Автоматические стреппинг-машины: устройство, принцип работы и особенности применения
Автоматическая стреппинг-машина предназначена для быстрой обвязки коробов, пачек, полиграфической продукции и других грузов полимерной лентой.
В отличие от полуавтоматической машины оператору не требуется вручную проводить материал вокруг упаковки. Лента самостоятельно проходит по направляющей арке, окружает груз, натягивается с заданным усилием, соединяется и обрезается.
За счет автоматизации рабочего цикла такое оборудование особенно востребовано на участках с постоянным потоком однотипной продукции, а отдельные модели способны встраиваться непосредственно в конвейерные линии.
Производительность зависит от конструкции. Например, автоматическая Transpak TP-6000 рассчитана на скорость до 27 циклов в минуту, а высокоскоростная серия TP-702 — до 65 циклов в минуту в отдельных исполнениях.
Разберем, из каких узлов состоит автоматическая стреппинг-машина и что происходит внутри нее за несколько секунд упаковочного цикла.
Что такое автоматическая стреппинг-машина
Автоматическая стреппинг-машина — это упаковочное оборудование, которое самостоятельно формирует замкнутую петлю стреппинг-ленты вокруг груза и выполняет основные операции обвязки.
Типовой цикл включает:
подачу ленты по арке;
обнаружение конца материала;
возврат излишка;
предварительное и основное натяжение;
соединение концов;
обрезку;
повторную подачу материала для следующего цикла.
В настольных автоматических моделях оператор обычно устанавливает груз и запускает цикл кнопкой, педалью или другим предусмотренным способом.
В полностью автоматических конвейерных системах положение продукции может определяться датчиками, после чего обвязка запускается без участия оператора. Например, Transpak выпускает fully automatic модели с ленточным приводным столом, PLC и регулируемой скоростью конвейера.
Чем автоматическая машина отличается от полуавтоматической
Главное конструктивное отличие — наличие арки.
Полуавтоматическая стреппинг-машина
Оператор вручную проводит ленту вокруг груза и вставляет ее конец обратно в машину.
Оборудование выполняет только дальнейшие операции:
натяжение;
сварку;
обрезку;
подготовку следующего участка материала.
Автоматическая стреппинг-машина
Лента проходит вокруг упаковки самостоятельно по направляющему контуру.
Поэтому оператору не требуется вручную обводить каждый короб.
Такой принцип существенно увеличивает потенциальную производительность участка и особенно удобен при постоянном потоке продукции.
Из каких основных узлов состоит автоматическая стреппинг-машина
Конструкция конкретных моделей различается, однако типовая автоматическая машина включает:
станину;
рабочий стол или конвейер;
арку;
диспенсер с рулоном ленты;
накопитель;
механизм подачи;
механизм возврата;
систему натяжения;
сварочную головку;
нож;
электродвигатели;
датчики;
систему управления;
органы безопасности.
В промышленном оборудовании отдельные узлы могут быть выполнены в виде модулей, чтобы упростить обслуживание и замену компонентов.
Для чего нужна арка
Арка — одно из главных отличий автоматической машины.
Внутри нее расположен направляющий канал, по которому стреппинг-лента проходит вокруг груза.
После запуска механизм подачи быстро перемещает материал по всему контуру до тех пор, пока конец ленты не вернется в сварочную головку.
Размер арки определяет максимальные габариты продукции, которую можно обвязать на конкретной машине.
Поэтому при выборе оборудования важно учитывать не только производительность, но и:
ширину груза;
высоту;
возможные отклонения размеров;
положение продукции на рабочем столе.
Как работает система подачи ленты
Стреппинг-лента разматывается с катушки и поступает в механизм подачи.
Приводные ролики перемещают ее с высокой скоростью через направляющий тракт и далее по всей арке.
На современных машинах используются специальные датчики, которые помогают определить правильное положение материала.
Например, автоматическая Transpak TP-6000S оснащается датчиком короткой подачи, который контролирует нахождение ленты в позиции сварки.
Если лента не дошла до нужного положения, машина может остановить цикл вместо выполнения некорректной сварки.
Для чего нужен накопитель ленты
При высокой скорости работы разматывать материал непосредственно с тяжелого рулона на каждом цикле было бы неэффективно.
Поэтому в конструкции часто используется накопитель.
Он заранее формирует запас свободной ленты, который затем быстро подается механизмом в арку.
Накопитель помогает:
стабилизировать подачу;
уменьшить влияние инерции рулона;
повысить скорость цикла;
снизить рывки материала.
Неправильная заправка или загрязнение этой зоны способны вызвать проблемы с подачей.
Что происходит после прохождения ленты вокруг груза
Когда конец материала возвращается в сварочную головку, машина фиксирует его.
После этого начинается обратная протяжка.
Излишек ленты извлекается из арки, и петля постепенно уменьшается до размеров самого груза.
Далее включается механизм натяжения.
Как работает механизм натяжения
Натяжной узел создает заданное усилие, благодаря которому стреппинг-лента плотно фиксирует упаковку.
Диапазон зависит от модели и назначения оборудования.
Например:
TP-702 в различных исполнениях работает с диапазоном натяжения примерно от 1 до 32 или 45 кг;
TP-6000S — до 70 кг в некоторых исполнениях;
TP-601YPT для PP/PET рассчитана на значительно более высокое натяжение — до 150 кг.
Это показывает, почему нельзя сравнивать машины только по скорости.
Для легких картонных коробов и тяжелых промышленных грузов требуются совершенно разные характеристики.
Почему натяжение необходимо подбирать под груз
Недостаточное усилие приводит к свободной обвязке, которая практически не стабилизирует упаковку.
Чрезмерное натяжение способно:
деформировать короб;
продавить углы;
повредить продукцию;
разорвать ленту.
Поэтому усилие выбирается с учетом:
массы;
жесткости упаковки;
типа материала;
количества обвязок;
требований к транспортировке.
Как соединяются концы стреппинг-ленты
Способ соединения зависит от машины и используемого материала.
Для автоматических машин с PP-лентой широко применяется термосварка.
После натяжения:
концы ленты фиксируются;
между ними вводится нагревательный элемент;
поверхности размягчаются;
нагреватель отводится;
концы прижимаются;
шов формируется и охлаждается.
Для некоторых промышленных систем с PET применяется фрикционная сварка. Например, Signode указывает friction weld для своих промышленных TSM-систем, работающих с PP и PET.
Поэтому тип сварочного узла необходимо рассматривать применительно к конкретной модели.
Как происходит обрезка
После формирования надежного соединения встроенный нож отделяет готовую петлю от рулона.
Рабочая головка возвращается в исходное положение, после чего машина подает материал для следующего цикла.
Все эти операции происходят автоматически и должны быть точно синхронизированы.
Износ ножа, неправильное положение ленты или загрязнение сварочной головки могут нарушить последовательность цикла.
Полный цикл работы автоматической стреппинг-машины
Рассмотрим процесс пошагово.
Шаг 1. Груз устанавливается в рабочую зону
Короб размещается под аркой.
В конвейерной системе он поступает туда автоматически.
Шаг 2. Запускается цикл
Команда может поступить:
от кнопки;
от педали;
от датчика;
от PLC упаковочной линии.
Шаг 3. Лента подается по арке
Механизм подачи проводит материал вокруг всего груза.
Шаг 4. Конец ленты фиксируется
Система определяет правильное положение материала.
Шаг 5. Выполняется обратная протяжка
Излишек выбирается из арки.
Шаг 6. Создается натяжение
Лента плотно прижимается к грузу.
Шаг 7. Концы соединяются
Сварочная головка формирует прочный шов.
Шаг 8. Лента обрезается
Готовая петля отделяется от рулона.
Шаг 9. Подается новый участок
Машина возвращается в состояние готовности к следующему циклу.
На высокоскоростных моделях вся последовательность может повторяться десятки раз в минуту. Например, Transpak TP-702 в отдельных версиях достигает 65 циклов в минуту.
Автоматическая и полностью автоматическая машина — есть ли разница
На практике эти термины иногда используют как взаимозаменяемые, но степень автоматизации может различаться.
Автоматическая настольная машина
Оператор может самостоятельно:
установить короб;
выбрать положение;
запустить цикл;
убрать груз.
Машина автоматически выполняет непосредственно обвязку.
Полностью автоматическая машина
Оборудование интегрируется в линию.
Груз:
самостоятельно поступает по конвейеру;
останавливается или позиционируется;
обвязывается;
передается дальше.
Например, Transpak TP-601A представляет собой fully automatic систему с приводным конвейером и PLC, рассчитанную до 18 упаковок в минуту при скорости самого стреппинг-цикла до 29 циклов в минуту.
Как стреппинг-машина интегрируется в конвейер
В производственной линии машина может работать совместно с:
роликовыми транспортерами;
ленточными конвейерами;
заклейщиками коробов;
весовым оборудованием;
маркираторами;
паллетайзерами;
другими упаковочными машинами.
Для синхронизации используются датчики и система управления.
Продукция поступает в заданное положение, после чего выполняется одна или несколько обвязок.
Затем конвейер снова запускается и отправляет груз на следующую операцию.
Зачем нужен PLC
В более сложных автоматических системах последовательностью операций управляет программируемый логический контроллер.
PLC может:
получать сигналы датчиков;
запускать конвейер;
останавливать короб;
инициировать обвязку;
контролировать исполнительные механизмы;
передавать команды следующему оборудованию.
Например, Transpak указывает Siemens PLC для полностью автоматической TP-601A, а Signode — Siemens PLC в отдельных промышленных системах.
Какие датчики используются
В зависимости от комплектации могут применяться:
датчики наличия груза;
фотоэлементы позиционирования;
датчики положения ленты;
концевые выключатели;
датчики открытых защитных элементов;
датчики рабочего механизма;
системы контроля ошибок.
Они позволяют автоматической машине понять, когда груз готов к обвязке и правильно ли завершена предыдущая операция.
Какая лента используется
Материал определяется конструкцией конкретного оборудования.
Для высокоскоростной обвязки коробов часто используется полипропиленовая PP-лента.
Например, TP-702 в зависимости от исполнения рассчитана на PP-ленту шириной 5, 6, 9, 12 или 15 мм.
Для более тяжелых грузов применяются машины, рассчитанные на PET-ленту. Transpak TP-601YPT работает как с PP, так и с PET и обеспечивает натяжение до 150 кг.
Полиэстеровая PET-лента в целом применяется для средних и тяжелых задач по формированию и укреплению грузовых единиц.
Когда применяется PP-лента
Полипропилен хорошо подходит для:
коробов;
пачек;
полиграфической продукции;
легких и средних грузов;
логистических отправлений.
Его преимущества:
небольшая масса;
удобная автоматическая подача;
возможность термосварки;
широкий ассортимент размеров;
сравнительно невысокая стоимость.
Когда требуется PET-лента
Полиэстер применяется там, где необходимо более высокое удерживающее усилие.
Он востребован при обвязке:
тяжелых грузов;
паллет;
строительных материалов;
промышленной продукции;
крупных транспортных единиц.
Однако использовать PET можно только на оборудовании, рассчитанном на соответствующий материал.
Используется ли металлическая лента
Стальная лента действительно применяется для промышленной обвязки тяжелых грузов, но для нее используется специализированное оборудование.
Поэтому утверждать, что любая стандартная автоматическая арочная машина может работать одновременно с PP, PET и металлической лентой, неправильно.
Signode отдельно предлагает оборудование и расходные материалы для пластиковой и стальной стреппинг-ленты.
Что определяет производительность машины
Количество циклов в минуту — важный, но не единственный показатель.
Фактическая производительность участка зависит от:
скорости подачи ленты;
размеров арки;
времени сварки;
требуемого натяжения;
количества обвязок на один груз;
скорости конвейера;
расстояния между коробами;
работы смежного оборудования.
Например, машина может технически выполнять 29 стреппинг-циклов в минуту, но вся линия пропускать только 18 упаковок, если каждый груз требует позиционирования или нескольких операций. Именно такие показатели приводит Transpak для TP-601A.
Одна или несколько обвязок
Не каждый груз достаточно обвязать в одном месте.
В зависимости от размеров и веса могут применяться:
одна поперечная обвязка;
две параллельные;
несколько параллельных;
перекрестная обвязка.
Для автоматизации перекрестного стреппинга существуют специальные системы, которые поворачивают груз или используют несколько машин.
Количество обвязок определяется требованиями к устойчивости конкретной продукции.
Машины с прижимом груза
При обвязке рыхлых или объемных материалов полезно предварительно сжать упаковку.
Для этого автоматические машины могут оснащаться прессом.
Например, Transpak TP-601BP представляет собой полностью автоматическую стреппинг-машину с верхним компрессионным прижимом.
Такое решение применяется там, где необходимо сначала стабилизировать или уплотнить продукцию, а затем зафиксировать ее лентой.
Где применяются автоматические стреппинг-машины
Сфера использования определяется характеристиками конкретной модели.
Оборудование применяется:
в логистических центрах;
на складах;
в пищевом производстве;
в полиграфии;
в мебельной промышленности;
в деревообработке;
в производстве строительных материалов;
на предприятиях электронной коммерции;
на автоматических упаковочных линиях.
Для влажных условий выпускаются специализированные исполнения из нержавеющей стали. Например, TP-702BPS имеет раму SUS304 и предназначена в том числе для влажных производственных зон без конденсации, таких как мясопереработка, рыбная и сельскохозяйственная промышленность.
Преимущества автоматической обвязки
При подходящем производственном потоке автоматическая машина позволяет:
увеличить количество обвязок за единицу времени;
снизить объем ручных операций;
получать повторяемое натяжение;
стандартизировать качество упаковки;
интегрировать стреппинг в линию;
сократить время обработки одного груза.
Особенно заметен эффект там, где ежедневно проходит большое количество однотипных упаковок.
Когда полуавтоматическая машина может быть выгоднее
Высокая степень автоматизации нужна не каждому предприятию.
Полуавтоматическая модель может оказаться рациональнее, если:
объем упаковки небольшой;
размеры продукции постоянно меняются;
короба поступают нерегулярно;
оператор все равно выполняет другие ручные операции;
нет конвейерной линии.
Поэтому при выборе следует учитывать не только паспортную скорость, но и реальный технологический процесс предприятия.
Какие узлы требуют обслуживания
Наибольшую рабочую нагрузку испытывают элементы, непосредственно участвующие в каждом цикле:
подающие ролики;
направляющие арки;
натяжной механизм;
сварочная головка;
нож;
датчики;
ремни и приводы;
накопитель ленты.
Пыль, частицы картона и полимера постепенно накапливаются внутри оборудования.
Регулярная очистка и профилактическая проверка позволяют снизить вероятность заклинивания, проблем с подачей и нестабильной сварки.
Какие запчасти могут потребоваться
В процессе эксплуатации заменяются:
ролики подачи;
ролики натяжения;
ножи;
нагревательные элементы;
прижимные детали;
направляющие;
ремни;
подшипники;
микровыключатели;
датчики;
моторы;
платы;
элементы сварочной головки.
Подбирать комплектующие необходимо по производителю и модели оборудования.
Внешне похожие детали могут иметь разные размеры и технические характеристики.
Как выбрать автоматическую стреппинг-машину
Перед покупкой желательно определить несколько исходных параметров.
Размеры груза
От них зависит необходимый размер арки.
Количество упаковок
Позволяет определить требуемую производительность.
Количество обвязок
Одна или две ленты на каждый короб существенно меняют реальную пропускную способность.
Тип материала
Необходимо заранее определить PP или PET.
Усилие натяжения
Для легкого короба и строительного материала требования различаются многократно.
Условия эксплуатации
Влажность, загрязнение и температура могут требовать специального исполнения.
Необходимость интеграции
Если оборудование должно работать в линии, необходимо учитывать высоту и скорость конвейера, датчики и систему управления.
Итоги
Автоматическая стреппинг-машина выполняет практически весь цикл обвязки без ручного проведения ленты вокруг груза.
После запуска материал проходит по направляющей арке, возвращается в сварочную головку, после чего машина выбирает излишек, создает заданное натяжение, соединяет концы и обрезает готовую петлю.
Основными узлами оборудования являются арка, механизм подачи и возврата, накопитель, система натяжения, сварочная головка, нож, датчики и система управления.
Производительность может существенно различаться: от нескольких десятков циклов в минуту у стандартных автоматических машин до 65 циклов в минуту у отдельных высокоскоростных моделей.
Для обычной упаковки коробов наиболее характерна PP-лента, а для тяжелых задач существуют специализированные машины под PET и другие материалы.
ПромТрансУпак поставляет автоматические стреппинг-машины, запчасти и расходные материалы, а также выполняет диагностику, настройку, техническое обслуживание и ремонт упаковочного оборудования.