เครื่องบรรจุยางอัตโนมัติสำหรับห่อแบบวงแหวน (Inline Toroidal Wrapping)

บทสรุปผู้บริหาร

เครื่องบรรจุยางอัตโนมัติเป็นโซลูชันการบรรจุภัณฑ์แบบอินไลน์ที่ออกแบบมาเพื่อห่อหุ้มยางรถยนต์นั่งส่วนบุคคล ยางรถยนต์เพื่อการพาณิชย์ และยางรถยนต์อุตสาหกรรมด้วยฟิล์มยืดขณะที่ยางเคลื่อนตัวไปตามสายพานลำเลียงในกระบวนการผลิตหรือโลจิสติกส์อย่างต่อเนื่อง ในโรงงานผลิตและซ่อมแซมยางสมัยใหม่ การบรรจุยางด้วยมือทำให้เกิดอันตรายต่อการสรีระและเป็นคอขวดในการผลิต เนื่องจากสารประกอบยางที่มีแรงเสียดทานสูงต้านทานการจัดการ และการห่อหุ้มด้วยฟิล์มยืดด้วยมือทำให้แรงดึงไม่สม่ำเสมอ ทำให้ยางสัมผัสกับการเสื่อมสภาพจากโอโซน ความชื้น และการเสียดสีจากการขนส่ง

ด้วยการผสานการห่อแบบวงแหวนแนวนอนจากระดับสายตาถึงท้องฟ้าเข้ากับสายพานลำเลียงโดยตรง ระบบบรรจุยางแบบอินไลน์ช่วยลดการยกด้วยมือ ทำให้ได้การซ้อนทับของฟิล์มในแนวรัศมีที่สม่ำเสมอ และให้การปิดผนึกป้องกันสภาพแวดล้อมได้ 360 องศา คู่มือทางวิศวกรรมนี้จะอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับกลไกการทำงานของการห่อยางแบบอินไลน์ สร้างแบบจำลองการคำนวณที่ได้รับการตรวจสอบแล้วสำหรับเวลาในการทำงานและปริมาณฟิล์มที่ได้ และสรุปเกณฑ์โครงสร้างสำหรับการบูรณาการเข้ากับสายพานลำเลียงในระดับอุตสาหกรรม

หลักการทำงาน

เครื่องบรรจุยางอัตโนมัติแบบอินไลน์จะประมวลผลยางที่วางราบอยู่บนสายพานลำเลียงลูกกลิ้งที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ (การวางแนว "ตาถึงฟ้า" ซึ่งแกนกลางของยางอยู่ในแนวตั้ง) แตกต่างจากเครื่องห่อแบบแท่นหมุนแนวตั้งที่ต้องเอียงยางให้ด้านดอกยางคว่ำลง ระบบแบบวงแหวนอินไลน์จะทำการห่อแบบวงโคจรในขณะที่ยางยังคงอยู่ในแนวนอน:

  1. การป้อนและจัดตำแหน่งสายพานลำเลียง:สายการผลิตด้านต้นน้ำจะลำเลียงยางรถยนต์ในแนวนอนไปยังสถานีบรรจุภัณฑ์ด้วยความเร็วสายพานลำเลียง 2–4 เมตร/นาที เซ็นเซอร์โฟโตอิเล็กทริกในตัวจะตรวจจับขอบด้านหน้าและหยุดยางให้อยู่ตรงกลางใต้ส่วนโค้งของวงแหวนห่อหุ้ม

  2. ระบบยกและหมุนชิ้นงาน:สถานีเฉพาะที่อยู่ใต้แท่นลูกกลิ้งจะทำงาน โดยลูกกลิ้งรองรับแบบมอเตอร์คู่ที่เคลือบด้วยโพลียูรีเทนจะยกชิ้นงานขึ้นด้วยระบบลมผ่านช่องว่างระหว่างลูกกลิ้ง เพื่อยกยางขึ้นเหนือแท่นลำเลียง 15–30 มม. ลูกกลิ้งเสริมเหล่านี้จะหมุนยางรอบแกนกลางในแนวตั้งด้วยความเร็วรอบที่ควบคุมได้

  3. ระบบวงแหวนวงโคจร:วงแหวนหมุนรูปตัว C ที่มีความแข็งแรงสูง ซึ่งมีตัวเลื่อนฟิล์มติดตั้งอยู่ภายนอก จะเคลื่อนที่ผ่านเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (ID) ของยางในแนวตั้ง รูปทรงรูเปิดนี้รองรับเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของยางได้ตั้งแต่ 300 มม. ถึง 900 มม.

  4. การห่อหุ้มแบบวงแหวนซิงโครไนซ์:วงแหวนหลักหมุนด้วยความเร็ว 10–120 รอบต่อนาที ผ่านรูยาง ห่อหุ้มฟิล์มไปรอบๆ ส่วนตัดขวาง (แก้มยาง ดอกยาง ขอบยาง) ในขณะเดียวกัน ลูกกลิ้งรองรับที่ขับเคลื่อนจะหมุนยางในแนวนอน อัตราส่วนระหว่างความเร็วในการหมุนของวงแหวนและการหมุนตามแนวแกนของยางจะเป็นตัวกำหนดการซ้อนทับของฟิล์มในแนวรัศมี (สามารถตั้งโปรแกรมได้ระหว่าง 10% ถึง 90%)

  5. การหนีบ การตัด และการปล่อยฟิล์ม:เมื่อการหมุนตามโปรแกรมเสร็จสมบูรณ์ (โดยทั่วไปคือ 360° บวกกับการซ้อนทับส่วนท้าย 20°) ตัวหนีบแบบใช้ลมจะยึดฟิล์มไว้ ใบมีดไฟฟ้าแบบใช้ลวดความร้อนหรือใบมีดหยักแบบกลไกจะตัดฟิล์ม และแขนเช็ดแบบใช้ลมจะกดส่วนท้ายให้แนบสนิทกับตัวยาง ลูกกลิ้งรองรับจะลดลง และยางที่ห่อหุ้มแล้วจะปล่อยออกไปทางด้านล่าง เวลาโดยรวมของรอบการทำงานจะอยู่ระหว่าง 20 ถึง 35 วินาทีต่อยางหนึ่งเส้น

       [ Film Carriage on Vertical Rotating Ring ]
                        │   ▲
                        ▼   │  (Passes through eye)
     ┌──────────────────┼───┼──────────────────┐
     │  Tyre Tread      │   │     Tyre Tread   │
     │  ┌───────────────┘   └───────────────┐  │
     │  │   Tyre Eye (Vertical Bore Axis)   │  │
     └──┴───────────────────────────────────┴──┘
          ▲                               ▲
          │                               │
    [ Driven Support Roller ]       [ Driven Support Roller ]
         (Rotates flat tyre around vertical axis)

ข้อกำหนดที่เผยแพร่

พารามิเตอร์ทางเทคนิคด้านล่างนี้แสดงถึงระบบการบรรจุยางแบบอินไลน์มาตรฐาน ตัวชี้วัดประสิทธิภาพขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับรูปทรงของขอบยาง ขนาดโดยรวม และความหนาของฟิล์มที่ระบุ

พารามิเตอร์ทางวิศวกรรม ข้อกำหนดเมตริก ข้อกำหนดอิมพีเรียล
เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของยาง (OD) 600 – 1,400 มม 23.6–55.1 นิ้ว
เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของยาง (ID / ขนาดขอบล้อ) 300 – 900 มม 11.8–35.4 นิ้ว
ความกว้างของหน้าตัดยาง (ความสูงเมื่อวางราบ) 150 – 350 มม 5.9–13.8 นิ้ว
น้ำหนักสูงสุดของหน่วย 10–100 กก 22–220 ปอนด์
ระยะเวลาของรอบการบรรจุภัณฑ์ 20–35 วินาที/ล้อ 20–35 วินาที/ล้อ
ความเร็วรอบของวงแหวน 10–120 รอบต่อนาที 10–120 รอบต่อนาที
ความเร็วของลูกกลิ้งป้อนยาง 2–4 ม./นาที 6.5–13.1 ฟุต/นาที
ความสามารถในการรับความกว้างของฟิล์ม 100 – 250 มม 4.0–10.0 นิ้ว
อัตราส่วนการยืดล่วงหน้าแบบใช้พลังงาน 150% -300% 150% -300%
สถาปัตยกรรมการควบคุม PLC + HMI รุ่น Siemens S7-1200 PLC + HMI รุ่น Siemens S7-1200
อุปทานนิวเมติก 0.5–0.7 เมกะปาสคาล 72.5–101.5 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว

เมื่อระบุรายละเอียดของสายการบรรจุยางอัตโนมัติสำหรับงานหล่อดอกยางตามสั่งหรือการผลิตชิ้นส่วนสำหรับผู้ผลิตรถยนต์ (OEM) โปรดตรวจสอบค่าความคลาดเคลื่อนของขนาดดังต่อไปนี้:

กลุ่มพารามิเตอร์ รายการตรวจสอบการตรวจสอบทางวิศวกรรม
ซองมิติ ตรวจสอบเส้นผ่านศูนย์กลางภายในขั้นต่ำสุดและเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเกลียวสูงสุด เพื่อรับประกันระยะห่างของแหวนกลไก
การผสานรวมลูกกลิ้งป้อนเข้า ตรวจสอบให้แน่ใจว่าความสูงของเส้นศูนย์กลางของแท่นลูกกลิ้ง (มาตรฐาน: 650–800 มม.) ตรงกับระดับอ้างอิงของสายพานลำเลียงในโรงงาน
กลไกการยืดก่อน เลือกใช้เครื่องยืดฟิล์มแบบลูกกลิ้งคู่ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าสำหรับฟิล์มบาง (17–23 µm) เพื่อป้องกันการฉีกขาดของเม็ดบีด
การจัดการหาง ระบุให้ใช้การเช็ดทำความสะอาดด้วยความร้อนแบบลมหากยางต้องใช้งานกลางแจ้งหรือขนส่งแบบหลายรูปแบบที่มีสภาพขรุขระ
ข้อกำหนดทางไฟฟ้า ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ (380V/480V 3 เฟส, 50/60 Hz) และโปรโตคอลฟิลด์บัส 24V DC

การคำนวณทางวิศวกรรม: การกำหนดขนาดปริมาณงานและผลผลิตฟิล์ม

เพื่อตรวจสอบว่าตัวห่อแบบอินไลน์ตรงตามระยะเวลาสัมผัสของสายการผลิตโดยไม่ก่อให้เกิดการสะสมที่ต้นทาง ให้ใช้สูตรจลศาสตร์ด้านล่าง

1. การหมุนวงแหวนแบบซิงโครไนซ์เพื่อการซ้อนทับในแนวรัศมี

ต่างจากเครื่องห่อฟิล์มแนวนอนที่เคลื่อนที่ไปตามชิ้นงานเชิงเส้น เครื่องห่อฟิล์มแบบอินไลน์จะหมุนฟิล์มในแนวตั้งผ่านรูตรงกลาง ในขณะที่ยางหมุน 360° รอบแกนแนวตั้งของมัน

จำนวนรอบการหมุนของวงแหวนขั้นต่ำ (N_ringระยะที่ต้องการสำหรับการหมุนรอบรัศมี 360° ครบหนึ่งรอบนั้น ขึ้นอยู่กับเส้นรอบวงภายนอกของยาง และระยะการเคลื่อนที่เชิงเส้นที่มีประสิทธิภาพต่อรอบการหมุนของวงแหวน:

N_ring = (π × OD) / (W_film × (1 - Overlap_ratio))

ตัวอย่างการคำนวณ:

  • เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของยาง (OD) = 800 มม.
  • ความกว้างของม้วนฟิล์ม (W_film) = 150 มม.
  • การซ้อนทับของฟิล์มที่ต้องการ = 50% (Overlap_ratio = 0.50)
Effective Film Coverage per Pass = 150 mm × (1 - 0.50) = 75 mm
Outer Circumference = 3.1416 × 800 mm = 2,513.3 mm
N_ring = 2,513.3 / 75 ≈ 34 revolutions

2. การกำหนดระยะเวลาในการห่อหุ้ม

ระยะเวลาการห่อตาข่าย (T_wrap) ถูกกำหนดโดยความเร็วการหมุนที่เสถียรสูงสุดของวงแหวนวงโคจร (RPM_ring):

T_wrap = (N_ring / RPM_ring) × 60 seconds

หากดำเนินการที่ RPM_ring = 90 รอบต่อนาที:

T_wrap = (34 / 90) × 60 = 22.7 seconds

เวลารวมของรอบการผลิตต่อยางหนึ่งเส้น (T_total) รวมค่าใช้จ่ายในการขนย้ายทางกลไว้ด้วย:

T_total = T_infeed + T_lift + T_wrap + T_cut + T_discharge

ทะลึ่ง T_infeed = 3 วินาที T_lift = 1.5 วินาที T_cut = 2 วินาที และ T_discharge = 3 วินาที:

T_total = 3 + 1.5 + 22.7 + 2 + 3 = 32.2 seconds/tyre

これにより ระบบสามารถผลิตยางได้ประมาณ 111 เส้นต่อชั่วโมงซึ่งสอดคล้องกับจังหวะการทำงานของสายการผลิตอบยางอัตโนมัติอย่างต่อเนื่อง

3. ปริมาณการใช้ฟิล์มต่อหน่วย

ความยาวของฟิล์มที่ใช้ต่อยางแต่ละเส้น (L_film) ขึ้นอยู่กับเส้นรอบวงหน้าตัด (P_cross) ของรูปทรงวงแหวนของยาง จำนวนรอบของวงแหวน และการยืดตัวก่อนการยืด:

P_cross ≈ 2 × (Tyre_width + (OD - ID) / 2)
L_film = (P_cross × N_ring) / (1 + Pre_stretch_ratio)

ด้วยระบบเส้นทาง P_cross = 1,100 มม. (1.1 ม.) N_ring = 34 และอัตราส่วนการยืดก่อน 200% (Pre_stretch_ratio = 2.0):

L_film = (1.1 m × 34) / (1 + 2.0) = 37.4 / 3.0 ≈ 12.5 meters of un-stretched film per tyre

เมทริกซ์การคัดเลือกทางเทคนิค

เลือกการกำหนดค่าเครื่องบรรจุภัณฑ์แบบอินไลน์ตามลักษณะการผลิตและความลึกของการบูรณาการระบบอัตโนมัติ:

ลักษณะการทำงาน เครื่องห่อแบบกึ่งอัตโนมัติแบบตั้งเดี่ยว ระบบทอรอยดัลแบบอินไลน์อัตโนมัติเต็มรูปแบบ สายการบรรจุภัณฑ์ต่อเนื่องความเร็วสูง
บูรณาการสาย การจัดเตรียมชุดข้อมูลแบบออฟไลน์ สายพานลำเลียงลูกกลิ้งแบบบูรณาการ สายการจัดดัชนีแบบหลายสถานีความเร็วสูง
ความสามารถในการรับส่งข้อมูล 30-50 ยาง/ชั่วโมง 80-120 ยาง/ชั่วโมง 140–200+ ยาง/ชั่วโมง
วิธีการโหลด การจัดวางตำแหน่งด้วยตนเองบนลูกกลิ้ง ระบบลำเลียงอัตโนมัติกำหนดตำแหน่ง การกำหนดตำแหน่งแบบต่อเนื่องด้วยเซอร์โวแทร็ก
การยึดติดของรูยาง การผูกฟิล์มด้วยมือ ระบบขับเคลื่อนยกและหมุนอัตโนมัติ ยานอวกาศโคจรความเร็วสูงแบบสองแกน
ระบบตัดและหนีบ การตัดด้วยมือโดยผู้ควบคุม เครื่องตัดและต่อท้ายแบบใช้ลม มีดร้อนความเร็วสูงพร้อมระบบเช็ดทำความสะอาด
การพึ่งพาแรงงาน 1 พนักงานปฏิบัติการเฉพาะทาง ระบบอัตโนมัติ (ควบคุมดูแลจากสายงานเท่านั้น) สายการผลิตอัตโนมัติไร้คนควบคุม 100%

ความปลอดภัยและการปฏิบัติตามโครงสร้าง

เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์แบบหมุนต่อเนื่องก่อให้เกิดจุดหนีบทางกล แรงเหวี่ยงจากการหมุนด้วยความเร็วสูง และอันตรายจากการตัดด้วยความร้อนหรือลม ระบบต้องเป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรมที่สอดคล้องกันดังต่อไปนี้:

  • มาตรฐานความปลอดภัย EN 415-10: เหมาะสำหรับเครื่องบรรจุภัณฑ์และเครื่องห่ออัตโนมัติโดยเฉพาะ ต้องมีอุปกรณ์ป้องกันแบบล็อกที่ตัดกระแสไฟของมอเตอร์ไปยังวงแหวนหมุนภายใน 0.5 วินาทีหลังจากมีการฝ่าฝืนระบบป้องกัน
  • ISO 12100:2010: วิธีการที่เป็นมาตรฐานสำหรับการประเมินความเสี่ยงของเครื่องจักร การลดผลกระทบจากพื้นที่อันตราย และการจัดตำแหน่งการป้อนวัสดุตามหลักสรีรศาสตร์
  • ระบบล็อคด้วยลม (OSHA 1910.147): วาล์วระบายอากาศแบบรวมในตัว เพื่อระบายแรงดันส่วนเกินออกจากกระบอกสูบยกยางระหว่างการบำรุงรักษา
  • การรักษาความปลอดภัยพื้นที่ด้วยแสง: ม่านแสงนิรภัยประเภท 4 บริเวณทางเข้าและทางออกของสายพานลำเลียง จะปิดการทำงานโดยอัตโนมัติเฉพาะเมื่อชิ้นงานอยู่ในระยะที่ได้รับอนุญาต เพื่อป้องกันไม่ให้บุคคลเข้าไปในเส้นทางวงแหวน

คำถามที่พบบ่อย (FAQs)

จำเป็นต้องพลิกยางให้ตั้งตรงก่อนห่อหรือไม่?ไม่จำเป็น เครื่องห่อแบบวงแหวนที่ทำงานในสายการผลิตจะประมวลผลยางในแนวนอนโดยให้ด้านที่มีลายยางหันขึ้นด้านบน ลูกกลิ้งยกในตัวจะยกยางให้พ้นจากสายพานลำเลียงแบบแบน เพื่อให้วงแหวนห่อแนวตั้งผ่านเข้าไปในรูด้านในได้อย่างไม่มีสิ่งกีดขวาง

เครื่องจักรนี้รองรับความกว้างของยางที่แตกต่างกันได้อย่างไรโดยไม่ต้องปรับเปลี่ยนเครื่องมือ?ช่องเปิดภายในที่โปร่งใสของวงแหวนวงโคจรสามารถรองรับยางที่มีความกว้างหน้าตัดตั้งแต่ 150 มม. ถึง 350 มม. PLC ที่ตั้งโปรแกรมได้จะปรับความเร็วในการหมุนของลูกกลิ้งรองรับแบบไดนามิกโดยสัมพันธ์กับความเร็วรอบของวงแหวนที่คงที่ เพื่อรักษาการซ้อนทับของฟิล์มให้คงที่

สถานีห่อหุ้มสามารถเชื่อมต่อกับเครื่องอ่านบาร์โค้ดหรือระบบ MES ของโรงงานได้หรือไม่? ได้ สถาปัตยกรรม PLC สมัยใหม่มีระบบอีเธอร์เน็ตอุตสาหกรรม (PROFINET, EtherNet/IP) สำหรับอ่านบาร์โค้ดขอบยางที่เข้ามา และโหลดสูตรผลิตภัณฑ์ (เปอร์เซ็นต์การซ้อนทับ, รอบต่อนาทีของวงแหวน, แรงดึงก่อนยืด) โดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องหยุดสายการผลิต

ฟิล์มประเภทใดบ้างที่ใช้ได้กับการห่อหุ้มอัตโนมัติความเร็วสูง?ฟิล์มยืด LLDPE แบบหล่อ (ความหนา 17–35 µm) เป็นมาตรฐาน สำหรับการป้องกันรังสียูวีหรือการจัดเก็บยางกลางแจ้ง สามารถใช้ฟิล์มสีดำหรือฟิล์ม VCI (Vapor Corrosion Inhibiting) แบบอัดรีดร่วมสำหรับยางที่มีหมุดหรือขอบลวดได้โดยตรง

ขั้นตอนต่อไปและการออกแบบทางวิศวกรรมประยุกต์

เพื่อให้ได้การวิเคราะห์เวลาวงจรการทำงานและข้อเสนอการจัดวางผังสายการบรรจุยางที่แม่นยำ โปรดรวบรวมพารามิเตอร์การผลิตต่อไปนี้ก่อนปรึกษาหารือกับโรงงาน:

  1. ค่าต่ำสุดและสูงสุดของเมทริกซ์ยาง (เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก, เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของขอบยาง, ความกว้างหน้าตัด)
  2. คุณลักษณะของส่วนผสมยาง (ยางเรียบลื่นสำหรับถนนแห้ง ยางร่องลึกสำหรับถนนขรุขระ หรือยางยึดเกาะดีสำหรับถนนเปียก)
  3. เวลาต่อรอบเป้าหมาย (หน่วย/นาที) และความสูงอ้างอิงด้านบนของลูกกลิ้งสายพานลำเลียงในโรงงาน
  4. โปรโตคอลอินเทอร์เฟซต้นน้ำ/ปลายน้ำ (รีเลย์หน้าสัมผัสแห้งเทียบกับฟิลด์บัสอุตสาหกรรม)

ชมตัวอย่างการสาธิตทางวิศวกรรมที่ครอบคลุมของเราได้ที่นี่:

กระทู้ที่เกี่ยวข้อง

จอง โทร
จอง โทร