Kore Ever-Power · Uygulama Mühendisliği Kılavuzu
Paketleme Makineleri İçin İndeksleme Tahrik Sistemlerinde Sonsuz Dişli ve Sonsuz Dişli Çarkı
Aynı anda çalışan 12 makinenin bulunduğu bir paketleme salonunda, 8 saatlik işçi maruziyeti için gürültü seviyesinin 85 dB(A) altında kalması gerekmektedir. Her makine için 78 dB(A) bütçe ayrılmıştır. Her makinenin 6 ila 10 gürültü kaynağı vardır. İndeksleme tahrikindeki dişli çifti için 65 ila 68 dB(A) arasında bir gürültü tahsisi yapılır ve bu bütçeyi karşılayıp karşılamadığı tek bir özelliğe bağlıdır: sonsuz vida yüzeyinin kalitesi.
Ambalaj makineleri – kartonlama makineleri, kutu paketleme makineleri, şekillendirme-doldurma-mühürleme makineleri, akışlı ambalajlama makineleri ve shrink tünelleri – ürünün makine içinden hassas başlatma-durdurma-başlatma döngülerinde ilerlemesini sağlayan indeksleme tahrikleri için sonsuz dişli çiftleri kullanır. Gürültü bütçesi tahsis yöntemi, ambalaj salonunun mesleki gürültü sınırını (OSHA'ya göre 85 dB(A), AB Direktifi'ne göre 80 dB(A)) her bir sonsuz dişli çiftinin gürültü katkısına bağlayan şartname aracıdır. Makine başına 6 ila 10 gürültü kaynağı ile, her kaynağa 65 ila 68 dB(A) tahsis edilir; bu, Ra 0,4 µm'lik bir taşlanmış sonsuz dişli ile elde edilebilir, ancak Ra 1,6 µm'lik bir dişli sonsuz dişli ile elde edilemez (bu da 70 ila 76 dB(A) üretir). Ambalaj indeksleme tahrikleri, sürekli hareket uygulamalarından başlatma-durdurma görevleri bakımından farklıdır: Dakikada 60 ila 200 indeksleme döngüsü, her döngüde hızlanma ve yavaşlama torku artışları yaratır ve 1,5 ila 2,0 arasında bir servis faktörü gerektirir. Tek başlangıçlı sonsuz dişli çiftleri, indeksler arasında konum sabitleme sağlar (karton doldurma, kapatma veya etiketleme sırasında yerinde kalır); 2 başlangıçlı çiftler ise konum sabitlemenin gerekli olmadığı sürekli hareketli istasyonlarda verimliliği artırır.
Ambalaj makinelerinde indeksleme tahriklerinde neden sonsuz dişli çiftleri kullanılır?
Bir paketleme makinesi, ürünü bir dizi işlemden geçirir: karton kutu oluşturma, ürünü içine yerleştirme, kapakları kapatma, yapıştırma veya mühürleme, tarih kodu yazdırma ve kolilere gruplama. Her işlem, ürünün işlem gerçekleştirilirken kısa bir süre (50 ila 200 milisaniye) durmasını ve ardından bir sonraki istasyona ilerlemesini gerektirir. Bu dur-kalk-ilerleme hareketine indeksleme denir.
Sonsuz dişli çifti, ürünün çalışma aşamasında sabit kalmasını (kendiliğinden kilitlenme), transfer aşamasında sorunsuz ilerlemesini (düşük titreşim) ve makine çerçevesinin içine kompakt bir şekilde sığmasını (90 derece motor yönlendirmesi) sağladığı için tercih edilen indeksleme tahrik sistemidir. Bu üç özellik, sonsuz dişli ve sonsuz dişli çarkını dakikada 200 indekse kadar hızlarda paketleme indekslemesi için varsayılan sistem haline getirir.
Kendiliğinden kilitlenen sistem, konveyörü veya taretin indeksler arasında sabit kalmasını sağlar. Ürün, ayrı bir fren veya mekanik kilit olmaksızın, dolum başlığı, sızdırmazlık çubuğu veya etiketleme aplikatörünün altında hassas bir şekilde konumlandırılmış halde kalır.
Sonsuz dişli çiftinin doğal kayma teması, düz veya helisel dişlilerin her diş temasında oluşturduğu temas titreşimi olmadan düzgün bir ivme eğrisi üretir; bu önemlidir çünkü indeksleme başlangıç anındaki titreşim, ürünün kartondaki veya konveyördeki konumunu değiştirebilir.
8 ila 20 makine bulunan bir paketleme salonunun, 8 saatlik işçi maruziyeti için mesleki gürültü sınırlarının altında kalması gerekir. Sonsuz dişli çiftinin kayar ağ gürültüsü, eşdeğer düz dişli ağ gürültüsünden 8 ila 15 dB(A) daha düşüktür; bu da salonun genel gürültü bütçesine önemli bir katkı sağlar.
Gürültü bütçesi tahsisi — salon limitinden sonsuz dişli çifti hedefine
Gürültü bütçesi yöntemi, düzenleyici sınırdan bireysel bileşen gürültü tahsisine doğru geriye doğru çalışır. Mantık, desibel toplama kuralına dayanır: Her biri L seviyesinde olan N özdeş kaynak, L + 10 × log₁₀(N) birleşik seviyesi üretir. Geriye doğru çalışarak: bireysel kaynak seviyesi L_toplam − 10 × log₁₀(N) olmalıdır.
Aşağıdaki tablo, sonsuz dişli çifti gürültü bütçesinin salondaki makine sayısına ve uygulanan düzenleyici standarda göre nasıl değiştiğini göstermektedir.
Tablo, kritik bir noktayı ortaya koyuyor: 4 makineli bir OSHA salonunda (71 dB bütçede Ra 0,8 µm dişli sonsuz vida) mükemmel kabul edilebilir bir sonsuz dişli çifti, 20 makineli bir AB salonunda (57 dB bütçede Ra 0,2 µm taşlanmış sonsuz vida artı POM dişli gerektiren) uyumsuz hale geliyor. Aynı sonsuz dişli çifti spesifikasyonu tüm paketleme salonlarına uygulanamaz; gürültü bütçesi, alanı paylaşan makine sayısına bağlıdır. Küresel olarak satış yapan paketleme makinesi üreticilerinin en az iki gürültü sınıfına sahip sonsuz dişli çiftine ihtiyacı vardır: küçük ve orta ölçekli salonlar için standart (Ra 0,4 ila 0,8 µm) ve büyük AB düzenlemelerine tabi salonlar için premium (Ra 0,2 µm + POM).
Başlat-durdur indeksleme görevi — ivme torku ve servis faktörü
Paketleme indeksleme tahrik sistemleri, sürekli hareket tahrik sistemlerinden temel bir şekilde farklıdır: motor, konveyörü sıfırdan tam hıza kadar hızlandırır, bir indeks adımı (50 ila 300 mm) hareket ettirir, ardından dakikada 60 ila 200 kez sıfıra kadar yavaşlatır. Her hızlanma aşaması, ürün kütlesine, indeks adımına ve hızlanma süresine bağlı olarak, sabit durum çalışma torkunun 1,5 ila 2,5 katı arasında bir tork artışı üretir.
Vergi endekslemesi için hizmet faktörü. Standart sürekli çalışma sonsuz dişli çifti katalogları, kararlı durum çalışmasını varsayar. İndeksleme görevi, tepe ivme torkuna (ortalama torka değil) uygulanan 1,5 ila 2,0 arasında bir servis faktörü gerektirir. Dakikada 150 devirde indeksleme yapan, istasyon başına 0,5 kg ürün kütlesine ve konveyörde 20 istasyona sahip bir kartonlama makinesi için: toplam hareketli kütle yaklaşık 10 kg artı konveyör zinciri kütlesidir (tipik olarak 5 ila 15 kg). 0,5 m/s indeksleme hızına 0,1 saniyelik ivmelenme süresinde, ivme torku, yalnızca sürtünme kaynaklı çalışma torkunun yaklaşık 1,8 katıdır. İndeksleme görevi için SF 1,5 ile, sonsuz dişli çifti, yalnızca sürtünme kaynaklı torkun 2,7 katı için derecelendirilmelidir; bu, yalnızca kayış geriliminden yapılan basit bir hesaplamanın önereceğinden neredeyse üç kat daha fazladır.
İndeksleme için tek başlangıçlı mı yoksa çift başlangıçlı mı yöntem kullanılır? Bekleme fazı sırasında pozisyon tutma gerektiren indeksleme istasyonları (doldurma başlıkları, sızdırma çubukları, etiket uygulama cihazları) tek başlangıçlı kendinden kilitlemeli sonsuz dişli çiftlerine ihtiyaç duyar. Sürekli hareket eden istasyonlar (besleme konveyörleri, transfer bantları) ila daha yüksek verimlilik için 2 başlangıçlı çiftler kullanabilir. Tipik bir paketleme makinesinde 2 ila 3 indeksleme sonsuz dişli tahrik ünitesi (tek başlangıçlı) ve 1 ila 2 sürekli hareket tahrik ünitesi (2 başlangıçlı) bulunur; doğru spesifikasyon makine başına değil, istasyon başına olmalıdır.
Koreli bir kozmetik fason paketleme şirketi, 1200 m²'lik bir paketleme salonunda 8 kartonlama makinesi çalıştırırken, Kore İş Sağlığı ve Güvenliği Ajansı (KOSHA) tarafından gürültü ihlali uyarısı aldı: Operatör istasyonlarında zaman ağırlıklı ortalama 87,2 dB(A) gürültü seviyesi, 85 dB(A) sınırını aştı. Şirket başlangıçta her makine için 4500 ABD doları (8 makine için toplam 36.000 ABD doları) maliyetle her makinenin etrafına akustik yalıtım kabinleri yerleştirmeyi araştırdı. İşleme başlamadan önce, bakım mühendisi her bir bileşenin gürültüsünü ölçtü ve 8 makinenin 6'sındaki sonsuz dişli çiftlerinin (Ra 1,2 ila 1,6 µm) tırtıklı yüzeyli olduğunu ve her birinin 72 ila 76 dB(A) gürültüye katkıda bulunduğunu tespit etti. Tüm indeksleme sonsuz dişli çiftlerinin (6 makinede toplam 18 çift) taşlanmış yüzeyli çiftlerle (Ra 0,4 µm) değiştirilmesi, makine başına gürültüyü 6 ila 8 dB(A) azalttı ve salonun TWA değerini 87,2'den yaklaşık 81 dB(A)'ya, yani 85 dB sınırının çok altına düşürdü. Sonsuz dişli çifti değiştirme maliyeti: 18 çift × 95 USD = 1.710 USD. Akustik kabinler iptal edildi. Gürültü uyumluluğu, 36.000 USD yerine 1.710 USD'ye sağlandı; bu da 'lik bir maliyet tasarrufu anlamına geliyor. Öğrenilen ders: Gürültülü bir paketleme salonu için makine seviyesinde akustik kabinler belirtmeden önce, sonsuz dişli çiftlerinin frezelenmiş mi yoksa taşlanmış mı olduğunu kontrol edin. Sadece sonsuz dişli çiftlerinde yapılacak bir yüzey işleme yükseltmesi, gürültü sorununu kabin maliyetinin %5'i kadar bir maliyetle çözebilir.
Üç adet paketleme makinesi sonsuz dişli çifti spesifikasyon örneği
Örnek 1 — Kore kozmetik kartonlama makinesi: Dakikada 120 adet, 8 makinelik salon, gürültüye duyarlı özellikler.
Koreli bir kozmetik fason paketleme firması, 8 makine için (ana konveyör indeksleme, karton dikme, kapak kapatma) her bir kartonlama makinesi için 3 indeksleme tahrik sistemi için sonsuz dişli çiftleri belirlemiştir. İndeksleme hızı: Dakikada 120 karton. Karton ağırlığı: 85 g (ürünle birlikte). Konveyör kütlesi: 12 kg. İndeksleme adımı: 120 mm. Hızlanma süresi: 0,08 saniye. Tepe hızlanma torku: 28 N·m. İndeksleme görevi için güvenlik faktörü (SF): 1,5. Gerekli tork: Tahrik sistemi başına 42 N·m. Salonda 8 makine ile gürültü bütçesi: Kaynak başına 66 dB(A) (OSHA 85 dB limiti). Sonsuz dişli çifti: Tek başlangıçlı, modül 2, merkez mesafesi 50 mm, oran 20:1, zemin Ra 0,4 µm. Ölçülen gürültü: Çift başına 62 dB(A) — 4 dB marj ile 66 dB(A) bütçesi dahilinde. Malzeme: Çinko kaplı sonsuz dişli, fosfor bronz çark. Çift başına maliyet: 68 USD. 3 sürücü × 8 makine = 24 çift için maliyet: 1.632 USD. Topraklama ile değiştirilmiş yivli çiftlerden sonra Hall gürültüsü: 81 dB(A) TWA — uyumlu.
Vaka 2 — Japon ilaç blister ambalajlama makinesi: 180 cpm, temiz oda bitişiğinde, düşük titreşimli
Japonya merkezli bir ilaç ambalajlama şirketi, dakikada 180 blister üreten bir blister paketleme makinesinin termoform indeks tahriki için sonsuz dişli çiftleri belirledi. Makine, ISO Sınıf 8 temiz oda bitişiğinde yer alıyordu. Standart ambalajlamanın ötesinde iki gereksinim daha vardı: düşük titreşim (termoform istasyonu ısıya duyarlıdır - titreşim PVC'nin düzensiz ısınmasına neden olur) ve ilaç dokümantasyonu (EN 10204 Tip 2.2 sertifikaları, NSF H1 gresi). Sonsuz dişli çifti: tek başlangıçlı, modül 2, merkez mesafesi 50 mm, oran 15:1, taşlanmış Ra 0,4 µm, AISI 304 sonsuz dişli, fosfor bronz dişli. NSF H1 sentetik gres. Termoform istasyonunda ölçülen titreşim: 0,03 mm/s RMS - şekillendirme işleminin tolere ettiği 0,08 mm/s limitinin içinde. Gürültü: 1 m'de 60 dB(A). Çift başına maliyet: 125 USD (ilaç dokümantasyonu primi dahil). ambalajlama için sonsuz dişli redüktörü Gürültü kontrolü gerektiren ve temiz oda ortamına yakın ambalaj uygulamaları için tasarlanmış seçenekler.
Vaka 3 — Vietnamlı içecek shrink ambalajlama firması: Dakikada 80 adet, maliyet açısından rekabetçi, 4 makinelik salon
Vietnamlı bir içecek şirketi, 4 adet shrink ambalaj makinesi için (besleme indeksi ve film ilerletme indeksi) her makine başına 2 indeksleme tahriki için sonsuz dişli çiftleri belirledi. İndeksleme hızı: Dakikada 80 paket. Paket ağırlığı: 6 kg (12 × 500 ml PET şişe). İndeksleme aralığı: 250 mm. Hızlanma süresi: 0,15 saniye. Tepe hızlanma torku: 85 N·m (ağır paket). İndeksleme için güvenlik faktörü: 2,0 (ağır yük, yüksek hızlanma). Gerekli tork: 170 N·m. 4 makine ile gürültü bütçesi, OSHA 85 dB: Kaynak başına 71 dB(A) — Ra 0,8 µm'de (ölçülen 68 dB(A)) tırtıklı yüzeyli sonsuz dişli çiftleriyle elde edilebilir. Daha yüksek gürültü bütçesi, taşlanmış yüzey ihtiyacını ortadan kaldırdı ve çift başına yaklaşık 22 USD tasarruf sağladı. Sonsuz dişli çifti: tek başlangıçlı, modül 3, merkez mesafesi 63 mm, oran 25:1, tırtıklı yüzey Ra 0,8 µm. Malzeme: çinko kaplı sonsuz dişli, fosfor bronz dişli. Çift başına maliyet: 58 USD. 2 tahrik ünitesi × 4 makine = 8 çift için maliyet: 464 USD. Bu örnek, gürültü bütçesi yönteminin bazen daha düşük maliyetli tırtıklı sonsuz dişli yüzeyini haklı çıkardığını göstermektedir; her ambalaj uygulamasında taşlanmış yüzeye ihtiyaç duyulmaz.
Sıkça sorulan sorular
S: Mevcut bir makinedeki sonsuz dişli çiftinin gürültüye katkısını nasıl ölçerim?
Tüm kaynaklar çalışırken toplam makine gürültüsünü ölçün (L_total). Ardından, sonsuz dişli tahrikini durdurun veya bağlantısını kesin (mekanik olarak mümkünse) ve diğer tüm kaynaklar çalışırken gürültüyü ölçün (L_remaining). Sonsuz dişli çiftinin katkısı şu formülle hesaplanır: L_worm = 10 × log₁₀(10^(L_total/10) − 10^(L_remaining/10)). Sonsuz dişli çifti izole edilemiyorsa, sonsuz dişli muhafazasından 50 ila 100 mm uzaklıkta konumlandırılmış bir ses yoğunluğu probu ile yakın alan ölçümü kullanın; bu, diğer kaynaklardan gelen paraziti azaltarak kaynağa özgü seviyeyi verir. Ölçülen sonsuz dişli çifti gürültüsünü, belirli hall konfigürasyonu için gürültü bütçesi tahsisiyle karşılaştırın.
S: Sonsuz dişli çiftinin çıkardığı gürültü, indeksleme hızıyla birlikte artar mı?
Evet — dişli ağı gürültüsü, dönme hızının iki katına çıkmasıyla yaklaşık 3 dB(A) artar. Dakikada 60 indekste 62 dB(A) üreten bir sonsuz dişli çifti, dakikada 120 indekste yaklaşık 65 dB(A) ve dakikada 240 indekste 68 dB(A) üretecektir. Bu hız-gürültü ilişkisi, gürültü bütçesinin düşük hızda karşılanabileceği ancak aynı makinede yüksek hızda aşılabileceği anlamına gelir. Değişken hız özelliğine sahip paketleme makineleri, tipik çalışma hızında değil, maksimum nominal hızda gürültü testine tabi tutulmalıdır — gürültü bütçesi en kötü durumda karşılanmalıdır.
S: Paketleme indekslemesi için sonsuz dişli çiftiyle birlikte servo motor kullanabilir miyim?
Evet — enkoder geri beslemeli servo motorlar, yüksek hassasiyetli paketleme indekslemesinde giderek daha yaygın hale geliyor. Sonsuz dişli çifti mekanik oranı ve kendiliğinden kilitlemeyi sağlarken, servo programlanabilir ivme profilleriyle hassas konum kontrolü sağlar. Bu kombinasyon, sabit indeks aralıklarıyla sınırlı olan mekanik kam tahrikli indeksleyicilere (Cenevre mekanizmaları, silindir kamlar) olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Bir servo-sonsuz dişli kombinasyonu, yazılım reçete değişiklikleri yoluyla indeks aralığını, ivme profilini ve bekleme süresini değiştirebilir; bu da ürün formatları arasında hızlı geçişe olanak tanır. Servo sürücülerle kullanıldığında, sonsuz dişli çiftinin boşluğu aralığın daha dar ucunda (8 ark dakikanın altında) belirtilmelidir, çünkü boşluk kontrol cihazının ölü bölge ayarını aşarsa servo kontrol cihazının konum döngüsü salınım yapabilir.
S: Ambalaj makinelerinde kullanılan sonsuz dişli takımlarının ömrü genellikle ne kadardır?
Paketleme makineleri tipik olarak tek veya çift vardiya (yılda 2.000 ila 4.500 saat) ve dakikada 60 ila 200 döngü arasında indeksleme hızlarında çalışır. Dakikada 120 döngü ve yılda 3.000 saatte, yıllık döngü sayısı yaklaşık 21,6 milyon döngüdür; bu da en yüksek döngü sayısına sahip sonsuz dişli çifti uygulamaları arasındadır. Bu yüksek döngü sayısına rağmen, döngü başına tork düşüktür (tipik olarak 10 ila 100 N·m), bu nedenle döngü başına kümülatif yorulma hasarı mütevazıdır. Bu koşullar altında bronz dişli çark ömrü: 3 ila 6 yıl, diş arızasından ziyade indeksleme doğruluğunu etkileyen boşluk artışıyla sınırlıdır. Çelik sonsuz dişli çark ömrü: 8 ila 15 yıl. Yıllık boşluk ölçümü birincil izleme aracıdır; boşluk makinenin indeksleme pozisyonu toleransını (ürün konveyöründe tipik olarak 0,1 ila 0,3 mm) aştığında dişli çark değişimi planlanmalıdır.
S: Ambalaj üretiminde bronz yerine POM sonsuz dişli çark kullanmanın gürültü açısından bir avantajı var mı?
POM sonsuz dişli çarkları, aynı hız ve yükte bronzdan 8 ila 12 dB(A) daha az gürültü üretir; malzeme sönümlemesi, dişli titreşim enerjisini emer. Sonsuz dişli çifti bütçesinin 60 dB(A)'nın altında olduğu büyük AB düzenlemelerine tabi salonlarda çalışan paketleme makineleri için, taşlanmış veya perdahlanmış bir sonsuz dişli (Ra 0,2 ila 0,4 µm) ile birleştirilmiş bir POM çarkı, 48 ila 55 dB(A) elde edebilir; bu da en dar bütçeler dahilindedir. Dezavantajı çark ömrüdür: POM, paketleme indeksleme görevinde 1,5 ila 3 yıl dayanırken, bronz 3 ila 6 yıl dayanır. Paketlemede tipik olan düşük torklarda (10 ila 80 N·m), POM mekanik olarak yeterlidir; yük, POM temas gerilimi limitinin çok altındadır. Çark başına maliyet farkı (POM 4 ila 8 USD, bronz 15 ila 25 USD), daha kısa değiştirme döngüsüne rağmen POM'u maliyet etkin bir gürültü çözümü olarak daha da avantajlı hale getirir.
Paketleme makinelerinde kullanılan sonsuz dişli çiftleri, gürültü düzenlemeleri ve indeksleme hassasiyetinin kesiştiği noktada çalışır. Gürültü bütçesi tahsis yöntemi – salondaki çalışma limitinden makine ve kaynak sayısına, oradan da her bir sonsuz dişli çiftinin katkı hedefine doğru geriye doğru çalışarak – frezelenmiş, taşlanmış veya parlatılmış bir yüzey işleminin gerekli olup olmadığını belirler. OSHA limitleri altında 4 makine bulunan bir salon, Ra 0,8 µm değerinde frezelenmiş çiftleri kabul edebilir; AB limitleri altında 20 makine bulunan bir salon ise Ra 0,2 µm değerinde POM tekerlekli parlatılmış çiftler talep edebilir. Dakikada 60 ila 200 döngüde indeksleme görevi, yılda milyonlarca başlatma-durdurma döngüsü biriktirir ve bu da ortalama çalışma torkuna değil, tepe ivme torkuna uygulanan 1,5 ila 2,0 arasında servis faktörleri gerektirir. Spesifikasyon istasyon başına geçerlidir: indeksleme istasyonları tek başlatmalı kendiliğinden kilitlenen sonsuz dişli çiftlerine ihtiyaç duyar; sürekli hareket istasyonları ise 2 başlatmalı verimlilikten faydalanır.
Ambalaj makinesi üreticileri için, mühendislik departmanımız salon konfigürasyonunuz için gürültü bütçesi hesaplamasını yapar ve yüzey işleme kalitesini önerir. Standart katalog kompakt sonsuz dişli takımları Bronz ve POM tekerlek seçenekleriyle, 40 ila 80 mm merkez mesafesine sahip, tırtıllı, taşlanmış ve perdahlanmış yüzey işlemine sahip gemi. Bir sipariş gönderin. ambalaj sürücü spesifikasyonu Endeks oranı, ürün ağırlığı, salon boyutu ve gürültü limiti ile birlikte.
Paketleme makinesi indeksleme sistemi için sonsuz dişli çiftlerinin özelliklerinin belirlenmesi?
İndeks oranı (cpm), ürün ağırlığı, salondaki makine sayısı, düzenleyici gürültü standardı (OSHA, AB, Kore) ve tahrik sisteminin indekslemeli mi yoksa sürekli hareketli mi olduğu bilgilerini gönderin. Biz de gürültü bütçesini hesaplayıp doğru yüzey kaplaması ve tekerlek malzemesini önereceğiz.
Editör: Cxm
