A3/Speed — это наиболее скоростная машина для розлива в картонную упаковку «Тетра Пак». Фото: molzavod.com

Upakovano.ru знакомит читателей со статьей Джека Мэнса (Jack Mans) о конкретном случае применения линии для асептического розлива напитков в картонной упаковке, опубликованной в Packaging Digest.

Компания California Aseptic Beverages LLC. (CAB) (Фонтана, Калифорния, США), которая два года назад начала производить напитки с высоким содержанием кислот, принадлежит к числу немногих предприятий асептического розлива в Северной Америке, использующих оборудование для розлива производства компании «Тетра Пак». Президент компании Джефф Макклелланд (Jeff McClelland) рассказывает: «CAB является единственным в западных штатах США контрактным упаковщиком, который производит розлив соков с высоким содержанием кислот в картонную упаковку емкостью 125 и 200 мл, используя технику «Тетра Пак». Мы начали в 2010 году с линии TBA 9. Сейчас у нас четыре производственные линии, включая A3/Speed, наиболее скоростную из машин для розлива в картонную упаковку «Тетра Пак».

Компания CAB производит картонную упаковку емкостью 200 мл для соков фирмы Apple & Eve и Monster Beverages.

400 упаковок в минуту

Самая новая производственная линия CAB включает в себя вертикальную машину для формирования, розлива и закрывания упаковки. Упаковочный многослойный материал, состоящий из слоев картона, фольги и полиэтилена, также поставляется компанией «Тетра Пак» в больших рулонах. Из одного такого рулона можно изготовить 16,5 тыс. упаковок. Два рулона устанавливаются сбоку машины: один рулон находится в работе, а второй готов к автоматической приклейке к полотну первого рулона, когда тот закончится.

Материал вытягивается из рулона и проходит в верхней части машины, а затем опускается в стерилизационную ванну с температурой 160 градусов по Фаренгейту, наполненную 32%-ным раствором перекиси водорода. Резиновый ракель удаляет жидкую перекись водорода, а потом материал проходит обработку горячим воздухом, что способствует испарению остатков перекиси. Тонкая полоска пластика с одного края рулона применяется для создания продольного герметичного заваривания.

Затем плоский стерильный материал валиками выводится наверх машины, откуда начинает свой спуск через вертикальную машину для формирования, розлива и запаивания упаковки. Спускаясь, материал наматывается вокруг металлической формирующей трубки, где края свариваются между собой, образуя продольный шов. Затем упаковка попадает к наполняющей трубке. Уровень жидкости регулируется автоматически для обеспечения точного количества продукта в упаковке. Сервопривод двигает упаковку вверх или вниз в зависимости от данных фотоэлектрического датчика, считывающего метку на упаковке.

Вертикальная машина Model A3/Speed для формирования, наполнения и запайки упаковки для напитков емкостью 200 мл со скоростью 400 шт. в минуту

Туба из материала, содержащая продукт, отправляется в секцию закрывания, имеющую вертикальную вращающуюся башенку с десятью фальцующими клапанами, которая из непрерывной тубы формирует отдельные упаковки. Когда упаковка движется по кругу, индукционная сварка запаивает концы картонной упаковки, после чего они обрезаются, а края фальцуются и склеиваются, чтобы придать упаковке прямоугольную форму.

Картонные упаковки выгружаются на горизонтальный транспортер сплошным потоком, вертикальная вращающаяся звездочка ставит их на конвейер в вертикальном положении.

Упаковки вереницей в один ряд покидают вертикальную упаковочную машину, отправляясь к маркировочному струйному принтеру Domino North America, который печатает на них дату и код продукта, номер запаивающего устройства и линии, а также номер партии сверху картонной упаковки.

Затем готовая продукция отправляется в автоматическую систему отбора образцов, которая через интервалы, установленные компанией CAB, отбирает десять упаковок для инспекции.

Система отбирает коробки, имеющие напечатанный код от 1 до 10, что соответствует десяти сварочным клапанам вертикальной машины.

Если упаковка оказывается негерметичной, это дает оператору возможность определить, где конкретно произошел сбой. Система также определяет упаковки, сделанные из склеенного из двух рулонов материала. Она отбраковывает три упаковки — одну со склеенным швом, а также упаковки непосредственно до и после шва склейки рулона.

Гибкая аккумуляция

После всего этого упаковки отправляются в спиральный накопитель Tetra Helix, произведенный фирмой Hartness Intl. Эта секция дает четыре минуты накопления, за которое в ней скапливается около 1600 упаковок. В этой операции через секцию параллельно проходят входной и выводной конвейеры, работающие в противоположных направлениях, и которые механически связаны с трансферным механизмом, называемым «паук».

Если система функционирует нормально, и оба конвейера работают с одинаковой скоростью без создания запасов в том или ином направлении, входящие упаковки попадают в «паук» и передаются непосредственно на разгрузочный транспортер.

Если же один из конвейеров замедляет ход или останавливается по каким-либо причинам, «паук» начинает движение в направлении движения транспортера и передает упаковки с медленного на более быстрый конвейер.

Таким образом, когда выводной конвейер останавливается или работает медленнее, чем подающий конвейер, паук перенаправляет больше упаковок в накопитель выводного конвейера.

Спиральный накопитель Tetra Helix собирает продукцию в течение четырех минут. Его мощность рассчитана на 1600 упаковок

И наоборот, когда выводной конвейер работает быстрее, чем подающий, он становится пустым, «паук» также исправляет ситуацию.

Фотоэлемент на входе в секцию измеряет расстояние между упаковками и регулирует скорость транспортера так, чтобы оно составляло одну четвертую дюйма. Если накопитель полон, система управления отключает секцию наполнения упаковки.

Дальнейшее оборудование в линии рассчитано на работу на 25% быстрее, чем процесс складывания упаковок в накопитель.

Когда упаковки в накопителе достигают датчика около выхода из секции, оборудование замедляет свою скорость.

После всего этого упаковки с соками отправляются к оборудованию для наклеивания соломинок Tetra Pak Model 30HS. Соломинки поставляются в рулонe на линию разогрева, где выпрямляются и размягчаются.

Машина отрезает соломинки от рулона и применяет для приклеивания клей-расплав секцию 3100V производства Nordson Corp., которая помещает соломинки с клеем на соответствующие картонные упаковки с напитками. Подушечки под давлением, которые движутся вместе с упаковками, помогают приклеивать соломинки. После приклеивания соломинок камера провидит инспекцию, выявляя отсутствующие соломинки и автоматически отбраковывая такие упаковки.

Машины для обертывания в пленку

Отсюда картонные упаковки с напитками могут отправиться в два места: к горизонтальной машине для упаковки в термоусадочную пленку Meurer Model CM-HHS, которая из восьми упаковок создает групповую упаковку 2 x 4, или к системе для упаковки в лотки Meurer Model CM-HTW, которая фасует лотки по восемь упаковок. Картонные упаковки направляются вереницей в один ряд в систему CM-HHS, где устройство подачи разделяет их на две линии.

Пленка подается из рулона сбоку машины и вытягивается роликом под углом 45 градусов. Так что она постоянно движется вместе с картонными упаковками. Толкатель двигает упаковки в машину через спускающийся рулон пленки, после чего лишнее отрезается, а ротационная сварка скрепляет оба конца пластика между собой.

Обернутая в термоусадочную пленку упаковка покидает зону сварки и отправляется в секцию нагрева, где горячий воздух обдувает упаковку, а пленка дает усадку, плотно обхватывая групповую упаковку.

Упаковки с напитками могут отправиться в два места — к горизонтальной машине для оборачивания в термоусадочную пленку, которая из восьми упаковок создает групповую упаковку 2x4, или к машине для фасовки продукции в лотки, которая помещает восемь упаковок в лотке.

Машина для оборачивания в термусадочную пленку оснащена двумя рулонами пленки. И пока первый рулон работает, автоматическая система приваривает пленку из второго рулона к концу первого, не прерывая рабочего процесса.

Использование сервоприводов

Все валы машины приводятся в действие с помощью сервоприводов, а сама машина управляется при помощи сенсорного пульта с интерфейсом типа «человек — машина», который дает четкие инструкции по эксплуатации и техническому обслуживанию для операторов.

Обернутые в пленку групповые упаковки по восемь штук отправляются к машине CM-HTW для фасовки в лотки, где устройство подачи разделяет поток упаковок на четыре ручья на входе.

Сейчас компания CAB фасует картонные упаковки в пленке в лотки по 32 и 40 штук. Самонаклад разделяет упаковки на четыре ручья по 32 упаковки и пять ручьев по 40 упаковок. В каждом лотке из гофрокартона помещается точное число групповых упаковок по восемь штук.

Передние и задние клапаны лотка складываются к упаковкам, после чего боковые клапаны складываются и склеиваются клеем-расплавом.

Эта машина имеет многоосную систему с сервоприводами и интерфейсом HMI.

Картонные упаковки, которые фасуются в лоток, после приклеивания соломинок отправляются к упаковочной системе CM-HTW. В этом случае специальная поворотная рука разделяет упаковки на шесть ручьев, и 36 упаковок загружаются в заготовку лотка.

Тонкая полоска пластика наносится на один край пленки, этот материал оборачивается вокруг металлической формовочной трубки, где края свариваются друг с другом, образуя горизонтальный шов

Лотки выгружаются на конвейер, который доставляет их к двум струйным принтерам Marsh производства Videojet Technologies Inc., которые наносят дату, код продукта и линии, а также номер партии по обеим сторонам лотка. Оттуда лотки направляются к высокоскоростной машине Meurer CM/HEM 60 для оборачивания лотков в пленку.

Лотки входят в машину, которая имеет рулон с пленкой, установленный на подаче сбоку. Отдельные лотки заталкиваются под прямым углом на конвейер машины. Пленка вытягивается из рулона под конвейером, а затем поднимается за движущимся лотком сквозь щель в конвейере. Верхняя рука протягивает пленку над движущимся лотком и опускает ее впереди него.

Лоток продолжает движение, а пленка протягивается назад под лотком и термосваривается с входящим рулоном, после чего обрезается. Лотки проходят через термоусадочный туннель, где пленка дает усадку. После этого лотки вручную укладывают на поддон.

Автоматизация и управление

Управление всей линией осуществляется через шкаф управления, оснащенный сенсорным экраном интерфейcа HMI, который размещен после упаковочной машины, производящей формирование, наполнение и запайку упаковки. Все конвейеры оснащены приводами с переменной частотой. Оператор может осуществить настройки для всех машин и конвейеров для работы со скоростью 266; 333 или 400 упаковок/мин., выбрав скорость контроллера линии.

Каждая машина, входящая в линию, имеет собственный программируемый логический контроллер Allen Bradley и интерфейс HMI компании Rockwell Automation.

Эти машины функционируют в режиме «двойного рукопожатия», когда каждая машина говорит машине, находящееся впереди и позади в линии, посредством сети Rockwell о том, работает она или нет. Машины начинают работу или останавливаются в соответствии с этой информацией, и сами шлют информацию следующим машинам в обоих направлениях.

Линия включает систему мониторинга Tetra Pak’s Packaging Line Monitoring System (PLMS), которая прослеживает рабочие параметры всей линии. Система собирает данные о функционировании каждой машины и линии в целом, такие как время работы и простоя, причина остановки, производительность и др., передавая их каждые пять секунд по сети Rockwell.

Система PLMS оснащена также инструментом для исторического анализа, который способен определять причины неисправностей в упаковочной линии, и программой анализа рабочих параметров, которая генерирует графики и отчеты. Вся информация системы мониторинга направляется в отельный контроллер линии, который служит пунктом сбора этой информации.

Затем он передает данные, также по сети Rockwell, другим компьютерам. Эта информация передается в режиме реального времени в головной офис «Тетра Пак», где эксперты ищут неполадки, если это требуется.

Рост бизнеса компании California Aseptic Beverages всего за два года действительно замечателен. Этим летом фирма установит машину для асептической упаковки Tetra Pak Tetra Classic Aseptic и планирует установить вторую линию Classic до конца 2012 года. Это будет первая машина Tetra Classic Aseptic в Северной Америке. Новое оборудование будет включать в себя робототехнику и современные технологии.