Mitkä nopeusetuudet vaakasuuntaisella pakkauskoneella on?

Miten vaakasuuntaiset pakkauskoneet saavuttavat korkean suoritusnopeuden

Nopeampien pakkausratkaisujen kasvava kysyntä

Nykyajan valmistajat kohtaavat yhä voimakkaamman paineen kiihdyttää tuotantosyklejä, mikä johtuu just-in-time-toimitusten odotuksista ja sähköisen kaupankäynnin kasvusta. PMMI:n vuoden 2023 raportin mukaan 60 % pakkausalalla toimivista ammattilaisista asettaa nyt nopeuspäivitykset tärkeysjärjestyksessä etusijalle muihin toiminnallisiin parannuksiin nähden. Vaakasuuntaiset pakkauskoneet vastaavat tähän tarpeeseen jatkuvan liikkeen työnkuluilla, jotka poistavat perinteiset pullonkaulat pystysuuntaisissa järjestelmissä.

Korkean nopeuden vaakasuuntaisen pakkauksen periaatteet

Kolme mekanismia mahdollistavat vaakasuuntaisten pakkauskoneiden suorituskyvyn vertikaaleihin vastineisiin nähden:

1. Synkronoidut servomoottorit jotka koordinoivat kalvon etenemisen, sinetöinnin ja tuotteen sijoituksen
2. Vaakasuuntainen virtausdynamiikka mahdollistaen samanaikaisen tuotteen lataamisen ja pussin muodostumisen
3. Esijännitetyt kalvonohjausjärjestelmät säilyttävät materiaalin kohdistuksen nopeuksilla, jotka ylittävät 100 sykliä/minuutti

Kuten automatisoiduissa makeisten tuotantolinjoissa on osoitettu, nämä periaatteet mahdollistavat vaakasuuntaisten järjestelmien pakkaavan jäykkiä tuotteita 30 % nopeammin kuin vertikaaliset muoto-pakkaa-sulje-koneet.

Tapaus: Juomateollisuus saavuttaa 75 pussia/minuutti automaatiolla

Yksi suuri mehutuottaja näki tuotannon kasvavan lähes neljänneksellä vaihtaessaan vanhat pyörivät pystysuorat koneet uusimpiin servohydraulisiin vaakasuoriin pakkauskoneisiin. Nämä päivitetyt järjestelmät pakkaavat nyt noin 75 joustavaa pussia minuutissa, mikä on noin kolmanneksen nopeampi käsittelynopeus kuin aiemmin. Mitenkään hämmästyttävintä on kuitenkin se, että tiivistysvirheet on onnistuttu pitämään alle 1 %:n tasolla. Alatilastot vahvistavat sen, mitä tämä yritys löysi käytännössä – vaakasuuntaiset pakkaajat lyhentävät tyypillisesti vaihtoajan puoleen verrattuna perinteisiin pystysuuntiin järjestelmiin, jotka liikkuvat pysähdys-käynnistys-tilassa.

Alatrendi: Siirtyminen korkean nopeuden vaakasuoriin pakkauskoneisiin

Vuonna 2023 42 % elintarviketeollisuuden valmistajasta otti käyttöön vaakasuuntaiset virtaukseen perustuvat pakkausjärjestelmät (Packaging World), erityisesti litteille tuotteille, kuten proteiinipuikkoille ja jäädytetyille valmispaloille. Tämä trendi johtuu koneiden kyvystä ylläpitää nopeutta yli 90 pussia/minuutti vähimmäisillä tuotteen suunnan säädöillä – mikä on kriittistä välipalatuotteissa.

Strategia: Nopeusoptimoidun vaakasuuntaisen pakkauskoneen integrointi

Edelläkävijävalmistajat yhdistävät vaakasuuntaisia virtaustyyppisiä pakkauskoneita robottiohjattuihin nosta-ja-laita-järjestelmiin vähentääkseen tuotevälejä, lämpökameroiden antureihin, jotka havaitsevat suljennepuutteet 200 kuvaa/sekunti, sekä ennakoivaan huoltotekniikkaan perustuviin algoritmeihin, jotka vähentävät odottamattomia seisokkeja 40 %. Nämä integraatiot mahdollistavat todellisen vuorokauden ympäri pyörivän tuotannon ylläpitäen nopeutta yli alan standardin 60 sykliä/minuutti.

Keskeiset suunnittelumallit, jotka mahdollistavat nopeammat sykliajat

Servo-ohjatut mekanismit tarkkuutta ja nopeaa liikettä varten

Uusimman sukupolven vaakasuuntaiset pakkauskoneet käyttävät nyt servopohjaista tekniikkaa, joka säilyttää huomattavan nopeuden vakautta tarkan sähkömoottoriteknologian ansiosta. Nämä koneet voivat sijoittaa tuotteita tarkasti noin 0,1 millimetrin tarkkuudella, vaikka ne toimisivat vaikuttavalla 120 kierroksen minuutissa. Tämä on itse asiassa noin 40 prosenttia parempi kuin mitä vanhemmat pneumatiikkajärjestelmät pystyivät saavuttamaan. Viime vuoden 2023 teollisuusraportti Packaging Machinery Manufacturers Institute -järjestöstä paljasti myös jotain mielenkiintoista: kun nykyaikaisia servo-järjestelmiä sovelletaan erityisesti välipalapakkaukseen, ne vähentävät kierrosajan vaihteluita lähes kaksi kolmasosaa verrattuna perinteisiin menetelmiin. Valmistajille, jotka työskentelevät tiukkojen toleranssien ja suurten tuotantoserioiden parissa, tämänlainen luotettavuus merkitsee kaikkea.

Modulaarinen rakenne, joka tukee jatkuvaa liikettä

Modulaariset vaakasuuntaiset pakkaukset mahdollistavat keskeytymättömän tuotannon synkronoidun komponenttitoiminnan kautta. Samanaikaisen kalvon etenemisen, tuotteen asettamisen ja tiivistyspyörän toiminnan ansiosta nämä ratkaisut poistavat käyttökatkot sykliväleissä. Johtavat valmistajat raportoivat 55 % nopeammista työvaihdoksista verrattuna pystysuuntaisiin vaihtoehtoihin.

Korkean nopeuden tiivistysjärjestelmät luotettavaan tuotantoon

Edistyneet vaakasuuntaiset pakkauskoneet sisältävät välittömästi reagoivat tiivistyspuristimet, jotka saavuttavat ilmatiiviit tiivisteet 0,8 sekunnissa — 30 % nopeammin kuin perinteiset järjestelmät. Kaksinkertaiset lämpötilanohjausvyöhykkeet ylläpitävät optimaalista kalvon adheesiota nopeuksilla jopa 90 pussia/minuutti kompromissitta tiivisteyden kannalta.

Nopeuden ja tiivisteen eheyden tasapainottaminen: Yleisten kompromissien voittaminen

Vuoden 2023 pakkaustehokkuusraportin mukaan 73 % vaakasuuntaisia pakkauskoneita käyttävistä tiloista kohtaa sinistyslaatua koskevia haasteita yli 75 syklin/minuutti nopeudella. Nykyaikaiset ratkaisut hyödyntävät laserohjattuja tarkennusjärjestelmiä ja reaaliaikaisia paineantureita, jotka säätävät sinistysparametreja syklin aikana, mikä vähentää virheiden määrää 48 % huippunopeuksilla.

Suunnittelun innovaatiot, jotka parantavat erityisesti vaakasuuntaisen pakkauskoneen nopeutta

Viimeaikaiset edistysaskeleet, kuten hitauskompensoidut voimansiirrot ja tyhjiöavusteinen tuotteen asettelu, mahdollistavat 22 % nopeamman indeksoinnin. Vuoden 2024 Material Handling Institute -tutkimus osoitti, että nämä innovaatiot vähentävät mekaanista rasitusta 34 % korkealla nopeudella toimittaessa, jolloin komponenttien käyttöikä pitenee 19 kuukautta.

Automaatio ja jatkuva toiminta vaakasuuntaisessa virtauksenpakkauksessa

Täysin automaattisen vaakasuuntaisen pakkauskoneen työnkulku

Vaakasuuntaiset pakkaukonesimet hoitavat useita tehtäviä automaattisesti, mukaan lukien tuotteiden syöttö, kalvon muotoilu ja tiivistys, kaikki yhdessä kitkattomassa liikkeessä. Kun tuotteet tulevat kuljettimelle, erityiset muottihanskat kääriävät pakkauksen aineen ympärille jokaista tuotetta. Tiivistysvaihe seuraa tämän jälkeen, ja se tapahtuu samanaikaisesti sekä pituussuunnassa että poikittaissuunnassa. Joidenkin mallien kapasiteetti on noin 90 pussia minuutissa, melko vaikuttavaa, jos minun kysytään. Ennen kuin tiivistetyt paketit siirtyvät eteenpäin merkintävaiheeseen, sisäänrakennetut tarkastusjärjestelmät tarkistavat, pitävätkö tiivisteet oikein. Tämä laaduntarkkailuvaihe varmistaa, ettei mitään lähetetä vikoilla sulkeilla, jotka voivat aiheuttaa ongelmia kuljetuksen tai varastoinnin aikana.

Saumaton integraatio ylävirran ja alavirran tuotantolaitteiston kanssa

Nykyiset pakkaukset perustuvat standardoituihin viestintämenetelmiin, kuten OPC UA:han, jotta ne voivat toimia yhdessä täyttölaitteiden, laatikkojen pakkaajien ja tehdasalalla nähtävien suurten robottipallotuslaitteiden kanssa. Viime vuonna julkaistun Packaging Automation Industry -raportin viimeisimmän tutkimuksen mukaan vaakasuuntaiset läpivirtauskuorijat pitävät prosessin liikkeellä ilman pysähdyksiä tai käynnistyksiä, koska ne voivat säätää nopeuttaan automaattisesti edellisen vaiheen tuotannon mukaan. Kun eri laitteet viestivät keskenään asianmukaisesti, työntekijöiden tarve puuttua ongelmiin manuaalisesti vähenee. Tämä tekee koko tuotantolinjoista tehokkaampia, erityisesti suurten tuotemäärien kanssa toimittaessa, joita täytyy pakata kovaa vauhtia koko päivän ajan.

Käyttökatkojen vähentäminen ennakoivalla huollolla ja reaaliaikaisella valvonnalla

Värähtelyanturit ja lämpökamerat seuraavat kriittisiä komponentteja, kuten tiivistyspuristimia ja akselipuomia, ja varoittavat teknikkoja epänormaaleista toimintamalleista. Koneoppimisalgoritmit analysoivat historiallisia vianmääritystietoja suositellakseen huoltoa suunniteltujen pysähdysten aikana, saavuttaen 98 % käyttöjatkuvuuden jatkuvissa tuotantoympäristöissä vuoden 2023 pakkausteollisuuden vertailuarvojen mukaan.

Mahdollistaa keskeytymätön tuotanto älykkään automaation avulla

Automaattiset kalvonliitosyksiköt ja väliaikaisvarastot mahdollistavat keskeytymättömän toiminnan materiaalin vaihtamisen aikana. Itsestään säädettävät jännitysohjaukset kompensoivat pakkauskalvon paksuusvaihteluita, kun taas näköjärjestelmällä ohjatut hylkäysjärjestelmät poistavat virheelliset pussit hidastamatta tuotantonopeutta.

Todellisen nopeuden mittaaminen: vaakasuuntaisten pakkauskoneiden tuottavuus ja tehokkuus

Tyypillinen tuotantonopeus: 40–90 pussia minuutissa – selitys

Vaakasuuntaiset pakkokoneet voivat nykyään käsitellä 40–90 pussia minuutissa riippuen siitä, mitä pakataan ja millaista kalvoa käytetään. Standardikokoisia välipalaleluja varten suunnitellut pussit saavuttavat yleensä noin 90 pussia minuutissa. Lääkelaitepussit taas etenevät hitaammin, keskimäärin noin 55 pussia minuutissa, koska niiden tiivistykseen tarvitaan enemmän aikaa. Viime vuoden tutkimusten mukaan pakkausautomaation alalla tyypillinen yritys arvostaa enemmän koneidensa säädettävyyttä kuin pelkkää maksiminopeutta. Tämä joustavuus mahdollistaa muutokset kausien vaihtuessa tai tuotteiden kehittyessä, samalla kun tuotanto pysyy kohtuullisella tasolla.

Tuotteen koon, kalvon tyypin ja konfiguraation vaikutus todelliseen tuotantonopeuteen

Kolme keskeistä tekijää vaikuttaa käytännön tuotantotuloksiin:

• Tuotteen profiili : Epäsäännöllisen muotoiset tuotteet vähentävät nopeutta 12–18 % verrattuna litteisiin tuotteisiin
• Kalvon paksuus : Kestävät esteominaisuudet vaativat 0,2–0,5 sekuntia pidempää tiivistysaikaa
• Liiketyyppi : Jatkuvan liikkeen koneet tuottavat 82 PPM verrattuna katkonaisliikkeen järjestelmien 68 PPM:ään

Näitä tekijöitä tasapainottavat käyttäjät raportoivat 23 % vähemmän tuotantokatkoja vuoden 2024 pakkaustehokkuustutkimuksen mukaan.

Paradoksi: Korkeampi nopeus ei aina tarkoita korkeampaa läpimenoa

Pakastettujen ruokien valmistaja saavutti 19 % korkeamman päivittäisen tuotannon vähentämällä koneen nopeutta 85 PPM:stä 72 PPM:ään. Säädetyllä nopeudella kalvojumppien määrä väheni 34 % ja samanaikaiset pakkausten laaduntarkastukset olivat mahdollisia, mikä osoittaa, että kestävä läpimeno usein ylittää huippunopeuden.

Vaaka- ja pystypakkauskoneet: Nopeusvertailu

Pystysuuntaisten muoto-pakkaa-sulje -järjestelmien nopeusrajoitukset

Useimmat pystyasetoimiset pakkauskoneet saavuttavat noin 200 pussia minuutissa ennen kuin ne alkavat kamppailla, kuten monet suuret laitevalmistajat kertovat kysyttäessä. Ne toimivat parhaiten tuotteilla, jotka kulkevat helposti läpi järjestelmän, kuten jauheilla tai pienillä rakeilla, koska painovoima hoitaa suurimman osan täyttövaiheen työstä. Ongelma syntyy, kun käsitellään mitä tahansa, joka ei ole yhteistyöhaluisa. Nämä koneet noudattavat tarkkaa järjestystä: muodostus, täyttö, sinetöinti, yksi toisensa jälkeen, mikä ei ole tarpeeksi nopeaa tilaville tuotteille tai epäsäännöllisen muotoisille esineille, jotka jäävät jonnekin prosessin varrella kiinni.

Miksi vaakasuuntaiset koneet soveltuvat erinomaisesti litteisiin, jäykkiin tai epäsäännöllisiin tuotteisiin

Vaakasuuntaiset pakkokoneet käyttävät jatkuvaa liiketekniikkaa ja pakkaavat yli 400 pussia minuutissa, kun käsitellään tavallisia tuotteita. Näiden koneiden sivuttain asettama tapa mahdollistaa tuotteiden syöttämisen suoraan etukäteen muodostettuihin kalvo-urien sisään ilman, että niitä tarvitsee pudottaa ylhäältä, mikä usein rikkoo herkkiä tuotteita. Yrityksille, jotka pakkaavat välipaloja, meikkituotteita tai pieniä elektroniikkalaitteita, jotka vaativat varovaisen käsittelyn, tämä ratkaisu toimii erittäin hyvin käytännössä. Monet valmistajat ovat siirtyneet näihin järjestelmiin ainoastaan sen vuoksi, että ne käsittelevät herkkälihaista tuotetta huomattavasti paremmin kuin perinteiset menetelmät.

Tietotuloste: 30 % nopeampi keskimääräinen tuotanto välipalatuotepsoissa

Viime vuoden 2023 pakkaustehokkuutta koskevan raportin mukaan vaakasuuntaiset pakkausjärjestelmät käsittelevät noin 30 prosenttia enemmän tilavuutta pystysuuntaisiin vastineihinsa verrattuna, kun kyse on välipaloissa. Mikä tekee näistä vaakasuuntaisista koneista niin tehokkaita? No, niissä on jatkuvat sinetöintiominaisuudet, jotka vähentävät odotusaikoja kunkin syklin välillä. Tämä mahdollistaa niiden toiminnan melko vaikuttavalla nopeudella, noin 75–120 pussia minuutissa esimerkiksi perunakrakerien tai naksujen kohdalla. Pystysuuntaiset koneet eivät yksinkertaisesti pysty vastaamaan tällaista suorituskykyä, vaan ne yltävät tyypillisesti vain 50–90 pussiin minuutissa periaatteessa samantyyppisille tuotteille.

Koska kannattaa valita vaakasuuntainen pystysuuntaisen sijaan nopeusvaatimusten perusteella

Aseta vaakasuuntaiset pakkauskoneet etusijalle, kun:

• Käsitellään litteitä, herkkiä tai mitoiltaan epäsäännöllisiä tuotteita
• Toimitaan linjoilla, jotka vaativat yli 60 pussia/minuutti
• Käytetään paksumpia estekalvoja, jotka vaativat tarkan jännityksen säädön
  Pystykoneet säilyvät suositumpina alhaisille ja keskisille nopeuksille, kun käsitellään vapaasti virtaavia materiaaleja, kuten kahvinporoja tai lääkeaineiden pölyjä.