Зайдіть на будь-яку кухню швидкого-фуду, і коробка-розкладачка під нагрівальною лампою виглядає нічим не примітною. Але точність, необхідна для виготовлення-складання, пресування та склеювання плоскої картонної заготовки в жиро{3}}стійкий, харчово-безпечний контейнер, який зберігає форму під впливом тепла та вологості-, зовсім не проста. Амашина для виготовлення коробок для гамбургеріввиконує всі ці кроки самостійно. Тож він перетворює пласку вирізану заготовку на готову коробку зі швидкістю, з якою не може зрівнятися ручне складання.
Знання кожного кроку допомагає працівникам отримувати більше результатів, знаходити проблеми та робити кращий вибір, коли вони купують машини.
З чого починається машина: виріз-заготовка
Перш ніж машина запустить хоча б один цикл, сировина має бути готова. Отже, вхідним матеріалом є вирізана картонна заготовка. Це плоский аркуш, який уже вирізаний і нарізаний відповідно до форми готової коробки. Більшість заготовок для коробок для гамбургерів виготовлено з білого харчового або крафтового картону щільністю від 250 до 400 г/кв. м, зазвичай із поліетиленовим (поліетиленовим) ламінуванням або жиростійким покриттям, нанесеним на поверхню, що контактує- з харчовими продуктами.
Шаблон попереднього-забивання (згинання) має вирішальне значення. Лінії надрізів визначають, де саме буде складатися заготовка. Якщо глибина надрізу або положення навіть трохи відхиляються, отримана коробка або складеться за межі кута форми, залишаючи видимі складки, або повністю не згорнеться, блокуючи станцію формування.
Машина не вирізає-заготовки сама-ця операція зазвичай виконується наперед за течією на окремому планшетному або роторному-різальнику. Стоси попередньо нарізаних заготовок потім завантажуються в магазин машини для автоматичної подачі.
Крок 1: Подача холостих продуктів і розділення
Процес починається в магазині, бункері для штабелювання, який вміщує кілька сотень заготовок одночасно. Механізм подачі заготовок-найчастіше вакуумні присоски на сервоприводах-приводні важелі-підіймає найвищу заготовку зі стосу та просуває її в транспортний шлях машини.
Холосте розділення є найбільш механічно чутливою частиною цієї станції. Сусідні заготовки, як правило, прилипають, особливо у вологому середовищі або коли жиронепроникне покриття має високу поверхневу енергію. Вторинний повітряний потік або механічний палець запобігає подвійній-подачі, порушуючи будь-яку адгезію між піднятою заготовкою та нижньою.
Сучасні серво{0}}системи на машині для виготовлення коробок для гамбургерів зберігають кожен розмір заготовки як рецепт. Коли оператор вибирає розмір продукту, довжина ходу механізму подачі, час і послідовність вакуумного клапана регулюються автоматично-не потрібно механічне регулювання вручну.
Швидкість подачі на одно-машині зазвичай становить від 50 до 200 заготовок на хвилину залежно від геометрії ящика. Глибші коробки зі складнішими послідовностями згортання працюють повільніше; плоскі цільні-лотки працюють швидше.
Крок 2: Попереднє-складання та активація складок
Перед тим, як заготовка потрапить на станцію склеювання, напрямні та фальцева пластини починають згинати по намічених лініях. Отже, ця станція попереднього{1}}складання виконує дві функції. По-перше, це зменшує силу, необхідну на станції прес-форми пізніше. По-друге, це гарантує, що заготовка приходить до клейової станції в стабільному, повторюваному положенні.
На більшості машин цей етап включає статичні напрямні для складання-пандуси та вигнуті канали, через які заготовка проходить зі швидкістю транспортування. Коли бланк просувається вперед, його бічні панелі поступово загинаються вгору вздовж ліній надрізу. На момент виходу з цієї станції ящик стає частково тривимірним-: бічні стінки стоять у вертикальному положенні, але кутові виступи та нижні клапани ще не заблоковані.
Якість попереднього згортання значною мірою залежить від оцінки бланка. Занадто дрібний рахунок вимагає надмірної сили для активації, що може призвести до розриву порожнього. Занадто глибокий надріз може призвести до передчасного згортання, перш ніж заготовка досягне правильного положення на шляху подачі.
Крок 3: Нанесення клею
Коли заготовка знаходиться в частково складеному стані, станція склеювання наносить клей на певні ділянки, які склеюються при натисканні. Для харчової-сервісної упаковки майже повсюдно використовуються клеї-на водній основі, а не розчинники-вони відповідають нормам щодо матеріалів, що контактують з харчовими продуктами, і не виділяють летких речовин під час роботи.
Аплікатор клею зазвичай є пневматично активованою насадкою або роликовою системою, яка наносить точний візерунок клею на кутові виступи та зони перекриття основи. Вага клею, ширина валика та час нанесення параметризуються в рецепті ПЛК машини. Неправильний об’єм клею є однією з найпоширеніших причин несправності коробок: занадто мало клею створює слабкі з’єднання, які розкриваються під час використання; надто багато клею помітно видавлюється, створює ризик забруднення та може призвести до того, що сусідні готові коробки прилипнуть до вихідного стосу.
Деякі машини використовують термо{0}}клей, а не клей на водній- основі для застосувань, де потрібен швидший час схоплювання. Термо{3}}клей схоплюється за 1–3 секунди під тиском, у порівнянні з 5–15 секундами для клею-на водній основі. Компроміс-полягає в вищій складності обладнання: система-гарячого розплаву потребує резервуара з підігрівом,-шланги з контрольованою температурою та насадки для нанесення, які вимагають більше обслуговування, ніж система-холодного клею.
Journal of Packaging Technology and Research показав, що міцність зв’язку в картонних харчових коробках багато в чому залежить як від типу клею, так і від поверхневої енергії покриття на картоні. Отже, поліетиленові -ламіновані плити зазвичай потребують клейових сумішей, створених для поверхонь із низьким-енергетичним споживанням, щоб отримати міцне з’єднання.
Крок 4: Пресування та формування форми
Це головний крок у всьому процесі. Тут плоска заготовка стає 3D коробкою. Частково складена заготовка з клеєм надходить у прес-форму. Потім відповідну верхню та нижню форми закрийте заготовку. Тому вони пресують його в остаточну форму коробки.
Форма робить три речі одночасно:
Формування розмірів: стінки форми штовхають усі панелі, виступи та клапани на їхні кінцеві місця. Тому вони встановлюють точний внутрішній розмір коробки.
Клейове склеювання: Тиск форми притискає склеєні з’єднання. Таким чином, це запускає зв’язок клею та встановлює контрольований тиск.
Конструктивне налаштування: для коробок, виготовлених із важчого картону, форма короткочасно утримує заготовку в положенні достатньо довго, щоб пам’ять про згинання-тенденція матеріалу повертатися до плоского стану-частково розсіювалася.
Час витримки форми залежить від типу клею та ваги плити. Для клейових систем на водній- основі зі стандартною плитою щільністю 300 г/кв. м затримка приблизно від 0,5 до 1,5 секунди при повному закритті забезпечує достатню початкову міцність з’єднання для коробки, яку можна транспортувати без відкриття. У системах з гарячим-розплавом час витримки може бути коротшим, оскільки з’єднання відбувається швидше.
Точність вирівнювання форми має значення. Згідно з технічними рекомендаціями Інституту виробників пакувальних машин, допуски на позиціонування прес-форми для розкладних харчових контейнерів не повинні перевищувати ±0,3 мм у будь-якому напрямку, щоб зберегти стабільну геометрію коробки та запобігти зміщенню петель на готовому продукті.
Крок 5: Формування розкладного шарніра
Коробка-розкладачка для гамбургерів має шарнір, який дозволяє відкривати та закривати кришку без розриву. Цей шарнір формується під час або одразу після стадії прес-форми.
Залежно від конструкції машини, петля створюється одним із двох способів. У одно-кроковій машині сама геометрія форми формує шарнір-заготовка пресується в форму, яка залишає щільну складку на лінії петлі, яка стає гнучкою після короткого періоду релаксації. У багато-ступінчастій машині спеціальна -станція формування шарнірів слідує за головним пресом, використовуючи вужчий прес-елемент для точного встановлення шарнірної складки.
Міцність шарнірів є одним із найважливіших критеріїв ефективності коробки для гамбургерів. Аналіз польових несправностей, опублікований у Food Packaging and Shelf Life (Elsevier), виявив, що тріщини на петлях спричиняють значну частку скарг на харчові контейнери в ресторанах швидкого-обслуговування, причому більшість несправностей пов’язана з недостатньою глибиною поразки на лінії петлі, а не з дефектами клею чи матеріалів деінде в коробці.
Крок 6: Контроль якості та транспортування виходу
Коли сформовані ящики виходять із прес-форми, комбінація механічних направляючих, датчиків і конвеєрів забезпечує перевірку якості та керування виходом.
Оптичні датчики або датчики наближення перевіряють таке:
Чи сформована коробка повністю (відмова від-плоської коробки)
Чи кришка вирівняна в межах допуску
Чи видавлюється клей у зоні сидіння петлі чи кришки
Ящики, які не пройшли ці перевірки, відволікаються від основного вихідного потоку. На сучасних машинах із підключенням до Інтернету речей ці події відхилення реєструються з часовими мітками та пов’язуються з конкретними параметрами машини,-що дозволяє аналізувати шаблони, які можуть ідентифікувати повільне вирівнювання прес-форми, зношені напрямні компоненти або дрейф доставки клею, перш ніж вони стануть-проблемами повномасштабного виробництва.
Прийняті коробки прямують до вихідного конвеєра, де вони зазвичай складаються в підраховані групи та розвантажуються для подальшого зв’язування або прямого завантаження в ящики для транспортування.
Система управління та перемикання
Сучасна машина для виготовлення коробок для гамбургерів керується ПЛК із сенсорним екраном HMI, який зберігає рецепти продуктів. Рецепт містить усю параметричну інформацію для заданого розміру коробки: хід подачі, час попереднього-згинання, малюнок і об’єм нанесення клею, час перебування прес-форми та швидкість вихідного конвеєра.
Перехід між розмірами ящиків включає два елементи: вибір рецепта (здійснюється за секунди на HMI) і фізична заміна форми. Заміна прес-форми на машинах із серво-приводом зазвичай займає від 15 до 30 хвилин зі стандартним інструментом. У машинах, призначених для швидкої заміни форми, використовуються-системи кріплення форми без інструментів, які можуть скоротити цей час до 10 хвилин.
Ця гнучкість робить машину для виготовлення коробок для гамбургерів практичною для операцій, які обробляють кілька артикулів продукту в одну зміну.
Матеріали та їх вплив на продуктивність машини
Не весь картон однаково працює на одній машині. Три матеріальні змінні мають найсильніший вплив на стабільність виходу:
Вага дошки (г/кв. м): легші дошки (від 200 до 280 г/кв. м) складаються легше, але створюють менш жорсткі коробки. Важчі плити (від 350 до 450 г/кв. м) створюють більш жорсткі контейнери, але вимагають більшої сили прес-форми та можуть потребувати трохи довшого часу витримки.
Вміст вологи: картон працює найбільш стабільно при вологості від 4 до 8 відсотків. Нижче ніж 4 відсотки дошки стають крихкими та легко ламаються на лініях розрізу. При вмісті вище 8 відсотків дошки стають м’якими і можуть не зберігати спресовану форму достатньо довго, щоб клей схопився.
Тип покриття та поверхнева енергія: ПЕ-ламіновані плити та плити з жирним-бар’єрним покриттям мають різну поверхневу енергію. Отже, це впливає як на те, як вони згинаються (більш жорстке, ніж на дошці без покриття), так і на те, наскільки добре до них прилипає клей. Деякі жиростійкі-покриття не працюють із стандартними клеями ПВА на водній-основі. Тому для міцного з’єднання потрібні спеціальні клейові суміші.
Загальні виробничі проблеми та причини
| Випуск | Типова першопричина | Рекомендована перевірка |
|---|---|---|
| Коробка відкривається на куті після формування | Недостатній обсяг клею; короткий час витримки | Перевірте вагу кульки клею; збільшити стійкість цвілі |
| Пусті сльози під час складання | Оцінка занадто дрібна; занадто низька вологість дошки | Повторно перевірте-інструмент для вирізання; виміряти вологість дошки |
| Тріщини на петлях у використанні | Недостатня глибина надрізу на лінії петлі | Перевірте висікання-вгорі; налаштувати глибину правила оцінки |
| Зміщення кришки | Знос прес-форми або зміщення; направляюча рейка | Перевірити позиціонування форми; відкалібруйте напрямні рейки |
| Подвійна{0}}подача | Заготовки, що злипаються в стопці; знос присоски | Підвищити тиск повітряного дуття; замінити зношені чашки |
| Видавлювання клею- | Надлишковий обсяг клею; неправильне розташування бус | Зменшити налаштування ваги клею; перевірити положення сопла |
FAQ
Які типи ящиків може виготовляти одна машина?
Більшість машин можуть виготовляти різні формати харчових контейнерів, змінюючи набір форм і завантажуючи відповідний рецепт. Окрім розкладачок для гамбургерів, поширені формати включають картонні коробки для смаженої картоплі, лотки для хот-догів, одно-коробки для виносу та кришки для курячих відер. Діапазон розмірів заготовок машини визначає, що можливо.
Як довго триває набір форм?
Сталеві форми на-обслуговуваній машині зазвичай витримують 3–5 мільйонів циклів. Зношення проявляється спочатку як-геометрія нещільних країв, а потім як вимірний дрейф розмірів. Перевірка поверхні форми кожні 500 000 циклів є розумним інтервалом технічного обслуговування.
Чи потрібне машині стиснене повітря?
так Пневматичні системи обслуговують порожні присоски, відділення повітряного потоку, а в деяких конструкціях – приведення в дію прес-форми. Стандартний робочий тиск становить від 0,5 до 0,8 МПа з витратою повітря приблизно від 300 до 500 літрів на хвилину на повній швидкості виробництва.
Скільки площі займає типова машина?
Односмугова-машина займає приблизно 3600 мм на 1500 мм площі підлоги. Тому залиште додаткове місце для завантаження заготовок, для вихідного конвеєра та для доступу до панелей обслуговування.
Як машина з серво-приводом відрізняється від машини-з-кулачковою передачею?
Машини з-сервоприводом дозволяють регулювати-параметри на основі рецептів без механічного втручання, скорочуючи час переналаштування та забезпечуючи точнішу настройку процесу. Машини з кулачковими-і-передачами є механічно простішими та часто міцнішими в суворих умовах, але потребують фізичного налаштування для кожної зміни параметра.
Висновок
Машина для виготовлення коробок для гамбургерів перетворює плоску картонну заготовку на готовий розкладачний контейнер за допомогою шести узгоджених етапів: подача та відокремлення, попереднє згортання, нанесення клею, пресування форми, формування петлі та транспортування виходу. Кожна стадія має свої власні режими відмови, власні ключові параметри та власний зв’язок із якістю вихідної заготовки, яку отримує машина.
Для операторів розуміння цієї послідовності означає точно знати, куди шукати, коли вихідна якість відхиляється. Для покупців, які вибирають нове обладнання, це означає правильні запитання щодо можливостей сервоприводу, часу зміни прес-форми, сумісності клейової системи та керування рецептами. Механіка не складна,-але деталі важливі.
Джерела:
- Інститут виробників пакувального обладнання - Допуски на позиціонування прес-форм і технічні стандарти для обладнання для формування розкладних харчових контейнерів.
- Journal of Packaging Technology and Research - Аналіз міцності адгезивного зв’язку в поліетиленових-ламінованих картонних харчових контейнерах.
- Упаковка харчових продуктів і термін придатності (Elsevier) - Аналіз руйнування шарнірів у розкладних контейнерах ресторанів швидкого-обслуговування.
- Огляд автоматизації промислового пакування - Еталонні показники продуктивності системи сервоприводу для машин для формування коробок.
- Міжнародна рада з інновацій у пакуванні - Правила щодо матеріалів, що контактують з харчовими продуктами, і вказівки щодо відповідності-клею на водній основі для паперової упаковки харчових продуктів.