Milyen sebességi előnyökkel rendelkezik a vízszintes csomagoló gép?

Hogyan érik el a vízszintes csomagoló gépek a nagy sebességű teljesítményt

A gyorsabb csomagolási megoldások iránti növekvő igény

A modern gyártók egyre nagyobb nyomás alatt állnak, hogy felgyorsítsák az életciklusokat, amit a just-in-time szállítási elvárások és az e-kereskedelem növekedése hajt. Egy 2023-as PMMI jelentés szerint a csomagolási szakemberek 60%-a mára a sebességfokozást részesíti előnyben más működési fejlesztésekkel szemben. A vízszintes csomagoló gépek ezt az igényt folyamatos mozgású munkafolyamatokkal elégítik ki, amelyek megszüntetik a hagyományos függőleges rendszerek korlátozó tényezőit.

A nagysebességű vízszintes csomagolás működésének alapelvei

Három mechanizmus teszi lehetővé a vízszintes csomagoló gépek teljesítményét a függőleges megoldásokkal szemben:

1. Szinkronizált szervomotorok a fólia előrehaladásának, zárásának és a termék elhelyezésének koordinálása
2. Vízszintes áramlási kinematika lehetővé teszi a termék egyszerre történő betöltését és a zacskó formázását
3. Előfeszített fóliavezérlő rendszerek anyagigazítást biztosítanak 100 ciklus/percet meghaladó sebességnél

Ahogyan az automatizált édességgyártó sorokon bemutatásra került, ezek az elvek lehetővé teszik a vízszintes rendszerek számára, hogy merev tárgyakat 30%-kal gyorsabban csomagoljanak be, mint a függőleges formázó-töltő-záró gépek.

Esettanulmány: Italipar eléri a 75 zacskó/percet az automatizálással

Egy nagy lévgyártó termelése majdnem negyedével nőtt, miután lecserélte a régi forgó függőleges gépeket újabb szervohajtású vízszintes áramlásos burkoló berendezésekre. Ezek az új rendszerek most körülbelül 75 hajlékony zacskót csomagolnak be percenként, ami mintegy egyharmaddal gyorsabb feldolgozási sebességet jelent az előzőhöz képest. Ám ami igazán lenyűgöző, hogy sikerült a tömítési hibákat mindössze 1% alatt tartaniuk. Az iparági adatok alátámasztják azt, amit ez a cég első kézből tapasztalt – a vízszintes áramlásos csomagológépek általában felezik a átállási időt a hagyományos, álló-induló mozgást végző függőleges rendszerekhez képest.

Ipari tendencia: Tendencia a nagysebességű vízszintes áramlásos burkolás felé

2023-ban az élelmiszer-gyártók 42%-a vízszintes áramlású csomagolórendszereket vezetett be (Packaging World), különösen lapos termékek, például fehérjeprudak és fagyasztott főételek esetén. Ez a tendencia abból fakad, hogy ezek a gépek képesek 90 vagy annál több tasak/perc sebességgel működni minimális termékorientációs korrekcióval – ami kritikus fontosságú a sütik és csemegék csomagolásánál.

Stratégia: Sebességoptimalizált vízszintes csomagológépek integrálása

A vezető gyártók a vízszintes áramlású csomagológépeket robotizált pick-and-place rendszerekkel kombinálják, minimalizálva a terméktávolságot, 200 fps-es hőkép-érzékelőkkel fedezve fel a zárás hibáit, valamint prediktív karbantartási algoritmusokkal, amelyek 40%-kal csökkentik a tervezetlen leállásokat. Ezek az integrációk lehetővé teszik a folyamatos 24/7 termelést, miközben fenntartják a szektor szabványos 60 ciklus/perc feletti sebességet.

Kulcsfontosságú tervezési jellemzők, amelyek rövidebb ciklusidőt tesznek lehetővé

Szervohajtású mechanizmusok pontos és gyors mozgásért

A legújabb generációs vízszintes csomagolóberendezések most már szervohajtással rendelkeznek, amely pontos elektromos motoroknak köszönhetően figyelemre méltó sebességállandóságot biztosít. Ezek a gépek akár 120 ciklus per perc sebességnél is képesek a termékek pontos pozícionálására körülbelül 0,1 milliméteres tűréssel. Ez valójában körülbelül 40 százalékkal jobb, mint amit a régebbi pneumatikus rendszerek el tudtak érni. Egy 2023-as iparági jelentés, amelyet a Csomagoló Gépgyártók Intézete készített, érdekes megfigyelést tett: ha kifejezetten csípős snackek csomagolására alkalmazzák, ezek a modern szervo rendszerek a ciklusidő-ingadozást majdnem két harmaddal csökkentik a hagyományos módszerekhez képest. A gyártók számára, akik szűk tűréshatárok és nagy volumenű sorozatgyártás mellett dolgoznak, ez a fajta megbízhatóság döntő jelentőségű.

Moduláris felépítés folyamatos mozgás támogatásával

A moduláris vízszintes csomagolórendszerek megszakításmentes gyártást tesznek lehetővé szinkronizált komponensműködéssel. A film egyidejű előretolását, termék behelyezését és zárószerkezet aktiválását lehetővé téve ezek a tervezések kiküszöbölik az állási időt a ciklusok között. A vezető gyártók 55%-kal gyorsabb feladatváltást jeleznek a függőleges alternatívákkal összehasonlítva.

Nagy sebességű zárórendszerek megbízható teljesítményért

A fejlett vízszintes csomagológépek azonnali reakciójú zárófogókat tartalmaznak, amelyek 0,8 másodperc alatt légmentesen lezárják a csomagot – 30%-kal gyorsabban, mint a hagyományos rendszerek. A két hőmérséklet-szabályozási zóna optimális fóliaragasztást biztosít percenkénti 90 zsák sebességig anélkül, hogy a záróréteg épsége sérülne.

Sebesség és záróerő kiegyensúlyozása: Gyakori kompromisszumok leküzdése

A csomagolási hatékonysági 2023-as jelentés kimutatta, hogy a vízszintes csomagológépeket használó létesítmények 73%-a szembesül a 75 ciklus/percen belüli tömítés minőségével. A modern megoldások lézervezérelt igazítási rendszereket és valós idejű nyomásérzékelőket alkalmaznak, amelyek a tömörítési paramétereket a ciklus közepén állítják be, és a legnagyobb sebességnél 48%-kal csökkentik a hibákat.

A tervezési innovációk a vízszintes csomagológépek sebességének fokozásával kapcsolatosak

A közelmúltban elért fejlesztések, mint például a tehetetlenségi kompenzáló hajtásláncok és a vákuumsegített termékmeghelyezés, 22%-kal gyorsabb indexelési sebességet biztosítanak. A 2024-es Material Handling Institute tanulmány kimutatta, hogy ezek az innovációk 34%-kal csökkentik a mechanikai stresszt nagy sebességű üzemmódban, és 19 hónappal hosszabbítják az alkatrészek élettartamát.

Automatizáció és folyamatos működés a vízszintes áramlási csomagolásban

Teljesen automatikus vízszintes csomagológép munkafolyama

A vízszintes csomagoló gépek több feladatot is automatikusan kezelnek, beleértve a termékek betáplálását, a fólia formázását és az együttes lezárását, mindezt egyetlen sima mozgássorozatban. Amikor az elemek a szállítószalagra kerülnek, speciális formázó gallérok burkolják be a csomagolóanyagot minden egyes termék köré. Ezt követi a zárás, amely egyszerre történik hossz- és keresztirányban. Néhány modell akár percenként körülbelül 90 tasakot is elő tud állítani, elég lenyűgöző, ha engem kérdez. Mielőtt ezek a lezárt csomagok továbbhaladnának a címkézésre, beépített ellenőrző rendszerek vizsgálják meg, hogy a zárások megfelelően tartanak-e. Ez a minőségellenőrzési lépés biztosítja, hogy semmi se kerüljön ki gyenge pontokkal, amelyek problémákat okozhatnak a szállítás vagy a tárolás során.

Zökkenőmentes integráció a felső és alsó folyamatokban lévő termelőberendezésekkel

A mai csomagolórendszerek szabványos kommunikációs módszerekre, például az OPC UA-ra támaszkodnak, hogy együttműködjenek a töltőkkel, dobozcsomagoló gépekkel és azokkal a nagy méretű robotos palettázó gépekkel, amelyeket a gyártóüzemek padlóján láthatunk. A tavaly kiadott Csomagolási Automatizálási Ipari Jelentés legfrissebb eredményei szerint a vízszintes fóliacsomagoló gépek folyamatosan működnek, leállások vagy indítások nélkül, mivel automatikusan képesek igazítani sebességüket a folyamat előző szakaszából kijövő termékekhez. Amikor a különböző berendezések megfelelően kommunikálnak egymással, kevesebb szükség van arra, hogy a dolgozók beavatkozzanak és manuálisan javítsák a problémákat. Ezáltal az egész gyártósor hatékonyabban működik, különösen nagy mennyiségű termék esetén, amelyeket napközben szünet nélkül, rendkívül magas sebességgel kell csomagolni.

Leállások csökkentése prediktív karbantartással és valós idejű figyeléssel

A rezgésérzékelők és hőkamerák nyomon követik a tömítőfogókat és meghajtó tengelyeket, figyelmeztetve a technikusokat az eltérésekre. A gépi tanulási algoritmusok korábbi hibaadatokat elemezve javasolják a karbantartást tervezett leállások alatt, így folyamatos termelési környezetben elérhető a 98%-os üzemidő a 2023-as csomagolóipari mutatók szerint.

Folyamatos termelés lehetővé tétele intelligens automatizálással

Az automatikus fóliacsatlakozó egységek és pufferterek biztosítják a folyamatos működést anyagváltás közben. Az önműködően állítható feszítőszabályozók kompenzálják a csomagolófóliák vastagságának változását, míg a látásvezérelt selejtező rendszer kivonja a hibás tasakokat anélkül, hogy csökkennének a termelési teljesítményt.

Valós sebesség mérése: kimenet és hatékonyság vízszintes csomagológépeknél

Tipikus kimeneti tartomány: 40–90 tasak percenként – magyarázat

A vízszintes csomagoló gépek ma már percenként 40 és 90 közötti tasakot tudnak kezelni, attól függően, hogy mi a csomagolás tárgya és milyen fóliát használnak. A szabványos méretű snack zacskók általában elérhetik a magasabb értékeket, körülbelül 90 darab/perc (PPM). Az orvosi eszközöket tartalmazó tasakok azonban lassabban haladnak, átlagosan körülbelül 55 PPM, mivel a megfelelő lezárásuk több időt igényel. A múlt évben készült kutatások szerint a csomagolóautomatizálás területén a vállalatok többsége inkább a gépek átalakíthatóságát részesíti előnyben, mint pusztán a maximális sebességet. Ez a rugalmasság lehetővé teszi számukra, hogy alkalmazkodjanak az évszakok változásához vagy a termékek fejlődéséhez, miközben a termelés üteme elfogadható szinten marad.

A tényleges termelési sebességet befolyásoló tényezők (termék mérete, fólia típusa, konfiguráció)

Három alapvető elem határozza meg a valós kimenetet:

• Termék profil : Szabálytalan alakú termékek 12–18%-kal csökkentik a sebességet lapos termékekhez képest
• A film vastagsága : Erősített gátlórétegű anyagok 0,2–0,5 másodperccel hosszabb lezárási időt igényelnek
• Mozgástípus : Folyamatos mozgású gépek 82 PPM-t biztosítanak szemben az időszakos rendszerek 68 PPM-jével

Az ezeket a tényezőket mérlegelő üzemeltetők 23%-kal kevesebb termelési leállást jelentettek a 2024-es csomagolási hatékonysági kutatás szerint.

A paradoxon: A magasabb sebesség nem mindig jelent nagyobb áteresztőképességet

Egy fagyasztott élelmiszergyártó napi kibocsátását 19%-kal növelte, miután lecsökkentette a gépsebességet 85 PPM-ről 72 PPM-re. Az alkalmazott sebesség 34%-kal csökkentette a fóliabefogásokat, és lehetővé tette a csomagok minőségellenőrzését egyidejűleg, ami azt mutatja, hogy az állandó áteresztőképesség gyakran fontosabb a maximális sebességnél.

Vízszintes és függőleges csomagológépek: Sebességösszehasonlítás

Függőleges formázó-, töltő-, záró rendszerek sebességhatárai

A legtöbb függőleges csomagoló automata körülbelül 200 tasak percenkénti teljesítmény után már nehezen birkózik meg a feladattal, ahogyan azt számos nagyobb berendezésgyártó elmondja az érdeklődőknek. Ezek a gépek a legjobban olyan anyagokkal működnek, amelyek könnyen áramlanak a rendszerben, például porokkal vagy kis szemcséjű anyagokkal, mivel a töltés során a gravitáció végzi a nehéz munka legnagyobb részét. A probléma akkor merül fel, amikor olyan termékekkel kell dolgozni, amelyek nem ilyen jól kezelhetők. Ezek a gépek szigorú sorrendet követnek: formázás, töltés, zárás – egymás után – ami viszont nem elég gyors nagyobb darabos vagy szabálytalan alakú termékek esetén, amelyek valahol fennakadnak a folyamat során.

Miért jobbak a vízszintes gépek a lapos, merev vagy szabálytalan formájú termékekhez

A vízszintes csomagoló gépek folyamatos mozgástechnikát használnak, amely percenként több mint 400 zacskó csomagolását teszi lehetővé szabványos termékek esetén. Ezek a gépek oldalukra helyezve pozícionálják az elemeket, így közvetlenül táplálhatók az előre formázott fóliacsatornákba anélkül, hogy felülről kellene ejteni őket, ami gyakran törékeny termékek esetén megsérülést okozhat. Olyan vállalatok számára, amelyek sütiket, kozmetikai tokokat vagy apró elektronikai alkatrészeket csomagolnak, amelyek óvatos kezelést igényelnek, ez a megoldás gyakorlatban kiválóan működik. Számos gyártó egyszerűen azért váltott át ilyen rendszerekre, mert ezek sokkal jobban kezelik a törékeny termékeket, mint a hagyományos módszerek.

Adatmegfigyelés: 30%-kal gyorsabb átlagos kimenet a sütik csomagolásánál

Egy 2023-as csomagolási hatékonysági jelentés szerint a vízszintes csomagolórendszerek kb. 30 százalékkal nagyobb mennyiséget tudnak kezelni, mint függőleges megfelelőik, amikor sütőipari termékekről van szó. Mi teszi ezeket a vízszintes gépeket ennyire hatékonnyá? Nos, rendelkeznek folyamatos zárásra képes funkciókkal, amelyek csökkentik az egyes ciklusok közötti várakozási időt. Ez lehetővé teszi számukra, hogy igen lenyűgöző sebességgel, körülbelül 75-től akár 120 tokig dolgozzanak percenként például krumplihasábbal vagy sajtkrémmel teli zacskók esetén. A függőleges gépek nem tudják ezt a teljesítményt elérni, általában csak 50 és 90 tok között képesek működni percenként ugyanazon termékcsoportoknál.

Mikor érdemes a vízszintes megoldást választani a függőleges helyett a sebességi igények alapján

Vízszintes csomagológépek előnyben részesítése, ha:

• Lapos, törékeny vagy méretileg változó termékekkel dolgozik
• Olyan vonalak üzemeltetése, amelyek >60 tok/perc sebességet igényelnek
• Vastagabb gátfilmmel dolgozik, amely pontos feszítésszabályozást igényel
  A függőleges gépek továbbra is előnyösek az alacsony és közepes sebességű műveletekhez, különösen szabadon folyó anyagoknál, mint például a kávézacc vagy gyógyszeripari porok.