расчетов всего -
Загрузка...
расчетов за сегодня -
Загрузка...
Размер имеет значение, или крупные группы упаковки
Групповые упаковки в картонной таре, как и созданные с применением усадочной пленок, вполне могут транспортироваться на сравнительно небольшие расстояния. Для отправки же продукции в «дальнюю дорогу» все же лучше использовать крупные транспортные групповые упаковки. В принципе, есть несколько вариантов формирования крупной сборной грузовой единицы, но наиболее часто встречается создание штабеля на поддоне из единиц продукции или из более мелких групповых упаковок.
Техника и технологии, создающие штабели
Простейшие средства механизации при создании крупных транспортных грузов, вроде конвейера, где на одном конце трудятся несколько человек, нагружая его, допустим, мешками, а на другом еще несколько, снимая тару и укладывая ее в штабель, начали применяться на стыке XIX и XX веков. Но первые по-настоящему механические устройства формирования штабелей появились лет на пятьдесят позже. А в 1970-е формирователи штабелей на поддонах – уже вполне солидные устройства с высокой степенью механизации, а то и автоматизации.
Техника для создания штабелей продукции на поддонах имеет в профессиональном сленге упаковщиков несколько названий. В советские времена оборудование называлось укладчиками на поддоны, штабелерами. Сейчас же ее чаще называют палетайзерами или палетизаторами, словами, происходящими от «палеты» – иностранного аналога русского термина «поддон».
Начало семидесятых характерно появлением первых механических манипуляторов для формирования сборных грузов на поддонах, а в конце десятилетия, практически естественным путем, при создании штабелеров от манипуляторов стали переходить к применению промышленных роботов (ПР). В середине 1980-х годов становятся широко известны робототехнические комплексы (РТК) для укладки на поддоны (или, говоря по-современному: палеты) ящиков из гофрокартона и мешков, производимые компаниями ACMA (Италия), Mo"llers (ФРГ) и американской частью транснациональной компании FMC.
В конце семидесятых – начале восьмидесятых появились и первые теоретические работы по формированию крупных грузов, были выявлены основные варианты их получения.
В работе, увидевшей свет в 1982 году (издана на русском языке в 1987), венгерский исследователь упаковочных процессов д-р Б. Мадьяри-Косса четко определил два способа механического формирования штабелей: сверху вниз и снизу вверх. При формировании сверху вниз отдельные изделия или сформированные из них слои укладываются на поддон или поверх предыдущего слоя изделий. А при обратном формировании помещенный ранее слой (или слои) приподнимается, и под него задвигается следующий, а стопа из слоев опускается на только что поступившего «собрата».
Формирование снизу вверх
Такое формирование сборного груза на палете сейчас применяется редко, и в основном не для сформированных слоев из сравнительно небольших по размерам упаковок, а для крупных по площади изделий (рисунок 1).









Очень часто так формируются штабели из тех упаковочных средств, без которых сами штабели не обходятся, т. е. поддонов. Кстати, механическая подача поддонов из стоп для размещения на них сборного груза в большинстве случаев осуществляется так же: стопа, кроме нижней палеты, приподнимается, а нижняя выдвигается и поступает на загрузку.
Формирование сверху
В упомянутой выше книге говорится, что формирование крупной сборной транспортной упаковки способом «сверху вниз», сопровождается опусканием штабеля вниз после размещения на нем каждого последующего слоя. Из-за этого помещение, где производится создание штабелей, должно располагать значительным объемом. Действительно, высота такого помещения обязана превышать примерно полуторную высоту формируемых штабелей. Но удивительно, что венгерский ученый не упомянул об оборудовании, работающем по близкому принципу, но где не штабель опускается вниз, а сформированный слой упаковок поднимается вверх и там укладывается. Может быть, тогда такого оборудования не было?
Сейчас же способ механизированного формирования штабеля сверху (говорить же о способе «сверху вниз» в данном случае не приходится), когда слои упаковываемых изделий поднимаются и размещаются поверх уже расположенных ранее слоев, самый распространенный.
Вариантов работы оборудования, которое таким образом формирует штабель, множество, увеличивающееся и от грандиозного разнообразия изделий, которые упаковываются этим способом, так что рассказать подробно обо всех тонкостях работы техники все равно не удастся. Основой для описания технологической схемы автоматического формирования штабеля сверху (рисунок 2) выбрана работа оборудования компании Favalessa (Италия).










Изделия поступают на оборудование (1). Поддоны выводятся из стопы (штабеля, кассеты) (2) и перемещаются на место загрузки (3). А упаковываемые изделия останавливаются, и происходит фиксация их четкого положения (4), после чего они перемещаются (5) на дальнейшие операции. Далее производится поворот изделия на 90° (6), если он, конечно, нужен при дальнейшем формировании слоя. Поворот может осуществляться захватом изделия сверху или поворотом площадки, на которой изделие находится. После чего изделие поступает (7) на площадку формирования слоя (8). Формирование слоя может осуществляться по-разному, но в оборудовании, взятом за основу схемы, это делается вертикальным и горизонтальным перемещением стенок. Когда слой сформирован, он (здесь одной из стенок) перемещается (9) на место его подъема (10).
В рассматриваемом оборудовании место подъема представляет собой рольганг, который принимает слой и придает ему фиксированное положение, и исполнительный орган в виде гребенки, прутья которой располагаются между роликами. Эта гребенка и поднимает сформированный слой (11), а затем переносит его, размещая (12) над формируемым штабелем. Здесь гребенка немного опускается и начинает движение назад. Чтобы слой изделий при этом не остался на гребенке, он стопорится от обратного движения (13), например, опустившейся за ним пластиной, тем самым он укладывается на предыдущие слои образуемого штабеля (14). При необходимости в месте формирования или подъема слоя, он может быть накрыт листом материала, ужесточающего положение изделий в слоях и слоев в штабеле.
Формирование сверху вниз
Впрочем, и старый добрый способ «сверху вниз» не «забыт» упаковочными машиностроителями. Так, например, работает палетайзер С5000, предлагаемый компанией CSi Industries (Нидерланды). Описание схемы работы линии (рисунок 3), в составе которой «трудится» данный образец, дается еще в более условном виде, нежели описание работы предыдущей техники. О чем приходится сожалеть, т. к. упаковочная линия, созданная на основе этого укладчика на поддоны, заслуживает гораздо бo'льшего рассказа и самых добрых слов.











Изделия поступают (1) на формирование в штабель. По пути движения они поднимаются вверх (2), где продолжают перемещаться (3). Поток изделий разделяется на два (4), затем изделия изменяют положение движения (5). После чего в двух рядах набирается нужное число изделий (6) (формируются ряды), которые перемещаются на место помещения их в штабель, по пути соединяясь в слой (7). В месте помещения в штабель слой фиксируется (8). Это делают три вертикально расположенные, но совершающие возвратно-поступательное движение пластины совместно с толкателем. В результате изделия в слое «сплачиваются», а сам он фиксируется в строго определенном месте. Пол под слоем состоит из двух половин, когда они раздвигаются, то сформированный слой укладывается на поддон или на ранее уложенный слой изделий в штабеле (9). Штабель опускается на расстояние, большее высоты слоя изделий, половинки пола сходятся, затем штабель поднимается вверх (10) так, чтобы расстояние между верхом только что уложенного слоя и нижней поверхностью раздвижного пола было минимальным, тогда изделия следующего слоя лягут без перекосов, а повреждения изделий и того, что в них находится, не произойдет.
Здесь потребность большой занимаемой линией площади и высоты компенсируется высокой производительностью, что оправдывает применение принципа формирования штабеля «сверху вниз».
Роботизированные же участки формирования штабелей позволяют обычно уменьшить требуемую высоту, а в большинстве случаев и площадь помещений, в сравнении с тем, что требуется для применения автоматических штабелеров.
Роботизированные комплексы для создания штабелей
Возможно, могут встретиться роботизированные линии, где продукция укладывается как-то иначе, но автору этих строк приходилось видеть размещение продукции манипуляторами ПР только сверху. Принципиальное отличие всех существующих РТК, занятых созданием штабелей, в том, как из продукции формируется штабель: укладываются ли изделия поштучно, рядами или слоями. Как правило, это зависит от размеров упаковываемых изделий и от размеров штабелей.
Подробно описывать поштучное укладывание ПР продукции в штабель не имеет особого смысла, схема проста (в описании, а не в претворении): манипулятор схватом поднимает поступающий, допустим, мешок, при необходимости поворачивает его и укладывает в штабель. Гораздо интереснее порядное и послойное укладывание продукции.
Из множества предлагаемой техники, в работе которой принимают участие ПР, для описания схемы послойного укладывания изделий (рисунок 4) выбрана роботизированная линия APS 3000 для формирования штабелей производства компании SMIPal, входящей в группу SMIGroup (Италия). Здесь обратил на себя внимание ряд интересных технических решений, примененных при формировании слоя. Линия демонстрируется в интернете в исполнении для штабелирования групповых упаковок из наполненных полимерных бутылок, полученных с помощью усадочной пленки.













Из стопы извлекается поддон и направляется к месту загрузки (1). Изделия двумя рядами поступают (2) на упаковывание ориентированными определенным образом. По пути некоторые из изделий меняют свое положение (3), поворачиваясь в движении на 90°. Далее из этих так или иначе ориентированных изделий то по одному, то сразу по два формируются ряды (4), которые толкателем, опять же по одному или сразу оба, перемещаются (5) на позицию образования слоя (6). Сменой положения изделий, формированием рядов и их состыковкой решается «минилогистическая» (условно) задача формирования слоя изделий таким образом, чтобы он получался набором перекрывающих, «переплетенных» между собою рядов.
Сформированный слой помещается в транспортирующий орган манипулятора (традиционное его обозначение «схват» применять не решаюсь, т. к. орган ничего не хватает) (7), дно которого выполнено в виде рольганга, что способствует успешному осуществлению этой операции. Манипулятор поднимает, поворачивает на 90° (8) и перемещает слой на позицию над формируемым штабелем (9). Рольганг транспортирующего органа выполнен раздвигающимся, ролики на этой позиции «разбегаются» в две стороны, и слой помещается на штабель (10). Схват второго манипулятора доставляет прокладку (лист материала, конкретно: картона), которая укладывается на уложенный слой (11). Наличие прокладки в сочетании с перекрывающими рядами в слоях дополнительно предохраняет изделия в штабеле от смешения, а сам штабель от повреждения при дальнейших манипуляциях с ним. Сформированный штабель поступает на позицию закрепления (12). Здесь изделия, уложенные в штабель, закрепляются и связываются с поддоном (13). Закрепление грузов штабеля в данном случае производится надеванием на штабель мешка из растягивающегося полимерного материала. Об этой операции подробнее будет рассказано ниже. Полностью готовый штабель выводится из линии (14).
***
Роботизированные линии формирования штабелей, как бы ни сокращали площади упаковочных участков и цехов, все же требуют довольно большого пространства. Поэтому в тесных помещениях применить их удается далеко не всегда.
Роботизация упаковывания особенно хороша тогда, когда весь цикл получения потребительских упаковок, малых групповых и крупных групповых (транспортных) упаковок решается в комплексе. Примером комплексного решения всего упаковочного процесса может быть, например, линия производства компании Weitek (Италия), где из рукавного материала изготавливаются мешки, которые наполняются сыпучими материалами и завариваются. Затем они поступают в «руки» двух роботов, которые укладывают их на поддоны, а сформированные штабеля закрепляются.
Или линия, продемонстрированная на выставке «Росупак-2006» российской компанией «Юкам-групп», где два робота Kuka укладывали в гофроящики полимерные банки с продукцией, а затем формировали из ящиков штабеля на поддонах.
Говоря о комплексном решении упаковочных проблем, нельзя не отметить одну из линий, созданную предприятием «Стеклопак». Здесь при создании штабеля устанавливается лоток, примерно равный размеру поддона, а в него уже помещается большая группа изделий (незаполненных стеклянных бутылок).
Но комплексно решить вопросы упаковывания вряд ли удастся в не приспособленных для того помещениях. Поэтому о роботизации упаковочных процессов стоит задумываться, прежде всего, при возведении новых производственных помещений.
Роботизация выгодна и при необходимости формирования штабелей из разных изделий, допустим, мешков и ящиков, или изделий разных размеров, переналадка роботизированных линий производится легче. Роботизация быстрее окупает затраты на себя при больших объемах производства и высокой производительности по выпуску продукции.
Поэтому роботизация упаковочных процессов, в том числе, создания больших групповых упаковок – прерогатива, прежде всего, крупных предприятий.
Закрепление штабелей
Изделия, помещенные в штабель, необходимо закрепить. Основными способами закрепления являются: приклеивание изделий; крепление с помощью стяжной (полимерной или металлической) ленты; крепление с помощью обертывания штабеля растягивающейся пленкой; надевание на штабель мешка из растягивающегося материала; надевание на штабель мешка из усадочного материала с последующей усадкой.
Крепление с помощью клея
Этот способ, который хотя и упоминается еще в советской специальной литературе 1970-х -80-х годов, не приходилось встречать много лет. Для такого закрепления изделий в штабеле нужен не просто клей, а адгезив, который при перемещении ящиков по горизонтали препятствовал бы ему, а при движении ящиков вверх позволял бы легко отделять их от стопы. А лучше бы, чтобы клей не давал возможности ни горизонтального, ни вертикального перемещения изделий в штабеле, при этом не затрудняя изъятия изделия из штабеля под каким-то углом к горизонту.
Клей с близкими к таким «идеальным» свойствам, на памяти автора единственный раз, предлагался на выставке «Росупак-2009» компанией C&PI (Cartoning & Packaging Innovation) из Латвии. На стенде демонстрировался созданный южнокорейской компанией KMG Inc адгезив, позволяющий скреплять различные упаковки, собираемые в штабель, а при разборе последнего без усилий разделять их. Рассказывалось и о различных способах нанесения адгезива при формировании штабелей из тех или иных упаковок. В разговоре с представителями латвийской компании выяснилось, что с помощью этого клея можно скреплять небольшие по размерам штабели при условии недальней их транспортировки, да еще в условиях движения по относительно ровной дороге без ухабов. Тряска в пути может вызвать такое смещение изделий, которое приведет к рассыпанию штабеля.
Так что достаточно надежного средства склеивания изделий в штабеле автору этих строк пока что не удалось обнаружить. Но применение агдезива вполне оправданно как дополнительное средство крепления изделий в штабеле в сочетании с другими способами их фиксации.
Крепление с помощью ленты
Закрепление изделий в штабеле с помощью металлической ленты является одним из самых старых способов, долгое время бывшим основным, наряду с креплением с помощью проволоки или веревки. Сейчас, кроме металлической (в основном стальной), применяются ленты и из полимерных материалов. А нанесение на штабель закрепляющей ленты (обвязывание лентой, стягивание лентой) сейчас чаще всего называют стреппингом.
Следует четко разделять стягивание штабеля лентой в горизонтальной плоскости и стягивание лентой в вертикальной плоскости, поскольку оборудование для того и другого обвязывания разное.
Оборудование, применяющееся при вертикальном стягивании лентой, может быть разного технического уровня, начиная от простейших устройств, вроде катушки с лентой на тележке, которая подвозится к штабелю и ленту с которой надо сматывать и размещать по периметру штабеля вручную.
Более сложные устройства подают ленту под верхним настилом поддона автоматически, а далее вручную ее надо провести по задней и верхней поверхностям штабеля, вернуть и вставить концом в аппарат, который натянет ленту, отрежет и соединит концы.
Более совершенные в техническом отношении образцы большинство операций (а то и все операции) стреппинга выполняют автоматически. Стоит, например, упомянуть обвязчики лентой, производимые немецкой компанией ErgoPack. Тут цепная стрела сама движется вокруг штабеля по периметру и протягивает ленту. А для высоких штабелей можно применять полуавтоматические или автоматические устройства рамного типа. Их выпускают, например, вышеназванная фирма или международная компания Itipack (Италия). См. видео о работе последней техники.
Горизонтальный стреппинг штабелей чаще производится автоматически. Оборудование для горизонтального обвязывания лентой, выпущенное компанией Reisopack (Испания), само устанавливает по углам штабеля Г-образные профили, связывающие слои изделий в штабеле между собой и с поддоном, затем образует вокруг штабеля горизонтальную раму, по которой движется лента, натягивает ее и скрепляет концы ленты.
Обертывание растягивающимся материалом
Оборудование, обертывающее штабели растягивающимся материалом (стретч-пленкой), чаще всего называют палетообмотчиками или палетообвязчиками. В 1970-е годы широко предлагались приспособления для обертывания штабелей стретч-пленкой вручную. Сейчас же эти операцию выполняют в основном автоматы. Палетообвязчики выпускаются и как отдельные машины, и как встроенные части упаковочных линий. Делится же это оборудование на два типа в соответствии с тем, что движется при обертывании: штабель или исполнительный орган палетообвязчика.
Сами же операции обертывания и в том и в другом случае одинаковы. Конец растягивающейся пленки, поступающей через систему натяжных роликов с вертикально расположенного рулона, в начале обвязывания располагается зажатым внизу штабеля у поддона. Далее, в зависимости от типа обмотчика, начинает либо вращаться штабель, либо штанга с рулоном двигаться вокруг него. Пленка с рулона слоями обертывает штабель, а рулон с роликами поднимается вверх. Когда первый слой материала надежно «примотан», зажатие конца пленки прекращается, а зажим «прячется», чтобы в дальнейшем не мешать процессу. Дойдя до требуемого максимального положения, когда верхний край последнего слоя пленки оказывается выше верхней поверхности штабеля, рулон начинает движение вниз, еще раз обертывая палету с грузом. При возврате рулона и натяжных роликов в исходное положение, пленка вновь зажимается и отрезается.
В нашей стране предлагаются паллетообмотчики многих производителей, но наиболее часто на выставках можно видеть технику под маркой Robopac, произведенную в группе Aetna Group (Италия - Сан-Марино), но с множеством филиалов по миру).
Недостаток обертывания (относительный, конечно, потому что предыдущий способ крепления и того не дает) заключается в том, что, надежно предохраняя штабель от воздействия атмосферной влаги с боков, он не препятствует попаданию дождя и снега сверху. Это можно устранить, например, так, как сделано на автоматической упаковочной линии, изготовленной компанией Fisker Skanderborg (Дания). Там после достижения рулоном крайнего верхнего положения он немного опускается, и штабель накрывается листом полимерной пленки. Рулон вновь немного приподнимается и начинает двигаться вниз, второй раз обматывая штабель, прикрепив заодно при этом и края листа.
Надевание мешка из растягивающего материала
Мешок же из полимерного материала со всех сторон защитит штабель. При рассмотрении технологического процесса закрепления штабеля путем надевания на него мешка (рукава) из растягивающегося материала (стретч-пленки) изучалась работа оборудования, выпущенного компаниями Beumer, Alesco (обе Германия), Innova Maquinaria (Испания), Arpac (США) и др. Принципиальных различий в технологии, по которой оборудование всех этих производителей надевает мешок, нет, некоторые различия в исполнении машин (в основном, небольшие, например, в устройствах предварительного раскрытия рукава) вполне объяснимы разным подходом к проектированию.
Схема работы представлена на рисунке 5.








Штабель (1) на поддоне (2) фиксируется (3) на месте соединения его с упаковочным материалом. Упаковочный материал в виде рукава с боковыми складками внутрь подается с рулона (4) через систему натяжных роликов (5). Край этого рукава находится над штабелем. Вначале малыми захватами рукав предварительно раскрывается (6), и в образовавшуюся щель вводятся основные захваты (7), которые, расположившись в углах рукава, расходятся, более раскрывая рукав (8). Упаковочный материал подается (9), разматываясь с рулона, а рукав в захватах складывается «гармошкой» (10). После этого сварочные губки сходятся, сваривая и отрезая рукав (11), тем самым образуя мешок. Основные захваты еще более расходятся, растягивая мешок (12) так, что его сечение становится больше размеров штабеля в плане. После этого основные захваты двигаются вниз, надевая мешок на штабель (13). Нижний край мешка заводится, как минимум, под верхнюю поверхность поддона, а порой и под его нижнюю поверхность. В результате, штабель грузов надежно закреплен на поддоне.
Единственное, что дополнительно можно отметить, так это то, что если требований к особой герметизации штабеля не требуется, то мешок можно не изготавливать, отказавшись от сварки рукава.
Надевание мешка из усадочного материала
Если надевание мешка из растягивающегося материала на штабель производится на автоматическом или, по крайней мере, полуавтоматическом оборудовании, то мешок из усадочного материала можно надевать и полностью вручную (благо рукав мешка в сечении заметно больше размеров штабеля, и его не надо растягивать), и с помощью простейших приспособлений, и на автоматической технике.
Довольно несложные приспособления – это рамы, с помощью которых с рулона, устанавливаемого для удобства внизу, через систему роликов сверху штабеля подается рукав усадочного материала. Материал разматывается либо рабочим, когда тот тянет рукав, либо протягивающим устройством, сваривается и отрезается губками, ну, а образованный мешок надевается на штабель вручную.
Автоматические устройства надевания мешка из усадочного материала выполняют операции во многом аналогичные тем, что осуществляются при оперировании с растягивающимся материалом. Подробно об этом процессе говорить не будем, приведем лишь иллюстрацию из советского учебника, поясняющую работу техники, надевающую мешок (рисунок 6).



















Рис. 6 – Принцип устройства машины для создания и надевания мешка из усадочного материала.
Усаживание материала надетого на штабель мешка (рукава) на крупных социалистических предприятиях осуществлялось в больших термокамерах, куда устанавливалось по несколько упакованных контейнеров. Рекомендовать устраивать такие «усадочные помещения» сейчас, пожалуй, не стоит. Усаживание материала на штабеле на предприятиях с небольшими объемами производства лучше всего производить с помощью переносных (передвижных) усадочных устройств, теплоноситель из которых, струей выходящий из форсунок, вручную направляется на поверхности штабеля. Хорошие усадочные устройства предлагаются машиностроителями для крупных предприятий. Так, например, завод «Стеклопак» на выпускаемом им оборудовании устанавливает раму квадратного сечения с помещенными внутри ее форсунками. Рама движется вдоль штабеля снизу вверх, и теплоноситель, выходящий из сопел, усаживает материал мешка.
Совсем немного о контейнерах
Вторым по распространению способом создания крупных транспортных упаковок является помещение изделий в контейнеры. О технологии создания групповых упаковок с помощью транспортных контейнеров говорить не будем. Хотелось бы коснуться помещения продукции в торговые контейнеры, те самые решетчатые ящики на колесиках, или без них, которые мы видим в торговых залах универсамов и им подобных магазинов.
Готовя материал, автор специально разыскивал хоть что-то, относящееся к механизации помещения товаров в потребительских упаковках в тару-оборудование (еще одно название торговых контейнеров), и не нашел. Возможно, не повезло. Но, скорее всего, оборудования просто очень мало. Что, честно говоря, странно. В странах социалистического лагеря, включая нашу Родину, техника, помогающая наполнять торговые контейнеры, выпускалась. Степень механизации выполняемых при ее использовании работ была различна. Но во второй 1980-х в одном из отечественных НИИ пищевого машиностроения приступили к созданию роботизированных комплексов для наполнения решетчатых контейнеров. Не завершили, правда, но причина того не техническая.
Почему в те времена, когда наличие универсамов было далеко не повсеместным явлением, существовала техника для наполнения тары-оборудования, а сейчас, когда гипермаркеты, супермаркеты и просто универсамы буквально везде и всюду, о такой технике не слышно?
А ведь заполнение решетчатых контейнеров непосредственно на предприятиях пищевой промышленности избавит торговлю от лишнего перекладывания, по крайней мере, части продаваемых ими товаров. Думается, что транспортирование продукции от производителей непосредственно в таре-оборудовании и, естественно, выпуск техники для наполнения такой тары – перспективное направление.
Статья опубликована в новом справочнике «Все о групповой упаковке», подготовленном редакцией Unipack.Ru.
Фото: Unipack.Ru

По материалам: www.ati.su

Хотите индивидуальный расчет? Оставьте заявку и наш специалист свяжется с вами!

Нажимая кнопку "Отправить" Вы соглашаетесь c Пользовательским соглашением и Политикой персональных данных
Нажимая кнопку "Зарегистрироваться" Вы соглашаетесь c Пользовательским соглашением и Политикой персональных данных
×

Обратный звонок

×

Заявка на расчет


×

Заявка на расчет


×