Sektor produkcji jednorazowych zastaw stołowych szybko się zmienia. Fabryki chcą większej wydajności, lepszej jakości i mniejszej ilości odpadów. W wielu krajach obowiązują obecnie nowe przepisy dotyczące plastiku. Jednocześnie rosną koszty pracy. Dlatego zyski z tektury są teraz bardzo ważne. Istnieje już wiele nowych technologii. Najlepszym rozwiązaniem jest jednak przejście ze starego systemu mechanicznego na systemy napędzane-w pełni serwomechanizmami. AMaszyna do produkcji płyt papierowych z pełnym silnikiem serwopomaga stworzyć jasny sposób. Po pierwsze, oszczędza więcej energii niż starsze maszyny. Po drugie, wymaga mniej konserwacji. Po trzecie, inteligentna kontrola całego procesu. Korzyści te wykraczają poza prędkość.
Zasadnicze przejście z napędu mechanicznego na napęd serwo
Aby zobaczyć korzyści, najpierw zrozum problemy starych maszyn. Stara płyta papierowa zwykle wykorzystuje silnik główny. Silnik ma wiele kół zębatych, pasków, łańcuchów i wałków rozrządu. Części ścierają się ze sobą. To tarcie marnuje energię. Z biegiem czasu może to również prowadzić do błędów czasowych. Jednakże maszyna do produkcji płyt papierowych z pełnym serwomotorem wykorzystuje oddzielne serwomotory do każdego głównego działania. Należą do nich karmienie, kształtowanie, przycinanie i układanie w stosy.
Nowy projekt nie wymaga starych części przekładni. Badania dotyczące transakcji IEEE w elektronice przemysłowej pokazują, że bezpośrednie serwonapędy mogą zmniejszyć straty energii. Mogą zwiększyć wydajność maszyny o 20% do 30%. Mogą także zmniejszyć zużycie energii nawet o 40%% (IEEE, 2022). Ponieważ nie ma żadnego fizycznego połączenia, energia trafia bezpośrednio do formy. Tarcie nie marnuje energii. W rezultacie maszyna ta lepiej przekształca energię elektryczną w użyteczną pracę niż starsze maszyny.
Precyzyjna synchronizacja i redukcja odpadów
Wydajność papieru to nie tylko cykl minuta-po-minutie. Chodzi także o stopę zwrotu. Odpady oznaczają stratę pieniędzy. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku zmiany cen masy papierniczej. Stare maszyny często nie są zsynchronizowane, ponieważ ich części ulegają zużyciu. Może to prowadzić do złego cięcia, złego formowania i starzenia się produktu.
Technologia serwo rozwiązuje ten problem dzięki elektronicznej kamerze i informacji zwrotnej w czasie rzeczywistym. Każdy serwomotor ma enkoder. Ten koder przekazuje informacje o lokalizacji wiele razy na sekundę. W maszynie papierniczej z pełnym serwomotorem powoduje to, że zespół-tnący jest całkowicie zsynchronizowany z podawaniem papieru. Działa przy każdej prędkości. Jak wynika z badania opublikowanego w czasopiśmie Journal of Manufacturing Systems, urządzenia sterujące serwo zmniejszają straty materiałowe średnio o 15%. Można to porównać do mechanicznych maszyn do pomiaru czasu. Dzieje się tak dzięki lepszej dokładności i powtarzalności pozycjonowania (Elsevier, 2023). Dzięki tej precyzji każdy kawałek surowca staje się czymś, co można sprzedać. W ten sposób bezpośrednio zwiększa produktywność.
Optymalizacja energii poprzez inteligentne zarządzanie obciążeniem
Koszty energii są ważnym składnikiem kosztów operacyjnych w produkcji ciągłej. Stare maszyny zawsze zużywały prawie tę samą moc. Silnik główny musi pracować nieprzerwanie, aby obracać wszystkie części mechaniczne. Dzieje się tak nawet wtedy, gdy maszyna jest bezczynna lub nie jest załadowana.
Systemy serwo działają inaczej. Tylko w pracy zużywają dużo prądu. Podczas przestoju lub w fazie niskiego-momentu obrotowego silnik przechodzi w stan niskiej-mocy lub stanu regeneracji. Ponadto nowoczesne wzmacniacze serwo mogą dzielić energię pomiędzy osiami. Na przykład energię hamowania jednego silnika można wykorzystać do przyspieszenia innego. Badanie opublikowane w International Journal of Advanced Manufacturing Technology pokazuje, że pełna automatyzacja serwomechanizmów może zaoszczędzić od 25% do 50% zużycia energii na jednostkę. Zależy to od obłożenia i charakterystyki obciążenia (Springer, 2023). Dla fabryki z wieloma liniami produkcyjnymi oznacza to niższy ślad węglowy i niższe rachunki za media. W rezultacie maszyna do produkcji płyt papierowych z pełnym serwomotorem stanowi ważną część planów zrównoważonej produkcji.
Zminimalizuj przestoje dzięki konserwacji predykcyjnej i uproszczonej mechanice
Nieplanowane przestoje negatywnie wpływają na wydajność produkcji. Stare maszyny wymagają regularnego oliwienia, napinania pasów, zmiany biegów i regulacji krzywek. Produkcja zatrzymuje się po każdej naprawie. Do każdej naprawy potrzebni są wykwalifikowani pracownicy.
Jest znacznie mniej ruchomych części. Maszyna do produkcji płyt papierowych z pełnym serwomotorem. W rezultacie znacznie zmniejsza koszty konserwacji. Nie było rozciągliwego paska. Nie ma rozciągalnych łańcuchów. Nie ma kamer, które można nosić. Naprawy przesunęły się z naprawy uszkodzonych części na monitorowanie danych oprogramowania. Nowoczesne serwosterowniki śledzą moment obrotowy, temperaturę i wibracje. Dzięki temu predyktory mogą wykryć problemy, zanim spowodują uszkodzenie maszyny. Według Towarzystwa Inżynierów Produkcji nieplanowane przestoje w zakładach wyposażonych we wszystkie-serwomaszyny spadły o 35%. Spędzali także o 60% mniej czasu na naprawach mechanicznych (SME, 2024). Wyższy czas sprawności bezpośrednio poprawia ogólną skuteczność urządzenia. Zatem teoretyczna prędkość maszyny staje się rzeczywistą mocą wyjściową.
Elastyczność i możliwości szybkiej zmiany
Zapotrzebowanie na talerze papierowe zmienia się coraz bardziej. Fabryki często muszą zmieniać rozmiary, kształty i wzory. W przypadku starszych maszyn wymiana zajmuje dużo czasu. Pracownicy muszą zamieniać biegi, regulować pozycje krzywek i ponownie kalibrować korbowody. Może to zająć wiele godzin.
W maszynie-z pełnym serwomechanizmem przełączanie odbywa się głównie cyfrowo. Operator po prostu wybiera nową recepturę produktu z ekranu HMI. Następnie serwomotory samoczynnie przechodzą do nowego ustawienia. Narzędzia fizyczne zmieniają się coraz rzadziej. Synchronizację elektroniczną można natychmiast dostosować. Dzięki temu fabryki mogą składać małe zamówienia bez utraty wydajności. Potrafią też szybciej reagować na trendy rynkowe niż konkurenci korzystający ze starszych systemów. Ta zdolność do utrzymywania wysokiego wskaźnika wykorzystania wielu typów produktów to efektywność- całego systemu. Wykracza poza maszyny i wpływa na cały model biznesowy.
Wniosek
Dzisiejszy przemysł płyt papierowych wymaga zaawansowanej automatyzacji. Firmy, które chcą przewagi, muszą ją przyjąć. Maszyna do produkcji płyt papierowych z pełnym serwosilnikiem-w sposób wszechstronny poprawia wydajność produkcji. Oszczędza energię. Redukuje straty materiałów. Redukuje prace konserwacyjne. Dzięki temu operacje są bardziej elastyczne. Technologia serwo uwalnia wydajność maszyny od ograniczeń mechanicznych. W rezultacie producenci mogą osiągnąć wyższą i zrównoważoną produkcję. Kosztują również mniej przez cały okres użytkowania maszyny. Potwierdziły to również badania inżynieryjne przeprowadzone-w recenzowanych czasopismach. Wyniki pokazują, że pełna integracja serwomechanizmów poprawia wszystkie kluczowe wskaźniki wydajności. Dla firm poszukujących nowych inwestycji dowody są jasne. Systemy napędzane serwomechanizmami charakteryzują się-lepszą długoterminową wydajnością i możliwością adaptacji na zmieniającym się rynku.
Referencje
IEEE. (2022). „Serwonapęd a efektywność energetyczna” Mechaniczne systemy połączeń w produkcji dyskretnej.Transakcje IEEE dotyczące elektroniki przemysłowej, 69(4), 3842-3851.
Elsevier (2023). „Optymalizacja uzysku materiału podczas formowania z dużą-prędkością garbu elektronowego.”Dziennik systemów produkcyjnych, 67, 112-124.
Springer w 2023 roku. „Regeneracyjne systemy napędowe i odzyskiwanie energii w maszynach pakujących: kompleksowy przegląd”.Międzynarodowy Journal Zaawansowanej Technologii Produkcji, 124, 2105-2122.
4.Stowarzyszenie Inżynierów Produkcji (2024). „Wpływ automatyzacji serwo na ogólną efektywność sprzętu w produkcji dóbr konsumpcyjnych”.Dokument techniczny MŚP,TP24-108.