Incartonatrice automatica: Guida completa al confezionamento secondario

Una incartonatrice automatica è una macchina chiave nel confezionamento secondario. È progettato per caricare i prodotti finiti in casse di spedizione, cartoni, vassoi o scatole da esposizione prima di sigillarli, etichettarli, pallettizzarli e spedirli.

Per i produttori dei settori alimentare, farmaceutico, dei dispositivi medici, dei cosmetici, dei prodotti chimici di uso quotidiano e dei prodotti industriali, l'imballaggio manuale delle scatole può diventare un grave collo di bottiglia dopo l'imballaggio primario e l'astucciamento. Gli operatori devono raggruppare i prodotti, aprire le casse, posizionare i prodotti nelle casse, controllare la quantità, chiudere le casse e spostarli verso la movimentazione a valle. Con l’aumento della velocità di produzione, l’imballaggio manuale può portare a modelli di imballaggio incoerenti, dipendenza dalla manodopera, danni al prodotto e tracciabilità limitata.

Una macchina imballatrice automatica aiuta i produttori a collegare il processo di imballaggio front-end con il processo logistico finale. Può ricevere prodotti da astucciatrici, confezionatrici flow pack, macchine confezionatrici di sacchetti, linee di riempimento bottiglie, sistemi di etichettatura o selezionatrici ponderali, quindi raggrupparli e caricarli automaticamente in scatole in base al modello di imballaggio richiesto.

Questa guida spiega cos'è un'incartonatrice automatica, come funziona, i tipi di macchine più comuni, i punti chiave della progettazione e come scegliere la giusta soluzione di imballaggio secondario.

Una macchina imballatrice automatica, chiamata anche macchina imballatrice, viene utilizzata per imballare i prodotti in involucri esterni o cartoni di spedizione. Viene solitamente installato dopo l'imballaggio primario o dopo un'astucciatrice.

Una macchina confezionatrice può gestire molti formati di prodotto, tra cui:

• cartoni finiti

• bottiglie

• barattoli

• buste

• bustine

• prodotti in flow pack

• vassoi

• vasche

• borse

• prodotti in bundle

• cartoni di dispositivi medici

• bottiglie chimiche quotidiane

• scatole di cibo

La macchina può essere configurata per diversi stili di astucci, come astucci con fessura normale, astucci avvolgenti, vassoi, imballaggi pronti per lo scaffale o cartoni espositivi. A seconda dei requisiti di produzione, può utilizzare il caricamento meccanico, il caricamento tramite servo, il caricamento a portale, il caricamento del robot delta o il caricamento del robot collaborativo.

In una linea di confezionamento completa, l'incartonatrice è spesso collegata a una formatrice di cartoni, una sigillatrice di cartoni, un'etichettatrice di cartoni, una selezionatrice ponderale, un sistema di ispezione visiva e un pallettizzatore.

L’imballaggio secondario non consiste solo nel mettere i prodotti in una scatola più grande. Influisce sul trasporto, sullo stoccaggio, sulla gestione della vendita al dettaglio, sulla tracciabilità e sull'esperienza finale del cliente.

Un processo di imballaggio secondario ben progettato può aiutare a:

• ridurre il lavoro di imballaggio manuale

• mantenere coerenti i modelli di imballaggio

• proteggere i prodotti durante il trasporto

• migliorare la qualità della sigillatura della custodia

• supportare la tracciabilità di batch e codici

• collegare i dati di produzione con i dati logistici

• ridurre i danni derivanti dalla manipolazione del prodotto

• preparare i prodotti per la pallettizzazione e la spedizione

Per la produzione di grandi volumi, l'imballaggio delle scatole è spesso il luogo in cui si concentra il lavoro manuale. Anche se le macchine front-end funzionano automaticamente, potrebbero comunque essere necessari operatori per imballare i prodotti finiti nelle casse. In questa situazione, una incartonatrice automatica può contribuire a rendere più continua l’intera linea.

Il processo di lavoro dipende dal tipo di custodia, dal tipo di prodotto, dalla velocità e dal modello di imballaggio. Tuttavia, un tipico processo di inscatolamento automatico comprende i seguenti passaggi:

1. Alimentazione del prodotto

2. Spaziatura e orientamento del prodotto

3. Conteggio e raggruppamento dei prodotti

4. Costruzione o posizionamento di casse

5. Caricamento del prodotto

6. Chiusura e sigillatura della cassa

7. Ispezione e rifiuto

8. Scarico all'etichettatura o alla pallettizzazione

Ogni passaggio deve essere sincronizzato con le apparecchiature a monte e a valle.

I prodotti entrano nell'incartonatrice dalla macchina a monte. Possono provenire da un'astucciatrice, una linea per buste, una linea di riempimento, una macchina avvolgitrice, un'etichettatrice o un sistema di controllo peso.

Il sistema di alimentazione del prodotto solitamente comprende:

• nastri trasportatori

• binari di guida

• sensori del prodotto

• dispositivi di distanziamento

• cinghie di distribuzione

• divisori di corsia

• trasportatori di accumulo

• sensori di conferma rifiuto

La sezione di ingresso deve controllare il flusso del prodotto. Se i prodotti arrivano troppo vicini tra loro, il sistema di raggruppamento potrebbe non funzionare. Se i prodotti arrivano in modo irregolare, l'incartonatrice potrebbe aver bisogno di buffering, indicizzazione o correzione visiva.

Per i prodotti delicati, il trasportatore di alimentazione dovrebbe ridurre collisioni e pressione. Per i cartoni, le guide devono supportare un movimento fluido senza danneggiare gli angoli del cartone o le superfici stampate.

Prima di caricarli in una cassa, i prodotti devono essere disposti nella direzione e nella spaziatura corrette. L'orientamento dipende dal modello di imballaggio finale.

Per esempio:

• potrebbe essere necessario che i cartoni restino in posizione verticale o distesi

• potrebbe essere necessario disporre le bottiglie in file

• potrebbe essere necessario impilare o stratificare le buste

• potrebbe essere necessario raggruppare i vassoi in una matrice

• potrebbe essere necessario ruotare i cartoni prima del caricamento

In questa sezione possono essere utilizzate guide meccaniche, dispositivi di rotazione, cinghie servo, divisori di corsia, arresti o robot. Lo scopo è assicurarsi che ogni prodotto entri nell'area di raggruppamento nella posizione corretta.

L'orientamento al prodotto è particolarmente importante per gli imballaggi da esposizione, gli imballaggi pronti per la vendita al dettaglio e gli imballaggi con etichette visibili o codici stampati.

L'incartonatrice raggruppa i prodotti in base al numero di casse e al modello di imballaggio richiesti. Questo passaggio determina il numero di prodotti inseriti in ciascuna confezione e il modo in cui sono disposti.

I metodi di raggruppamento comuni includono:

• accumulo di corsie

• indicizzazione del servo

• arresto pneumatico

• collazione meccanica

• raggruppamento pick-and-place

• raggruppamento robotico

• formazione della matrice

• formazione della pila

Esempi di modelli di imballaggio includono:

• 2×3

• 3×4

• 4×5

• impilamento multistrato

• disposizione dei cartoni fianco a fianco

• disposizione in file di bottiglie

• modello di caricamento del vassoio

Il sistema di raggruppamento deve corrispondere alle dimensioni della cassa e alle dimensioni del prodotto. Se il modello non è stabile, il caricamento potrebbe causare lo spostamento del prodotto, la deformazione della custodia o una quantità errata.

Per la produzione ad alto mix, la cartonatrice dovrebbe consentire la regolazione della ricetta per diversi conteggi di prodotti e formati di casse.

A seconda della configurazione della macchina, la custodia può essere formata automaticamente o fornita come custodia preformata.

Alcune confezionatrici includono un sistema integrato di formazione delle casse. Gli spazi vuoti delle scatole piatte vengono prelevati, aperti e formati prima del caricamento. Ciò riduce la necessità di una formatrice di scatole separata e può rendere la linea più compatta.

In molti sistemi di fine linea, una formatrice di casse separata forma casse vuote e le alimenta all'incartonatrice. Questo design è adatto quando la velocità di formazione del cartone, la gamma di dimensioni del cartone o il layout della linea richiedono una macchina indipendente.

Per vassoi, espositori o cartoni speciali, la custodia può essere fornita preformata. L'incartonatrice posiziona la cassa presso la stazione di carico e attende il caricamento del prodotto.

La qualità della custodia è importante. Una scarsa qualità del cartone ondulato, pieghe inconsistenti, giunzioni di colla deboli o dimensioni errate della custodia possono influire sulla formatura, sul caricamento e sulla sigillatura.

Il caricamento del prodotto è la funzione principale dell'incartonatrice automatica. Il metodo di caricamento dipende dal tipo di prodotto, dal tipo di custodia, dalla velocità e dal modello di imballaggio.

Nell'imballaggio con carico dall'alto, i prodotti vengono caricati nella cassa dall'alto. Questo metodo è ampiamente utilizzato per cartoni, bottiglie, vassoi, buste e prodotti alimentari. Può essere eseguito tramite pick-and-place meccanico, robot a portale, robot delta o robot collaborativo.

L'imballaggio con caricamento dall'alto è flessibile e adatto a molti formati di prodotto.

Nell'imballaggio con carico laterale, i prodotti vengono spinti nella cassa lateralmente. Questo metodo viene spesso utilizzato quando i prodotti sono già raggruppati e possono essere inseriti orizzontalmente in una scatola o cartone.

L'imballaggio con caricamento laterale è adatto per alcuni prodotti in cartone, confezioni multiple e articoli di forma regolare.

Un'imballatrice robotizzata utilizza robot per prelevare i prodotti e inserirli nelle casse. I tipi di robot possono includere robot delta, robot articolati, robot a portale o robot collaborativi.

L'imballaggio robotizzato è utile quando i prodotti variano nella posizione, richiedono modelli flessibili o necessitano di una manipolazione delicata. È adatto anche per gli stabilimenti in cui è previsto un futuro cambio di prodotto.

Il caricamento meccanico utilizza spintori, piastre o meccanismi di trasferimento per caricare i prodotti raggruppati nelle casse. È adatto per prodotti regolari e formati di produzione stabili.

I sistemi meccanici possono essere compatti ed efficienti quando le dimensioni del prodotto, le dimensioni della cassa e il modello di imballaggio sono fissi o cambiano entro un intervallo limitato.

L'utensile terminale o la testa di caricamento devono corrispondere al prodotto. I metodi di presa comuni includono:

• ventose a vuoto

• morsetti meccanici

• pinze morbide

• pinze a forcella

• strumenti di prelievo multitesta

• strumenti di selezione dei livelli

Per i cartoni, la pinza dovrebbe evitare di danneggiare la superficie del cartone. Per le bottiglie si dovrebbe evitare un'inclinazione instabile. Per buste o confezioni morbide, potrebbero essere necessarie piastre di supporto e vuoto per mantenere la forma del prodotto durante il trasferimento.

Dopo che i prodotti sono stati caricati, la cassa deve essere chiusa e sigillata. Il metodo di chiusura dipende dal tipo di caso.

I metodi di sigillatura comuni includono:

• sigillatura del nastro

• sigillatura con colla a caldo

• piegatura delle alette

• chiusura a incastro

• copertura del vassoio

• chiusura del coperchio

Per le normali custodie a fessura, i lembi superiori sono piegati e sigillati con nastro adesivo o colla. Nel caso degli astucci avvolgenti, la scatola fustellata avvolge il gruppo di prodotti ed è sigillata con colla. Per le custodie pronte per la vendita al dettaglio, il design della chiusura deve considerare la facile apertura e l'esposizione sullo scaffale.

La qualità della sigillatura della custodia influisce sulla sicurezza del trasporto. Una piegatura errata del lembo, un'applicazione debole del nastro, una cattiva adesione della colla o la deformazione della custodia possono causare il danneggiamento della confezione durante la movimentazione.

Una linea di incartonamento automatica può includere sistemi di ispezione prima e dopo il caricamento delle casse. Questi sistemi aiutano a confermare che ogni cassa sia imballata correttamente prima che entri nella pallettizzazione o nella spedizione.

Gli elementi di ispezione comuni includono:

• conferma del conteggio dei prodotti

• rilevamento della presenza del caso

• conferma dell'apertura del caso

• conferma di caricamento del prodotto

• controllo del peso della cassa

• verifica del codice a barre o del codice QR

• rilevamento presenza etichetta

• ispezione chiusura flap

• conferma con nastro o colla

• rifiutare la conferma

Per gli imballaggi di prodotti farmaceutici e di dispositivi medici, la tracciabilità può richiedere il collegamento dei codici cartone con i codici scatola. Per gli alimenti e i prodotti chimici di uso quotidiano, l'ispezione del peso delle confezioni e la verifica dell'etichetta delle confezioni sono spesso importanti.

Se viene rilevata una cassa difettosa, il sistema può scartarla prima della pallettizzazione. Ciò impedisce che i casi errati entrino nel magazzino o nella spedizione.

Dopo la sigillatura e l'ispezione, le casse finite vengono scaricate nelle apparecchiature a valle.

Le tipiche macchine a valle includono:

• selezionatrice ponderale di casse

• etichettatrice stampa e applica

• sistema di verifica dei codici a barre

• sigillante della cassa

• pallettizzatore

• involucro estensibile

• trasportatore all'area magazzino

La sezione di scarico deve essere progettata in base al peso della cassa, alla velocità della linea, ai requisiti di pallettizzazione e al layout della fabbrica.

Se l'incartonatrice si collega direttamente a un pallettizzatore, è necessario controllare l'orientamento e la spaziatura delle casse. Ciò aiuta il pallettizzatore a creare modelli di pallet stabili.

Un'imballatrice robotizzata utilizza un robot per prelevare e posizionare i prodotti nelle casse. È adatto per imballaggi flessibili, formati di prodotti multipli, flussi di prodotti irregolari e applicazioni che richiedono una manipolazione delicata.

Può essere utilizzato per cartoni, buste, bottiglie, vassoi e altri prodotti finiti. Con un sistema di visione, il robot può identificare la posizione del prodotto e migliorare la flessibilità di prelievo.

Una cartonatrice avvolgente avvolge un foglio di cartone ondulato piatto attorno al gruppo di prodotti. È comunemente usato per prodotti che necessitano di un imballaggio compatto e di una forte tenuta del prodotto.

Questo tipo è adatto per bottiglie, lattine, cartoni e prodotti multipack in cui è possibile formare la scatola vuota attorno al prodotto.

Una cartonatrice RSC carica i prodotti in normali casse fessurate. La scatola può essere formata da un sistema di formazione di scatole integrato o da un formatore di scatole separato. Dopo il caricamento, la custodia viene chiusa e sigillata.

L'imballaggio in casse RSC è ampiamente utilizzato perché le casse scanalate regolari sono comuni nella logistica e nello stoccaggio.

Una macchina confezionatrice a caricamento dall'alto posiziona i prodotti nelle casse dall'alto. È adatto a molti settori e può funzionare con raccoglitori meccanici, sistemi a portale, robot delta o robot collaborativi.

Un'incartonatrice a carico laterale spinge i prodotti nelle casse lateralmente. È adatto per prodotti raggruppati che possono essere spinti orizzontalmente in una cassa.

Una confezionatrice robotizzata collaborativa può essere utilizzata per applicazioni a velocità medio-bassa o linee di imballaggio flessibili. Viene spesso scelto quando lo spazio di produzione è limitato, il cambio di prodotto è frequente o si preferisce una soluzione di automazione compatta.

L'effettiva progettazione della sicurezza dipende dal robot, dalla pinza, dal peso del prodotto, dalla velocità e dalla valutazione della sicurezza locale.

Una macchina astucciatrice e una incartonatrice sono macchine diverse utilizzate in diverse fasi di confezionamento.

Una macchina astucciatrice confeziona i prodotti in piccoli astucci pieghevoli. Una cartonatrice confeziona prodotti finiti o cartoni finiti in casse di spedizione più grandi.

Una linea tipica potrebbe assomigliare a questa:

1. Imballaggio primario

2. Alimentazione del prodotto

3. Astucciamento automatico

4. Ispezione del codice o controllo del peso

5. Inscatolamento automatico

6. Sigillatura della cassa

7. Etichettatura dei casi

8. Pallettizzazione

Ad esempio, un dispositivo medico può essere prima imballato in una piccola scatola con verifica UDI. Successivamente diversi cartoni vengono raggruppati e caricati in una cassa di spedizione. La scatola può ricevere un'etichetta ed essere collegata ai codici della scatola per la tracciabilità.

Per i prodotti alimentari, un'astucciatrice può imballare singoli articoli in cartoni per la vendita al dettaglio e l'incartonatrice carica tali cartoni per la vendita al dettaglio in casse di spedizione per la distribuzione.

Il fornitore deve innanzitutto comprendere le dimensioni, il peso, la forma, il materiale della superficie e la stabilità del prodotto. Un cartone rigido, una busta morbida, una bottiglia rotonda e un vassoio fragile richiedono metodi di manipolazione diversi.

I dettagli importanti del prodotto includono:

• dimensioni del prodotto

• peso del prodotto

• materiale del prodotto

• orientamento al prodotto

• condizione della superficie

• fragilità

• numero di prodotti per confezione

• velocità di uscita a monte

Il design della custodia influisce sulla struttura della macchina. Le normali custodie fessurate, vassoi, custodie avvolgenti e vetrine richiedono metodi di formatura e chiusura diversi.

Sono necessarie le seguenti informazioni:

• lunghezza, larghezza e altezza della cassa

• disegno del caso

• materiale della custodia

• spessore del pannello

• struttura del lembo

• direzione di apertura

• metodo di sigillatura

• peso della cassa finita

Il modello di imballaggio definisce la modalità di disposizione dei prodotti in ciascun caso. Determina il sistema di raggruppamento, la testa di caricamento, il percorso del robot e le dimensioni della cassa.

Gli esempi includono modelli a strato singolo, modelli multistrato, imballaggio verticale, imballaggio piatto e imballaggio con orientamento misto.

La velocità target dovrebbe essere basata sulle reali esigenze di produzione. È influenzato dall'output a monte, dal tempo di raggruppamento dei prodotti, dalla capacità di prelievo del robot, dal modello di caricamento, dalla velocità di formazione delle casse e dalle attrezzature a valle.

Quando si progetta la linea, l'equilibrio della velocità tra le macchine è importante. Una macchina imballatrice veloce non può funzionare bene se il flusso del prodotto a monte è instabile o se la pallettizzazione a valle non ha buffer.

Se la linea gestisce più SKU, è necessario considerare il passaggio. Binari di guida regolabili, pinze a cambio rapido, gestione delle ricette, posizionamento dei servo e chiare impostazioni HMI possono ridurre gli errori dell'operatore.

Per le industrie regolamentate o i prodotti di alto valore, l’incartonatrice potrebbe aver bisogno di funzioni di ispezione e tracciabilità. Ciò può includere la verifica dei codici a barre, la stampa delle etichette delle casse, il controllo del peso e l'aggregazione da scatola a scatola.

Lo spazio disponibile influisce sulla selezione della macchina. Alcune linee richiedono layout rettilinei, mentre altre necessitano di layout a forma di U o a L. È necessario prendere in considerazione l'altezza del trasportatore, la direzione del flusso delle casse, l'accesso dell'operatore, lo spazio per la manutenzione e la posizione di pallettizzazione.

Per progettare una soluzione di inscatolamento automatico adeguata, preparare le seguenti informazioni.

• nome del prodotto

• dimensioni e peso del prodotto

• foto o disegni del prodotto

• requisito di orientamento al prodotto

• velocità della macchina a monte

• condizione di arrivo del prodotto

• se il prodotto è fragile o facile da deformare

• tipo di caso

• dimensioni della cassa

• disegno del caso

• specifica del cartone ondulato

• metodo di sigillatura

• campione del caso, se disponibile

• peso finale della cassa

• numero di prodotti per confezione

• modello di imballaggio

• disposizione degli strati

• velocità target

• numero di SKU

• frequenza di cambio

• livello di automazione richiesto

• apparecchiature a monte

• apparecchiature a valle

• disposizione disponibile

• obbligo di etichettatura dei casi

• requisito di pallettizzazione

• obbligo di tracciabilità

• tensione e alimentazione d'aria

Con queste informazioni, il fornitore può valutare il metodo di carico, il layout della macchina, il design della pinza e la configurazione del controllo più adatti.

Molte fabbriche prendono in considerazione l'imballaggio automatico delle scatole dopo aver riscontrato i seguenti problemi:

• elevato fabbisogno di manodopera

• conteggio dei prodotti incoerente per confezione

• modello di imballaggio instabile

• danni al prodotto durante la movimentazione manuale

• difficoltà a tenere il passo con la velocità della macchina a monte

• tracciabilità limitata tra prodotto e cassa

• affaticamento dell'operatore durante i turni lunghi

• elevata variazione di imballaggio tra gli operatori

• spazio insufficiente per le stazioni di imballaggio manuali

Una macchina imballatrice automatica può ridurre questi problemi quando il flusso del prodotto, lo stile della scatola e il modello di imballaggio sono progettati correttamente.

Una macchina confezionatrice automatica può gestire cartoni, bottiglie, barattoli, buste, vassoi, sacchetti, prodotti in bundle e molti altri prodotti finiti. Il sistema di carico e la pinza devono essere progettati in base alle caratteristiche del prodotto.

Un'astucciatrice confeziona i prodotti in piccoli cartoni per la vendita al dettaglio. Una cartonatrice confeziona prodotti finiti o cartoni finiti in casse di spedizione più grandi per il trasporto e lo stoccaggio.

SÌ. In molte linee di confezionamento, i cartoni finiti provenienti dall'astucciatrice vengono trasferiti direttamente all'incartonatrice per il raggruppamento e il caricamento.

L'imballaggio robotizzato è adatto per applicazioni flessibili, soprattutto quando cambiano i prodotti o i modelli di imballaggio. Tuttavia, il progetto finale dipende dalle dimensioni del prodotto, dalla velocità, dal formato della custodia e dalla fattibilità della pinza.

Gli stili di custodia comuni includono custodie con fessura regolare, custodie avvolgenti, vassoi, vetrine e imballaggi pronti per lo scaffale. La struttura della macchina deve corrispondere al formato della cassa selezionata.

SÌ. La verifica dei codici a barre, l'ispezione delle etichette delle scatole, il controllo del peso e l'aggregazione cartone-scatola possono essere integrati in base ai requisiti del progetto.

L'imballaggio con cassa a caricamento dall'alto è adatto per prodotti che possono essere prelevati e posizionati dall'alto. L'imballaggio in casse con carico laterale è adatto per prodotti raggruppati che possono essere spinti orizzontalmente in una cassa. La scelta dipende dalla forma del prodotto, dal design della custodia, dal modello di imballaggio e dalla velocità.

Sì, molte cartonatrici possono essere adattate a casse di diverse dimensioni entro un intervallo definito. Per cambi frequenti, si consiglia il controllo delle ricette, guide regolabili e pinze a cambio rapido.

Una incartonatrice automatica è una parte importante dell'imballaggio secondario e dell'automazione di fine linea. Collega i prodotti finiti o i cartoni per la vendita al dettaglio con le casse di spedizione, aiutando i produttori a ridurre il lavoro di imballaggio manuale, a migliorare la consistenza dell'imballaggio, a proteggere i prodotti e a preparare le casse per l'etichettatura, la pallettizzazione e la spedizione.

La migliore soluzione di imballaggio delle casse dipende dalle caratteristiche del prodotto, dallo stile della cassa, dal modello di imballaggio, dalla velocità, dai requisiti di ispezione, dal layout della fabbrica e dall'integrazione a valle. Per questo motivo, la scelta della cartonatrice non dovrebbe concentrarsi solo sul prezzo della macchina o sulla velocità teorica. È necessario valutare il processo completo, dall'alimentazione del prodotto allo scarico della cassa.

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