Korea Ever-Power · คู่มือวิศวกรรมการใช้งาน
เฟืองตัวหนอนและล้อเฟืองตัวหนอนสำหรับระบบขับเคลื่อนแบบดัชนีของเครื่องบรรจุภัณฑ์
ห้องบรรจุภัณฑ์ที่มีเครื่องจักร 12 เครื่องทำงานพร้อมกัน ต้องมีระดับเสียงต่ำกว่า 85 เดซิเบล (A) สำหรับผู้ปฏิบัติงานที่ทำงานเป็นเวลา 8 ชั่วโมง โดยแต่ละเครื่องมีระดับเสียงที่กำหนดไว้ที่ 78 เดซิเบล (A) และแต่ละเครื่องมีแหล่งกำเนิดเสียง 6 ถึง 10 แหล่ง ชุดเฟืองที่ตัวขับการจัดตำแหน่งได้รับการจัดสรรระดับเสียงไว้ที่ 65 ถึง 68 เดซิเบล (A) ซึ่งการที่จะเป็นไปตามงบประมาณที่กำหนดไว้หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเพียงข้อเดียว นั่นคือ ความเรียบของพื้นผิวตัวหนอน
เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ เช่น เครื่องบรรจุกล่อง เครื่องบรรจุลัง เครื่องขึ้นรูปและปิดผนึก เครื่องห่อฟิล์ม และเครื่องอบฟิล์มหด ใช้เฟืองตัวหนอนคู่เป็นกลไกขับเคลื่อนแบบกำหนดตำแหน่งเพื่อเคลื่อนย้ายผลิตภัณฑ์ผ่านเครื่องจักรในรอบการทำงานแบบเริ่ม-หยุด-เริ่มที่แม่นยำ วิธีการจัดสรรงบประมาณเสียงรบกวนเป็นเครื่องมือกำหนดคุณสมบัติที่เชื่อมโยงขีดจำกัดเสียงรบกวนในการทำงานในโรงงานบรรจุภัณฑ์ (85 dB(A) ตามมาตรฐาน OSHA, 80 dB(A) ตามข้อกำหนดของสหภาพยุโรป) กับปริมาณเสียงรบกวนที่เกิดจากเฟืองตัวหนอนแต่ละคู่ โดยแต่ละแหล่งกำเนิดเสียงจะมี 6 ถึง 10 แหล่ง และแต่ละแหล่งจะได้รับการจัดสรรงบประมาณ 65 ถึง 68 dB(A) ซึ่งสามารถทำได้ด้วยเฟืองตัวหนอนแบบเจียรที่ Ra 0.4 µm แต่ไม่สามารถทำได้ด้วยเฟืองตัวหนอนแบบมีร่องที่ Ra 1.6 µm (ซึ่งให้เสียง 70 ถึง 76 dB(A)) ระบบขับเคลื่อนการจัดเรียงสินค้าในบรรจุภัณฑ์แตกต่างจากระบบขับเคลื่อนแบบต่อเนื่องตรงที่การทำงานแบบเริ่มและหยุด: การหมุนจัดเรียงสินค้า 60 ถึง 200 รอบต่อนาที ทำให้เกิดแรงบิดเร่งและลดความเร็วอย่างฉับพลันในทุกรอบ ซึ่งต้องการค่าตัวประกอบการบริการ 1.5 ถึง 2.0 ชุดเฟืองตัวหนอนแบบเริ่มเดียวช่วยรักษาตำแหน่งระหว่างการหมุนจัดเรียง (กล่องจะอยู่กับที่ระหว่างการบรรจุ การปิดผนึก หรือการติดฉลาก) ส่วนชุดเฟืองตัวหนอนแบบสองเริ่มช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในสถานีการทำงานแบบต่อเนื่องที่ไม่จำเป็นต้องมีการรักษาตำแหน่ง
เหตุใดเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์จึงใช้ชุดเฟืองตัวหนอนสำหรับระบบขับเคลื่อนการจัดตำแหน่ง
เครื่องบรรจุภัณฑ์จะเคลื่อนย้ายผลิตภัณฑ์ผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การตั้งกล่อง การวางผลิตภัณฑ์ลงไป การปิดฝา การติดกาวหรือปิดผนึก การพิมพ์รหัสวันที่ และการจัดกลุ่มลงในลัง แต่ละกระบวนการจำเป็นต้องให้ผลิตภัณฑ์หยุดชั่วคราว (50 ถึง 200 มิลลิวินาที) ในขณะที่ดำเนินการ จากนั้นจึงเคลื่อนไปยังสถานีถัดไป การเคลื่อนที่แบบเริ่ม-หยุด-เคลื่อนนี้เรียกว่า การจัดเรียงตำแหน่ง (indexing)
ชุดเฟืองตัวหนอนเป็นระบบขับเคลื่อนการจัดเรียงชิ้นงานที่นิยมใช้ เนื่องจากสามารถยึดชิ้นงานให้อยู่กับที่ระหว่างขั้นตอนการทำงาน (ล็อคตัวเอง) เคลื่อนที่ได้อย่างราบรื่นระหว่างขั้นตอนการส่งผ่าน (การสั่นสะเทือนต่ำ) และมีขนาดกะทัดรัดพอดีกับโครงเครื่อง (การวางตำแหน่งมอเตอร์ 90 องศา) คุณสมบัติทั้งสามนี้ทำให้เฟืองตัวหนอนและล้อเฟืองตัวหนอนเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับการจัดเรียงชิ้นงานในบรรจุภัณฑ์ที่ความเร็วสูงสุดถึง 200 ชิ้นต่อนาที
ระบบล็อคอัตโนมัติช่วยยึดสายพานลำเลียงหรือแท่นหมุนให้หยุดนิ่งระหว่างตำแหน่งต่างๆ ผลิตภัณฑ์จะคงอยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำใต้หัวบรรจุ หัวปิดผนึก หรือหัวติดฉลาก โดยไม่ต้องใช้เบรกหรือระบบล็อคเชิงกลแยกต่างหาก
การสัมผัสแบบเลื่อนโดยธรรมชาติของเฟืองตัวหนอนทำให้เกิดเส้นโค้งความเร่งที่ราบเรียบโดยปราศจากการสั่นสะเทือนจากการกระแทกของฟันเฟืองที่เฟืองตรงหรือเฟืองเกลียวสร้างขึ้นในแต่ละครั้งที่ฟันเฟืองเข้าประกบกัน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากการสั่นสะเทือนในขณะที่เริ่มการเคลื่อนที่อาจทำให้ตำแหน่งของผลิตภัณฑ์ในกล่องหรือบนสายพานลำเลียงเคลื่อนที่ได้
โรงงานบรรจุภัณฑ์ที่มีเครื่องจักร 8 ถึง 20 เครื่อง ต้องมีระดับเสียงต่ำกว่าขีดจำกัดเสียงรบกวนในการทำงานสำหรับผู้ปฏิบัติงานที่ทำงาน 8 ชั่วโมง เสียงการเสียดสีของเฟืองตัวหนอนนั้นต่ำกว่าเสียงการเสียดสีของเฟืองตรงที่เทียบเท่ากันถึง 8 ถึง 15 เดซิเบล (เอ) ซึ่งเป็นส่วนสำคัญที่ช่วยลดเสียงรบกวนโดยรวมของโรงงานได้
การจัดสรรงบประมาณด้านเสียงรบกวน — จากขีดจำกัดของห้องโถงไปจนถึงเป้าหมายของคู่เฟืองตัวหนอน
วิธีการคำนวณงบประมาณเสียงรบกวนจะทำงานย้อนกลับจากขีดจำกัดตามกฎระเบียบไปยังการจัดสรรเสียงรบกวนของแต่ละองค์ประกอบ ตรรกะนี้อิงตามกฎการบวกเดซิเบล: แหล่งกำเนิดเสียงที่เหมือนกัน N แหล่งที่ระดับ L แต่ละแหล่งจะสร้างระดับรวมเท่ากับ L + 10 × log₁₀(N) เมื่อทำงานย้อนกลับ: ระดับของแหล่งกำเนิดเสียงแต่ละแหล่งจะต้องเป็น L_total − 10 × log₁₀(N)
ตารางด้านล่างแสดงให้เห็นว่างบประมาณเสียงรบกวนของชุดเฟืองตัวหนอนเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อจำนวนเครื่องจักรในโรงงานและมาตรฐานข้อบังคับที่ใช้เปลี่ยนไป
ตารางนี้เผยให้เห็นข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญ: ชุดเฟืองตัวหนอนที่ยอมรับได้ในโรงงาน OSHA ที่มีเครื่องจักร 4 เครื่อง (เฟืองตัวหนอนแบบมีร่อง Ra 0.8 µm ที่งบประมาณ 71 dB) จะไม่เป็นไปตามข้อกำหนดในโรงงาน EU ที่มีเครื่องจักร 20 เครื่อง (ต้องใช้เฟืองตัวหนอนแบบขัดเงา Ra 0.2 µm บวกกับล้อ POM ที่งบประมาณ 57 dB) ข้อกำหนดของชุดเฟืองตัวหนอนเดียวกันไม่สามารถนำไปใช้ได้กับโรงงานบรรจุภัณฑ์ทุกแห่ง — งบประมาณด้านเสียงขึ้นอยู่กับจำนวนเครื่องจักรที่ใช้พื้นที่ร่วมกัน ผู้ผลิตเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ที่จำหน่ายทั่วโลกจำเป็นต้องมีชุดเฟืองตัวหนอนอย่างน้อยสองระดับเสียง: มาตรฐาน (Ra 0.4 ถึง 0.8 µm) สำหรับโรงงานขนาดเล็กถึงขนาดกลาง และระดับพรีเมียม (Ra 0.2 µm + POM) สำหรับโรงงานขนาดใหญ่ที่อยู่ภายใต้ข้อกำหนดของ EU
หน้าที่การกำหนดดัชนีการสตาร์ท-หยุด — แรงบิดเร่งความเร็วและปัจจัยการใช้งาน
ระบบขับเคลื่อนแบบกำหนดตำแหน่งสำหรับบรรจุภัณฑ์แตกต่างจากระบบขับเคลื่อนแบบเคลื่อนที่ต่อเนื่องในประเด็นพื้นฐาน คือ มอเตอร์จะเร่งความเร็วสายพานลำเลียงจากศูนย์ไปจนถึงความเร็วเต็มที่ เคลื่อนที่ไปหนึ่งตำแหน่ง (50 ถึง 300 มม.) แล้วลดความเร็วกลับไปที่ศูนย์อีกครั้ง — ทำซ้ำ 60 ถึง 200 ครั้งต่อนาที ในแต่ละช่วงการเร่งความเร็วจะสร้างแรงบิดสูงสุด 1.5 ถึง 2.5 เท่าของแรงบิดขณะทำงานที่ความเร็วคงที่ ขึ้นอยู่กับมวลของผลิตภัณฑ์ ตำแหน่งการเคลื่อนที่ และเวลาในการเร่งความเร็ว
ปัจจัยบริการสำหรับการคำนวณภาษีดัชนี แคตตาล็อกชุดเฟืองตัวหนอนแบบใช้งานต่อเนื่องมาตรฐานจะถือว่าการทำงานเป็นแบบสภาวะคงที่ แต่สำหรับการใช้งานแบบเปลี่ยนตำแหน่ง (Indexing duty) จำเป็นต้องใช้ค่าตัวประกอบการใช้งาน (Service Factor หรือ SF) 1.5 ถึง 2.0 กับแรงบิดสูงสุดขณะเร่งความเร็ว (ไม่ใช่แรงบิดเฉลี่ย) สำหรับเครื่องบรรจุกล่องที่เปลี่ยนตำแหน่งที่ 150 รอบต่อนาที โดยแต่ละสถานีมีมวลสินค้า 0.5 กิโลกรัม และมี 20 สถานีบนสายพานลำเลียง: มวลเคลื่อนที่ทั้งหมดประมาณ 10 กิโลกรัม บวกกับมวลของโซ่สายพานลำเลียง (โดยทั่วไป 5 ถึง 15 กิโลกรัม) ที่เวลาเร่งความเร็ว 0.1 วินาที ถึงความเร็วในการเปลี่ยนตำแหน่ง 0.5 เมตร/วินาที แรงบิดขณะเร่งความเร็วจะประมาณ 1.8 เท่าของแรงบิดขณะทำงานที่เกิดจากแรงเสียดทานเพียงอย่างเดียว ด้วยค่า SF 1.5 สำหรับการใช้งานแบบเปลี่ยนตำแหน่ง ชุดเฟืองตัวหนอนจะต้องมีพิกัดแรงบิดที่ 2.7 เท่าของแรงบิดที่เกิดจากแรงเสียดทานเพียงอย่างเดียว ซึ่งเกือบสามเท่าของค่าที่คำนวณอย่างง่ายจากแรงดึงของสายพานเพียงอย่างเดียวจะบ่งบอกได้
การจัดทำดัชนีแบบเริ่มต้นครั้งเดียวเทียบกับการจัดทำดัชนีแบบเริ่มต้นสองครั้ง สถานีที่ต้องการการคงตำแหน่งระหว่างช่วงหยุดนิ่ง (หัวบรรจุ, แถบปิดผนึก, เครื่องติดฉลาก) ต้องใช้ชุดเฟืองตัวหนอนแบบล็อคตัวเองแบบเริ่มเดียว ส่วนสถานีที่มีการเคลื่อนที่ต่อเนื่อง (สายพานลำเลียงขาเข้า, สายพานลำเลียง) สามารถใช้ชุดเฟืองตัวหนอนแบบสองเริ่มเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพได้ 15 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ โดยทั่วไปแล้วเครื่องบรรจุภัณฑ์จะมีชุดขับเฟืองตัวหนอนแบบเริ่มเดียว (เริ่มเดียว) 2 ถึง 3 ชุด และชุดขับแบบเคลื่อนที่ต่อเนื่อง (สองเริ่ม) 1 ถึง 2 ชุด ข้อกำหนดที่ถูกต้องคือต่อสถานี ไม่ใช่ต่อเครื่อง
บริษัทรับจ้างบรรจุเครื่องสำอางจากเกาหลีใต้ ซึ่งดำเนินงานเครื่องบรรจุกล่อง 8 เครื่องในโรงงานบรรจุภัณฑ์ขนาด 1,200 ตารางเมตร ได้รับการแจ้งเตือนเรื่องระดับเสียงจาก KOSHA (สำนักงานความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงานแห่งเกาหลี) โดยมีค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักตามเวลาอยู่ที่ 87.2 เดซิเบล (dB(A)) ณ สถานีผู้ปฏิบัติงาน ซึ่งเกินกว่าขีดจำกัดที่ 85 เดซิเบล (dB(A)) บริษัทได้ทำการตรวจสอบเบื้องต้นเกี่ยวกับการติดตั้งฉนวนกันเสียงรอบเครื่องจักรแต่ละเครื่อง โดยมีค่าใช้จ่ายที่เสนอราคา 4,500 ดอลลาร์สหรัฐต่อเครื่อง (รวม 36,000 ดอลลาร์สหรัฐสำหรับ 8 เครื่อง) ก่อนดำเนินการต่อ วิศวกรซ่อมบำรุงได้ทำการวัดระดับเสียงของชิ้นส่วนแต่ละชิ้น และพบว่าเฟืองตัวหนอนในเครื่องจักร 6 จาก 8 เครื่องเป็นแบบขัดผิวหยาบ (Ra 1.2 ถึง 1.6 µm) ซึ่งแต่ละคู่ก่อให้เกิดเสียงดัง 72 ถึง 76 เดซิเบล (dB(A)) การเปลี่ยนชุดเฟืองตัวหนอนทั้งหมด (18 คู่ ใน 6 เครื่อง) ด้วยชุดเฟืองตัวหนอนแบบขัดผิวเรียบ (Ra 0.4 µm) ช่วยลดเสียงรบกวนต่อเครื่องลงได้ 6 ถึง 8 dB(A) ทำให้ค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักของเสียง (TWA) ในห้องบรรจุภัณฑ์ลดลงจาก 87.2 เหลือประมาณ 81 dB(A) ซึ่งต่ำกว่าขีดจำกัด 85 dB มาก ค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนชุดเฟืองตัวหนอน: 18 คู่ × 95 USD = 1,710 USD ยกเลิกการติดตั้งตู้กันเสียง บรรลุสถานะเป็นไปตามมาตรฐานเสียงรบกวนด้วยค่าใช้จ่าย 1,710 USD แทนที่จะเป็น 36,000 USD ซึ่งประหยัดได้ถึง 95 เปอร์เซ็นต์ บทเรียน: ก่อนที่จะระบุรายละเอียดของตู้กันเสียงระดับเครื่องจักรสำหรับห้องบรรจุภัณฑ์ที่มีเสียงดัง ควรตรวจสอบว่าชุดเฟืองตัวหนอนนั้นเป็นแบบกัดขึ้นรูปหรือแบบขัดผิวเรียบ การปรับปรุงคุณภาพผิวของชุดเฟืองตัวหนอนเพียงอย่างเดียวอาจช่วยแก้ปัญหาเสียงรบกวนได้ในราคาเพียง 5 เปอร์เซ็นต์ของค่าใช้จ่ายในการติดตั้งตู้กันเสียง
กรณีศึกษาข้อกำหนดของชุดเฟืองตัวหนอนสำหรับเครื่องบรรจุภัณฑ์สามแบบ
กรณีที่ 1 — เครื่องบรรจุกล่องเครื่องสำอางเกาหลี: 120 กล่องต่อนาที, ห้องเครื่องจักร 8 เครื่อง, ข้อกำหนดด้านเสียงรบกวน
บริษัทรับจ้างบรรจุภัณฑ์เครื่องสำอางจากเกาหลีแห่งหนึ่งระบุชุดเฟืองตัวหนอนสำหรับไดรฟ์กำหนดตำแหน่ง 3 ตัวต่อเครื่องบรรจุกล่อง 8 เครื่อง (ไดรฟ์กำหนดตำแหน่งสายพานลำเลียงหลัก, ตัวตั้งกล่อง, ตัวปิดฝา) อัตราการกำหนดตำแหน่ง: 120 กล่องต่อนาที น้ำหนักกล่อง: 85 กรัม (รวมผลิตภัณฑ์) มวลสายพานลำเลียง: 12 กิโลกรัม ระยะห่างของไดรฟ์กำหนดตำแหน่ง: 120 มิลลิเมตร เวลาเร่งความเร็ว: 0.08 วินาที แรงบิดเร่งความเร็วสูงสุด: 28 นิวตันเมตร ค่า SF สำหรับงานกำหนดตำแหน่ง: 1.5 แรงบิดที่ต้องการ: 42 นิวตันเมตรต่อไดรฟ์ งบประมาณเสียงรบกวนเมื่อมีเครื่องจักร 8 เครื่องในห้องโถง: 66 เดซิเบล (A) ต่อแหล่งกำเนิด (ขีดจำกัด OSHA 85 เดซิเบล) ชุดเฟืองตัวหนอน: แบบเริ่มต้นเดี่ยว โมดูล 2 ระยะห่างศูนย์กลาง 50 มิลลิเมตร อัตราส่วน 20:1 ค่า Ra บนพื้นดิน 0.4 ไมโครเมตร เสียงรบกวนที่วัดได้: 62 เดซิเบล (A) ต่อคู่ — อยู่ในงบประมาณ 66 เดซิเบล (A) โดยมีระยะเผื่อ 4 เดซิเบล วัสดุ: เฟืองตัวหนอนชุบสังกะสี, ล้อบรอนซ์ฟอสฟอรัส ราคาต่อคู่: 68 ดอลลาร์สหรัฐ ราคาสำหรับ 3 ชุดขับ × 8 เครื่อง = 24 คู่: 1,632 ดอลลาร์สหรัฐ ระดับเสียงรบกวนฮอลล์หลังจากเปลี่ยนคู่เฟืองที่สึกหรอด้วยสายดิน: 81 dB(A) TWA — เป็นไปตามมาตรฐาน
กรณีที่ 2 — เครื่องบรรจุแผงยาแบบญี่ปุ่น: 180 แผงต่อนาที, อยู่ใกล้ห้องปลอดเชื้อ, การสั่นสะเทือนต่ำ
บริษัทผลิตบรรจุภัณฑ์ยาของญี่ปุ่นแห่งหนึ่งได้ระบุชุดเฟืองตัวหนอนสำหรับระบบขับเคลื่อนการขึ้นรูปด้วยความร้อนของเครื่องบรรจุแผงยาแบบแผง (blister packer) ที่ทำงานที่ความเร็ว 180 แผงต่อนาที เครื่องจักรตั้งอยู่ในห้องที่อยู่ติดกับห้องคลีนรูม ISO Class 8 ข้อกำหนดเพิ่มเติมสองประการนอกเหนือจากบรรจุภัณฑ์มาตรฐาน ได้แก่ การสั่นสะเทือนต่ำ (สถานีขึ้นรูปด้วยความร้อนมีความไวต่อความร้อน การสั่นสะเทือนทำให้ PVC ร้อนไม่สม่ำเสมอ) และเอกสารรับรองสำหรับอุตสาหกรรมยา (ใบรับรอง EN 10204 Type 2.2, จาระบี NSF H1) ชุดเฟืองตัวหนอน: แบบขึ้นด้านเดียว โมดูล 2 ระยะห่างศูนย์กลาง 50 มม. อัตราส่วน 15:1 พื้นผิวขัดเรียบ Ra 0.4 µm ตัวหนอนทำจากเหล็ก AISI 304 ล้อทำจากทองแดงฟอสฟอรัส ใช้จาระบีสังเคราะห์ NSF H1 วัดการสั่นสะเทือนที่สถานีขึ้นรูปด้วยความร้อนได้ 0.03 มม./วินาที RMS ซึ่งอยู่ในขีดจำกัด 0.08 มม./วินาที ที่กระบวนการขึ้นรูปยอมรับได้ ระดับเสียง: 60 dB(A) ที่ระยะ 1 เมตร ราคาต่อคู่: 125 ดอลลาร์สหรัฐ (รวมค่าพรีเมียมสำหรับเอกสารรับรองอุตสาหกรรมยา) เฟืองตัวหนอนลดรอบสำหรับงานบรรจุภัณฑ์ ตัวเลือกที่ออกแบบมาสำหรับงานบรรจุภัณฑ์ที่ต้องการควบคุมเสียงรบกวนและอยู่ติดกับห้องปลอดเชื้อ
กรณีที่ 3 — เครื่องห่อหุ้มเครื่องดื่มแบบหดตัวของเวียดนาม: 80 ชิ้นต่อนาที ต้นทุนแข่งขันได้ โรงผลิต 4 เครื่อง
บริษัทผลิตเครื่องดื่มแห่งหนึ่งในเวียดนามระบุให้ใช้เฟืองตัวหนอนคู่สำหรับไดรฟ์กำหนดตำแหน่ง 2 ตัวต่อเครื่องห่อฟิล์ม (ไดรฟ์ป้อนเข้าและไดรฟ์เลื่อนฟิล์ม) สำหรับเครื่องจักร 4 เครื่อง อัตราการกำหนดตำแหน่ง: 80 แพ็คต่อนาที น้ำหนักบรรจุภัณฑ์: 6 กก. (ขวด PET ขนาด 500 มล. จำนวน 12 ขวด) ระยะห่างของไดรฟ์: 250 มม. เวลาเร่งความเร็ว: 0.15 วินาที แรงบิดเร่งความเร็วสูงสุด: 85 นิวตันเมตร (บรรจุภัณฑ์หนัก) ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานสำหรับการกำหนดตำแหน่ง: 2.0 (โหลดหนัก การเร่งความเร็วสูง) แรงบิดที่ต้องการ: 170 นิวตันเมตร งบประมาณด้านเสียงสำหรับเครื่องจักร 4 เครื่อง ตามมาตรฐาน OSHA 85 dB: 71 dB(A) ต่อแหล่งกำเนิดเสียง — สามารถทำได้ด้วยเฟืองตัวหนอนแบบขัดผิวเรียบที่ Ra 0.8 µm (วัดได้ 68 dB(A)) งบประมาณด้านเสียงที่มากขึ้นช่วยลดความจำเป็นในการขัดผิวเรียบ — ประหยัดได้ประมาณ 22 ดอลลาร์สหรัฐต่อคู่ ชุดเฟืองตัวหนอน: แบบขึ้นเดี่ยว โมดูล 3 ระยะห่างศูนย์กลาง 63 มม. อัตราส่วน 25:1 ผิวเรียบ Ra 0.8 µm วัสดุ: เฟืองตัวหนอนชุบสังกะสี ล้อบรอนซ์ฟอสฟอรัส ราคาต่อคู่: 58 ดอลลาร์สหรัฐ ราคาสำหรับ 2 ชุดขับ × 4 เครื่อง = 8 คู่: 464 ดอลลาร์สหรัฐ กรณีนี้แสดงให้เห็นว่าวิธีการประเมินงบประมาณด้านเสียงรบกวนบางครั้งก็ช่วยให้เลือกใช้เฟืองตัวหนอนแบบผิวเรียบที่มีต้นทุนต่ำกว่าได้ — ไม่ใช่ทุกงานบรรจุภัณฑ์ที่ต้องการผิวเรียบแบบเจียร
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: ฉันจะวัดปริมาณเสียงรบกวนที่เกิดจากชุดเฟืองตัวหนอนในเครื่องจักรที่มีอยู่ได้อย่างไร?
วัดระดับเสียงโดยรวมของเครื่องจักรขณะที่แหล่งกำเนิดเสียงทั้งหมดทำงาน (L_total) จากนั้นหยุดหรือถอดชุดเฟืองตัวหนอนออก (ถ้าทำได้ทางกลไก) และวัดระดับเสียงขณะที่แหล่งกำเนิดเสียงอื่นๆ ทำงาน (L_remaining) คำนวณระดับเสียงที่เกิดจากชุดเฟืองตัวหนอนได้จากสูตร: L_worm = 10 × log₁₀(10^(L_total/10) − 10^(L_remaining/10)) หากไม่สามารถแยกชุดเฟืองตัวหนอนได้ ให้ใช้การวัดแบบใกล้สนามโดยใช้หัววัดความเข้มเสียงที่วางห่างจากตัวเรือนเฟืองตัวหนอน 50 ถึง 100 มม. วิธีนี้จะให้ระดับเสียงเฉพาะแหล่งกำเนิดเสียงโดยมีการรบกวนจากแหล่งกำเนิดเสียงอื่นๆ น้อยลง เปรียบเทียบระดับเสียงที่วัดได้จากชุดเฟืองตัวหนอนกับงบประมาณเสียงรบกวนที่จัดสรรไว้สำหรับการกำหนดค่าห้องโถงเฉพาะนั้น
ถาม: เสียงของชุดเฟืองตัวหนอนจะดังขึ้นตามความเร็วในการหมุนหรือไม่?
ใช่แล้ว เสียงการทำงานของเฟืองจะเพิ่มขึ้นประมาณ 3 เดซิเบล (A) ต่อการเพิ่มความเร็วรอบเป็นสองเท่า เฟืองตัวหนอนที่สร้างเสียง 62 เดซิเบล (A) ที่ความเร็ว 60 รอบต่อนาที จะสร้างเสียงประมาณ 65 เดซิเบล (A) ที่ความเร็ว 120 รอบต่อนาที และ 68 เดซิเบล (A) ที่ความเร็ว 240 รอบต่อนาที ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วและเสียงนี้หมายความว่า ระดับเสียงรบกวนอาจเป็นไปตามเป้าหมายที่ความเร็วต่ำ แต่จะเกินเป้าหมายที่ความเร็วสูงในเครื่องจักรเดียวกัน เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ที่มีความสามารถในการปรับความเร็วได้ ควรทดสอบเสียงรบกวนที่ความเร็วสูงสุดที่กำหนด ไม่ใช่ที่ความเร็วในการทำงานปกติ เพราะระดับเสียงรบกวนต้องเป็นไปตามเป้าหมายในกรณีที่แย่ที่สุด
ถาม: ฉันสามารถใช้มอเตอร์เซอร์โวร่วมกับเฟืองตัวหนอนสำหรับการจัดวางตำแหน่งบรรจุภัณฑ์ได้หรือไม่?
ใช่แล้ว มอเตอร์เซอร์โวที่มีตัวเข้ารหัสป้อนกลับกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นสำหรับการจัดวางตำแหน่งบรรจุภัณฑ์ที่มีความแม่นยำสูง ชุดเฟืองตัวหนอนให้ค่าอัตราส่วนเชิงกลและการล็อคตัวเอง ในขณะที่เซอร์โวให้การควบคุมตำแหน่งที่แม่นยำด้วยโปรไฟล์การเร่งความเร็วที่ตั้งโปรแกรมได้ การผสมผสานนี้ช่วยขจัดความจำเป็นในการใช้ตัวจัดวางตำแหน่งแบบใช้ลูกเบี้ยว (กลไก Geneva, ลูกเบี้ยวทรงกระบอก) ที่จำกัดอยู่ที่ระยะห่างของการจัดวางตำแหน่งคงที่ การผสมผสานระหว่างเซอร์โวและเฟืองตัวหนอนสามารถเปลี่ยนระยะห่างของการจัดวางตำแหน่ง โปรไฟล์การเร่งความเร็ว และเวลาหยุดนิ่งผ่านการเปลี่ยนแปลงสูตรซอฟต์แวร์ ทำให้สามารถเปลี่ยนรูปแบบผลิตภัณฑ์ได้อย่างรวดเร็ว ควรระบุค่าการคลายตัวของชุดเฟืองตัวหนอนไว้ที่ค่าที่แคบที่สุด (ต่ำกว่า 8 อาร์คมิน) เมื่อใช้กับไดรฟ์เซอร์โว เนื่องจากวงจรควบคุมตำแหน่งของตัวควบคุมเซอร์โวอาจเกิดการสั่นหากการคลายตัวเกินค่า deadband ที่ตั้งไว้ของตัวควบคุม
ถาม: โดยทั่วไปแล้วชุดเฟืองตัวหนอนของเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์มีอายุการใช้งานนานเท่าใด?
เครื่องจักรบรรจุภัณฑ์โดยทั่วไปทำงานกะเดียวหรือสองกะ (2,000 ถึง 4,500 ชั่วโมงต่อปี) ด้วยอัตราการหมุน 60 ถึง 200 รอบต่อนาที ที่ 120 รอบต่อนาทีและ 3,000 ชั่วโมงต่อปี จำนวนรอบต่อปีจะอยู่ที่ประมาณ 21.6 ล้านรอบ ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มการใช้งานเฟืองตัวหนอนที่มีรอบการหมุนสูงที่สุด แม้จะมีจำนวนรอบการหมุนสูงเช่นนี้ แต่แรงบิดต่อรอบนั้นต่ำ (โดยทั่วไป 10 ถึง 100 นิวตันเมตร) ดังนั้นความเสียหายจากความล้าสะสมต่อรอบจึงไม่มากนัก อายุการใช้งานของล้อบรอนซ์ภายใต้สภาวะเหล่านี้คือ 3 ถึง 6 ปี ซึ่งถูกจำกัดโดยการเพิ่มขึ้นของระยะห่างระหว่างฟันเฟืองที่ส่งผลต่อความแม่นยำในการหมุนมากกว่าความเสียหายของฟันเฟือง อายุการใช้งานของเฟืองตัวหนอนเหล็กคือ 8 ถึง 15 ปี การวัดระยะห่างระหว่างฟันเฟืองประจำปีเป็นเครื่องมือตรวจสอบหลัก – ควรวางแผนเปลี่ยนล้อเมื่อระยะห่างระหว่างฟันเฟืองเกินค่าความคลาดเคลื่อนของตำแหน่งการหมุนของเครื่องจักร (โดยทั่วไป 0.1 ถึง 0.3 มม. ที่สายพานลำเลียงผลิตภัณฑ์)
ถาม: การใช้เฟืองตัวหนอน POM แทนเฟืองตัวหนอนบรอนซ์ในงานบรรจุภัณฑ์มีข้อดีด้านการลดเสียงรบกวนหรือไม่?
ล้อเฟืองตัวหนอน POM สร้างเสียงรบกวนน้อยกว่าล้อเฟืองตัวหนอนบรอนซ์ 8 ถึง 12 เดซิเบล (A) ที่ความเร็วและภาระเท่ากัน เนื่องจากคุณสมบัติการลดแรงสั่นสะเทือนของวัสดุช่วยดูดซับพลังงานจากการสั่นสะเทือนของเฟือง สำหรับเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ที่ใช้งานในโรงงานขนาดใหญ่ที่อยู่ภายใต้ข้อกำหนดของสหภาพยุโรป ซึ่งงบประมาณสำหรับคู่เฟืองตัวหนอนต่ำกว่า 60 เดซิเบล (A) ล้อ POM ที่ใช้ร่วมกับเฟืองตัวหนอนที่ผ่านการเจียรหรือขัดเงา (Ra 0.2 ถึง 0.4 µm) สามารถลดเสียงรบกวนได้ 48 ถึง 55 เดซิเบล (A) ซึ่งอยู่ในงบประมาณที่จำกัดมาก ข้อเสียคืออายุการใช้งานของล้อ: POM มีอายุการใช้งาน 1.5 ถึง 3 ปีในการใช้งานแบบหมุนเพื่อจัดเรียงชิ้นงานในบรรจุภัณฑ์ เทียบกับ 3 ถึง 6 ปีสำหรับบรอนซ์ ที่แรงบิดต่ำซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของบรรจุภัณฑ์ (10 ถึง 80 นิวตันเมตร) POM มีความเหมาะสมทางกล ภาระอยู่ในขีดจำกัดความเค้นสัมผัสของ POM ความแตกต่างของต้นทุนต่อล้อ (POM 4 ถึง 8 ดอลลาร์สหรัฐ เทียบกับบรอนซ์ 15 ถึง 25 ดอลลาร์สหรัฐ) ยิ่งทำให้ POM เป็นโซลูชันลดเสียงรบกวนที่คุ้มค่า แม้ว่าจะมีรอบการเปลี่ยนที่สั้นกว่าก็ตาม
เฟืองตัวหนอนของเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ทำงานอยู่บนจุดตัดระหว่างข้อกำหนดด้านเสียงรบกวนและความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่ง วิธีการจัดสรรงบประมาณด้านเสียงรบกวน — โดยการคำนวณย้อนกลับจากขีดจำกัดการใช้งานในโรงงาน ผ่านจำนวนเครื่องจักรและแหล่งกำเนิดเสียง ไปจนถึงเป้าหมายการมีส่วนร่วมของเฟืองตัวหนอนแต่ละคู่ — จะกำหนดว่าจำเป็นต้องใช้การตกแต่งพื้นผิวแบบใด ไม่ว่าจะเป็นแบบกัดเซาะ แบบเจียร หรือแบบขัดเงา โรงงานที่มีเครื่องจักร 4 เครื่องภายใต้ข้อจำกัดของ OSHA อาจยอมรับเฟืองแบบกัดเซาะที่ Ra 0.8 µm ได้ โรงงานที่มีเครื่องจักร 20 เครื่องภายใต้ข้อจำกัดของ EU อาจต้องการเฟืองแบบขัดเงาที่มีล้อ POM ที่ Ra 0.2 µm การทำงานกำหนดตำแหน่งที่ 60 ถึง 200 รอบต่อนาที สะสมรอบการเริ่ม-หยุดนับล้านรอบต่อปี ซึ่งต้องใช้ปัจจัยการบริการ 1.5 ถึง 2.0 ที่ใช้กับแรงบิดเร่งความเร็วสูงสุด — ไม่ใช่แรงบิดเฉลี่ยขณะทำงาน ข้อกำหนดนี้เป็นแบบต่อสถานี: สถานีกำหนดตำแหน่งต้องการเฟืองตัวหนอนแบบล็อคตัวเองแบบเริ่มครั้งเดียว สถานีเคลื่อนที่ต่อเนื่องจะได้รับประโยชน์จากประสิทธิภาพแบบเริ่มสองครั้ง
สำหรับผู้ผลิตเครื่องจักรบรรจุภัณฑ์ ฝ่ายวิศวกรรมของเราจะคำนวณงบประมาณด้านเสียงสำหรับโครงสร้างโรงงานของคุณ และแนะนำเกรดการตกแต่งพื้นผิวที่เหมาะสม แคตตาล็อกมาตรฐาน ชุดเฟืองตัวหนอนขนาดกะทัดรัด จัดส่งชิ้นงานที่มีผิวสำเร็จแบบขัดหยาบ ขัดเรียบ และขัดมัน มีให้เลือกทั้งล้อบรอนซ์และล้อ POM ระยะห่างระหว่างศูนย์กลางตั้งแต่ 40 ถึง 80 มม. ส่งคำขอ ข้อกำหนดไดรฟ์บรรจุภัณฑ์ โดยพิจารณาจากอัตราดัชนี น้ำหนักผลิตภัณฑ์ ขนาดห้อง และขีดจำกัดเสียงรบกวน
การระบุคู่เฟืองตัวหนอนสำหรับระบบการจัดตำแหน่งในเครื่องบรรจุภัณฑ์?
โปรดส่งข้อมูลอัตราการหมุน (cpm), น้ำหนักของผลิตภัณฑ์, จำนวนเครื่องจักรในโรงงาน, มาตรฐานเสียงรบกวนตามข้อกำหนด (OSHA, EU, เกาหลี) และระบุว่าระบบขับเคลื่อนเป็นแบบหมุนเป็นจังหวะหรือแบบต่อเนื่อง เราจะคำนวณงบประมาณด้านเสียงรบกวนและแนะนำการตกแต่งพื้นผิวและวัสดุของล้อที่เหมาะสมให้
บรรณาธิการ: Cxm
