناديق وأحجام الإنتاج المعنية.

تتضمن معلمات الاختيار الرئيسية ما يلي:

نطاق حجم الصندوق: الحد الأدنى والحد الأقصى للأبعاد الفارغة التي يجب على الجهاز التعامل معها

سرعة الإنتاج: الحد الأقصى لمتطلبات الصناديق-في-الدقيقة

طريقة الختم: الشريط مقابل المادة اللاصقة الساخنة-المذوبة، استنادًا إلى بيئة التوزيع والتكلفة المستهدفة

سعة المجلة: كم عدد الفراغات التي يمكن تحميلها مرة واحدة (يؤثر على تردد إعادة تعبئة المشغل)

طريقة التغيير: الضبط اليدوي مقابل تغيير الأداة-الأقل سرعة-(يؤثر على مرونة عمليات-SKU المتعددة)

يمكن لآلة تركيب الصناديق الأوتوماتيكية بالكامل مع إمكانية الضبط -المؤازرة أن تقلل وقت التغيير من 20 إلى 30 دقيقة (يدويًا) إلى أقل من 5 دقائق، وفقًا للمعايير التي نشرتها قاعدة بيانات معايير الصناعة PMMI. بالنسبة للعمليات التي يتم فيها تشغيل أحجام صناديق متعددة في كل نوبة عمل، يمكن أن تكون هذه الإمكانية هي المحرك الأساسي لقيمة المعدات.

التعليمات

هل يمكن لمركب واحد التعامل مع أحجام الصناديق المتعددة؟
نعم، معظم النماذج الأوتوماتيكية بالكامل قابلة للتعديل. يختلف نطاق الضبط حسب الجهاز. يغطي بعضها نطاقًا ضيقًا (على سبيل المثال، الصناديق الصغيرة إلى المتوسطة فقط)؛ يغطي البعض الآخر نطاقًا واسعًا (على سبيل المثال، 6 × 4 × 4 بوصة إلى 24 × 16 × 16 بوصة). يمكن أن يتم التغيير يدويًا أو بمساعدة مؤازرة-اعتمادًا على الطراز.

ماذا يحدث إذا انحشرت قطعة فارغة أثناء الإنتاج؟
يتوقف الجهاز ويظهر خطأ على شاشة HMI. ثم يقوم العامل بإزالة الانحشار، وإزالة أي فراغات تالفة، وإعادة تشغيل الدورة. إذا حدث التشويش في كثير من الأحيان، فهذا يعني وجود مشكلة في الإعداد. يمكن أن يكون هذا شد المجلة أو الجودة الفارغة أو مستوى الرطوبة. لذلك يجب عليك إصلاح ذلك لمنع حدوث ذلك مرة أخرى.

هل يستحق-الختم بالذوبان الساخن التكلفة الإضافية؟
بالنسبة للمنتجات الثقيلة أو ظروف الشحن الصعبة، نعم. يشكل الذوبان الساخن- رابطة لا تنفتح تحت الضغط بسهولة مثل الشريط اللاصق. ولكن بالنسبة للمنتجات الخفيفة في إعدادات التسليم الخاضعة للرقابة، عادةً ما يكون الشريط اللاصق كافيًا. وتكاليف الشريط أقل في البداية.

ما هي مساحة الأرضية التي يحتاجها عامل النصب؟
يشغل جهاز النصب الأوتوماتيكي بالكامل ما يقرب من 6 إلى 10 أقدام من طول الناقل و3 إلى 5 أقدام من العرض، اعتمادًا على الطراز. السماح بمساحة إضافية لوصول المشغل وتحميل المجلة.

هل يمكن نقل المركب أو إعادة تكوينه بعد التثبيت؟
نعم، ولكن الأمر يتطلب التخطيط. يتم تثبيت الماكينة على الأرض، ويتم توصيلها بالكهرباء و(في بعض الحالات) بإمدادات الهواء المضغوط. من الممكن نقله ولكنه يتضمن قطع التيار الكهربائي والتفكيك الميكانيكي وإعادة التشغيل-في الموقع الجديد.

خاتمة

تحل آلة تركيب الصناديق الأوتوماتيكية بالكامل محل المهمة اليدوية المتكررة التي تتطلب جهدًا بدنيًا بتسلسل آلي قابل للتكرار. تعتمد -العملية-المتدرجة-تحميل المجلة، والفصل الفارغ، والنقل والفتح، وطي الغطاء، وختم الجزء السفلي، والتفريغ-على التوقيت الميكانيكي الدقيق وفيزياء الفراغ التي تعمل بشكل متناغم. عند تحديدها وصيانتها بشكل صحيح، توفر المعدات جودة صندوق متسقة بمعدلات إنتاجية لا يمكن أن يضاهيها التشكيل اليدوي.

إن قرار أتمتة تركيب الصندوق هو في النهاية مسألة الحجم ومتطلبات الاتساق وتكلفة العمالة. بالنسبة للعمليات التي تجاوزت النطاق الذي يكون فيه التشكيل اليدوي منطقيًا، فإن المركب هو جزء أساسي من أتمتة التغليف-وهو ما يدفع تكاليفه ليس فقط من خلال توفير العمالة ولكن أيضًا من خلال التخلص من التباين الذي يأتي مع التعب البشري.

مصادر:

معهد مصنعي آلات التغليف - المعايير الفنية والإرشادات التشغيلية لمعدات تركيب الصناديق.

مجلة تكنولوجيا التغليف والأبحاث - دراسات مقارنة تكلفة تحليل الإنتاجية وطريقة الختم.

مراجعة الأتمتة الصناعية - بنية نظام التحكم وتكامل إنترنت الأشياء الصناعية في آلات التعبئة والتغليف.

المجلة الدولية لتكنولوجيا التصنيع المتقدمة - تحليل وضع فشل الفصل الفارغ في أنظمة التركيب عالية السرعة-.

قاعدة بيانات معايير الصناعة PMMI - معايير وقت التغيير لمعدات تركيب الصناديق القابلة للتعديل.