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自动包装在包装印刷行业中的作用

时间:2021-08-18 来源网站:杭州化工机械网

自动包装在包装印刷行业中的作用

改革开放30年以来,我国印刷行业告别了铅与火,迎来光与电的技术革命,现在正一步一步地向数字化时代迈进。2009年8月国务院颁布了《文化产业振兴规划》,将印刷业与文化创意、出版发行等8大产业列为今后国家重点发展的重要产业,进一步明确了印刷业在国民经济和社会发展中的重要地位。

随着新生代劳动力逐渐成为社会主要劳动力来源,中国制造加工业也逐渐告别了廉价劳动力时代,很多欧美加工企业甚至已经向东南亚等地寻求新的廉价劳动力市场。暂且不谈《劳动法》中的相关规定,现实已经摆在了企业的面前,那就是人力成本越来越高了,如何降低成本保证企业的经营效益成为关键。对印刷企业而言,印刷、包装等都工作都需要大量的劳动力来完成,而印刷机械若能在数控领域获得突破性发展,减少人力成本,将为不少印刷企业带来福祉。

国内印机制造水平与国际水平之间的差距,总离不开围绕速度及稳定性方面的话题,印机专家韩晓良先生曾表示,目前国内印机制造商还要加大对数控技术的研究及应用,才能获得更好的发展。

韩晓良认为,在保证机械产品安全、环保的前提下,设备的高生产率、高质量是人们一直在追求的目标,但随着我国印机制造业国际化步伐的加快,国内印机制造商在数控领域的发展却迟迟没有突破。而在数字化、自动化领域需要有所突破,他认为现在数字直接制版、短版印刷的市场需求较大,国外印机制造商在这方面也一直领先于国内印机制造水平,只有把自身的技术水平不断地跟进国际步伐,这样才能走出国门,迈向世界。

自动化水平在制造工业中不断提高,应用范围正在拓展。包装行业中自动化操作正在改变着包装过程的动作方式和包装容器及材料的加工方法。实现自动控制的包装系统能够极大地提高生产效率和产品质量,显着消除包装工序及印刷贴标等造成的误差,有效减轻职工的劳动强度并降低能源和资源的消耗。

一、自动包装的作用

具有革命意义的自动化改变着包装的制造方法及其产品的传输方式。设计、安装的自动控制包装系统,无论从提高产品质量和生产效率方面,还是从消除加工误差和减轻劳动强度方面,都表现出十分明显的作用。尤其是对食品、饮料、药品、电子等行业而言,都是至关重要的。自动装置和系统工程方面的技术正在进一步深化,并得到更广泛的应用。

机器人学(robotics)已经改变了人机的共存方式。自动包装的关键在于依据生产加工或包装过程,设计出一个能够得以实现自动控制的结构方案。显然,自动装置(机械手或机器人)的选择取决于这一过程的需求及特性。依据定义,一个自动装置即是能通过自动控制或遥控方法完成任务的一台机器或一个机构。它可以是简单的,例如,从一个位置移向另一位置的一种单轴结构的气动压力联动装置;也可以是复杂的,例如,具有六轴结构的能动外科手术的机器人。包装过程的各个项目选择以及各类工业自动化机构,可以在一个具体工作场所的空间范围内,使每一个设计方案完成一项任务。

目前,自动装置的结构型式是多种多样的。例如,可以满足某一项具体操作的需求。工业机械手的结构特点都处在单轴与六轴之间。根据这种轴结构的性能,机械手“臂”的设计在运动可控程序下,操作一个端部操作器或臂端工具。轴的数量代表了机械手臂的“自由度”。另外,还有辅助臂。例如,传送带的轴等,但它们通常不是以机械方式与机械手主臂相联结的。对于不同机械手形式,一般都是根据其“x”、“y”、“z”三个主轴组成的坐标系来分类的。大多数机械属于下述五种基本类型之~:笛卡尔或直角坐标系、圆柱面坐标系、旋转式或铰链式坐标系、球面或极坐标系和柔选工组合型机械手(scara)。

二、自动功能的外部设备

一个完整的自动化结构方案由很多部件组成,其中,端臂操作工具、材料运送装置和识别/验证系统是主要组成部分。

1、臂端操作工具

机械手就是利用与其端部联接的装置从一个位置移到另一位置的一种工具。臂端操作工具,即端部操作器,是用来抓取产品、定向移动和感受性能参数的一个部件。在包装应用中,端部操作器通常设计成能直接使用的真空套、夹紧爪或两者结合的型式。它们的结构方案可以从单一型的真空套到系列型真空套或夹紧爪的排列式结构等。

2、材料输送装置

材料运送及处理装置是在传动和制造过程中,为产品的输送、储运和控制时自动移动所需要的某些类型的设备。其中包括动力传送带、单轨吊车、自动导向车和机械手等。在包装过程中,需要考虑材料运送处理的因素有:产品形状、重量及材料性质;在运输、包裹及装载期间产品的运速、距离和方向;与其他装置进行联接时所需控制水平以及如果需要时允许重新形成构件的机动灵活性。一种典型的材料运送及处理系统包括:带型输入传送器、贴标机、条码阅读器、自动装置和输出传送器。一个用户图形界面提供了描绘出托盘堆码形式的容易操作的平台。根据控制生产的工件数量,机械手抓取、定向移动和安放(堆码)每个包装容器(箱、盒、桶和罐等)在正确的托盘位置上。

3、识别及验证系统

识别、验证和精确跟踪产品的能力已经成为整个包装系统不可缺少的环节。识别方法可以使用传统的条码到无线电射频(rf)传感器,它们能够跟踪托盘或全部产品。联机的条码印刷及验证也是必要的。能够提供有效可靠手段,确保产品质量的可视技术(vision technology)可用于包装的很多场合,例如,产品的检测和定向、充填水平及计数、光学贴标、文字识别、贴标文案验证、标贴记录以及全部文字和图形的验证(离开生产线)等。条码系统通过产品型式、日期/区码和制造厂名为印前或联机的印刷工序识别产品。条码扫描仪和视频识别系统记录并验证产品标贴以确保识别的完整性。一种典型的可视条码检测能力可以确认每个条码对应于每种产品。

三、自动包装的过程

实现包装自动化,首要和最重要的一步就是定义过程。一项优质的工作项目是根据过程的特点,而不是根据自动化设备来确定最终设计方案。在定义这一过程时,需要考虑的三项关键因素是产品及包装结构形式、生产总量和劳力人力因素。

1、产品/包装结构形式

产品/包装的结构设计直接影响到所需自动操作器和材料运送处理的形式。产品/包装的结构尺寸、形状、材料和重量将决定端部操作器的结构设计方案和自动器有效载荷的需求。具有复杂形状特征的包装件结构设计,如椭圆形包装容器比标准的圆形或方形包装件具有更困难的定向问题。增加系统复杂性的定向需求,应在加工实施以前进行仔细研究和分析。在进行充填箱盒的情况下,机械手端部自动操作器一般都提供一种工序,即能够抓住足量的产品,一次性充填一个完整的箱盒。这样,使得自动操作器的移动距离尽可能减少并保持传送带或生产线上的产品连续行进。

2、产品生产通过量

促进包装自动化设计的主要动力在于产品生产总的通过量。生产线的速度越快,应用自动抓手和分类装置有助于降低自动器的工作负荷,而跟随包装件的标准自动器可能会越少。生产线速度不但影响到处理产品的自动化装置,对贴标操作和可视检验也有影响。为了达到有效可视检测技术,必须表明几项相关问题。其中包括:零件图形一致性、检测可重复性、传递速度一致性(例如生产线的波动情况)、需要完成检测的数量和合适的软件程序等。这些因素突出地影响到一个可视系统的形式和成本。按一般规则,如需检测的数量越多,视频运转速度就越快,这样就会导致更复杂更昂贵的结构方案。当视频装置与自动机构组合成一体后,整个自动器就能连续一致地并以可重复方式实现包装件的定向和展现。

3、劳力或人力因素

自动化包装设备的运行是管理、工程和生产各部门之间不断有效的合作、交流、互动创造的成果。所有相关人员及技术部门必须集合在一个紧密团结的集体中——这个集体按照制订的工作过程共同行动一一以同一目标为动力、以战略方式体现出一种凝聚力。

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