Сега хората се грижат повече за околната среда. Пазарът на съдове за еднократна употреба продължава да расте. Поради това автоматичните машини за производство на хартиени чинии се превърнаха в необходима част от хранително-вкусовата и хранително-вкусовата промишленост. Тези машини превръщат хартията в стандартни хартиени чинии чрез автоматизирани стъпки. Това намалява разходите за труд. Това също така повишава колко работа може да се свърши. Този документ говори за основната работна идея наАвтоматична машина за производство на хартиени чинии. Той разглежда три части: механична структура, процес на формоване и система за управление. Той също така показва как машината може да бъде едновременно много ефективна и много прецизна.
I. Механична структура: за сътрудничество с много-станции
Механичната структура наАвтоматична машина за производство на хартиени чиниие основата на неговите автоматични производствени възможности. Обикновено се състои от пет основни модула: захранваща система, формовъчна система, отоплителна система, система под налягане и система за изпускане. Тези модули завършват процеса на производство на хартиени чинии с прецизно сътрудничество.
1.1 Система за подаване: отправната точка за прецизно позициониране
захранващата система е първата стъпка в производството на хартиени чинии. Той отговаря за изпращането на ролки или листове хартия до станцията за формоване. Съвременните машини обикновено използват подаващи ролки,-задвижвани от серво мотор с енкодери, осигуряващи обратна връзка за местоположението-в реално време, за да осигурят точност на подаване на хартия в рамките на ±0,1 mm. Някои модели от висок-клас имат устройство за автоматично коригиране на отклонението. Това устройство използва фотоелектрични сензори, за да открие къде е ръбът на хартията. След това той сам променя ъгъла на подаващата ролка. Това коригира всяко несъответствие. Той също така намалява процента на дефекти, причинени от движението на материала от мястото си.
При предварителната обработка на хартия захранващата система обикновено включва модул за контрол на влажността. Спрей оборудването или електрическите нагревателни сушилни могат да регулират съдържанието на влага на хартията, за да поддържат съдържанието на влага на хартията в оптималния диапазон на формоване от 8% -12%. Този дизайн ефективно решава проблемите с напукване и деформация, причинени от неравномерна влага в хартията, и осигурява стабилна материална основа за по-нататъшни процеси на формоване.
1.2 Система за формоване: Ключ към три-оформянето
Системата за пресоване на матрицата е основната част от производството на хартиени чинии. Работи като метално щамповане. Но е направен да работи с хартия. Типичната формовъчна система има горна форма, долна форма, хидравлични цилиндри и устройства за управление.
Горна форма:Това обикновено е направено от алуминиева сплав или стомана. Има твърдо хромирано покритие. Покритието прави повърхността по-устойчива на износване. Работната повърхност на горната форма има пръстеновидни издатини и жлебове. Тези неравности и бразди се основават на формата на хартиената чиния. Те оформят крайната форма на продукта.
Долна форма:Проектиран да допълва горната матрица, той включва устройство за вакуумна адсорбция. По време на формоването вакуумната помпа създава отрицателно налягане и сигурно прикрепя хартията към повърхността на матрицата, за да предотврати отклонение в размера поради отскок на материала.
Хидравлична система:осигурява регулируемо налягане от 50 тона до 200 тона, за да осигури пълно формоване между хартиените форми. Сензорите за налягане непрекъснато следят налягането на формоване и връщат данни обратно към системата за управление за управление на затворен -контур.
1.3 Нагревателна система: катализатори за омекотяване на материала
За да направите хартията по-гъвкава, трябва да я загреете преди оформяне. Отоплителните системи обикновено използват инфрачервени нагревателни тръби или вентилатори с горещ въздух. Те повишават температурата на повърхността на хартията до 150–180 градуса. Този температурен диапазон частично прекъсва веригата от целулозни молекули в хартията. Това прави хартията по-малко твърда. В същото време предотвратява прекаленото изгаряне на хартията. Прекаленото изгаряне би направило хартията слаба.
Някои машини имат сегментирано отопление. Това означава, че задават различни температури за различните части на хартиената чиния. Ръбовете са малко по-топли, около 185 градуса. Това гарантира, че гънките стават достатъчно меки. Дъното остава на около 160 градуса. Това поддържа дъното здраво. Този начин на използване на различни температури значително подобрява колко често хартиените чинии излизат правилни.
1.4 Система за щамповане: Осигуряване на консолидация на формата
След като хартиените плочи се формоват, те преминават през процес на пресоване, за да се фиксира формата. Системата на притискащата плоча се състои от горна и долна притискаща плоча и хидравлично устройство. Притискащата плоча е покрита със силиконови подложки и разпределението на натиска е равномерно. Процесът на раздробяване е разделен на два етапа:
Етап на пред{0}}пресоване:Използвайте по-ниско налягане (около 20 тона) за 2-3 секунди, за да премахнете напрежението от хартията.
Основен етап на налягане:Увеличете налягането до проектната стойност (80-120 тона) и задръжте за 5-8 секунди, за да зададете напълно формата на хартиената чиния.
1.5 Система за разтоварване: Край на автоматизираното производство
Готовият картон се доставя до събирателното устройство чрез роботизирана ръка или транспортна лента. Някои-модели от висок клас се доставят със системи за визуална проверка, които използват CCD камери за откриване на размера и външния вид на хартиената чиния в реално време и автоматично отстраняване на дефектните продукти. Изходната скорост обикновено се синхронизира с цикъла на формоване, за да се постигне ефективна изходна скорост от 30-60 листа хартия в минута.
ii. Процес на формоване: Логика на трансформация от равнина към три-измерност
Основният процес е напълно автоматизиранАвтоматична машина за производство на хартиени чиниие трансформирането на дву{0}}измерна хартия в три{1}}измерен контейнер. Това включва три ключови стъпки: омекотяване на материала, формоване на сгъване и фиксиране на размера. Техническата същност на хартията е да се използват характеристиките на пластичната деформация на хартията за постигане на реконструкция на формата.
2.1 Омекотяване на материала: Синергията на термопластичността и контрола на влажността
Ефективността на формоване на хартията зависи до голяма степен от физическото състояние на хартията. При стайна температура водородните връзки между хартиените влакна остават твърди. Когато се нагреят до температура на встъкляване (около 160 градуса), тези водородни връзки частично се разкъсват, карайки материала да влезе във високо еластично състояние, причинявайки пластична деформация. Нагревателната система прецизно контролира температурния градиент, за да постигне оптимална пластичност в зоната на формоване, като същевременно избягва карбонизацията, причинена от прегряване.
Контролът на влажността също е много важен. Правилното количество влага (8% до 12%) помага на влакната да се плъзгат едно покрай друго. Освен това намалява устойчивостта по време на формоване. Ако влажността е твърде ниска, хартията става крехка и лесно се напуква. Ако влажността е твърде висока, плочата се отдръпва твърде много след формоването. Съвременните машини използват сензори за влажност и спрей устройства. Тези части работят заедно като система за управление с-затворен цикъл. Това поддържа материала стабилен.
2.2 Сгъваемо формоване: Геометрични принципи на дизайна на матрицата
Три{0}}измерната структура на хартиените плочи се постига чрез геометрията на матрицата. Неравностите на горната форма избутват хартията надолу. Това прави дъното на чинията. Пръстенообразните жлебове-насочват материала нагоре. Това прави страничната стена. Този процес изисква внимателно изчисляване на връзката между радиуса на формата и дебелината на хартията. Когато радиусът на формата (R) е повече от 15 пъти дебелината на хартията (t), материалът се сгъва гладко.
Ако R/t < 10, трябва да се добави кръгов ъгъл (обикновено R=0.5-1 mm) към ръба на матрицата, за да се намали концентрацията на напрежение.
За сложни форми на хартиени чинии, като например подсилени хартиени чинии, обикновено се изисква процес на формоване на множество работни станции. Стъпка по стъпка щамповането първо формира основния контур, след което обработва локални детайли, за да завърши цялостната форма. Този дизайн на процеса значително разширява приложимостта на оборудването.
2.3 Фиксиране на размерите: Функция на налягането и времето
Процесът на стрес се фокусира върху комбинацията от параметри, които контролират налягането (P) и времето на престой (t). Експериментите показват, че стабилността на размера на хартиените чинии е положително свързана с продукта P×t. Типичните параметри на процеса включват:
Налягане: 80-120 тона (въз основа на диаметъра на хартиената чиния)
Време на задържане: 5-8 секунди (при 25 градуса)
Време за охлаждане: 2-3 секунди (естествено или принудително въздушно охлаждане)
Чрез подобряване на тези настройки, промяната на размера на хартиените чинии, след като излязат от машината, може да се поддържа в рамките на ±0,5%. Това отговаря на строгите стандарти за размер, които индустрията за хранителни услуги изисква.
III. Система за управление: Интелигентно производство на мозък
МодеренАвтоматична машина за производство на хартиени чинииизползва програмируем логически контролер (PLC) като свое ядро и интегрира човеко-машинен интерфейс, карта за контрол на движението и сензорни мрежи, за да формира високо интелигентна система за управление. Неговите функции включват настройка на параметри, мониторинг на процеса, диагностика на неизправности и дистанционна поддръжка.
3.1 Настройка на параметрите: основата за гъвкаво производство
Системата за управление позволява на операторите да въвеждат спецификации на хартиената плоча (диаметър, дълбочина, форма на ръба), производствена скорост (парче/минута) и параметри на материала (дебелина, плътност) чрез HMI. PLC автоматично изчислява на базата на входни данни:
Дължина на подаване (L=pi x D + 5 mm, от които D е диаметър на хартиената плоча)
Температура на нагряване (T=150 + 0.5×D степен )
Налягане на формоване (P=50 + 2×D тона)
Адаптивният алгоритъм позволява на машината да се адаптира към различни спецификации на хартиени чинии, намалявайки времето, необходимо за смяна на модела на продукта на конвенционалното устройство от 2 часа до 15 минути.
3.2 Мониторинг на процеса: Осигуряване на качеството-в реално време
Системата използва множество видове сензори за установяване на мрежи за наблюдение:
Сензори за налягане: Наблюдават налягането на хидравличната система, откриват необичайна ситуация и задействат аларма и изключване.
Температурни сензори: Контролирайте температурата на температурите на нагревателната зона до + -2 градуса C.
Сензори за изместване: Проверете височината на затваряне на матрицата, за да осигурите постоянна дълбочина на матрицата.
Фотоелектрични сензори: преброяване на готовия продукт, изчисляване на производствената ефективност.
Всички данни се показват веднага на екрана на HMI. Данните също се записват в база данни. Това ви позволява да проследите качеството по-късно. Някои модели също могат да се свързват към системи за управление на производството (MES). Това ви позволява да управлявате производствени данни в облака.
3.3 Диагностика на неизправности: Поддръжка за превантивна поддръжка
Системата за управление включва вградена-експертна система за диагностика на неизправности, която може да идентифицира повече от 200 често срещани режима на неизправност. Когато нещо се обърка с устройството, системата:
Потърсете дефектни модули (напр. блокирано захранване, повреда в отоплението).
Извлечете исторически записи за поддръжка и предложете решения.
Дисплей Показва кодове за грешки и указания за поддръжка на HMI.
Той автоматично се изключва и изпраща алармени съобщения до мобилните телефони на персонала за сериозна неизправност.
Дизайнът увеличава средното време на престой между устройствата до повече от 8000 часа и намалява разходите за поддръжка с 40%.
3.4 Дистанционна поддръжка: практика на Индустрия 4.0
С технологията IoT контролната система може да бъде сигурно свързана към сървърите на производителя. Персоналът по поддръжката има отдалечен достъп до данните за оборудването за:
Надграждане на програмата: Оптимизиране на алгоритмите за управление.
Настройки на параметрите: Адаптиране към нови характеристики на материала.
Виртуална диагностика: Моделиране на феномена на повреда чрез 3D моделиране.
В един казус дистанционната поддръжка намали времето за престой на оборудването от средно 72 часа годишно до само 12 часа, което значително увеличи непрекъснатостта на производството.
IV. ВЪВЕДЕНИЕ Тенденции и предизвикателства в технологичното развитие
С развитието на науката за материалите и интелигентната производствена технология, напълно автоматичнаАвтоматична машина за производство на хартиени чиниисе развива в посока на по-ефективно, по-ниско потребление на енергия и по-интелигентно. Настоящите изследователски приоритети включват:
4.1 Адаптиране към нови материали
Следните технически предизвикателства трябва да бъдат разгледани при разработването на процеси за формоване на биоразградими материали (напр. PLA, формоване на хартиена маса):
Температурният диапазон на встъкляване на биоразградимите материали е по-тесен и изискването за контрол на температурата е по-високо.
Разградими материали с ниска подвижност, налагащи оптимизирани процеси за обработка на повърхността на матрицата.
Прилагането на екологични лепила постави нови изисквания към отоплителните системи.
4.2 Подобряване на енергийната ефективност
Консумацията на енергия може да бъде намалена чрез:
Мощността на хидравличната система се съгласува с натоварването чрез технология за регулиране на скоростта на преобразуване на честотата.
Рециклиране на остатъчната топлина, генерирана по време на херметизиране.
Оптимизирайте оформлението на нагревателната тръба, за да минимизирате топлинните загуби.
4.3 AI Fusion
Машинното зрение и алгоритмите за дълбоко обучение могат да правят следните неща:
- Веднага открийте дефекти (пукнатини, промени във формата, грешен размер).
- Коригирайте настройките сами (автоматично правете процеса по-добър въз основа на това какъв е материалът).
- Планирайте поддръжката предварително (предвидете кога машината ще се повреди, като погледнете вибрациите).
Заключение:
Като интердисциплинарен институт по машинно инженерство и наука за материалите,Автоматична машина за производство на хартиени чиниивъплъщава дълбокото сливане на прецизно производство, термодинамичен контрол и интелигентен алгоритъм. От прецизното позициониране на захранващата система до пластичната деформация по време на формоването, до интелигентното решение на системата за управление, всяка връзка въплъщава технологична иновация. С нарастващата популярност на концепцията за устойчиво развитие, бъдещото оборудване за производство на хартия ще обърне повече внимание на адаптивността на материалите, енергийната ефективност и нивата на интелигентност, осигурявайки по-мощна техническа поддръжка за зелената опаковъчна индустрия. Разбирането на тези основни принципи не само помага за оптимизиране на производителността на съществуващите устройства, но също така посочва пътя за разработването на продукти от следващо-поколение.