Каковы ключевые компоненты линии по производству квадратных банок емкостью 1–5 л?

A Линия по производству квадратных банок 1-5 л построен на основе серии специально разработанных машин и подсистем, которые работают в непрерывном, синхронизированном потоке. К основным компонентам относятся: система подачи листов, машина для вырубки и формования, машина для сварки боковых швов, машина для нанесения полосового покрытия, машина для внутреннего распыления, печь для отверждения, развальцовочная машина, отбортовочная машина, закаточная машина, течеискатель, печатная секция, станция сборки ручек и система укладки на поддоны. — все координируется центральной платформой управления на базе ПЛК. Каждый компонент выполняет определенную функцию, а выход из строя или несоосность любого отдельного узла напрямую влияет на общую производительность линии, качество банки и выход материала. Понимание того, что делает каждый компонент, его критических параметров и того, как он подключается к соседнему оборудованию, важно для инженеров, определяющих новую линию, групп технического обслуживания, устраняющих простои, и менеджеров по закупкам, оценивающих оборудование.

В разделах ниже подробно рассматривается каждый основной компонент с техническими характеристиками и показателями производительности, которые определяют хорошо спроектированную линию.

Система подачи листов

Система подачи листов является точкой входа всей производственной линии. Его работа заключается в том, чтобы отделять отдельные листы жести или стали, не содержащей олова (TFS), из стопки и доставлять их по одному к следующему вырубному прессу с контролируемой и постоянной скоростью. Поскольку последующие машины работают с фиксированной скоростью, любое изменение времени подачи приводит к возникновению зазоров или заторов, которые нарушают работу всей линии.

Современные кормушки используют массив вакуумных присосок установлен на каретке с сервоприводом. Присоски поднимают по одному листу за раз, пневматическая система «раздувания» струей воздуха отделяет верхний лист от нижнего, а датчики обнаружения двойной подачи (обычно ультразвуковые или оптические) проверяют, что был взят только один лист, прежде чем он будет продвинут. Если обнаружена двойная подача, лист автоматически отклоняется без остановки линии.

Ключевые характеристики

• Диапазон толщины листа: от 0,18 мм до 0,32 мм
• Диапазон размеров листов: обычно от 400 мм × 300 мм до 800 мм × 600 мм в зависимости от размера банки.
• Скорость подачи: обычно синхронизирована с вырубным прессом. 30–120 ударов в минуту
• Точность выравнивания листов: ±0,3 мм для обеспечения правильной геометрии заготовки на выходе
• Высота штабеля: до 500 мм перед перезарядкой, сводя к минимуму частоту вмешательства оператора

Смазочная роликовая станция часто встроена в питатель для нанесения смазки. тонкая пленка пищевого или промышленного масла к поверхности листа перед формовкой, что снижает износ оснастки до 40% и предотвращение истирания формовочных штампов.

Вырубной и вырубной пресс

Вырубной пресс разрезает поданный лист на точные прямоугольные заготовки размер соответствует конкретному формату производимой банки. На квадратную банку объемом 1 л потребуется заготовка примерно 230 мм × 160 мм является типичным; на банку 5 л нужна заготовка ближе к 450 мм × 320 мм . Одновременно пресса применяет угловые насечки — небольшие угловые надрезы в каждом углу заготовки, которые позволяют металлу аккуратно сгибаться по углам корпуса банки, не образуя складок и трещин.

Пресс-инструмент состоит из набор пуансонов и матриц из закаленной стали с разрешениями 5–10 % толщины листа . Более узкие зазоры обеспечивают более чистые кромки реза, но увеличивают износ инструмента; более широкие зазоры продлевают срок службы штампа, но могут привести к образованию заусенцев на заготовках. Затем заготовки переносятся — либо механическим переносом пальцев, либо вакуумным захватом — непосредственно на станцию ​​формования.

Использование материала является критически важным экономическим параметром на данном этапе. Эффективное размещение заготовок на листе позволяет добиться выход материала выше 88% , а неправильное размещение может привести к потере 15–20% стоимости сырья.

Машина для формования кузовов банок

Машина для формования корпусов банок является механическим сердцем линии. Он берет плоские заготовки и постепенно сгибает их до конечного результата. прямоугольная форма трубы это становится корпусом банки. Это достигается за счет серии формовочных станций, каждая из которых сгибает заготовку в определенном месте до тех пор, пока заготовка не будет сложена в коробчатый профиль, при этом два длинных края будут сведены вместе вдоль одной стороны для образования бокового шва.

Важнейшими инструментальными элементами являются формовочная оправка (который определяет внутренние размеры корпуса банки) и сгибание пальцев и прижимных роликов который обертывает заготовку вокруг него. Для квадратных банок оправка должна иметь острые, четко выраженные углы, чтобы получить характерный прямоугольный профиль. Угловые радиусы готовых корпусов банок обычно соблюдаются 1,0–3,0 мм в зависимости от размера банки и марки материала.

Технические характеристики формовочной машины

• Может ли допуск на размеры тела: ±0,3 мм по ширине и высоте
• Скорость формовки: до 100 тел в минуту на высокопроизводительных линиях
• Система быстрой смены оправок: замена инструментов между размерами банок менее 20 минут
• Тип соединения бокового шва: челночный или разомкнутый с последующей сваркой.
• Совместимые материалы: белая жесть Т2–Т4, TFS, черная жесть с лаком.

Сварочный аппарат бокового шва

После формования два стыкующихся края корпуса банки по вертикальному боковому шву должны быть неразъемно соединены. сварщик боковых швов является компонентом, ответственным за это, и от его качества напрямую зависит герметичность и срок службы готовой банки.

Доминирующей технологией на современных линиях по производству квадратных банок емкостью 1–5 л является высокочастотная электрическая контактная сварка (ВПВ) , работающий на частотах между 150 кГц и 450 кГц . На этих частотах ток концентрируется на поверхности перекрывающихся кромок шва (скин-эффект), генерируя локализованное тепло, которое плавит металл за миллисекунды без добавления присадочной проволоки. Результатом является сварной шов шириной 0,3–0,5 мм. предел прочности которого равен основному материалу или превышает его.

Лазерная сварка является альтернативой, используемой, когда требуется превосходный внешний вид или сверхузкие зоны термического влияния, хотя инвестиции в оборудование значительно выше. Для производства большинства квадратных банок емкостью 1–5 л ERW предлагает оптимальный баланс скорости, стоимости и надежности.

Рабочие параметры сварочного агрегата

Интегрированный онлайн-монитор качества сварных швов с помощью вихретокового контроля оценивается каждый шов на полной производственной скорости, отбраковывая банки с точечными отверстиями, холодными сварными швами или прожогами, прежде чем приступить к нанесению покрытия.

Аппликатор полосового покрытия

Сварка разрушает защитную жесть или заранее нанесенный лаковый слой на шве. Без ремонта эта голая стальная полоса быстро подвергнется коррозии при контакте с пищевыми продуктами, напитками или химикатами. полосатый лакировщик — расположен сразу за сварщиком — наносит узкую полосу жидкого лака на внутреннюю, а иногда и на внешнюю зону сварного шва, восстанавливая защиту от коррозии до того, как лак затвердеет после сварки.

Аппликатор использует либо система роликовых колес или прецизионная распылительная насадка . Роликовые системы предпочтительны для постоянного контроля толщины пленки; Системы распыления обеспечивают большую гибкость при использовании банок различной ширины. Ширина полосы регулируется 6–10 мм — достаточно широкая, чтобы гарантировать полное покрытие зоны термического воздействия, и достаточно узкая, чтобы свести к минимуму потери лака.

• Управление шириной полосы: ±1 мм терпимость
• Вес пленки: обычно 4–8 г/м² мокрое нанесение
• Типы лака: эпоксидный, полиэфирный или органозольный, в зависимости от конечного использования.
• Сушка: предварительная сушка в короткой ИК-зоне перед полным отверждением в печи.

Система внутреннего распыления

Для банок, предназначенных для хранения пищевых продуктов, смазочных материалов, растворителей, агрохимикатов или другого реактивного содержимого, полное внутреннее напыление Система наносит сплошную лаковую пленку на всю внутреннюю поверхность корпуса банки. Это покрытие предотвращает взаимодействие металлических компонентов, продлевает срок хранения и обеспечивает соответствие стандартам материалов, контактирующих с пищевыми продуктами, таким как FDA 21 CFR и Регламент ЕС № 1935/2004.

В системе распыления используется безвоздушные или пневматические распылительные форсунки установлен на коллекторе внутри покрасочной камеры. Корпус банки проходит над соплом с контролируемой скоростью, в то время как сопло колеблется, обеспечивая равномерное покрытие всех четырех внутренних стенок. Плотность пленки контролируется на уровне 5–12 г/м². — слишком мало оставляет незакрашенные пятна; слишком большое количество приведет к нарушению адгезии или потекам покрытия.

Выбор материала внутреннего покрытия в зависимости от применения банки

Отверждающая печь

Печь отверждения превращает жидкий лак, нанесенный на станциях нанесения полосового и распылительного покрытия, в твердую, сшитую, химически стойкую пленку. Это термический процесс: лаковые смолы подвергаются реакциям полимеризации при воздействии температур в диапазоне 160–210 °С , с конкретным профилем, зависящим от химического состава лака и термостойкости материала банки.

Современные печи для отверждения на линиях квадратных банок используют комбинация инфракрасного (ИК) предварительного нагрева и зон отверждения с конвекцией горячего воздуха . Предварительный ИК-нагрев быстро повышает температуру поверхности корпуса банки в первой зоне, сокращая необходимую общую длину печи. Конвекционные зоны затем поддерживают пиковую температуру металла (ПМТ) — параметр, который фактически управляет отверждением — на целевом значении 190–200 °C в течение 30–60 секунд. , что достаточно для большинства эпоксидно-фенольных и полиэфирных лаков.

• Зоны духовки : обычно 3–5 зон с независимым контролем температуры
• Циркуляция воздуха : высокоскоростные вентиляторы обеспечивают равномерную температуру по всему поперечному сечению банки.
• Рекуперация тепла : рециркуляция тепла выхлопных газов снижает потребление энергии на 25–30%
• Зона охлаждения : выходит из духовки внизу 40 °С для обеспечения безопасного обращения с оборудованием, расположенным ниже по потоку
• обработка выхлопных газов ЛОС : система дожига или активированный уголь для лаков на основе растворителей.

Недостаточное отверждение оставляет мягкую, недостаточно сшитую пленку, которая не проходит тесты на адгезию и химическую стойкость. Чрезмерное отверждение приводит к охрупчиванию и растрескиванию лака на последующих этапах формования, таких как отбортовка и сварка швов. Таким образом, система управления печью поддерживает однородность температуры в пределах ±5 °С по всей ширине и длине зоны отверждения.

Расширяющая машина

После отверждения корпус банки калибруется по размерам с помощью расширительная машина . Этот компонент вставляет точно обработанную расширяющаяся оправка в корпус банки и выталкивает ее наружу, прижимая к боковым стенкам, корректируя любое упругое отклонение, скручивание или изменение размеров, возникшее во время формования. Этот процесс устанавливает окончательные внутренние размеры корпуса банки с допусками ±0,2 мм , что имеет решающее значение для точности установки крышки на закаточной станции.

Расширяющая машина также выполняет бисероплетение во многих конструкциях квадратных банок: горизонтальные ребра, вдавленные в боковые стенки банок, значительно увеличивают прочность колонны. Квадратная банка из бисера объемом 5 л изготовлена из жесть 0,22 мм может достичь такой же прочности при штабелировании, как и банка без бортиков, изготовленная из Материал 0,28 мм , что представляет собой существенную экономию материальных затрат при больших объемах.

• Квадратность тела после расширения: ±0,2 мм
• Глубина и шаг борта: настраиваются в соответствии с требованиями применения.
• Улучшение прочности укладки за счет бисероплетения: 30–40%
• Время замены оправки: обычно менее 15 минут за изменение размера

отбортовочная машина

Машина для отбортовки подготавливает оба открытых конца корпуса банки для крепления крышки, сгибая края наружу под точным углом, чтобы создать приварной фланец . Эта вывернутая наружу кромка представляет собой то, что машина для двойного сшивания соединяется с крючком крышки, образуя герметичное уплотнение.

Отбортовка квадратных банок механически более сложна, чем круглых. В четырех углах металл должен растягиваться наружу по очень небольшому радиусу, не растрескиваясь. Специально разработанный угловая рельефная геометрия Инструмент для отбортовки распределяет нагрузку по чуть большей дуге в каждом углу, предотвращая образование микротрещин, которые были бы невидимы невооруженным глазом, но допускали бы утечку после заполнения. Скорость отбортовки обычно 40–100 банок в минуту с обоими концами, фланцевыми одновременно.

Критические размеры фланцев

Двойная закаточная машина

Двойная закаточная машина, пожалуй, является наиболее критичным к качеству компонентом линии. Он присоединяется к нижняя крышка к корпусу банки (а на линиях наполнения — верхнюю крышку после наполнения) с использованием двухвалкового механического процесса блокировки, который создает герметичное, устойчивое к давлению уплотнение без клеев или герметиков — полагаясь только на механическую геометрию и тонкую полоску герметизирующего состава, нанесенную на зенковку крышки.

Этот процесс состоит из двух последовательных операций. Первая операция рулонов зафиксируйте крючок крышки на фланце корпуса, образуя начальную блокировку. Вторая операция катится затем сожмите и прогладьте собранный шов, сглаживая пять слоев металла в плотное, четко определенное поперечное сечение. Правильно сформированный двойной шов на квадратной банке имеет высота шва 2,8–3,2 мм. , а толщина шва 1,0–1,3 мм. , аnd a перекрытие крючков корпуса не менее 45% доступной длины перекрытия.

Поскольку квадратные банки имеют плоские стороны и углы, закаточная машина должна быть специально разработана для патроны квадратного профиля и закаточные ролики . Закаточные машины для круглых банок не могут быть адаптированы для этого применения. В углах закаточные валки должны переходить плавно, чтобы избежать образования складок или ложных швов.

• Скорость сшивания: 30–100 банок в минуту в зависимости от размера банки
• Проверка швов: периодические разрушающие испытания на разрыв каждые 30–60 минут.
• Конструкция патрона: соответствует размерам корпуса банки; невзаимозаменяемы между круглыми и квадратными
• Герметик: предварительно нанесен на зенковку крышки; обычно на основе каучука, одобрено для контакта с пищевыми продуктами

Пресс для крышек и система подачи крышек

Хотя это не всегда физически интегрировано в основную линию корпуса банки, пресс для крышек и устройство подачи крышек являются важными сопутствующими компонентами. Пресс для крышек вырезает крышки круглого или квадратного профиля из жести, формирует профиль зенковки и непрерывно наносит герметик. Состав наносится в жидком виде с помощью ротационная машина для футеровки компаунда а затем отверждают в духовке перед тем, как крышки переносят в закаточную машину.

Устройство подачи крышек подает крышки по одной на закаточную машину из сложенного магазина с помощью механизм разборки штабелей с контролируемым всасыванием и отделением воздуха. Время подачи синхронизируется с поступлением корпусов банок в закаточную машину. Застревание подачи или двойная крышка вызывают автоматическую остановку для предотвращения дефектов сшивания.

• Материал крышки: та же жесть или TFS, что и корпус банки, обычно такого же или немного более тяжелого калибра.
• Точность нанесения соединения: ±0,5 мм в положении составного борта
• Емкость магазина с крышкой: обычно 200–500 крышек до необходимости пополнения
• Скорость подачи крышки: соответствует скорости закаточной машины.

Система проверки герметичности

После того, как нижняя крышка приклеена, каждая может на современной производственной линии перед приемкой подвергается неразрушающему испытанию на герметичность. Это проверка с нулевой терпимостью: протекающая банка, попадающая к покупателю, вызывает порчу продукта, претензии по ответственности и ущерб бренду, который намного превышает стоимость любой отдельной банки.

Наиболее широко используемый метод – испытание на разложение сжатым воздухом . Испытательная головка герметизирует как открытый верх, так и дно банки со швом. Сжатый воздух в 15–30 кПа вводится, и любое падение давления в течение определенного периода выдержки — обычно 0,1–0,3 секунды на высокоскоростных линиях — обнаруживается чувствительным датчиком давления. Даже точечное отверстие Диаметр 0,05 мм производит измеримое падение давления. Отбракованные банки автоматически направляются в желоб для отбраковки без остановки линии.

На хорошо обслуживаемых линиях, использующих качественные материалы, уровень брака обычно ниже 0,05% — менее 5 банок на 10 000 произведенных. Внезапное увеличение процента брака является основным диагностическим индикатором проблем на станции закатки или отбортовки.

Отдел печати и наружной отделки

Печатное отделение применяется графика продукта, нормативная информация и брендинг к внешней части корпуса банки. Это может быть автономный модуль или интегрированный в основную производственную линию. На линиях по производству квадратных банок емкостью 1–5 л используются две основные технологии:

• Офсетная литографическая печать : 2–6 цветных станций , УФ-отверждаемые или сольвентные чернила, разрешение 150–200 lpi; лучше всего подходит для больших объемов производства, где возможна амортизация затрат на пластины
• Цифровая струйная печать : пластины не требуются, возможность изменения данных (коды партий, сроки годности), более короткое время установки; идеально подходит для небольших тиражей или продуктов, требующих уникальной сериализации

Ан аппликатор для нанесения лака и зона вторичного отверждения следует за станцией печати, чтобы защитить слой краски от истирания во время последующей обработки, транспортировки и хранения. Линии без встроенной печати настроены на применение прозрачный базовый лак к внешней стороне для приклеивания этикетки или оставьте ее открытой, чтобы клиент, занимающийся розливом, мог наносить чувствительные к давлению этикетки.

Станция сборки рукоятки и крепления аксессуаров

Квадратные банки 2,5 л и выше обычно включают в себя ручка для переноски для эргономичного обращения со стороны конечных пользователей. Станция сборки ручек автоматически подает проволочные дужки или штампованные D-образные ручки из вибропитателя, вставляет кронштейны с проушинами в предварительно пробитые отверстия или рельефные выступы на корпусе банки, а также обжимает или заклепывает их на месте. Прочность на выдергивание правильно приклепанных ручек на канистрах объемом 5 л обычно превышает 150 Н — значительно превышает силу, необходимую для переноски полной банки.

Дополнительные аксессуары, установленные на данной станции, могут включать в себя:

• Насадки для сливных изливов или отверстия для сливных изливов F-образного типа. для канистр со смазочными материалами и химикатами
• Резьбовые вставки на шее для совместимости с завинчивающейся крышкой
• Полосы с защитой от несанкционированного доступа наносится на резьбу крышки
• Пластиковые или металлические запорные колпачки собирается с помощью съемных головок

Все устройства подачи аксессуаров контролируются датчиками на предмет наличия пустой чаши или застревания, а также с автоматическими оповещениями на линии, предотвращающими сборку неполных банок.

Система визуального контроля

A система машинного зрения , включающая в себя несколько камер высокого разрешения и программное обеспечение для обработки изображений, проверяет банки в ключевых точках линии на наличие дефектов, которые невозможно обнаружить только с помощью испытаний под давлением. Системы технического зрения обычно проверяют:

• Геометрия шва : высота, толщина и видимые дефекты, такие как провисание, V-образный или ложный шов.
• Равномерность покрытия : пятна без покрытия, потеки или загрязнения на внутренних и внешних поверхностях.
• Может ли прямоугольность кузова и плоскостность боковины : обнаруживает обрушенные углы или прогнутые панели
• Регистрация печати и точность цветопередачи : сравнение с сохраненными эталонными изображениями
• Вмятины, царапины или загрязнение поверхности : повреждение при физическом обращении

Современные системы машинного зрения обрабатывают изображения до 120 кадров в секунду , обеспечивая полный 100% контроль даже при максимальной скорости линии. Статистические отчеты, генерируемые системой технического зрения, позволяют инженерам-технологам выявлять тенденции (например, постепенное увеличение частоты вмятин на боковых стенках, указывающее на изношенность направляющей), прежде чем они приведут к значительным потерям лома.

Конвейер и система передачи

Конвейерная и передаточная система соединяют все станции на линии, обеспечивая контролируемый процесс. расстояние, ориентация и скорость банок по мере их перехода от одного процесса к другому. На линии квадратных банок емкостью 1–5 л конвейеры должны работать с широким диапазоном размеров банок — от компактного корпуса емкостью 1 л до высокого корпуса емкостью 5 л — без опрокидывания или застревания банок. Регулируемые направляющие и приводы с регулируемой скоростью. позволить одному и тому же конвейеру обрабатывать весь диапазон размеров.

В точках передачи между станциями — особенно на входе в закаточную машину и на выходе из течеискателя — используйте звездчатые питатели или подборщики с сервоприводом чтобы обеспечить точное время без механических ударов, которые могут повредить только что сформированные банки. Секция накопительного конвейера между основной линией и укладчиком на поддоны буферизует выходную мощность линии во время незначительных перерывов в работе укладчика на поддоны, предотвращая остановки на входе в результате ложных аварийных отключений.

Система управления на базе ПЛК и HMI

Вся линия по производству квадратных банок емкостью 1–5 л координируется программируемый логический контроллер (ПЛК) или распределенная система управления (РСУ) который синхронизирует скорость, время и реакцию на неисправности всех станций. ПЛК обменивается данными с отдельными контроллерами станков через сеть полевой шины (обычно Profinet, EtherNet/IP или DeviceNet ), собирая данные датчиков и выдавая команды управления в режиме реального времени.

Операторы взаимодействуют с системой через сенсорный экран человеко-машинного интерфейса (HMI) панель, отображающая производственные данные в реальном времени, статус сигналов тревоги и тенденции процесса. Управление рецептами позволяет операторам переключаться между размерами банок и комбинациями материалов с помощью нескольких касаний экрана, при этом ПЛК автоматически загружает соответствующие параметры скорости, температуры и давления. Эта возможность сокращает время переналадки с часов до менее 30 минут на хорошо спроектированных системах.

Обзор возможностей системы управления

Система штабелирования и паллетирования

Система штабелирования и паллетирования является завершающим этапом производства. Пустые готовые банки укладываются друг в друга открытым торцом, чтобы обеспечить максимальную транспортную плотность при доставке на разливочные предприятия. А Гнездо на 10 штук из квадратных банок по 5 л. занимает примерно ту же площадь поддона, что и одна заполненная банка, что существенно снижает затраты на логистику пустой банки.

A роботизированный укладчик паллет или портал для формирования слоев укладывает вложенные штабеля на стандартные евро или промышленные поддоны ( 1200 мм × 1000 мм или 1200 мм × 800 мм ). Станции стретч-пленки наклеивают пленку на готовый поддон для обеспечения устойчивости при транспортировке. Данные о весе поддонов и количестве штабелей автоматически регистрируются для управления запасами и отгрузочной документации.

• Скорость укладки на поддоны: обычно соответствует производительности линии 10–30 поддонов в час
• Высота штабеля на поддон: определяется размером банки и безопасным транспортным весом.
• Накопительный буфер: поглощает незначительные перерывы в работе укладчика без остановки основной линии.
• Автоматическая выдача поддонов: встроенный дозатор поддонов исключает необходимость ручного вмешательства вилочного погрузчика на входе в укладчик поддонов.

Интеграция компонентов: как системы работают вместе

Ни один отдельный компонент на линии по производству квадратных банок емкостью 1–5 л не работает изолированно. Производительность каждой станции влияет на каждую станцию ​​ниже по течению, и система работает ровно настолько, насколько быстро ее самое медленное узкое место. В таблице ниже приведены все основные компоненты, их роль в производственном потоке и ключевые показатели эффективности, по которым оценивается каждый из них.

Выбор поставщика полной линии по производству квадратных банок

Производственная линия настолько надежна, насколько надежна ее инженерная и послепродажная поддержка. При оценке поставщиков ключевыми факторами являются: проектирует и производит ли поставщик все основные компоненты самостоятельно или собирает станки сторонних производителей, глубина знаний в области применения инструментов, специфичных для квадратных банок (особенно для сварки и отбортовки), наличие запасных частей и оперативность технической службы.

Компания LK Machinery Co., Ltd. является профессиональным производителем комплектных линий по производству квадратных банок емкостью 1–5 л, базирующаяся в городе Чжоушань на побережье Восточно-Китайского моря. Расположенная в районе Сыцянь, на улице Динхай Цэнган, рядом с скоростной автомагистралью Юнчжоу, компания имеет удобное водное и наземное транспортное сообщение, которое облегчает доставку оборудования как внутренним, так и международным клиентам. Его комплексные производственные возможности охватывают весь спектр компонентов, описанных в этой статье — от подачи листов и формования до сварки, нанесения покрытий, отверждения, сварки, проверки и укладки на поддоны — предоставляя клиентам комплексное решение и единую ответственность за производительность линии.