Een revolutie in de rolverwerking:geavanceerde automatisering voor flexibele filmprocessors

In de wereld van flexibele verpakkingen hebben veel filmverwerkers zwaar geïnvesteerd in extrusielijnen en snijsystemen om de doorvoer en productconsistentie te vergroten. Toch blijft er een hardnekkig knelpunt bestaan:het omgaan met de enorme, logge filmrolletjes die tussen productiestappen bewegen. Deze rollen variëren sterk in grootte en formaat, en het automatiseren van de verwerking ervan biedt zowel een technische uitdaging als een strategische kans.

Als mensen in de kunststofindustrie ‘automatisering’ horen, denken ze vaak aan robots die onderdelen uit spuitgietmachines lossen. Bij filmverwerking neemt automatisering een andere vorm aan; Het kan gaan om het transporteren van een rol van 300 pond van een snijmachine naar een opslagruimte, of het veilig klaarzetten van meerdere afgewerkte rollen voor inspectie, verpakking of verzending. Deze taken blijven in veel fabrieken arbeidsintensief en de kans om de efficiëntie, veiligheid en zichtbaarheid van gegevens te verbeteren is aanzienlijk.

Aanbevolen inhoud

In de Slitter/Rewinder-workflow

In een typische verwerkingsfaciliteit voor flexibele films zijn grote bulkrollen (ook wel jumborollen genoemd) het resultaat van een stroomopwaarts proces zoals extrusie, printen of lamineren. Deze jumborollen worden in een slitter geladen, die ze in smallere, kortere lengtes snijdt die geschikt zijn voor de uiteindelijke verpakking. Een herwikkelaar maakt vervolgens meerdere verkoopbare rollen van de originele jumborol.

Afgewerkte flexibele verpakkingsrollen variëren sterk qua afmetingen, waardoor aanpasbare automatisering nodig is voor veilig transport. Bron (alle):Toegepaste productietechnologieën

Automatisering kan een aanzienlijke impact hebben bij het verwerken van afgewerkte rollen, die kunnen variëren van 10 tot 300 pond. Hun buitendiameters, breedtes en kernafmetingen kunnen aanzienlijk variëren. Sommige zijn misschien zelfs kernloos. De snijmachine kan één of twintig rollen tegelijk produceren, en om de lijnefficiëntie te behouden moeten die rollen snel worden leeggemaakt om plaats te maken voor de volgende cyclus. Vertragingen hier kunnen de uptime van dure, snelle snijmachines verminderen.

De complexiteit van het omgaan met filmrollen

Flexibele filmoperaties vereisen automatiseringssystemen die een breed spectrum aan productconfiguraties kunnen beheren. Er kan een beroep worden gedaan op één enkele machine om een ​​breed scala aan SKU's, rolformaten en verpakkingsformaten te verwerken. Het ontwerpen van automatisering om deze variabiliteit te ondersteunen is een complexe technische uitdaging. Lichtgewicht rollen kunnen vaak worden beheerd door compacte robotsystemen, terwijl voor zwaardere rollen, die soms meer dan honderden kilo's wegen, het gebruik van portalen, liften of aangepaste handlingoplossingen nodig kan zijn met zeer verschillende mechanische en ruimtelijke vereisten. Deze variaties beïnvloeden alles, van laadvermogen en snelheid tot bereik, footprint en integratiestrategie.

Tegelijkertijd neemt automatisering de noodzaak van menselijke interactie niet weg. Bij materiaalfouten, onderhoudswerkzaamheden of kwaliteitscontroles moeten operators nog steeds betrokken zijn. Systemen moeten worden ontworpen met veilige en efficiënte handmatige toegankelijkheid in gedachten. Het opschorten van een roll-overhead met een portaal kan bijvoorbeeld de doorvoer verbeteren, maar brengt nieuwe risico's met zich mee als operators halverwege het proces moeten ingrijpen. Het gekozen type automatisering moet niet alleen aansluiten bij de productvariabiliteit, maar ook bij de hoeveelheid menselijk toezicht die het proces nog steeds vereist.

Mogelijkheden in transport en overslag

Het verplaatsen van jumborollen naar de snijmachine blijft een van de meest arbeidsintensieve stappen bij het hanteren van rollen, vanwege hun formaat, gewicht en onhandige geometrie. Operators maken traditioneel gebruik van karren, takels of tilhulpmiddelen; gereedschappen die vaak langzaam en ergonomisch veeleisend zijn. Nieuwere oplossingen, zoals autonome mobiele robots (AMR's), beginnen dit proces te stroomlijnen en de belasting voor operators te verminderen.

In tegenstelling tot traditionele automatisch geleide voertuigen (AGV's) kunnen AMR's routes in realtime aanpassen, door complexe omgevingen navigeren en obstakels vermijden - een mogelijkheid die bekend staat als dynamische bewegingsplanning. Dit maakt ze vooral waardevol in productiegebieden met veel voetgangersverkeer of smalle paden. Met AMR's kunnen filmverwerkers de afhankelijkheid van karren en takels verminderen en tegelijkertijd de doorvoer en de veiligheid van de werknemers verbeteren.

Een robotsysteem voor rolhandling tilt en positioneert een voltooide filmrol met behulp van een gereedschap met kerngreep aan het einde van de arm, waardoor handmatige handelingen worden verminderd en de herhaalbaarheid bij de verdere verwerking wordt verbeterd.

Downstream-integratie en inspectie

Naast de snijmachine kan automatisering ook de stappen ondersteunen die nodig zijn om rollen voor te bereiden voor verzending of stroomafwaartse verwerking, inclusief etiketteren, palletiseren, rekfolie en verpakken, die allemaal mogelijkheden bieden voor geïntegreerde automatisering.

Inspectie kan ook worden geautomatiseerd, met behulp van visionsystemen of sensoren om in realtime de juiste wikkeling, plaatsing van het label of de integriteit van het oppervlak te verifiëren. Door deze controles in de workflow op te nemen, bent u minder afhankelijk van handmatige controles en kunt u een consistentere productkwaliteit garanderen.

Ontwerpen voor flexibiliteit en institutionele kennis

Succesvol automatiseringsontwerp vereist praktische kennis van de dagelijkse activiteiten op de fabrieksvloer. Operators ontwikkelen vaak informele routines of aanpassingen die niet in de procesdocumentatie zijn vastgelegd, maar spelen toch een cruciale rol bij het soepel laten verlopen van de productie.

Het vastleggen van deze ongedocumenteerde praktijken tijdens de systeemontdekkingsfase zorgt ervoor dat automatiseringssystemen deze kunnen repliceren of de noodzaak ervan veilig kunnen elimineren. Zoiets eenvoudigs als het aanbrengen van extra tape om een ​​rol vast te zetten lijkt misschien onbelangrijk, maar het kan essentieel zijn voor de bescherming van het product tijdens het hanteren. Door het vloerpersoneel tijdens de ontwerpfase te betrekken, kunnen deze operationele details worden geïdentificeerd en worden kostbare vergissingen vermeden zodra het systeem live is.

Industriële robot geïntegreerd met een rolhandlingarmatuur demonstreert geautomatiseerde overdracht van een snij-/opwikkelcel naar aangrenzende processen, waardoor een hogere doorvoer wordt ondersteund en de belasting van de operator wordt geminimaliseerd.

Vooruitkijken:waar de automatisering naartoe gaat

De snijtechnologie gaat vooruit, vooral op het gebied van herwikkelaars. Met revolveropwikkelaars kunnen machines bijvoorbeeld blijven werken terwijl afgewerkte rollen automatisch worden verwisseld om de stilstandtijd tot een minimum te beperken. Dit verhoogt de doorvoer, maar stelt ook nieuwe eisen aan de downstream-automatisering, die gelijke tred moet houden door voltooide rollen snel af te werken en zich zonder vertragingen voor te bereiden op de volgende cyclus.

Om deze prestatieverbeteringen te kunnen evenaren, moet de rolbehandeling ook evolueren, niet alleen voor producttransport, maar ook voor het opvoeren, oriënteren, inspecteren en voorbereiden van rollen voor verzending of verdere verwerking. Automatisering die deze volledige reikwijdte ondersteunt (rolvariabiliteit, handmatige back-upbehoeften en integratie met bestaande workflows) kan verwerkers helpen handmatige interventies te verminderen, fouten te minimaliseren en de consistentie te vergroten over een breed scala aan SKU's en rolformaten.

Naarmate automatiseringssystemen steeds capabeler worden en geavanceerde motion control, veiligheid en inline-inspectie integreren, wordt rolverwerking steeds compatibeler met automatisering. Filmverwerkers die deze systemen proactief moderniseren, kunnen van een traditioneel knelpunt een uiterst efficiënt proces maken. Door samen te werken met een systeemintegrator die ervaring heeft met op rollen gebaseerde automatisering kunnen filmverwerkers hun activiteiten moderniseren en tegelijkertijd compatibiliteit met zowel oudere apparatuur als de veranderende productie-eisen garanderen.

OVER DE AUTEUR:Kelly Chalmers is senior programmamanager bij Applied Manufacturing Technologies (Orion, Michigan), waar ze zich al meer dan twintig jaar specialiseert in flexibele automatisering en rolhandlingsystemen. Met ervaring in technisch ontwerp, simulatie en systeemintegratie heeft ze leiding gegeven aan complexe automatiseringsprojecten in verschillende productieomgevingen. Chalmers heeft een B.S.E. in industriële en operationele engineering aan de Universiteit van Michigan en een MBA aan Kettering University.  Contactpersoon: 248-409-2000; kchalmers@appliedmfg.com; toegepastmfg.com.