Ефективність роботи підвищена більш ніж на 300%! Новий пристрій перевірки сигаретних пачок настільки ефективний!
В даний час перевірка ефективності клею для готової упаковки сигарет повністю ручна. Процес тестування включає три основні етапи: підготовка матеріалу, склеювання паперу та оцінка відклеювання, що включає більше десяти процедур, таких як вирізання зразка, нанесення клею, пресування, відпочинок, відшаровування та оцінка, усі з яких повністю покладаються на ручну роботу. Цей традиційний метод тестування має такі проблеми, як неточна кількість клею, нерівномірне нанесення, неправильне вирівнювання паперу та недостатнє натискання, що призводить до тривалого часу тестування, частих повторних тестів, високої трудомісткості, низької ефективності та ризиків для безпеки з деяким нагрівальним обладнанням. Щоб вирішити ці проблеми, Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (надалі іменується як «Changde Jinpeng») прийняла підхід «спільного прориву ланцюжків промислових підприємств у верхній та наступній течії». Навчаючись на-сайті та впроваджуючи разом інновації, вони успішно розробили пристрій для перевірки клейкості пакувального паперу. Ця стаття систематично пояснює передумови розробки, технічні рішення, ефекти впровадження та потенційні застосування цього пристрою, маючи на меті надати еталон для технологічних інновацій у тестуванні якості в галузі.
Технічна підготовка та аналіз проблеми
01/ Технічне значення ефективності клею
Ефективність адгезії стосується, заснованого на механізмі руйнування з’єднання, імітації етапу з’єднання при формуванні упаковки для сигарет, коли два зразки з’єднуються, а потім руйнівно відшаровуються. Якщо волокна паперу розриваються клеєм, ефективність клею вважається задовільною. Цей показник ефективності безпосередньо відображає сумісність між клеєм і паперовою підкладкою і є ключовим параметром для забезпечення стабільності структури упаковки.
02/ Традиційні методи тестування та існуючі проблеми
Наразі вся упаковка сигаретних коробок повинна пройти перевірку ефективності адгезії перед тим, як залишити фабрику. Процес тестування можна розділити на три основні етапи: «підготовка матеріалу», «склеювання паперу» та «оцінка відклеювання». Конкретна процедура включає в себе: взяти зразок для тестування з мішка для зразків → вирізати клейку область зразка до розміру 20 мм × 50 мм → набрати клей шприцом (як показано на малюнку 1) → капнути клей на призначену ділянку → рівномірно розподілити клей чистою крапельницею → вирівняти та прикріпити тильну сторону паперу до приклеєної області → притиснути пристроєм для термозварювання (як показано на малюнку 2) → покласти рівно та дати постояти 30 хвилин → вручну повністю відокремте дві скріплені поверхні → візуально оцініть, чи не пошкоджені волокна паперу.
Рисунок 1 Ручне відсмоктування гелю
Рисунок 2 Прес для гарячого зварювання
Після аналізу описаний вище повністю ручний процес роботи має такі проблеми:
(1) Низька ефективність: окремі тести в лабораторії тривають надто довго, а повний процес займає близько 35 хвилин. Після запиту на перевірку доводиться довго чекати відгуку, що не може задовольнити-потреби моніторингу виробництва в реальному часі.
(2) Загрози безпеці: деякі етапи тестування включають нагрівальне обладнання, а ручне керування несе ризик опіків і ураження електричним струмом.
(3) Недостатня точність: поточні методи тестування відносно грубі. Контроль кількості клею залежить від досвіду оператора, і однорідність покриття не може бути гарантована, що призводить до низької точності даних тестування, що ускладнює підтримку ретельного контролю якості.
(4) Висока частота повторних перевірок: весь процес виконується вручну, а ключові етапи (наприклад, зішкрібання клею, вирівнювання та пресування) схильні до помилок, що спричиняє невдачу експерименту. Частка повторних перевірок досягає 50%, що не тільки збільшує робоче навантаження, але й витрачає ресурси на тестування.
Таким чином, традиційні ручні методи тестування більше не відповідають вимогам сучасної індустрії пачок сигарет щодо точного та ефективного контролю якості. Існує нагальна потреба в розробці стандартизованого автоматизованого пристрою для тестування, щоб повністю усунути людське втручання.
Рішення та технічні принципи
01/ Цілі дослідження та загальний підхід
Щоб вирішити вищезазначені проблеми, наша проектна команда поставила перед собою наступну мету розробки: розробити пристрій для тестування ефективності клею для пакувального паперу, який стандартизує та автоматизує процес тестування, ефективно контролює кількість і рівномірність нанесеного клею, забезпечує безпечне та міцне гаряче пресування та значно покращує ефективність тестування та надійність даних. Загальний технічний підхід полягає в інтеграції таких функцій, як зішкрібання клею, перенесення, нагрівання та пресування в одному пристрої, перетворюючи розрізнені ручні операції в безперервний автоматизований процес; досягти точного контролю ключових параметрів процесу за допомогою точної механічної конструкції; та усунути людський фактор за допомогою стандартизованих операційних процедур.
02/ Конструкція пристрою
Розроблений пристрій для тестування ефективності клею для пакувального паперу належить до галузі технологій склеювання упаковки та в основному включає три функціональні модулі, як показано на малюнку 3.
Малюнок 3 Пристрій для тестування клею для пакувального паперу (ліворуч: схематична діаграма, праворуч: справжній пристрій)
(1) Основа: служить опорною платформою для всього пристрою, інтегруючи установку механізму скребка, механізму прокатки та механізму ламінування. Це забезпечує точне координування просторового розташування кожного функціонального модуля, що забезпечує безперервні процеси тестування.
(2) Механізм скребка: Використовується для зіскрібання надлишків клею з жолоба для пензля для клею в переливний жолоб і вирівнювання клею. Цей механізм має пристрій точного регулювання зазору скребка для контролю товщини шару клею в заданому діапазоні, забезпечуючи рівномірну та постійну товщину.
(3) Механізм прокатки: використовується для притискання пакувального паперу до шару клею після зіскрібання, перенесення клею на папір. Механізм керується приводним блоком, який забезпечує постійну швидкість і тиск ролика, усуваючи коливання швидкості та нерівномірний тиск, спричинений рухом вручну.
(4) Механізм ламінування: використовується в тестах на адгезію для застосування контрольованого тиску ламінування та часу ламінування до паперу, який був склеєний і переданий у лоток для ламінування, імітуючи процес ламінування під час фактичного друку та виробництва упаковки. Цей механізм містить електричний нагрівальний модуль для точного контролю температури та часу пресування.
03/ Стандартизований процес тестування
На основі розробленого пристрою було встановлено наступний стандартизований процес тестування:
(1) Відбір зразків: з кожної партії необхідно відібрати щонайменше 5 аркушів. Зразки повинні бути плоскими, неушкодженими, без прилипань і відповідати вимогам розміру принаймні 300 мм × 300 мм. Кожен зразок має вказувати напрямок волокон паперу та передню/зворотню сторони та бути запечатаний у пакеті.
(2) Кондиціонування температури та вологості: Зразки слід кондиціонувати в умовах, зазначених у GB/T 10739, щоб усунути вплив навколишнього середовища на результати.
(3) Вирізання зразка: розріжте зразки на Зразок 1 (98 мм × 42 мм) і Зразок 2 (98 мм × 50 мм), переконавшись, що довга сторона (98 мм) паралельна напрямку зерна для відповідності напрямку сили під час фактичного виробництва.
(4) Ін’єкція клею: використовуйте дозатор клею, щоб набрати відміряну кількість тестового клею та ввести його в резервуар для точкового клею модуля нанесення клею.
(5) Зішкрібання клею: скребок автоматично зскрібає надлишки клею навколо точкового резервуара в переливний жолоб і вирівнює його, утворюючи однорідний шар клею.
(6) Нанесення клею: помістіть зразок 1 (98 мм × 42 мм) у модуль для нанесення клею лицевою стороною паперу догори. Запустіть рухомий механізм, щоб притиснути зразок до вирівняного шару клею з постійною швидкістю та тиском, забезпечуючи рівномірне перенесення клею.
(7) Адгезія: видаліть приклеєний зразок 1 і помістіть його в канавку електричного нагрівального модуля на склеювальному модулі стороною клею вгору, вирівнявши її з передньою стороною зразка 2. Встановіть температуру електричного нагрівального модуля та запустіть гарячий-пресовий пристрій, щоб стиснути зразок 1 і зразок 2 разом.
(8) Встановлення зразка: Візьміть скріплений зразок із пристрою для нанесення клею. Вставте один кінець зразка 2 у фіксований паз тестера на відшарування, а інший кінець зразка 1 затисніть фіксатором тяги.
(9) Випробування на відрив: як показано на малюнку 4, використовуйте кут відриву 150 градусів і швидкість тестування 600 мм/с із тяговим пристроєм. Запишіть криву сили відриву та визначте тип руйнування (руйнування волокна паперу або руйнування межі клейового шару).
Малюнок 4 Тест на відшарування сигаретної пачки
04/ Ключові технологічні прориви
Цей пристрій досяг технологічного прориву в наступних трьох сферах:
(1) Інтегрована конструкція: завдяки об’єднанню трьох основних функціональних модулів-зіскрібання клею, прокатки та ламінування-в єдину основу стандартизується весь процес у експериментах із ефективністю клею, зокрема нанесення клею, вирівнювання шару клею, перенесення клею та ламінування, усуваючи помилки між етапами.
(2) Точний контроль параметрів: механізм скребка забезпечує рівномірність товщини клейового шару (похибка менше або дорівнює 0,01 мм); рухомий механізм, що приводиться в дію сервосистемою, контролює ролики для перенесення клею з постійною швидкістю та тиском, з точністю швидкості ±0,1 мм/с і точністю тиску ±0,5 Н; механізм ламінування може точно регулювати тиск ламінування (±1Н), температуру (±1 градус) і час (±0,1с), точно імітуючи фактичні умови виробництва.
(3) Стандартизована робота: усі операції встановлюються через інтерфейс людини-машини, і після запуску одним-клацанням миші весь процес завершується автоматично. Це повністю усуває дефекти, викликані ручною операцією, такі як неточна кількість клею, нерівномірне нанесення, невирівняний папір або недостатнє натискання, забезпечуючи повторюваність і порівнянність результатів тесту. Порівняння процесу тестування до-і-після показано на малюнку 5.
Малюнок 5 Порівняння процесів перевірки до та після покращення
Технічна ефективність та аналіз даних
01/ Аналіз підвищення ефективності
Після кількох практичних-перевірок і практичних випробувань пристрій значно покращив ефективність перевірки. Загальний час перевірки за один прохід скорочено з 2057 секунд у традиційних ручних методах до 442 секунд, підвищивши ефективність роботи на 365,38%. Відсоток успішності всього процесу перевірки досяг 100%, а частота повторних-перевірок впала з 50% до нуля, що значно зменшило трудомісткість персоналу, що проводить тестування.
02/ Точність і надійність виявлення
Оцінка замовника: «Цей пристрій розроблено науково та обґрунтовано, він простий у експлуатації, має високу точність і стабільність. Він ефективно усуває такі проблеми, як затримка виявлення та зміщення даних, які були виявлені в попередніх методах ручної перевірки, надаючи потужну технічну підтримку нашим зусиллям посилити контроль якості клею для пакувального паперу».
03/ Покращення безпеки
Традиційне ручне тестування використовує термозварювальні апарати та інше нагрівальне обладнання, яке викликає опіки та ризики для електробезпеки. Цей пристрій об’єднує нагрівальний модуль у замкнутий композитний механізм із захистом від теплової ізоляції та автоматичним контролем температури, тож операторам не потрібно торкатися високо{1}}температурних компонентів, повністю виключаючи ризик опіків.
Соціальні переваги та прикладна цінність
01/ Прямі економічні вигоди
Цей пристрій може ефективно зменшити кількість брухту та втрат при повторній обробці у виробництві упаковки, заздалегідь прогнозуючи ефекти склеювання паперу. Згідно з оцінками, якщо цей пристрій буде рекламуватися в галузі, кількість браку готової продукції, спричинена проблемами клею в пакувальних компаніях, може знизитися в середньому з 5,7% до 2%. У той же час підвищення ефективності перевірки може значно заощадити витрати на оплату праці, зменшивши витрати на оплату праці на перевірку приблизно на 80%.
02/ Роль технологічного лідера
Стандартизована робота цього пристрою може вимірювати ефективність склеювання різних типів клею, ефективно вибирати та адаптувати склади клею для спеціалізованого паперу для сигаретних пачок, чорнила та процесів ламінування, скорочувати цикл досліджень і розробок для вибору клею та покращення складу, точно вирішувати практичні проблеми, такі як видалення клею, викривлення, перетікання клею та адгезія у виробництві сигаретних пачок, а також створювати систему оцінювання сумісності клею та паперу для сигаретних пачок.
03/ Синергія галузевого ланцюга
У проекті використовується спільна дослідницька модель у всьому галузевому ланцюжку, об’єднуючи науково-дослідні роботи з клеєм, друк і виробництво сигаретних пачок у середині потоку, а також виробників упаковки для сигарет із технічними ресурсами, талантами та обладнанням. Він усуває інформаційні та технічні бар’єри на кожному етапі, утворюючи повну-систему технічної оптимізації від сировини до готової продукції, спрямовуючи всю індустрію сигаретних пачок до більшої ефективності, точності та інтелекту, а також підвищуючи основну конкурентоспроможність галузі.
04/ Внесок у промислову стандартизацію
Цей проект успішно розробив перший у країні пристрій для тестування ефективності клею для пакувального паперу, що стало першим у галузі. Щоб відповідати уніфікованим технічним специфікаціям, що вимагаються різними підприємствами та випробувальними установами в галузі, команда проекту стандартизувала результати досліджень, сприяла технічним проривам і покращенню якості складних картонних коробок, сировини та допоміжних матеріалів (паперу) в пакувальній і поліграфічній промисловості, а також розширювала можливості скоординованого розподілу та інновацій на підприємствах, які займаються виробництвом і виробництвом.
У майбутньому дослідницька група продовжуватиме оптимізувати рівень інтелекту пристрою, розробляти автоматичну систему оцінювання на основі машинного зору, досягати повністю безпілотного тестування ефективності адгезії та досліджувати розширення застосування пристрою на інших пакувальних матеріалах (таких як пластик і металева фольга) для тестування ефективності адгезії, роблячи більший внесок у технологічні інновації в перевірці якості в пакувальній промисловості.