Verfolgung und Steuerung der präzisen Registerhaltung von Folien
Registerhaltung von Folien mittels Augenmarkenerkennung und hochgeschwindigkeitsfähigen photoelektrischen Sensoren
Die vertikalen Form-Füll-Siegel-Maschinen (vFFS) bieten aufgrund ihrer Fähigkeit, Registriermarken über 200-mal pro Sekunde zu scannen und Korrekturen an der Position des Formmoduls in weniger als 5 Millisekunden vorzunehmen (schneller als die menschliche Reaktionszeit), eine hervorragende Präzision bei der Beutelherstellung. Die korrekte visuelle Ausrichtung der bedruckten Grafiken zur Quersiegelnaht wird mit einer Genauigkeit von ±0,5 mm gewährleistet. Dieses Live-System verhindert unerwünschte Bildverschiebungen, steuert den Folienverbrauch und ermöglicht einen gleichmäßigen Maschinenbetrieb selbst bei der maximalen Produktivität von 120 Beuteln pro Minute.
Sensoren für die geschlossene Regelung und für die Kantenführung halten die Folie an derselben Position.
Infrarot-Kanten-Sensoren gewährleisten die laterale Folienverlagerungssteuerung, indem sie die Position der Folienkante erfassen und diese Information an das SPS-System melden. Was geschieht danach? Das geschlossene Regelkreis-System empfängt diese Informationen und passt die Führungswalzen sowie die Zugkrafteinstellungen entsprechend an. Eine weitere Verbesserung des Systems erfolgt durch dynamische Bremssysteme, die kleine Folienverlagerungen während des Abwickelns erkennen und korrigieren. Pneumatische Stellglieder ermöglichen Justierungen im Bereich von Mikrometern. Das Rückmeldesystem spielt in diesem System ebenfalls eine wichtige Rolle, da es Positionsdaten mit einer Frequenz von 10 Hz bereitstellt. All diese Mechanismen gewährleisten über lange Produktionszeiträume hinweg eine Ausrichtungsgenauigkeit im Bereich von 0,3 mm. Das Endergebnis ist die Eliminierung von Versiegelungsproblemen, die durch Folienverlagerung während der Produktion verursacht werden.
Bewegungssteuerung mittels Drehgeber und Servoantrieben.
Vertikale FFS-Maschinen nutzen hochpräzise Systeme, um sicherzustellen, dass stets dieselbe Menge Folie an derselben Position eingesetzt wird, wodurch eine konstante Anzahl von Produktionsfehlern entsteht.
Zeitgesteuerte Formkragen, synchronisierte Servoantriebe und Drehgeber-gesteuerte Beutellängenregelung.
Unsere Servomotoren gewährleisten eine präzise Geschwindigkeitsregelung während der gesamten Folienverarbeitung. Zudem erfassen die Drehgeber die Welleinstellung tausendmal pro Sekunde. Der entscheidende Vorteil liegt in der Kombination der Drehdaten mit den Positionsinformationen der Formkragen. Dadurch entstehen außergewöhnlich einheitliche Beutellängen mit einer Toleranz von lediglich einem halben Millimeter über die gesamte Charge. In Fällen, in denen der Produktionsprozess plötzliche Stopps und Startvorgänge erfordert, ermöglichen die hochdrehmomentstarken Servomotoren eine ruckfreie Bewegung. Während des Prozesses werden Verzögerung und schnelle Bewegung der Formkragen vom Motion-Control-System basierend auf Echtzeit-Daten der Drehgeber gesteuert und angepasst. Durch die präzise Fertigung können wir den Verbrauch an Verpackungsmaterial optimieren und diesen in den meisten Fällen um 15 % senken.
Die Einstellung der Dichtungsposition und des Abschneidezeitpunkts erfolgt über SPS-Steuerungen in einem geschlossenen Regelkreis.
Die SPS erkennt die Position der thermischen Dichtleisten sowie den Zeitpunkt, zu dem die Schneidmesser aktiviert werden, und vergleicht diese Werte mit der erwarteten Position der Dichtleisten und dem vorgesehenen Abschneidezeitpunkt. Systemeinstellungen werden vorgenommen, falls Abweichungen außerhalb des Bereichs von ± 0,3 mm festgestellt werden. Die Positionen der Dichtleisten und der Abschneidezeitpunkt werden dynamisch angepasst, um auf wechselnde Folienspannung zu reagieren. Die SPS nutzt PID-Algorithmen, die im Millisekundenbereich kalibriert sind, um den Aktivierungszeitpunkt der Schneidmesser zu steuern. Die SPS berücksichtigt die thermische Ausdehnung der Temperatursensoren, sodass die Dichtung stets dicht bleibt und vollständig luftdicht ist. Die Fehlerquote dieser Systeme liegt typischerweise unter 0,1 %. Das Packaging Automation Institute stellte in seinem Bericht aus dem Jahr 2023 Forschungsergebnisse vor und erklärte, dass durch die positionsbasierten Anpassungen dieser Systeme die Produktionsdurchsatzleistung um 20 % gesteigert wurde.
Mechanische Stabilität: Formkragen, Rohrausrichtung und Zugkraftregelung
Formgebende Kragen mit optimierter Geometrie und Ausrichtung der vertikalen Rohre gewährleisten eine minimale Folienabdrift
Gut konstruierte und entsprechend geformte Umlenk-Formkragen ermöglichen eine präzise Umformung einer ebenen Folie in einen Schlauch ohne Verformungen. Lasersysteme zur vertikalen Ausrichtung halten sämtliche Komponenten exakt mit den Greifbacken ausgerichtet und verhindern seitliche Verschiebungen, die zu Fehlausrichtungen von Druckgrafiken und nicht versiegelten Beutelverschlüssen führen würden. Tests haben gezeigt, dass sich die Positionsabweichungen durch geformte Kragen um über 92 % verringern. Eine solche Präzision ist entscheidend bei Hochgeschwindigkeitsanwendungen, bei denen bereits eine Abweichung von nur 0,5 mm zum vollständigen Versagen der Beutelstruktur führen kann. Die Steuerung der Abwickelspannung des Rollenmaterials sowie der Schräglage während des vertikalen Folientransports
Während der vertikalen Laufbahn der Folie gewährleisten servogesteuerte Bremsen eine konstante Zugkraftregelung und passen sich automatisch an Geschwindigkeits- und Durchmesserveränderungen der Folienrollen an. Spezielle Lastzellen erfassen Veränderungen in einem begrenzten Bereich mit aktiven Korrekturen bis zu 1000 Mal pro Sekunde. Infrarot-Führungsanlagen korrigieren kontinuierlich die seitliche Abweichung des Materials, bevor es den Bereich der vorgesehenen Form erreicht. Die Kombination beider Systeme kompensiert die feuchtigkeitsbedingte Dehnung der Folie und verhindert das Auftreten von Falten. Für das vorliegende Design kann der Hersteller eine Produktionskapazität von mehr als 200 Beuteln pro Minute ohne weiteren Aufwand bereitstellen.
FAQ
Welchen Zweck erfüllt das präzise Folien-Tracking?
Das präzise Folien-Tracking stellt sicher, dass die Folie ordnungsgemäß ausgerichtet bleibt, korrekt positioniert wird, die Grafiken exakt ausgerichtet sind, die Versiegelungen genau erfolgen und letztlich dazu beiträgt, den Folienverbrauch zu minimieren und die Produktionseffizienz zu maximieren.
Wie funktionieren Randführungsensoren?
Randführungsensoren erfassen die laterale Position der Folie und übermitteln diese Daten an ein SPS-System, um in Echtzeit Anpassungen an der Position und Stabilität der Folie vorzunehmen.
Welche Funktion haben die Servomotoren in einer FFS-Maschine?
Die Servomotoren steuern die Bewegung der Folie und gewährleisten eine konstante Beutellänge sowie eine reduzierte Produktionsverluste durch die Möglichkeit, die Folienbewegung basierend auf dem Encoder zu verschieben und anzupassen.
Warum ist mechanische Stabilität bei FFS wichtig?
Eine ausreichende mechanische Stabilität ist erforderlich, um die Folie korrekt auszurichten, die richtige Folienspannung aufrechtzuerhalten und mechanisches Driften sowie Verzerrungen zu vermeiden, um eine präzise Verpackung bei gleichzeitig hohem Produktionsdurchsatz zu gewährleisten.