До недавнего времени флоу-упаковщики рассматривались как самостоятельные машины, но сейчас в Великобритании они начинают поставляться как часть полностью автоматизированных систем обработки и упаковки товаров. Данная статья посвящена системам подачи для флоу-упаковщиков.

До недавнего времени — во всяком случае, не более 10 лет назад — флоу-упаковщики рассматривались как самостоятельные машины, но сейчас в Великобритании они начинают поставляться как часть полностью автоматизированных систем обработки и упаковки товаров. 

Рыночный спрос на комплексные решения приводит производителей флоу-упаковщиков к необходимости становиться экспертами в области обработки продукции, т. е. концентрироваться на одной-двух отраслях или на определенных типах продукта. Так, некоторые компании фокусируются на обработке печенья, фасуемого по количеству штук, другие — на печенье, фасуемом по массе, третьи — на сыре, четвертые — на медицинских изделиях. В прошлом системы подачи и обработки рассматривались как второстепенные звенья, однако сейчас зачастую их стоимость превышает стоимость самих флоу-упаковщиков.Изменяются также и приоритеты, которые обсуждаются при определении конфигурации оборудования. «Мы обычно проводим в три раза больше времени с клиентом, обсуждая системы подачи в проекте по установке флоу-упаковщика, чем саму упаковочную машину или стиль упаковки», — говорит Майк Перфект, менеджер по сопровождению продаж в компании Autowrappers.

Два фактора оказывают наибольшее влияние на дизайн системы подачи:

1) исходные характеристики продукта (твердый или мягкий, обычная или нестандартная форма, прочный или легко повреждаемый);

2) тип производственного процесса (непрерывный или зависит от партии, быстро или медленно прерываемый или прервать процесс невозможно).

В случае если процесс является медленно прерываемым или его прервать невозможно, необходимо принимать сложные решения для остановки системы подачи. Устанавливаются ли дополнительные флоу-упаковщики для передачи продукции с остановившихся линий? Нанимаются ли дополнительные работники для выемки продукции и загрузки ее обратно в систему подачи, когда процесс возобновляется? Выбрасывается ли продукция или продается как отходы? Или устанавливается система сбора необработанной продукции с подачей в производственный процесс в момент возобновления работы системы?

Каждая из четырех опций является дорогостоящей, но использование дополнительных рабочих уже невозможно на большинстве производств, т. к. увеличение фонда оплаты труда является недопустимым. Системы сбора необработанной продукции становятся все более популярными. Так, для продуктов, упаковывающихся поштучно, и подаваемых в зону упаковку рядами, такая система может быть обычным конвейером, который подает продукт поштучно, пошагово отмечая подачу, и при рестарте процесса возобновляет подачу с прерванного этапа. Такие системы стоят относительно недорого, но с учетом пространства, ограничены в производительности несколькими минутами и могут помочь только при кратковременных остановках.

Решением этой проблемы, по мнению Autowrappers, является система сбора Verso-stor. Она состоит из ряда полок, которые крепятся между двух цепей. Ширина полок зависит от размеров обрабатываемой продукции. На полку подается одна единица товара, после чего конвейер перемещается на строго определенное расстояние вверх.Полки двигаются вверх, цепи проходят через пару зафиксированных шестерен на верху аккумулирующего устройства. Затем цепи перемещаются вниз, проходя через пару подвижных шестеренок и затем опять вверх через другую пару зафиксированных шестерен.Цепи продолжают проходить между парами подвижных и неподвижных шестерен пока не достигнут точки разгрузки аккумулирующего устройства, где продукции с полок разгружается на конвейер под необходимым углом подачи в аккумулирующее устройство.

Разгруженные полки двигаются вниз, и цепи вновь проходят через пары неподвижных и подвижных шестеренок. 

При нормально проходящем процессе подвижные шестеренки подняты к верху аккумулирующего устройства. Это обеспечивает максимально короткий путь перемещения продукции на полках и одновременно максимально длинный путь возврата полок.

При остановке упаковочного оборудования подвижные шестеренки перемещаются вниз, чтобы продукт мог подаваться в хранилище. Как только упаковочное оборудование возобновит работу, подвижные шестеренки перемещаются наверх для того, чтобы забирать продукцию из аккумулирующего устройства. «Размер линии Vero-stor во многом зависит от того, сколько доступного места есть у покупателя, — говорит Майк Перфект. — Ширина определяется производственной линией покупателя, а длина зависит от доступной площади. Высота обычно зависит от высоты потолков производственного помещения, но нам однажды пришлось построить такую линию и сквозь потолок, и она заняла два этажа».

Компания Gainsborough Craftsmen также выпускает системы промежуточного хранения в вертикальном варианте на базе FIFO и FILO и в горизонтальном — на базе FIFO. Каждая из них спроектирована, исходя из специфических требований, и некоторые вертикальные системы со встроенными системами охлаждения имеют высоту 6 м.

Одна из последних систем накопления продукции компании SIG представляет собой промежуточный буфер вместо более привычных полок и применяет непрерывный конвейер с карманами для хранения продукции, который возвращает продукт в линию при запуске системы на базе FIFO.

Конвейер спроектирован таким образом, чтобы обеспечивать многоуровневое аккумулирование продукта в прямоугольных ячейках — как в многоуровневом паркинге. Таким образом, отсутствие специальных податочных устройств и точек перегрузки продукта внутри системы обеспечивает легкую их адаптацию под нужды конкретного потребителя. Таким образом, системы FS позволяют обрабатывать товар в различной упаковке (в лотках, мешках, коробках, бутылках), а также уложенные ступенчато или в несколько рядов (блистерная упаковка).

Ключевым моментом в схемах обработки продукта является процесс его приема с производственных линий, где он может располагаться рядами шириной более метра и необходимость его подготовки как единичной партии для загрузки в устройство подачи на линию флоу-упаковки. При этом необходимо обработать продукт без повреждений и так, чтобы он мог быть передан на другой флоу-упаковщик, если действующий выйдет из строя.

Существуют две основных стратегии упорядочивания однолинейного процесса. Одна из них предполагает, что товар доставляется с производственных линий упорядоченными рядами, а другой — что продукция будет идти в хаотичном порядке.

Компания Transver, являющаяся сейчас частью Bosch Packaging Technologies, специализируется на оборудовании с конвейерной подачей и однолинейной обработкой печенья, кондитерских изделий, но наиболее известна в области систем последовательной обработки продукции.

Обычно такие системы состоят из ленточного конвейера, принимающего ряды продукции с шириной, заданной на производственных участках. Отводные устройства, установленные в таких системах, позволяют помещать на конвейер ряды продукта под необходимыми углами для перемещения на главный конвейер. При использовании таких систем для поштучной упаковки печенья, продукт будет перемещаться вперед наиболее широкой полосой, а на следующей стадии будет повернут на 90є. Поворот может быть выполнен несколькими способами, но наиболее часто для этого используются две разноскоростных конвейерных ленты.

Однако это не единственные системы, предлагаемые Transver на рынке. «Transver предлагает широкий выбор систем подачи, обработки продуктов для однолинейной упаковки для любых поставщиков систем флоу-упаковки в Великобритании через агентство Fords и не только с машинами производства SIG», — говорит Саймон Смит, технический директор по продажам агентства Fords Packaging Systems, представляющего Transver в Великобритании.

Не все виды продуктов могут быть обработаны в том порядке, в котором они поступают на упаковочные линии, т. к. часть из них может смешаться. Особенно это применимо к замороженным продуктам (мясные полуфабрикаты, пицца и т. п.), которые при входе в винтовой морозильник могут располагаться рядами, а на выходе оказаться в хаотичном порядке.

Основой способ избежать беспорядка — увеличение скорости выхода продуктов из морозильника для создания промежутков между отдельными порциями продукта по направлению движения потока. Затем продукт может быть упорядоченно разделен по партиям с помощью наклонных направляющих или наклонного конвейера. Товар, расположенный в одну линию, на следующем этапе распределяется в соответствующий флоу-упаковщик, а скорость движения и подачи синхронизируются с работой устройством подачи упаковщика с помощью многоременного фидера.

При этом используется 8—10 сервоприводных ленточных конвейеров, оснащенных фотодатчиками, которые определяют расположение подаваемого продукта, ускоряя или замедляя его движения для своевременной подачи в упаковочную машину. Одна из последних новинок — многоленточный фидер компании Ilapak Indy для электронного флоу-упаковщика Carrera 2000 PC. Обе машины управляются с одного монитора, что, по словам представителей Ilapak, упрощает и ускоряет работу всей системы.

Новый интегрированный фидер Indy с упрощенной системой управления снижает производственные расходы и обеспечивает более экономную работу всей системы, говорят в Ilapak. Улучшились и гигиенические характеристики с применением промывки машины и облегченным (без инструментов) снятием ремней для чистки. Потребителям предлагаются четырех-, шести- и девятиременные версии фидера Indy.

Среди последних разработок Autowrappers — система с пятью сервоприводами для обработки хрупких продуктов. Пять подающих лент сводят вероятность контакта между изделиями до минимума, синхронизируя подачу изделий на упаковщик со скоростью 450 ед./мин.

Однако для упаковки сыра в нарезке Autowrappers пришлось создать совершенно иную систему подачи, обеспечивающую полное отсутствие контакта между ломтиками. Разработанный Autowrappers фидер состоит из трех лент и подвижной передней части. Подающая лента принимает продукт в хаотичном порядке и затем подает через подвижную переднюю часть («челнок») на вторую ленту. Фотоэлемент, встроенный в подвижную часть, определяет край ломтика и передвигает челнок на заложенную в программе дистанцию от предыдущего ломтика.

Если продукция не поступает, челнок передвигается назад на заданное расстояние, при этом длина первой ленты увеличивается, а второй — сокращается. Если же продукции продолжает поступать, челнок продолжает свое циклическое перемещение за каждой единицей продукта, при этом длина второй ленты увеличивается, а первой — сокращается. Расположенные на точно определенном расстоянии ломтики со второй ленты передаются на третью, которая синхронизирована с подающими устройствами флоу-упаковщика. Майк Перфект из Autowrappers говорит, что система подачи продукции надежно работает со скоростью 350—400 ед./мин. Система применяется для упаковки сыра в нарезке и аналогичных продуктов во многих уголках мира.

В настоящее время Autowrappers разрабатывает две системы для упаковки печенья в легкие лотки, которые при использовании обычных систем деформируются.

Rose Forgrove дополнила свой ряд фидеров новинкой с многоременной высокоскоростной бесконтактной подачей продукта, поступающего в хаотичном порядке. Фидер предлагается в комплектациях с 3—7 сервоприводами и способен обрабатывать до 600 ед./мин. в зависимости от вида продукции, длины и количества лент и может быть полностью интегрирован в упаковочную линию. Таким образом, две машины могут управляться с одного сенсорного пульта, позволяющего хранить в памяти настройки системы подачи и упаковки с моментальным выводом на экран.

Предлагается также модульная комплектация с возможностью полной промывки системы, которая оснащена съемными лентами, моторами и подающими валиками. Таким образом, сокращается время простоя системы для чистки — особенно в случаях, когда узлы необходимо предварительно отмачивать — с применением запасных комплектов лент.

Большинство многоленточных фидеров подают изделия в выступы цепного транспортера флоу-упаковщика. Однако компания Rose Forgrove разработала высокоточную систему подачи без использования выступов флоу-упаковщика. Изделия подаются в упаковщик без риска повреждения мягких или прилипающих продуктов, не контактируя с промежуточными поверхностями. Вместо этого, изделия подаются в складной футляр с точностью ±1 мм со скоростью 500 ед./мин.

Вскоре Rose Forgrove представит на рынке фидеры со свободно плавающим зазором, в котором валик конвейера с изменяющейся длиной соединен с одной или двумя «умными» лентами для бесконтактного разделение изделий и параллельным накапливанием на случай прерывания процесса. Такая система может использоваться в более медленных процессах, чем многоленточные фидеры. Тем не менее, она предоставляет возможность плавно варьировать скорость работы, и может применяться для упаковки изделий, подаваемых в узких высоких рядах, которые иначе могли бы смешаться при толчках или падениях.

Для подачи изделий, для которых не критичным является контакт или давления в местах накопления, Rose Forgrove разработала машину ILF, способную удерживать накопленные изделия перед податочной калиткой, замедляя или ускоряя при необходимости их передачу во флоу-упакощик.

По мере возрастания скорости работы и количества лент, значение чистки и технического обслуживания фидеров возрастает. Так, компания Paramount Packaging Systems представила многленточный фидер, созданный японской Fuji для работы в тандеме с флоу-упаковщиком собственной разработки. Новая система позволяет сократить до минимума время, необходимое для чистки лент.

В фидере Fuji FFS 1000, предназначенном для упаковки кондитерских изделий, печенья, товаров фарминдустрии, используется ряд из восьми лент, настраиваемых особым образом для точного контроля расстояния между подаваемыми изделиями. При высокой точности потока изделий, подаваемых на флоу-упаковку, скорость работы машины достигает 1000 ед./мин.

В отличие от обычных многоленточных фидеров, на которых ленты должны сниматься с роликов для чистки, в фидере Fuji каждая из лент расположена в съемной и заменяемой кассете, которая также включает в себя ролики и передаточные устройства.

Каждую кассету можно извлечь за нескольких секунд, чтобы осуществить чистку ленты вне фидера. В то же время, вставив запасную кассету, можно продолжать производственный процесс. 

Fuji производит также кольцевые конвейеры с раскладывающим устройством, один из которых был поставлен Paramount компании — упаковщику чая Ringtons (Ньюкасл) в качестве фидера для нового флоу-упаковщика Fuji Alpha 5 Jumbo, специально созданного для производства больших упаковок, содержащих 80 и 160 пакетиков чая. Такие упаковки заменяют пачки, разработанные Ringtons под своей маркой.

Кольцевой конвейер с раскладывающим устройством принимает по 40 пакетиков-саше из предварительной упаковки с целью сортировки и правильной укладки машиной Jumbo в два или четыре ряда, в зависимости от требуемого количества (80 или 160 пакетиков).

Вся система работает со скоростью около 100 комплектов по 40 чайных пакетиков в минуту, что соответствует 25 или 50 большим упаковкам, в зависимости от размера. Система может работать и быстрее, обрабатывая готовый запас пакетиков.

Поштучная флоу-упаковка продуктов и кондитерских изделий сейчас позиционируется как маркетинговый инструмент и даже начинает вытеснять другие формы упаковки, например, картонные коробки. Однако маркетинговые департаменты настойчиво требуют производство систем, которые могли бы моментально перенастраиваться на любое количество единиц продукта в мультипаках. В то же время, традиционный метод упаковки в мультипак, например, трех или четырех плиток шоколада и последующие 2—3 повторения операций, чтобы произвести мультипаки с 6 или 12 плитками, является пустой тратой упаковочных материалов.

По материалам Machinery Update
Перевел Антон Русалкин