Kuidas töötab arvuti, mis lõikab ära pideva valtsitud koti valmistamise masin?

Supermarketite toodete sektsioonidel, pagaritoodete letidel ja külm{0}}külmpakenditel on üks ühine joon: läbipaistvad rullkotid, mis jaotatakse perforeeritud pidevrullilt. Nende rullide tootmine kaubanduslikus mahus on ettevõtte ülesanneArvuti lõikab ära pideva valtsitud koti valmistamise masin - seadmete klass, mis muudab tasase polüetüleenkile korralikult suletud, perforeeritud, rull--keeratud kottideks kiirusega, mis oleks käsitsi või puhtmehaanilise juhtimise korral võimatu.

See artikkel kirjeldab lahti masina tööjärjestust, selle juhtimisarhitektuuri taga olevat inseneriloogikat ja seda, mis tegelikult eristab üht masina konstruktsiooni teisest, kui tootmisnõudlused kasvavad.

Mida tähendab „Pidev valtsimine” - ja miks see on oluline

Erinevalt ühe-koti või värava{1}}koti vormingutest jäävad pidevaks rullitud kotid ühendatuks piki perforeeritud joont, selle asemel, et neid masina juures täielikult eraldada. Kasutajad rebivad kasutuskohas üksikud kotid rullilt maha. See formaat vähendab käsitsemist pakkimisjaamas, hoiab ära kottide takerdumise ja hoiab materjalikulu madalana, sest rull keerleb tihedalt ilma õhuvahedeta.

Püsiva perforatsioonisügavuse saavutamine - piisavalt sügav, et rebeneda puhtaks, piisavalt madal, et mitte puruneda rulli pinge all -, on täpsusnõue, mille säilitamiseks on kile kiiruse suurenedes raskusi ainult mehaanilistel-masinatel. Arvutijuhtimine lahendab selle, sulgedes reaalajas ahela filmi asukoha, sõidukiiruse ja lõikuri ajastuse vahel.

Filmi lõdvendamine ja pingejuhtimine

Iga tsükkel algab lahtikerimisalusest, kus mootoriga või piduri-juhitavale võllile on paigaldatud eelpuhutud polüetüleenkile rull. Masin tõmbab sellelt rullilt kilet pidevalt, mis tähendab, et lahtikerimiskiirus peab täpselt vastama allavoolu nõudlusele -, kui pinge langeb, kile lõtvub ja joondub valesti; kui pinge tõuseb, kile venib ja moonutab koti mõõtmeid.

Põhiseadistustega masinatel annab kahe fikseeritud rulli vahele riputatud tantsijarull passiivse puhvri: tantsija vertikaalasend peegeldab pinget ja potentsiomeeter või lähedusandur edastab signaali tagasikerimisajamile. Kõrgema-spetsifikatsiooniga masinad asendavad selle koormusanduriga, mis mõõdab otse kile pinget ja toidab lahtikerimismootori suletud-ahela PID-kontrolleri.

Eesmärk on hoida võrgu pinget määratletud aknas -, mida tavaliselt väljendatakse njuutonites kile laiuse meetri kohta -, olenemata sellest, kui kiiresti rulli läbimõõt materjali kulumisel kahaneb.

Fotoelektrilise märgi jälgimine: registreerimissüsteem

Prinditud rullkotid kujutavad endast otsest väljakutset: kuum{0}}tihendi joon peab langema täpselt korduvate prindiüksuste vahele, mitte üle logo või vöötkoodi. TheArvuti lõikab ära pideva valtsitud koti valmistamise masinlahendab selle fotoelektrilise anduri - kaudu, mida sageli nimetatakse fotoelemendiks või silmamärgisensoriks -, mis on paigaldatud kile tee kohale.

Andur otsib väikese registreerimismärgi (silmajälgi), mis on kile iga koti piirjoonel-eelprinditud. Märgi tuvastades saadab see impulsi masina mikrokontrollerile, mis kasutab signaali tõmbemootori asendi sünkroniseerimiseks. Kui mõõdetud kaugus viimasest märgist erineb koti sihtpikkusest, kärbib kontroller vea parandamiseks järgmist söötmissammu enne tihendusriba sulgumist.

See suletud ahela{0}}parandus muudab arvutijuhtimise siin tõeliselt kasulikuks. Puhtalt mehaaniline nukiga{2}}juhitav etteanne liigub tsükli kohta kindla vahemaa edasi, olenemata sellest, kas kile on pingemuutuse tõttu ette- või tahapoole hiilinud. Arvutiga juhitav-versioon arvutab ja kompenseerib pidevalt ümber, hoides tihendi paigutust ±1 mm piires isegi suure tsüklikiiruse korral.

Tavalise (prindimata) filmi puhul jäetakse fotoelektriline süsteem mööda ja masin töötab ainult kodeerija-põhise pikkuse reguleerimisega -, astme- või servomootor viib filmi tsükli kohta eelseadistatud vahemaa võrra edasi, kusjuures arvuti säilitab loenduse täpsuse.

Kile söötmine: samm-mootor vs servomootor

Tõmbeosa - nipprullikute paar, mis haaravad ja liigutavad kilet - on mehaaniline liides juhtimissüsteemi ja füüsilise võrgu vahel. Levinud on kaks ajamitehnoloogiat:

Sammmootoriga ajamon olnud algtaseme{0}}masinate standard aastakümneid. Sammmootor liigub edasi diskreetse arvu samme impulsi kohta, andes oma olemuselt kvantifitseeritud asendikontrolli ilma tagasisideta. See on usaldusväärne, odav ja piisav keskmise kiiruse jaoks tavalisel filmil. Puuduseks on see, et suurel kiirendusel või tugeva kile korral võivad astmemootorid kaotada samme, põhjustades kumulatiivset helikõrguse viga.

Servo mootori ajamkasutab mootori võllil suletud{0}}ahelaga pöörlevat kodeerijat. Positsioneerimisviga parandatakse pidevalt, muutes servo-tõmbesüsteemid täpsemaks ja taluvamaks koormuse muutusi. Servo{4}}juhitavate kottide masinate avaldatud tehnilistes analüüsides märgitakse, et servoajamid vähendavad sööda registreerimisviga 30–50% võrra võrreldes avatud ahelaga samm-sammusüsteemidega samaväärsetel kiirustel ja et pöördemomendi reaktsioon on kiirem, võimaldades lühemaid viivitusaegu ja suuremaid väljundtsükleid minutis.

Suuremahuliste{0}}rakenduste suundumus on selge: servotõmme on nüüd eelistatud arhitektuur masinatele, mis töötavad 150 või enama tsükliga minutis.

The Heat{0}}Seal Station: kus kott sünnib

Tihendusvarda koost on masina funktsionaalne süda. Kaks kuumutatud lõualuu kinnitavad kile kontrollitud viibimisaja jooksul, sulatades ja sulatades kokku polümeerikihid, moodustades iga koti alumise (või ülemise) tihendi.

Tihendi kvaliteeti reguleerivad kolm sõltumatut parameetrit, mis kõik seadistatakse ja mida arvuti jälgib:

Temperatuur- Lõua pind peab saavutama hermeetiku kihi tihendi initsiatsioonitemperatuuri (SIT), mis on minimaalne temperatuur, mille juures saavutatakse vastuvõetav sideme tugevus, ületamata sulamislävi, mis põhjustab auku põletamise. Uuringud, mis avaldati aastalJournal of Applied Polymer Science(2022) iseloomustasid seda seost tavaliste painduvate pakkekilede puhul, kinnitades, et kasutatav tihendusaken - vahe SIT ja lagunemise alguse vahel - on kitsam õhemate kilede ja kõrge kristallilisuse fraktsiooniga materjalide puhul. Masina PID temperatuuriregulaator hoiab püsivas olekus lõualuu temperatuuri ±2–3 kraadi piires sättepunktist.

Oodatav aeg- Kui kaua lõuad suletuks jäävad. Pikem püsimine võimaldab rohkem soojust juhtida sidekihti, suurendades tihendi tugevust kuni platooni. Liigse viibimise korral langeb polümeeri viskoossus liiga kaugele, mis õhendab sidetsooni. Ooteaeg määratakse millisekundites masina HMI kaudu ja see on otsene funktsioon tsükli kiirusest: väljundi kahekordistamine minutis vähendab ooteaega poole võrra, mistõttu tuleb temperatuuri vastavalt tõsta.

Surve- Lõua sulgemisjõud, standardse PE-kile puhul tavaliselt vahemikus 0,3–0,7 MPa. Kõrgem rõhk parandab intiimset kontakti kilepindade vahel madalamatel temperatuuridel, kuid liigne rõhk õhutab tihendi ranti. Paljud masinad kasutavad vedruga{5}}lõuajuhikuid, mis on kalibreeritud kokkupanemisel; täppismasinad kasutavad reguleeritud rõhuga pneumaatilisi ajamid.

ThePakenditehnoloogia ja -teadusJournal (2022) märgib, et nende kolme parameetri vaheline interaktsioon järgib vastuse-pinna seost: ühtegi parameetrit ei saa eraldi optimeerida. Masinaoperaatorid, kes seda mõistavad, väldivad levinud viga, et tihendite rikke korral lihtsalt "keeravad soojust üles".

Perforatsiooni lõikamine: rebimisjoone loomine

Vahetult tihendusjaama järel - on mõnikord integreeritud samasse lõuasõlme, mõnikord eraldi allavoolu jaamas - perforatsioonilõikur. Sakiline või nõelaotsaga tera läbistab kile korrapäraste ajavahemike järel kogu võrgu laiuse ulatuses, jättes tihenditsoonile rea mikro{4}}perforatsioone.

Kasutatakse kahte lõike geomeetriat:

Osaline{0}}lõigatud perforatsioon: Tera tungib läbi ainult välimise kilekihi, jättes sisemise hermeetiku kihi puutumata. See annab tugevaima rulli terviklikkuse mõõduka rebimisjõuga.

Läbi{0}}lõigatud perforatsiooni: Tera lõikab igas perforatsioonipunktis täielikult läbi mõlemad kihid, mis on eraldatud tervete sildadega. Rebenemisjõud on väiksem, eelistatavalt kergete tootekottide puhul.

Arvuti ajab perforatsioonitera lööma ajal, mil kile on paigal - ootefaasis -, tagades ühtlase silla laiuse. Kui tera tulistab filmi liikumise ajal, muutub silla laius, tekitades ebakorrapäraseid rebenemisjooni.

Jahutus ja mõõtmete stabiilsus

Lõualuust väljuv suletud kile on endiselt pehmenemistemperatuuril või selle lähedal. Kui kerida pinge all kohe väljundrullile, deformeerub soe tihendustsoon, mis põhjustab kortsus{1}}kandikujulisi kotte. Masina paigutus-tasane sektsioon - jahutuskauguse - vaherullikute seeria laseb tihendil enne kerimist jahtuda allapoole kile klaasistumis- või tahkumistemperatuuri. Kiiretel-masinatel kiirendab seda sammu sundõhujahutus-.

Jahutuspikkus (mõõdetuna kile teekonna meetrites tihendusvarda ja kerimisseadme vahel) on maksimaalse väljundkiiruse füüsiline piirang. Masin, mis toodab 50 mm kotte 200 tsükliga minutis, viib läbi jahutustsooni 10 meetrit kilet minutis; jahutustee lühendamine allapoole seda, mida füüsika nõuab, tähendab kerimisseadmeni jõudmist ebapiisavalt konsolideeritud tihenditega.

Loendamine, rullide vahetus ja kerimine

Arvuti peab jooksukottide arvu, kasutades impulsiallikana tõmbe{0}}mootori kodeerijat. Kui eelseadistatud arv on saavutatud, kerimisseade peatub, valmis rull vabastatakse ja uus südamik indekseeritakse oma kohale. Käsitsi-vahetusmasinatel eemaldab operaator valmis rulli ja keermestab uue südamiku; Täisautomaatsetel versioonidel saavad südamiksalv ja ülekandehoob ümberlülitumisega hakkama vähem kui viie sekundiga.

Kerimisseade ise kasutab pinna--- või keskajami-mootorit, mille kiirus kitseneb rulli läbimõõdu kasvades -, säilitades konstantse kile kerimiskiiruse, mitte mootori konstantse pöörete arvu, mis vastasel juhul suurendaks pinget läbimõõdu suurenedes.

Juhtimisarhitektuur: rohkem kui taimer

Silt "arvuti katkestab" selles masinakategoorias viitab konkreetselt fikseeritud mehaanilise ajastuse (nukk-ja-ühendussüsteemid) asendamisele mikrokontrolleri-põhise sekventeriga. Vanemate konstruktsioonide puhul määrati tihendivarda olekuaeg pöörleva nuki abil, mille profiil oli töödeldud nii, et see hoiaks lõualuu fikseeritud kaarega suletuna - koti pikkuse muutmine nõudis nukkide füüsilist vahetamist. Arvutijuhtimine asendab nuki tarkvaraparameetriga: koti pikkus, ooteaeg ja tihendi temperatuur sisestatakse puutetundliku HMI kaudu ning salvestatakse nimeliste retseptidena.

Kaasaegsed masinad töötavad tavaliselt PLC-ga, millel on liikumis{0}}juhtimise laienduskaardid, mis loevad sisendeid:

Fotoelektriline registreerimisandur

Tõmmake{0}}mootori kodeerija

Lõua temperatuuri termopaar

Lõua{0}}suletud lähedusandur

Ja väljundite juhtimine:

Tõmbemootori ajam (astmeline või servo)

Tihendi lõualuu ajam (pneumaatiline solenoid)

Küttekeha SSR (pooljuht{0}}relee)

Perforatsioonitera solenoid

Keriajam

Staatiline kõrvaldamisriba

Kõigi nende signaalide integreerimine ühe järjestusseadme alla võimaldab masinal säilitada tootmistsükli ajal ranget helikõrgust ilma operaatori sekkumiseta.

Filmi ühilduvuse ja töötlemise kaalutlused

TheArvuti lõikab ära pideva valtsitud koti valmistamise masinon mõeldud peamiselt madala{0}}tihedusega polüetüleenkilede (LDPE) ja lineaarsete madala -tihedusega polüetüleenkilede (LLDPE) jaoks, mis on domineerivad materjalid toodete ja pagaritoodete kottides. Nende kahe töötlemisakna erinevused on olulised: LLDPE-l on kitsam tihendi initsiatsiooniaken, kuid suurem torkekindlus, nii et perforatsioonitera teravus ja rõhk vajavad materjalide vahetamisel uuesti kalibreerimist.

Kile paksus jääb selle kotikategooria puhul tavaliselt vahemikku 10–50 mikronit. Õhemad kiled nõuavad madalamat lõualuu temperatuuri, kiiremat püsimist ja täpsemat pingejuhtimist, kuna nende töötlemismuutuste tolerants on väiksem. Staatiline eemaldamisriba -, mida sageli eiratakse väikese lisaseadmena, - muutub oluliseks alla 20 mikroni paksuse korral, kus staatiline laeng põhjustab kilekihtide ebaregulaarset kleepumist ja segab tasapinnalist-teed.

Väljundkiirus praktikas

Masina kiirust väljendatakse tsüklites minutis (CPM), kus üks tsükkel võrdub ühe kotiga. Tüüpilised tootmisvahemikud:

Kahe{0}}raja töö jagab laia kilerulli kaheks paralleelseks kotiribaks, kahekordistades tõhusalt väljundit ilma mehaanilise tsükli sagedust suurendamata. See on standardmeetod 200 CPM-i läve ületamiseks ilma lõualuu viivitusaega territooriumile, kus tihendi terviklikkus halveneb.

Kokkuvõte

TheArvuti lõikab ära pideva valtsitud koti valmistamise masinmuudab tasapinnalise kilevõrgu kaubanduslikuks rull-kotitooteks läbi tihedalt järjestatud toimingute ahela: pinge-juhitud lahtikerimine, fotoelektriline registreerimine, servo- või samm--mootori tõmbetoide, täpne kuumtihendamine, perforatsiooni lõikamine, jahutamine ja automaatne rulli kerimine. Nimetus "arvuti" ei ole turunduskeel - see kirjeldab tõelist arhitektuurilist nihet mehaaniliselt ajastuselt tarkvaralise-määratletud protsessi juhtimisele, mis võimaldab retseptide salvestamist, suletud-ahela vigade parandamist ja kiiret vorminguvahetust. Mõistmine, kuidas iga alamsüsteem aitab kaasa lõplikule kotikvaliteedile, aitab seadmete ostjatel esitada õigeid küsimusi ja operaatoritel diagnoosida õigeid algpõhjuseid, kui toodang jääb alla.

Viited

Journal of Applied Polymer Science, "Uus iseloomustusviis polümeersete pakkekilede kuumtihendamiseks", Wiley Online Library, 2022.

Pakenditehnoloogia ja -teadus, "Paindlike pakendite tihendi kvaliteeti mõjutavate tegurite mõistmine", Wiley Online Library, 2022.

RDM-i testimisseadmed, "Painduva polümeerkile ja valmis pakendi tihendi terviklikkuse kuumtihendusparameetrid", tehniline valge raamat, 2024.

Kuum{0}}kottide sulgemis- ja lõikamismasinate vahelduvvoolu servosüsteemide tehnilised analüüsid, servorakenduste juhtumiuuringu dokumentatsioon, tööstusmasinate inseneriteadus.