מכשיר חדש לזיהוי שקיות סיגריות

נכון לעכשיו, הבדיקה של ביצועי הדבק עבור אריזות סיגריות מוגמרות היא ידנית לחלוטין. תהליך הבדיקה כולל שלושה שלבים עיקריים: הכנת חומר, הדבקת נייר והערכה-של קילוף, הכוללים יותר מעשרה הליכים כגון חיתוך דגימה, יישום דבק, לחיצה, מנוחה, קילוף והערכה, כולם מסתמכים לחלוטין על עבודה ידנית. לשיטת בדיקה מסורתית זו יש בעיות כמו כמויות דבק לא מדויקות, יישום לא אחיד, נייר לא מיושר ולחיצה לא מספקת, מה שמוביל לזמני בדיקה ארוכים, בדיקות חוזרות תכופות, עוצמת עבודה גבוהה, יעילות נמוכה וסיכונים בטיחותיים עם חלק מציוד החימום. כדי לטפל בבעיות אלו, Changde Jinpeng Printing Co., Ltd. (להלן "Changde Jinpeng") אימצה גישת "פריצת דרך משותפת של מפעלי רשתות תעשייה במעלה הזרם והמורד הזרם". על ידי למידה- באתר וחידושים יחד, הם פיתחו בהצלחה מכשיר לבדיקת ביצועי ההדבקה של נייר אריזה. מאמר זה מסביר באופן שיטתי את רקע הפיתוח, הפתרונות הטכניים, השפעות היישום והיישומים הפוטנציאליים של מכשיר זה, במטרה לספק התייחסות לחדשנות טכנולוגית בבדיקות איכות בתעשייה.

רקע טכני וניתוח בעיות

01/ קונוטציה טכנית של ביצועי דבק

ביצועי דבק מתייחסים, בהתבסס על מנגנון כשל החיבור, המדמה את שלב ההדבקה בהיווצרות אריזות סיגריות, שבו שתי דגימות מלוכדות ולאחר מכן מתקלפות הרסניות. אם סיבי הנייר מתפרקים על ידי הדבק, ביצועי הדבק נחשבים כמתאימים. מחוון ביצועים זה משקף ישירות את התאימות בין הדבק למצע הנייר ומהווה פרמטר מרכזי להבטחת יציבות מבנה האריזה.

02/ שיטות בדיקה מסורתיות ובעיות קיימות

נכון לעכשיו, כל מוצרי האריזה של קופסאות סיגריות חייבים לעבור בדיקת ביצועי דבק לפני היציאה מהמפעל. ניתן לחלק את תהליך הבדיקה לשלושה שלבים עיקריים: "הכנת החומר", "הדבקת נייר" ו"הערכת קילוף-". ההליך הספציפי כולל: קח את הדגימה לבדיקה משקית הדגימה ← חתוך את אזור ההדבקה של הדגימה לגודל של 20 מ"מ × 50 מ"מ ← משיכת דבק עם מזרק (כמתואר באיור 1) ← טיפת דבק על האזור המיועד → מפזר את הדבק באופן שווה עם טפטפת נקייה → יישר והצמד את גב הנייר עם מכשיר החום המודבק עם האיור המודבק (2). ← להניח שטוח ולתת לשבת במשך 30 דקות → לקלף באופן ידני את שני המשטחים המחוברים לחלוטין → להעריך חזותית אם סיבי הנייר פגומים.

איור 1 שאיבה ידנית של ג'ל

איור 2 לחץ איטום חם

לאחר ניתוח, לתהליך הפעולה הידני המלא לעיל יש את הבעיות הבאות:

(1) יעילות נמוכה: בדיקות בודדות במעבדה נמשכות זמן רב מדי, כאשר התהליך המלא נמשך כ-35 דקות. לאחר בקשה לבדיקה, יש המתנה ארוכה למשוב, שאינו יכול לענות על צרכי ניטור הייצור בזמן אמת-.

(2) סכנות בטיחותיות: חלק משלבי הבדיקה כוללים ציוד חימום, והפעלה ידנית טומנת בחובה סיכונים של כוויות וסכנות חשמליות.

(3) דיוק לא מספיק: שיטות הבדיקה הנוכחיות גסות יחסית. בקרת כמות הדבק מסתמכת על ניסיון המפעיל, ולא ניתן להבטיח אחידות של ציפוי, מה שמוביל לדיוק נמוך בנתוני הבדיקה, מה שמקשה על תמיכה בבקרת איכות מעודנת.

(4) שיעור בדיקה חוזרת גבוהה: כל התהליך מבוצע באופן ידני, ושלבי מפתח (כמו גירוד דבק, יישור ולחיצה) מועדים לשגיאות, מה שגורם לכישלון בניסוי. שיעור הבדיקה החוזרת מגיע ל-50%, מה שלא רק מגדיל את עומס העבודה אלא גם מבזבז משאבי בדיקות.

לסיכום, שיטות בדיקה ידניות מסורתיות אינן מתאימות עוד לדרישות תעשיית חפיסות הסיגריות המודרניות לבקרת איכות מדויקת ויעילה. קיים צורך דחוף לפתח מכשיר בדיקה סטנדרטי ואוטומטי כדי למנוע הפרעה אנושית באופן יסודי.

פתרון ועקרונות טכניים

01/ מטרות מחקר וגישה כוללת

כדי לטפל בבעיות הנ"ל, צוות הפרויקט שלנו הגדיר את מטרת הפיתוח הבאה: לפתח מכשיר לבדיקת ביצועי דבק נייר אריזה המתקן וממכן את תהליך הבדיקה, שולט ביעילות בכמות ואחידות הדבק המיושם, מבטיח לחיצה מחוממת בטוחה ויציבה, ומשפר משמעותית את יעילות הבדיקה ואמינות הנתונים. הגישה הטכנית הכוללת היא לשלב פונקציות כמו גירוד דבק, העברה, חימום ולחיצה להתקן אחד, המרת פעולות ידניות מפוזרות לתהליך אוטומטי מתמשך; להשיג שליטה מדויקת בפרמטרים מרכזיים של תהליך באמצעות מבנה מכני מדויק; ולחסל גורמים אנושיים באמצעות נהלי הפעלה סטנדרטיים.

02/ עיצוב מבני מכשיר

מכשיר בדיקת ביצועי דבק נייר אריזה שפותח שייך לתחום טכנולוגיית הדבקת אריזות וכולל בעיקר שלושה מודולים פונקציונליים, כפי שמוצג באיור 3.

איור 3 מכשיר לבדיקת ביצועי דבק נייר אריזה (משמאל: דיאגרמה סכמטית, מימין: מכשיר אמיתי)

(1) בסיס: משמש כפלטפורמה התומכת לכל המכשיר, תוך שילוב התקנת מנגנון הגרידה, מנגנון הגלגול ומנגנון למינציה. זה מבטיח שהמיקום המרחבי של כל מודול פונקציונלי מתואם במדויק, ומאפשר תהליכי בדיקה מתמשכים.

(2) מנגנון גירוד: משמש לגירוד דבק עודף משוקת מברשת הדבק לתוך שוקת הגלישה וליישר את הדבק. מנגנון זה כולל מכשיר לכוונון מרווח מגרד מדויק כדי לשלוט בעובי שכבת הדבק בטווח מוגדר מראש, מה שמבטיח עובי אחיד ועקבי.

(3) מנגנון גלגול: משמש ללחיצת נייר האריזה על שכבת הדבק לאחר גירוד, העברת הדבק לנייר. המנגנון נשלט על ידי יחידת הנעה המבטיחה שהגלגלת מפעילה מהירות ולחץ קבועים, ומבטלת תנודות במהירות ולחץ לא אחיד שנגרם מגלגול ידני.

(4) מנגנון למינציה: משמש בבדיקות דבק להפעלת לחץ וזמן למינציה מבוקרים על הנייר שהודבק והועבר לשוקת הלמינציה, המדמה את תהליך הלמינציה בהדפסה וייצור אריזה בפועל. מנגנון זה כולל מודול חימום חשמלי לשליטה מדויקת בטמפרטורה ובזמן הלחיצה.

03/ תהליך בדיקה סטנדרטי

בהתבסס על המכשיר שפותח, נקבע תהליך הבדיקה הסטנדרטי הבא:

(1) דגימה: יש לדגום לפחות 5 גיליונות בכל אצווה. הדגימות צריכות להיות שטוחות, ללא נזק, ללא הידבקות, ולעמוד בדרישת הגודל של לפחות 300 מ"מ × 300 מ"מ. כל דגימה צריכה לציין את כיוון גרגיר הנייר ואת הצדדים הקדמיים/אחוריים, ולהיות סגורה בשקית.

(2) מיזוג טמפרטורה ולחות: יש להתנות דגימות בתנאים המפורטים ב-GB/T 10739 כדי למנוע השפעות סביבתיות על התוצאות.

(3) חיתוך מדגם: חותכים את הדגימות לדוגמא 1 (98 מ"מ × 42 מ"מ) ולדוגמה 2 (98 מ"מ × 50 מ"מ), תוך הקפדה על הצד הארוך (98 מ"מ) מקביל לכיוון הגרגר לצורך עקביות עם כיוון הכוח במהלך הייצור בפועל.

(4) הזרקת דבק: השתמש במתקן דבק כדי לצייר כמות מדודה של דבק בדיקה ולהזריק אותו למאגר הדבק הנקודות של מודול יישום הדבק.

(5) גירוד דבק: המגרד מגרד אוטומטית עודפי דבק מסביב למאגר הנקודות לתוך שוקת הגלישה ומיישר אותו ויוצר שכבת דבק אחידה.

(6) יישום דבק: הנח דוגמה 1 (98 מ"מ × 42 מ"מ) לתוך מודול יישום הדבק כשחזית הנייר פונה כלפי מעלה. הפעל את מנגנון הגלגול כדי ללחוץ את המדגם על שכבת הדבק המפולס במהירות ובלחץ קבועים, מה שמבטיח העברת דבק אחידה.

(7) הידבקות: הסר את מדגם 1 המודבק והנח אותו בחריץ של מודול החימום החשמלי של מודול ההדבקה, הצד הדבק כלפי מעלה, מיושר עם הצד הקדמי של מדגם 2. הגדר את טמפרטורת מודול החימום החשמלי והפעל את התקן הלחיצה החמה- כדי ללחוץ על מדגם 1 ודוגמה 2 יחד.

(8) התקנה לדוגמה: קח את הדגימה המודבקת מהתקן יישום הדבק. הכנס קצה אחד של מדגם 2 לתוך החריץ הקבוע של בודק הקליפה ומהדק את הקצה השני של מדגם 1 עם מתקן המתיחה.

(9) בדיקת קילוף: כפי שמוצג באיור 4, השתמש בזווית קילוף של 150 מעלות ובמהירות בדיקה של 600 מ"מ/שנייה עם מתקן המתיחה. רשום את עקומת כוח הקליפה וקבע את מצב הכשל (כשל סיבי נייר או כשל בממשק שכבת הדבק).

איור 4 בדיקת קילוף שקיות סיגריות

04/ פריצות דרך טכנולוגיות מפתח

מכשיר זה השיג פריצות דרך טכנולוגיות בשלושת התחומים הבאים:

(1) עיצוב משולב: על ידי שילוב שלושת המודולים הפונקציונליים העיקריים-גירוד, גלגול ולמינציה של דבק-לבסיס אחד, הוא מתקן את התהליך כולו בניסויי ביצועי דבק, כולל מריחת דבק, יישור שכבת הדבק, העברת דבק ולמינציה, ביטול שגיאות בין שלבים.

(2) בקרת פרמטר מדויקת: מנגנון הגירוד מבטיח ששכבת הדבק תהיה אחידה בעובי (שגיאה פחות או שווה ל-0.01 מ"מ); מנגנון הגלגול, המונע על ידי מערכת סרוו, שולט על הגלילים כדי להעביר את הדבק במהירות ובלחץ קבועים, עם דיוק מהירות של ±0.1 מ"מ לשנייה ודיוק לחץ של ±0.5N; מנגנון הלמינציה יכול להתאים במדויק את לחץ הלמינציה (±1N), הטמפרטורה (±1 מעלות) והזמן (±0.1s), תוך הדמיה מדויקת של תנאי הייצור בפועל.

(3) פעולה סטנדרטית: כל הפעולות מוגדרות באמצעות ממשק-מחשב אנושי, ולאחר-התחלת קליק אחד, התהליך כולו הושלם באופן אוטומטי. זה מבטל לחלוטין פגמים הנגרמים על ידי פעולה ידנית, כגון כמות דבק לא מדויקת, יישום לא אחיד, נייר לא מיושר או לחיצה לא מספקת, מה שמבטיח את החזרה והשוואה של תוצאות הבדיקה. ההשוואה של תהליך הבדיקה לפני-ו-אחרי מוצגת באיור 5.

איור 5 השוואה בין תהליכי בדיקה לפני ואחרי שיפור



יעילות טכנית וניתוח נתונים



01/ ניתוח שיפור יעילות



לאחר מספר פעולות-על אימות ובדיקות מעשיות, המכשיר השיג שיפורים משמעותיים ביעילות הבדיקה. זמן הבדיקה הכולל למעבר הצטמצם מ-2057 שניות בשיטות ידניות מסורתיות ל-442 שניות, מה שמגדיל את יעילות העבודה ב-365.38%. שיעור ההצלחה של כל תהליך הבדיקה הגיע ל-100%, ושיעור הבדיקה החוזרת- ירד מ-50% ל-0, מה שמפחית מאוד את עוצמת העבודה של אנשי הבדיקה.



02/ דיוק ואמינות זיהוי



הערכת לקוח: "מכשיר זה מתוכנן באופן מדעי והגיוני, קל לתפעול, מדויק מאוד ויציב מאוד. הוא מתגבר ביעילות על בעיות כמו פיגור זיהוי והטיית נתונים שנמצאו בשיטות בדיקה ידניות קודמות, ומספק תמיכה טכנית חזקה למאמצים שלנו לחזק את בקרת האיכות של דבק נייר אריזה".



03/ שיפורי אבטחה



בדיקה ידנית מסורתית משתמשת בסילרי חום וציוד חימום אחר עם כוויות וסיכוני בטיחות חשמליים. מכשיר זה משלב את מודול החימום לתוך מנגנון מורכב סגור, הכולל הגנה על בידוד תרמי ובקרת טמפרטורה אוטומטית, כך שהמפעילים אינם צריכים לגעת ברכיבי טמפרטורה- גבוהה, מה שמבטל לחלוטין את הסיכון לכוויות.



הטבות סוציאליות וערך יישום



01/ הטבות כלכליות ישירות



מכשיר זה יכול להפחית ביעילות את שיעור הפסדי הגרוטאות והעיבוד מחדש בייצור האריזות על ידי חיזוי מראש של השפעות הדבקת הנייר. על פי הערכות, אם מכשיר זה יקודם ברחבי התעשייה, שיעור גרוטאות המוצר המוגמר הנגרם כתוצאה מבעיות דבק בחברות אריזות אריזות יכול להיות מופחת מממוצע של 5.7% מתחת ל-2%. יחד עם זאת, יעילות בדיקה משופרת יכולה לחסוך כמות משמעותית של עלויות עבודה, ולהפחית את עלויות העבודה לבדיקה בכ-80%.



02/ תפקיד מנהיגות טכנולוגית



הפעולה הסטנדרטית של מכשיר זה יכולה למדוד את ביצועי ההדבקה של סוגים שונים של דבק, לבחור ולהתאים ביעילות תכשירי דבק עבור תהליכי נייר מיוחדים לחפיסות סיגריות, דיו ולמינציה, לקצר את מחזור המחקר והפיתוח לבחירת דבק ולשיפור הניסוח, לפתור במדויק בעיות מעשיות כמו הסרת הדבקה, עיוות, הצפת דבק, והדבקה בייצור והתאמה של חבילות סיגריות, ולייצר התאמה של אריזות סיגריות, נייר לארוז.



03/ סינרגיית שרשרת התעשייה



הפרויקט מאמץ מודל מחקר משותף בכל שרשרת התעשייה, המשלב מחקר ופיתוח על דבק במעלה הזרם, הדפסה וייצור של אריזות סיגריות באמצע הזרם, ויצרני אריזות סיגריות במורד הזרם עם משאבי טכני, כישרון וציוד. הוא מפרק מידע וחסמים טכניים בכל שלב, יוצר מערכת אופטימיזציה טכנית-שלמה של שרשרת מחומרי גלם ועד מוצרים מוגמרים, מניע את תעשיית חפיסות הסיגריות הכוללת לעבר יעילות, דיוק ואינטליגנציה גבוהים יותר, ומשפרת את התחרותיות המרכזית של התעשייה.



04/ תרומה לתקינה בתעשייה



פרויקט זה פיתח בהצלחה את מכשיר בדיקת ביצועי הנייר האריזה הראשון במדינה, והשיג את התעשייה הראשונה. כדי לעמוד במפרטים הטכניים המאוחדים הנדרשים על ידי מפעלים ומוסדות בדיקה שונים בתעשייה, צוות הפרויקט תקן את תוצאות המחקר, קידם פריצות דרך טכניות ושיפורי איכות בקרטונים מתקפלים וחומרי גלם ועזר (נייר) בתעשיית האריזות והדפוס, והגבר את יכולות ההקצאה והחדשנות המתואמות של מפעלים במעלה ובהמשך.



בעתיד, צוות המחקר ימשיך לייעל את רמת האינטליגנציה של המכשיר, לפתח מערכת שיפוט אוטומטית המבוססת על ראיית מכונה, להשיג פעולה בלתי מאוישת לחלוטין של בדיקות ביצועי דבק, ולחקור את הרחבת היישום של המכשיר לחומרי אריזה אחרים (כגון פלסטיק ורדיד מתכת) לבדיקת ביצועי הידבקות, תוך תרומה גדולה יותר לחדשנות הטכנולוגית באריזה בתעשייה בתעשייה.