Ambalaj Makineleri için Planet Dişli Kutusu —
VFFS, HFFS ve Döner Dolum Tahrik Sistemi Seçimi

Koreli ambalaj makinesi üreticileri gıda, ilaç, kozmetik ve elektronik sektörlerine tedarik sağlıyor; her sektörün farklı hassasiyet gereksinimleri olsa da ortak bir operasyonel gerçeklik söz konusu: ambalaj hatları üç vardiya halinde sürekli çalışıyor ve makinedeki her servo ekseninden yılda milyonlarca yön değiştirme hareketi talep eden çevrim hızlarında faaliyet gösteriyor.

Ambalajlama süreçlerini zorlaştıran taleplerin birleşimi, tek başına herhangi bir gereksinimden kaynaklanmaz; beşinin de aynı anda gerçekleşmesidir:

Dikey şekillendirme-doldurma-mühürleme (VFFS) makinesindeki çapraz mühürleme çenesi, Kore gıda ambalajında ​​en yüksek çevrim sayısına sahip servo eksenidir. İki çene bloğu, film tüpü boyunca enine ısı yalıtımı oluşturmak için birbirine kenetlenir, mühürleme süresi boyunca bekler, ardından geri çekilir ve bir torba uzunluğu kadar ilerleyerek bir sonraki mühürleme pozisyonuna geçer. Her tam çene çevrimi, tahrik dişli kutusunda tam bir yön değiştirme anlamına gelir.

Dişli kutusu boşluğu ile maksimum makine verimliliği arasındaki doğrudan ilişki, Kore ambalaj makinesi tasarım dokümanlarında en az tartışılan kısıtlamalardan biridir. Mekanizma basittir: Çene servo komutu geri çekmeden ileriye doğru tersine döndüğünde, motor herhangi bir çene sıkıştırma kuvveti üretmeden önce dişli kutusu boşluğu açısı boyunca dönmelidir. Bu açısal boşluk geçişi sırasında — dişli kutusu kalitesine ve motor hızına bağlı olarak tipik olarak 2-8 milisaniyede tamamlanır — çene herhangi bir sızdırma kuvveti üretmez. Bu, mevcut sızdırma bekleme süresinden doğrudan çıkarılan ölü zamandır.

Daha yüksek CPM hedeflerinde, torba başına mevcut toplam çevrim süresi azalır ve sızdırmazlık bekleme aralığı orantılı olarak küçülür. Geri tepme ölü zamanı, küçülen bekleme aralığının daha büyük bir bölümünü tükettiğinde, sızdırmazlık kalitesi düşer; film, gerekli sızdırmazlık basıncında tam bekleme süresini alamaz, bu da zayıf sızdırmazlıklara, soyulmalara ve sızıntı yapan ürünlerin reddedilmesine yol açar.

Conta Bandı Genişliği → Gerekli Geri Tepme Derecesi

Akışkan ambalajlı atıştırmalık barlar, bisküvi paketleri ve dondurulmuş gıdalar için kullanılan yatay şekillendirme-doldurma-mühürleme (HFFS) makinesi, filmi bir makaradan yatay bir şekillendirme omuzu boyunca çeker, uzunluğa göre ayarlar, keser ve uçlarını mühürler. Her döngüde yön değiştiren VFFS çene ekseninin aksine, HFFS film çekme ekseni esas olarak tek yönde çalışır; her indekste hızlı ivmelenme ve yavaşlama olayları olur, ancak sürekli yön değiştirme olmaz.

Bu nedenle, HFFS film çekme ekseni için baskın dişli kutusu seçim kriteri boşluk derecesi değil, atalet oranıFilm makarası oldukça değişken bir atalet yükü sunar: 600 mm çapında, 25 kg ağırlığında dolu bir film makarasının dönme ataleti yaklaşık 1,125 kg·m² iken, aynı makara neredeyse boşken (100 mm çapında, 2 kg) sadece 0,005 kg·m²'dir; bu da 225:1'lik bir atalet değişimine karşılık gelir. Servo kontrol sistemi, yeniden ayarlama gerektirmeden, makaranın tüm kullanım ömrü boyunca bu değişimi takip etmelidir.

Dişli kutusu çıkış milinde, makara ataleti dişli oranının karesiyle yansıtılır: J_yansıyan = J_makara / i². i=25 dişli kutusu, tam makara yansıyan ataletini 1,125 kg·m²'den 0,0018 kg·m²'ye düşürür; bu da 2800:1'lik bir azalma anlamına gelir ve yük ataletini motor rotor ataletinin çok altına indirir ve makara tükenme varyasyonundan kaynaklanan servo ayar kararsızlığını ortadan kaldırır. Bu eksendeki boşluk derecesi P1 veya P2 olabilir; tek yönlü bir tahrikte film indeksinin şekillendirme doğruluğu, dişli kutusu diş boşluğuna değil, kodlayıcı çözünürlüğüne ve servo kontrol bant genişliğine bağlıdır.

O EP-AF yüksek rijitlik serisi Bu özellik, makara dans kolunun aynı zamanda dişli kutusu çıkış miline radyal bir yük uyguladığı HFFS film çekme tahrik sistemleri için yaygın olarak belirtilir; dans mekanizmasından gelen kayış gerilimi radyal bir kuvvet görevi görür. EP-AF'nin genişletilmiş çıkış mili (mil bükme sertliği çapa orantılıdır⁴), nominal radyal yükte mil sapmasını 0,01 mm içinde tutarak, çekme noktasında mil salınımından kaynaklanacak film gerilimi değişimini önler.

Kore'de içecek, sos ve ilaç dolum hatlarında, dairesel bir tabla üzerinde N adet dolum başlığı (tipik olarak N = 8, 12, 16, 24 veya 32) taşıyan döner karusel makineleri kullanılır. Bu makineler, her bir kabı sırayla bir dolum nozulu, kapak uygulama aparatı ve etiket uygulama aparatı ile hizalamak için birer birer istasyonları indeksler. Her indeks tam olarak 360°/N'dir ve indeks konumlandırma hatası, kabın ağzının dökülme olmadan temiz dolum için tolerans dahilinde dolum nozulu ile hizalanıp hizalanmadığını belirler.

Buradaki indeksleme tahrik dişli kutusu spesifikasyonu doğrudan geometrik toleranstan kaynaklanmaktadır: 150 mm kap boyun yarıçapına sahip 24 başlıklı bir döner dolum sistemi için, 3 ark dakika konumlandırma hatası 0,044 mm'lik yanal nozul hizalama hatasına neden olur; bu, 20 mm'lik bir boyun açıklığı için kabul edilebilir olup, dolum dökülmesine yol açmaz. 5 ark dakika hata ise 0,073 mm'ye neden olur; bu da çoğu sıvı dolumu için hala tolerans dahilindedir. P1, genellikle standart Kore içecek dolum sistemleri için doğru spesifikasyondur; P0 ise kap boyun açıklığının 8 mm kadar küçük olabileceği ve hizalama toleransının daha sıkı olduğu ilaç dolumu için ayrılmıştır.

Döner karusel tahrik sistemlerinde ikinci teknik özellik zorluğu dişli oranıdır. 1500 rpm'lik bir servo motorla tahrik edilen ve tam olarak 62,5 rpm çıkış gerektiren (dakikada 1 CPM'de 24 × 62,5 = 1500 indeks pozisyonu için) 24 başlıklı bir karusel için gerekli oran 1500/62,5 = 24:1'dir. Standart EP-AB serisi en yakın oran olarak i=25'i sunar, ancak 1500/25 = 60 rpm, bu da 1500 yerine 24 × 60 = 1440 indeks/dakika üretir. 24 başlıklı bir karusel için fark önemsizdir. Tam olarak 16:1 veya 32:1 oranları gerektiren 16 başlıklı bir karusel için, yalnızca standart olmayan oranlar mevcuttur. EP-AD Ve EP-ADS (i=16, 21, 31, 61, 91) serisi, değişken frekanslı sürücüye gerek kalmadan tam eşleşme sağlar.

Kore ilaç ve kozmetik ambalaj sektöründe, önceden baskılı düz kartonları kutulara katlayan, ürünü yerleştiren, uç kapaklarını katlayıp kıvıran ve dakikada 150-400 karton hızında kartonu kapatan otomatik kartonlama makineleri kullanılmaktadır. Her katlama kolu ve kıvırma plakası servo ekseni, her kartonlama döngüsünde tam tersine çevirme işlemi gerçekleştirerek, kartonlama makinesini en yüksek tersine çevirme frekansına sahip ambalaj tahrik uygulamalarından biri haline getirmektedir.

Katlama hassasiyeti gereksinimleri, karton baskı hizalamasına bağlıdır: Katlama, katlanmış kenarlar ile baskılı tasarım arasında görünür bir hizalama hatası olmaması için katlama çizgisinin ±0,3–0,5 mm'si içinde gerçekleşmelidir. Tipik bir katlama kolu yarıçapı olan 30–50 mm'de, bu, aşağıdaki kadar bir boşluk payı gerektirir:

Kartonlama makinesi katlama kollarındaki gerçek sınırlama, boşluk hassasiyeti değil, gövde çapı ve eksenel derinlikKartonlama makinesinin gövde genişlikleri, hat entegrasyonu için minimum boyutlara göre tasarlanmıştır; dişli kutuları, katlama kolu montajının yanındaki mekanik bağlantı boşluğuna sığmalıdır. EP-ADS kompakt yuvarlak flanş serisi Bu, standart EP-AD'ye kıyasla daha kısa gövde uzunluğuyla bu sorunu çözüyor; aynı P1 spesifikasyonundaki hassasiyeti korurken makine çerçevesine olan eksenel çıkıntıyı azaltıyor. Yuvarlak flanş ayrıca deliğe monte edilen katlanır kol tertibatlarına da uygundur.

İhracat pazarlarına tedarik sağlayan Koreli ilaç ambalajlama firmaları için (GS1 barkod kaydı ve AB direktifi katlama hassasiyeti spesifikasyonlarının daha sıkı olduğu yerlerde), üretim hattı yeterlilik testleri sırasında daha geniş bir hassasiyet marjı sağlamak amacıyla ana katlama kolu ekseni için bazen P0 sınıfı belirtilir. Hat sertifikalandırıldıktan sonra, P0 sınıfı dişli kutusu, yeterlilik testlerinde arıza olmaksızın normal üretim toleransı birikimini absorbe eden bir güvenlik payı sağlar.

Kore elektronik paketleme makineleri (IC tepsi istifleme, PCB panel indeksleme ve çip bantlama makineleri) ISO Sınıf 6 temiz odalardan açık üretim alanlarına kadar değişen ortamlarda çalışır, ancak her zaman katı partikül oluşum sınırlarına uyulur. Yağ parçacıkları veya metal aşınma artıkları salarak ürünleri kirleten bir dişli kutusu, üretim kalitesi açısından bir başarısızlıktır.

Elektronik ambalajlama, ambalaj sektöründeki en sıkı konumlandırma toleranslarını da beraberinde getirir: IC tepsi yuvalarının konumları ±0,1 mm olarak belirtilir, PCB referans noktası hizalaması ±0,05 mm gerektirir ve bantlı ve makaralı bileşen yerleşimi ±0,02 mm yuva merkezlemesi gerektirir. Tipik bir 60 mm tahrik yarıçapında, ±0,02 mm, 1,1 ark dakikanın altında boşluk gerektirir; üretimdeki tüm ünitelerde bunu güvenilir bir şekilde yalnızca P0 (≤1 ark dakika) sağlar.

O EP-AFH ultra hassas serisi EP-AFH, Kore elektronik paketleme hassas indeksleme sürücüleri için standart bir özelliktir. Her EP-AFH ünitesi, standart özelliği olarak ≤1 ark dakika hassasiyetle gönderilir; P sınıfı seçimi gerekmez, daha yüksek sınıf seçeneğine ihtiyaç duyulmaz. Sızdırmaz yağlama yapısı, yağın gövde dışına yayılmasını önler ve gövde yüzey işlemi, Kore elektronik montaj ortamlarında kullanılan IPA (izopropil alkol) ve ESD güvenli temizleme kimyasallarına karşı dayanıklıdır.

Koreli ambalaj makinesi üreticileri, gıda ve hızlı tüketim ürünleri ambalaj hatları için standart çalışma döngüsü olarak üç vardiyalı kesintisiz çalışmayı belirtiyor: günde 21 çalışma saati, yılda 330 iş günü, toplamda yaklaşık 6.930 saat. 10 yıllık bir makine ömrü boyunca, çapraz sızdırmazlık çeneli dişli kutusu, toplamda yaklaşık 70.000 çalışma saati boyunca termal, mekanik ve ters yüke maruz kalır.

Sürekli yüksek çevrimli çalışma sırasında, dişli kutusunun çalışma sıcaklığı, üretilen ısı (sürtünme kayıpları) ve dağıtılan ısı (gövde yüzeyinden yayılan ısı ve konveksiyon) arasındaki dengeyle belirlenen sabit bir değerde stabilize olur. 70% nominal torkta çalışan, uygun boyutta bir Korea Ever-Power EP-AB dişli kutusu için, sabit durumdaki gövde sıcaklığı tipik olarak ortam sıcaklığının 20-35°C üzerinde sabitlenir; Kore'deki bir fabrikanın 30°C'lik ortam sıcaklığında, gövde 50-65°C'ye ulaşır.

EP-AB standart gres spesifikasyonu, +90°C'ye kadar çalışma sıcaklıkları için derecelendirilmiştir; bu da normal çalışma koşullarında kararlı durum sıcaklığının 25-40°C üzerinde bir tolerans sağlar. Bu tolerans, yaz aylarındaki ortam sıcaklık artışlarını, anlık aşırı yük döngülerini ve gresin yaşlanması ve viskozite-sıcaklık özelliklerinin değişmesiyle oluşan mütevazı sıcaklık artışını karşılar. Sızdırmaz gres yapısı, periyodik yağlama gerektirmediği anlamına gelir; fabrika dolumu, normal koşullar altında şanzımanın tüm kullanım ömrü boyunca dayanacak şekilde tasarlanmıştır.

Q
Bir VFFS çapraz contalı çeneli dişli kutusu yılda kaç yön değiştirme işlemine maruz kalır ve bu durum değiştirme planlaması açısından ne anlama gelir?

Dakikada 80 torba ve torba döngüsü başına 2 çene ters çevirme ile çalışan Kore yapımı üç vardiyalı bir VFFS hattı, çene tahrik dişli kutusunda yılda yaklaşık 66,5 milyon ters çevirme biriktirir. Korea Ever-Power EP-AB'nin tasarım ömrü 20.000 çalışma saatidir; üç vardiyalı çalışmada yılda 6.930 saat ile bu, yaklaşık 2,9 yıllık bir hizmet ömrüne denk gelir. Koreli ambalaj makinesi OEM'leri genellikle çene ekseni dişli kutusu değişimini yıllık hat kapatma dönemlerinde planlarlar. Geri tepme ölçümü (geri tepme kılavuzumuzdaki protokole göre) gerçek aşınma oranını doğrular ve geri tepme artışı sızdırmazlık kalitesini düşürmeden önce değişim planlamasına olanak tanır; bu da reaktif bir bakım yaklaşımından ziyade öngörücü bir bakım yaklaşımı sağlar.

Q
VFFS makinemde uzun üretim süreçlerinin sonunda, ancak başlangıçta değil, conta pozisyonunda artan bir kayma gözlemliyorum. Bunun olası nedeni nedir?

Çalışma başlangıcında görünmeyen, çalışma sonu conta pozisyonu kayması, klasik bir termal genleşme belirtisidir - boşluk sorunu değildir. Dişli kutusu, montaj yapısı ve servo motor, çalışmanın ilk 30-60 dakikasında ısındıkça, dişli kutusu gövdesi (çelik/alüminyum) ile makine çerçevesi arasındaki diferansiyel termal genleşme, yavaş bir pozisyon kaymasına neden olur. Bu kayma tutarlı, tahmin edilebilir ve dişli kutusu aşınmasından bağımsızdır. Çözüm, makine kontrolünde bir ısınma telafi döngüsüdür: 45 dakikalık çalışmadan sonra, makine kontrolörü, çene pozisyonu ayar noktasını ölçülen termal kayma değeri kadar kaydırır. Bu bir servo yazılım düzeltmesidir - dişli kutusu spesifikasyon sorunu değildir. Kayma, çalışmalar arasında tutarsızsa (bazen daha büyük, bazen daha küçük), bu termal genleşmeden ziyade boşluk artışını gösterir ve teslimat sertifikası temel değerine göre boşluk ölçümünü gerektirir.

Q
Bir paketleme makinesinin kam tahrik sistemi, bir CV mili kullanarak şanzıman çıkış milini ofset bir kam pozisyonuna bağlayabilir mi?

Evet. Kore yapımı VFFS ve HFFS makine tasarımlarında, bazen şanzıman çıkış milinin, şanzıman merkez hattından uzakta konumlandırılmış bir kam mekanizmasını tahrik etmesi gerekebilir; örneğin, servo motor ve şanzımanın yer darlığı nedeniyle kam ile eş eksenli olarak konumlandırılamadığı durumlarda. Hassas CV tahrik milleri Bu çözüm, açısal sapma yoluyla şanzıman çıkış torkunu, şanzıman çıkış yatağına ek boşluk, hız düzensizliği veya yanlış hizalama kaynaklı yatak yükü getirmeden kam giriş miline iletir. Bu, yılda 43-250 milyon çevrimde kaplin yorulma ömrünün endişe kaynağı olacağı yüksek çevrimli paketleme kam tahrikleri için esnek kaplinlere göre tercih edilen çözümdür.

Q
Korea Ever-Power'ın, 4 saatte bir film değişimiyle 7/24 çalışan Kore menşeili bir atıştırmalık paketleme makinesi için önerisi nedir?

Sık film değişimi yapılan 7/24 çalışan Kore atıştırmalık VFFS hattı için: çapraz sızdırmazlık çene ekseni için EP-AB P1 (standart gıda ambalajı spesifikasyonu), film çekme ekseni için EP-AF P1 veya P2 (atalet oranı anahtar parametredir - en ağır makara için J_ratio ≤ 5:1 olduğundan emin olun) ve makine içi taşıma konveyörleri için EP-Economic Line PA II belirtin. Film değişiminin kendisi dişli kutusu spesifikasyonunu değiştirmez - makara değişimi, i=25 iki kademeli oranın yansıtılan atalet azalması yoluyla absorbe ettiği 10:1 atalet varyasyonunu yaratır. 7/24 çalışma (8.760 saat/yıl) durumunda, standarttan daha yüksek çalışma döngüsü göz önüne alındığında, çene ekseni değişimini 3 yıl yerine 2,3 yılda planlayın. Korea Ever-Power, talep üzerine 7/24 ambalaj hatları için Korece dilinde bir bakım programı şablonu sağlar.