Классика и модерн

Пока не установлено, кто впервые предложил термин "флоу-пак" (flowpack, flowpak, flow pack, flow-pack - встречаются разные написания). В начале 1980-х гг. в проспектах британской компании Rose Forgrove это наименование сопровождалось знаком правовой защиты ®. Но сам способ и машины для его осуществления появились гораздо раньше. Например, в СССР в 1970-е гг. выпускался автомат АЗС-1, который упаковывал в лакированный целлофан зефир, предварительно по три штуки уложенный в картонный лоток. Технологическая схема этого автомата, за исключением некоторых особенностей, вполне соответствует схемам современного оборудования.
Оборудование, образующее упаковку "флоу-пак", очень распространено в мире, его выпускают многие предприятия, а по своей численности оно уступает только вертикальным упаковочным машинам воротникового типа.
Данное оборудование является (по направлению движения упаковочного материала в процессе образования упаковки) оборудованием горизонтального типа и чаще всего - упаковочной машиной. И только в тех случаях, когда машина комплектуется каким-либо устройством для автоматической подачи упаковываемых предметов, оборудование может считаться автоматом. 

Производительность

Производительность является одним из основных качественных показателей фасовочного и упаковочного оборудования. В рекламных и каталожных описаниях этот показатель обычно сопровождается надписью: "… в зависимости от свойств упаковочного материала, свойств продукта" и т. п. Для рассматриваемого оборудования, кроме свойств материала и продукта, основным критерием возможно достигаемой производительности являются размеры упаковываемых предметов и, прежде всего, их длина.
Представим, что на кондитерской фабрике стоят рядом два автомата, которые образуют упаковку "флоу-пак". Но один упаковывает шоколадные батончики, а второй - шоколадные конфеты стандартных размеров. Т. к. конфеты короче батончиков, на роторах поперечной сварки можно установить большее число пар губок: две пары при упаковывании батончиков и четыре - при упаковывании конфет. Исходя из этого, при одинаковом установленном числе оборотов роторов и одинаковой скорости движения упаковочного материала производительность автомата, упаковывающего конфеты, будет два раза выше. Иначе говоря, одна и та же машина сможет достичь разной производительности, упаковывая мелкую карамель и предметы размером с буханку хлеба.
Поэтому, как нам кажется, для машин "флоу-пак" не стоит считать критерием класса максимально достижимую производительность (упаковочные единицы в минуту) при отсутствии сведений о том, на предметах каких размеров она может быть достигнута. 60-100 оборотов сварочных роторов в минуту вполне способны достигать даже самые простые по конструкции машины. А вот их производительность в каждом отдельном случае будет зависеть от размеров упаковываемых предметов.
Рассуждая о классе конкретных упаковочных машин различных производителей, сравнивая их, стоит говорить в первую очередь об их конструктивных особенностях, о том, каким образом осуществляется технологическая схема упаковывания. А точнее, о том, какая механика и какие элементы электрики и электроники осуществляют процесс упаковывания и контроль над его осуществлением. 

Конструктивные особенности

Конструктивные особенности машин, образующих упаковку "флоу-пак", рассматриваются обычно применительно к машинам, работающим по "классической" схеме.

Привод

В самых простых и, соответственно, дешевых машинах, осуществление всех операций образования упаковки осуществляется единым приводом. На машине установлен один электродвигатель и все исполнительные механизмы жестко кинематически связаны между собой. Единственное исключение - ролики продольной сварки. Здесь имеется механизм, напоминающий планетарный, который, ускоряя или замедляя их вращение, незначительно корректирует длину пакета, удлиняя или укорачивая его в зависимости от сигнала фотоцентрирующего устройства (ФЦУ), "ловящего" метку на упаковочном материале.
У более сложных машин привод исполнительных механизмов разделяют, устанавливая несколько двигателей. Число их может достигать пяти-шести.
Самый простой пример разделения привода - два двигателя. Первый приводит в действие конвейер подачи предметов и роторы поперечной сварки, а второй - ролики продольной сварки и отводящий конвейер. Это разделение позволяет бесступенчато регулировать длину упаковки. С помощью вариатора или электронного устройства, ускоряя движение рукава и, наоборот, замедляя вращение роторов, можно увеличивать длину упаковки. Правда, при этом необходимо, чтобы линейные скорости движения рукава и губок на роторах в момент их схода были синхронизированы.
При большем числе двигателей возможности машин возрастают. Но в этом случае требуются дополнительные усилия по синхронизации действий различных исполнительных механизмов. Появляются дополнительные устройства, прежде всего, элементы промышленной электроники, стоимость оборудования возрастает. 

Разматывание рулона

Во многих машинах разматывание рулона осуществляется просто вытягиванием упаковочного материала при протягивании рукава. Однако в современных машинах, особенно если это высокопроизводительное оборудование или оборудование с повышенными функциональными возможностями, часто применяют принудительное разматывание рулона, например, пропуская упаковочный материал между двумя роликами, которые при вращении протягивают его и разматывают рулон.  

Перемещение предметов

Для перемещения упаковываемых предметов и помещения их в сворачиваемый рукав на машинах непрерывного действия чаще всего используются одно из трех устройств: узкий ленточный конвейер с ребрами, замкнутая цепь с наглухо установленными пластинами-толкателями и замкнутая цепь с установленными с возможностью перестановки толкателями. Третий вариант наиболее удобен с точки зрения переналадки машины на различную длину упаковываемых предметов.
Очень полезен вариант устройства, в котором перед пластинами-толкателями (в направлении их рабочего хода) устанавливается еще несколько более низких, чем толкатели пластин. Они образуют своего рода гибкую площадку, на которой располагается переносимый предмет. Преимущество такого сочетания толкателя с площадкой перед цепью только с толкателем - в том, что предметы не скользят по направляющим пластинам. Это дополнительная "страховка" от повреждения упаковываемых предметов плюс некоторое сокращение потерь на трение. 

Образование рукава

В отличие от так называемых воротниковых машин, где образование рукава из упаковочного материала осуществляется с помощью детали, внешне напоминающей матросский воротник, в машинах "флоу-пак" такой детали нет. На "воротнике" сворачивание материала осуществляется при скольжении его по неразрывной поверхности в форме сложного конуса и переходе его на другую неразрывную поверхность (обычно в форме цилиндра).
В машинах же "флоу-пак", хотя для сворачивания используется тот же принцип, такая единая деталь в подавляющем большинстве отсутствует. Сворачивание упаковочного материала осуществляется с помощью набора направляющих пластин (к которым иногда добавляются и другие детали, например, маленькие ролики), связанных тем или иным способом между собой. 

Перемещение рукава

Основные варианты устройств для перемещения рукава рассмотрены выше. Теперь мы расскажем о редко встречающихся устройствах.
В случаях, когда используется упаковочный материал со свариваемым слоем с двух сторон (например, лакированный целлофан) и нет необходимости образовывать продольный шов "гребешком", или когда продольный шов по условиям упаковывания отсутствует (например, без продольного шва иногда упаковывают мороженое), применяют протягивание рукава с размещенными в нем предметами с помощью двух ленточных конвейеров. Пример устройства для такого протягивания имелся в уже упомянутом автомате АЗС-1.
В новых моделях трудно припомнить такой вариант, а вот в 1980-е гг. в машинах периодического действия протягивание осуществлялось за счет возвратно-поступательного движения губок продольной сварки и губок поперечной сварки. 

Устройства в зоне поперечной сварки

В рабочих поверхностях постоянно нагретых губок поперечной сварки (крайне редко - горячих роликов продольной сварки) обычно изготавливают пазы. В них устанавливаются наборные элементы вроде типографских литер (цифры, реже - буквы). Нагретые вместе с рабочими поверхностями, эти элементы наносят методом горячего тиснения в шве упаковки переменную информацию: дату и время изготовления, номер смены, срок годности и т. п. Как вариант покупателям обычно предлагается нанесение переменной информации другими способами (принтером, печатью через красящую ленту, горячим или холодным тиснением) и в других местах упаковки.
В зоне образования поперечных швов получаемые упаковки, особенно если они небольшой длины, требуется поддерживать. Иначе они просто могут не лечь на ленточный конвейер, выводящий их из машины. Самое простое поддерживающее устройство - цилиндрическая поверхность с диаметром меньше, чем диаметр губок на роторе. Такая поверхность часто изготавливается из перфорированного материала с целью уменьшения теплопередачи от нагретых губок.
Более интересно, хотя и более трудно выполнимо, другое устройство для поддержки готовых упаковок. Оно представляет собой пластинчатый конвейер, иначе - два цепных контура, расположенных справа и слева от сварочных роторов. Оба контура соединены между собой пластинами. Такой конвейер движется со скоростью, синхронизированной со скоростью вращения роторов поперечной сварки. Пластины располагаются достаточно часто, а некоторых местах отсутствуют. Это позволяет губкам поперечной сварки сходиться для осуществления сварки и отрезки. Теоретически, возможно использование и, допустим, ленточного конвейера с "окошками", но все же во всех известных автору конструкциях применяется сочетание цепей и пластин. При наличии цепей обеспечивается точность подхода окошек, в которых сходятся губки.
Сравнительно немногие предприятия выпускают машины, у которых (обычно в качестве дополнительной опции) имеется устройство, которое подворачивает внутрь упаковочный материал в пространстве между предметом и поперечным швом упаковки. Такое устройство работает в принципе так же, как и устройство образования "стоячего" пакета на воротниковых упаковочных машинах. Следует, однако, отметить, что осуществить подворот упаковочного материала в горизонтальных машинах непрерывного действия сложнее, особенно при высокой производительности.
Иногда, при упаковывании продуктов, "боящихся тепла" (шоколадных батончиков, глазированных творожных сырков, мороженого), непосредственно за зонами сварки устанавливают специальные охлаждающие блоки. В общем виде они представляют собой плиты, в каналах которых циркулирует холодная вода. С их помощью предметы, подвергшиеся кратковременному косвенному нагреву, как можно быстрее охлаждаются. Надо сказать, что такие устройства устанавливаются крайне редко. Не так уж велико (главным образом по времени) на высокопроизводительном оборудовании воздействие тепла на продукт, и при нормальной работе машины оно практически не влияет на его качество. Гораздо опаснее аварийная остановка машины. Но тут уж никакие охлаждающие блоки не спасут от порчи продукта и упаковочного материала. 

Отвод упаковок от узла поперечной сварки и их вывод из машины

Для отвода и вывода упаковок, как правило, используется ленточный конвейер. В редких случаях на выходе бывает установлен склиз. Некоторые производители при отводе готовых упаковок используют два конвейера, которые зажимают упаковку. Здесь осуществляется в некоторой степени принудительное оттягивание упаковки, что способствует лучшему отрезанию готовой упаковки, а также натяжению упаковочного материала при образовании поперечных швов и быстрейшему отводу упаковки от источника тепла, коим является узел поперечной сварки. Но если при наличии двух конвейеров узел отвода не отлажен или неудачен конструктивно, зажатие упаковки может препятствовать образованию качественного шва.
На наш взгляд, гораздо эффективнее другая конструкция отводящего устройства, которая сравнительно недавно стала применяться в машинах "флоу-пак". Над отводящим ленточным конвейером устанавливается круглая волосяная щетка. Рукав с предметами, выходя от узла поперечной сварки, оказывается зажатым между конвейером и щеткой. Линейная скорость поверхностей, которыми зажимается будущая упаковка, конвейера и щетки задается выше, чем линейная скорость рабочих поверхностей губок на роторах поперечной сварки. В результате данная конструкция дает целый ряд преимуществ. Так же, как и в предыдущей конструкции, происходит быстрый отвод готовых упаковок от источника тепла (зоны сварки), и в результате натяжки материала происходит лучшее отрезание. Мало того, если даже произойдет по какой-то причине неполный разрез, лента и щетка оторвут готовую упаковку. Но при этом, из-за достаточной нежесткости щетки, исключается повреждение упакованного продукта, и щетка, зажимая упаковку, не препятствует сдавливанию слоев упаковочного материала губками поперечной сварки. 

Продолжение статьи читайте здесь

Источник: Pakkograf