Как было рассмотрено ранее в рамках цикла статей "Управление натяжением стрейч пленки в упаковочных станках", "Технология управления натяжением пленки при упаковывании", каретка, удерживающая бобину стрейч пленки, играет важную роль в работе упаковочных станков 4eco, так как это основной узел с которым взаимодействует оператор и от характеристик каретки зависит функциональность и эргономичность оборудования. На начальных этапах, в процессе проработки концепции станка 4eco211, для обеспечения необходимых показателей и определения схемы построения системы направляющая-каретка, рассматривались несколько вариантов реализации направляющей для каретки: замкнутый/разомкнутый профиль, с возможностью вращения вокруг оси направляющей/без возможности вращения вокруг оси направляющей. Исходя из разработанной методики выбора технических решений, а также, изначально принятой концепции максимальной простоты и функциональности разрабатываемого оборудования – выбран вариант с замкнутым профилем направляющей и с возможностью вращения каретки вокруг оси направляющей – это обеспечивает максимальную простоту реализации с высокой функциональностью получаемого решения. Для макетной версии станка 4eco211 в 2018 году была разработана каретка первой версии. После пробной эксплуатации макетной версии станка 4eco211 были выявлен ряд недостатков, которые были устранены во второй макетной версии станка 4eco211. Необходимо особо отметить, что в компании TORteam отработка конструкции занимает важное место при создании продукции по нескольким причинам: во-первых, отработка конструкции является элементом системы качества компании, это позволяет обеспечить высокое качество продукта, эргономичность, безопасность и надежность, выявить слабые места и устранить их до коммерческого применения, во-вторых, отработка конструкции позволяет оптимизировать ее стоимость, повысить технологичность, в-третьих, отработка конструкции позволяет предложить решение в наибольшей степени соответствующее требованиям Клиента. Таким образом, после очередного этапа разработки, был изготовлен первый опытный образец, который был направлен на опытную эксплуатацию на реальное мебельное производство, которая длилась около 4 месяцев. Необходимо особо отметить, что в компании TORteam, опытная эксплуатация является неотъемлемой частью процесса обеспечения качества продукта. Опытная эксплуатация позволяет оценить конструкцию, технические решения, заложенные в конструкцию, новые приемы работы и т.д. в реальных условиях. Это, в свою очередь, позволяет: оптимизировать и улучшить системы оборудования, повысить надежность, производительность, эффективность, определить ограничения, такие как максимальные нагрузки, скорость работы, определить границы использования оборудования и создать оптимальные условия для функционирования. Опытная эксплуатация, в отдельных случаях, также помогает продемонстрировать новые изделия Клиентам, демонстрируя их потенциальную ценность и пользу. По завершении опытной эксплуатации, была подготовлена документация для серийного производства станка 4eco211. Изначально станок 4eco211 оснащался стандартной кареткой, которая обеспечивает только притормаживание стрейча, что на тот момент обеспечивало максимальный охват потребностей клиентов.

Однако, по мере осуществления продаж, ряд Клиентов проявляли заинтересованность в натяжении стрейча при упаковывании, что стандартной кареткой не обеспечивалось. С учетом этого, прорабатывалась концепция каретки с натяжением. При этом учитывался наколенный опыт серийного производства и опыт эксплуатации у Клиентов стандартной каретки. При создании новой каретки, важно было обеспечить простоту установки съёма бобины, возможность простой настройки силы натяжения, при этом без необходимости настраивать снова после смены бобины и т.п. Для решения этой задачи рассматривалось несколько конструктивных вариантов решения, в том числе и классические, используемое в большинстве оборудования – например, всем известных диспенсерах, или в существующем упаковочном оборудовании - с прижимной пластиной, поджимаемой пружиной.

Однако, такое решение не соответствует требованиям компании TORteam – во-первых смена бобины требует разборки данного узла так как через центральное отверстие втулки проходит шток держатель, к свободному концу которого, крепится данный фрикционный механизм, во-вторых, как показывает опыт, подобные механизмы подвержены быстрому износу, так как требуют постоянной разборки/сборки при смене бобины – то есть десятки раз в смену при интенсивной работе, в-третьих, что немало важно, относительно высокая себестоимость и металлоемкость - это, в свою очередь, увеличивает вес подвижной системы, что для кареток перемещаемых вручную является критичным. Таким образом, можно с уверенностью утверждать, что известные решения – неудобны в эксплуатации, обладают ограниченным ресурсом, дороги и имеют повышенный вес. Учитывая всё вышеперечисленное, специалистами компании TORteam в 2020 году была разработана, отмакетирована и отработана, а затем предложена Клиентам фрикционная каретка.

В конструкции фрикционной каретки были устранены практически все недостатки известных конструкций – установка бобины проста и удобна, настройка натяжения стрейча делается однократно и не требует настройки после смены бобины, хорошая эргономика, низкий вес, высокая надежность и ресурс.

Однако, несмотря на наличие двух решений, которые практически полностью закрывали все потребности рынка, специалистами TORteam продолжалось развитие концепции каретки. Критерии на проектирование каретки новой генерации были следующие – необходимо упростить конструкцию, снизить вес, повысить технологичность. Кроме этого, прорабатывался вопрос повышения универсальности каретки за счет реализации возможности управления натяжением. Для решения этой задачи был проведен сравнительный анализ порядка 30 схем конструктивной реализации каретки с функцией управления натяжением стрейча. По разработанной методике выбора технических решений, определено наиболее перспективное исполнение. При отработке конструкции новой каретки в общей сложности последовательно было изготовлено 4 макета, на которых обкатывалась концепция, эргономика, технологичность и т.д.

После формирования итогового дизайна каретки начался процесс опытной эксплуатации, который занял несколько месяцев. Параллельно с процессом опытной эксплуатации, специалистами компании TORteam была подготовлена заявка на изобретение. Патентование решений играет важную роль в разработках компании TORteam, так как при этом обеспечивается защита интеллектуальной собственности. Патент предоставляет правовую защиту изобретению и на законодательном уровне запрещает использовать решение без разрешения патентообладателя. Это особенно важно в коммерческом контексте, так как защита интеллектуальной собственности является ключевым фактором возможности вести бизнес в среде, где инновации редки, а другие игроки рынка, в силу дефицита или отсутствия деловой этики, низкого интеллектуального ресурса, неспособности или нежелания придерживаться концепции создания инноваций, копируют инновационные разработки в которые они не вкладывают никаких ресурсов. Также, патентование позволяет проводить дополнительный аудит разработанного решения на новизну, патент — это доказательство того, что изобретение имеет профессиональную и инновационную ценность. Кроме этого, патент на инновационное решение может стать еще одним фактором для привлечения инвестиций. Инвесторы обычно ищут уникальные и защищенные от копирования технологии или продукты, чтобы иметь уверенность в потенциале инвестиций. После опытной эксплуатации была подготовлена документация на серийную каретку с технологией управления натяжения стрейч пленки, которое обозначается на сайте torteam.ru специальным символом и называется - смарт каретка.

Рабочее положение каретки с функцией управления натяжением стрейча на направляющей трубе станка (4eco212) показано на рисунке. При штатном использовании смарт каретка должна находиться справа (по правую руку) от оператора.

Основной заложенный принцип - оператор при упаковывании имеет возможность не только перемещать вниз/вверх по направляющей смарт каретку, но и вращать ее относительно направляющей - это вращение используется для управления силой затормаживания полотна стрейча о боковину каретки, за счет изменяемого угла охвата стрейчем боковины изменяется сила затормаживания. Это простой и эффективный способ управления натяжением стрейча в очень широком диапазоне значений – от полного отсутствия натяжения до натяжения разрыва пленки.

При данных траекториях движения пленки, вращение каретки вокруг направляющей трубы против часовой стрелки обеспечивает уменьшение натяжения стрейча при его сматывании, а при вращении каретки по часовой стрелке обеспечивает увеличение натяжение стрейча при его сматывании.

Преимущества технологии управления натяжением стрейча по сравнению с ординарными решениями очевидны: интерактивное управление натяжением пленки, т.е. оператор имеет обратную связь, точно определяет возникающее усилие натяжение пленки, быстро его изменяет, что дает непревзойденную точность управления натяжением; интуитивно понятное управление процессом – каретка построена таким образом что с первых секунд работы понятен как сам процесс управления, так и оптимальный режим для упаковывания; реализована предельно простая схема установки и съема бобины, что обеспечивает максимально возможную экономии времени на этой операции – замена бобины занимает 2-3 секунды; конструкция каретки предельно лаконична, имеет минимально разумные габаритный размеры, соответственно имеет низкий вес и не создает излишней нагрузки на оператора при работе; интуитивность управления обеспечивает высокую эргономичность при работе с кареткой, оператор не устает при длительной и интенсивной работе, что положительно отражается на производительности и качестве выполняемых работ; конструкция каретки проверена на длительной опытной эксплуатации, имеет высокую надежность и ресурс. Таким образом, благодаря привлечения квалифицированных специалистов и системной работе в определенном направлении, удалось реализовать один из главных принципов ТРИЗ – улучшение характеристик системы при ее упрощении.

Процесс инноваций требует существенных инвестиций и интеллектуальных ресурсов – от идеи каретки с функцией управления натяжением стрейча до серийного продукта, с учетом получения патента на изобретение, потребовалось 1,5 года непрерывных работ, тем не менее, благодаря разработанной технологии управления натяжением пленки, пользователям оборудования 4eco стала доступна уникальная возможность существенно повысить качество упаковывания товаров – что полностью соответствует миссии компании TORteam.