Любой, кто когда-либо вручную складывал 200 коробок за смену, знает физические потери. Предплечья горят, картонная пыль наполняет воздух, и к последнему часу темп естественным образом замедляется. Для операций, которые ежедневно отгружают значительные объемы, этот ручной процесс больше не является устойчивым. Вот где полностьюавтоматическая машина для сборки коробоквходит в картину. Он берет плоские, разобранные-картонные заготовки и превращает их в открытые,-запечатанные снизу коробки, готовые к приему продукта-и все это без прикосновения человеческой руки к картону.
Понимание того, как именно это происходит, шаг за шагом, важно, если вы оцениваете оборудование или пытаетесь устранить неполадки на существующей линии. Механика в принципе проста, но включает в себя точное время, физику вакуума и механическую синхронизацию, которая заслуживает более пристального внимания.
Что на самом деле делает машина
Прежде чем переходить к пошаговой --последовательности шагов, полезно определить объем работы. Сборщик коробок делает три вещи: отделяет одну плоскую заготовку от стопки, складывает эту заготовку в прямоугольную форму и запечатывает нижние створки. Вот и вся работа. Ценность заключается в том, чтобы делать это с постоянной скоростью-обычно от 5 до 30 коробок в минуту в зависимости от модели-без изменения качества.
Полностью автоматические версии выполняют весь цикл независимо. Оператор загружает в магазин стопку плоских заготовок, оттуда работу принимает станок. Полу-автоматические версии требуют, чтобы оператор вручную помещал каждую заготовку в положение формовки; Затем машина завершает складывание и запечатывание.
Шаг 1. Загрузка магазина и разделение заготовок
Процесс начинается с магазина-вертикального бункера, в котором хранится стопка плоских картонных заготовок. Высота штабеля варьируется в зависимости от конструкции, но обычно вмещает от 50 до 150 заготовок одновременно, в зависимости от толщины доски и размера машины.
Механизм разделения — это первое место, где что-то может пойти не так, поэтому он заслуживает внимания. Большинство машин используют один из двух подходов:
Трение-разделение подачи использует вращающуюся ленту или ролик, который контактирует с нижней заготовкой в стопке. Трение тянет нижнюю заготовку вперед, в то время как фиксатор удерживает оставшуюся стопку на месте. Этот метод хорошо работает для стандартного гофрированного картона в предсказуемом диапазоне веса.
При разделении всасыванием-используются вакуумные присоски, которые захватывают верхнюю заготовку в стопке и поднимают ее из стопки. Затем струя вторичного воздуха или механический палец отделяют одну заготовку от всех соседних листов, которые могли слипнуться. Этот метод применим к более широкому диапазону веса досок и условий поверхности.
Для сравнения: Международный журнал передовых производственных технологий задокументировал, что расслоение заготовок является причиной примерно 23 % всех случаев застревания в высокоскоростных-системах монтажа, при этом основным фактором является адгезия плит,-вызванная влажностью.
Шаг 2: Пустой перевод и первоначальное открытие
После отделения заготовку необходимо перенести из магазина в секцию формования. На этой передаче машина начинает «открывать» коробку.
В машине непрерывного-движения заготовка перемещается вперед с помощью движущейся каретки с ременным или цепным приводом-, в то время как формирующие стержни и направляющие постепенно выталкивают боковые створки наружу. На этом этапе заготовка никогда не перестает двигаться.
В машине прерывистого-движения заготовка достигает стационарного положения формовки. Машина приостанавливает заготовку на этой станции, пока формовочный механизм завершает цикл открытия, а затем перемещает ее на следующую станцию.
Само открытие осуществляется с помощью комбинации вакуумных присосок и механических складных рычагов. Вакуумные чашки приклеиваются к конкретным панелям заготовки и раздвигают их, создавая первоначальную форму коробки. Механические направляющие затем удерживают коробку в частично открытом состоянии, в то время как нижние створки располагаются для складывания.
Шаг 3: Складывание нижнего клапана
Когда коробка частично открыта, нижние клапаны необходимо загнуть в положение для запечатывания. Это чисто механическая последовательность действий, обычно приводимая в действие складными пластинами с кулачковым-приводом или складывающимися рычагами с сервоприводом-.
Последовательность имеет значение. В стандартном контейнере с обычными прорезями (RSC) сначала складываются маленькие внутренние клапаны, а затем большие внешние клапаны. Складные пластины сдвигают эти створки в плоскую, перекрывающуюся конфигурацию. Время измеряется в долях секунды.-Складные пластины выдвигаются, удерживают створки на месте и убираются в скоординированной последовательности, синхронизированной с частотой цикла машины.
Согласно технической документации Института производителей упаковочного оборудования, механизмы складывания нижних клапанов на современных монтажных машинах достигают повторяемости положения в пределах ±1,5 мм при производственных циклах, превышающих 10 000 циклов. Такого уровня консистенции трудно достичь вручную, и он напрямую влияет на структурную целостность герметизированного днища.
Шаг 4: Нижняя герметизация
После того, как нижние клапаны сложены, их необходимо закрепить. Существует два доминирующих метода уплотнения, и выбор влияет как на конструкцию машины, так и на эксплуатационные расходы.
Лента,-чувствительная к давлению, – более распространенный метод для приложений общего-приложения. Ленточная головка подает ленту заданной длины, обрезает ее и прижимает к центральному шву нижних клапанов. Механизм нанесения ленты должен оказывать постоянное давление для обеспечения адгезии, что особенно важно при работе при более низких температурах окружающей среды, когда эффективность клея может ухудшиться.
В составе клея-расплава-(HMA) используется горячий клей, который наносится на поверхности клапанов перед их сжатием. Таким образом, HMA обеспечивает более прочное соединение, чем лента. И это лучше для тяжелых или экспортных поставок, где коробки могут подвергаться грубому обращению. Обратной стороной является более высокая сложность машины. Поэтому машине необходим резервуар для клея, шланги с подогревом и сопла для клея, которые необходимо регулярно чистить.
Полностью автоматическая машина для сборки коробок с сваркой горячим-расплавом обычно увеличивает стоимость машины на 15–20 процентов. Но это снижает стоимость ленты на коробку примерно на 40–60 процентов за три года использования. Эти данные получены в результате анализа производительности, опубликованного в журнале Journal of Packaging Technology and Research.
Шаг 5: Разгрузка и передача ящиков
Новая коробка покидает монтажник на разгрузочном конвейере. Поэтому движение должно быть достаточно мягким, чтобы не повредить свежего тюленя. Но он также должен быть достаточно прочным, чтобы снять коробку с машины.
Разгрузочные конвейеры обычно имеют боковые направляющие, которые удерживают коробку по центру во время ее движения. Таким образом, эти направляющие можно отрегулировать в соответствии с шириной коробки. На машинах более высокого класса-высоту выгрузки также можно изменить. Тогда он может соответствовать высоте подачи других машин после него, таких как устройства для запечатывания коробок, контрольные весы или роботы-загрузчики.
Некоторые системы интегрируют функцию «возведения в квадрат» в точке разгрузки. Пластины с пневматическим или-приводом с сервоприводом мгновенно оказывают давление на боковые стороны контейнера, обеспечивая полную установку нижнего уплотнения и прямоугольную геометрию контейнера, прежде чем он поступит на заправочную станцию.
Архитектура системы управления
Описанные выше этапы работы машины управляются системой управления, которая обеспечивает совместную работу всего оборудования. В центре находится программируемый логический контроллер (ПЛК). Таким образом, ПЛК контролирует синхронизацию каждой детали - вакуумных клапанов, складных пластин, уплотнительных головок и приводов конвейеров.
Экран оператора обычно представляет собой сенсорный HMI (человеко-машинный интерфейс), расположенный на удобной для рабочего высоте. С помощью этого экрана работник может:
Выбирайте из сохраненных рецептов коробок (размер, тип клапана, настройки запечатывания)
Следите за количеством продукции и состоянием машины
Просматривайте информацию о неисправности при возникновении проблемы
Изменение скорости конвейера и времени удержания герметизации.
Industrial Automation Review отмечает, что новые системы управления монтажниками теперь имеют больше подключений к промышленному Интернету вещей (IIoT). Таким образом, производственные данные -, количество циклов, журналы неисправностей, температура уплотнений - могут быть отправлены в системы управления производством (MES) для мониторинга в реальном времени.
Общие точки отказа
Знание того, как работает машина, также означает знание того, где она имеет тенденцию выходить из строя. Ниже приведены наиболее распространенные виды отказов, взятые из отраслевых отчетов по техническому обслуживанию:
| Точка отказа | Типичная причина | смягчение последствий |
|---|---|---|
| Пустое замятие при разделении | Статические-слипшиеся доски; неправильное натяжение магазина | Контроль влажности; отрегулировать натяжение пружины фиксатора |
| Неполное складывание клапана | Изношенные складные пластины; неправильная установка времени | Замените изношенные детали; откалибровать время кулачка |
| Слабое нижнее уплотнение | Низкое натяжение ленты; недостаточная температура HMA | Проверьте давление головки ленты; проверить температуру бачка с клеем |
| Падение вакуума-выключено | Засорился фильтр вакуумной чашки; треснутая чашка | Заменяйте чашки в соответствии с графиком технического обслуживания; чистите фильтры еженедельно |
| Несоосность коробки при разгрузке | Изношенные боковые направляющие; дрейф отслеживания конвейерной ленты | Заменить направляющие втулки; отрегулировать отслеживание ремня |
Когда полностью автоматическая машина для сборки коробок — правильный выбор
Не каждая операция нуждается в полной автоматизации. Экономическое обоснование обычно становится убедительным, когда ручное формирование коробок требует более одной должности в эквиваленте полной-занятости (FTE) или когда несоответствие качества коробок приводит к проблемам с последующей упаковкой.
Полностью автоматическая машина для сборки коробок очень полезна в местах, где:
Вы используете от 500 до 800 коробок в день. Тогда ручное формование требует больших затрат труда.
Размеры коробок меняются не часто. Таким образом, машина может работать долгое время без многочисленных переналадок.
Вес продукта или размер коробки затрудняют ручное обращение с ним для работников.
Производственной линии нужны коробки в стабильное время, что не всегда может обеспечить ручное формование.
При работе с большим-смешанным составом и малым-объемом, когда размеры коробок меняются несколько раз за смену, время переналадки, необходимое для перенастройки монтажного устройства, может свести на нет экономию рабочей силы. В таких случаях более практичным выбором может оказаться полу-автоматический сборщик или ручное формование с помощью приспособлений.
Требования к техническому обслуживанию
Как и любая электрическая и механическая система, сборщик коробок нуждается в регулярном уходе, чтобы он продолжал работать хорошо. Интервалы ухода обычно просты. И их могут выполнить ваши собственные специалисты по техническому обслуживанию, имеющие базовую подготовку в области механики и электрики.
Ежедневные задачи включают в себя очистку от картонной пыли в зоне подачи, проверку вакуумных присосок на предмет разрывов и наличие ленты или клея.
Еженедельные задачи включают проверку воздушного фильтра (для моделей с пневматическим-приводом), смазку направляющих, как рекомендует производитель, и проверку выравнивания складной пластины.
Ежеквартальные задачи включают проверку работы ленты нагревателя в системах горячего-расплава, проверку натяжения конвейерной ленты и проверку журналов неисправностей ПЛК на предмет выявления закономерностей, которые могут указывать на развивающуюся проблему.
Журнал Packaging Technology and Research опубликовал исследование, в котором показано, что техническое обслуживание устройства для сборки коробок, выполняемое по рекомендованному графику, сокращает время незапланированных простоев примерно на 65 процентов за 24-месячный период эксплуатации.
Интеграция с оборудованием последующей переработки
Сборщик коробок не работает изолированно. В типичной автоматизированной упаковочной линии сборщик выгружает коробку на конвейер, который доставляет открытую коробку на станцию погрузки. Загрузка может быть ручной (оператор помещает продукты в коробку) или автоматической (роботизированная ячейка или система капельного-заполнения загружает коробку).
Для автоматизированной загрузки очень важно синхронизировать мощность монтажника и системы загрузки. Поэтому монтажник должен сдавать коробки в стабильном темпе. А система загрузки должна быть готова принять каждый ящик, не скапливаясь и не оставляя зазоров. Обычно это делается с помощью датчиков освещенности и межмашинного взаимодействия-меж-между ПЛК.
При выборе полностью автоматической машины для сборки коробок для интегрированной линии убедитесь, что геометрия разгрузочного конвейера и управляющая сигнализация совместимы с последующим оборудованием. Небольшие различия в ширине конвейера, высоте разгрузки или протоколе связи могут превратить простую интеграцию в индивидуальный инженерный проект.
Выбор правильной конфигурации
Монтажники коробок доступны во многих конфигурациях. Процесс выбора должен начинаться с четкого понимания типов коробок и объемов производства.
К основным параметрам выбора относятся:
Диапазон размеров коробки: минимальные и максимальные размеры заготовок, которые может обрабатывать машина.
Скорость производства: пиковые требования-в-минуту.
Метод герметизации: лента или термоклей, в зависимости от среды распространения и целевых затрат.
Емкость магазина: сколько патронов можно загрузить одновременно (влияет на частоту пополнения запасов оператором)
Метод замены: ручная настройка в сравнении с -менее быстрой-заменой с помощью инструмента (влияет на гибкость при работе с несколькими-SKU)
Согласно контрольным показателям, опубликованным базой данных отраслевых стандартов PMMI, полностью автоматическая машина для сборки коробок с серво-регулировкой может сократить время переналадки с 20–30 минут (вручную) до менее 5 минут. Для предприятий, использующих коробки разных размеров в смену, эта возможность может быть основным фактором повышения стоимости оборудования.
Часто задаваемые вопросы
Может ли один сборщик обрабатывать коробки разных размеров?
Да, большинство полностью автоматических моделей регулируются. Диапазон регулировки зависит от машины. Некоторые охватывают узкий диапазон (например, только коробки малого и среднего размера); другие охватывают широкий диапазон (например, от 6×4×4 дюймов до 24×16×16 дюймов). Переключение может осуществляться вручную или с помощью сервопривода-в зависимости от модели.
Что произойдет, если заготовку заклинит во время производства?
Машина останавливается, и на экране ЧМИ отображается неисправность. Затем рабочий устраняет застревание, вынимает поврежденные заготовки и возобновляет цикл. Если глушение случается часто, то это означает проблемы с настройкой. Это может быть натяжение магазина, качество заготовки или уровень влажности. Поэтому вам следует это исправить, чтобы это не повторилось.
Стоит ли герметизация горячим-расплавом дополнительных затрат?
Да, для тяжелых продуктов или тяжелых условий доставки. Горячий-расплав создает соединение, которое не так легко разрывается под напряжением, как лента. Но для легких продуктов в условиях контролируемой доставки обычно достаточно ленты. И лента стоит дешевле на старте.
Какая площадь помещения требуется монтажнику?
Типичный полностью автоматический сборщик занимает примерно от 6 до 10 футов длины конвейера и от 3 до 5 футов ширины, в зависимости от модели. Обеспечьте дополнительное пространство для доступа оператора и загрузки магазина.
Можно ли переместить или переконфигурировать монтажную конструкцию после установки?
Да, но это требует планирования. Машина крепится болтами к полу, подключается к электросети и (в некоторых случаях) к источнику сжатого воздуха. Перенос возможен, но предполагает отключение электросети, механическую разборку и повторный-пуск в эксплуатацию на новом месте.
Заключение
Полностью автоматическая машина для сборки коробок заменяет повторяющуюся, физически трудоемкую ручную задачу повторяемой автоматизированной последовательностью. Поэтапный--процесс-загрузки магазина, отделения заготовок, транспортировки и открытия, складывания клапана, запечатывания дна и разгрузки-зависит от точного механического расчета времени и взаимодействия физики вакуума. При правильном выборе и обслуживании оборудование обеспечивает стабильное качество коробок при производительности, с которой не может сравниться ручное формование.
Решение об автоматизации сборки коробок в конечном итоге зависит от объема, требований к постоянству и стоимости рабочей силы. Для операций, которые вышли за рамки масштабов, где ручное формование имеет смысл, сборщик является основополагающим элементом автоматизации упаковки-, который окупается не только за счет экономии труда, но и за счет устранения нестабильности, связанной с усталостью человека.
Источники:
Институт производителей упаковочного оборудования - Технические стандарты и инструкции по эксплуатации оборудования для сборки коробок.
Журнал упаковочных технологий и исследований - Анализ пропускной способности и сравнение затрат на методы запечатывания.
Обзор промышленной автоматизации - Архитектура системы управления и интеграция IIoT в упаковочное оборудование.
Международный журнал передовых производственных технологий - Анализ отказов при разделении заготовок в высокоскоростных-системах монтажа.
База данных отраслевых стандартов PMMI - Контрольные показатели времени переналадки регулируемого оборудования для сборки корпусов.