자동 상자 건설 기계는 단계별로 어떻게 작동합니까?

교대 근무 중에 200개의 상자를 수동으로 접은 사람이라면 누구나 물리적인 비용을 알고 있습니다. 팔뚝이 타고, 판지 먼지가 공기를 채우고, 마지막 시간에는 속도가 자연스럽게 느려집니다. 상당한 일일 물량을 배송하는 작업의 경우 이 수동 프로세스는 더 이상 지속 가능하지 않습니다. 바로 그곳이 완전(Fully)자동 상자 건설 기계그림에 들어갑니다. 납작하고-눌러진 판지 블랭크를 인간의 손이 판지에 닿지 않고도 제품을 담을 수 있는 개방형 바닥-밀봉 상자로 변환합니다-.

장비를 평가하거나 기존 라인의 문제를 해결하려는 경우 이러한 일이 어떻게 발생하는지 단계별로 정확하게 이해하는 것이 중요합니다. 메커니즘은 원칙적으로 간단하지만 정밀한 타이밍, 진공 물리학 및 자세히 살펴보는 데 도움이 되는 기계적 동기화가 포함됩니다.

기계가 실제로 하는 일

단계별로-진행하기 전에-작업 범위를 정의하는 것이 도움이 됩니다. 박스 이렉터는 세 가지 작업을 수행합니다. 하나의 평평한 블랭크를 스택에서 분리하고, 해당 블랭크를 직사각형 모양으로 접고, 바닥 플랩을 밀봉합니다. 그것이 전체 작업입니다. 품질의 변화 없이 일관된 속도({5}}모델에 따라 일반적으로 분당 5~30개 상자-)로 작업을 수행하는 것이 가치입니다.

완전 자동 버전은 전체 사이클을 독립적으로 처리합니다. 작업자가 평평한 블랭크 더미를 매거진에 로드하면 기계가 그 자리를 대신합니다. 반자동 버전에서는 작업자가 각 블랭크를 성형 위치에 수동으로 배치해야 합니다. 그런 다음 기계는 접기와 밀봉을 완료합니다.

1단계: 매거진 로딩 및 블랭크 분리

이 과정은 평평한 판지 블랭크 더미를 담는 수직 호퍼인 매거진-으로 시작됩니다. 스택 높이는 설계에 따라 다르지만 일반적으로 보드 두께와 기계 크기에 따라 한 번에 50~150개의 블랭크를 수용합니다.

분리 메커니즘은 문제가 발생할 수 있는 첫 번째 지점이므로 주의를 기울일 가치가 있습니다. 대부분의 기계는 다음 두 가지 접근 방식 중 하나를 사용합니다.

마찰{0}}공급 분리는 스택의 하단 블랭크와 접촉하는 회전 벨트 또는 롤러를 사용합니다. 마찰로 인해 하단 블랭크가 앞으로 당겨지고 리테이너 암이 나머지 스택을 제자리에 고정합니다. 이 방법은 예측 가능한 중량 범위 내의 표준 골판지에 적합합니다.

흡입- 기반 분리는 진공 컵을 사용하여 스택의 상단 블랭크를 잡고 스택에서 들어올립니다. 그런 다음 2차 공기 분사 장치 또는 기계식 핑거가 서로 붙어 있을 수 있는 인접 시트에서 단일 블랭크를 분리합니다. 이 방법은 더 넓은 범위의 보드 무게와 표면 상태를 처리합니다.

맥락을 설명하자면, 국제 첨단 제조 기술 저널(International Journal of Advanced Manufacturing Technology)은 블랭크 분리가 고속 조립 시스템에서 발생하는 모든 걸림 사고의 약 23%를 차지하며 습도로 인한{2}} 보드 접착이 주요 원인이라고 문서화했습니다.

2단계: 공백 전송 및 초기 열기

분리된 후에는 블랭크를 매거진에서 성형 섹션으로 옮겨야 합니다. 이 전송은 기계가 상자를 "열기" 시작하는 곳입니다.

연속-동작 기계에서 블랭크는 움직이는 벨트 또는 체인 구동 캐리지에 의해 앞으로 운반되며, 바 및 가이드를 형성하여 측면 플랩을 점진적으로 바깥쪽으로 밀어냅니다. 이 단계에서 블랭크는 결코 움직이지 않습니다.

간헐적-동작 기계에서 블랭크는 고정된 성형 위치에 도달합니다. 성형 메커니즘이 오프닝 사이클을 완료하는 동안 기계는 이 스테이션에서 블랭크를 일시 중지한 후 다음 스테이션으로 진행합니다.

오프닝 자체는 진공 컵과 기계식 접이식 암의 조합으로 이루어집니다. 진공컵은 블랭크의 특정 패널에 접착되어 분리되어 초기 상자 모양을 만듭니다. 그러면 기계식 가이드가 상자를 부분적으로 열린 상태로 유지하고 하단 덮개는 접을 수 있도록 배치됩니다.

3단계: 바닥 덮개 접기

상자가 부분적으로 열린 상태에서 하단 덮개를 접어서 밀봉해야 합니다. 이는 일반적으로 캠으로 작동되는 접이식 플레이트 또는 서보-로 구동되는 접이식 암에 의해 구동되는 순전히 기계적인 시퀀스입니다.

순서가 중요합니다. 표준 RSC(일반 슬롯형 컨테이너)에서는 작은 내부 덮개가 먼저 접힌 다음 더 큰 외부 덮개가 접힙니다. 접이식 플레이트는 이러한 플랩을 편평하고 겹치는 구성으로 밀어냅니다. 타이밍은 1초 단위로 측정됩니다.{3}}폴딩 플레이트는 기계의 사이클 속도에 맞춰 조정된 순서로 확장되고 플랩을 제 위치에 고정하며 수축합니다.

Packaging Machinery Manufacturer Institute의 기술 문서에 따르면 최신 조립기의 하단 플랩 접기 메커니즘은 10,000사이클을 초과하는 생산 실행에서 ±1.5mm 이내의 위치 반복성을 달성합니다. 이러한 수준의 일관성은 수동으로 달성하기 어렵고 밀봉된 바닥의 구조적 무결성에 직접적인 영향을 미칩니다.

4단계: 바닥 밀봉

바닥 플랩을 편평하게 접은 후에는 고정해야 합니다. 두 가지 주요 밀봉 방법이 있으며 선택은 기계 설계와 운영 비용 모두에 영향을 미칩니다.

감압-테이프는 범용 용도에 가장 일반적인 방법입니다.- 테이프 헤드는 미리 정해진 길이의 테이프를 분배하고 절단한 후 하단 플랩의 중앙 솔기에 누릅니다. 테이프 부착 메커니즘은 접착력을 보장하기 위해 일관된 압력을 가해야 하며, 접착 성능이 저하될 수 있는 더 차가운 주변 온도에서 작동할 때 특히 중요합니다.

핫{0}}멜트 접착제(HMA)는 플랩 표면을 서로 압착하기 전에 붙이는 핫 글루를 사용합니다. 따라서 HMA는 테이프보다 접착력이 더 강력합니다. 그리고 상자가 거칠게 취급될 수 있는 무거운 화물이나 수출 발송물에 더 좋습니다. 단점은 기계 복잡성이 높다는 것입니다. 따라서 기계에는 정기적인 청소가 필요한 접착제 탱크, 가열 호스 및 접착제 노즐이 필요합니다.

핫멜트 밀봉 기능을 갖춘 완전 자동 박스 이렉터 기계는 일반적으로 기계 비용에 15~20%를 추가합니다. 그러나 3년 동안 사용하면 상자당 테이프 비용이 약 40~60% 절감됩니다. 이 데이터는 Journal of Packaging Technology and Research의 처리량 분석에서 나온 것입니다.

5단계: 박스 배출 및 운송

새 상자는 배출 컨베이어에 설치기를 남겨 둡니다. 따라서 새 봉인이 손상되지 않을 정도로 부드럽게 움직여야 합니다. 하지만 상자를 기계에서 떼어낼 수 있을 만큼 강해야 합니다.

배출 컨베이어에는 일반적으로 상자가 이동할 때 상자를 중앙에 유지하기 위한 측면 가이드가 있습니다. 따라서 이러한 가이드는 다양한 상자 너비에 맞게 조정될 수 있습니다. 고급-기계에서는 배출 높이도 변경할 수 있습니다. 그런 다음 케이스 밀봉기, 중량 측정기 또는 로봇 로더와 같은 다른 기계의 공급 높이를 일치시킬 수 있습니다.

일부 시스템에는 배출 지점에 "박스 스퀘어링" 기능이 통합되어 있습니다. 공압 또는 서보{1}} 구동 플레이트는 상자 측면에 순간적인 압력을 가하여 충전소로 이동하기 전에 하단 밀봉이 완전히 고정되고 상자 형상이 정사각형이 되도록 합니다.

제어 시스템 아키텍처

위에 설명된 기계 단계는 모든 것이 함께 작동하도록 하는 제어 시스템에 의해 실행됩니다. 그 중심에는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)가 있다. 따라서 PLC는 각 부품 - 진공 밸브, 접는 플레이트, 밀봉 헤드 및 컨베이어 드라이브의 타이밍을 제어합니다.

작업자 화면은 일반적으로 작업자에게 적합한 높이에 배치된 터치스크린 HMI(Human{0}}Machine Interface)입니다. 이 화면을 통해 작업자는 다음을 수행할 수 있습니다.

저장된 상자 레시피에서 선택(크기, 덮개 유형, 밀봉 설정)

생산횟수 및 기계상태를 확인하세요

문제가 발생하면 오류 정보를 확인하세요.

컨베이어 속도 및 밀봉 유지 시간 변경

Industrial Automation Review에서는 최신 건설자 제어 시스템에 이제 더 많은 산업용 사물 인터넷(IIoT) 연결이 추가된 것으로 나타났습니다. 따라서 생산 데이터 - 사이클 수, 오류 로그, 밀봉 온도 -를 실시간 모니터링을 위해 제조 실행 시스템(MES)으로 전송할 수 있습니다.

일반적인 실패 지점

기계가 어떻게 작동하는지 안다는 것은 기계가 고장나는 경향이 있는 곳을 아는 것을 의미하기도 합니다. 다음은 업계 유지 관리 보고서에서 가져온 가장 일반적인 오류 모드입니다.

완전 자동 Box Erector 기계가 올바른 선택일 때

모든 작업에 완전 자동화가 필요한 것은 아닙니다. 일반적으로 수동 박스 성형에 두 개 이상의 정규직(FTE)이 소요되거나 박스 품질 불일치로 인해 다운스트림 포장 문제가 발생하는 경우 경제적 근거가 설득력을 얻게 됩니다.

완전 자동 상자 건설 기계는 다음과 같은 장소에서 매우 유용합니다.

하루에 500~800개 이상의 상자를 사용합니다. 그렇다면 수동 성형에는 인건비가 많이 듭니다.

상자 크기는 자주 변경되지 않습니다. 따라서 기계는 많은 전환 없이 오랫동안 작동될 수 있습니다.

제품 무게나 상자 크기로 인해 작업자의 신체가 수동으로 다루기 어렵습니다.

생산 라인에는 수동 성형이 항상 가능하지 않은 일정한 시간에 상자가 필요합니다.

교대당 상자 크기가 여러 번 변경되는 다-혼합, 저용량{1}}작업의 경우 건설기를 재구성하는 데 필요한 전환 시간으로 인해 인건비 절감이 무효화될 수 있습니다. 이러한 경우에는 반자동 이렉터 또는 지그를 사용한 수동 성형이 보다 실용적인 선택일 수 있습니다.

유지 보수 요구 사항

모든 전기 및 기계 시스템과 마찬가지로 박스 이렉터도 제대로 작동하려면 정기적인 관리가 필요합니다. 치료 간격은 일반적으로 간단합니다. 기본적인 기계 및 전기 교육을 받은 유지보수 담당자가 이러한 작업을 수행할 수도 있습니다.

일상적인 작업에는 공급 영역에서 판지 먼지를 제거하고, 진공 컵이 찢어졌는지 확인하고, 테이프나 접착제를 사용할 수 있는지 확인하는 것이 포함됩니다.

주간 작업에는 공기 필터 점검(공기 구동 모델의 경우),{0}}제조업체 설명에 따라 가이드 레일에 기름칠, 접이식 플레이트 정렬 점검 등이 포함됩니다.

분기별 작업에는 핫멜트 시스템의 히터 밴드 기능 확인, 컨베이어 벨트 장력 확인, 문제 발생을 나타낼 수 있는 새로운 패턴에 대한 PLC 오류 로그 검토 등이 포함됩니다.

Journal of Packaging Technology and Research는 권장 일정에 따라 박스 이렉터 유지 관리를 수행하면 24개월 운영 기간 동안 계획되지 않은 가동 중지 시간이 약 65% 감소한다는 연구 결과를 발표했습니다.

다운스트림 장비와의 통합

박스 이렉터는 단독으로 작동하지 않습니다. 일반적인 자동 포장 라인에서 설치자는 열린 상자를 로딩 스테이션으로 운반하는 컨베이어로 배출합니다. 적재는 수동(작업자가 제품을 상자에 넣음) 또는 자동화(로봇 셀 또는 드롭{2}}채우기 시스템이 상자를 적재)일 수 있습니다.

자동 로딩의 경우, 이렉터 출력과 로딩 시스템 간의 타이밍 일치가 매우 중요합니다. 따라서 건설자는 꾸준한 속도로 상자를 제공해야 합니다. 그리고 로딩 시스템은 쌓이거나 틈을 남기지 않고 각 상자를 가져갈 준비가 되어 있어야 합니다. 이는 일반적으로 광 센서와 PLC 간의 기계{3}}대-통신을 혼합하여 수행됩니다.

통합 라인에 대해 완전 자동 박스 이렉터 기계를 지정할 때 배출 컨베이어 형상 및 제어 신호가 다운스트림 장비와 호환되는지 확인하십시오. 컨베이어 폭, 배출 높이 또는 통신 프로토콜의 작은 차이만으로도 맞춤형 엔지니어링 프로젝트로 직접 통합될 수 있습니다.

올바른 구성 선택

박스 이렉터는 다양한 구성으로 제공됩니다. 선택 과정은 관련된 박스 유형과 생산량을 명확하게 이해하는 것부터 시작되어야 합니다.

주요 선택 매개변수는 다음과 같습니다.

상자 크기 범위: 기계가 처리해야 하는 최소 및 최대 블랭크 치수

생산 속도: 분당 최고 박스-요구사항-

밀봉 방법: 유통 환경 및 비용 목표에 따른 테이프 대 핫멜트 접착제

매거진 용량: 한 번에 로드할 수 있는 블랭크 수(작업자 리필 빈도에 영향을 줌)

전환 방법: 수동 조정 대 도구-덜 빠른-변경(다중-SKU 작업의 유연성에 영향을 미침)

PMMI 산업 표준 데이터베이스에서 발표한 벤치마크에 따르면, 서보 구동식 조정 기능을 갖춘 완전 자동 박스 이렉터 기계는 전환 시간을 20~30분(수동)에서 5분 미만으로 줄일 수 있습니다. 교대당 여러 상자 크기를 실행하는 작업의 경우 이 기능은 장비 가치의 주요 동인이 될 수 있습니다.

FAQ

하나의 설치자가 여러 상자 크기를 처리할 수 있습니까?
예, 대부분의 완전 자동 모델은 조정 가능합니다. 조정 범위는 기계에 따라 다릅니다. 일부는 좁은 범위를 포괄합니다(예: 중소형 상자만 해당). 다른 것들은 넓은 범위(예: 6×4×4인치에서 24×16×16인치)를 포괄합니다. 전환은 모델에 따라 수동으로 수행되거나 서보{13}}지원될 수 있습니다.

생산 중에 블랭크가 걸리면 어떻게 되나요?
기계가 멈추고 HMI 화면에 오류가 표시됩니다. 그런 다음 작업자는 걸린 용지를 제거하고 손상된 블랭크를 모두 꺼낸 후 사이클을 다시 시작합니다. 용지 걸림이 자주 발생하면 설정 문제가 있음을 의미합니다. 이는 매거진 장력, 블랭크 품질 또는 습도 수준일 수 있습니다. 그러므로 이런 일이 다시 발생하지 않도록 수정해야 합니다.

핫{0}}멜트 밀봉이 추가 비용을 지불할 가치가 있나요?
무거운 제품이나 열악한 배송 조건의 경우 가능합니다. 핫-멜트는 테이프만큼 쉽게 스트레스를 받아도 열리지 않는 접착을 만듭니다. 그러나 통제된 배송 환경에서 가벼운 제품의 경우 일반적으로 테이프로 충분합니다. 그리고 처음에는 테이프 비용이 더 저렴합니다.

건설자에게는 얼마나 많은 바닥 공간이 필요합니까?
일반적인 완전 자동 이렉터는 모델에 따라 약 6~10피트의 컨베이어 길이와 3~5피트의 너비를 차지합니다. 작업자 접근 및 매거진 적재를 위한 추가 공간을 확보하십시오.

설치 후 설치기를 이동하거나 재구성할 수 있습니까?
예, 하지만 계획이 필요합니다. 기계는 바닥에 볼트로 고정되어 있으며 전기 및 (경우에 따라) 압축 공기 공급 장치에 연결되어 있습니다. 재배치는 가능하지만 전기 분리, 기계적 분해, 새 위치에서의 재{2}}시운전이 필요합니다.

결론

완전 자동 박스 이렉터 기계는 반복적이고 육체적으로 힘든 수동 작업을 반복 가능한 자동화 시퀀스로 대체합니다. 단계별-단계-과정-잡지 넣기, 공백 분리, 전송 및 열기, 플랩 접기, 하단 밀봉 및 배출-은 정밀한 기계적 타이밍과 진공 물리학이 함께 작동하는 데 의존합니다. 올바르게 지정하고 유지 관리하면 장비는 수동 성형이 따라올 수 없는 처리량 속도로 일관된 상자 품질을 제공합니다.

상자 설치를 자동화하기로 한 결정은 궁극적으로 볼륨, 일관성 요구 사항 및 인건비의 문제입니다. 수동 성형이 적합한 규모를 넘어서는 작업의 경우, 이렉터는 포장 자동화의 기본 요소입니다.{1}}인건비 절감뿐만 아니라 인간의 피로로 인한 변동성을 제거하는 데도 도움이 됩니다.

출처:

Packaging Machinery Manufacturer Institute - 케이스 조립 장비에 대한 기술 표준 및 운영 지침.

Journal of Packaging Technology and Research - 처리량 분석 및 밀봉 방법 비용 비교 연구.

산업 자동화 검토 - 포장 기계의 제어 시스템 아키텍처 및 IIoT 통합.

International Journal of Advanced Manufacturing Technology - 고속 건립 시스템의 블랭크 분리 실패 모드 분석-.

PMMI 산업 표준 데이터베이스 - 조정 가능한 케이스 조립 장비에 대한 전환 시간 벤치마크입니다.