ΤΟΥ ΓΙΩΡΓΟΥ ΜΑΛΙΩΤΗ*
Ο κλάδος της συσκευασίας αφορά την ευρεία κατανάλωση τα προϊόντα του παράγονται και καταναλώνονται μαζικά και για το λόγο αυτό επηρεάζεται καθοριστικά από την όξυνση του ανταγωνισμού των μέσων μεθόδων και υλικών που χρησιμοποιούνται για τη συσκευασία. Παράλληλα οφείλει να παρακολουθήσει την ανάγκη ομογενοποίησης, των συνθηκών διακίνησης και αποθήκευσης των διαφόρων προϊόντων διαμορφώνοντας διεθνείς προδιαγραφές συσκευασίας, αλλά και να σεβαστεί το περιβάλλον χρησιμοποιώντας κατά το δυνατόν ανακυκλώσιμα υλικά.
Για τη συσκευασία χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη κατά κύριο λόγο το πλαστικό και το χαρτί. Τα χαρτοκιβώτια και οι πλαστικές σακούλες είναι τα κατεξοχήν χρησιμοποιούμενα μέσα συσκευασίας των έτοιμων προϊόντων. Και στις περιπτώσεις – οι οποίες συνιστούν τον κανόνα κι όχι την εξαίρεση – όπου για ένα προϊόν έχουμε πολλαπλή συσκευασία, σε πρώτη φάση για το ίδιο το προϊόν και σε δεύτερη φάση για ένα κατάλληλο αριθμό τεμαχίων του προϊόντος αυτού, πάλι τα μέσα συσκευασίας είναι συνήθως το χαρτί και το πλαστικό για τις διάφορες φάσεις συσκευασίας του προϊόντος.
Υπάρχει μια μεγάλη γκάμα μηχανών συσκευασίας που διαχειρίζονται συσκευασίες σε χαρτοκιβώτια και σε πλαστικές σακούλες. Για την πρώτη φάση συσκευασίας υπάρχουν οι διαμορφωτικές μηχανές χαρτονιών και οι συρραπτικές μηχανές χαρτονιών, και σάκων. Οι σάκοι αυτοί μπορούν να είναι υφασμάτινοι, χάρτινοι, πλαστικοί, από ειδικό ελαστικό (γιούτινοι), κ.λ.π. Οι διαμορφωτικές μηχανές χαρτονιών διαμορφώνουν το χαρτί προκειμένου να υπάρξει απόλυτη προστασία κάποιων ιδιαίτερα ευπαθών προϊόντων.
Οι σακοραπτικές μηχανές μπορούν να είναι ημιαυτόματες με βάση έναν ταινιόδρομο και με πνευματικό σύστημα κοπής. Οι σακοραπτικές μηχανές μπορούν είναι και βιομηχανικής χρήσης, να έχουν διπλές βελόνες και υψηλή ταχύτητα ραφής για διαχείριση μεγάλου αριθμού σάκων ανά λεπτό Αναφορικά με τα χαρτοκιβώτια υπάρχουν οι κλειστικές, οι συγκολλητικές και οι διαμορφωτικές μηχανές χαρτοκιβωτίων. Ξεκινώντας από τη διαμόρφωση των χαρτοκιβωτίων έχουμε αυτόματες διαμορφωτικές μηχανές κατάλληλες είτε για τρίφυλλα είτε για πεντάφυλλα χαρτοκιβώτια, με χειροκίνητη ρύθμιση των διαστάσεων του χαρτοκιβωτίου. Αυτές οι μηχανές μπορούν να λειτουργούν είτε με ηλεκτρικό ρεύμα είτε με πεπιεσμένο αέρα και συνήθως έχουν χωρητικότητα γεμιστήρα μέχρι 30 τεμάχια.
Υπάρχουν κι άλλες διαμορφωτικές μηχανές που διπλώνουν αυτόματα τα τέσσερα φύλλα των πάτων των χαρτοκιβωτίων και η χωρητικότητά του γεμιστήρα τους φτάνει τα 100 τεμάχια. Στον τομέα των κλειστικών μηχανών χαρτοκιβωτίων υπάρχουν οι συγκολλητικές και οι συρραπτικές μηχανές. Οι συγκολλητικές μπορούν να είναι είτε ημιαυτόματες είτε ημιαυτόματες. Οι ημιαυτόματες μπορούν να διαθέτουν είτε διπλό ιμάντα για συγκόλληση άνω κα κάτω καπακιού, είτε δύο πλευρικούς ρυθμιζόμενους ιμάντες για προώθηση και συγκόλληση πάτου και καπακιού.
Οι αυτόματες διαθέτουν δύο πλευρικούς ρυθμιζόμενους ιμάντες για αυτόματη συγκόλληση άνω και κάτω. Οι συρραπτικές μηχανές χαρτοκιβωτίων μπορούν να είναι αεροκίνητες ή χειροκίνητες μηχανές για συρραφή καπακιών χαρτοκιβωτίων. Για το κλείσιμο των πάτων και για την πλευρική συρραφή των χαρτοκιβωτίων υπάρχουν οι απλές ποδοκίνητες και οι ποδοκίνητες μηχανές αέρος.
Σημαντικό ρόλο στη συσκευασία κιβωτίων παίζουν και οι τσερκοποιητικές μηχανές. Αυτές μπορούν να διαχειρίζονται πλαστικό ή μεταλλικό τσέρκι. Οι τσερκομηχανές μπορούν να είναι χειροκίνητες, αυτόματες ή ημιαυτόματες. Μεγάλη εξέλιξη έχουν παρουσιάσει οι μηχανές πλαστικού τσερκιού. Οι χειροκίνητες είναι συνήθως μηχανές μπαταρίας με ηλεκτρική τάνυση που φτάνει τα 3300 Newton ηλεκτρικής συγκόλλησης και διαχειρίζονται τσέρκια από πολυπροπυλένιο ή πολυεστερικά (PET).
Είναι αρκετά ελαφρές (μέχρι 4 κιλά) και δεν χρειάζονται αναρτήρα για το χειρισμό τους. Οι αυτόματες μηχανές πλαστικού τσερκιού έχουν αναπτύξει σημαντικές δυνατότητες. Μπορούν να διαχειρίζονται τσέρκια με ποικίλο πλάτος, να απομνημονεύουν το μήκος του τσερκιού που απαιτεί ο χειριστής για το πρώτο δέσιμο και ταυτόχρονα να τροφοδοτούν το ίδιο μήκος στα επόμενα δεσίματα. Διαθέτουν μηχανικό σύστημα ελέγχου της τάνυσης και ανοιγόμενο καπάκι τραπέζης για εύκολη συσντήρηση. Οι χειροκίνητες τσερκομηχανές για μεταλλικό τσέρκι μπορούν να συσκευάζουν είτε επίπεδες είτε κυρτές επιφάνειες. Συνήθως χρησιμοποιούν συνδετήρα και λειτουργούν με πεπιεσμένο αέρα.
Παραγωγή σακουλών συσκευασίας
Η συσκευασία προϊόντων μέσα σε πλαστικές σακούλες έχει μεν και βιομηχανική εφαρμογή, ωστόσο είναι πολύ πλατιά η χρήση της στην καθημερινή ζωή. Στην καθημερινή μας ζωή χρησιμοποιούμε μεγάλες ποσότητες από πλαστικές σακούλες. Τις συναντάμε σε μια μεγάλη ποικιλία από μεγέθη και σχήματα καθώς και σε υλικά διαφόρων αντοχών. Το πλήθος των διαφόρων τύπων σακουλών συσκευασίας είναι πολύ μεγάλο. Αντίστοιχα μεγάλο είναι και το εύρος των μηχανημάτων που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τους. Για την πρώτη φάση της βιομηχανικής παραγωγής των σακουλών συσκευασίας χρησιμοποιούνται συνήθως extruders που διαμορφώνουν το πλαστικά με τη μέθοδο του φυσήματος (μέθοδος blow).
Αυτοί παράγουν σε συνεχή ροή μεγάλα μπαλόνια που στη συνέχεια διπλώνονται και διαμορφώνονται σε ρολά ορθογωνικής επιφάνειας. Στην επόμενη φάση χρησιμοποιούνται ειδικά μηχανήματα που επιτυγχάνουν την τελική διαμόρφωση Μεταξύ αυτών αρκετό ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα μηχανήματα που παράγουν σακούλες συσκευασίας που είναι κολλημένες στον πάτο τους. Η παραγωγή γίνεται σε ρολά και το κλείσιμο της σακούλας γίνεται με χάρτινη ταινία. Αντί για χάρτινη ταινία η λωρίδα που κλείνει τη σακούλα μπορεί να φτιάχνεται με τοπική εφαρμογή της θερμοκρασίας τήξης του υλικού. Οι μηχανές μπορεί να είναι εφοδιασμένες με εξοπλισμό για εκτύπωση μικρής κλίμακας, αλλά και με συσκευή που εισάγει μεταλλικό κορδόνι για να κλείσει τις σακούλες. Ειδικά διπλωτικά μπορούν να παράγουν στενά ρολά. Υπάρχουν μηχανές μεγάλης ταχύτητας που δημιουργούν και μικρές τρύπες στη σακούλα ώστε να έχουμε τη δυνατότητα να την κρεμάμε.
Ορισμένες σύγχρονες μηχανές παραγωγής σακουλών συσκευασίας διαθέτουν δύο σερβοκινητήρες οι οποίοι παρέχουν ανεξάρτητες και διακοπτόμενες ωθήσεις στους δύο οδηγούς κυλίνδρους, στον κύριο και τον δευτερεύοντα, οι οποίοι επιτρέπουν τον έλεγχο της τάνυσης ανάμεσα στους δύο οδηγούς κυλίνδρους. Αναφορικά με τους ιμάντες μεταφοράς στις σύγχρονες αυτές μηχανές πρέπει να σημειωθεί πως η θέση αλλά και η ταχύτητά τους μπορεί να ρυθμιστεί έτσι ώστε να ταιριάζει σε κάθε τύπο κατασκευαζόμενης σακούλας.
Τέλος πρέπει να σημειωθεί ότι όπως συμβαίνει στα περισσότερα σύγχρονα μηχανήματα που εκτελούν σύνθετες και πολλαπλές εργασίες έτσι και στο monitor ελέγχου ενός εξελιγμένου μηχανήματος παραγωγής σακουλών συσκευασίας παριστάνεται ένα διάγραμμα όλου του μηχανήματος και με απλή επαφή στην κατάλληλη περιοχή της οθόνης ανοίγει ένα παράθυρο (Window) το οποίο δείχνει τις δυνατές ρυθμίσεις για το τμήμα του μηχανήματος που αντιστοιχεί στη συγκεκριμένη περιοχή της οθόνης.
Θερμοφορμαριστικές μηχανές
Οι μηχανές αυτές είναι συνήθως πλήρως αυτόματες και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για συσκευασία ελευθέρας ροής είτε λεπτόκοκκα στερεά προϊόντα (π.χ ζάχαρη, αλάτι, καφέ κ.λ.π), είτε υγρά προϊόντα (κέτσαπ, λάδι, μουστάρδα κ.λ.π). Οι συσκευασίες που επιτυγχάνουν σε αυτού του είδους τα προϊόντα είναι τύπου τετραγώνου παραλληλογράμμου φακέλου με τέσσερις κολλήσεις από ρολό φιλμ. Σε κατάλληλες μηχανές αυτού του τύπου οι φάκελοι αυτοί διαμορφώνονται με οβάλ πάτο, ώστε να οι σακούλες να μπορούν να στέκονται σε όρθια θέση.
Μια διαφορετικού τύπου θερμοφορμαριστική μηχανή επιτυγχάνει συσκευασία μερίδων τύπου στικς τριών κολλήσεων, ενώ μια άλλη επιτυγχάνει συσκευασία μεμονωμένων τεμαχίων φαρμακευτικών και μη προϊόντων(κάψουλες, χάπια, τσίχλες καραμέλες κ.λ.π) σε σακουλάκια τεσσάρων κολλήσεων από ρολό φιλμ. Όλες οι παραπάνω θερμοφορμαριστικές μηχανές έχουν προηγμένο πλήρη αυτόματο έλεγχο, δυνατότητα υψηλών ρυθμών παραγωγής και μπορούν να διαθέτουν πολλές παράλληλες γραμμές συσκευασίας.
Καρωτικά μηχανήματα
Στον εξοπλισμό συσκευασίας είναι πολύ σημαντικό οι συνδέσεις μεταξύ δύο πλαστικών άκρων, ή μεταξύ ενός πλαστικού και ενός μεταλλικού άκρου να είναι ιδιαίτερα ισχυρές. Οι συνδέσεις αυτές συνήθως γίνονται με υψίσυχνα καρφώματα και πριτσινώματα. Ωστόσο τελευταία έχουν εξελιχθεί καρφωτικά μηχανήματα με τεχνολογία θερμού αέρα, τα οποία επιτυγχάνουν πολύ καλές συνδέσεις, όχι μόνο μεταξύ δύο πλαστικών άκρων, αλλά και μεταξύ ενός μεταλλικού και ενός πλαστικού γιατί κανένα εργαλείο με δόνηση δεν έρχεται σε επαφή με το μέταλλο κι έτσι δεν εξασθενίζει η σύνδεση. Η μέθοδος αυτή προσφέρει προστασία θερμικής αντίστασης και αποτρέπει τη ρύπανση εξαρτημάτων με αποκολλημένα σωματίδια, επιτρέπει όμως την πολύ καλή σύνδεση τόσο ομοίων όσο και διαφορετικών τύπων πλαστικού
Συσκευασία επικινδύνων προϊόντων
Τα προϊόντα που συσκευάζονται σε πλαστικές σακούλες, κουτιά ή δοχεία, μπορεί να αφορούν είτε σε καθημερινή είτε σε ειδική χρήση, και να είναι είτε ακίνδυνα, είτε επικίνδυνα για την υγεία των πολιτών. Ορισμένα βιομηχανικά ρευστά μέσα, αλλά και ορισμένα χημικά δραστικά μέσα που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή ζωή προσβάλλουν τον ανθρώπινο οργανισμό με κίνδυνο να προκαλέσουν από μικρές ως ανήκεστες βλάβες. Για το λόγο αυτό πρέπει η συσκευασία αυτών των προϊόντων να σχεδιαστεί εις τρόπον ώστε να προστατεύει το περιεχόμενο τους από διαρροές και από αναμίξεις κατά τη μεταφορά και αποθήκευση. Με βάση τα όσα εφαρμόζονται στην Ευρωπαϊκή Ένωση οι φιάλες τα μπιτόνια αλλά και τα βυτία θα πρέπει να έχουν πιστοποίηση ότι συμμορφώνονται με τις προβλεπόμενες προδιαγραφές, η οποία πρέπει να είναι τυπωμένη σε εμφανές σημείο και να περιλαμβάνει πάντα το διεθνές σήμα UN(United Nations).
Αναπόσπαστο κομμάτι μιας συσκευασίας είναι η ετικέττα η οποία πρέπει να φέρει την κατάλληλη σήμανση επικινδυνότητας(αν συσκευάζεται ένα επικίνδυνο μέσο), να είναι ανεξίτηλη και ανθεκτική στις καταπονήσεις του περιβάλλοντος και του ανθρώπινου παράγοντα. Η ετικέτα πρέπει επίσης να γράφει τις φράσεις R & S στη γλώσσα των χωρών που διακινείται το προϊόν.
Οι προδιαγραφές που αφορούν στην ασφαλή συσκευασία προϊόντων δεν περιορίζονται στη φάση της διάθεσης ενός προϊόντος στην αγορά, αλλά και στη διαχείριση του υλικού συσκευασίας μετά την κατανάλωση του προϊόντος. Όταν λοιπόν έχει καταναλωθεί ένα προϊόν η ετικέτα αφαιρείται αφού αδειαστεί πλήρως κάθε πιθανό υπόλειμμα και η κενή περιεχομένου συσκευασία μπορεί ανακυκλωθεί ή να καταστραφεί.
Παλετοποίηση
Το ζητούμενο ενός αυτόματου συστήματος παλετοποίησης είναι η τοποθέτηση των συσκευασμένων φορτίων που πρέπει να μεταφερθούν μαζικά σε μια άλλη θέση ή τοποθεσία μέσα σε παλέτες. Για να ολοκληρωθεί όμως με την ίδια ταχύτητα μια διαδικασία μεταφοράς προϊόντων πρέπει να γίνεται αυτοματοποιημένα και η περισυλλογή των προϊόντων από τις παλέτες. Για το λόγο αυτό εκτός από τα συστήματα παλετοποίησης έχουν αναπτυχθεί αντίστοιχης τεχνολογίας συστήματα αποπαλετοποίησης. Αυτά μεταφέρουν αυτόματα τα φορτία από τις παλέτες στο χώρο της τελικής ή έστω της ενδιάμεσης αποθήκευσής τους.
Η παλετοποίηση με τη χρήση ρομποτικού βραχίονα είναι σήμερα η πιο αξιόπιστη λύση. Η ευελιξία στον προγραμματισμό του robot μας δίνει την δυνατότητα να σχεδιάσουμε ένα σύστημα που καταλαμβάνοντας τον ελάχιστο χώρο μπορεί να εξυπηρετεί περισσότερες από μια εισόδους προϊόντων ή και περισσότερες από μία θέσεις παλετοποίησης. Ταυτόχρονα η χρήση νέων τεχνολογιών για την αναγνώριση της ταυτότητας των προϊόντων (μέσω bar code readers ή τεχνολογίας R.F.I.D tags) μας δίνει τη δυνατότητα δημιουργίας εξελιγμένου αυτοματισμού και διαχείρισης της πληροφορίας .
Ένα πλήρες σύστημα παλετοποίησης στην πιο ολοκληρωμένη του έκδοση αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη:
Robot και αρπάγη
Ο ρομποτικός βραχίονας είναι η «καρδιά» ενός συστήματος παλετοποίησης πάνω στο οποίο στηρίζεται όλη η εφαρμογή. Το υψηλών δυνατοτήτων Robot MOTOMAN της σειράς EPL 160-500 είναι ειδικά σχεδιασμένο για εφαρμογές παλετοποίησης. Ο ειδικός σχεδιασμός της κινηματικής του και τα τελευταίας τεχνολογίας AC-servo-motors επιτρέπουν στο ρομπότ να κάνει κινήσεις ταχύτατες (140 °/ sec.), απόλυτα ελεγχόμενες και με απόλυτη ακρίβεια (+/-0.5mm) ακόμα και με το μέγιστο φορτίο το οποίο για την παλετοποίηση μπορεί να φτάνει και τα 500 κιλά. Η αρπάγη είναι ειδικά σχεδιασμένη για κάθε εφαρμογή κατά περίπτωση και κατάλληλη για τη ταχύτατη συγκράτηση – άφεση των άδειων παλετών και των προϊόντων χωρίς την καταπόνησή τους.
Αποθήκη τροφοδοσίας κενών παλετών
Για την ταχύτερη τροφοδοσία του συστήματος με παλέτες απαιτείται η εγκατάσταση αποθήκης τροφοδοσίας κενών παλετών, η οποία μπορεί να διαθέτει δύο θέσεις. Στην πρώτη θέση τοποθετεί το κλαρκ, ενώ από τη δεύτερη παραλαμβάνει το robot. Η μεταφορά των παλετών από τη πρώτη θέση στη δεύτερη γίνεται αυτόματα.
Μεταφορείς γεμάτων παλετών
Βρίσκονται στην έξοδο του ρομποτικού βραχίονα και αναλαμβάνουν τη μεταφορά των έτοιμων παλετών και την έξοδό τους από το χώρο παλετοποίησης. Συνήθως είναι ραουλόδρομοι μεταλλικής κατασκευής με πόδια ρύθμισης ύψους και πέλματα για πάκτωση στο έδαφος. Τα ράουλα είναι κατασκευασμένα από γαλβανισμένη σωλήνα 76mm και περιστρέφονται σε κλειστού τύπου αυτολίπαντα ρουλεμάν Φ20 . Η κίνηση μεταδίδεται με ηλεκτρομειωτήρα ελεγχόμενα από ρυθμιστή στροφών, για ομαλό ξεκίνημα-σταμάτημα.
Αυτόματο τυλικτικό παλέτας με βραχίονα
Είναι πρόσθετο μηχάνημα τοποθετημένο στην έξοδο του robot, και αναλαμβάνει τη περιτύλιξη της παλέτας με film, έτσι ώστε να σταθεροποιηθούν τα προϊόντα, αλλά και να προστατευθούν τόσο κατά την αποθήκευση , όσο και κατά τη μεταφορά τους. Έχει επίσης την δυνατότητα να τοποθετήσει film και στην πάνω επιφάνεια της παλέτας. Το τυλικτικό παλέτας διαθέτει περιστρεφόμενο μπράτσο. Στηρίζεται σε κολώνες βαρέως τύπου και διαθέτει περιμετρικά προστατευτικά κιγκλιδώματα.
Περιλαμβάνει:
α) ραουλόδρομο κίνησης της παλέτας μήκους 3.500 mm, και πλάτους 1350 mm,
β) περιστροφική κίνηση με ηλεκτρομειωτήρα ελεγχόμενο από inverter,
γ) μετάδοση κίνησης στα ράουλα με αλυσίδα 5/8.
δ) δυνατότητα περιτύλιξης 45 παλετών ανά ώρα.
Καμπίνα (περίφραξη) ασφαλείας
Η ασφάλεια στις εγκαταστάσεις ρομποτικής είναι ένα πολύ σημαντικό ζήτημα. Για το λόγο αυτό, όλη η εγκατάσταση περιφράζεται με την καμπίνα(περίφραξη) ασφαλείας. Η καμπίνα ασφαλείας, αποτελείται από τοίχους 1,80 m κατασκευασμένους από μεταλλικό πλέγμα, που σταθεροποιούνται στο έδαφος. Η κατασκευή αυτή αποτρέπει τον ανειδίκευτο και μη εξουσιοδοτημένο εργαζόμενο να μπει στη περιοχή εργασίας του Robot. Στη καμπίνα ασφαλείας προβλέπεται να υπάρχουν είσοδοι και έξοδοι ελεγχόμενες με φωτοκύτταρα ασφαλείας, εκεί όπου χρειάζεται για να τροφοδοτείται με προϊόντα το σύστημα.
*Ο κ. Μαλιώτης είναι μηχανολόγος μηχανικός.
