„Hlavné obchodné reťazce a globálni hráči v obalovom priemysle sa v priebehu niekoľkých najbližších rokov budú usilovať o dokončenie prechodu na ekologické obaly,“ hovorí Markus Schmachtel, vedúci vývojového a technického oddelenia spoločnosti Wolf. Od svojho založenia v roku 1988 dodala spoločnosť Wolf viac ako 3 000 plniacich a baliacich strojov, čím si urobila dobré meno najmä v potravinárskom priemysle. M. Schmachtel počas svojej dlhoročnej kariéry v obalovom priemysle zažil mnohé otrasy a zmeny. „Vývojár sa zvyčajne pokúsi vyriešiť nové požiadavky strojárskym prístupom. Pretože rozmanitosť druhov obalov a materiálov stále rastie, potrebujú baliace stroje riešenia prepravy, ktoré sú podstatne flexibilnejšie a šetrnejšie k produktu ako čisto reťazové dopravníky, ktoré doteraz prevládali.“

Spoločnosť Wolf ponúka stroj s vertikálnym plnením (FFS) s jednoduchým prestavením na všetky bežne používané typy vreciek vrátane plochých alebo klinových, ako aj stojacich so zapečatenými okrajmi. Doteraz stroj na uzatváranie vreciek z vrchu prepravoval výrobky pomocou spriahnutých reťazí vybavených úchytmi na držiaky, ktoré tvoria priehradky na vrecká. Vďaka takémuto vyhotoveniu sú vrecká tlačené vo zvislej polohe spolu s celým transportným mechanizmom, všetko synchronizované s načasovaním stroja FFS. Pri pohybe vreciek sa dno kĺže po základovej doske prepravného systému.

Šetrná preprava citlivých ekologických obalov

Kombináciou marketingových a environmentálnych dôvodov získava papier ako obalový materiál čoraz väčšiu popularitu. Najmä pri vyššej prepravnej rýchlosti by však dno papierových vreciek mohlo byť príliš namáhané alebo by sa samotné vrecká mohli zdeformovať v dôsledku strihových síl. Na tieto problémy je obzvlášť náchylný hrubý a tuhý papier. „Problém s deformáciou vreciek môžete minimalizovať nanesením špeciálneho náteru na postihnuté povrchy,“ vysvetľuje M. Schmachtel. „Tento prístup je už však viac-menej na ústupe aj preto, že kontaminuje výrobné prostredie. Čoraz väčší počet spoločností dokonca tieto nátery vo svojich výrobných halách zakazuje, takže naši zákazníci určite ocenia riešenie prepravy výrobkov, ktoré je prakticky bez opotrebenia.“

Aby sa spoločnosť Wolf pripravila na výzvy, ktoré toto odvetvie čakajú, rozhodla sa vyvinúť nový stroj so zatváraním hornej časti vreciek. Testovali sa rôzne oddelené dopravné systémy, a to z hľadiska užitočného zaťaženia, manipulácie s vozíkmi a podpory dodávateľa. Nakoniec zvíťazil systém SuperTrak spoločnosti B&R s lineárnym motorom s dlhým statorom – špeciálne navrhnutý s ohľadom na vyšší výkonový rozsah.

V kombinácii s jedným alebo dvoma strojmi FFS a so zodpovedajúcou dávkovacou jednotkou bolo cieľom stroja vyrobiť, naplniť a utesniť až 80 vreciek za minútu. V prípade duplexného variantu bola cieľová rýchlosť až 130 vreciek za minútu.

Každý vozík možno programovať a ovládať individuálne. Vďaka tomu možno prispôsobiť pohybové profily rôznemu typu a obsahu vreciek, čo umožňuje vyrábať efektívnejšie a šetrnejšie ako kedykoľvek predtým.
  
Markus Schmachtel,
vedúci vývojového a technického oddelenia,
Wolf

Prestavenie s minimálnym úsilím

Ďalším cieľom bolo, aby bol stroj schopný manipulovať so širokou škálou vreciek, materiálov a metód zatvárania a aby bola potrebná čo najmenšia námaha spojená s jeho prestavovaním. To by operátorom prevádzky umožnilo pružne reagovať na požiadavky trhu a zvoliť si z rôznych variantov uzáverov, ako je uzatvorenie s nálepkou, štítový uzáver, rýchlouzáver alebo sponka.

Na to musia byť vrecká, ktoré boli vytvarované, naplnené a utesnené strojom FFS, odovzdané do dopravného systému stroja na horné uzatvorenie, ktorý ich dopravuje do rôznych spracovateľských staníc. V prípade vrecka s lepeným dnom v tvare obdĺžnika/štvorca uzatváraného lepiacim štítkom by tieto stanice sformovali hornú časť, stlačili ju, vystrihli, utesnili a preložili, aby vytvorili kompaktný obal bez zbytočného priestoru v hornej časti. Nakoniec je preložený vrch pripevnený k obalu lepiacim štítkom.

Nezávislé vozíky s cieľom maximálnej flexibility

Na rozdiel od reťazového dopravníka s pevnou spojkou prepravuje systém SuperTrak vrecká v kazetách namontovaných na nezávisle riadených vozíkoch (shuttle). To umožňuje vozíkom prechádzať spracovateľskými stanicami stroja s horným uzatváraním nezávisle od rýchlosti, s akou vrecká opúšťajú FFS stroj.

„Keďže sa vrecká prenášajú cez stroj v kazetách, na spodnú časť vrecka nepôsobia žiadne šmykové sily,“ vysvetľuje M. Schmachtel. „Každý vozík možno programovať a ovládať individuálne. Vďaka tomu dokážeme prispôsobiť pohybové profily rôznym typom a obsahom obalov, čo nám umožňuje vyrábať efektívnejšie a šetrnejšie ako kedykoľvek predtým.“

Vozíky sa môžu na dráhe pohybovať aj dozadu. Návrhári spoločnosti Wolf využili túto možnosť na začlenenie vibračného pohybu do pohybového profilu stroja s horným uzatváraním. „Tým činom nepotrebujeme ďalšiu stanicu, ktorá vibruje, aby sa sypký materiál vo vrecku lepšie stlačil. Ušetrený priestor možno využiť aj inak. Vibrovanie už nemusí byť dokončené v konkrétnom časovom rámci, takže ho možno využiť kedykoľvek a/alebo efektívnejšie. Používatelia môžu tiež implementovať rôzne profily pohybu s vlastnými vibračnými funkciami pre rôzne varianty produktu.

Vyšší výkon

Vďaka voľne programovateľným pohybovým profilom majú vývojári väčšiu voľnosť v usporiadaní spracovateľských staníc a podľa potreby môžu stanice vynechať alebo pridať. Jedným zo spôsobov, ako to využiť, je zdvojnásobenie časovo kritických staníc s cieľom zvýšiť výkon alebo dosiahnuť požadovaný čas cyklu.

Programovateľné pohybové profily tiež umožňujú spracúvať viac druhov obalov alebo materiálov na jednej linke s minimálnym úsilím, jednoducho pridaním alebo vynechaním krokov spracovania pre určité vrecia. Vďaka tomu je stroj s horným uzatváraním využívajúci SuperTrak ideálnym náprotivkom flexibilného stroja FFS spoločnosti Wolf.

„SuperTrak umožňuje zvýšiť výkon alebo vyrobiť varianty produktu s minimálnymi dodatočnými nákladmi,“ dodáva M. Schmachtel. „Uľahčuje to tiež integráciu do výrobnej linky používateľa a prispôsobiteľné profily pohybu nám dávajú väčšiu slobodu, pokiaľ ide o to, kam umiestňujeme odovzdávacie stanice pre FFS stroj alebo baličku. Celé usporiadanie systému možno veľmi ľahko prispôsobiť situácii na mieste.“ Modulárna konštrukcia vodiacich líšt vysokorýchlostného systému SuperTrak poskytuje výrobcovi stroja ďalšiu voľnosť pri navrhovaní usporiadania stroja. „Stroj s horným uzatváraním môžeme ľahko predĺžiť alebo skrátiť a podľa potreby upraviť počet vozíkov,“ hovorí M. Schmachtel. „Flexibilita pri zmene celkového smeru pohybu umožňuje ľahké prispôsobenie sa novým požiadavkám.“

Usporiadanie systému s mnohými stupňami voľnosti

V prvom stroji novej generácie vyrobenom spoločnosťou Wolf stačil na splnenie špecifikácií jednoduchý ovál SuperTrak, ktorý sa skladal z dvoch 180° zakrivených segmentov a zo šiestich priamych segmentov, každý s dĺžkou jeden meter. Spoločnosť Wolf plánovala dostatočnú priestorovú rezervu na umiestnenie ďalších staníc v budúcnosti, dokonca aj v neskorších fázach životného cyklu systému.

„Simulačný nástroj spoločnosti B&R nám umožnil vopred skontrolovať, či aktuálny návrh a prípadné budúce rozšírenia budú schopné splniť cieľový čas cyklu. Dokázali sme identifikovať správny počet vozíkov a paralelných spracovateľských staníc na spracovanie príslušného typu vrecka. Takýmto spôsobom sa môžeme vyhnúť zbytočným investíciám a minimalizovať riziká vo fáze vývoja,“ zdôvodňuje M. Schmachtel. Vysoká energetická účinnosť systému tiež znižuje prevádzkové náklady. S riešením SuperTrak stačí pohnúť iba vozíkmi a držiakmi vreciek. To je podstatne menšia hmotnosť ako v prípade trvalo pripojeného dopravného systému, čo znamená, že na zrýchlenie a brzdenie treba menej energie. Brzdná energia sa tiež rekuperuje a použije na zrýchlenie vozíkov.

Úrodná pôda na inovácie

„Potenciál nového dopravného riešenia nie je ani zďaleka vyčerpaný a dáva spoločnosti Wolf priestor na ďalšie inovácie“, konštatuje s potešením M. Schmachtel. „Možnosti SuperTraku sme začali skúmať až teraz. Takéto veci otvárajú vzrušujúce nové možnosti pri návrhu priekopníckych nových plniacich a baliacich strojov.“

Zdroj: Rossmann, F.: Flexible, gentle product transport. B&R Industrial Automation GmbH. [online]. Publikované apríl 2020. Citované 4. 3. 2021.