Как да се интегрира тръбен принтер в линия за пълнене и опаковане?

Предизвикателството при интегрирането

Печатът върху тръби рядко е самостоятелна операция. В повечето производствени среди тръбите трябва да се пълнят, запечатват и опаковат — а печатът трябва да се извърши някъде в тази последователност. Въпросът не е дали да се печата, а къде и как да се вмъкне стъпката за печат, без да се създаде бутален ефект.

Интеграцията е разликата между принтер, който добавя стойност, и такъв, който добавя сложност. Трубен принтер, който не може да комуникира с горната по линията пълнителна машина или с долупозиционираната картонажна машина, става остров в производствения поток и изисква ръчно вмешателство на всеки интерфейс. Целта е безпроблемна координация: тръбите се преместват от пълненето към печатането и после към опаковането без човешко участие и без прекъсване на непрекъснатия поток.

Подходът към интеграцията зависи от няколко фактора: скоростта на пълнителната линия, типът тръби, които се обработват, изискванията за отвердяване на мастилото и наличното подово пространство. Но зад тези променливи има постоянни принципи, които определят дали една интеграция ще успее или ще се провали.

Поставяне: преди пълненето или след него?

Първото решение е къде да се позиционира принтерът спрямо пълнителната машина. И двете конфигурации имат законни области на приложение, а изборът влияе върху всичко — от адхезията на мастилото до скоростта на линията и гъвкавостта при смяна на продукта.

Печатане преди пълненето означава декориране на празни тръбички преди тяхното напълване. Този подход има няколко предимства. Празните тръбички са по-лесни за обработване – те са по-леки, по-твърди и по-малко податливи на деформация. Отпечатването върху празни тръбички също елиминира риска от замърсяване на мастилото от изцеждане на продукта по време на напълването. Принтерът може да бъде разположен при подавача на тръбички и да отпечатва всяка тръбичка при влизането ѝ в производствената линия.

Обаче предварителното отпечатване изисква внимателна обработка, тъй като празните тръбички са по-податливи на статично електричество и разместване. Отпечатването също трябва да се извърши достатъчно рано в процеса, за да се изсъхне напълно мастилото преди започването на напълването, което може да изисква допълнителна дължина на конвейера за изсъхване.

Отпечатване след напълването поставя принтера след напълването и запечатването. Този подход гарантира, че всякакви повреди или несъвпадения, свързани с напълването, няма да доведат до загуба на напечатани тръбички. Освен това позволява печатане на променливи данни — партидни номера, срокове на годност, сериализирани кодове — които може да зависят от информация, специфична за процеса на напълване.

Компромисът е, че напълнените тръбички са по-тежки и по-трудни за обработка. Печатащият механизъм трябва да може да се справя с тръбички, които може да имат леки издутина или неравности поради процеса на напълване. Процесът на отвердяване също трябва да е достатъчно бърз, за да се предотврати размазването по време на последващите опаковъчни операции.

Фармацевтична опаковъчна линия в Германия използва конфигурация след напълването за серия омачни тръбички. Машината за напълване работи с производителност 120 тръбички в минута, а принтерът поддържа същата скорост чрез ротационна система с единичен проход. Напечатаните партидни кодове се проверяват от вградена визуална система, преди тръбичките да влязат в картонажната машина. Цялата последователност — напълване, печатане, инспекция, картонаж — се извършва за по-малко от четири секунди на тръбичка.

Механична интеграция: транспортьори, индексиране и позициониране

Физическото свързване между принтера и останалата част от производствената линия е мястото, където повечето проекти за интеграция срещат проблеми. Принтерите за тръби не са автономни единици, които просто се монтират върху съществуващ транспортьор. Те изискват прецизно обработване на тръбите — ориентация, разстояние и позициониране — за да се гарантира, че всяка тръба получава отпечатъка на правилното място.

Синхронизирането на транспортьора е основата. Принтерът трябва да получава тръби с постоянна скорост и разстояние, което означава, че оборудването преди него трябва да подава тръбите с минимални отклонения. Ако напълнителят извежда тръбите през неравномерни интервали, принтерът ще работи с недостиг или ще се натрупват тръби, което води до проблеми с качеството или спиране на линията.

Механизмите за индексиране решават този проблем, като създават буфер между напълнителя и принтера. Звездообразно колело или сервоуправляван конвейер за индексиране разпределя тръбичките равномерно и подава всяка тръбичка на принтера точно в момента, когато той е готов да отпечата. Това дезакоплира принтера от времевите вариации на напълнителя, без да се компрометира общата производителност на линията.

Регистрацията е също толкова критична. Принтерът трябва да знае ротационната позиция на всяка тръбичка, за да постави изображението точно. Повечето принтери за тръбички използват комбинация от механични ограничители и оптични сензори, за да определят ориентацията на тръбичката. Някои системи използват регистрация, насочвана от визия, която чете ориентираща маркировка или шевовата линия на тръбичката, за да определи точната позиция за печат. .

Затвърдяване и сушене: скритото ограничение

Затвърдяването на мастилото често е пренебрегнатото узкото място при интегрирането на принтери за тръбички. УФ-мастилата се затвърдяват почти мигновено при експозиция към светлина с подходяща дължина на вълната и интензитет . Но „почти мигновено“ не е същото като „мигновено“, а станцията за отвръзване трябва да бъде разположена и нагласена така, че да се осигури пълно отвръзване преди тръбата да стигне до следващата операция.

Предизвикателството при отвръзването е по-сложно при тръби в сравнение с плоски подложки, тъй като УВ светлината трябва да достигне всички страни на извитата повърхност. Някои системи използват множество лампи, разположени около тръбата, докато други я въртят по време на отвръзването, за да се осигури равномерно облъчване.

Отвръзването също генерира топлина, което може да е проблемно за продукти, чувствителни към температурата. Ако тръбите са напълнени преди печатането, съдържанието им може да бъде засегнато от топлината на УВ лампите. Това е една от причините, поради които някои производствени процеси предпочитат печатането преди напълване — празната тръба може да поеме повече топлина, без да застраши продукта.

Интеграцията на тръбен принтер в производствено предприятие за опаковане на хранителни продукти в Нидерландия срещна точно този проблем. Конфигурацията след напълването доведе до повишаване на температурата на продукта в тръбите поради топлината от ултравиолетовото (UV) затвърдяване с няколко градуса, което беше неприемливо за охладения продукт, който се опаковаше. Решението беше да се добави охладителен тунел между принтера и по-нататъшното оборудване, което увеличи дължината на производствената линия, но елиминира проблема с температурата.

Интеграция на данни: Включване на принтера в производствената линия

Механичната интеграция е само половината от историята. Принтерът трябва също така да бъде интегриран в контролния архитектурен модел на линията. Това означава комуникация с програмируемия логически контролер (PLC), който управлява цялата линия, и получаване на сигнали относно наличието на тръби, скоростта на линията и промените в производствените задачи.

Най-малкото на принтера е необходим сигнал "готово за печат" от предходните оборудвания, който да показва, че тръбата е на позиция и принтерът трябва да се задейства. За да бъде изпратен по течението, той също така се нуждае от потвърждение за "добро печатане", така че всяка тръба с дефект на печатането да може да бъде отхвърлена преди опаковането.

По-сложни интеграции включват управление на рецептитеавтоматично зареждане на правилните изображения и настройки за печат въз основа на продукта SKU, който се изпълнява. Когато операторът на линия избира продукт на интерфейса човек-машина, принтерът получава съответната работа за печат без ръчна намеса.

Сериализацията и проследяемостта добавят още един слой на интегрирането на данни. Ако тръбите изискват уникални кодове за съответствие с правилата за проследяване, печатарят трябва да получи данните за кодовете от централна система и да потвърди, че всеки код е бил правилно отпечатан. Това често включва търсене на база данни за всяка отделна тръба, което изисква стабилна мрежова свързаност и обработка на данни в реално време.

Общи капани при интеграцията и как да ги избегнем

Дори добре планираните интеграции могат да се провалят, ако не се вземат предвид общите капанчета. Ето тези, които се появяват най-често в реалния свят:

1. Несъответствие на скоростта. Принтерът трябва да съответства или да надвишава максималната скорост на пълнителя. Ако принтерът е по-бавен, става проблем. Ако е по-бързо, ще има задръстване. Решението е да се размери принтера за върховата скорост на линията, а не за средната й скорост.

2. Недостатъчен достъп за поддръжка. Трубените принтери изискват редовно почистване и поддръжка на печатачката. Ако печатарят е заложен в средата на претъпкана опашка, поддръжката става трудна и времето за спиране на работата се увеличава. Оставете свободен достъп на поне двете страни на принтера.

3. Лошо управление на праха и дима. При печатането се образуват мъгла от мастило и в някои случаи летливи органични съединения. Правилното вентилация и екстракция са от съществено значение, особено в хранителните и фармацевтичните среди, където рисковете от замърсяване са високи.

4. Игнорирам времето за преминаване. Ако линията обработва няколко SKU, принтерът трябва да може да променя изображението и настройките толкова бързо, колкото останалата част от линията може да се преориентира. Принтер, който изисква 20 минути за преориентация, докато филтърът извършва същото за пет минути, ще създаде задръстване при всяка смяна на SKU.

Един договорен опаковчик в Чикаго научи този урок по най-трудния начин. Те интегрираха принтер за тубички, който изискваше ръчна корекция на височината на печатащата глава за различни диаметри на тубичките. Филтърът можеше да се преориентира за осем минути, но принтерът изискваше 25 минути. Това несъответствие добавяше по 17 минути към всяка преориентация и струваше на компанията повече от 200 часа производствено време годишно. В крайна сметка те замениха принтера с модел, който предлага автоматична корекция на височината.

Пътеводител за интеграция

Успешната интеграция на принтер за тубички в линия за пълнене и опаковане изисква методичен подход:

● Картиране на съществуващата линия. Разберете всеки етап от подаването чрез тръбичка до крайното опаковане, включително времевите интервали, разстоянията и ръчните намеси.

● Определете точката за вмъкване. Определете дали предварителното или следващото печатане е по-подходящо, като се имат предвид чувствителността на продукта, изискванията към обработката и ограниченията при отвердяването.

● Уточнете принтера според скоростта на линията. Изберете принтер, който може да осигури производителност, равна или по-висока от максималната скорост на линията, с резерв за върхови натоварвания.

● Планирайте физическото разположение. Предвидете интерфейсите с конвейерите, станциите за отвердяване, охлаждането (ако е необходимо) и достъпа за поддръжка.

● Проектирайте интеграцията на управлението. Определете сигналите, които ще се предават между принтера и контролера на линията, и тествайте комуникацията преди пълната инсталация.

● Валидирайте чрез пробни производствени цикли. Пуснете интегрираната линия в експлоатация с истински продукти преди да преминете към пълно производство и коригирайте параметрите за време, регистрация и отвръзка според нуждите.

Трубен принтер, който е добре интегриран, става невидим — просто изпълнява задачата си, без да привлича внимание. Лошо интегриран принтер става източник на постоянно триене, изисква намеса от оператора, причинява проблеми с качеството и подкопава ефективността на цялата линия.

Ключовото е да се разглежда принтерът като компонент на линията, а не като аксесоар. Това означава да се включи производителят на принтера в процеса на проектиране на линията, а не просто да се монтира принтерът върху съществуваща линия и да се надява на най-доброто.

Решенията за тръбно печатане на NOVA са проектирани с оглед на интеграцията — модулни архитектури, стандартни комуникационни протоколи и гъвкави опции за монтиране, които позволяват на принтера да се вгради в съществуващи линейни конфигурации с минимална преинженерингова работа.