美国唯绿包装是一个世界级的纸制品和纸板生产商。他们的产品包括山形盖顶饮料纸盒和其他为食品饮料保鲜而设计的包装材料。
在位于北卡罗来纳州的韦恩斯维尔的转化工厂,纸板卷半成品在进入防水薄膜挤压机前会被开卷。为了保证材料的持续供给,新纸卷开卷后,将与前一个用完的纸卷拼接起来。
这一过程的每一步都与已用完的纸卷量相关。首先,机器的旋转进料架是旋转的,将新的纸卷移动到拼接处。新纸卷的速度要与已用完的纸卷的线速度相匹配。
只有当包装材料减少到一定程度,新的纸卷才会被拼接到已用完的的纸卷上,然后被切割。之后旋转进料架再次转动,移除已用完的纸卷并装载新的纸卷。
挑战
纸板拼接步骤很大程度上是手工过程。机器操作者不得不近距离监控每一纸卷的拆开卷过程,人工启动每一步骤。通常来说,每天每条生产线都会产生四、五次漏拼错误。如果操作者经验不足,那么失误率会更高。这些失误每天会导致多达一小时的生产停机。
用PLC编程,以确保生产过程中每一步按照正确的顺序发生。如果已用完的纸卷的直径递减速度已知,那么PLC即可编辑程序触发每一步骤,实现整个过程的自动化。
然而,旋转进料架的旋转运动和不使用集电环,使得在设备上安装任何电子传感器来监测卷径变得复杂。
解决方案
一个邦纳合作商拜访了唯绿包装美国韦恩斯维尔工厂,向其介绍了邦纳的无线产品。Mike Walker,控制系统高级工程师,负责提高生产及设备效率,立刻发现邦纳的SureCross无线产品可以帮助唯绿实现纸板拼接过程的完全自动化。
一个圆周面有75孔的计数环被置于纸卷松捆处的卡盘上。在机器的转台安装一个磁性传感器,传感器与邦纳Sure Cross DX80 FlexPower 计数型节点相连接,节点由DX81H电池模块供电。磁性传感器以计数环为目标,检测出旋转环上的每一个孔,而节点进行计数。
计数信息通过节点经由一个900MHz的无线电信号发射到一个与PLC相连的Sure Cross DX80网关。利用来自节点的信息,PLC能够得出开卷时的转速并且计算其直径。
拼接过程的每一个步骤的定位点都被PLC编程;当纸卷顺序遇到每个定位点,PLC便会触发在那时刻所要求的那步动作。
结论
通过实施邦纳的解决方案,唯绿包装实现了其纸板拼接过程的全自动化。无线通讯和独立电源使得在机器旋转进料架上实施解决方案变成现实,纸卷开卷可以被连续监控。这提供了一个可靠的方案来确定纸卷的直径,并且极大的提高了每一步骤的衔接精度。
总体来说,遗漏的拼接次数减少了超过一半。那些确实发生的拼接遗漏是由于粘接错误和PLC定位点编程错误造成的。拼接的重复精度缩小到± 0.125”以下; 已用完的辊轴上剩余材料量明显少于先前,并且剩余量一致且可预测。
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