Точки над "S"

О границах и понятиях Уважаемые авторы статьи, ведя разговор об оборудовании, используют термин "вертикальные фасовочно-упаковочные машины". Данный термин является устоявшимся в среде специалистов характер, но объединяет слишком много типов оборудования, предназначенного для фасования и упаковывания разнообразных продуктов в самые разные по форме пакеты. И воротниковые автоматы российских компаний "Бестром" или "Сигнал-Пак", швейцарско-итальянской Ilapak, чешской Masek, многих других производителей, образующие объемный пакет-подушечку, и автоматы, российского предприятия "Инженер" или итальянской фирмы Omag, образующие плоский пакет наложением полос, и, к примеру, автоматы китайского производства, образующие тот же плоский пакет, но сложением упаковочного материала вдвое, - все это оборудование вертикального типа. Но ведь пакеты здесь получаются совершенно разные, и предназначены они для совершенно разных доз продукта, да и образуются они разными способами. Объединяет это оборудование только одно: упаковочный материал при образовании упаковок здесь движется вертикально сверху вниз. В таблице "Основные показатели импортных вертикальных фасовочно-упаковочных машин" (PakkoGraff № 1-2, 2004) оборудование, образующее плоские и объемные пакеты, просто смешано. И совершенно непонятно, как оказалось там оборудование итальянской фирмы Italpack - автоматы для фасования продуктов (прежде всего муки) в готовые бумажные пакеты, которые к тому же в процессе наполнения и заклеивания движутся горизонтально. В таблице "Основные показатели вертикальных фасовочно-упаковочных машин для сыпучих продуктов" все достаточно правильно. В ней собрано оборудование, которое образует пакеты, точнее, сворачивает упаковочный материал в рукав с помощью детали, имеющей характерную форму в виде матросского воротника. Из-за этой детали такое оборудование получило весьма распространенное наименование: "воротниковое" или "оборудование воротникового типа". Но и с этой таблицей, в том виде, в котором она представлена, нельзя полностью согласиться. Но к этому мы вернемся позже. И все же, исходя из текста статьи, и, в частности марок машин, которые в ней названы, можно понять, что речь идет об оборудовании, предназначенном для фасования сыпучих продуктов в объемные пакеты (тип 1-11 по ГОСТ 12302 [4]), которые образуются из гибких термосвариваемых материалов с помощью рукавообразователя-воротника. Иначе говоря, о воротниковом оборудовании. Об этом оборудовании мы и будем вести речь, тем более, что, на наш взгляд, оно является самым распространенным в мире видом фасовочно-упаковочного оборудования. Объемный пакет можно получить и без помощи рукавообразователя в форме воротника. Такое оборудование также употребляется, и его, по аналогии с воротниковым, стоит назвать "безворотниковым". Это оборудование по своей общей численности заметно проигрывает тому, на котором используется воротник. В своих исследованиях мы немного коснемся и его. О показателях, определяющих технический уровень оборудования Показателей, определяющих технический уровень фасовочного оборудования (автомата, полуавтомата, ручного устройства) достаточно много. Вот некоторые: производительность, энергопотребление, масса, занимаемая площадь, коэффициент технического использования, возможность переналадки, надежность, срок службы, ремонтоспособность. Может быть, к этому списку стоит добавить и цену автомата, но, думается, не следует особо обращать на нее внимание, т. к. цена, хоть и зависит от техники и ее уровня, все же - больше экономический показатель. Некоторые показатели производителями не сообщаются, а определить их "со стороны" достаточно сложно. Другие более явны даже для стороннего наблюдателя, но сопоставлять показатели оборудования разных марок нужно с осторожностью. Например, установленная мощность и потребляемая электроэнергия у автомата с механическим приводом заметно выше, чем у автомата с пневмоприводом. Но сколько последний будет расходовать сжатого воздуха, и сколько электроэнергии при этом потратит компрессор? Так же дело обстоит и с массой: автомат с очень высокой производительностью обязан быть более массивным, нежели автомат с меньшей производительностью, иначе в работе он может просто трястись. Занимаемая автоматом площадь зависит от того, какие составные части входят в его комплект. Даже от того, какой тип дозатора и как установлен на автомате, зависит не только масса, но и габаритные размеры автомата. Например, существует компоновка автомата, когда дозатор устанавливается не традиционно, в верхней части автомата, а на полу, и доза продукта поступает на упаковывание с помощью ковшового конвейера. Понятно, что в этом случае занимаемая площадь возрастет. Нередко весовые дозаторы устанавливаются не непосредственно на станине автомата, а на специальной площадке, да еще массивной, что на самом деле хорошо, т. к. в этом случае вибрация от работы остальных частей автомата не сказывается на датчиках дозатора. Но тогда этот автомат проиграет автомату без такой площадки по массе и площади. А вот точность дозы, при прочих равных условиях, будет выше у первого. О производительности и частях автоматов Реальными показателями, которые довольно легко измерить и сравнить без всяких оговорок у фасовочных автоматов разных производителей, являются точность дозы, потребляемая электроэнергия (если автомат потребляет сжатый воздух, то с учетом потребления энергии для создания давления в магистрали) и производительность. Самой объективной будет производительность техническая, выраженная в тоннах или килограммах расфасованной продукции в час. А, исходя из соотношения величины дозы, производительности в час и производительности в пакетах в минуту, можно рассчитать и коэффициент технического использования. Но для объективности такого сравнения все показатели стоит определять в условиях реального производства, при работе с одинаковым продуктом, с одинаковой или, по крайней мере, очень близкой по массе или объему дозы продукта и с одинаковым упаковочным материалом. Если же пользоваться проспектами и каталожными материалами, издаваемыми производителями, то следует иметь в виду, что указываемые там показатели даются в большинстве случаев в крайних пределах, сопровождаясь словами: "до…", "не более…", "в зависимости от…" и т. п. Возьмем такой очень важный для определения технического уровня показатель, как производительность. Если в проспекте или другом рекламном материале указан тип дозатора, то называемая производительность наиболее близка к той, которую возможно получить на каком-то продукте, к которому подходит этот дозатор. Если же о типе дозатора не говорится ни слова, что чаще всего и бывает, - значит, это максимально возможная производительность. И сравнивать производительность оборудования с дозатором и без него не стоит. Минимум частей, из которых состоит фасовочный автомат вертикального типа, образующий объемные пакеты, - это дозатор и упаковочная часть автомата, называемая чаще "упаковочной машиной". Автору больше нравится первый термин, но коль второй - "упаковочная машина" - более распространен, будем пользоваться обоими. Чаще всего изготовители указывают производительность для упаковочной части автомата (упаковочной машины) и реже (когда называется тип дозатора) - для автомата. Но в любом случае, это максимально возможная теоретическая производительность. Обычно числовое значение производительности снабжается словом "до" и пояснением типа: "…в зависимости от физико-механических свойств продукта, объема дозы, размеров пакета и применяемого упаковочного материала". Если же речь идет об упаковочной машине, то к этой фразе добавляется: "…от типа установленного дозатора". Размерность теоретической производительности для автомата указывается в пакетах в минуту. А размерность для упаковочной машины - чаще всего в циклах в минуту, хотя и тут бывают "пакеты в минуту". Теоретическая производительность для упаковочной машины - это то число циклов работы, которого она может достигнуть на холостом ходу, или число незаполненных пакетов при использовании наиболее удобного, с точки зрения получения пакетов, упаковочного материала, которые может "выдать" машина за единицу времени. Теоретическая производительность автомата (когда указан тип дозатора) - это число уже заполненных продуктом пакетов. Но при этом имеется в виду наиболее удобный для фасования при указанном дозаторе продукт. Т. к. практически любая упаковочная часть фасовочного автомата практически всех производителей может снабжаться самыми разными дозаторами, сравнивать оборудование для определения технического уровня надо либо с учетом однотипных дозаторов (что правильнее), либо (что легче), только по упаковочной части. И категорически нельзя в сопоставительных таблицах объединять упаковочные машины, автоматы, а тем более оборудование разных типов. А такое, увы, часто наблюдается, и не только в статьях периодических изданий, но и в учебниках. О классах воротниковых машин Производительность воротниковых упаковочных машин - наглядный и весьма значимый показатель для оценки их уровня. Тем более что ее рост наиболее наглядно показывает развитие этих машин и переходы их на более высокую степень развития. Но сравнивать фасовочное и упаковочное оборудование "скопом" не стоит, как не стоит сравнивать, что лучше - большегрузный автомобиль или "полуторка". И тот и другой нашли свою нишу, и тот и другой нужны. Поэтому любое фасовочно-упаковочное оборудование сразу же надо классифицировать, кроме прочего, по производительности. Но классификация воротникового оборудования по производительности должна быть, на наш взгляд, несколько иной, нежели приведенная в указанной статье. 1. Ручные и полуавтоматические устройства. Производительность может указываться различная, но зависит она, прежде всего, от опыта и сноровки рабочего. Реально же она может достигать 8, максимум 12 пакетов в минуту при фасовании на ручном оборудовании и 18-20 пакетов в минуту - на полуавтоматическом оборудовании. А вот говоря об автоматическом оборудовании, по означенным выше причинам, следует рассматривать теоретическую производительность его упаковочной части. Кроме прочего, воротниковые автоматы отличает "базовость" или "блочность", а базой любого автомата является упаковочная машина. Производители выпускают достаточно универсальную упаковочную машину, способную образовывать пакет из весьма широкого диапазона упаковочных материалов, и устанавливают на нее, в зависимости от того, какой продукт требуется фасовать, тот или иной тип дозатора. Кроме того, устанавливаются дополнительные устройства, улучшающие упаковку, облегчающие труд оператора и т. д. 2. Низший по производительности класс упаковочных машин. Производительность - до 25 циклов в минуту (или пакетов в минуту, если использовать наиболее удобный для образования пакетов материал). 3. Средний по производительности класс. Производительность до 100 циклов в минуту (пакетов в минуту). Достаточно многие производители не стремятся выходить на верхний предел, ограничивая производительность своих машин 60-80 циклами в минуту. 4. Следующий, сравнительно небольшой по численности выпускаемых в мире машин, класс, который можно назвать "средним улучшенным классом". Производительность - немного выше 100 циклов в минуту (пакетов в минуту). Верхний предел этого класса стоит ограничить 150 циклами в минуту. Хотя большинство производителей машин этого класса ограничиваются 110-130 циклами в минуту. 5. Высший по производительности класс. Производительность - много выше 100, если точнее, выше 150 циклов в минуту (пакетов в минуту). О максимально достигаемой производительности машин этого класса скажем позже. Почему предлагается именно такая классификация упаковочных частей автоматов? Да просто потому, что граничные показатели производительности без каких-то новых, достаточно серьезных технических решений, каких не было в машинах предыдущего класса, "не перескочить". И если машины с производительностью, допустим, 40 и 90 пак./мин могут быть выполнены образующими пакеты по одной технологической схеме, и отличатся лишь точностью изготовления деталей и элементами управления технологическим процессом получения пакетов, то машина с производительностью 160 пак/мин будет иметь другую технологическую схему и множество своих нюансов. Об этапах развития упаковочных машин Самое интересное, на наш взгляд, в статье уважаемых Константина Феклина и Виктора Каверина, это то, что для изучения развития и перспектив роста технического уровня фасовочных автоматов вертикального типа, образующих объемный пакет, они предложили использовать общую для всех объектов техники S-образную функцию. S-образная кривая развития объекта техники, называемая иногда в литературе "жизненным циклом технической системы", вполне применима и к вертикальным фасовочным автоматам, образующим объемный пакет из гибких термосвариваемых материалов. И действительно, применяя какой-либо специальный математический аппарат, вполне можно прогнозировать изменение показателей качества фасовочных автоматов и их упаковочных частей. Хорошо, что для оценки технического уровня и прогноза предлагается взять, прежде всего, именно производительность - это самый наглядный и доступный показатель. Но для прогноза, каким бы уравнением не пользовались, потребуется главное - точка отсчета, точка начала развития объекта техники и точки перехода на новый, более высокий уровень. В литературе, посвященной изобретательству и изучению жизненных циклов объектов техники, S-образную кривую развития объекта часто совмещают с другими кривыми: количества изобретений и уровня изобретений, относящихся к этому объекту. Созданию нового объекта техники (или технической системы) предшествует одно или несколько изобретений высокого уровня. В первый момент, при зарождении объекта или при переходе его на более высокий уровень, изобретения, создаваемые как первоначальным автором (будь то сам изобретатель или предприятие, владеющее охранным документом на изобретение), так и конкурентами, стремящимися не отстать, имеют высокий изобретательский уровень. Число изобретений при этом высоко. Затем, по мере развития объекта техники и возрастания характеризующих его параметров, уровень изобретений постепенно снижается, уменьшается и число изобретений. При подходе к этапу замедления роста показателей число изобретений начинает расти, а уровень продолжает снижаться. На этапе замедления число изобретений растет еще интенсивнее (производители пытаются "спасти" объект и "выжать" из него все, что можно), а уровень изобретений крайне низок (все интересное уже было изобретено раньше). Таким образом, кривая числа изобретений представляет собой линию, близкую к параболе, а кривая уровня изобретений - практически зеркальное изображение линии жизненного цикла. Конечно, высокий уровень изобретения для разных технических систем - понятие относительное. Так, рождению технической системы, первоначально названной "беспроволочным телеграфом" предшествовало изобретение высочайшего уровня, предельно близкое к открытию. То изобретение, которое впоследствии назвали "изобретением радио". Для других объектов техники такое первоначальное изобретение может быть не столь высоко. Но в любом случае, первоначальное изобретение (изобретения) имеет уровень выше других, созданных в тот промежуток времени. Какого рода технические решения явились теми первыми изобретениями, которые послужили толчком для создания упаковочных частей автоматов вертикального типа, или стимулом для качественного скачка, переводящего оборудование на более высокий технический уровень? Господа Феклин и Каверин считают, что это способы управления. И здесь мы категорически с ними не согласимся. Да, элементы привода могут влиять на производительность оборудования такого рода. Но еще больше на производительность влияют элементы управления технологическим процессом образования пакетов и отмера дозы продукта. Но ни элементы привода, ни элементы управления не являются определяющими в гонке за производительностью. Возможно, автор этих строк ошибается, но пока он твердо убежден, что главной движущей силой развития оборудования, о котором здесь идет речь, являются решения, прежде всего в механике исполнительных элементов и их сочетании. И обязательно поддержанные электроникой управления и контроля. Поэтому приведенный в статье график роста производительности вертикальных машин не выдерживает критики. Одна из причин того уже указана. Кроме прочего, на машинах с электромеханическим приводом можно получить более высокую производительность, чем на машине с пневматическим приводом, - это подтвердит любой серьезный производитель такой техники. Но вторая причина, на наш взгляд, существеннее. Почему-то ось ординат, где отмечена производительность, заканчивается на 80 упак./мин. Разве это все? Да многие современные автоматы вертикального типа (как воротниковые, так и безворотниковые), не говоря уже об их упаковочных частях, показывают гораздо большую производительность! И совсем уж ерунда на оси абсцисс. Ну не могло возникнуть вертикальное оборудование ни в конце XIX, ни в начале ХХ века, как указано на графике! В то время просто не было термосвариваемых материалов. А используя материалы, уже имевшиеся тогда, до сих пор нельзя получить упаковку при вертикальном движении материала. Попробуем определить с большой или меньшей точностью те "точки отсчета", иначе говоря, даты, которые были определяющими для упаковочных частей фасовочных автоматов, образующих объемные пакеты. Начало С безворотниковыми автоматами все достаточно ясно. Фирма Tetra Pak скромно называет свой автомат для фасования жидких продуктов в пакеты в форме тетраэдра из парафинированного картона, покрытого полиэтиленом, одним из первых автоматических устройств, на котором начало производиться фасование продуктов в термосвариваемые материалы. Мы же склонны считать его первым вертикальным фасовочным автоматом, на котором рукав из упаковочного материала сворачивался безворотниковым способом. А конец 1952 г. - началом жизненного цикла этого оборудования. Надо отметить что Tetra Pak (впрочем, тогда еще она называлась "Акерлунд и Раузинг") уже в том первом образце достигала производительности в пределах 60 пак./мин. Так что, ни о каком постепенном переходе от малопроизводительного оборудования к высокопроизводительному здесь не могло идти и речи. Да и вообще об образцах этого типа оборудования с малой производительностью слышать не приходилось. Задумаемся над другим. Почему работы по созданию оборудования для создания упаковки из нового для Европы материала - парафинированной бумаги или картона, - начатые благодаря нейтралитету Швеции еще во время Второй Мировой войны, завершились выпуском автомата только в 1952 г.? Причина, при всех конструкторских и производственных сложностях, естественно возникающих при создании принципиально нового объекта техники, в том, что только в 1946 г. была получена пленка из полиэтилена высокого давления (ПЭВД), называемого еще полиэтиленом низкой плотности (ПЭНП). Это был первый полимерный термосвариваемый материал. Материал, который позволил надежно соединить слои упаковочного материала и не допустить протекания продукта из пакета. К сожалению, более или менее точной даты начала создания первой воротниковой упаковочной машины и фасовочного автомата на ее основе мы назвать не сможем. Самый ранний патент, касающийся рукавообразователя в форме матросского воротника, следы которого удалось отыскать автору, имел приоритет от 1954 г. Сказать, что был осуществлен переход от более простого способа образования рукава (без помощи воротника) к более сложному (с помощью воротника) тоже нельзя. Безворотниковый способ в "тетрапаковском" автомате применен лишь потому, что такой толстый материал, используемый в пакете-пирамидке, невозможно свернуть с помощью воротника. Совершенно точно одно: воротниковые автоматы, как и безворотниковые, не могли появиться раньше гибких термосвариваемых материалов. Лакированный целлофан, первый из термосвариваемых упаковочных материалов, применяющихся на воротниковых автоматах, ведет свою историю с 1911 г., когда для целей, весьма далеких от получения упаковок, была создана гидратцеллюлозная пленка. В 1923 г. компанией Du Pont был запатентован способ ее промышленного производства. Тогда же она получила свое, сейчас широко известное, название - "целлофан". В конце 1920-х гг. модифицированный целлофан получил возможность свариваться под действием тепла и давления. Но по данным Т. Хайна [3] применение его в упаковках началось только во второй половине 1930-х гг., и то только в качестве "окошек" картонных пачек. Имеются сведения о применении целлофана как упаковочного материала для продуктов, идущих на снабжение воюющих армий в годы Второй Мировой войны. Но, как указывает тот же Т. Хайн, целлофан не был очень распространенным упаковочным материалом в это время. Главным упаковочным материалом тогда, в условиях войны, была жесть. Скорее же широкое освоение гибких термосвариваемых материалов и упаковочного оборудования, работающего с ними, началось с окончанием войны и появлением полиэтиленовой пленки. Поэтому автор не может пока назвать точную дату появления воротниковых машин и автоматов на их основе, ограничиваясь промежутком 1946-1954 гг. Малопроизводительное оборудование Не удалось пока установить и то, как развивались воротниковые автоматы в самом начале. Точнее сказать, появились ли раньше упрощенное и малопроизводительное оборудование, как следовало предположить, исходя из типичной схемы развития техники - перехода от простого к сложному. Вполне возможно, что период, когда такое оборудование было единственным, был очень короток, а возможно, его вообще не было. Во всяком случае, анализ отечественной литературы, посвященной фасовочно-упаковочным процессам и оборудованию, показывает, что к концу 1950-х гг. воротниковые автоматы предприятий мировых лидеров достигали производительности, которая позволяла отнести их к современному оборудованию среднего класса. Упоминаний же о малопроизводительном воротниковом оборудовании в ней вообще нет. Малопроизводительное оборудование имеет весьма ограниченное географическое и временное применение. Оно не характерно ни по применению, ни, тем более, по изготовлению для высокоразвитых в промышленном отношении стран. В СССР, практически вплоть до его распада, воротниковое оборудование с низкой производительностью не выпускалось и не ввозилось. Первые отечественные воротниковые автоматы, появившиеся в конце 1962-го - начале 1963 г., имели производительность, вполне сопоставимую с современным оборудованием среднего класса. Производительность автомата ДА-2РС для фасования драже и леденцовой карамели достигала 60 пак./мин. А автомат для фасования крупы М1-АРЖ имел производительность до 55 пак./мин при массе дозы 0,5 кг и до 45 пак./мин при дозе 1,0 кг. И лишь с началом 1990-х гг., когда появилось множество мелких предприятий и, следовательно, необходимость в упаковывании их продукции, возникла потребность в таком оборудовании. И эта потребность была удовлетворена: сперва ввозом оборудования из Израиля, Китая и других стран, а вскоре и выпуском отечественного. Сейчас же, на наш взгляд, исходя из тенденции укрупнения бизнеса, время активного применения малопроизводительного воротникового оборудования подходит к концу. Обратите внимание: на московских выставках последних лет почти не представлено такое зарубежное оборудование. А из крупных отечественных производителей фасовочно-упаковочного оборудования лишь у "Термопака" воротниковое оборудование с низкой производительностью занимает значительную часть производственной программы. Машины среднего класса К середине 1970-х гг. в мире сложились технологические схемы получения пакетов на упаковочных частях воротниковых автоматов, которые мы сегодня относим к среднему классу. Наиболее распространенными упаковочными машинами были и остаются машины периодического действия с тянущими транспортерами (технологическая схема представлена на рисунке 2) и машины непрерывного действия с тянущими губками поперечной сварки (технологическая схема - на рисунке 3). Тех и других машин выпускалось примерно поровну. Возможно, некоторое преимущество по общему числу было у машин периодического действия. В 1970-1980-е гг. среди ведущих предприятий, выпускавших автоматы с тянущими транспортерами значились Rovema и Hassia Redatron (ФРГ), Hayssen (США); с тянущими губками - Robert Bosch (ФРГ). А вот фирма Kawashima (Япония) выпускала автоматы обоих типов. В СССР в эти годы наблюдалась примерно такая же картина. Автоматы, спроектированные и выпущенные в Воронеже и Ташкенте, были автоматами с тянущими транспортерами, а автоматы, разработанные и изготовленные в Литве (Капсукас и Каунас), - с тянущими губками. В начале 1970-х гг. в целом сложились кинематические схемы упаковочных частей того и другого направления. В подавляющем большинстве оборудования использовался один электродвигатель, движение от которого через кулачки, рычаги и системы передач передавалось исполнительным механизмам. Только на размотке пленки с рулона, и то не всегда, использовался отдельный двигатель. Для наглядности приводим примерную кинематическую схему упаковочной части одного из таких автоматов. К середине 1970-х гг. выяснилось, что на упаковочных машинах, в которых использовались известные на тот момент технические решения, можно получить теоретическую производительность только чуть превышающую 100 пак./мин. Дело в том, что в машине периодического действия протяжку транспортерами можно начинать только в тот момент, когда губки поперечной сварки разошлись хотя бы на некоторое расстояние, электромагнитные муфты (или другие устройства), включавшие транспортеры протяжки, тоже требовали какое-то время на включение или выключение. К этому стоит добавить и некоторое проскальзывание транспортеров по материалу в момент их пуска. Все эти, мизерные на первый взгляд, потери и ограничивали производительность упаковочных частей автоматов периодического действия. В автоматах непрерывного действия не должно было быть таких потерь. Тут производительность ограничивалась другим. Тянущие губки расположены заметно ниже воротника-рукавообразователя, чем транспортеры. И здесь возникает большее сопротивление прохождению упаковочного материала по кромке воротника и трубе, снижающее производительность. Машины улучшенного среднего класса К середине 1970-х гг. новые упаковочные материалы на основе ориентированной полипропиленовой пленки, полиэтилентерафталата и т. д., новые средства промышленной электроники, процессорной техники, мини-ЭВМ, которые можно было использовать в управлении и контроле технологических процессов получения дозы и изготовления пакетов, позволяли осуществлять фасование продуктов с более высокой производительностью. Главным же событием, обуславливающим потребность в более производительных воротниковых машинах, было создание в 1972 г. японской компанией Ishida, а позднее и другими, высокопроизводительного комбинационного (иначе - "мультиголовочного") весового дозатора. Дело оставалось за механикой машин. И в 1974-1975 гг. начались активные работы по созданию более производительного оборудования, тех упаковочных частей, которые мы отнесли к улучшенному среднему классу. Увеличение производительности шло в основном по трем направлениям: 1) внесение частных конструктивных изменений, не влияющих на традиционные технологические схемы получения пакетов; 2) разделение единого привода, с целью лучшего управления им, с сохранением технологических схем; 3) сочетание двух первых направлений. Примеров частных конструктивных изменений в патентной литературе тех лет можно найти достаточно. Интересно проследить за развитием технических решений, направленных на конкретное "узкое место", сдерживающее производительность. К примеру, протяжка рукава. В начале 1979 г. фирмой Robert Bosch было заявлено решение протяжки свернутого в рукав упаковочного материала с помощью вакуума, точнее, вакуумных присосок, совершающих возвратно-поступательное движение вдоль трубы. (Патентная заявка ФРГ № 2 901 053 "Устройство для подачи рукава", МПК В65В 9/08, заявл. 12.01.79, опубл. 24.07.80.) А чуть позже в Великобритании было предложено более сложное, но и более эффективное решение - ролики, к которым подводился вакуум. (Патентная заявка Великобритании № 1 590 894 "Упаковочная, затаривающая и запечатывающая машина", МПК В65В 9/20, заявл. 24.07.79, опубл. 10.06.81.) Как бы в ответ на это компания Robert Bosch выдает свое блестящее решение. (Патентная заявка ФРГ № 3 113 634 "Транспортирующее устройство упаковочной машины", МПК В65В 9/20, заявл. 04. 04.81, опубл. 21.10.82.) Здесь вакуум создается в отверстиях постоянно движущихся лент транспортеров. Практически отсутствуют потери времени, связанные с пуском и проскальзыванием транспортеров, достигается высокая точность длины пакетов. Это решение до сих пор используется в упаковочных частях многих автоматов периодического действия повышенного среднего класса (вакуум включается на постоянно движущихся транспортерах в момент протяжки) и высшего класса (вакуум подводится постоянно). На улучшение протяжки материала транспортерами и ускорение его служит и еще одно решение Robert Bosch, направленное на существенное улучшение привода транспортеров протяжки. (Патентная заявка ФРГ № 3 104 399 "Пакетоделательная машина", МПК В65В 9/13, заявл. 07.02.81, опубл. 04.11.82. Оно же: заявка ЕПВ (Европейского патентного ведомства) № 0 057 768 "Устройство для изготовления пакетов из рукавной пленки", МПК В65В 9/20, 65/02, заявл. 09.12.81, приор. ФРГ 07.02.81, опубл. 18.08.82.) Эти патентные материалы характерны тем, что здесь удачно составлена формула изобретения. Данное техническое решение применимо для упаковочных машин с единым приводом, но наиболее эффективно для машин с раздельным приводом исполнительных механизмов. Одним из лучших примеров первых вариантов разделения общего привода является решение той же компании Robert Bosch. (Патент ФРГ № 2 612 959 "Машина для изготовления, заполнения и запечатывания эластичных мешков", МПК В65В 9/12, заявл. 26.03.76. опубл. 06.10.77.) Значимость этого решения подтверждает и то, что оно вскоре было запатентовано и в Японии. (Патентная заявка Японии № 55-35284 "Машина для изготовления, заполнения и запечатывания трубчатых мешков", МПК В65В 9/10, 9/12, заявл. 25.03.77, приор. ФРГ от 25.03.76, опубл. 12.09.81.) При разделении общего привода на отдельные некоторые компании стали применять в приводе пневматику. И вскоре выяснилось, что для достижения достаточно производительности не стоит напрямую соединять, допустим, сварочные губки со штоком пневмоцилиндра, лучше делать это через какие-либо промежуточные механизмы. В завершении рассказа о том, какими способами достигалось во второй половине 1970-х - первой половине 1980-х гг. увеличение производительности упаковочных частей воротниковых автоматов, приведем еще один пример. 21 мая 1987 г. был опубликован патент ФРГ № 3 538 723, МПК В65В 9/20, 65/04, заявленный 31.10.85: "Машина для изготовления рукавных пакетов". Это изобретение фирмы Rovema касалось преобразования постоянного вращения вала в прерывистое движение транспортеров протяжки и позволяло заметно улучшить работу транспортеров по протягиванию рукава. Фирма, несомненно, придавала большое значение данному техническому решению, т. к. выдача патента была осуществлена без традиционной для Западной Германии публикации выложенной заявки. А незадолго до истечения срока конвенционного приоритета была подана заявка на получение европейского патента (заявка ЕПВ № 0 221479, класс МПК тот же, заявлена 24.10.86, приоритет ФРГ от 31.10.85, опубликована 13.05.87). Машины высшего класса Казалось бы, Rovema продолжает работать над автоматами, близкими к традиционной схеме. Но менее чем через два месяца после подачи заявки на получение того патента, 20 декабря 1985 г., фирма подает заявку в патентное ведомство своей страны, названную: "Упаковочная машина для изготовления, наполнения и сваривания пакетов (патентная заявка ФРГ № 3 545 228, МПК В65В 9/06, опубликована 02.07.87)". Это было уже кардинальное решение, направленное на значительное ускорение процесса получения пакетов. Интересно, что автором этих двух решений, имевших, в общем-то, противоположные направления, был один и тот же человек. Коротко описать решение по заявке № 3 545 228 можно так: транспортеры протяжки движутся постоянно, продольный шов образуется непрерывно, а расположенные на роторах и совершающие с помощью кулачков сложное движение губки поперечной сварки сопровождают рукав, образуя на пакетах поперечные швы. Правда, сама схема не была новинкой. Уже упомянутый советский автомат М1-АРЖ работал именно по схеме, предельно близкой к этой. Запатентовано было устройство осуществления сложного движения поперечных губок, сопровождавших движущийся рукав. Заслуга же компании Rovema в том, что она заставила эту схему работать с максимальной производительностью. В течение последующих лет Rovema подала еще несколько заявок на решения, уточняющие и улучшающие привод губок и их работу. (Например: патентная заявка ФРГ № 3 715 838 "Способ и система привода машины для изготовления рукавных пакетов", МПК В65В 57/00, 7/02, 9/10, заявл. 12.05.87, опубл. 01.12.88; патентная заявка ФРГ № 3 732 033 "Сварочное устройство" МПК В65В 51/16, 9/12, заявл. 25.09.87, опубл. 13.04.89.) Возможно, часть заявок, поданных в это время, имели "тупиковое" решение, часть были опубликованы с целью дезориентации конкурентов, но из комплекса этих решений в 1986 г. появилась, а затем получила развитие самая скоростная в мире воротниковая упаковочная машина - Rotoseal, производительность которой до недавнего времени составляла 240 циклов/мин. А на выставке "Упаковка-2004" представитель фирмы сказал, что сегодня Rotoseal можно разгонять до 270 (!) циклов в минуту. Дату же 20 декабря 1985 г. автор склонен считать документально подтвержденным днем рождения воротниковых упаковочных машин высшего класса и фасовочных автоматов высшего класса на их основе. Конкуренция среди производителей воротникового оборудования всегда была высока, поэтому понятно, что и другие предприятия работали в это время над той же проблемой. И скоро появились патентные документы других фирм на решения, аналогичные "ровемовскому". Фирма Ilapak (Швейцария - Италия) подает в Европейское патентное ведомство (ЕПВ) заявку на изобретение, названное: "Способ и пакетоделательная машина для получения продольных сварных швов на рукаве". (Заявка ЕПВ № 0 232 220, МПК В65В 9/20, 51/26, заявл. 21.01.87, приор. Швейцарии 27.01.86, опубл. 12.08.87. К сожалению, не удалось найти "первоисточник" - патент Швейцарии.) Обратите внимание на дату подачи заявки ФРГ № 3 545 228 и приоритет заявки фирмы Ilapak. Разница чуть более месяца! Две фирмы практически одновременно приходят к близким решениям. Суть технического решения Ilapak заключалась в том, чтобы продольные швы на рукаве получать при его движении, с помощью движущейся вместе с рукавом продольной губки, а после окончания получения шва губка отходит от рукава и возвращается вверх. При этом также было предложено устройство для осуществления движения и одновременной сварки. Но пакет не получишь с помощью только продольного шва, нужны и поперечные швы. Следовало от этой фирмы ждать нового технического решения и для поперечных губок. И такое решение появилось. (Заявка ЕПВ № 0 254 860 "Способ и устройство для изготовления упаковочных мешочков из трубчатой оболочки", МПК В65В 9/20, заявл. 02.06.87, приор. Швейцарии 31.07.86, опубл. 04.02.88.) В этом решении, автор которого тот же, что и предыдущего, две губки поперечной сварки и одна продольной сходятся, сдавливая рукав, движутся вместе с ним вниз, затем, после образования швов, расходятся и быстро возвращаются вверх, рукав же во время движения губок вверх продолжает протягиваться транспортерами. Кроме того, движение губок регулируется фотоэлементом по метке на упаковочном материале. Чуть позже последовала заявка ЕПВ № 0 276 628 "Машина со скребковым устройством для изготовления рукавных пакетов", МПК В65В 9/20,51/32, заявл. 07.10.87, приор. Швейцарии 21.01.87, опубл. 03.08.88. Здесь патентовались специальные скребки, установленные ниже губок поперечной сварки, уплотняющие при своем движении продукт в пакете, а также соотношение скоростей движения упаковочного материала, скребков и губок. Кроме прочего, это решение позволяло снизить расход упаковочного материала, а главное, давало возможность увеличения производительности. Сочетание, по крайней мере, двух из трех указанных решений - естественно, в комплексе с целым рядом других - позволило Ilapak создать высокоскоростную воротниковую машину Veganronic 3000, производительностью до 220 пак./мин. Можно было надеяться на новое и до какой-то степени "революционное" решение от главного конкурента фирмы Rovema в выпуске воротниковых автоматов - крупнейшего в мире производителя фасовочно-упаковочного оборудования компании Robert Bosch (ФРГ). И такое решение появилось. (Патентная заявка ФРГ № 3 704 797 "Устройство для изготовления пакетов", МПК В65В 9/12, заявл. 16.07.87, опубл. 25.08.88.) Решение, изложенное в данной заявке, аналогично решению, использованному в упаковочной машине Veganronic 3000 в части губок поперечной сварки. Вот на основе этих трех схем и создаются все современные высокопроизводительные упаковочные части автоматов, фасующих самые разнообразные сыпучие, мелкоштучные и мелкокусковые продукты в пакеты из гибких термосвариваемых материалов. И если не используется "илапаковская", движущаяся вдоль рукава, губка продольной сварки, устройство продольного шва чаще всего осуществляется с помощью горячей ленты. Последние годы на наши выставки привозили такие машины чешская компания Masek (схема соответствует рисунку 5, производительность - до 180 циклов/мин) и немецкая фирма Hassia Redatron, входящая в концерн IWKA (марка Сonti bag 40/26, производительность - до 200 циклов/мин. Точки и многоточия Сочетание S-образных кривых жизненного цикла для воротниковых машин трех классов, на наш взгляд, должно представлять картину, показанную на рисунке 8. К сожалению, везде поставить точки, обозначающие начало "жизненного пути" воротниковых машин, не удалось, для части их пока вынуждены довольствоваться многоточием. Тем более, нельзя ставить сегодня точки в конце их развития. Упаковочные машины продолжают развиваться, особенно те, которые мы отнесли к улучшенному среднему и высшему по производительности классу. Не исключено, что машины улучшенного среднего класса в своем развитии достигнут нижних пределов производительности машин высшего класса. Но, прогнозируя дальнейшее развитие машин, следует помнить, что им присущи… некоторые "нетипичности". "Нетипичности" в развитии воротниковых машин При развитии многих объектов техники часто бывает так: когда совершается качественный скачок в развитии, и объект техники переходит на более высокий уровень, техническая система предыдущего уровня постепенно, причем в большинстве случаев достаточно скоро, прекращает свое существование. Так, когда техническая система "Устройство воспроизведения записанного звука" изменила принцип снятия записи с грампластинок, перейдя с механического снятия и воспроизведения на снятие и воспроизведение с помощью электроэнергии, появился новый объект - электропроигрыватель. Предыдущий объект техники - патефон - очень скоро перестал выпускаться. И таких примеров можно привести много. Упаковочные части воротниковых фасовочных автоматов более низкого уровня после появления частей более высокого уровня продолжают существовать, находя свих потребителей. "Мирное сосуществование" машин разных классов особенно наглядно вырисовывается при изучении производственных программ многих солидных предприятий, предлагающих оборудование разных классов. Компания "Бестром" выпускает как малопроизводительное оборудование, так и машины среднего ("Бестром-202" производительность до 95 циклов/мин.) и улучшенного среднего класса ("Бестром-220" производительность до 115 циклов/мин.). У Ilapak имеются машины как среднего класса - Veganronic 1000 (до 80 циклов/мин.), так и улучшенного среднего - Veganronic 2000 (до 120 циклов/мин) и высшего класса - Veganronic 3000. Качественный скачок в развитии воротниковых машин, на наш взгляд, происходил не тогда, когда предыдущий уровень был полностью "выработан", доведя свои показатели до предела, а ранее. "Толчок", вызвавший переход упаковочных машин на более высокий уровень, рождался не внутри системы "упаковочная машина", а приходил извне: от развития или появления новых дозаторов, упаковочных материалов, элементов управления. Влияние нетехнических причин Появление фасовочных автоматов с более высокой производительностью зависит от многих причин, не связанных с техникой. Прежде всего, особенно в условиях рыночной экономики, от потребности в таком оборудовании. Но, увы, не только потребность может служить причиной появления или непоявления оборудования. Автор этих строк совершенно уверен, что автоматы на основе высокопроизводительных упаковочных частей воротникового типа (по крайней мере, тех, что мы отнесли к улучшенному среднему классу) у нас в стране должны были появиться еще в начале 1990-х гг. К этому все было готово. На киевском ПО "Веда" в 1988 г. был создан опытный образец комбинационного дозатора. Появились и новые отечественные упаковочные материалы, которые вполне могли бы использоваться на машинах с высокой производительностью. В нескольких проектных организациях явно задумались о создании упаковочной машины с большой производительностью - об этом свидетельствуют хотя бы многочисленные авторские свидетельства, поданные в конце 1980-х - самом начале 1990-х гг. В Воронеже в эти годы приступили к реализации программы по созданию комплексов для группового и транспортного упаковывания, в т. ч. с применением промышленных роботов. Ведь применять высокопроизводительное фасовочно-упаковочное оборудование любого типа без решения проблемы - создания групповой и транспортной упаковки - нецелесообразно. Но экономические и политические события начала 1990-х отложили появление производительного оборудования. И практически до конца 1990-х гг. ручное, полуавтоматическое и малопроизводительное автоматическое воротниковое оборудование было более востребовано, нежели оборудование среднего класса. Появятся ли в России упаковочные машины высшего класса? Пока в России выпускается только одна упаковочная машина улучшенного среднего класса - уже упомянутая "Бестром-220". А ответ на вопрос, поставленный в подзаголовке: "Обязательно будут". Причины этого в следующем: 1. В России уже существует свой комбинационный дозатор, к нему нужна и производительная упаковочная машина. 2. В России и ближнем зарубежье сейчас выпускаются гибкие термосвариваемые упаковочные материалы, вполне пригодные для использования на высокопроизводительном оборудовании. 3. У отечественных производителей имеется возможность использовать элементы промышленной электроники, позволяющей с высоким качеством контролировать и управлять процессами получения пакетов. 4. У новых производителей техники, появившихся в России в 1990-е гг., прошел период ученичества и появился собственный опыт. Сейчас лучшие российские воротниковые машины среднего класса по своим показателям вполне сопоставимы с оборудованием ведущих мировых производителей. Когда? Тогда, когда у отечественных фасовщиков появится потребность в высокопроизводительном оборудовании. Точную дату назвать не сможем, но то, что такая потребность будет в достаточно близкое время, не вызывает сомнения. Даже если автоматы высшего класса и не требуются "сегодня", то потребуются "завтра", но никак не "послезавтра". В России налицо тенденция укрупнения бизнеса. Грубо говоря, мелкие товаропроизводители либо разоряются, либо становятся средними, а средние - крупными. А крупному фасующему предприятию и оборудование требуется соответствующее. Но приступать к работам над созданием упаковочной части воротниковых автоматов высшего по производительности класса производителям оборудования надо уже сейчас. Слишком много трудных и новых для них вопросов возникнет при этом. Много и "побочного" оборудования надо создать, без него такой автомат не даст эффекта. Иначе говоря, в момент возникновения потребности у фасовщиков у производителей все уже должно быть готово для скорейшего ее удовлетворения. Если же наши производители упустят момент, когда возникнет такая потребность, ее удовлетворят зарубежные компании. Высокая цена такого импортного оборудования не остановит фасовщиков. И зарубежные производители прекрасно чувствуют ситуацию. Недаром многие европейские компании на московских выставках последних лет "продвигают" упаковочные машины высшего класса. Большинство, правда, раздавая проспекты, но есть и те (Masek и Hassia Redatron), которые привозят свои образцы. Не думаем, что у них сейчас находится много покупателей на высокопроизводительные машины, но название предприятий запоминается. Владимир Ульянов