JTM Foods, LLC de Erie, Pensilvania, ha estado fabricando bocadillos y golosinas crujientes durante los últimos 30 años. Sus bocadillos se están volviendo especialmente populares, no solo bajo su propia marca JJ's Bakery, sino también bajo una serie de poderosas marcas y minoristas para quienes JTM cofabrica. Por lo tanto, no es de extrañar que, frente a la creciente demanda, se hayan agregado recientemente nuevas y mejoradas capacidades de empaque.
La adición más notable es la Línea F, con la capacidad de fabricación para producir bocadillos de una sola porción en cajas plegables. Cuando el vicepresidente senior de operaciones, Joe Amboyer y su equipo comenzaron a evaluar los sistemas que poblarían la Línea F, cinco cosas encabezaban la lista: seguridad, alta calidad constante, velocidad, versatilidad y facilidad de cambio. Los cinco se muestran completos en el equipo de envasado secundario seleccionado: una célula de envasado robótica trifuncional de Sacmi. El sistema de carga superior produce cuatro formatos de bandejas de cartón corrugado claramente diferentes a partir de placas de cartón corrugado de una sola pared hechas de cartón corrugado flauta C de 32 ECT:
Aquí se muestra el herramental del extremo del brazo que cierra y comprime una tapa corrugada sobre la bandeja corrugada de 48 unidades de pasteles en cartón.
• Bandeja abierta de 8 unidades
• Bandeja abierta de 12 unidades
• Bandeja de 12 unidades que incorpora lo que JTM llama una tapa "peinada"
• Bandeja de 48 unidades con una tapa corrugada separada a la que se le aplica pegamento en la parte superior
Al funcionar a lo que JTM llama "altas velocidades", el sistema Sacmi se denomina "trifuncional" porque 1) levanta bandejas de cartón corrugado a partir de blanks en una estación, 2) carga cajas en bandejas en una segunda estación y 3) cierra las bandejas en una tercera estación para dos de los formatos. Cuando se le pregunta por qué son necesarios tantos formatos de empaque secundario, Amboyer dice que tiene mucho que ver con la cantidad de clientes a los que JTM presta servicios. “Existen diferentes requisitos para diferentes marcas y tiendas que intentan servir a los consumidores y compradores de la mejor manera posible”, dice Amboyer. “Tratamos de acomodar a nuestros clientes con la solución que mejor se adapte a sus necesidades. La flexibilidad y las capacidades de cambio rápido del sistema Sacmi marcan la diferencia en el mundo. Las herramientas de cambio de formato se almacenan cerca, y podemos cambiar de un formato a otro en unos 30 minutos. Igualmente importante, la máquina ocupa un espacio muy compacto”.
Aquí vemos el mismo robot que el primero, ahora equipado con diferentes herramientas que ejecutan el plegado y cerrado para el formato combover.
Esa huella, según Sebastián Clemens de Sacmi, es de 4,2 x 3,6 m (13,77 x 11,81 pies). “Teniendo en cuenta la variedad de formatos, las velocidades a las que funciona la máquina y el tiempo necesario para cambiar, es un espacio muy pequeño”, señala Clemens. “Y la máquina es muy fácil de usar. Gran parte se basa en recetas, y las piezas que se cambian mecánicamente suelen ser de una sola pieza en lugar de un ensamblaje complicado y que requiere mucho tiempo”.
Tanto Amboyer como Clemens señalan que esto está lejos de ser el primer sistema de envasado secundario de Sacmi en la planta de Erie, y algunas de las máquinas anteriores también eran trifuncionales. Pero esta iteración más reciente es la primera capaz de hacer el "formato de peinado". También cuenta con lo último en tecnología de robótica y controles. “Los robots de dos ejes, por ejemplo, están montados en la parte superior de la estructura en lugar de estar montados en el piso”, dice Clemens. “Esto significa menos alcance, menos movimiento, menos espacio consumido y menos energía requerida”. En cuanto a los controles y servomotores involucrados, son los últimos y mejores de Rockwell, incluido el PLC ControlLogix, que es el cerebro principal detrás de la máquina.
Operando ahora desde junio de 2021, la Línea F se instaló y puso en marcha en medio de las condiciones de Covid-19. “Sí, eso lo hizo más desafiante”, señala Amboyer. “Pero con una buena planificación y la ayuda de algunos muy buenos técnicos de soporte de servicio, pudimos hacerlo”.
Encartonado y transporte
Otras piezas clave del equipo de empaque en la nueva línea incluyen una máquina de cartón de carga lateral de alta velocidad de Bartelt, una empresa de Promach, además de una cantidad significativa de capacidades de transporte y acumulación de Garvey Conveyors. Pero todo comienza con el transportador de enfriamiento en espiral suministrado por I.J. White, que descarga pasteles recién fritos y enfriados en un transportador de cadena de mesa Garvey. El sistema Garvey incorpora mucha flexibilidad en la descarga del enfriador en espiral. Esto es importante porque JTM también produce pasteles de 2 onzas que salen del mismo I.J. Enfriador de espiral blanco, pero debe desviarse no a la estuchadora Bartelt sino a una línea separada donde se realiza la envoltura de flujo. Amboyer señala: "Garvey ideó una solución realmente buena en términos de un sistema de entrega de productos".
Estos cuatro formatos de cartón corrugado se manejan en la celda robótica trifuncional: bandeja abierta de 8 unidades (A), bandeja abierta de 12 unidades (B), peine de 12 unidades (C) y bandeja de 48 unidades con tapa (D).
Volviendo a los pasteles de 4 onzas, se mueven en una sola fila por el transportador de cadena de mesa Garvey en su camino hacia la estuchadora Bartelt. Pero si la estuchadora falla por algún motivo, los sensores lo detectan y se envía una señal a una compuerta aguas arriba que automáticamente desvía los pasteles a una mesa de acumulación 3-D Garvey Infinity Series. Este circuito de alta capacidad proporciona mucho tiempo para que las tartas circulen sin contrapresión ni daños hasta que la estuchadora esté nuevamente lista para recibir tartas, momento en el que las tartas vuelven a entrar en el transportador de un solo carril que conduce a la estuchadora. Tener este tiempo de acumulación disponible significa que la freidora anterior y los sistemas de enfriamiento en espiral pueden seguir funcionando sin interrupciones.
A medida que los pasteles de un solo archivo llegan a la encartonadora CMC de Bartelt, su sistema de alimentación de cinta inteligente utiliza sensores SICK para leer el espacio entre los pasteles y enviar esos datos al controlador Rockwell de la máquina. Luego, el controlador le dice a los servomotores que impulsan las tres correas de alimentación que modifiquen su velocidad para lograr un espacio óptimo entre las tartas. Si por alguna razón los pasteles no están espaciados adecuadamente, otro sensor SICK lo detecta y, con la ayuda del controlador, esos pasteles se eliminan. Una vez espaciados correctamente, los pasteles se entregan en bandejas transportadoras montadas en cadenas que recirculan constantemente. Cada bandeja se gira mecánicamente 90 grados para que los pasteles avancen hacia adelante con el borde ancho hacia adelante. En esta orientación, cada pastel es empujado suavemente por un insertador de productos de leva cilíndrica accionado por servo en una caja de cartón que ha sido extraída de un depósito por un alimentador giratorio y montada. Los pliegues giratorios servoaccionados horizontales cierran las aletas menores y las aletas principales se cierran mediante un riel fijo. El adhesivo se aplica mediante un sistema suministrado por Nordson.
Debido al diseño limpio de marco abierto de la máquina, la visibilidad del producto es evidente y este diseño también simplifica el saneamiento. Además, la estuchadora está diseñada ergonómicamente para brindar facilidad de operación y seguridad en el área de producción. En cuanto a los cartones en sí, son SBS de 12 puntos con recubrimiento de poliéster impreso en offset en varios colores.
Montado a poca distancia aguas abajo de la encartonadora hay un codificador láser de Videojet que pone la fecha de caducidad o la fecha de caducidad en cada caja. Lo siguiente es una combinación de detector de metales/pesadora de verificación Mettler-Toledo, después de lo cual los pasteles en cartón se mueven hacia el empacado secundario.
Embalaje en bandeja
Aquí es donde entra en juego el sistema Sacmi. Con cada uno de los cuatro formatos de bandeja de cartón corrugado, la secuencia de acciones es ligeramente diferente, pero para la bandeja abierta de 8 unidades es así. La máquina tiene una formadora de bandejas de cartón corrugado alimentado por cargador integrado. La extracción de espacios en blanco planos del cargador es impulsada por servomotores, lo que brinda un control preciso sobre la aceleración y la desaceleración. Un brazo robótico de dos ejes utiliza ventosas para recoger una bandeja corrugada en blanco y colocarla en una herramienta hembra para que una herramienta de formación macho desde la parte superior pueda perforarla en la herramienta hembra. Una unidad termofusible de Nordson aplica adhesivo. Un sistema transportador de lanzadera transporta las bandejas formadas desde la formación hasta la estación de carga. Los carros están equipados con soportes de vacío para garantizar la correcta posición de referencia de las bandejas de cartón corrugado.
El sistema de entrega del producto que lleva las tartas del enfriador en espiral al empaque asegura un daño mínimo al producto.
Se cargan cuatro bandejas de cartón corrugado a la vez y cada bandeja contiene dos capas de cuatro cajas de cartón. Justo antes de la estación de carga, las cajas de cartón se archivan en una sola fila en una alzadora de bolsillo que corre en ángulo recto con respecto al transportador de entrada de una sola fila. La entrada de cajas incluye un control óptico mediante sensores SICK para medir la longitud y el espacio entre los productos, optimizando así la velocidad de la correa dentada que lleva las cajas a la alzadora.
Usando la recolección por vacío, un robot toma el producto de la alzadora de bolsillo 16 cajas a la vez y las lleva a la estación de carga, donde esperan cuatro bandejas corrugadas recién formadas a partir de espacios en blanco planos. Aquí se cargan cuatro cajas de cartón en cada bandeja de cartón ondulado. Después de repetir el mismo ciclo por segunda vez, cada bandeja tiene ocho cajas, por lo que las cuatro bandejas se indexan hacia adelante y hacia afuera de la máquina. Justo antes de salir, pasan dos unidades de inyección de tinta Videojet en lados opuestos que imprimen información de código de fecha y lote. Luego pasa a la paletización manual.
La producción de la bandeja abierta de 12 unidades es similar en el sentido de que las bandejas llenas simplemente pasan por el tercer robot del sistema trifuncional. Este tercer robot entra en acción, sin embargo, tanto para el formato de peinado de 12 cuentas como para el formato de bandeja más tapa de 48 cuentas. En el formato comb-over, donde la tapa se une a la bandeja de cartón corrugado, las estaciones de formación y carga de la bandeja son esencialmente las mismas que vimos para las bandejas abiertas. Pero cuando la bandeja comb-over cargada llega a la tercera estación robótica, una unidad de Nordson aplica adhesivo termofusible a las tres aletas y el herramental del efector final simplemente presiona las aletas para cerrarlas y aplica la compresión necesaria para terminar la tarea.
Antes de pasar al formato final de la bandeja de cartón corrugado, una palabra sobre el término "comb-over", que, por cierto, no encontrará en la Enciclopedia Wiley de tecnología de embalaje. Proviene de la descripción de un peinado usado por hombres calvos en el que el cabello crece largo y se peina sobre el área calva para minimizar la apariencia de calvicie. Dice Amboyer: "La máquina literalmente hace un peinado con esa solapa superior".
Ahora, la bandeja de 48 conteos que recibe una tapa corrugada separada. Se cargan dos bandejas a la vez mediante el mismo sistema robótico utilizado para los otros formatos, pero con herramientas de extremo de brazo exclusivas para el formato de 48 cuentas. Cada bandeja tiene cuatro capas de 12 cartones cada una. Cuando una caja de cartón llena llega a la tercera estación robótica, no se encuentra con la herramienta del extremo del brazo utilizada para el formato de peinado, sino con la herramienta diseñada para la tapa separada. También ejecutada por este utillaje es la extracción de un depósito de alimentación de una pieza plana corrugada que se convierte en la tapa. Se selecciona de una alimentación de revista integrada, un proceso que una vez más es impulsado por servomotores. A medida que la herramienta lleva la pieza en bruto hacia una bandeja llena, pasa por las boquillas de pegamento de Nordson que aplican adhesivo a las cuatro aletas. Luego, la herramienta desciende sobre la bandeja llena y las cuatro aletas se presionan contra la bandeja durante un tiempo suficiente para unir firmemente la tapa corrugada a la bandeja corrugada. Las unidades terminadas salen de la estación de aplicación de tapas y proceden a una estación donde se paletizan manualmente.
Vale la pena señalar que justo en el momento en que la Línea F estaba entrando en producción comercial en la planta de Erie de 7.432 metros cuadrados, JTM Foods estaba finalizando los planes de expansión para una nueva instalación de 17.651 metros cuadrados en Wichita, Kansas. Cuando llegue el momento de llenar la nueva planta con sistemas de envasado, se recurrirá una vez más a muchos de los proveedores de maquinaria de envasado mencionados anteriormente.
El cobot es útil
Además de la célula robótica trifuncional de Sacmi, un segundo paquete robótico agregado recientemente a la planta Erie de JTM es un cobot de Universal Robots. Se utiliza para paletizar la bandeja de cartón corrugado de 48 unidades con tapa separada. JTM trabajó con Memco Solutions para integrar este sistema de paletización cerca de la descarga de la celda robótica Sacmi.
