In der modernen Verpackungsindustrie hat der Bedarf an individueller Anpassung und schneller Produktion die Fertigungsprioritäten verändert. Lange Zeit produzierte eine Produktionslinie nicht mehr nur eine feste Kartongröße. Heutzutage benötigen E--Commerce- und Einzelhandelsunternehmen flexible Fertigungslösungen, die eine Vielzahl kleiner Bestellungen abwickeln und gleichzeitig hohe Produktionsraten aufrechterhalten können. DerAutomatische Multi-Box-Herstellungsmaschinespielt bei der Veränderung eine wichtige Rolle. Dabei handelt es sich um eine intelligente Maschine, die Kartons unterschiedlicher Größe herstellen kann. Um zu verstehen, wie diese Maschinen diese Flexibilität bieten, müssen wir ihre Servoautomatisierung, intelligente Steuerungssysteme und einstellbaren Werkzeugsysteme verstehen.
Die Rolle der servogesteuerten Bewegungssteuerung
Der Hauptgrund dafür, dass der automatische Multi-{0}}Box-Maker zwischen verschiedenen Boxgrößen umstellen kann, liegt in seinen unterschiedlichen Bewegungssteuerungssystemen. Herkömmliche Kistenherstellungsmaschinen verwendeten viele mechanische Teile wie Zahnräder, Ketten und Kupplungen. Um die Größe der Schachtel bei diesen alten Maschinen zu ändern, müssen die physischen Teile manuell angepasst, die Formen ausgetauscht und die Maschineneinstellungen zurückgesetzt werden. Der Prozess dauert oft Stunden und führt zu langen Produktionsunterbrechungen. Moderne Multi-Box-Maschinen haben viele feste mechanische Teile durch unabhängige Servomotoren ersetzt.
Jeder wichtige Teil der Maschine, einschließlich der Papierzuführung, des Klebesystems, des Faltsystems und des Prägeabschnitts, wird durch einen eigenen Servoantrieb gesteuert. Das Hauptsteuerungssystem berechnet die korrekte Position jedes Teils, wenn über die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) eine neue Kartongröße ausgewählt wird. Die Servomotoren passen dann alle Positionen gleichzeitig entsprechend den neuen Einstellungen an. Dieses elektronische Steuerungssystem macht den Austausch vieler manueller Teile während der Dimensionierung überflüssig. Dadurch kann die Maschine mit wenig Ausfallzeiten von der Herstellung einer kleinen Schmuckschatulle zu einer größeren Schachtel im Schuhkarton-Stil wechseln. Laut technischen Informationen des Packaging Machinery Manufacturers Institute (PMMI) trägt der Einsatz einer mehrachsigen Servosteuerung dazu bei, die Umrüstzeit von Kartonformgeräten im Vergleich zu älteren mechanischen Systemen um bis zu 80 % zu verkürzen [1].
Intelligente Software und Formelverwaltung
Hardwareflexibilität ist nur ein Teil des Prozesses. Wichtig ist auch die digitale Steuerung. Eine automatische Multi-Box-Herstellungsmaschine verwendet fortschrittliche speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) und Rezeptverwaltungssysteme. Anstatt dass der Bediener viele Einstellungen für jede neue Kartongröße eingeben muss, speichert die Maschine gebrauchsfertige Einstellungen für verschiedene Kartonabmessungen.
Wenn sich Produktionsaufträge ändern, wählen die Bediener einfach die richtige Formel aus dem System aus. Die Software sendet dann die erforderlichen Anpassungen an alle Maschinenteile, einschließlich der Papierführungen, der Position des Rillrads und des Winkels der Falzplatte. Viele moderne Systeme nutzen auch automatische Korrekturfunktionen. Der Sensor überprüfte die Schachtel in der neuen Größe während der ersten Produktion und stellte weniger Fehler bei der Faltgenauigkeit oder der Klebeposition fest. Das System nimmt dann automatisch kleine Anpassungen vor, um die Qualität der Box im erforderlichen Bereich zu halten. Untersuchungen im Journal of Manufacturing Systems zeigen, dass geschlossene -Rückkopplungssysteme in Verpackungsmaschinen den Materialabfall bei Größenänderungen reduzieren können, da Maschinen schneller eine stabile Produktion [2] erreichen können als Systeme ohne Rückkopplungssteuerung.
Adaptive Werkzeuge und modulares Design
Während Positionsänderungen durch Servomotoren gesteuert werden, benötigt die Maschine dennoch flexible Werkzeuge, um mit unterschiedlichen Plattengrößen arbeiten zu können. Eine vielseitige automatische Multibox-Herstellungsmaschine verwendet modulare Formplatten und verstellbare Faltschienen anstelle von Formen mit fester{1}Größe. Diese Komponenten verfügen über ein Schnellverschlussdesign und klare Einstellskalen, sodass sie schnell verschoben oder ausgetauscht werden können, wenn Größenänderungen außerhalb des Einstellbereichs von Standardwerkzeugen liegen.
Beispielsweise können Formblöcke mit separaten Abschnitten hergestellt werden, die hinzugefügt oder entfernt werden können, um sie an unterschiedliche Kastenlängen und -breiten anzupassen. Seitenfalt- und Oberklemmsysteme sind in der Regel mit verschiebbaren oder ausziehbaren Schienen ausgestattet, deren Position je nach Anzahl der Maschinensteuerungen fixiert werden kann. Diese Kombination aus elektronischer Positionierung und einstellbaren mechanischen Werkzeugen trägt dazu bei, dass die Maschine eine stabile Struktur aufrechterhält und viele Kartons unterschiedlicher Größe präzise faltet. In der Norm ISO 15374 heißt es, dass die modulare Werkzeugkonstruktion für die Aufrechterhaltung einer stabilen Qualität der Produktion flexibler Verpackungen wichtig ist, da sie dazu beiträgt, Biege- und Positionierungsfehler zu vermeiden, die auftreten können, wenn ein festes Werkzeug außerhalb seines ordnungsgemäßen Arbeitsbereichs verwendet wird [3].
Anpassungsfähigkeit von Materialhandhabung und Zuführung
Auch die Produktion unterschiedlicher Kartongrößen erfordert ein Zuführsystem, das unterschiedliche Zuschnittgrößen stabil verarbeiten kann. Dieses Problem wurde von der automatischen Multibox-Herstellungsmaschine durch den Einsatz einer einstellbaren Vakuumzuführung und automatischer Positionierungssysteme gelöst. Wenn sich die Größe der Schachtel ändert, bewegen sich die Saugnäpfe am Kopf des Zuführers automatisch, um sie an die neue Zuschnittgröße und -position anzupassen. Dies trägt dazu bei, Doppeleinzüge und eine Fehlausrichtung des Materials zu verhindern.
Seitenschienen und vordere Anschlagpunkte können angepasst werden, um sicherzustellen, dass das Material beim Zuführen in der richtigen Position ist. Bei Maschinen, die Pappe und Wellpappe unterschiedlicher Größe verarbeiten, können Andruckwalzen und Walzenspalte auch automatisch an die Dicke unterschiedlicher Materialien angepasst werden. Dies bedeutet, dass die Maschine problemlos dünne Spanplatten für kleine Kosmetikschachteln und dickere E-Wellpappe für Versandkartons verarbeiten kann. Technische Richtlinien der Fiber Box Association weisen darauf hin, dass sich bei der Produktion von Kartons mit mehreren Größen ein einstellbares Zuführsystem direkt auf die Gesamteffizienz der Ausrüstung auswirkt, da Zuführprobleme einer der Hauptgründe für unerwartete Ausfallzeiten bei Größenänderungen sind [4].
Fazit: Eine Fusion aus Präzision und Flexibilität.
Die Fähigkeit einer automatischen Maschine zur Herstellung mehrerer Kartons, unterschiedliche Kartongrößen herzustellen, beruht auf einer Kombination aus Servobewegungssteuerung, intelligenter Software, einstellbaren Werkzeugen und flexiblen Materialhandhabungssystemen. Diese Technologien arbeiten zusammen, um traditionelle feste Produktionsprozesse flexibler und effizienter zu machen. Die Technologie dieser Maschinen wird sich weiter verbessern, da die Lieferketten mehr Individualisierung und schnellere Lieferzeiten erfordern. Zukünftige Maschinen könnten mehr KI-basierte Wartungssysteme und bessere automatisierte Anpassungsfunktionen nutzen, um die Produktionsleistung zu verbessern. Für Hersteller ist es wichtig zu verstehen, wie diese Systeme funktionieren, um geeignete Geräte auszuwählen und Produktionsprozesse in einem Markt mit sich ändernden Anforderungen zu verbessern.
Referenzen
[1] China Packaging Machinery Manufacturers Association (PMMI) (2023). :: Status der Verpackungsmaschinenindustrie: Automatisierungs- und Flexibilitätstrends*. Technische PMMI-Berichte.
[2] Lee, J. & Park, S. (2022). Geschlossenes Regelsystem in der Herstellung flexibler Verpackungen: Reduzierung des Abfalls beim Umrüsten.Zeitschrift für Fertigungssysteme, 64, 112-125.
[3] Internationale Organisation für Normung (2021).ISO 15374:2021 - Verpackungsmaschinen-Sicherheitsanforderungen und modulare Werkzeugstandards. ISO-Veröffentlichungen.
[4] Fiber Box Association (2023). * Leistungsleitfaden für Wellpappkarton-Umwandlungsgeräte in mehreren-Größen *. Technische Bulletins für Versand durch Amazon.