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包装行业的驱动器

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包装行业的驱动器

2022-11-15 13:57

包装行业是我们这个社会顺利运转的关键。几乎每一个商业产品都需要包装,而所有的商业包装都必须要高效、统一、快速地实现。如果没有多样化的机械设备,完成这项任务几乎是天方夜谭。而这些机械的性能水平直接取决于精确的运动控制。

包装机械

包装机械执行的工作范围可延伸到工厂车间的长度,甚至更远。罐头、包装盒和瓶子(以及行业中称为初级包装的所有其他材料)必须经过制作、填充、密封和贴标,然后才能以合并单位分批进行配送(二级包装),然后使用称为三级包装的板条箱、薄膜包装和托盘对这些批次进行安全运输。

考虑到安全、卫生、速度和准确性,几乎所有这些操作都应该由机械来完成,原因也是显而易见的。

想一想,在一分钟内,数百个罐子或瓶子可以在一排排液体产品分配活塞下由一台输送机操纵,然后被安全地封盖并分流以便于贴标。

VFFS 机器

立式灌封机 (VFFS)这种巧妙的设备可连续不断地生产热封塑料(或是纸质/锡箔)袋,并在背面和底部形成密封之后,向每个袋子内灌装产品,然后执行最终顶部密封/切割(从单卷印刷原材料)。

尽管大部分此类机械都历史悠久(第一台 VFFS 机器早在 20 世纪 30 年代就获得了专利),但现在,可以通过专门编程的伺服驱动运动轨迹才能实现恰当的功能(如果所需的顺序简单,通用变频驱动器就足够了)。

在这些运动曲线中,速度变化通常很重要。例如,要在 VFFS 机械中实现包装长度的一致性,则需要在材料供给中具有良好的张力。要实现这一目标,可以使牵引带在进料的第一阶段快速而有力地移动,然后逐渐减速,直到精确地封装所需的袋子长度(每包都在几分之一秒内完成)。

但精度不仅仅关系到工作质量。 

驱动器和智能运动控制系统也是节能和延长机器寿命的相关因素,因而备受重视。对包装行业来说,同样很重要的一点是,高精度机器性能在多大程度上减少废料的产生,继而降低废料对环境的影响。只要塑料仍继续在整个行业广泛使用,这一点就始终特别重要。

减少浪费 

这不仅在于能够对机器进行编程,确保使用的材料数量不多不少,刚好合适。在某些情况下,为了提高可持续性,人们会调整这些材料的配方,因此这些材料变得很难处理。例如,回收的薄膜包装比非回收的薄膜包装更薄且更易碎,因此,如果张力不当,则更容易出现折痕和裂口。为了应对这种变化,需要进一步提高同步辊和操作薄膜的进给装置的精度。

幸运的是,新一代包装机成功地解决了这一难题,同时也解决了较薄薄膜在密封过程中耐热性降低的问题。驱动器、控制算法和传感器技术的正确组合可以使薄膜包装(回收或非回收)的厚度降低到旧款薄膜厚度的四分之一,有望减少 75% 的工业薄膜使用量。

所有的包装废物都可以通过按比例减少原始用量来减少,这是一个常识性的建议,但执行起来可没那么简单。

例如,尽管不希望使用过大的盒子(不仅是因为这会浪费纸板,而且随后还需要使用纸张、泡沫或塑料来填充空隙)来包装产品,但旧式生产线的惯例自然倾向于万能通用型的概念。

这些惯例逐渐背离了如今产品多样化的趋势,而这种趋势被认为是品牌增长和发展的基本战略。

目前行业中形成了两种包装盒问题的解决方案。第一种是按需制造定制尺寸的盒子;第二个是更高效地填充盒子。这两种解决方案都采用智能包装机的形式,而智能包装机的制造离不开各种轴、变速电机和伺服驱动器。

装盒机

第一种方案需要用到装盒机,将传送带输送的不同尺寸的产品装入适当大小的柔韧纸板,这些纸板是连续供应的,之后再进行密封和标记成品纸箱。智能装箱机采用拾放技术将产品放置在预组装的纸箱中,可最大限度地减少空间浪费。

事实上,拾放智能技术也逐渐应用在相对重量级的码垛领域,传统的空气与液压系统正在被伺服驱动的运动控制所取代。

自动码垛机虽然早在 20 世纪 40 年代就出现了,但如果要改变工作流程,对于一台用于以单一模式堆叠单一产品的机器,可能需要花上数月时间来重新设计机械部分。得益于自动化技术的最新进展,尤其是将机器人功能集成到运动和逻辑控制器中,真正敏捷的新一代码垛机器人成为现实,任何具备传统 PLC 经验的人都可以直接使用。

速度、准确性,甚至效率都不能再代表一切。如果变化和多样性是现代消费者体验的关键特征,那么对于将这些产品包装好的机器来说,响应性和灵活性几乎是必不可少的。

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