Automatyzacja w przemyśle opakowań

Opakowania służą do zabezpieczania towaru przed działaniem czynników zewnętrznych oraz wpływem otoczenia. Ponadto ułatwiają segregację, magazynowanie oraz transportowanie, pozwalają również na umieszczanie niezbędnych do identyfikacji informacji o zapakowanych produktach. Opakowanie mogą być wykonane z drewna (palety, skrzyniopalety), metalu (puszki, butle), szkła (słoiki, butelki), tworzyw sztucznych (folie, torebki, tacki, pudełka), papieru, kartonu i tektury (pudła, torby, palety). Część z nich np. kartony można łatwo złożyć lub rozebrać, niektóre podobnie jak worki foliowe są elastyczne i łatwo zmieniają kształt, inne jak skrzyniopalety są sztywne i niepodatne na odkształcanie, część np. szklanych łatwo uszkodzić, inne tak jak te wykonane z tworzyw sztucznych uszkodzić jest dużo trudniej. Opakowania można podzielić na jednokrotnego i wielokrotnego użytku, najczęściej pokrywa się to z ich funkcją – opakowania jednostkowe wykorzystywane są najczęściej jednokrotnie, zbiorcze – wielokrotnie. Warto również zwrócić uwagę na wpływ opakowania na środowisko – czy ulega biodegradacji lub czy można poddać je recyklingowi.

Maszyny automatyczne

W przemyśle związanym z opakowaniami częstokroć można spotkać dedykowane dla tej branży maszyny automatyczne. Wśród nich znajdują się kartoniarki, zgrzewarki oraz etykieciarki.

Spośród kartoniarek można wyróżnić takie, które są odpowiedzialne za pakowanie jednostkowe oraz takie, które umożliwiają przygotowywanie opakowań zbiorczych. W zależności od rodzaju produktu kartoniarki mogą mieć różny sposób budowy, tak aby umożliwić umieszczanie produktu od góry albo od boku. Omawiane maszyny mogą posiadać różnorodne moduły, których potrzeba obecności jest uzależniona od specyfiki pakowanego produktu. Przykładowym zadaniem realizowanym przez dodatkowy moduł może być umieszczanie ulotki w opakowaniu. Z kartoniarkami związane są składarki oraz zaklejarki, tworząc wspólnie kompletną zautomatyzowaną linię produkcyjną do pakowania produktów w kartony. Automatyczne składarki pozwalają na sprawne przygotowanie kartonu do załadunku towarów, zaś zaklejarki składają górne klapy kartonów, a następnie zaklejają pudła, przygotowując je do magazynowania i transportu.

Zastosowanie w przemyśle zgrzewarek, które umożliwiają zabezpieczanie foliowych opakowań jest rozwiązaniem ekonomicznym i ekologicznym. Zszywanie oraz klejenie są procesami mniej przyjaznymi środowisku oraz wymagającymi dodatkowych materiałów. Zgrzewarki znajdują zastosowanie w szczególności w branżach spożywczej i farmaceutycznej, gdzie szczelna izolacja towaru od czynników zewnętrznych jest niezbędna. Zgrzewanie umożliwia szybkie i skuteczne zabezpieczenie przed wilgocią oraz zanieczyszczeniem. Omawiane maszyny mogą zgrzewać różne rodzaje folii – PVC, aluminiową, polietylenową.

Etykieciarki to urządzenia nanoszące etykiety na opakowania. Potrzeba ich obecności w ciągu linii produkcyjnej wynika z tego, że prawo wymaga, aby produkty sprzedawane na terenie kraju były opatrzone polską nazwą towaru, posiadały informacje na temat składu, warunków przechowywania oraz instrukcji użytkowania. Etykieta powinna zawierać również informacje o producencie i w razie potrzeby importerze. Na dobór odpowiedniej etykieciarki wpływa kształt opakowania oraz jego materiał. Same etykiety mogą być wykonane z różnych materiałów, np. papieru lub folii.

Robotyzacja

Pojedyncze, już opakowane produkty lub opakowania zbiorcze na czas transportu należy dla ergonomii oraz ze względów ekonomicznych odpowiednio spaletyzować. Grupowanie produktów na palecie ułatwia i usprawnia ich transportowanie, załadunek oraz rozładunek towarów do i z pojazdów oraz przemieszczanie produktów wewnątrz zakładów produkcyjnych i przestrzeni magazynowych. Paletę z ładunkiem można przemieszczać z użyciem wózka paletowego lub widłowego. Paletyzacja stanowi również gwarancję zabezpieczenia produktów przed przypadkowym uszkodzeniem oraz umożliwia lepszą kontrolę przepływu towarów między kolejnymi punktami. Ponadto spaletyzowane produkty łatwiej składować i umieszczać w przestrzeniach magazynowych, również na regałach.

Paletyzacja polega na równomiernym rozmieszczeniu towarów na palecie. Towary powinny mieć regularne kształty, aby kolejne układane warstwy miały stabilne podłoże. Należy dbać o równomierne obciążenie palety oraz o niewystawanie towarów poza obrys palety, aby nie doszło do jej uszkodzenia lub przechylenia podczas transportu.

Ze względu na monotonię, powtarzalność, przewidywalność oraz duże obciążenie pracowników podczas procesów paletyzacji i depaletyzacji, uznanie wśród coraz większej grupy przedsiębiorców zyskuje automatyzacja oraz robotyzacja wskazanych procesów. Wprowadzenie specjalistycznych maszyn paletyzujących oraz robotów w miejsce ludzi pozwala na zwiększenie wydajności paletyzacji i uniezależnienie się od potencjalnych problemów kadrowych. Ponadto zwiększa się poziom bezpieczeństwa. Paletyzatory oraz roboty paletyzujące są gotowe do pracy przez całą dobę i są w stanie dostosować tempo umieszczania towarów na palecie do możliwości linii produkcyjnych, z którymi współpracują. Ponadto występowanie trudnych warunków temperaturowych lub wysokiego zapylenia, dla operatora szkodliwych, nie stanowi dla odpowiednio przygotowanej maszyny lub robota problemu. Wyższość robota nad dedykowaną maszyną paletyzującą polega na większej elastyczności oraz możliwości łatwiejszego przezbrajania. Roboty umożliwiają szybką modyfikację algorytmów zgodnie z aktualnym zapotrzebowaniem bez ingerowania w część mechaniczną.

Na rynku robotyki jest wielu producentów oferujących roboty ogólnego przeznaczenia i dedykowane do procesu paletyzacji. Wśród nich znajduje się firma Kuka. Oferuje ona roboty paletyzujące zgrupowane w modele o średnim i dużym udźwigu. Do tych pierwszych należy rodzina robotów KR QUANTEC PA. Te pięcioosiowe urządzenia sięgają na wysokość 2,5 m, są przystosowane do montażu na podłodze, mają drążony wał umożliwiający bezpieczne ułożenie przewodów zasilających, pozwalają na przenoszenie ładunku o maksymalnej masie od 120 kg do 240 kg, w zależności od modelu. Zasięg robotów omawianej rodziny wynosi 3195 mm. Roboty występują w wersji Arctic, co umożliwia ich pracę w niskich temperaturach i znajduje zastosowanie w przypadku pracy z produktami wymagającymi przechowywania w odpowiednich warunkach temperaturowych.

Roboty dedykowane do zadań paletyzacji można również odnaleźć w ofercie firmy Fanuc. W zależności od charakterystyki przenoszonych towarów w portfolio tej firmy można dobrać odpowiedni model robota. Przykładową serią jest M-410 przystosowana do przenoszenie towarów o dużej masie. Dopuszczalne obciążenie urządzeń tej serii sięga w zależności od modelu nawet 700 kg. Maksymalny zasięg robotów serii M-410 to 3143 mm. Duży moment bezwładności nadgarstka omawianych urządzeń umożliwia obsługiwanie rozbudowanych chwytaków i przenoszenie ciężkich ładunków z maksymalną prędkością. Innym przykładem robota z portfolio firmy Fanuc dedykowanego do zadań paletyzacji jest robot R-1000 iA / 80H. Jego zwarta konstrukcja oraz niewielka przestrzeń, którą zajmuje, umożliwiają umieszczanie go w kompaktowych celach. Wskazany model posiada dopuszczalne obciążenie sięgające 80 kg, zasięg 2230 mm oraz pięć osi.

Kolejną firmą, która w swoim portfolio posiada roboty dedykowane do zadań paletyzacji, jest Comau. Wśród swoich produktów posiada urządzenia o udźwigach 180 kg, 260 kg, 470 kg oraz 800 kg. Dostępne są modele sześcioosiowe, które umożliwiają operowanie w pełnej przestrzeni trójwymiarowej, a nie tylko w zakresie ograniczonym do ruchów równoległych do posadzki. Produkty firmy Comau wyróżnia stosunkowo niska masa, dzięki temu, że elementy górnego ramienia są wykonywane z włókna szklanego. Dało to możliwość rezygnacji ze sprężyn balansujących, które wymagają częstego i kosztownego serwisowania.

Roboty z możliwością wykorzystania do zadania paletyzacji można również znaleźć w ofercie firmy Stäubli. Rodzina sześcioosiowych urządzeń TX2 składa się z urządzeń o zasięgu 515–2594 mm i maksymalnym udźwigu do 80 kg. Charakteryzuje je brak zewnętrznego okablowania oraz kompaktowa budowa.

Roboty dedykowane do zadań paletyzacji oferuje również firma Yaskawa. Seria robotów MOTOMAN PL składa się z urządzeń o maksymalnym udźwigu od 80–800 kg, zakresie roboczym sięgającym 3159 mm oraz możliwości stosunkowo dużej wysokości podnoszenia.

Systemy chwytakowe

Do przenoszenia towarów do opakowań oraz gotowych opakowanych produktów na palety lub do opakowań zbiorczych służą systemy chwytakowe. W zależności od materiału, kształtu, wymiarów, masy i środka ciężkości przenoszonych produktów zastosowanie znajdują systemy o różnorodnej budowie mechanicznej. Musi ona umożliwiać stabilne podniesienie przedmiotu i nieruchome przytrzymanie go na czas transportu. Optymalnie, gdy chwytak jest możliwie lekki oraz mały, ale jednocześnie odporny na zginanie, drgania oraz charakteryzuje się brakiem ostrych krawędzi mogących uszkodzić przenoszony ładunek.

Najogólniej chwytaki można podzielić ze względu na sposób działania na najczęściej spotykane i używane pneumatyczne oraz chwytaki hydrauliczne i elektryczne. Chwytaki pneumatyczne do chwytu wykorzystują siłę powietrza. Ich zaletą są stosunkowo wysoka niezawodność oraz niskie koszty eksploatacyjne. Powietrze jest pompowane do cylindrów, co powoduje ich rozszerzenie i przesunięcie tłoka. W wyniku tego chwytak zyskuje odpowiednią siłę chwytu. Do regulacji tej siły i przepływu powietrza służą zawory, w które wyposażone są systemy chwytakowe. Dokładne monitorowanie poziomu ciśnienia w chwytakach można realizować, używając chwytaków z wbudowanymi czujnikami ciśnienia. Ciekawym rozwiązaniem mogą być systemy chwytakowe umożliwiające automatyczne dobieranie siły chwytu w zależności od bieżącego zapotrzebowania.

Z kolei chwytaki elektryczne są wyposażone w napęd elektryczny. Ich zaletami jest brak konieczności stosowania kompresorów i filtrów, pobieranie energii tylko podczas zamykania i otwierania, możliwość precyzyjnej regulacji siły chwytania czy czasu realizacji tej operacji. Wśród chwytaków można znaleźć chwytaki szczękowe – charakteryzujące się szerokim otworem chwytnym, zaciskowe – służące do zaciskania określonych typów produktów tj. rury, obrotowe – umożliwiające obracanie uchwyconego przedmiotu.

Innowacyjne rozwiązanie systemu chwytakowego proponuje firma Schunk. Technologia chwytaków ADHESO wykorzystuje do przenoszenia przedmiotów międzycząsteczkowe siły Van der Waalsa. Dzięki temu chwytanie przedmiotów odbywa się bez pozostawiania śladów, bez stosowania siły mechanicznej i bez zewnętrznego zasilania, co czyni opisywane rozwiązanie bardzo ekonomicznym. Chwytaki ASHESO mają bardzo charakterystyczną strukturę powierzchni z polimerów. Przed podniesieniem danego przedmiotu, na konstrukcję wywierany jest nacisk, który zwiększa powierzchnię styku. Zwolnienie przedmiotu z chwytaka odbywa się przez ruch obrotowy, przechylenie lub ślizg. Jednym z zastosowań omawianych chwytaków jest przenoszenie przedmiotów medycznych takich jak pojemniki czy strzykawki. Dzięki nieemitowaniu cząsteczek podczas chwytu, chwytaki nadają się do stosowania w środowiskach wymagających wysokiej sterylności.

Inne innowacyjne rozwiązanie dotyczące chwytaków podciśnieniowych proponuje firma Schmalz. W związku z dużymi stratami podczas wytwarzania sprężonego powietrza i stosunkowo dużymi kosztami tego procesu, Schmalz proponuje rozwiązanie alternatywne uniezależniające automatykę podciśnieniową od sprężonego powietrza doprowadzanego wężem. Proponowane rozwiązanie działa również, gdy brakuje sprężonego powietrza. Chodzi o elektryczne generatory podciśnienia GCPi. Miejscem ich montażu jest podstawa robota, pozwalają na zasilanie kliku przyssawek na ramieniu robota. Ich wydajność sięga 46 l/min.

Owijanie ładunku

Przygotowane ładunki paletowe wymagają odpowiedniego zabezpieczenia. Ochrona przed uszkodzeniem, zewnętrznymi czynnikami oraz destabilizacją wydają się być niezbędnymi czynnikami warunkującymi bezpieczeństwo podczas transportu spaletyzowanych towarów.

Powszechnie stosowaną metodą jest owijanie ładunku rozciągliwą folią. Można to realizować ręcznie lub skorzystać z dedykowanych do tego celu zautomatyzowanych owijarek. Owijarki stanowią najczęściej zakończenie przemysłowych linii pakujących. Można je podzielić ze względu na budowę i sposób działania. Jedną z grup stanowią maszyny pozostawiające ładunek nieruchomo podczas owijania. Można zastosować dwie techniki owijania – wokół osi pionowej lub wokół osi poziomej – w zależności od specyfiki ładunku. Folia może być nakładana na ładunek z użyciem wirującego ramienia, co jest rozwiązaniem w szczególności polecanym w przypadku ładunków ciężkich i niestabilnych. Wśród owijarek występują też modele pierścieniowe. Ładunek może wjechać do strefy owijania i opuścić ją na taśmociągu. Kolejną grupę stanowią maszyny wyposażone w przenośniki obrotowe. Ładunek jest obracany, podczas gdy moduł nakładający pozostaje nieruchomy. Zautomatyzowana owijarka powinna zawierać moduły mocowania wstępnego folii na ładunku, odcięcia folii oraz moduł odpowiadający za zgrzewanie.

Na rynku istnieją również owijarki mobilne. Samobieżne maszyny, czyli roboty owijające oraz mobilne owijarki ręczne wymagające ręcznego sterowania maszyną przez operatora znajdują zastosowanie w szczególności, gdy transportowanie ładunku jest problematyczne lub jego wymiary są na tyle duże, że konwencjonalne owijarki nie są w stanie owinąć ładunku. Wśród rozwiązań dostępnych na rynku można również znaleźć owijarki zintegrowane z wózkami paletowymi. Integracja polega na umieszczeniu na wózku dodatkowego masztu do owijania. Takie rozwiązanie jest niewątpliwie ekonomiczną alternatywą, która pozwala na owijanie ładunku w dowolnym miejscu zakładu produkcyjnego.

Wyższość zautomatyzowanych rozwiązań dotyczących owijania polega na możliwości zredukowania kosztów tej operacji. Oprócz zmniejszenia kosztów pracowniczych, owijarki zapewniają oszczędność folii – jest ona umieszczana na ładunku w sposób w pełni kontrolowany, zaplanowany i powtarzalny, zgodnie z przyjętym algorytmem, bez zbędnych zakładek. Ponadto folia może być wstępnie naciągana przez dedykowany system. Ładunki owijane automatycznie są stabilniej zabezpieczone niż ładunki owijane ręcznie. Wydajność automatycznych owijarek wynosi od kilkudziesięciu do ponad stu palet na godzinę. Sterowniki owijarek pozwalają na konfigurowanie ilości owinięć, warstw owijania, regulowanie szerokości zakładek, w przypadku modeli z ruchomym stołem na regulację prędkości obrotu. Ponadto możliwa jest regulacja siły naciągu folii między owijanym produktem a systemem podawania.

Doskonałym uzupełnieniem lub alternatywą dla owijarek są wiązarki automatyczne. Umożliwiają one stabilizowanie ładunku przez związanie ładunku z paletą lub przytwierdzenie wieka lub nakładki na ładunek. Sprawdzają się w szczególności, gdy ładunek jest wysoki lub ma nieregularny i nietypowy kształt. Podczas realizacji procesu wiązania, sterownik korzysta z wprowadzonych danych konfiguracyjnych, które przykładowo mogą dotyczyć pożądanej siły docisku i lokalizacji oraz ilości wiązań.

Przykładowe owijarki automatyczne do palet można znaleźć w ofercie firmy Promag. Jedną z nich jest model MASTER-PACK PS. Pozwala ona na owinięcie ładunku o wymiarach do 1200 mm × 1000 mm × 2400 mm. W związku z zastosowaniem wstępnego dwusilnikowego naciągu folii stretch w zakresie od 120 % do do 350 % oraz hamulca elektromagnetycznego do naciągu, owijarka pozwala na osiąganie wysokich oszczędności w zakresie zużycia folii. Urządzenie jest wyposażone w programator umożliwiający obsługę 99 programów oraz dotykowy panel sterujący służący łatwej konfiguracji urządzenia, występuje w wersji odpornej na niskie temperatury oraz nierdzewnej. Obrotowy talerz omawianej owijarki ma średnicę 1650 mm oraz maksymalną ładowność 2000 kg.

Firmą specjalizującą się w dziedzinie owijarek automatycznych jest Gema. Oprócz rozwiązań standardowych posiada w swojej ofercie owijarki specjalistyczne dedykowane do konkretnych zastosowań. Wśród owijarek specjalistycznych można wyróżnić maszyny do pakowanie okien i drzwi GPO. Pozwalają one na zabezpieczenie ich na czas magazynowania oraz trwania prac budowlanych. Maszyna posiada dedykowaną windę umożliwiającą łatwe i bezpieczne rozciąganie folii, docisk mechaniczny do prawidłowego umieszczenia produktu w prowadnicy, docisk pneumatyczny do stabilizacji produktu podczas realizacji procesu owijania oraz prowadnicę dolną dostosowaną wymiarami do grubości ramy lub listwy umieszczoną na obrotowym stole. W niej umieszcza się owijane okno lub drzwi. Innym przykładem specjalistycznej owijarki jest model GPB dedykowany do owijania bel. Wśród produktów firmy GEMA znajduje się również owijarka posiadająca stół o obrotowy o średnicy 2600 mm, co pozwala na owijanie ładunków paletowych o dużych gabarytach. Sterownik tego urządzenia ma 10 programów użytkownika, 10 producenta oraz 9 parametrów programowanych z klawiatury. Owijarka posiada rampę najazdową oraz formę wpustową do osadowienia. Jej wydajność wynosi 25 palet na godzinę.

Wśród owijarek można również znaleźć maszyny odpowiedzialne za owijanie produktów jednostkowych. Przykładem takiego urządzenia jest pozioma owijarka przepływowa znajdująca się w portfolio firmy Omron. Na górze podajnika produktów zamontowany jest materiał opakowania. Podczas przemieszczania produktów nakładana jest na nie folia, która zostaje następnie wzdłużnie uszczelniona. Potem noże poprzeczne zgrzewają krótsze krawędzie, jednocześnie dzieląc duże opakowania na mniejsze. Rozwiązanie sprawdza się w przypadku pakowania stałych produktów o powtarzalnych, regularnych kształtach tj. batony. Opisywana maszyna oprócz wymienionych już elementów posiada moduł odwijania folii dostarczający ją odpowiednio naprężoną, moduł podawania i wykrywania produktów, który zapewnia odpowiednie ułożenie produktów, odstępy między nimi oraz kontrolę nad kompletnością oraz układ odbierający gotowe, już zapakowane produkty.

Dozowniki

Wypełnianie opakowań drobnymi, jednolitymi produktami, produktami sypkimi lub cieczami wiąże się z ich precyzyjnym dozowaniem. W pełni zautomatyzowana linia pakująca musi być wyposażona w systemy dozujące dla sprawnego przeprowadzania procesu. Systemy dozowania umożliwiają dokładne oraz sprawne porcjowanie produktu, tym samym zwiększając wydajność produkcji i redukując możliwość popełnienia błędu w porcjowaniu.

Dobór systemu dozowania jest uzależniony od wielkości, lepkości i konsystencji produktu. Niezbędnym elementem systemu dozowania jest zbiornik, z którego pobierany jest dozowany surowiec. Jest on zaopatrywany zazwyczaj za pomocą rurociągów, może być też uzupełniany za pomocą taśmociągów w przypadku drobnych produktów. Zbiornik ma za zadanie buforowanie danego surowca. Kolejnym elementem systemów dozujących jest pompa, której zadaniem jest przetłoczenie substancji ze zbiornika do głowicy dozującej, czyli elementu wykonawczego. Można wyróżnić systemy dozujące ciśnieniowe oraz bezciśnieniowe. Niezbędne w omawianych systemach są czujniki i mierniki, na podstawie ich wskazań odbywa się sterowanie pracą zaworów. Dozowanie pożądanej porcji zgodnej z aktualnym zapotrzebowaniem zapewnia konfigurowalny system sterowania obsługujący dany system dozujący.

Głowice można podzielić na dwie grupy, za kryterium przyjmując przyjęty sposób odmierzania. Pierwszą grupę dozowników stanowią dozowniki wolumetryczne, które sprawdzają się w przypadku cieczy. Zmiana gęstości cieczy nie ulega znaczącej zmianie wraz ze zmianą warunków środowiskowych. W związku z tym odmierzanie ilości substancji na podstawie jej objętości wydaje się być optymalnym rozwiązaniem dla cieczy. Drugim sposobem odmierzania, który sprawdza się przede wszystkim w przypadku materiałów sypkich i granulatów jest dozowanie wagowe. Stosowanie tej metody pozwala na nieuzależnianie przepływu od gęstości oraz wilgotności dozowanej substancji. W metodzie wagowej można wyróżnić dwa podejścia kontrolowania masy – pomiar ubytku w zbiorniku lub przyrostu w pojemniku.

Systemy wagowe

Podczas umieszczania produktów w opakowaniu niezwykle użyteczne mogą okazać się systemy wagowe - stanowią wsparcie dla dozowników bazujących na odmierzaniu wagowym. Kontroli masy podlegają opakowania jednostkowe, zbiorcze oraz całe ładunki. Najlepiej korzystać z urządzeń realizujących zadanie pomiaru masy w sposób dynamiczny. Oznacza to umieszczanie komponentów wagowych w ciągu technologicznym.

Jednym z miejsc, na których można zamontować systemy wagowe są taśmociągi. W ofercie firmy Siemens można znaleźć wagi z serii Milltronics. Zapewniają one minimalną histerezę i redukcję wpływu sił poziomych dzięki zastosowaniu odpowiednich przetworników tensometrycznych. Z kolei firma Introl oferuje wagi taśmociągowe Wagtrol 2, które charakteryzują się brakiem wrażliwości na niesymetryczne rozłożenie materiału na taśmociągu oraz wysoką dokładnością. Mają wysoki stopień ochrony IP67. Są wyposażone w dwa do czterech przetworników tensometrycznych i sterownik prezentujący stany liczników oraz przepływ chwilowy.

Innym ciekawym rozwiązaniem są wagi paletowe umożliwiające umieszczenie palety na konstrukcji wagi za pomocą wózka widłowego lub suwnicy. Przykładowe czteroczujnikowe wagi tego typu z serii WPT/4P o udźwigu do 3 t, deklarowanej dokładności 1 kg przy maksymalnym udźwigu można znaleźć w ofercie firmy Radwag Wagi Elektroniczne. Innym użytecznym komponentem jest waga płozowa, która może być stosowana podczas transportu ładunku wózkiem widłowym.

Wyróżniającym się typem systemów wagowych są wagi dynamiczne połączone z etykieciarkami. Stanowią one połączenie dwóch funkcjonalności w spójną całość. Znajdują zastosowanie w przypadku, gdy pakowany produkt ma zmienną masę i należy każdorazowo ją wyznaczać oraz odpowiednio oznakowywać za pomocą etykiety. Dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu możliwe jest jednoczesne wyliczenie ceny konkretnego produktu. Przykładem tego typu systemu jest produkt znajdujący się ofercie firmy Radwag – dynamiczna waga etykietująca DWM 3000 HPE. Precyzyjny moduł magnetoelektryczny zapewnia odczyt z dokładnością do 0,01 g. Omawiany system wagowy zapewnia, w razie zaistnienia potrzeby, synchronizację lokalnych baz danych z danymi umieszczonymi w bazie centralnej.

Kontrola jakości

Skuteczność zautomatyzowanych systemów pakujących można kontrolować za pomocą systemów kontroli jakości. Monitorować można masę wypełnionego produktami opakowania, ale również szczelność i poprawność zapakowania czy kompletność wszystkich elementów opakowania oraz informacji zawartych na etykiecie. Użyteczne w tych aspektach są systemy wizyjne. Przykładem zastosowania systemów wizyjnych w przemyśle związanym z opakowaniami może być sortowanie szklanych butelek wielokrotnego użytku względem ich koloru, wielkości i kształtu. Precyzyjne zbadanie cech danego opakowania umożliwia odpowiednie jego posortowanie i skierowania w odpowiednie miejsce linii produkcyjnej, gdzie nastąpi jego napełnienie płynem. Przy okazji można kontrolować, czy butelka jest zabrudzona resztkami płynów lub starych etykiet.

Jednym z zastosowań rozwiązań wizyjnych w branży opakowań jest kontrolowanie wypełnienia kartonów. Firma Sick w swojej ofercie posiada pełniący funkcję kamery czujnik wizyjny 3D TriSpector 1030. Skanuje on poruszające się lub zatrzymane formy, wykrywając tym samym objętość napełnienia lub ewentualny niewłaściwy kształt kartonu. Wygenerowany trójwymiarowy obraz umożliwia pozyskanie informacji na temat wypełniania kartonu.

Innym przykładem jest kontrolowanie pojemników szklanych i z tworzyw sztucznych przed ich napełnieniem, które ma na celu zapobieganie potencjalnym odrzutom na dalszych etapach produkcji. Umożliwia to czujnik iVu z oferty firmy Turck. Komponent łączy w sobie prostotę czujnika fotoelektrycznego i inteligencję czujnika wizyjnego. Czujniki nie wymagają do konfigurowania oraz zmiany ustawień stosowania komputera.

Warto jednak zwrócić uwagę na inne niż wizyjne metody badania szczelność opakowań. Zachowanie szczelności jest niezwykle istotne w szczególności w branży spożywczej. Brak skutecznego zamknięcia w opakowaniu może doprowadzić do szybkiej utraty świeżości produktu. Jeżeli produkt z wadliwym opakowaniem nie zostanie wykryty i usunięty na etapie produkcji z linii technologicznej, niesie to ryzyko wycofania całej partii produktu z rynku i nadwyrężenia wizerunku producenta na rynku.

Ciekawym rozwiązaniem jest badanie szczelności za pomocą metody laserowej AirScan, która wykrywa ślady uciekającego dwutlenku węgla przy zachowaniu prędkości do 180 paczek na minutę. Urządzenie korzystające z tej metody, które oferuje firma Inshida można umieścić nad dowolną sekcją przenośnika taśmowego – najlepiej tuż za zgrzewarką. W ofercie tej samej firmy jest tester szczelności TCS-RS, który umożliwia pomiar ciśnienia powietrza i poziom napełnienia opakowania. Tester ma opatentowany system kontroli sprzężenia zwrotnego w celu zapewnienia optymalnego ciśnienia oddziaływania na opakowania.

Wymagania specjalne

Jednymi z najbardziej wymagających z uwagi na swoją specyfikę są branże spożywcza i farmaceutyczna. Wymusza na producentach, dystrybutorach i integratorach związanych z automatyką dużej dbałości o to, aby ich produkty i systemy mogły spełnić wszelkie wymagane normy prawne chroniące konsumentów przed ryzykiem zachorowania po spożyciu żywności. Priorytetowym aspektem produkcji w branży spożywczej jest zachowanie odpowiedniej czystości i sterylności, co ma ochronić przed potencjalnym zakażeniem żywności. Poszczególne elementy linii produkcyjnych muszą być regularnie poddawane dezynfekcji, co wymusza na urządzeniach automatyki posiadanie odpowiedniego stopnia ochrony IP. Elementy automatyki, które mają bezpośrednią styczność z żywnością muszą być wykonane z odpowiednio dobranego materiału niewchodzącego w niekorzystne reakcje chemiczne z produktami spożywczymi, nie mogą być narażone na ryzyko korozji, zaś środki smarne nie mogą być szkodliwe dla żywności. Firma Festo posiada w swoim portfolio całą serię produktów o nazwie Clean Design. Jest ona dedykowana dla branży spożywczej. W jej skład wchodzą m.in. wyspy zaworowe, napędy pneumatyczne oraz cały osprzęt z nimi związany.

Podsumowanie

Automatyzacja w przemyśle związanym z opakowaniami usprawnia procesy pakowania jednostkowego i zbiorczego oraz przyspiesza zabezpieczanie przedmiotów i ładunków na czas magazynowania i transportu. Dedykowane maszyny automatyczne tj. kartoniarki, zgrzewarki, etykieciarki, owijarki oraz nowoczesne systemy zrobotyzowane, chwytakowe, dozowania oraz wagowe umożliwiają osiąganie wysokiej wydajności produkcji oraz dobrych wyników ekonomicznych. Producenci automatyki oferują rozwiązania dedykowane dla przemysłu związanego z opakowaniami, które z biegiem czasu są coraz bardziej innowacyjne.

źródło: Automatyka 4/2023