Актуални новости при пакетиращите машини

МашиниТехнологииВисокотехнологично машиностроене - специално издание на сп. Инженеринг ревю • 11.07.2017

Актуални новости при пакетиращите машини
Актуални новости при пакетиращите машини

C напредъка на технологиите и индустриалните иновации, роботиката и автоматизацията стават все по-често срещани сред малките и средните производители, а това им позволява да се конкурират на по-широки пазари. Промишлените експерти приписват този бум на три ключови фактора - модернизация на производствените мощности, увеличаване на производствения капацитет и нарастващо търсене от редица развиващи се пазари.

Технологията за опаковане се основава на мощни и надеждни компоненти за автоматизация. Непредвидени прекъсвания не могат да бъдат толерирани, особено в края на производствената верига.

Това важи за пакетиращите и опаковъчните машини за блистерни форми и за картонени опаковки, както и за всички формоващи, пълначни и затварящи машини. Гладкото взаимодействие на отделните компоненти - от управлението до роботиката, е от решаващо значение за точното изпълнение на тези автоматизирани процеси.

Изпълнение на производствени стратегии
Опаковъчните операции са един от най-важните фактори при реализирането на продуктови иновации, увеличаването на скоростта на достигане до пазара и постигането на целите за устойчивост. Правилно подбрани и внедрени, автоматизацията на опаковането и иновативните конструкции на машините дават възможност за ефективен маркетинг, верига за доставки, устойчивост и оптимизиране на производството, и гарантират удовлетвореността на клиентите.

Опаковъчните машини за единични бройки трябва да се справят с по-сложни опаковки и да осигуряват по-голяма гъвкавост за подобряване на изпълнението по веригата за доставки. Постигането на отлични резултати и подобряването на производителността на веригата за доставки обаче не могат да се осъществят само чрез повишаване капацитета на опаковъчните линии.

Съществуващите активи също трябва да бъдат оптимизирани чрез идентифициране и премахване на неефективността или ограниченията в текущите операции. Това изисква система за управление на операциите по опаковане (POMS), която осигурява прозрачност в операциите по линията и служи като връзка между опаковъчните процеси и бизнес системата.

Освен това POMS трябва да предоставя управление на информацията в реално време, бързо преконфигуриране на поточната линия и експертни познания за операторите. Предимствата на такава система се простират извън операциите по опаковане и включват поддръжка, обработка на поръчки, складиране, доставка и логистика. POMS играе също така роля за намаляване на “цената на качеството” и за посрещане на необходимостта от по-задълбочена проверка на безопасността на продуктите.

Сама по себе си обаче POMS не е достатъчна, нужна е и технология за автоматизация на машините, която поддържа интегрирана мрежа за събиране, съхранение, анализ и двупосочен обмен на информация.

Системи за автоматизация
Редуцирането на разходите по опаковъчните процеси изисква автоматизиране на ръчните процеси и повишаване на нивото на автоматизация на полуавтоматизираните процеси. Това също така означава преоценка на настоящите решения за автоматизация с оглед на по-новите и по-икономични технологии.
Опаковането традиционно е област на фиксирана автоматизация, често допълнена с ръчен труд за обслужване и други междинни стъпки на процеса, основно преместване на материалите.

За някои непрекъснати, високоскоростни процеси с голям обем фиксираната автоматизация остава най-доброто решение. Все повече обаче производителите се обръщат към използването на промишлени роботи, които предлагат няколко предимства пред фиксираната автоматизация.

Глобализацията на световните пазари вероятно ще се увеличи още повече през следващите години и то с все по-бързи темпове. Тъй като икономиките на полуразвитите и неразвитите страни продължават да се разрастват, това със сигурност ще доведе до създаване на нови потребителски пазари, нови източници на ниска цена на труда и повишена конкуренция в производството. В резултат на това натискът върху производителите за повишаване нивото на автоматизация най-вероятно ще продължи да нараства.

Технологиите за автоматизация и градивните елементи за постигане на по-високо ниво на съответствие между опаковъчните операции и бизнес инициативите са налице. Иновативните конструкции на машините позволяват постепенно увеличаване на функционалността и машинните инженери разработват разходно ефективни начини за модернизиране на машините на място, когато изискванията се променят или има нужда от внасяне на допълнителна гъвкавост на производството.

Освен това системите за автоматизация на опаковъчните машини, които поддържат точното събиране и съхранение на информация за ефективността в реално време, са от съществено значение и за управлението на операциите. Например машините за затваряне на бутилки, използващи серво механизми, осигуряват по-прецизно управление на въртящия момент от машините с традиционни техники за контрол на затварянето.

Процесът на избор и осигуряване на качествени опаковъчни машини е подложен на радикална промяна. В много случаи традиционното сегментиране излиза извън установените рамки, тъй като все по-голям брой конструктори фокусират вниманието си върху цялостния процес на опаковане.

Днешните производители работят с поколение автоматизираща технология, която позволява бързото внедряване на иновации и интегриране на дадена функционалност, веднага след като такова изискване се появи в сферата на конкуренцията. Чрез добавяне на по-широка техническа компетентност към организациите си те успяват да използват комбинация от технологии, които доскоро са били недостижими за тях.

Иновации в дизайна
Машиностроителите постигат огромен напредък в интегрирането на автоматизацията, софтуера за многократно използване и иновативните конструкции на машините, като използват роботика, машинно зрение, вградени сензори и електронно управление на движението, разработвайки машини от ново поколение, които обработват разнообразен асортимент от продукти и опаковки, като същевременно задоволяват регулаторните и корпоративните изисквания.

Електронното движение например увеличава скоростта, гарантира безшумно действие и подобрява надеждността, предоставяйки възможност за прецизно управление и конфигуриране на машините. Роботиката осигурява гъвкавост, а машинното зрение – съответствие с изискванията за верификация. Усъвършенстваните опаковъчни линии използват комбинация от технологии, тъй като цената на автоматизацията вече не е възпиращ фактор.

Мехатрониката в конструкцията на машините
Мехатронните решения ефективно елиминират широко разпространените доскоро конструкции, базирани на контролери (PLC), и ги заменят с автоматизация, която се фокусира върху интегрирането на управлението на движението, спомагателния логически контрол и управлението на данните. Новото поколение мехатронни конструкции на машини е енергийно ефективно и високонадеждно. Проектирани на основата на серво технологията, тези мехатронни машини позволяват по-малки габарити, вградена модулност и по-голяма гъвкавост.

Обикновено техните задвижващи валове се подменят с “виртуален заместител”, симулирана главна ос, от която всички останали движения се получават чрез електронно симулиране на зъбни предавки. Цифрово управляваното съдържание се е увеличило с интегрирането на серводвигатели, които заменят безбройните механични решения като магнитни съединители за затваряне на бутилки с капачки или линейни валове и предавателни кутии при машините опаковащи с фолио и машините за картонени опаковки.

Тъй като производителите на машини поставят най-голям акцент върху бързината на опаковане, диагностичните инструменти и непрекъснатия поток от стоки, разработените серво-базирани решения позволяват работата на машините да бъде с по-високи темпове от всякога.

Това, от своя страна, доведе до въвеждането на вградена роботика, позволявайки на машиностроителите да усъвършенстват дизайна и преместването на пакетите да се осъществява без използване на транспортни (конвейерни) системи. Чрез премахване на междинните транспортни етапи общият габарит на машината намалява.

Модулност
Модулността включва подход тип “черна кутия” към проектирането и програмирането на машините. Черната кутия представлява завършен, тестван модул, изграден отделно и сглобен на място съобразно изискванията на клиентите. Оптималната черна кутия обаче е мехатронен подкомплект, състоящ се от готови за работа механични и интелигентни електрически елементи, в който мехатронните единици могат да се комбинират в машинни компоненти като конвейери, ножове, сортировачи или запечатващи устройства.

Модулните машини се конфигурират на по-късен етап, за да се приспособят към различните конфигурации на продуктите или да се отговори на променящото се търсене чрез изменение на потока продукти в производствената система. Модулността на машината позволява на производителите да конфигурират опаковъчни машини, базирани на функционални подсистеми като карусели за пълнене на бутилки, за лепене на етикети и за вакуумни опаковки.

Интегрирането на роботизиран манипулатор допълнително развива концепцията за модулност чрез включване на този елемент на машината като функционален подкомпонент.

Ролята на сензорите
Качеството е задължително във всяка индустрия. Все по-често обаче работната скорост на машината надхвърля способността на операторите да следят качеството на продукцията. Като следствие от това производителите интегрират сензорни технологии в машините, за да идентифицират ненапълнените картонени кутии или бутилки. Например бутилиращите машини разчитат на кориолисови дебитомери за динамично измерване плътността и съдържанието на течности в бутилката.

Рецептата за производство се зарежда в системата за управление, а кориолисовият дебитомер динамично следи дали профилът на течността съответства на рецептата. Чрез визуални детектори пък се гарантира, че във всяка бутилка е поставено нужното количество течност. Всички тези функции позволяват на машините да работят с по-висока скорост, практически елиминирайки производствените дефекти.

Процесът на затваряне на бутилки се възползва от предимството, което предлага електронното настройване на въртящите моменти на серводвигателите, произведени от водещите компании в областта.

Благодарение на тези сервоустройства, при преминаването към нов тип бутилка или капачка операторите трябва просто да регулират въртящия момент като параметър, а не да използват сложната настройка на механично затварящи устройства. Управлението на въртящия момент е с порядък по-добро, а данните от обратната връзка от серводвигателите осигуряват възможност за незабавна проверка и запис на качеството на затваряне.

Автоматизирано преми-наване от един обект към друг (changeover)
Докато електронните серводвигатели преди са се използвали предимно в машини с непрекъснато движение, то сега технологията се използва и за осъществяване на движение с променливи спирания.

Предимствата на автоматичното превключване се базират на способността да се осигури мрежова свързаност между отделните машини, като по този начин се елиминира нуждата от ръчна намеса. Това намалява времето за преминаване от един обект към следващия и елиминира потенциала за човешка грешка.

Роботизирани опаковъчни линии
Независимо че роботизираните линии за опаковане работят с по-бавни темпове, общата им производителност често е по-голяма, тъй като те са дигитално реконфигурируеми и никога не е необходимо да бъдат спирани за настройка. Бъдещото индустриално предизвикателство се състои в това как да се определи оптималната комбинация между бързите механизирани и бавните роботизирани опаковъчни линии.

Концепцията за интегриране на дизайна на продукта с цялостния производствен процес е вече постижима с въвеждането на гъвкави роботизирани опаковъчни линии. В бъдеще цифровият дизайн на опаковките ще води до цифрово преконфигуриране на роботизираните опаковъчни линии, а роботиката ще добави гъвкавост при добавянето на листовки или други видове рекламни материали към процесите на опаковане в края на производствения етап.

Новият брой 5/2017

брой 5-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top