Высекальные «гофроавтоматы»

По степени многообразия форм и сфер использования, упаковка из гофрированного картона, бесспорно, занимает ведущее место на рынке изготовления упаковочной продукции. Поколебать ее верховенство до сих пор не смогли даже несомненные достоинства полимерной тары.

Среди объяснений этого «феномена», помимо очевидных экологических преимуществ – непрерывное совершенствование технологий обработки гофроматериалов, включая развитие систем сложной высечки, позволяющих создавать высококачественную гофротару самых разнообразных конфигураций и вместимости.

Ведущая роль здесь принадлежит автоматическим прессам плоской высечки, о которых и пойдет речь в данном обзоре.

Формат и производительность высекальных прессов

Диапазон форматов подобных систем весьма значителен, что позволяет с их помощью обрабатывать листовые заготовки гофрокоробов шириной до 2 метров и более. Однако, поскольку, де-факто, самыми востребованными сегодня являются машины, работающие с листами шириной от 1450 до 1700 мм, было принято решение сконцентрировать внимание именно на них.

Учитывая же сложившуюся на отечественном рынке ситуацию, вынуждающую гофропроизводства смещать центр интересов в сторону поставщиков из стран Юго-Восточной Азии, в обзор вошли машины двух компаний-производителей: Shanghai Eternal Machinery (в составе Bobst Group) и Wook IL Machinery, прессы которой на Европейский рынок поставляются под именем GrandCut.

Как следует из приведенной ниже таблицы, наибольший формат в ряду рассматриваемых машин имеет агрегат Wook IL Machinery WTNS-NSSF 1700, наименьший – ETERNA ECUT 1450.

Заготовки самых минимальных габаритов (500 х 400 мм) способны обрабатывать прессы компании Wook IL Machinery. Что же касается производительности, то по значению максимальной механической скорости (6000 цикл/час) лидируют машины Wook IL WTNS 1500 и ETERNA ECUT 1450.

Разумеется, следует учитывать, что реальная рабочая скорость высекального пресса в первую очередь определяется уровнем профессиональной подготовки его оператора, а также типом обрабатываемого гофрокартона и степенью сложности профиля вырубаемых заготовок.

Таблица 1. Основные технические характеристики высекальных прессов

Обрабатываемые материалы

В соответствии с тематикой обзора, главная специализация рассматриваемых машин – высечка заготовок упаковки из листов гофрокартона различных профилей. Как видно из таблицы 2, абсолютное большинство рассматриваемых устройств способно работать с полным спектром гофрированных материалов, толщиной до 9 мм для устройств ETERNA и до 12 мм для машин Wook IL Machinery. Обеспечить такой функционал стало возможным за счет высоких значений усилия высечки – 400 тонн для всех машин, кроме Wook IL WTNS-NSSF 1500, в которой максимально достижимое усилие составляет 350 тонн, вследствие меньшего формата листа. Отметим, что секция высечки на машинах Wook IL Machinery имеет усиленную конструкцию, позволяющую работать не только с гофрокартоном, но и с пластиком.

Отдельных слов заслуживает высекальный пресс ETERNA ECUT 1450, различные конфигурации которого способны одинаково успешно обрабатывать гофрокартон толщиной до 4,5 мм и плотный упаковочный картон толщиной до 2 мм.

Однако, толщина – не самый главный показатель. Как известно, гофрокартон – сложный многослойный материал, чей структурный состав может кардинально изменить его свойства. Соответственно, должны меняться и подходы к его обработке, включая высечку. В первую очередь это относится к системе подачи материала на входе в высекальный пресс.

В значительной степени способ его транспортировки будет определять тип лицевого покрытия гофрокартона. В том случае, если это ранее запечатанные кашированный лист или лайнер с поверхностным мелованием, то приемлемым вариантом станет его аккуратный захват за заднюю кромку с помощью вакуумных присосок. Примером таких машин служат агрегаты ETERNA ECUT SL/SHL.

Блок подачи листов вакуумными присосками за заднюю кромку в машине ETERNA ECUT SL.

В остальных случаях используются системы вакуумно-роликовой подачи с захватом листа за переднюю кромку, индексируемые в агрегатах ETERNA литерой А. На машинах Wook IL Machinery захват передней кромки реализован с помощью штанг (грейферов) со специальными иглами. Именно прессам с захватом листа за переднюю кромку следует доверять работу с проблемным, при транспортировке на вход в секцию высечки, коробленым гофрокартоном.

Соответственно, приобретая машину, следует заранее определиться, гофрокартон какого качества и с каким лицевым слоем планируется на ней обрабатывать. Компромиссным вариантом может стать размещение сразу двух высекальных прессов с разными системами подачи в так называемой «зеркальной» конфигурации, позволяющей производить их обслуживание из общей рабочей зоны одним оператором.

Необходимо отметить, что существуют исключения, к которым относятся комплектации высекального пресса Eterna ECUT 1450 с литерами SE и E, оснащаемые типичным для полиграфических машин стапельным самонакладом с каскадным типом транспортировки листов. Основное назначение таких машин – работа с тонким кашированным микрогофрокартоном или плотным упаковочным картоном.

Таблица 2. Технологические особенности высекальных прессов по обработке материалов

Примечания

ПК – вакуумно-роликовая подача с захватом листа за переднюю кромку; ЗК – подача вакуумными присосками с захватом листа за заднюю кромку

Автоматизация высечки и успешный «входной контроль»

Изначально полуавтоматический «статус» рассматриваемых машин означает, что загрузка пачек листового гофроматериала на вакуумируемый загрузочный стол производится вручную. Повысить же его до уровня полного автомата помогает установка специального подающего устройства – префидера, поочередно сталкивающего на транспортный конвейер пачки гофролистов с подъемного питающего конвейера загрузочного модуля.

После операции бокового выравнивания загруженной пачки (т.н. торцовки) в префидере, листы поочередно вытягиваются из нее на промежуточный конвейер, по которому, каскадной подачей, сбрасываются на загрузочный стол высекального пресса.

Префидер на входе в высекальный пресс ETERNA ECUT 1650

Для полной автоматизации машин, работающих с традиционным стапельным самонакладом, используют хорошо известные автоматические или полуавтоматические системы нон-стоп подачи листовой продукции (см. статью  «Выбираем автоматический высекальный пресс первого формата».

Дальнейший «путь следования» размещенного, тем или иным способом, на вакуумном столе гофроматериала зависит от того, оснащена ли машина дополнительным столом равнения – обязательной составляющей любого пресса, к которому предъявляются высокие требования к точности высечки. Такую конфигурацию, например, имеют все версии машины ETERNA cиндексом L и все модели автоматических прессов Wook IL Machinery.

Переданный на стол равнения лист гофрокартона либо с помощью транспортных ремней и роликов, либо ремнями и двумя тянущими обжимными валами (в случае подачи листа за заднюю кромку), подводится к передним упорам перед входом в секцию высечки. Поскольку процесс такой подводки – этап ответственный, движение листа замедляется и, как это реализовано, например, в машинах ETERNA, скорость его перемещения снижается по нелинейному закону.

Стол равнения листов с транспортными роликами в машине ETERNA ECUT 1650 SAL

За боковое равнение листа и параллельность его передней кромки относительно захватов грейферной планки, транспортирующей его в секцию высечки, отвечают регулируемые боковые упоры и равноудаленные фронтальные датчики, фиксирующие контакт кромки с передними упорами. На завершающем этапе задействуется система фиксации двойного листа, которую, как правило, формируют настраиваемый механический отсекатель и оптический датчик.

В случае успешного прохождения описанной системы «входного контроля», лист захватывается грейферной планкой и транспортируется в секцию высечки. Как правило, достигаемая точность подобных схем ориентации листа на входе в машины, оснащенные столами равнения, находится в диапазоне +/- 0,5 мм – как в поперечном, так и в продольном направлениях.

Отдельно стоит отметить облегченную систему настройки стола равнения Wook IL Machinery, которая может передвигать сразу группу транспортных роликов при изменении формата листа без необходимости регулировки каждого, что значительно сокращает время переналадки.

Для точной подачи и управления движением листа на столе равнения в машинах WookI L Machinery используется 3 отдельных сервопривода

«С компаний Eterna мы сотрудничаем уже более 5 лет. За это время поставили около 25 единиц ее оборудования. Всю технику Eterna наша сервисная команда монтирует самостоятельно, а профессиональная поддержка заводом производителем через удалённое соединение помогает решать все вопросы с наладкой работы оборудования во время монтажа и в ходе последующей гарантийной и постгарантийной поддержки.

В 2011 году компания Bobst выкупила полный пакет акций Eterna, и она вошла в группу заводов Bobst. Данное слияние позволило Eterna существенно расширить линейку оборудования и начать его поставки на европейский рынок. В данный момент мы предлагаем различные конфигурации высекальных прессов Eterna для наших заказчиков и подбираем индивидуальное решение для каждого».

— Анатолий Посысаев, Продукт-менеджер компании «ЗИКО»

Точно, оперативно, качественно

Точность, оперативность и качество работы высекальной секции зависит от многих факторов. В первую очередь от технологии позиционирования листа и способа монтажа режущего инструмента. Во всех рассматриваемых машинах в этих целях используются системы равнения высекальных форм по центральной линии – характерным примером которой является система CenterLine II BobstStandart в машинах ETERNA и Wook IL Machinery. Ее суть – в креплении штампов в заключные рамы с помощью жестких, прецизионно установленных, фиксаторов. Машины обоих производителей полностью совместимы с оснасткой Bobst.

За быстрое и точное позиционирование листов относительно штампов отвечает откалиброванный механизм фиксации грейферной планки (т.н. таскалки) специальным вилочным захватом. Заметно упрощает монтаж штампов и ответных биговальных планок на высекальной контрплите опциональное укомплектование пресса загрузчиком высечных рам и подвижным опорным столом, куда, соответственно, укладываются заключная рама и нижняя контрплита для крепления инструмента перед установкой в машину.

Устройство загрузки заключных рам в машине ETERNA ECUT 1650 SAL

Как отдельно отмечают разработчики машин Wook IL Machinery, в секциях высечки их автоматических прессов  используется шарнирно-рычажная конструкция, которая поглощает противоудар, в отличие от схем с коленчатым валом и передаточными шестернями, в которых не столь высоки показатели точности высечки и долговечности узла.

Повысить оперативность, точность и, что немаловажно, повторяемость результатов поможет использование опционально предлагаемых всеми поставщиками прессов двухслойных конструкций (4+1 или 6+1) высекальных контрплит. Их суть – установка поверх основной толстой контрплиты (4 или 6 мм) тонких сменных монтажных пластин, на которых заранее монтируются ответные (для выполнения биговки или рилевки) части высекальных штампов.

Помимо этого, в машинах Wook IL Machineryпредусмотрена возможность установки различного давления для передней кромки и хвоста листа, что сокращает время приладки, поскольку не требуются дополнительные «выклейки» на заключной раме с целью компенсации различной высоты штампа на длине листа.

При установке дополнительной системы нагрева прессы Wook IL Machinery также получают возможность работы с толстым пластиком.

Рукоятки двойной настройки давления высечки в прессах Wook IL Machinery – для передней кромки и хвостовой части листа

Последующая обработка вырубаемого листа и его выклад

Следующий, не менее ответственная стадия процесса – передача листа в секцию удаления облоя (обрези) – внутренних и боковых элементов из высеченной заготовки. За точность транспортировки и сохранение точности равнения листа отвечает уже упомянутая система CenterLine II BobstStandart или ее аналоги.

Стандартным вариантом оснащения является использование в секции двух плит – верхней и средней, на которые устанавливаются два ответных высекальных инструмента: активный продавливающий верхний и пассивный нижний, повторяющий контуры удаляемой обрези.

Однако, для повышения эффективности и качества удаления облоя, все поставщики предлагают использовать конфигурацию с третьей, дополнительной нижней рамой (плитой). На нее устанавливается форма со специальными подпружиненными штырями («пинами»), задача которых – гарантированно прижать удаляемый элемент к выступающему фрагменту выжимной формы, расположенной на верхней раме.

Принцип построения секции удаления облоя с тремя плитами

Самый простой, но не так часто встречающийся на практике вариант – использование верхней ячеистой плиты, в которой, в нужных местах можно закрепить требуемое количество выталкивающих облой «пинов». Преимуществом, безусловно, является возможность сэкономить на заказе форм для выталкивания обрези. Секции удаления облоя в такой комплектации могут предложить поставщики высекальных прессов ETERNA, включающие в поставку набор из 60 «пинов».

За удаление последнего, еще остающегося на вырубленном листе, вспомогательного элемента – передней кромки, отвечает специальное устройство, входящее в комплектацию ряда машин лишь в качестве опции (см. таблицу 3). Как правило, в его состав входит специальный конвейер, по которому выводятся из машины вырубленные полоски.

Устройство удаления передней кромки высекального пресса ETERNA ECUT 1650 SAL

Прошедший все технологические операции лист передается в секцию выклада. На этом этапе очень важно не допустить его «разваливания» в тех случаях, когда он состоит из нескольких, соединенных между собой перемычками, заготовок.

Поэтому, как это реализовано, например, в машинах ETERNA, секция выклада оборудована специальными уголковыми направляющими, удерживающими лист с боков, а также оснащена задним поддерживающим упором. За фиксацию передней кромки и окончательное придание вырубленному листу жесткости, отвечает транспортирующая его на выход грейферная планка.

Завершает процесс, как правило, аккуратный выклад листов в пачки высотой от 300 до 350 мм, которые поочередно размещаются на выходном конвейере. Если же речь идет о машинах, на входе которых установлен традиционный самонаклад с каскадной подачей, как это реализовано в высекальных прессах ETERNA ECUT 1450 E/SE, или об агрегатах ETERNA с индексом H, то для них выклад вырубленных листов организован в вертикальные стопы различной высоты (см. таблицу 3).

Таблица 3. Дополнительные возможности высекальных прессов по обработке гофролистов

Завершающая автоматизация процесса высечки

Дальнейшая «судьба» сформированных пачек или стоп гофролистов зависит от готовности предприятия автоматизировать их дальнейшую обработку. В случае положительного решения, одним из первых кандидатов на включение в технологический процесс является устройство удаления соединительных перемычек ( разламыватель пачек или брейкер), связывающих воедино размещенные на листе вырубленные заготовки. Устройство представляет собой отдельный агрегат, устанавливаемый в линию с конвейером, по которому транспортируются пачки вырубленных заготовок.

Наиболее эффективным считается система, единовременно выполняющая удаление перемычек как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Примером таковой можно считать предлагаемые с машинами ETERNA устройства eBreak.

В случае же выклада гофролистов в стопу, самым логичным вариантом первой стадии завершающей автоматизации высекального пресса будет использование нон-стоп приемки, о принципах работы которых было подробно рассказано в статье   «Выбираем автоматический высекальный пресс первого формата»

Как видно из таблицы 3, абсолютно все модели стандартно оснащаются системами удаления облоя, что же касается модулей удаления передней кромки и возможностей формирования пачек на выходном конвейере, то вопрос их включения в некоторые конфигурации машин Wook IL Machineryследует оговаривать отдельно.

Сервис и удобство обслуживания

Рассмотренный в статье функционал любого высекального пресса будет сильно обесценен в случае неудовлетворительного решения поставщиком задач сервисного обслуживания и при отсутствии надлежащего уровня технологического комфорта во время работы с оборудованием.

Согласно информации, полученной от всех участвующих в обзоре поставщиков, каждый из них располагает необходимым складом запчастей, покрывающим основные потребности по обслуживанию уже установленных «в поле» машин.

Активно работают и сервисные службы, располагающие достаточным количеством опытных сервисных инженеров, самостоятельно выполняющих весь спектр работ по установке и последующему сервисному обслуживанию высекальных прессов.

Что же касается технологического комфорта, то, при выборе оборудования, не стоит забывать о таких «мелочах», как моторизованная (а не ручная) приводка устройств равнения листа на входе в машину, наличие средств удаленной диагностики состояния пресса, возможность сохранения рабочих настроек в памяти или моторизованная регулировка давления высечки с пульта оператора.

Опытом работы с двумя высекальными прессами ETERNA ECUT 1650 поделился генеральный директор компании «ЧелныУпак» Игорь Ванирюхин:

«Обе машины ввели в эксплуатацию весной 2019 года. Агрегаты работают круглосуточно, в две смены по 11 часов, что позволяет нам посменно обрабатывать от 25 000 до 40 000 листов гофрокартона полного формата. Зеркальная схема построения машин (обе стоят параллельно друг другу) дает возможность одному оператору, при необходимости, обслуживать их одновременно. Облегчает работу и общий для обеих машин поворотный стол, с которого производится загрузка заключных рам. Прессы удобны в эксплуатации, ремонтопригодны, рабочий интерфейс оператора русифицирован, что упрощает процедуры настройки, регулировка давления высечки осуществляется с пульта управления, за счет сервоприводов. В целом мы довольны сделанным выбором, так как качество высечки получаем высокое, непредвиденные остановы случаются очень редко, исключительно при попадании на датчики фрагментов удаляемого облоя».

Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам компании «ЗИКО» и «ПринтПак» за помощь, оказанную при подготовке данной статьи.