टिकाऊ खाद्य सेवा पैकेजिंग बनाना मजबूत मैकेनिकल इंजीनियरिंग पर निर्भर करता है। यह परियोजना चपटी कागज सूची को व्यावहारिक, तीन आयामी उत्पादों में बदल देती है। इस कार्य के लिए मुख्य उपकरण एक हैहाइड्रोलिक पेपर प्लेट बनाने की मशीन।सिस्टम हाइड्रोडायनामिक्स, थर्मल कंट्रोल और स्वचालित कमांड का उपयोग करता है। हिस्से एक साथ काम करते हैं, इसलिए उत्पादन समान रहता है। प्रत्येक भाग को समझना महत्वपूर्ण है और यह क्या करता है। ऑपरेटरों, मरम्मत करने वालों और खरीदारों को इस ज्ञान की आवश्यकता है। वे इसका उपयोग मशीन के प्रदर्शन की जांच करने या समस्याओं को हल करने के लिए करते हैं। प्रौद्योगिकी आउटपुट संख्याओं पर उतनी केंद्रित नहीं दिखती जितनी बिक्री सामग्रियों पर। इसके बजाय, यह इन मशीनों के अंदरूनी हिस्सों का अध्ययन करता है। यह अध्ययन मानक इंजीनियरिंग नियमों और उद्योग मानदंडों को अपनाता है। प्रत्येक भाग की एक निश्चित भूमिका होती है। ये भूमिकाएँ सुनिश्चित करती हैं कि दबाव, गर्मी और समय अच्छी तरह मेल खाते हैं। इस संयोजन से ढेर सारी गुणवत्ता वाली पेपर प्लेटें तैयार होती हैं।

हाइड्रोलिक पावर यूनिट: सिस्टम हार्ट और प्रेशर जेनरेशन

हाइड्रोलिक पावर यूनिट (एचपीयू) किसी भी हाइड्रोलिक पेपर प्लेट बनाने वाली मशीन का मुख्य ऊर्जा स्रोत है। डिवाइस में एक इलेक्ट्रिक मोटर, हाइड्रोलिक पंप, ऊर्जा संचायक, फिल्टर और दबाव राहत वाल्व हैं। बुनियादी हाइड्रोडायनामिक पुस्तकों के आधार पर, एचपीयू का मुख्य काम बिजली को जल ऊर्जा में परिवर्तित करना है। यह ऊर्जा दबावयुक्त द्रव में रहती है [1]। पंप तेल को जलाशय से सिस्टम सर्किट तक ले जाता है। फॉर्मिंग सिलेंडर से प्रतिरोध का सामना करने पर यह प्रवाह दबाव बनाता है।
नए एचपीयू स्थिर विस्थापन पंपों के बजाय परिवर्तनीय विस्थापन पंपों का उपयोग करते हैं। वास्तविक समय प्रणाली के अनुसार परिवर्तनीय पंपों को आउटपुट बदलने की आवश्यकता होती है। इससे मशीन के निष्क्रिय होने या कम दबाव पर होने पर ऊर्जा की बर्बादी कम हो जाती है। ऊर्जा उपयोग के अध्ययन से पता चला है कि आवृत्ति रूपांतरण प्रणाली बिजली की खपत को 20% से 30% तक कम कर सकती है। इसकी तुलना गोलाकार दबाव में पुरानी निरंतर प्रवाह प्रणाली से की जाती है [2]। एचपीयू में फिल्टर तरल पदार्थों को आईएसओ 4406 स्तर तक साफ रखते हैं। यह कोर को जाम होने और सील घिसने से बचाएगा। अन्यथा, दबाव असमान होगा और हिस्से समय से पहले टूट जायेंगे। एचपीयू का चयन या रखरखाव किए बिना, सिस्टम का कोई अन्य भाग काम नहीं करेगा।

दिशात्मक नियंत्रण वाल्व और प्रवाह समायोजन

एक बार जब दबावयुक्त द्रव एचपीयू से बाहर निकल जाता है, तो दिशात्मक नियंत्रण वाल्व प्रवाह की दिशा और समय निर्धारित करते हैं। ये इलेक्ट्रोमैकेनिकल हिस्से हाइड्रोलिक पेपर प्लेट बनाने वाली मशीन के तंत्रिका तंत्र की तरह काम करते हैं। उन्हें प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) से सिग्नल मिलता है। फिर वे मुख्य सिलेंडर के एक्सटेंशन या रिकवरी पोर्ट पर तेल भेजने के लिए कोर को स्थानांतरित करते हैं। आनुपातिक वाल्व अब मानक तकनीक हैं। वे केवल स्विच ही नहीं, बल्कि समायोज्य प्रवाह भी प्रदान करते हैं।
इलेक्ट्रोहाइड्रोलिक नियंत्रण प्रणालियों के अध्ययन से पता चलता है कि आनुपातिक वाल्व वेग परिवर्तन को स्थिर बना सकता है। यह अलग-अलग वाल्व स्विचों के यांत्रिक प्रभाव को समाप्त करता है [3]। पेपर प्लेट के निर्माण के लिए यह सहज गति बहुत महत्वपूर्ण है। यदि स्टैम्पिंग गति बहुत तेज या अचानक है, तो कागज हिल जाएगा, किनारे असमान हो जाएंगे, या कोटिंग क्षतिग्रस्त हो जाएगी। प्रवाह नियंत्रण वाल्व, जो आमतौर पर कम्यूटेटर वाल्व के साथ एक मैनिफोल्ड ब्लॉक बनाते हैं, बढ़ाव और प्रत्यावर्तन गति को अपने आप नियंत्रित कर सकते हैं। लोड बदलने पर भी यह काम करता है। इस प्रकार, भले ही कागज की मोटाई या नमी बैचों के बीच भिन्न हो, मोल्डिंग यात्रा समान रहती है। यह सीधे उत्पाद की एकरूपता और परिसंचरण की पुनरावृत्ति को प्रभावित करता है।

मुख्य निर्माण सिलेंडर और मोल्ड किट

फॉर्मिंग सिलेंडर एक ऐसा हिस्सा है जो हाइड्रोलिक दबाव को यांत्रिक बल में परिवर्तित करता है। यह बल कागज को प्लेटों का आकार देता है। एक सामान्य हाइड्रोलिक पेपर प्लेट बनाने की मशीन में, यह एक डबल एक्शन सिलेंडर होता है। इसके ड्रिलिंग आयाम सिस्टम के शीर्ष कामकाजी दबाव पर पर्याप्त टन भार उत्पन्न करने के लिए निर्धारित हैं। पल्प मोल्डिंग के इंजीनियरिंग गणित से पता चलता है कि अच्छे दबाव बनाने से दो समस्याओं को दूर करना होगा। एक संपीड़ित तंतुओं का लोचदार पलटाव है। दूसरा गर्म होने पर थर्मोप्लास्टिक कोटिंग्स की चिपचिपाहट है [4]।
डाई असेंबली सिलेंडर रॉड के सिरे पर स्थित होती है। यह ऊपरी और निचले सांचों से मेल खाता था। वे आम तौर पर एल्यूमीनियम या स्टील से बने होते हैं और उनके अंदर हीटिंग चैनल होते हैं। डाई डिज़ाइन सेट प्लेट आकार, रिम शैली, प्लेट स्टैकिंग एक के रूप में। एलाइनमेंट पिन और गाइड बुशिंग की सटीक मशीनिंग डाई को आधा कोर रखती है। यह असमान दीवार की मोटाई और पैनलों को पतला होने से बचाता है। डाई सामग्री का ताप प्रवाह सीधे चक्र समय को प्रभावित करता है। एल्यूमीनियम के सांचे स्टील के सांचों की तुलना में तेजी से गर्म होते हैं। लेकिन एल्युमीनियम तेजी से खराब हो रहा है। इसलिए, इंजीनियरों को आउटपुट आवश्यकताओं और कागज के प्रकारों के बीच चयन करना होगा। सिलेंडर और डाई का जंक्शन सभी अपस्ट्रीम हाइड्रोलिक और नियंत्रण कार्यों का संगम है। यहीं असली उत्पाद बनता है।

हीटिंग सिस्टम और थर्मल प्रबंधन घटक

पेपर प्लेट मोल्डिंग एक थर्मोफॉर्मिंग प्रक्रिया है। इसलिए इसके लिए सटीक तापमान नियंत्रण की आवश्यकता होती है। तापन तत्व डाई कैविटी में स्थित होते हैं। वे कोटिंग सामग्री को सक्रिय करते हैं और नियंत्रित हीटिंग के माध्यम से फाइबर संरचना स्थापित करते हैं। सबसे आम प्रकार कैपेसिटिव या ट्यूबलर हीटिंग तत्व हैं। इनके आयाम वाट क्षमता के घनत्व के अनुसार निर्धारित किये जाते हैं। ये आवश्यकताएँ मोल्ड की गुणवत्ता और लक्ष्य तापमान से आती हैं।
तापमान नियंत्रक पीआईडी ​​एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं। नियंत्रक हीटर की शक्ति बदलते रहे हैं। वे सेटपॉइंट को + -2 डिग्री के भीतर रखते हैं। सेलूलोज़ सामग्रियों के ताप उपचार पर अध्ययन से पता चलता है कि डाई सतह का तापमान वास्तविक तापमान से अधिक महत्वपूर्ण है। कुछ क्षेत्रों में, गर्म स्थान कोटिंग के माध्यम से जल जाते हैं। अन्य क्षेत्रों में ठंडे धब्बे परतों के बीच खराब सीलिंग और अलगाव का कारण बन सकते हैं [5]। थर्मोकपल विभिन्न क्षेत्रों में स्थित हैं। वे नियंत्रक को फीडबैक भेजते हैं। यह प्रत्येक मोल्ड क्षेत्र को स्वयं को समायोजित करने की अनुमति देता है। कूलिंग सर्किट, कभी-कभी एक ही मॉड्यूल में स्थापित होते हैं, बनने के बाद जल्दी से गर्मी खींच लेते हैं। यह बाहर निकलने से पहले प्लेट के आकार को स्थिर कर देता है। थर्मल प्रबंधन प्रणाली हाइड्रोलिक प्रणाली के साथ मिलकर चलती है। इसका प्रदर्शन इस प्रकार चक्रित करने के लिए निर्धारित है

जितनी जल्दी हो सके. इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि हाइड्रोलिक्स कितने अच्छे हैं।

विद्युत नियंत्रण प्रणाली और सुरक्षा इंटरलॉक

प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी) और मानव मशीन इंटरफेस (एचएमआई) हाइड्रोलिक पेपर मशीनों के दिमाग हैं। पीएलसी चरण दर चरण तर्क के अनुसार संचालित होता है। यह तर्क वाल्व क्रियाओं, हीटर परिवर्तन, सेंसर जांच और गलती का पता लगाने को नियंत्रित करता है। आधुनिक नियंत्रक कई उत्पाद सेटिंग्स संग्रहीत करते हैं। परिणामस्वरूप, ऑपरेटर विभिन्न प्लेट आकारों और सामग्रियों के आधार पर सर्वोत्तम मापदंडों को याद कर सकते हैं। उन्हें हर चीज़ को फिर से मैन्युअल रूप से सेट करने की ज़रूरत नहीं है।
सुरक्षा घटक नियंत्रण प्रणाली का एक अनिवार्य हिस्सा हैं। हल्के पर्दे, दो हाथ वाले बटन, आपातकालीन स्टॉप सर्किट और गार्ड के लिए यांत्रिक ताले आईएसओ 13849 सुरक्षा नियमों का पालन करते हैं। ये नियम लोगों को संपीड़न और गर्मी के खतरों से बचाते हैं [6]। सुरक्षा स्तर रिले गार्ड स्थिति स्विच की जाँच करते हैं। यदि किसी खतरनाक गतिविधि के दौरान सुरक्षात्मक बाधा खुल जाती है, तो वे हाइड्रोलिक पंप को रोक देंगे। दबाव सेंसर और स्थिति एनकोडर पीएलसी को फीडबैक भेजते हैं। यह अनुकूली नियंत्रण की अनुमति देता है। सिस्टम को टूट-फूट, द्रव की मोटाई में बदलाव या सामग्री में अंतर के लिए समायोजित किया जा सकता है। सुरक्षा और प्रक्रिया नियंत्रण का यह संयोजन मशीन को निर्धारित सीमा के भीतर काम करने की अनुमति देता है। यह श्रमिकों को हाइड्रोलिक फॉर्मिंग के तीव्र दबाव और गर्मी से भी बचाता है।

निष्कर्ष

हाइड्रोलिक पेपर प्लेट बनाने की मशीन एक संपूर्ण प्रणाली है। प्रत्येक भाग का प्रदर्शन सीधे समग्र प्रदर्शन को प्रभावित करता है। हाइड्रोलिक्स आवश्यक शक्ति प्रदान करता है। दिशात्मक और आनुपातिक वाल्व सटीक गति को नियंत्रित करते हैं। फॉर्मिंग ड्रम और डाई असेंबली भौतिक रूप से निर्मित होती है। थर्मल सिस्टम गर्मी के प्रति सामग्री की प्रतिक्रिया का प्रबंधन करते हैं। विद्युत नियंत्रण प्रणाली ऑपरेटर की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए सभी कार्य चलाती है। इन भागों को समझना और वे एक-दूसरे पर कैसे निर्भर हैं, लोगों को सही विकल्प चुनने में मदद कर सकते हैं। इन विकल्पों में उपकरण चयन, रखरखाव प्राथमिकताएं और प्रक्रिया सुधार शामिल हैं। जैसे-जैसे उद्योग अधिक टिकाऊ और कुशल उत्पादन की ओर बढ़ता है, इन मुख्य घटकों का बेहतर डिज़ाइन यह निर्धारित करेगा कि कौन से निर्माता स्थिर, उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादन के साथ नए बाजार की मांगों को पूरा कर सकते हैं। इन क्षेत्रों में तकनीकी ज्ञान डिस्पोजेबल पैकेजिंग निर्माण के लिए प्रतिस्पर्धी ताकत का आधार बना हुआ है।

संदर्भ

[1] मैनरिंग, एन., और जॉनसन, आर. (2021)।हाइड्रोलिक नियंत्रण प्रणाली: सिद्धांत और व्यवहार. विली अकादमिक प्रेस। हाइड्रोलिक पावर यूनिट के डिजाइन, पंप चयन और औद्योगिक प्रेस अनुप्रयोगों के लिए सर्किट संरचना के बुनियादी सिद्धांतों को कवर करने वाली व्यापक शिक्षण सामग्री।
[2] इवांतिसिनोवा, एम., और वेबर, जे. (2022)। "परिवर्तनीय विस्थापन प्रौद्योगिकी के माध्यम से हाइड्रोलिक सिस्टम दक्षता में सुधार।"द्रव शक्ति का अंतर्राष्ट्रीय जर्नल, 23(1), 45-62. इस पेपर में, अनुकूली पंप प्रणालियों की ऊर्जा बचत का मात्रात्मक अध्ययन किया गया है।
[3] जेलाली, एम. और साहा, बी. (2023)।इलेक्ट्रोहाइड्रोलिक सर्वो और आनुपातिक वाल्व प्रौद्योगिकी. स्प्रिंगर इंजीनियरिंग प्रकाशन। सटीक निर्माण अनुप्रयोगों के लिए आनुपातिक वाल्व गतिशीलता, प्रतिक्रिया विशेषताओं और गति प्रोफाइलिंग क्षमताओं के लिए अकादमिक संदर्भ सामग्री।
[4] TAPPI (2022)। "थर्मोफॉर्मेड फाइबर पैकेजिंग के लिए यांत्रिक और थर्मल आवश्यकताएं।"TAPPI जर्नल टेक्निकल पेपर्स, 21(9), 78-89. प्रभावी सेलूलोज़ फाइबर संपीड़न और कोटिंग सक्रियण के लिए आवश्यक दबाव और तापमान मापदंडों का दस्तावेजीकरण करने वाला तकनीकी एसोसिएशन प्रकाशन।
[5] डिडोन, एम., और डुमोन, जे. (2021)। पल्प मोल्डिंग में हीट ट्रांसफर एकरूपता: मापन और अनुकूलन रणनीतियाँ।एप्लाइड थर्मल इंजीनियरिंग, 117452. मोल्डिंग प्रक्रिया के दौरान उत्पाद की गुणवत्ता और चक्र समय पर थर्मल ग्रेडिएंट के प्रभाव का अध्ययन किया गया।
[6] मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन (2023)।आईएसओ 13849-1:2023 यांत्रिक सुरक्षा-नियंत्रण प्रणालियों के सुरक्षा संबंधी घटक. आईएसओ तकनीकी मानक। अंतर्राष्ट्रीय सुरक्षा मानक जो हाइड्रोलिक प्रेस उपकरणों में सुरक्षात्मक उपकरणों और नियंत्रण प्रणालियों की विश्वसनीयता के लिए प्रदर्शन स्तर की आवश्यकताओं को परिभाषित करते हैं।