Уменьшение жизненного цикла товаров и устойчивая тенденция к индивидуализации продукции всё чаще выявляют ограничения в работе традиционного производственного оборудования. Кроме того, ситуация осложняется появлением новых типов упаковки и материалов. Немецкое машиностроительное предприятие "Wolf", специализирующееся на упаковочных машинах, выпустила новые машины с технологиями B&R, которые обеспечивают бережную транспортировку продукции на всей линии производства и предлагают непревзойденную гибкость.
"Крупнейшие сети розничной торговли и глобальные игроки в индустрии упаковки поставили перед собой цель - полностью перейти на экологически чистую и разлагаемую упаковку в ближайшие годы" - рассказывает Маркус Шмахтел, руководитель отдела дизайна и разработки в Wolf. С момента своего создания в 1988 году компания Wolf поставила на рынок свыше 3000 расфасовочных и упаковочных машин и заработала своё имя в индустрии продуктов питания и напитков. За долгую карьеру в сфере упаковочных технологий Маркус Шмахтел стал свидетелем множества кардинальных перемен в индустрии. "Обычно, инженер-конструктор пытается выполнить новые требования только с помощью механического решения. Но поскольку разнообразие типов упаковки и материалов продолжает расти, упаковочные машины нуждаются в конвейерных технологиях, которые бы более гибко и бережно транспортировали продукт, по сравнению с механическими цепными конвейерами, которые были распространены до настоящего времени.
Компания Wolf предлагает вертикальные упаковочные машины FFS (формовка-фасовка-запайка), с простым переключением между всеми часто используемыми типами пакетов, включая плоские или с боковыми фальцами пакеты, а также стоячие пакеты с герметичными краями. До сегодняшнего дня машина для закрытия верха пакетов подключалась к машине FFS, транспортирующей продукцию с помощью спаренных цепей с насадкой-толкателем, которая формировала отсеки для пакетов. В этой конструкции пакеты выталкиваются в положении стоя вместе со всем транспортным механизмом, который синхронизирован с машиной FFS. По мере продвижения, дно пакетов трётся о двигающие их элементы конвейера.
Бережная транспортировка чувствительной эко-упаковки
Тенденции в маркетинге и забота об окружающей среде сделали бумагу наиболее популярным материалом для упаковки. При высоких скоростях транспортировки дно бумажных пакетов может сильно деформироваться, или сами пакеты могут повредиться из-за большого усилия при сдвиге. Данная проблема особенно актуальна для грубых и жестких типов бумаги. "Можно снизить деформацию пакетов, снабдив специальным покрытием соответствующие поверхности." - отмечает Шмахтел. «Но со временем покрытие стирается и загрязняет производственную среду. Поэтому все большее компаний запрещает использовать в своих цехах такого рода покрытия. Наши клиенты обязательно оценят износостойкое решение для транспортировки продукции».
Чтобы решить возникающие проблемы, машиностроительная компания Wolf решила разработать новую упаковочную машину для закрытия верха пакетов. Были проведены сравнения различных транспортных систем на предмет их грузоподъемности, работы шаттлов и технической поддержки поставщика. Конвейер SuperTrak от B&R на базе двигателя с длинным статором, разработанный специально для задач с высокими требованиям к производительности, обошел конкурентов.
Была поставлена цель, чтобы одна упаковочная машина для закрывания верха пакетов в сочетании с одной или двумя машинами FFS и соответствующим дозирующим аппаратом могла производить, наполнять и запечатывать до 80 пакетов в минуту, а в исполнении с удвоенной производительностью - до 130 пакетов в минуту.
Переналадка с минимальными усилиями
Другая цель состояла в том, чтобы машина могла работать с пакетами самых разных типов, материалов и способов их закрытия, при этом не требуя больших усилий при переналадке оборудования. Это позволило бы производителям адаптироваться к требованиям рынка и выбирать из множества вариантов закрытия, таких как упаковка при помощи наклейки, закрытие верхней части или при помощи крышки или прищепки.
Для этого пакеты, которые были сформированы, заполнены и запечатаны машиной FFS, передаются на конвейерную систему машины для закрытия верха пакета, которая доставляет пакеты на различные станции обработки. В случае с пакетом типа брикет и закрытием при помощи наклейки, станция формирует верх, нажимает, режет, запечатывает и складывает пакет, чтобы сделать его максимально компактным без лишнего пространства сверху. В завершении сложенный верх пакета прикрепляется к брикету при помощи наклейки.
Независимые шаттлы для большей гибкости
В отличие от цепного конвейера с жестким соединением интеллектуальная транспортная система SuperTrak перемещает пакеты в катриджах, закрепленных на управляемых шаттлах. Это позволяет шаттлам проходить через станции обработки машины для закрытия верха пакетов независимо от скорости, с которой они покидают машину FFS.
«Поскольку пакеты транспортируются на линии в картриджах, то на дно пакета не приходится никакого сдвигающего усилия» - объясняет Шмахтель. «Каждый шаттл программируется и управляется отдельно. Таким образом мы можем адаптировать профили движения для разных типов упаковки и содержимого, что позволяет нам производить с большей эффективностью и бережностью, чем раньше.»
Шаттлы также могут ехать в обратную сторону. Конструторы из Wolf использовали данную возможность, чтобы создать вибрацию в профиле движения машины для закрытия верха пакетов. "Это позволяет избавиться от отдельной станции, которая при помощи вибрации утрамбовывает пакеты с сыпучим материалом. Освободившееся пространство может быть использовано для других целей. Процесс утрамбовки больше необязательно завершать в течение определенного периода времени, что позволяет сделать его более бережным и эффективным. Пользователи также могут создать различные профили движения с настраиваемыми параметрами вибрации для различных материалов.
Рост продуктивности
Благодаря независимо программируемым профилям движения, инженеры имеют больше свободы в том, как организовать станции обработки, при этом можно пропустить или добавить новые станции по мере необходимости. Одним из ключевых преимуществ является то, что можно удвоить количество станций критических по времени, чтобы повысить производительность или достичь целевого времени цикла производства. Для этого Вам не понадобится наличие всех станций обработки в двойном экземпляре, как это было бы с цепной конвейерной системой.
Программируемые профили движения также позволяют обрабатывать несколько типов упаковки или материалов на одной линии с минимальными дополнительными затратами, можно просто добавлять или пропускать этапы обработки для определенных типов пакетов. Это делает машину для закрытия верха пакетов на базе SuperTrak идеальным продолжением гибкой машины FFS от Wolf:
«SuperTrak позволяет увеличить выпуск продукции или производить варианты продукции с минимальными дополнительными затратами», - добавляет Шмахтель. "Это также облегчает интеграцию в производственную линию, а настраиваемые профили перемещения дают нам больше свободы в отношении того, где мы размещаем перегрузочные станции для машины FFS или упаковочного оборудования. Система действительно легко адаптируется к ситуации на месте». Модульная конструкция направляющих для высокоскоростной системы SuperTrak дает машиностроителю больше возможностей при проектировании и компоновке производственной линии. «Мы можем легко удлинить или сократить производственную линию с машинами для закрытия верха пакетов и изменить требуемое количество челноков.» - говорит Шмахтель. «Гибкость в изменении общего направления движения позволяет легко адаптироваться к новым требованиям».
Система с разной степенью свободы
В первом станке нового поколения, построенном компанией Wolf, для соответствия спецификациям было достаточно простой овальной формы SuperTrak, состоящей из двух изогнутых на 180° сегментов и шести прямых сегментов по одному метру каждый. Это было связано с тем, что изогнутые сегменты также можно использовать для обработки. Инженеры Wolf планировали использовать место у изогнутых сегментов для размещения дополнительных станций в будущем, на более поздних этапах жизненного цикла системы.
«Инструмент симуляции и моделирования от B&R позволили нам заранее проверить, сможет ли текущая конструкция, а также любые будущие расширения соответствовать запланированному времени цикла. Мы смогли определить правильное количество челноков и параллельных станций обработки для обработки пакетов соответствующего типа. Это позволило нам избежать ненужных инвестиций и минимизировать риски при разработке» - считает Шмахтель. Кроме того высокая энергоэффективность системы снижает затраты на эксплуатацию. При эксплуатации SuperTrak единственное, что перемещается - это шаттлы и картриджи с пакетами. Что значительно меньше массы с постоянно соединенной конвейерной системой, а значит для разгона и торможения требуется меньше энергии. Система использует рекуперати́вное торможе́ние и возвращает энергию в сеть для ускорения шаттлов.
Благодатная почва для инноваций
Потенциал нового транспортного решения далеко не исчерпан и открывает для инженеров Wolf новые возможности для будущих инноваций, как отмечает сам Шмахтель: «Мы только начали изучать возможности SuperTrak. Например, можно сделать так, чтобы два шаттла захватывали один пакет и открывали его при перемещении между станциями или комбинировать шаттлы для увеличения полезной нагрузки. Подобные вещи предоставляют нам новые захватывающие способы при разработке принципиально новых машин для фасовки и упаковки.»
Автор: Франц Россманн, журналист из Мюнхена
Маркус Шмахтель Руководитель отдела дизайна и разработки, компания Wolf. «Каждый шаттл программируется и управляется отдельно. Таким образом мы можем адаптировать профили движения для разных типов упаковки и содержимого, что позволяет нам производить с большей эффективностью и бережностью, чем раньше.» |
SuperTrak
Технология SuperTrak была разработана специально для работы в режиме 24/7 в тяжелых промышленных условиях. Он надежен, безопасен и обеспечивает большую грузоподъемность. SuperTrak также оптимизирует время переналадки при производстве нескольких продуктов на одной линии. Как только оператор выбирает другой вариант, конвейерная система автоматически адаптирует поток продукции. Шаттлы можно легко заменить, не разбирая сам конвейер. Это приводит к сокращению средней продолжительности ремонта и значительно повышает производительность всего завода.