Картонска кутија са прозорима ослања се на наизглед једноставну функцију. Било да се ради о излагању врхунског асортимана чоколаде, комплета честитки или прибора за потрошачку електронику. Поседује провидни филмски панел прецизно постављен на-изрезани отвор од картона. Када је филм правилно поравнат, потрошач не може да види прозор. Као резултат, производи изнутра изгледају као да лебде иза прозирног стакла-као баријере. Када одступање калибрације достигне чак 2 мм, резултати су одмах видљиви. Постоји мала трака изложеног лепка. Или делимично затамњен. Или постоји ивица танког филма која вири иза прегиба картона. У премиум амбалажи, овај недостатак чини читаву кутију непродају.
AМашина за крпљење прозора картонске кутијеје уређај који ову калибрацију постиже брзином производње од 60 до 250 картона у минути. Потребна тачност је углавном ±0,5 милиметара или више, између ивице филма и ивице отвора прозора. Ова тачност се одржава комбинацијом механичке регистрације, серво-усклађене синхронизације, визуелне калибрације и контроле процеса везивања.
Изазов поравнања: Зашто је прецизност тешка при брзини
Крпање прозора укључује два одвојена тока материјала. Морају се конвергирати са тачношћу мањом од милиметра. Први је сам картон. Ово је равна, резана{3}}картонска празнина са једним или више отвора за прозоре. Други ток је провидна мембрана. То је обично полипропилен (ПП), полиетилен терефталат (ПЕТ) или би- оријентисани полистирен (БОПС). То је као непрекидни волумен који мора бити смањен у величини и постављен на отвореном.
Тешкоћа је у томе што су оба материјала флексибилна. Они су променљиви у димензији. Крећу се великом брзином. Картон се може померити током храњења услед трења. Они се померају помоћу статичког електрицитета. Филм се растеже под мрежом напетости. Након сечења се скупља. Промене вискозитета лепка варирају у зависности од температуре околине. Било која од ових променљивих, ако се не означи, може поћи по злу. Ова дислокација се акумулира током процеса производње.
Студија објављена у часопису Прецисион Енгинееринг анализирала је буџете грешака за{0}}брзе флексибилне системе за регистрацију материјала. Такође је откривено да варијација у величини само због температуре може да објасни позициони помак од 0,15 до 0,30 милиметара током четири-часовне производње. Ова вредност троши значајан део укупног прозора толеранције од ±0,5 мм пре него што се узму у обзир било какве механичке или динамичке грешке (Елсевиер, 2021).
Систем регистрације 1: храњење и позиционирање картона
Серво{0}}Додаци индексирања
Прва контролна тачка поравнања је позиционирање картона. Машина за крпљење прозора у картонској кутији користи серво{1}}улагач за слање равног картона из хрпе магазина у транспортни ланац машине. Улагач је уклонио сваки бланк из хрпе. Ставите га у фино израђен џеп на транспортном ланцу. Ово је ланчани транспортер са ушом или вакуум чашама које се држе у картонској кутији наспрам референтне површинске јединице.
геометрија џепа дефинише примарну позициону референцу картона. Вођице за ивице на три стране џепа су идентификовале извор локације к-и. опругом{3}}оптерећени или пнеуматски бочни регистар гура кутију ка референтној ивици. Ово компензује мале варијације у величини између празних области. Тачност позиционирања картона у патцх станици зависи од прецизности обраде врећа. Ово се обично одржава на ±0,05 мм. Зависи од ригидности транспортног ланца. Зависи од конзистентности силе бочног регистра.
ТАППИ Т410 обезбеђује стандардно мерење карактеристика величине картона за примену у преклопним картонима. Основна тежина картона за картонске кутије је обично 250 до 400 г/м2. Димензијска стабилност треба да буде унутар ±0,3% под нормалном производном влагом. Дакле, ово осигурава да се положај отварања прозора не помера у односу на ивицу картона током храњења (ТАППИ, 2022).
Пре{0}}Сензори за регистрацију
Пролази кроз сензор за пред{0}}регистрацију пре него што картон стигне до станице за спајање. Ово је типичан фотонапонски или оптички- сензор који детектује празнине у водећим картонским кутијама. Сензор обезбеђује временску референцу за контролер машине. Контролер се користи за синхронизацију циклуса сечења филма и лепка када картон достигне положај закрпа. Резолуција и време одзива сензора директно утичу на тачност времена. Сензори са брзином ланца од 60 метара у минути и временом реакције од 0,1 милисекунде имају позициону несигурност од само 0,1 милиметара.
Систем регистрације 2: храњење филма, резање и постављање
Контрола напетости на вебу
Филм се доводи до станице за сечење путем веб-пута{0}}контролисане напетости. Напетост мреже се мора одржавати у малој мери. Ово је обично 5-15Н за апликације прозорских фолија. Зато што варијације у напетости изазивају истезање мембране. То опушта филм. Ово мења величину реза. Данцер ваљак обезбеђује повратну повратну спрегу о напетости у затвореној петљи олабављеној кочници. Напетост се подешава динамички са променом пречника ролне.
АСТМ Д882 пружа методу испитивања затезних својстава танких филмова. Такође пружа неопходне податке о карактеризацији материјала за одређивање одговарајућих параметара затезања мреже. За ПП прозорску фолију дебљине од 25 до 40 микрона, модул еластичности је приближно 1.000 до 1.500 МПа. Дакле, затезно оптерећење од 10 Н производи еластично издужење од приближно 0,07% на мрежи ширине 100 мм. Ово је промена величине од 0,07 мм по дужини филма од 100 мм (АСТМ Интернатионал, 2021).
Округла преса кружно сечење
Изрежите филм на жељену величину прозора помоћу ротационе матрице. Ово је цилиндрични алат са прецизним обрисом сечива обрађеног у облику прозора. Матрица се ротира синхронизовано са ланцем транспортера. Он сече филм тачно у тренутку када га треба поставити на прозор покретне картонске кутије.
Тачност ротационог{0}}исецања зависи од три фактора. Прва је тачност обраде сечива. Одржавајте ± 0,02 мм у врхунском алату. Други је синхронизација брзине матрице са брзином ланца. Ову ротацију контролише контролер кретања машине на ± 0,1 степен. Трећи је размак за сечење између сечива и ваљка наковња. Ово је обично чист рез од 0,01 до 0,03 мм без изобличења филма.
Трансфер и пласман филма
Након сечења, филм се мора пренети са станице за сечење на површину картона. Уверите се да је на прозору. Ова промена се постиже једним од два механизма.
Вакумски трансфер: Одрезани филм се привлачи на главу за пренос помоћу вакуума. Глава се креће из положаја за сечење у положај картона. Сила вакуумског стезања мора бити довољна да задржи мембрану у положају током преноса. И не искривљује облик филма. Стога, ово захтева калибрациони вакуумски притисак. Захтева усисне отворе одговарајуће величине.
Директно ламинирање: директно ламинирање површине картона. И лепак је примењен. Ово елиминише корак преноса. Он елиминише позиционе грешке повезане са њим. Међутим, потребно је да матрица за сечење буде постављена директно изнад отвора прозора картона током сечења. Дакле, ово захтева чвршћу синхронизацију између фабрике калупа и транспортног ланца.
Систем регистрације 3: Примена лепка
Примена лепка за узорак
Фурнири за прозорске кутије наносе лепак на ободну површину картона, која се отвара око прозора, пре него што се филм причврсти. Начин везивања мора бити тачно позициониран у односу на отвор. Ако лепак иде предалеко унутра, лепак се може видети кроз филм. Ако је превише удаљен, ивице филма нису у потпуности спојене. Ово ствара предност подизања која обухвата машине за паковање низводно.
Лепкови се обично користе кроз прорезне главе, ваљак за гравуру или програмабилни топ{0}}пиштољ за лепак. Методе урезивања-матрице и гравуре обезбеђују континуирану контролу запремине колоидних куглица. Али топови за топљење дозвољавају програмабилне обрасце. То укључује тачке, линије или испрекидане перле. Ови узорци минимизирају потребу за лепком. Они такође смањују ризик од гурања лепкова ивица филма.
ИСО 13849 се односи на функционалну сигурност система управљања машинама. Такође укључује блокаде и заштитну опрему за заштиту оператера од покретних компоненти станице за дозирање лепка. Машине пројектоване за континуирани рад морају да садрже надзор нивоа безбедности за температуру, притисак и брзину лепка. Ово спречава одступања процеса која могу утицати на квалитет поравнања (ИСО, 2023).
Реологија лепка и стабилност поравнања
Реолошка својства лепка утичу на пермутације на суптилне, али важне начине. Ако је вискозитет лепка пренизак, филм ће клизити по слоју лепка пре него што се лепак очврсне. Такође се уводи тренутак између померања положаја и формирања везе. Ако је вискозитет лепка превисок, површина филма можда неће бити потпуно мокра. Ово доводи до локалног квара везе, што доводи до подизања ивица филма током времена.
Студија објављена у часопису Јоурнал оф Адхесион Сциенце анд Тецхнологи открила је да лепкови{0}}вруће топљење са вискозитетом од 2.000 до 5.000 мПа/с на радним температурама обезбеђују оптималну стабилност влажења и позиционирања за апликације прозорских фолија. Везују развој за 0,5 до 1,5 секунде контакта. Ово је стога довољно да се мембрана локализује пре него што дође до било каквог механичког поремећаја (Спрингер, 2020).
Систем регистрације 4: Верификација поравнања заснована на визији
Инлине Цамера Инспецтион
Модерни системи машина за крпљење прозора у картонској кутији додају линијску инспекцију вида на излазном крају станице за крпљење. Једна или више камера за брзину снимају слике док сваки картон излази из области закрпања. алгоритам за обраду слике се користи за мерење офсета између ивице филма и ивице прозора.
Визуелни системи обично мере поравнање од четири до осам тачака око прозора. Стварна позиција ивице филма се пореди са номиналном ивицом прозора. Ако помак било које тачке мерења премашује унапред дефинисану толеранцију, картон се означава као отпад. Ова толеранција је углавном ±0,5 мм. Картоне се пребацују на транспортер за отпад.
Друштво ИЕЕЕ Индустриал Елецтроницс Социети објавило је студију о визуелној контроли квалитета у{0}}брзим операцијама паковања. Експериментални резултати показују да систем камера резолуције 5 мегапиксела са брзином снимања од 60 фпс може постићи поновљивост мерења од ±0,03 мм под контролисаним условима осветљења. Овај ниво прецизности подржава захтеве у погледу толеранције за висококвалитетне апликације за прозорске картоне (ИЕЕЕ, 2022).
Петље повратних информација и адаптивна корекција
Поред једноставних{0}}провера пролазности, напредни системи визије враћају податке о поравнању назад у контролер машине. Ако се детектује помак система, контролер аутоматски прилагођава време сечења филма или положај главе преноса да би компензовао. На пример, филм је увек постављен 0,2 мм десно од центра прозора. Због тога се поравнање враћа на номинално стање без интервенције оператера.
Ова техника калибрације{0}}затворене петље омогућава машини за крпљење прозора картонске кутије да одржи тачност поравнања током продужених производних циклуса без поновне калибрације{1}}подешене оператером. Компензација-у реалном времену за температурни помак, варијације затегнутости мреже и хабање алата.
Стандарди квалитета и оквири толеранције
Европски комитет за стандардизацију се бави квалитетом преклопних картона кроз ЕН 15593 (хигијена) и сродним техничким спецификацијама. Међутим, специфична толеранција величине картона са отвореним прозорима обично се одређује спецификацијом купца. И нису дефинисани универзалним стандардима. Међутим, ИСО 9001 оквир управљања квалитетом захтева од произвођача да успоставе индексе способности процеса (Цпк) за кључне параметре величине. Ово укључује поравнавање филма на прозорима. Такође захтева да се ови индикатори прате и документују као део система управљања квалитетом (ИСО, 2015).
Опште је прихваћено да је минимални прихватљиви ниво димензија критичне масе у апликацијама за паковање цпк вредност од 1,33 или више. То значи да је мање од 63 дела на милион неисправних. За одступања поравнања прозора од + -0.5 мм, то значи да се укупна девијација калибрације машине мора контролисати на стандардну девијацију од приближно 0,125 мм или мање. Овај збир комбинује грешке при позиционирању картона, грешку при сечењу филма, грешку у преносу филма и грешке у везивању.
Закључак
Прецизно поравнање између филма и картонских прозорских отвора резултат је координисаног рада вишеструких прецизних система. Картонски феед{1}}на серво за успостављање референтне вредности локације. Контрола напетости цилиндра за одржавање стабилности величине филма. Кружно пресецање -може да произведе ± 0,02 мм тачне филмове. Реологија лепка обезбеђује да се филм закључа у року од неколико секунди од постављања. Затворена-модификована инлине детекција вида бележи померање. Компензује померање пре него што произведе неисправан излаз.
Референце
Елсевиер. (2021).Анализа буџета грешака у брзим{0}}флексибилним системима за регистрацију материјала. Прецизно инжењерство, 68, 61–73.
ТАППИ (Техничко удружење индустрије целулозе и папира). (2022).ТАППИ Т410: Грамажне и димензионалне особине картона за апликације савијања картона. Пеацхтрее Цорнерс, Џорџија: ТАППИ.
АСТМ Интернатионал. (2021).АСТМ Д882: Стандардна метода испитивања затезних својстава танке пластичне фолије. Вест Цонсхохоцкен, ПА: АСТМ.
ИСО (Међународна организација за стандардизацију). (2023).ИСО 13849: Безбедност машина - Делови контролних система који се односе на безбедност{2}}. Женева: ИСО.
Спрингер. (2020).Реолошка оптимизација врућих{0}}лепкова за ламинацију прозорских фолија у преклопним картонима. Јоурнал оф Адхесион Сциенце анд Тецхнологи, 34(14), 1567–1582.
ИЕЕЕ. (2022).Контрола квалитета заснована на визији у-брзовом паковању: Резолуција камере и анализа поновљивости мерења. ИЕЕЕ Трансацтионс он Индустриал Елецтроницс, 69(7), 7124–7133.
ИСО (Међународна организација за стандардизацију). (2015).ИСО 9001: Системи управљања квалитетом - Захтеви. Женева: ИСО.