Os supermercados estão usando sacolas plásticas em um ritmo alarmante. Uma rede varejista-de médio porte pode usar mais de um milhão de sacolas por semana em todas as suas lojas. Os fabricantes que fornecem essas bolsas trabalham sob pressão constante. As margens de lucro são baixas. Os prazos de entrega são rigorosos. O período de inatividade significou não apenas perda de tempo, mas também perda de contratos. Máquina de fazer sacolas de supermercadoos modelos não são apenas ineficientes, mas também não funcionam rápido o suficiente. Não é uma boa escolha de negócio.
Este artigo apresenta o método de engenharia e operação para fazermáquina de fazer sacolas de supermercadoos sistemas funcionam continuamente à velocidade de 400 unidades por minuto. Ele também deve manter baixa precisão dimensional, resistência de vedação e perda de material.
Estrutura de operação contínua
Sistemas de movimento servo{0}}acionados substituem cames mecânicos
Os fabricantes de sacolas vintage usavam sistemas de cames mecânicos para selar, cortar e dobrar. Esses sistemas funcionaram bem, mas com limitações claras. A cada mudança de produto, você ajusta manualmente a câmera. À medida que os seguidores da câmera diminuem, o tempo também diminui. Com o tempo, isso piorou cada vez mais a qualidade da saída.
A nova máquina migra quase inteiramente para projetos acionados por servo-. Cada estação principal-um alimentador de filme, uma barra de vedação, um cortador, uma dobradeira e empilhador de sacos-tem seu próprio servo motor. O controlador de movimento central coordena tudo isso. Isto elimina a conexão mecânica entre as estações. Ele também permite alterar digitalmente as configurações de tempo em segundos. Você não precisa reconfigurar as coisas manualmente.
Uma pesquisa realizada no IEEE Transactions in Industrial Informatics mostra que as máquinas de embalagem-baseadas em servo alcançaram 99,2% de disponibilidade mecânica em 30 dias consecutivos de operação. Máquinas acionadas por came são apenas 94,5%. Essa diferença-quase 5 pontos percentuais-significa milhares de malas a mais por turno (IEEE, 2021).
Essa baixa confiabilidade não é boa para os fabricantes de sacolas de supermercado. Determina se você encontrará ou perderá uma entrega semanal no centro de distribuição da loja.
Entrega Constante de Material via Flying Connection
O maior problema com os sacos-com{1}}costas é o rolamento. Um rolo de sacola de supermercado padrão em filme de polímero pode durar de 20 a 45 minutos em velocidade máxima. Quando a rolagem termina, a máquina para ou, se tiver o sistema correto, faz uma emenda voadora.
Quando o rolo de corrida está quase vazio, o sistema de emenda de voo o encontra. Ele acelerou um novo rolo para corresponder à velocidade. Em seguida, prenda as pontas dos rolos antigos no início dos novos. Todo o processo não desacelera a rede nem interrompe a saída. Em máquinas sem esse recurso, é necessário um tempo de inatividade de 3 a 7 minutos para cada troca de rolo. Isso equivale a 40 a 90 minutos de perda de produção em um único turno.
Nas suas orientações técnicas sobre a eficiência dos materiais de embalagem, a Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura (FAO) afirma que os sistemas de emenda automática reduzem o desperdício de materiais em cerca de 2,5%. Podem também melhorar significativamente a eficiência global dos equipamentos durante operações de conversão em massa (FAO, 2022).
Carregamento automatizado de rolo e threading da Web
Além da emenda, colocar um novo rolo de filme no rack de liberação é outra forma de desacelerar. Um rolo inteiro de sacolas de compras pesa entre 800 e 1.200 quilos. A carga e descarga manual requer uma empilhadeira, dois trabalhadores e um tempo de inatividade de 10 a 15 minutos.
Novomáquina de fazer sacolas de supermercadoos sistemas possuem um espalhador elétrico e sistemas de mandril hidráulico ou pneumático. Eles podem remover novos rolos diretamente do transportador de alimentação. Assim que a costura for concluída, o operador inicia uma sequência automatizada de encadeamento da teia. Isso será selado através do rolo de dança da máquina, dobrável dobrável dobrável dobrável dobrável dobrável dobrável dobrável dobrável dobrável dobrável dobrável dobrável dobrável corrente dobrável com corrente acionada por cinto-. Você não precisa puxar com as mãos. Isso reduz o tempo de processamento do thread de 15 minutos para menos de 3 minutos. Também elimina o risco de ferimentos aos trabalhadores ao puxar uma rede através de uma máquina que está sob tensão de produção.
Gerenciamento de calor sob carga sustentada
Resfriamento da barra de vedação térmica e estabilidade de temperatura
Sacolas plásticas de supermercado são seladas com calor. Cada ciclo de vedação requer uma haste de vedação de 160-200 graus. Ele pressiona o filme e o puxa de volta. A uma velocidade de 400 sacos por minuto, o selo circula quase sete vezes por segundo. Se você não administrar bem o calor, a temperatura da barra aumentará com o calor. Isso leva à super-selagem, o que enfraquece o filme próximo à vedação. Caso contrário, levará a uma vedação insuficiente e a uma ligação fraca.
Um fabricante de sacolas de supermercado bem{0}}projetado resolve isso com selos de resfriamento ativos. Os canais de resfriamento da barra contêm líquidos com-temperatura controlada, geralmente água ou uma mistura de água-glicol. Isso requer excesso de calor entre os ciclos. Os sensores termopares fornecem feedback-em tempo real ao controlador de temperatura em vários pontos da haste. O controlador então altera a potência do aquecedor em milissegundos.
Um estudo publicado no Journal of Manufacturing Science and Engineering descobriu que em sistemas de vedação térmica contínua, o controle ativo de temperatura reduziu a variação na resistência da vedação em 60% em comparação com barras resfriadas por convecção passiva-. Ele também elimina virtualmente defeitos de vedação a frio que ocorrem em sistemas não resfriados de alta-velocidade (ASME, 2020).
Monitoramento térmico de rolamentos e acionamentos
O funcionamento contínuo não aquece apenas na estação de selagem, mas também nas peças rotativas da máquina. O rolamento, os seguidores do came de vedação e o suporte do cortador nos eixos de transmissão principais aquecerão sob carga estável. Se não tomar cuidado, o superaquecimento do rolamento pode danificar o óleo lubrificante. Isso acelera o desgaste e pode levar a grandes avarias.
Máquinas de alto-desempenho instalam sensores de temperatura nos principais pontos de rolamento. Quando a temperatura operacional exceder o limite definido, o sistema de controle emitirá um alarme. Em alguns casos, o próprio sistema retarda a produção e esfria as peças. Isso evitará quebras sem a necessidade de tempo de inatividade.
Manutenção Preditiva e Engenharia de Tempo de Atividade
Monitoramento de estado por meio de análise de vibração
A diferença entre manutenção planejada e falha não planejada é uma medida fundamental da produção contínua. Interrupções inesperadas na linha de ensacamento podem custar mais de US$ 200 por minuto em perda de produção. Também causa atrasos na entrega.Máquina de fazer sacolas de supermercadoas unidades são projetadas para operar 24 horas por dia e devem detectar problemas antes que eles ocorram.
As máquinas modernas usam acelerômetros em peças importantes. Principalmente rolamentos, caixas de engrenagens, servo motores e conjuntos de corte. Esses sensores detectam constantemente sinais de vibração. Quando o rolamento começa a rachar ou a engrenagem começa a rachar, o padrão de frequência de vibração muda obviamente. Programas-de aprendizado de máquina treinados no modo de vibração normal podem detectar essas alterações dias ou até semanas antes de as peças realmente falharem.
Esta é a Organização Internacional de Padronização coberta pela ISO 10816. Esta norma fornece regras para a avaliação da severidade de vibração de máquinas industriais. Máquinas construídas para uso ininterrupto geralmente buscam níveis de vibração abaixo do limite da zona ISO 10816. Eles avisam automaticamente quando uma leitura entra em B (ISO, 2017).
Gerenciamento de Desgaste de Ferramentas
Os cortadores e as superfícies das barras são peças desgastadas. Uma aresta de corte de carboneto de tungstênio de um fabricante de sacolas de alta-velocidade pode precisar ser substituída ou polida após 8 milhões a 12 milhões de ciclos. Ou seja, cerca de 2 a 3 semanas de produção contínua. O sistema de previsão não espera pela má qualidade do corte, mas calcula o ciclo total de corte desde a última troca de ferramenta. A substituição é então agendada dentro do tempo de manutenção programado.
Este método, juntamente com dados estatísticos de controle de processo sobre a precisão do tamanho do saco, permite que a equipe de manutenção troque o molde antes que a qualidade comece a diminuir. Isto não só prolongará a vida útil da ferramenta, mas também não produzirá produtos de qualidade inferior.
Garantia de qualidade da velocidade de produção
Sistemas de visão em linha
A produção em massa é inútil se a produção não estiver em conformidade com os regulamentos. A amostragem manual, na qual uma sacola é levada para inspeção a cada 500 ou 1.000 unidades, não captura defeitos aleatórios que ocorrem entre as inspeções.
Máquina de fazer sacolas de supermercadoos modelos apresentam sistemas de visão em linha para produção contínua. Eles verificam cada saco quando ele sai da estação de corte. Câmera de alta-velocidade captura a área de vedação, processa o corte e o tamanho geral do saco em velocidade máxima. O programa de processamento de imagem compara cada bolsa com um modelo de referência. Eles marcam problemas como vedações incompletas, falta de cortes nas alças, limites de erro de tamanho ou superfícies sujas.
A Especificação Técnica CEN/TS 15901 do Comitê Europeu de Normalização (CEN) trata da inspeção óptica automática na produção de embalagens. Recomenda inspeções 100% online de produtos cujas falhas estruturais possam representar um risco à segurança dos consumidores. Sacolas de supermercado que transportam itens pesados ou quentes são um bom exemplo (CEN, 2021).
Eficiência energética sob carga contínua
Operar uma máquina por semanas a fio consome muita energia. Linhas de produção de sacos-de alta velocidade podem operar de 25 a 40 kW. A eficiência energética é, portanto, importante tanto para o ambiente como para o orçamento.
Máquinas servo-acionadas são naturalmente mais eficientes que as hidráulicas ou pneumáticas. Eles usam o poder apenas quando e onde precisam dele. O servoacionamento regenerativo captura energia de etapas lentas, como quando a barra de vedação é puxada para trás. Eles enviam energia de volta ao sistema de energia da máquina. Além disso, o gerenciamento de energia de reserva desliga peças indesejadas, como aquecedores, correias transportadoras e luzes, num curto espaço de tempo. Isso reduzirá o desperdício de energia durante um intervalo.
Conclusão
Satisfazer a necessidade de produção em massa não significa construir máquinas mais rápidas. Ela exige uma abordagem-de todo o sistema que leve em consideração todos os gargalos possíveis. Essas etapas incluem alimentação de material, controle de calor, desgaste de peças, verificações de qualidade e uso de energia. As ensacadeiras de supermercado alcançam uma produção estável por meio de precisão-acionada por servo, manuseio automático de rolos, gerenciamento ativo de calor, manutenção preditiva e inspeção de qualidade on-line. Tudo isso funciona em conjunto para manter o fluxo de malas a uma velocidade de várias centenas por minuto, em turnos e com pouca ajuda. Um-ajustadomáquina de fazer sacolas de supermercadosincroniza todos esses sistemas para obter resultados consistentes, mantendo a integridade da bolsa em todas as unidades.
À medida que as cadeias de abastecimento de retalho continuam a exigir prazos de entrega e prazos de entrega mais curtos, a complexidade de engenharia deste equipamento será ainda mais importante para o custo e o desempenho da produção de embalagens flexíveis.
Referências
IEEE. (2021).Máquinas de embalagem-acionadas por servo: análise de confiabilidade e usabilidade em ambientes de produção contínua. Transações IEEE em Informática Industrial, 17(8), 5462-5471.
FAO (Organização para a Alimentação e Agricultura das Nações Unidas) (2022).Diretrizes Técnicas sobre Eficiência de Materiais de Embalagem na Cadeia de Fornecimento de Alimentos no Varejo. Roma: FAO.
Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) (2020).Regulação Térmica Ativa em Sistemas de Selagem Térmica Contínua: Impacto nas Mudanças na Resistência da Selagem. Jornal de Ciência e Engenharia de Manufatura, 142(11), 111004.
ISO (Organização Internacional de Padronização 2017).ISO 10816: Vibração Mecânica-Avaliação da vibração da máquina medindo peças não{2}}rotativas. Genebra: Organização Internacional de Normalização.
CEN (Comité Europeu de Normalização) (2021).CEN/TS 15901: Inspeção óptica automatizada em produção de embalagens-requisitos e métodos de teste. Bruxelas: CEN.
