[SHipinsky_V.G.]_Oborudovanie_i_osnastka_upakovoch(z-lib.org)

и в автомате 4 сверху надевается изготовляемый из рукавной пленки 15, разматывающейся с рулона 16, контрчехол с последующей его термоусадкой при перемещении рамы 17 вверх. Одновременно с этим на нижних выемках пакета сходящимися нагревательными колодками 18 пленка чехла термопрофилируется по поверхности нижних выемок для вилочных захватов. После этого готовый транспортный пакет 19 следующим транспортером 7 перемещается из автомата 6 на станцию 8 приема готовых грузовых единиц, а оттуда вилочным погрузчиком доставляется на склад.

Автоматизированный пакетирующий комплекс модели PKS-1,

работающий с производительностью 20 – 25 транспортных пакетов в час, отличается от рассмотренного комплекса модели PKS-2 тем, что в нем отсутствует автомат 6 (рис.19.10), обеспечивающий скрепление пакетов контрчехлами, а также располагающийся за ним транспортер 7. При работе этого комплекса транспортный пакет 11 после его кантования на 180о перемещается из ротационной станции 5 обратно в автомат 4, который производит его скрепление и контрчехлом с одновременным термопрофилированием нагревательными колодками пленки ранее надетого чехла по поверхности нижних выемок пакета. После этого готовый транспортный пакет 19 транспортерами 7 без остановки перемещается через ротационную станцию 5 на станцию 8 приема готовых грузовых единиц, а оттуда вилочным погрузчиком доставляется на склад.

19.3. Оптимизированные исполнения транспортных пакетов

Одним из перспективных направлений оптимизации транспортных пакетов является их формирование на плоских поддонах непосредственно из потребительских упаковочных единиц или изделий, без промежуточной транспортной упаковки. Такое конструктивное исполнение транспортных пакетов (ГОСТ23285-79) предусматривается, в частности, для доставки порожней стеклянной тары, а также пищевых продуктов в стеклянной потребительской упаковке (бутылках, банках). Эти транспортные пакеты (рис.19.11а) формируются на стандартных плоских поддонах 1 (ГОСТ9078-74) с раскладкой упаковочных единиц круглого сечения 2 в шахматном порядке (рис.19.11б) на разовых картонных лотках-прокладках 3 и обвязкой их по периметру полимерной лентой 4, а также многоярусной укладкой заполненных лотков друг на друга в пакет высотой до 1800 мм и скреплением сформированной грузовой единицы вместе с поддоном термоусаживаемой пленочной оболочкой 5.

Такие транспортные пакеты, хотя и формируются без применения промежуточной транспортной тары (ящиков), тем не менее, включают в себя достаточно много расходных упаковочных материалов. При формировании его, например, из стеклянных бутылок вместимостью 500 см3 необходимо около 11,2 м2 гофрированного картона марки Т (ГОСТ7376-77), расходуемого на изготовление семи лотков-прокладок, и около 2 м стальной проволоки диаметром 0,7 – 1 мм на сшивку их скобами, а также 50 м обвязочного материала (полимерной ленты или шпагата) и 11 м2 термоусадочной полиэтиленовой пленки толщиной 0,3мм. Кроме этого в нем используется стандартный поддон, требующий возвратных перевозок. Необходимо также и

81

соответствующее технологическое оборудование, обеспечивающее изготовление лотков-прокладок, раскладку на них в шахматном порядке упаковываемых бутылок, обвязку сформированного слоя по периметру полимерной лентой или шпагатом, формирование на поддоне многоярусного транспортного пакета, изготовление чехла из рукавной термоусадочной пленки и надевание его на сформированный пакет, включая и высоту поддона, а также термоусадку скрепляющей оболочки. Сложность и стоимость такого технологического оборудования взаимосвязаны с уровнем автоматизации производственного процесса и достаточно высоки.

Рис.19.11. Схемы транспортных пакетов, сформированных без промежуточной транспортной упаковки

Существенное снижение этих расходов достигается при доставке изделий небольшой массы и цилиндрической формы в упрощенных бесподдонных транспортных пакетах, имеющих форму шестигранной призмы и скрепленных оболочкой, выполненной из отрезка обычной или растягивающейся рукавной пленки. Шестигранная же форма этого пакета обуславливается тем, что при сжатии опоясывающей оболочкой 1 (рис.19.11в) определенного количества изделий цилиндрической формы 2, размещенных в одном ярусе, они внутри нее самопроизвольно складываются в жесткий правильный шестигранник, характеризующийся максимальным коэффициентом заполнения пространства, при минимальной длине опоясывающей оболочки. Транспортный пакет собирается при этом путем укладки шестигранников, сформированных из тарно-штучных грузов 1 (рис.19.11г) круглого сечения, в скрепляющую оболочку 2, выполненную из отрезка обычной или растягивающейся рукавной пленки, с последующим складыванием ее выступающих краев на верхней и нижней сторонах пакета и соединения сопрягающихся концов оболочки сварными швами или липкой лентой 3.

Данные шестигранные пакеты полностью согласуются с размерами стандартной международной грузовой единицы, так как при длине пакета L=1200 мм его ширина B=1040 мм, что не превышает установленного предельного допуска на этот размер, а номинальная ширина рукавной пленки, применяемой в качестве скрепляющей оболочки, составляет 1800 мм. Для прочного же скрепления сформированного пакета за счет упругого растяжения материала ширину рукава из обычной пленки принимают до 10% меньшей, а

82

из растягивающейся пленки – до 30% меньшей номинального размера. Исходя из того, что на длине L=1200 мм шестигранного пакета по условию симметрии должно размещаться нечетное количество изделий круглого сечения, определен параметрический ряд их предпочтительных наружных диаметров, при которых коэффициент заполнения шестигранного основания будет достигать максимальных значений (К=0,89–0,91), а так же рассчитано количество упаковываемых единиц, которые должны размещаться при этом в одном ярусе транспортного пакета (таблица 19.5).

Таблица 19.5. Параметрический ряд предпочтительных наружных диаметров

Примечание: D – наружный диаметр пакетируемых изделий (упаковочных единиц); n – количество изделий, размещаемых в среднем ряду яруса;

N – количество изделий, размещаемых в одном ярусе шестигранного пакета.

Для формирования упрощенных шестигранных транспортных пакетов в качестве оснастки применяются конструктивно простые технологические кассеты и подставки под кассеты, а также пакетоформирующее технологическое оборудование.

Кассеты содержат в частности тонкостенную обечайку 1 (рис.19.12а) шестигранной формы, в нижних углах которой закреплены косынки 2, а на ее гранях между косынками имеются прямоугольные вырезы на глубину 6 – 10 мм. В верхней части обечайки на противолежащих гранях выполнено два прямоугольных отверстия 3, предназначенных для переноски кассеты, а внутри обечайки располагается опирающееся на косынки съемное дно 4 с бобышкой 5 для его захвата.

Рис.19.12. Исполнение оснастки, для шестигранных транспортных пакетов

Подставка же 6 (рис.19.12б) предназначена для установки кассеты 7 под углом 45 – 60о около технологического оборудования, производящего, например, пластмассовую тару или упаковывающего в нее продукцию. При этом рабочий, обслуживающий это оборудование, укладывает в данную кассету поступающие из машины изделия, и после наполнения складирует их в

83

многоярусные штабели (рис.19.12в), устойчивость которых достигается за счет охватывания нижней кассеты выступами верхней, при ее установке с поворотом в плане на 30о. Далее наполненные кассеты подаются к

пакетоформирующей установке (рис.19.13), которая состоит из:

основания 1, выполненного в виде сварного каркаса, а также установленных на нем опорной стойки 2 и кронштейна 3, несущего закрепленную в шарнире 4 опорную стенку 5 в форме правильного шестиугольника;

рамы 6, через шарниры 7 закрепленной на основании и опирающейся под углом в 15 – 20о к горизонту на стойку 2, а также пневмопривода 8, поворачивающего эту раму в вертикальное положение;

шестигранного обруча 9, опорные направляющие 10 которого располагаются с возможностью продольного перемещения во втулках 11 рамы

6;

стола 12 с ложементом под кассету 13, который пневмоприводом 14 из горизонтального положения поворачивается в соосное с обручем 9 и перемещается к нему, а также содержит штуцер, через который из подсоединенного шланга подается сжатый воздух;

возвращающего механизма, тросик которого захватом 15 соединяется с бобышкой дна кассеты 13 и при этом намотан на бобину, вращаемую от закручивающейся спиральной пружины;

пульта управления, содержащего блок подготовки воздуха и распределители, обеспечивающие управление исполнительными механизмами.

Рис.19.13. Конструктивная схема пакетоформирующей установки

При формировании транспортного шестигранного пакета отрезок 16 из рукавной пленки закрепляют одним концом на шестигранном обруче 9 установки, заворачивая его по периметру на наружную плоскость обруча и фиксируя прижимами. При этом пленочная оболочка ложится на опорные направляющие 10 и во второй ее раскрытый конец поворотом в шарнире 4 вводится опорная стенка 5. Затем кассета 13 с пакетируемыми изделиями 17 устанавливается на горизонтально расположенный стол 12, охватывающий ее своим ложементом по периметру. После этого стол с кассетой пневмоприводом 14 поворачивается в вертикальной плоскости до соосного расположения с обручем 9 и, перемещаясь поступательно, вводит кассету в обруч, а затем

84

фиксируется в таком положении. Дно кассеты соединяется при этом через бобышку с захватом 15 тросика, намотанного на бобину возвращающего механизма. Далее по шлангу через штуцер в дне стола подается сжатый воздух под избыточным давлением порядка 0,05 МПа, пленочная оболочка при этом от создаваемого им давления расправляется, в некоторой степени упруго растягивается по периметру и по ней сжатым воздухом проталкивается дно кассеты с находящимися перед ним изделиями до их контакта с опорной стенкой 5 или с ярусами, уже задвинутых в оболочку изделий 17. После выключения подачи воздуха дно, удерживаемое захватом 15, перемещается обратно в кассету тросиком, наматывающимся на бобину возвращающего механизма. Далее захват 15 отсоединяется от дна, стол 12 возвращается в исходное положение, пустая кассета 13 заменяется на полную и циклы повторяются до заполнения пленочной оболочки 16 соответствующим количеством ярусов из изделий 17. После этого опорная стенка 5 и стол 12 отводятся в исходное положение, а сформированный транспортный пакет укупоривается с двух сторон загибанием и складыванием концов оболочки 16, а также их свариванием между собой или оклеиванием стыков липкой лентой. После этого между обручем 9 и дном сформированного транспортного пакета устанавливаются подкладные бруски, и рама 6 срабатывающим пневмоприводом 8 вместе с пакетом поворачивается на шарнирах 7 в вертикальное положение. Обруч 9 вместе с опорными направляющими 10 и находящимся на них пакетом перемещается при этом вниз по втулкам 11 рамы, ложась на стол 12, а готовый транспортный пакет забирается с подкладных брусков вилочным погрузчиком и увозится на склад.

Таким образом, при формировании данных транспортных пакетов из расходных материалов используются только рукавная полимерная пленка и липкая лента (рис.19.11г), применяется простейшее пакетирующее технологическое оборудование и технологическая оснастка (кассеты и подставки), а также исключаются расходы электроэнергии на нагрев и термоусадку скрепляющей оболочки. Кроме этого при доставке в таких укрупненных единицах, например, порожней пластмассовой потребительской тары (бутылок, банок), упакованной в нее продукции и других аналогичных изделий повышается их сохранность, ускоряется процесс товарообращения, а также на 30 – 40 % повышается эффективность использования транспортных средств и складских помещений.

19.4. Группирование и пакетирование продукции с применением растягивающихся полимерных пленок

Широко применяемые в настоящее время пакетирующие оболочки из растягивающейся полимерной пленки обладают некоторыми преимуществами в сравнении с оболочками из термоусадочной пленки. Главным из них является то, что эти оболочки не нужно подвергать тепловой обработке (термоусадке) и поэтому при скреплении пакетов расходуется значительно меньше энергии. Например, современные автоматизированные линии, пакетирующие в термоусадочные оболочки, потребляют в среднем энергию мощностью около 100 кВт, в то время как аналогичные линии, пакетирующие в оболочки из растягивающейся пленки – не более 10 кВт.

85

Оболочками из растягивающейся пленки скрепляют транспортные пакеты правильной симметричной формы, не содержащие острых углов и кромок с продукцией чувствительной к нагреву, например, такой как взрывоопасные вещества, охлажденные и замороженные продукты, грузы с низкой температурой плавления, а также с грузами, уплотняющимися в процессе транспортирования и хранения.

Растягивающимися называются полимерные пленки, способные сокращаться в холодном состоянии с усилием, величина которого пропорциональна усилию их предварительного растяжения. Такие свойства некоторых полимерных пленок заключаются в их способности восстанавливать первоначальные размеры после снятия нагрузки. Область такой деформации называют вынужденно эластичной; она соответствует обратимым деформациям материала. В этой области деформации проявляется еще одно явление – релаксация. Заключается оно в том, что усилие, создаваемое постоянно растянутой пленкой в течение определенного периода времени постепенно снижается до некоторого остаточного уровня. Исследования показали, что этот процесс протекает по экспоненциальной зависимости и уже через 40 часов первоначальное усилие уменьшается вдвое, а дальнейшее его снижение продолжается около шести месяцев. Необратимо снижается это усилие также в условиях повышенной температуры окружающей среды. Например, при повышении температуры с 23 до 50 оС снижение усилия, создаваемого растянутой на 20% пленкой, достигает 40%. Введением в материал соответствующих модифицирующих добавок можно достигнуть более стабильных показателей, но это увеличивает стоимость пленки.

Для скрепления транспортных пакетов применяют растягивающиеся пленки, изготовленные из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), сополимера этилена и винилацетата (ЭВА), а также поливинилхлорида (ПВХ). Технические характеристики этих пленок приведены в таблице 19.6.

Таблица 19.6. Основные характеристики растягивающихся пленок

Наибольшее распространение получили пленки, изготовленные из модифицированного полиэтилена низкой плотности. Необходимую эластичность этот материал приобретает, как правило, или за счет особенностей технологии переработки полиэтилена в пленку, или за счет введения модифицирующих добавок, улучшающих механическую прочность и эластичность пленки, в частности, сополимера этилена с винилацетатом. Такие

86

добавки изготавливают также на основе поливинилхлорида, сополимеров винилиденхлорида и иономерных смол. Предел текучести базового полиэтилена также имеет большое значение: оптимальные результаты получают при величине предела текучести, близком к 0,6 МПа. Производятся также растягивающиеся пленки, внутренняя сторона у которых липкая, а наружная – скользящая, глянцевая. Они эффективны при спиральном обертывании пакетов, так как обеспечивают схватывание краев оболочки. Поставляются растягивающиеся пленки обычно в виде полотна или рукава, плотно смотанных в рулоны.

Важными характеристиками растягивающихся пленок являются относительное удлинение при растяжении, а также напряжения, возникающие в материале при растяжении пленки на 20% и ее разрыве.

Относительное удлинение характеризуется отношением линейных размеров пленки до и после ее растяжения в области обратимой (вынужденноэластичной) деформации и определяется по формуле:

где lо и l – длина образца до и после растяжения.

Напряжения растяжения, возникающие в материале при относительном удлинении пленки на 20% (σ20%) и ее разрыве (σр.), определяются отношением соответствующей растягивающей нагрузки к исходному поперечному сечению образца и выражаются в МПа.

В зависимости от метода производства и требований потребителей растягивающиеся пленки выпускаются толщиной от 20 до 800 мкм и могут поставляться заказчикам предварительно растянутыми при намотке в рулоны на величину до 300%.

Транспортные пакты скрепляют оболочками из растягивающейся пленки методами:

ротационного обертывания (прямой и спиральной навивкой полотна, поступающего с одного рулона);

линейного обертывания (при подаче пленочного полотна с двух вертикальных рулонов);

а также чехлами из рукавной пленки.

При ротационном обертывании скрепление транспортного пакета осуществляется наматыванием на него растянутого пленочного полотна одним или несколькими слоями, в зависимости от требуемой прочности скрепляющей оболочки. Этот процесс может выполняться путем вращения транспортного пакета относительно вертикальной оси симметрии при стационарном положении рулона наматываемой пленки или путем перемещения вокруг неподвижного транспортного пакета рулона с наматываемой на него пленкой. При прямом ротационном обертывании ширина пленочного полотна должна соответствовать высоте транспортного пакета и рулон с пленкой располагается при этом стационарно на уровне пакета. При спиральном ротационном обертывании ширина у пленочного полотна меньше высоты транспортного пакета и в процессе его скрепления рулон совершает вертикальное возвратно-

87

поступательное перемещение с шагом адекватным ширине наматываемого полотна, обеспечивая спиральное наложение пленки. Этот метод более универсальный, так как позволяет пленкой одной ширины (в пределах от 300 до 700 мм) и толщины (обычно 0,025 мм) скреплять транспортные пакеты разной высоты и плотности. При этом требуемая прочность пакетирующей оболочки достигается наматыванием на транспортный пакет соответствующего количества скрепляющих слоев полотна. При обертывании транспортного пакета однослойной оболочкой, требуемая толщина растягивающейся пленки определяется в зависимости от плотности груза и прочностных характеристик скрепляющего материала.

Скрепление транспортных пакетов растягивающейся пленкой может выполняться вручную, а также на соответствующем полуавтоматическом и автоматическом оборудовании. Для скрепления пакетов вручную применяют малогабаритные рулоны, содержащие около 300 м пленки, которые устанавливают на специальную ось с ручками (диспенсер), обеспечивающий их вращение. Для машинного же обертывания поставляются рулоны пленочного полотна длиной около 1500 м.

Рис.19.14. Устройства для скрепления пакетов растягивающейся пленкой

В частности, ручные диспенсеры модели W111 (рис.19.14а-б) предназначены для работы с рулонами шириной 300 – 500 мм и с внутренним диаметром гильзы 38, 50 или 76 мм. Корпус и прижимные крышки у них выполнены из алюминия, а ручки – из поливинилхлорида. Натяжение же разматываемой плёнки регулируется вращением верхней ручки. Диспенсеры модели W621 (рис.19.14в) в свою очередь предназначены для рулонов с внутренним диаметром гильзы 38 мм и состоят из пластмассового трёхсекторного держателя с вращающейся ручкой, при этом узкие рулоны устанавливаются на одном таком устройстве, а широкие – на двух, вставляемых в их гильзу с противоположных торцов. Пластмассовые же диспенсеры модели W566 (рис.19.14г) устанавливаются аналогичным образом на рулонах с внутренним диаметром гильзы 50 мм и содержат встроенный тормоз, обеспечивающий регулировку требуемого натяжения разматываемой пленки.

Рабочий прикрепляет конец растягивающейся пленки, установленного на таком диспенсере рулона к транспортному пакету, а затем, удерживая диспенсер в руках, обходит транспортный пакет по периметру,

88

последовательно накладывая на его боковую поверхность требуемое количество скрепляющих слоев растягиваемого полотна, разматывающегося с рулона. После этого конец намотанной пленки отрезается от рулона и также закрепляется на скрепленном пакете. Так как этот процесс достаточно трудоемкий и производительность при этом не высока, то применяется такое ручное обертывание только в условиях единичного и мелкосерийного многономенклатурного производства.

Более же удобными в эксплуатации являются устройства, в которых рулоноразматывающая каретка перемещается по стойке, закрепленной на тележке. Рабочий катит эту тележку вокруг скрепляемого транспортного пакета, а разматывающееся с рулона пленочное полотно спирально навивается при этом на его боковую поверхность за счет постепенного перемещения каретки по стойке с шагом адекватным ширине полотна. Применяются также аналогичные устройства, в которых стойка с рулоноразматывающей кареткой закрепляется на самоходной тележке (роботокаре).

Таковой, в частности, является мобильная оберточная машина модели

ROBOT S5 с программным управлением (рис.19.14д), которая осуществляет полуавтоматическое скрепление транспортных пакетов любой формы, размеров и веса, сформированных как на поддонах, так и без них. Ее микропроцессорная система управления обеспечивает установку и настройку таких параметров, как высота скрепляемого пакета, скорости движения тележки и перемещения рулоноразматывающей каретки, величина растяжения и усилие натяжения скрепляющей пленки, количество наматываемых слоев, а также упрочняющих витков внизу и сверху пакета, величина перекрытия (наложения) краев пленки по высоте пакета и других. Кроме этого она обладает памятью на четыре программы, обеспечивает самодиагностику и блокировку клавиатуры, содержит датчик контроля обрыва пленки и индикатор уровня зарядки батареи, а также счетчики циклов и часов эксплуатации.

При работе оператор подводит эту машину к транспортному пакету, закрепляет конец пленки в его основании и включает цикловую программу, по которой она автоматически перемещается на минимальном расстоянии вокруг скрепляемого пакета, обертывая его оболочкой из растягивающейся пленки. Безопасное движение машины по требуемой траектории обеспечивает система ее навигационных датчиков. Выполнив заданную программу действий, машина останавливается, оператор отрезает конец пленки от рулона и вручную закрепляет его на готовом транспортном пакете. Затем машина перемещается к следующему пакету и цикл повторяется. Время скрепления грузовой единицы, сформированной на стандартном поддоне, составляет при этом около одной минуты. Питается роботокара постоянным током напряжением 24 В от встроенной аккумуляторной батареи с зарядным устройством, обеспечивающей автономную обработку не менее 250 грузовых единиц. Характеризуется эта машина высокой практичностью и простотой в эксплуатации.

Ротационный оберточный полуавтомат в свою очередь содержит основание 1 (рис.19.15), на котором установлены:

89

поворотная платформа 2 вращаемая на оси 3 через цепную передачу 4 от мотор-редуктора 5;

стойка 6 с перемещающейся в ее вертикальных направляющих кареткой 7, содержащей механизм разматывания рулона 8 и валковый механизм 9 растяжения пленки;

размещенный в стойке привод каретки, включающий электродвигатель 10, клиноременную передачу 11, редуктор 12 и цепную передачу движения 13;

механизм прижима пакета, в прикрепленной к стойке 6 консоли 14 которого на оси 15 располагается вращающийся диск 16;

а также пульт 17, содержащий на своей панели лампочки световой индикации, кнопки, тумблеры, переключатели, регуляторы скоростей и другое электрооборудование, необходимое для работы и управления полуавтоматом.

Рис.19.15. Ротационный оберточный полуавтомат

В процессе работы транспортный пакет 18 устанавливают на поворотную платформу 2 и фиксируют его опускающимся диском 16 механизма прижима. Затем конец растягивающейся пленки 19 закрепляют в основании пакета, и он с платформой приводится во вращение, наматывая на себя растягиваемую валковым механизмом 9 пленку, поступающую с рулона 8. Каретка 7 при этом синхронно перемещается вверх, обеспечивая тем самым спиральное наложение пленочного полотна на поверхность пакета с заданным шагом и величиной перекрытия (наложения) ее краев. При достижении верхнего уровня транспортного пакета каретка 7 переключается на обратный ход и так продолжается до наматывания требуемого количества слоев скрепляющей оболочки, после чего платформа останавливается, конец намотанной пленки отрезается от рулона и закрепляется на пакете. Затем готовый транспортный пакет снимают с платформы, на его место устанавливают следующий и цикл повторяется.

Требуемое усилие растяжения и относительное удлинение наматываемой пленки обеспечивается прохождением полотна в каретке 7 вокруг валков 9

90