Cải tiến máy đóng gói chân không giúp tự động hóa hoạt động đóng gói.

Evonik-Degussa, có trụ sở tại Parsippany, New Jersey, vận hành một nhà máy đặt tại Waterford, New York, chuyên sản xuất và đóng gói Silic điôxít (SiO2) háo nước (hút ẩm) và kỵ nước (không thấm nước). Silic điôxít, là hóa chất được sử dụng như một chất phụ gia trong nhiều sản phẩm như sơn, lớp phủ, chất kết dính, và chất chống thấm silicon, được sản xuất dạng dời và được vận chuyển tới người dùng cuối trong các đồ chứa từ các bao 10 pound đến các thùng xe.

Khi nhà máy lần đầu đi vào hoạt động năm 1992, nó sử dụng các máy đóng gói chân không bằng tay để đổ đầy các bao chứa khóa giấy dung tích 10 và 20 pound và 10 và 15 kg. Tuy nhiên, việc đóng bao bằng tay gây ra nhiều vấn đề an toàn và hiệu quả đối với các nhân viên vận hành trong nhà máy. Do vậy, công ty đã quyết định tự động hóa các hoạt động xếp khay và đóng bao để cải thiện độ an toàn và hiệu quả của dây truyền đóng gói. 

Đóng bao và xếp khay SiO₂

Nhà máy Waterford, một phần của Bộ phận nguyên liệu vô cơ, vận hành 24/24 giờ, và 7 ngày/tuần, với dây chuyền đóng gói chia làm hai ca mỗi ca 12 giờ/ ngày. Khi nhà máy lần đầu đi vào hoạt động, dây chuyền đóng gói sử dụng hai máy đóng gói chân không điều khiển bằng tay để đổ Silic điôxít vào các bao van giấy có nhiều dung tích khác nhau. Sau vài năm, nhu cầu sản xuất gia tăng và nhà máy đã lắp thêm một máy đóng gói chân không bằng tay vào trong dây chuyền. Nhân viên vận hành phải xử lý bao tại các trạm xếp khay và đóng bao bằng tay trong dây chuyền đóng gói và xếp khay. 

Theo như Mark Honeyman, Trưởng ban quản lý bảo trì kỹ thuật Aerosil Silanes NAFTA, việc xử lý và tại các trạm xếp khay và đóng bao bằng tay đã đang nảy sinh rất nhiều vấn đề. Ông Honeman cho biết: "Một trong những vấn đề lớn nhất chúng tôi gặp phải là tính hiệu quả và an toàn của dây chuyền đóng gói và thời gian chết do các vụ tai nạn", "Một nhân viên vận hành không thuần thục hoặc thao tác sai trong khi vận hành máy đóng gói chân không sẽ phải tạm nghỉ để nâng cao tay nghề. Một vấn đề đáng quan tâm khác là độ chính xác khi đổ của máy đóng bao. Bởi vì các hệ thống cân không chính xác, máy thường xuyên đổ tràn hoặc đổ thiếu các bao không theo ý chúng tôi. Và một phần dây chuyền đóng gói được vận hành bằng tay nên nó không thể theo kịp tốc độ của dây chuyền sản xuất dẫn đến tình trạng nút thắt cổ chai.” Nhằm nâng cao hiệu năng của dây chuyền đóng gói, Honeyman đã liên hệ với Nhà cung ứng máy đóng gói, Premier Tech Industrial Equipment Group (IEG), để yêu cầu hãng này cải tiến máy đóng gói chân không với hệ thống hàn kín và xử lý bao tự động. Premier Tech IEG, có trụ sở tại Rivière-du-Loup, Quebec, chuyên cung cấp các hệ thống phân loại, sàng, cân, xử lý và đóng gói cho các nghành công nghiệp hóa học, dược phẩm, khai khoáng, thực phẩm, chăn nuôi, xây dựng và nhiều nghành khác. Nhà cung cấp này đã phát triển Hệ thống hàn bít siêu âm và xử lý bao tự động DB-810, cho phép cải tiến máy đóng gói chân không điều khiển bằng tay. Nhà cung cấp đã chuyển thiết bị được cải tiến tới nhà máy, Honeyman và các kỹ sư nhà máy khác tiến hành lắp đặt vào tháng 10/2004, với sự hỗ trợ từ các kỹ sư của nhà cung cấp. Ông Honeyman bày tỏ: "sau khi chúng tôi lắp đặt máy đóng gói đầu tiên, hiệu suất dây chuyền đóng gói đã được cải thiện rõ rệt và sản lượng do đó cũng đã tăng lên". "Nhân viên vận hành cũng đánh giá cao máy đóng gói tự động vì giờ đây họ không còn phải xử lý nhiều bao như trước. Hơn thế nữa, khi nhà cung cấp cải tiến máy đóng gói, họ cũng đã nâng cấp hệ thống cân bằng một hệ thống cân vượt xa hệ thống trước đó, cho phép tăng độ chính xác và tính nhất quán của của máy đóng gói khi đổ bao.

Sau hơn 2 năm thụ hưởng lợi ích từ việc sử dụng máy đóng gói tự động, Honeyman đã quyết định tới lúc cần phải cải tiến máy đóng gói chân không bằng tay thứ hai bằng hệ thống tự động của Premier Tech IEG. Tuy nhiên, ông cũng muốn tự động hóa việc xếp khay trong dây chuyền đóng gói nhằm giảm các vấn đề hiệu quả và an toàn liên quan đến việc đóng gói bằng tay. Honeyman đã liên hệ với Premier Tech IEG và, trong khi nói về dự án mới, đã biết rằng máy đóng gói thứ hai của nhà máy có thể được cải tiến bằng một phiên bản cập nhật của DB-810 với các chức năng đã nâng cấp. Evonik-Degussa đã phê duyệt hệ thống nâng cấp đó, và tháng 9/2006 máy đóng gói thứ hai đã được cải tiến với hệ thống hàn bít siêu âm và đặt bao tự động DB-815. Về xếp khay, công đoạn này được tự động hóa bằng ngăn xếp khay rô bốt AR-200. (Một ngăn xếp khay rô bốt bao gồm một rô bốt và các thiết bị bổ trợ - băng chuyền, thiết bị phân phối pallet, và thiết bị phân phối tấm trượt -  được bảo vệ bởi một hàng rào an toàn. Trước đó, nhà cung cấp đã nâng cấp hệ thống cân của máy đóng gói để cải thiện độ chính xác khi đổ bao. 

Máy đóng gói chân không tự động và Ngăn xếp khay rô bốt 

Chức năng của DB-810 và DB-815 là tương tự nhau, khác nhau chỉ là DB-810 vận hành bằng khí nén trong khi DB-815 vận hành bằng năng lượng điện. Nhờ máy đóng gói đã cải tiến, mọi việc một nhân viên vận hành phải làm tại một trạm đóng bao chỉ là đặt bao trống vào trong một máng trữ bao của máy đóng gói: quy trình còn lại là hoàn toàn tự động. Theo ông Gary Ritter, Giám đốc bán hàng Premier Tech IEG: "Trước đây, nhân viên vận hành phải kéo bao ra khỏi vòi rót và bẻ gập nắp bao để đóng miệng bằng tay.". "Việc này gây ra nhiều vấn đề công thái học cũng như khiến một lượng bụi nhỏ thoát khỏi bao. Các bao giấy mới có một van ngoài và mặt trong được phủ lớp nhựa mỏng, hơi nóng và áp lực của máy hàn kín siêu âm làm tan lớp nhựa và gắn chúng vào nhau tạo thành một đệm kín khí. Ngăn xếp khay rô bốt AR-200 với cánh tay rô bốt có hai trạm xếp khay, mỗi trạm nhận bao đã đổ đầy từ một băng chuyền riêng biệt. Một băng chuyền nối DB-815 trực tiếp tới một trạm xếp khay, và băng chuyền thứ hai nối máy đóng gói bằng tay trực tiếp tới một trạm xếp khay khác. DB-810 có thể kết nối với cả hai trạm tùy theo sản phẩm hoặc kích thước bao được xử lý. Bởi vì công ty có hai sản phẩm khác nhau và sử dụng tới bốn kích thước bao, máy xếp khay có thể được lập trình để đồng thời xếp hai kích thước bao, mỗi loại vào khay riêng với mẫu xếp khay riêng. Nhân viên vận hành chỉ phải lựa chọn kích thước bao và trạm xếp khay, và bộ nhớ đã lập trình trước của máy xếp khay sẽ biết vị trí xếp bao và mẫu bao sử dụng khi chất đống. 

Để duy trọng lượng bao nhất quán, mỗi băng chuyền có một bộ cân kiểm tra kết nối với máy xếp khay. Khi một bao đi qua bộ cân kiểm tra, bao sẽ được cân trọng lượng. Nếu trọng lượng không đúng, cánh tay rô bốt sẽ chuyển bao sang băng chuyền loại. Hệ thống được lập trình để nếu máy xếp khay không nhận được bao từ băng chuyền, máy đóng bao sẽ dừng tiếp liệu vào bao. Ngoài ra, các bộ cảm biến được cài đặt khắp hệ thống cấu thành một hệ thống dự phòng để trong trường hợp bang chuyền gặp sự cố các máy đóng bào sẽ dừng tiếp liệu vào bao. Ví dụ, nếu máy xếp khay hết khay, một bộ cảm biến sẽ phát hiện ra và dừng dây chuyền đóng bao vì không còn khay hoặc bao để được chất tải. Công ty chỉ cần hai nhân viên để vận hành toàn bộ dây chuyền đóng gói. Một nhân viên làm việc trên một gác lửng kiểm soát các máy đóng bao tự động và đảm bảo các máng trữ bao chứa đầy bao trống. Nhân viên còn lại làm việc ở tầng trệt tại ngăn xếp khay rô bốt chịu trách nhiệm đảm bảo máng trữ khay trượt và khay trống được lấp đầy và ngăn các khay đầy tránh tình trạng dồn ứ. 

Cải thiện hoạt động xếp khay và đóng bao 

Kể từ khi cải tiến hai máy đóng gói chân không và lắp đặt ngăn xếp khay rô bốt, năng suất của công ty đã tăng lên rất nhiều. Tiến sĩ Hauke Jacobsen, giám đốc nhà máy, cho biết: "Chúng tôi đã nâng cao tính hiệu quả và an toàn cũng như sản lượng của dây chuyền đóng gói.", "Hiện giờ, chúng tôi chỉ cần vận hành hai máy đóng gói tự động bởi vì chúng có thể bắt kịp dây chuyền sản xuất. Ngoài ra, kể từ khi hai máy đóng gói tự động hoạt động chính xác và nhất quán hơn, chúng tôi gần như không còn đổ thiếu hoặc đổ tràn bao như trước đây. Thêm vào đó, máy hàn kín siêu âm cho phép có một mối hàn kín bụi mà không gây rò rỉ, và máy xếp khay chất bao trên các khay theo một mẫu khít chặt giúp tăng tính ổn định của khay. Chúng tôi rất hài lòng với giải pháp của mình." 

Tự động hóa máy đóng gói và hoạt động xếp khay đã giúp giảm yêu cầu lao động đối với dây chuyền đóng gói. Honeyman cho biết: "Các nhân viên trong dây chuyền đóng gói hiện giờ có nhiều thời gian hơn để thực hiện các nhiệm vụ khác, như là bảo trì và kiểm tra, bởi vì họ không còn phải gắn liền với máy hoặc các nhiệm vụ lặp đi lặp lại bằng tay.