Yüksek Hızlı Yatay Ambalaj Makinesinin Sınırlarını Zorlamak

Yatay akışlı ambalaj makinenizde geleneksel bir tek motor ve dişli kutusu düzeni kullanmanızdan dolayı, talebi karşılamak için ihtiyacınız olan esnekliği ve performansı gerçekleştiremiyor olabilirsiniz. Ambalajlı ürün talebi hızla artmaya devam ederken (NielsenIQ'ya göre 58 milyar dolarlık bir büyüme fırsatı) ve tüketiciler çevrimiçi satın alma alışkanlıklarına kayarken, birçok üretici, fiziksel iş yeri olan rakipleri ile karşılaştırıldığında e-ticaretin geçmişteki dar kâr marjları ve daha az karlılığı sorunları ile uğraşıyor. Ama üreticiler kâr marjlarını (ve kârları) artırmak amacıyla kanal çakışmasını azaltmak ve mârjları artırmak için farklı ambalajlar, paketler ve paket boyutları gibi kanala özgü ürün çeşitlerine yöneliyor. 

Bir Ambalaj OEM'i İdeal Makinenin Hayalini Kurar

Hat içi etiket üretimi, karton ve koli katlama ürünleri için dar ve orta ölçekli web baskı geliştirme, üretim ve pazarlama alanında bir pazar lideri, son kullanıcılarının üretim ihtiyaçlarını karşılamak için bir yol arıyordu. OEM'in mevcut makineleri verimlilik, esneklik ve çıktı ile ilgili fiziksel sınırlandırmalar yaşıyordu ve şirket kendi süreçleri üzerine bir iyileştirme yapmanın seçeneklerini araştırıyordu.  

OEM'in mevcut ambalaj makineleri, bir kıvrım-mühür ısıtma barları ile tipik olarak atıştırmalık, bisküvi ve şekerleme ürünlerine yönelik bir mühürleme oluşturmak için bir ısı, zaman ve basınç kombinasyonu kullanıyor. Çubuklar 360 derece ters döner ve ortada birleşerek iki film tabakasını birbirine bağlamak üzere plastik tabakayı eritir. Bu son derece tekrar edilebilir bir işlemdir ve makinenin dakikada yüzlerce kez ve her defasında aynı mühürleme ve kesme işlemini hızlı şekilde yapmasını gerektiriyor.

Ancak mevcut performansın ötesine geçmek için OEM'in bir istek listesi vardı ve gerçekleşmesi halinde performans hedefleri elde edebilecekti: 

• İki ısıtıcı barı arasında en fazla 15 açısal dakika tolerans. Üstte yer alan herhangi bir şey yanlış mühürlemeye ya da sistemin çökmesine yol açabilirdi. 
• Makinenin hızla farklı ambalaj uzunluklarına geçiş yapmasını sağlayabilecek süratli hızlanma ve yavaşlama. 
• Farklı ambalaj boyutlarını alabilmesi için iki çapraz mühürleme şaftı arasında 80 mm (tercihen 60 mm) ve 150 mm mesafe.
• Bir ürünün ya da silindirin çarpması halinde hasarı önlemek için 8 mm maksimum üst eksen yönelimi.
• Sürücü sistemi üzerinde düşük ya da sıfır bakım. 

Mevcut Makine Sınırlandırmalarını Değerlendirme

Kollmorgen İtalya'nın Teknoloji Ustası Fabio Silvestrini liderliğindeki bir Kollmorgen ekibi, OEM'in mevcut makinesini derinlemesine incelemeye alarak işe başladı. Silvestrini'nin açıklaması: "Performans ve verimliliği artırmaya yönelik bu zor görevi aldığımızda göze çarpan bir sorun fark ettik". "Mekanik aktarma sistemi olan tek bir motorun atık enerjisi ve yetersiz kontrolü".

Geleneksel bir dişli sisteminde bir motor dişli kutusunu ve dişli kutusu da, ambalajları mühürlemek için kullanılan ısıtma barlarına bağlanan kardan millerinin tahriki için bağlanan kasnakları ya da dişlileri tahrik eder. Bu yaklaşımın birçok sınırlandırması ve zorluğu vardır:

• Kıvırıcılar bağımsız hareket edemez ve bir eksenin hizasından 15 derece dakikalık sapmasına izin veren geri besleme kontrolü olmadan kesin hizalama için kalibre edilmeleri gerekir.
• Daha çok hareketli parça daha çok parça bakımı, onarımı ve değişimi ve makinenin birkaç gün kapatılması anlamına gelir. Ayrıca parçalar gürültülüdür ve sürekli yağlama gerektirir, bu da gıda ambalajlama alanlarında fazladan kirlilik ve sorun yaratır. Diğer taraftan dişli kutusu ve kasnaklar tepme yaşayabilir ve makine zarar görebilir.
• Mekanik aktarım sistemdeki genel kütleyi daha fazla kaydırır, hızlanma ve yavaşlamayı sınırlandırır ve geçirilebilecek ürün miktarını azaltır.

Bir Kavram Kanıtı Oluşturmak

Kollmorgen'in OEM ile üretim verimliliğine ilişkin yaptığı görüşme bir soruyu doğurdu: Ambalaj makinesindeki tek motor her bir silindire bağlanan iki doğrudan tahrikli motor ile değiştirilirse ne olur? Mevcut dişli kutusunun iki doğrudan tahrikli rotasyonel (DDR) motor ile değiştirilmesi, her ısıtıcı barın diğerinden bağımsız kontrol edilmesini sağlayarak ve daha doğru ve kesim bir mühürleme işlemi yoluyla daha hızlı bir üretime olanak tanıyarak performansı belirgin ölçüde artırabilirdi.

Silvestrini'nin açıklaması: "Var olan bir OEM üretim hattına kolayca entegre edilebilecek bir şeyler istediğimizi biliyorduk." "İşe, kolayca entegre edilebilecek bir kapalı modül oluşturmayla başladık." Dişli kutusuna güç sağlayan bir servo motorun aksine, DDR motor doğrudan yüke bağlıdır ve dişli kutusu, dişli ve kasnak gereksinimini ortadan kaldırır. Örneğin tipik bir dişli kutusunda bir ark dakikalık bir tepme olabilir. Kollmorgen'in DDR motoru, 1 ark saniyeden daha iyi tekrarlanabilirliğe sahiptir. Bu, geleneksel bir dişli kutusuna göre 60 kat daha iyi tutma kontrolü anlamına gelir.

Ekip ayrıca motorun hareketini kontrol etmek için Kollmorgen'in bir servo sürücü ve motor kombinasyonu olan AKD PDMM ürününü kullanmaya karar verdi. Bu düzenleme, her ısıtıcı barının kendi hızıyla hareket etmesini ve bir entegre geri besleme devresi ile, üretim sırasında sürüklenme ya da hareketi hesaplamak için otomatik olarak ayar yapmasını sağladı.

Kavramın Kanıtlanması

Kavram kanıtı makinesi oluşturulduktan sonra Kollmorgen makineyi çeşitli performans testlerine tabi tuttu. Kontrol birimine bağlanmış iki DDR motorun kullanılması sisteme daha fazla hassaslık kazandırdı: İki ısıtıcı arasındaki hiza kayması daha doğru, kesme veya besleme uzunluğu daha hassas şekilde korunabiliyor ve açısal konum kontrolü daha kesin. Bu kesinlik çeşitli performans kazançları sağladı:

• Tipik bir servo motora göre DDR motorlar 10 kat daha doğru, bu da 32 ark dakikalık mevcut sınırı 3,2 ark dakikaya indiriyor ve ısıtıcıların ömrünü uzatıyor. 
• Daha hızlı başlatma ve durdurma döngüleri nedeniyle genel makine hızı 1,6 kat arttı ve 115 mm ambalaj uzunluğu için 640 ppm'den 1030 ppm'ye yükseldi. 
• Mühürleme mekanizmalarının fiziksel sınırlandırmaları ek kazançları önlediğinde, üretkenlik %50 artarak 400 ppm'den 595 ppm'ye ve 200 mm ambalaj uzunluğundan 270 mm ambalaj uzunluğuna yükseldi. 

Makine aynı hızda 2,3 kat daha küçük ambalajlar üretebildi ve ambalaj uzunluğu 640 ppm'de 115 mm'den 50 mm'ye azaldı.

Çift sürücülü kavram kanıtı makinesi yalnızca performans avantajları üretmekle kalmadı ayrıca tasarımı da basitleştirdi. Dişlilerin olmaması daha az genel bakım, daha az gürültü (mekanik aktarmaya göre 20 dB azalma) sağladı ve üretimde yağ kirlenmesi olasılığı ortadan kalktı. Bu ayrıca makinenin bant genişliğini iyileştirdi, çalışmama süresini, değiştirilmesi gereken parça sayısını ve yapıdaki varyantları azalttı. 

Üretime ve Gelecekteki Yeniliklere Hazır

Silvestrini'nin açıklaması: "Kavram kanıtı makinesi, OEM'e, gelişmiş hareket kontrollerinin son kullanıcılar için verimliliği, çıkışı ve dakikadaki ürün sayısını nasıl iyileştirebileceğini gösterdi." "Bu olası görülmeyen bir şeydi, ancak Kollmorgen ilk konseptlerden ve istek listesinden, diğer ambalajlama OEM'leri tarafından kullanmak üzere uyarlanabilecek çalışan bir kavram kanıtı aşamasına gelebildi."

Kapalı modül çok fazla ayarlama ve kalibrasyon gerektirmiyor ve bir ambalajlama sistemine entegre edilip neredeyse hemen üretime dâhil edilebiliyor. Ayrıca makineye daha az malzeme girilerek, daha fazla OEM üretim esnekliği için piyasaya daha hızlı çıkmak amacıyla daha hızlı üretilebiliyor.

Kavram kanıtı tasarımı ile sunulan gelişmiş hareket kontrolü, OEM'lerin kendi ambalaj makinelerinde mümkün olan şeyleri yeniden hayal etmesini sağlayabiliyor. Tüketici ürünlerine yönelik talep artmaya devam ederken ve üreticiler mümkün olan yerlerde marjları iyileştirmeye çalışırken, çift sürücülü ambalaj makinesinin iyileştirilmiş performansı, OEM'lerin son kullanıcılara bir yandan marjları korurken diğer yandan talebi karşılayacak bir çözüm sunmasına olanak tanıyabiliyor.