Производство деревянных паллет

Основное отличие российских паллет от европейских заключается в том, что на них отсутствует клеймение в овале EUR и EPAL, поскольку Россия пока не провела их обязательную сертификацию. Знак EUR характеризует «европринадлежность» поддона, а знак EPAL свидетельствует, что при производстве соблюдены все требования Европейской паллетной ассоциации, аналогичные требованиям ИСО 9001 в части поддонов. Основными параметрами поддона являются: число заходов (2 и 4), то есть со скольких сторон в него могут быть введены вилы погрузчика или гидроподъемной тележки; число настилов (1 и 2) –доски настелены на шашки паллеты только сверху, либо как сверху, так и снизу; масса брутто – максимально снаряженная масса поддона вместе с грузом и собственная масса (нетто), кг; а также его габаритные размеры. Например, тип поддона 2ПО4Д расшифровывается следующим образом: 2 – двухнастильный; П – поддон; О – с окнами в нижнем настиле; 4 – четырехзаходный; Д – деревянный. Такие поддоны имеют следующие характеристики: масса брутто – максимум 1000 кг при собственной массе не более 40 кг и при материалоемкости в 0,046 м3. Габариты поддона составляют по длине – 1200 мм, ширине – 800 мм и высоте – 145 мм.

Как правило, сырьем для производства деревянных паллет служит древесина хвойных пород, хотя для некоторых его деталей по согласованию с заказчиком может быть применена древесина как твердолиственных, так и мягколиственных пород (например, дуба или тополя). Конструкция поддона выполняется из четырех расположенных по высоте слоев. Основание поддона – нижний настил представляет собой три продольные доски (две узких шириной 100 мм по продольным краям и одна широкая – 145 мм – по центру поддона). К каждой из этих досок по концам и посередине крепятся шашки (их еще называют бобышками), ширина которых соответствует ширине доски. Доска нижнего настила с прибитыми тремя шашками называется ножкой. Длина всех шашек составляет 145 мм при толщине 78, а ширина – 100 или 145 мм. Шашки изготовляются либо из целого куска древесины, либо из одного куска древесной прессовочной массы по ГОСТ 11368. Форма прессованной шашки может быть различной. При постоянной высоте шашка прессуется в виде параллелепипеда либо с фасками под углом 45°, без фасок, либо в виде цилиндра. Верхний настил (его еще называют декой) состоит из двух слоев сколоченных между собой взаимно перпендикулярно досок.

Верхний слой деки – лицевой настил – является базовой поверхностью для укладки на него груза. Он выполняется из пяти фрезерованных продольных досок (шероховатость лицевой поверхности Rz = 500 мкм), расположенных по длине поддона, и прибивается к трем поперечным доскам второго слоя. Причем три широкие доски лицевого настила располагаются по краям и центру поддона, а две узкие доски укладываются равномерно в пазы между широкими досками. Затем верхний настил (дека) укладывается на шашки ножек нижнего настила, и поддон собирается окончательно. Сборка поддона, как правило, осуществляется в следующем порядке. Сначала собираются ножки: к каждой из продольных досок основания по концам и посередине крепятся шашки, ширина которых (или диаметр) соответствует ширине доски. Крепление каждой шашки выполняется тремя винтовыми четырехходовыми гвоздями диаметром 4,5 мм и длиной 90 мм со стороны доски основания. Длина навинтованной части гвоздя должна составлять не менее 75% его длины для обеспечения требуемой прочности соединения (это условие касается всех гвоздей, используемых при сборке поддона). Затем собирается верхний настил путем скрепления между собой двух верхних слоев досок. Каждая узкая доска верхнего настила прибивается с лицевой стороны настила к поперечной доске тремя винтовыми четырехходовыми гвоздями диаметром 3,5 мм и длиной 60 мм (допускается применение гвоздей К 2.5х60 по ГОСТ 4028). Наружные лицевые широкие доски настила крепятся к поперечным доскам в каждой точке минимум одним винтовым гвоздем, а центральная – тремя гвоздями. Для обеспечения беззазорного соединения в местах примыкания досок друг к другу и к шашкам концы гвоздей должны быть подогнуты и полностью утоплены в древесину на нижней стороне поперечных досок поперек волокон, поскольку в соединениях сквозные зазоры и несквозные зазоры величиной более 0,5 мм ГОСТом не допускаются.

Окончательная сборка поддона выполняется соединением верхнего настила и досок основания с закрепленными на них шашками в девяти точках с помощью трех гвоздей в каждой, как и в соединении нижнего основания с шашками. Гвозди следует располагать в шахматном порядке на расстоянии не менее 25 мм от торцов и кромок досок. Расстояние между гвоздями должно быть не менее трети ширины доски. Головки всех забитых гвоздей необходимо утапливать в древесину на 1–1,5 мм. Одним из требований ГОСТа является использование гвоздей с фосфатированным или оксидированным покрытием, предупреждающим их ржавление, поскольку при изготовлении поддонов влажность древесины допускается до 20%. Это позволяет исключить растрескивание досок по торцам вследствие забивания гвоздей. На некоторых производствах сборку деки пропускают как составную операцию, одновременно сбивая между собой продольные и поперечные доски верхнего настила, так и крепя их гвоздями к ножкам. В этом случае экономится часть гвоздей, идущих на сборку деки, а также нет необходимости загибать гвозди в местах установки шашек. Однако считается, что поддон с декой, выполненной в виде самостоятельного сборочного узла, является более прочным.

После сборки поддона на него наносится маркировка, а также проводится его фитосанитарная обработка, поскольку ему приходится пересекать не только границы разных стран, но и различных климатических и фитосанитарных зон. Маркировка наносится по обеим продольным сторонам поддона на крайних левых шашках ножек. Как правило, она включает в себя товарный знак производителя, его условное обозначение, грузоподъемность, знак фитосанитарной обработки. ГОСТ разрешает наносить клеймо либо несмываемой краской, либо тиснением с последующей окраской, либо выжиганием. Отдельно ставится клеймо о прохождении фитосанитарной обработки, которое называют «колоском». Это клеймо содержит данные о стране, предприятии-производителе, методе фитосанитарной обработки, номере партии и дате изготовления. Фитосанитарную обработку поддона проводят несколькими методами: фумигацией, когда поддон или все деревянные заготовки до сборки опрыскиваются бромистым метилом, убивающим бактерии и вредителей; термообработка готовых паллет в специальных камерах; камерная сушка пиломатериалов для поддонов до требуемой влажности при температуре выше 60°С (температуры свертываемости белка), контролируя влажность и температуру древесины.

Предпочтение отдается третьему методу, поскольку первый метод неприемлем для транспортировки продовольственной продукции, а второй – достаточно дорог. Однако в России, как правило, поддоны не проходят фитосанитарную обработку, а поставленное клеймо зачастую фальшивое. Прежде чем браться за производство поддонов, потенциальному производителю нужно провести маркетинговые исследования, ознакомиться с потребностями рынка и определиться для себя по следующим вопросам: какие виды поддонов вы собираетесь производить; какова должна быть производительность оборудования; что будет использоваться в качестве сырья; сколько человек будет занято на производстве и какова будет степень его автоматизации. В зависимости от вида производства и его технического оснащения предприятие может выпускать от 100 до 2500 поддонов в смену. При применении простых шаблонов и ручных гвоздезабивных пневмопистолетов, что характерно для малых предприятий, производительность составляет порядка 100–150 поддонов в смену. При использовании универсального сборочного станка количество изготовленных за одну смену поддонов может достигать 500–550 шт., а при добавлении в технологическую цепочку отдельного станка для сборки ножек – 700–750 шт. Если же в технологическую цепочку интегрируется станок для сборки дек, то количество выпущенных за смену поддонов вырастает до 1200–1500 шт.

Производительность в 2000 поддонов в смену достигается при оснащении станков системами числового программного управления (ЧПУ), внедрении межстаночной механизации и объединении их в линию. Применение роботов при формировании робототехнологического комплекса (объединении систем ЧПУ станков и робота для работы в одном ритме) может обеспечить производительность предприятия до 2500 поддонов в смену. Для изготовления как лицевого слоя верхнего настила, так и основания поддона типа 2ПО4Д необходимы обрезные доски толщиной 22, длиной 1200 и шириной 100 и 145 мм, а для нижнего слоя верхнего настила нужны поперечные доски длиной 800 и шириной 145 мм. Для формирования размеров заготовок по длине из досок стандартной длины 6 м в технологической цепочке производства должен быть круглопильный торцовочный станок. Необходимый размер заготовок на станке при раскрое досок устанавливается чаще всего с помощью откидных упоров. При больших объемах производства поперечный раскрой может осуществляться с помощью станков с ЧПУ (оптимизаторов). При этом оператором в систему управления станка вводится необходимое на программу выпуска поддонов количество досок нужной длины – 800 или 1200 мм с учетом требований по их качеству – размеру сучков, наличию обзола, механическим и биологическим повреждениям, дефектам строения древесины и т.д.

На крупных предприятиях раскрой пиломатериалов по длине может осуществляться в плотных штабелях длиной до 6 м. Для этой цели используются станки для раскроя пакетов пиломатериалов на базе цепных пил с длинной шиной, закрепленной с двух сторон и перемещающейся по высоте параллельно основанию штабеля. Сначала проводят «отбеливающий» рез, выравнивая торцы досок пакета в одну плоскость, а затем раскраивают по длине на нужные размеры. Отпиливаемая по длине часть пакета одновременно обвязывается стальной лентой для придания мерному пакету прочности при дальнейшей внутрицеховой транспортировке. Если шашки поддона изготавливаются из древесины, то их выпиливают из бруса сечением 78 х 100 мм и длиной 145 мм для внешних досок основания, а для средней доски – из бруса 78 х 145 мм и длиной 145 мм. Для этого используются торцовочные круглопильные станки с упорами или оптимизаторы, или станки на базе цепных пил, аналогичные станкам для раскроя досок в штабелях. Следует отметить, что направление волокон древесины в шашках должно располагаться по длине поддона. В условиях малого предприятия на начальном этапе производства под конкретные размеры поддонов изготавливают отдельные шаблоны трех видов: для сборки ножек, для сборки деки и для окончательной сборки поддона.

Шаблон для сборки ножек представляет собой горизонтальный или установленный под некоторым углом стол, в котором в соответствии с размерами поддона предусмотрены девять карманов (ячеек) для закладывания в них шашек. Затем на шашки укладываются и прибиваются пневматическим пистолетом к шашкам продольные доски основания – две узких и одна широкая. Боковые борта шаблона с упорами позволяют точно базировать укладку досок на шашки. Укладка заготовок в шаблон и снятие собранных элементов поддона осуществляется вручную. Следующий этап сборки – на втором шаблоне собирается верхний настил. Сначала в шаблон укладываются по упорам три широкие поперечные доски шириной 145 мм, на которые затем сверху также по упорам укладываются пять продольных досок – центральная доска и две крайние шириной 145 мм, а равномерно в промежутках между ними – две продольные узкие, шириной 100 мм. Доски между собой также скрепляются гвоздями. Дно второго шаблона в местах забивки гвоздей представляет собой стальные толстые полосы с рифлением, поскольку концы гвоздей, скрепляющих слои настила, должны быть загнуты и утоплены в древесину. На третьем этапе сборки в шаблон укладываются три ранее сколоченные с шашками продольные доски основания – ножки (шашками вверх), на которых располагают верхний настил поддона лицевой поверхностью вверх, он базируется упорами и прибивается к каждой шашке тремя гвоздями. После сборки поддон поступает на шаблон двухпильного станка для обрезки углов – своеобразного снятия фасок сначала с одного, а затем, после разворота на 180°, – с другого торца поддона, т.е. по всем его четырем углам.

На продольных досках основания поддона между шашками в местах ввода вил погрузчика должны быть сняты односторонние фаски порядка 8–10 мм. Эта операция может производиться либо непосредственно после раскроя досок на заготовки, либо на уже собранных паллетах. Для обеспечения более высокой производительности часто используется универсальный станок для сбивания поддонов с шаблонным принципом работы. Это оборудование представляет собой портальную конструкцию с двумя сменными шаблонами, установленными параллельно друг другу на направляющих легкой сварной станины. Данные шаблоны служат для одновременного сколачивания ножек поддона (как правило – левый шаблон) и окончательной его сборки в правом шаблоне. Станок обслуживают два оператора. Первый оператор закладывает в шаблон заготовки для ножки – шашки и доски основания. Второй оператор укладывает в свой шаблон предварительно сбитые на первой позиции ножки доской вниз, а сверху кладет на шашки ножек заготовки для деки – три поперечных и пять продольных досок верхнего настила.

Во время работы станка оба шаблона по направляющим станины циклично в три этапа подаются под портал, на котором установлено 27 гвоздезабивных головок. Как только заготовки вошли на позицию сборки, опускается траверса с прижимами, в которых установлены гвоздезабивные головки, заготовки прижимаются друг к другу для обеспечения беззазорности сборки. Причем в левом шаблоне одновременно сбиваются три ножки, а в правом происходит окончательная сборка поддона: сбивается сформированный пакет из ножек и досок деки. Во время первого цикла гвозди забиваются в передние торцевые участки трех досок ножек, сколачивая их с передними шашками в левом шаблоне. В это время в правом шаблоне окончательно сколачиваются пять передних торцов продольных с одной поперечной доской деки и передними шашками ножек. Далее шаблоны упорами продвигаются примерно на половину длины поддона. Гвозди забиваются посредине длины досок, как ножек, фиксируя среднюю шашку, так и деки, скрепляя доски верхнего настила между собой и средними шашками ножек. Во время третьего цикла, в конце сборки, к задним торцевым участкам досок ножки крепятся последние шашки, а по торцам продольных досок деки в правом шаблоне окончательно сколачиваются пять задних торцов продольных досок с одной поперечной доской деки и задними шашками ножек. Готовый поддон из станка конвейером выталкивается на позицию разгрузки.

После сборки готовый поддон отправляется для дальнейшей обработки, а оба шаблона возвращаются в исходное положение, причем в первом шаблоне находится комплект ножек для следующего поддона, а второй – пустой. Первый оператор извлекает из своего шаблона и передает на второй шаблон сбитые ножки, укладывая на их место в шаблон новый комплект заготовок, а второй оператор снова укладывает на шашки основания доски верхнего настила и далее операция сборки поддона повторяется. При сборке поддона по такому алгоритму исключается, как самостоятельная, операция сборки деки – верхнего настила. В этом случае она объединена с операцией окончательной сборки поддона. Для данного варианта сборки обеспечивается производительность участка до 550 поддонов в смену. Гвозди разных размеров по шлангам подаются из качающихся магазинов, установленных сверху траверсы портала, по одному в каждую гвоздезабивную головку (пневматический молоток), обеспечивая одновременную сборку ножек и готового поддона. Специальные шаблоны головок позволяют сохранять неизменным рисунок забивки гвоздей для выполнения технических требований по их расположению в досках.

Как правило, на подобных станках шаблон для сборки ножек под другие размеры выполняется перенастраиваемым, а под сборку каждого нового размера поддона изготавливается свой шаблон. Для дальнейшего повышения производительности предприятия возможно включение в технологическую цепочку специального станка для сборки ножек поддона. Данное оборудование представляет собой конструкцию портального типа. Заготовки (шашки и продольные доски основания) вручную закладываются в специальные кассеты-питатели. Их загрузка в станок на позицию сборки осуществляется автоматически. Далее состыкованные заготовки поступают под портал, где сколачиваются гвоздями по требуемой схеме, и готовые ножки поштучно выталкиваются из станка на позицию разгрузки. Следующим вариантом схемы производства по увеличению его производительности является введение в технологический процесс станка для сборки дек. Она позволяет производить с пульта управления перенастройку на различные размеры дек для поддонов разных конструкций. Возможность индивидуального программирования собственной системой ЧПУ позволяет изменять расположение досок по отношению друг к другу, изготавливать «сплошные» деки, деки с заданным расстоянием между досками, разным рисунком забиваемых гвоздей. Станок снабжен кассетными питателями, загружаемыми вручную и позволяющими подавать на сборку дек доски различной ширины.

После того как собраны узлы поддона ножки, деки подаются на окончательную сборку. Сбивка поддона производится на сборочном станке, в каналы которого оператор вручную закладывает сначала ножки, а затем – деку. Подача «бутерброда» из ножек и деки в зону забивки гвоздей происходит по заданной программе. Станки, работающие по данной технологии, используются вне связки между собой, как отдельные стандартные технологические единицы: отсутствует межстаночная механизация, ритм работы станков различный, затрачивается много ручного труда, как при загрузке-выгрузке станков, так и на переместительных операциях. Следующим этапом развития производства является встраивание стандартных станков в автоматическую линию с помощью транспортных связей между ними. С этой целью производство дооснащается набором опций к каждому станку. Так, станок для сборки ножек дополняется специальным столом подачи и питателем для подачи шашек в шаблон, а роль оператора сводится к контролю за станком и пополнению питателей шашками и досками. Заготовки укладываются толкателями в шаблон, фиксируются упорами и подаются под траверсу с молотками, где и осуществляется сборка ножки. Готовые ножки непрерывным ковром подаются на разгрузочные направляющие шины станка с помощью цепного конвейера, далее они поступают на кантователь, где разворачиваются на 180° шашками вверх, устанавливаются на заданное между собой в поддоне расстояние и комплектом из трех штук поступают на позицию выгрузки.

Станок для сборки дек оснащается дополнительными питателями заготовок различной ширины, куда детали закладываются вручную. По программе системы ЧПУ в шаблоне станка из поперечных и продольных досок выкладывается требуемая конструкция деки, обжимается пневмоцилиндрами, и шаблон толкателями подается под траверсу с молотками. Сборка деки осуществляется в пять этапов: сначала забиваются гвозди в первую доску в трех местах по длине, сколачивая ее с передними торцами поперечных досок, далее шаблон подается под молотки срединной частью второй доски, и так следующие доски. В конце сборки последняя поперечная доска прибивается к задним торцам поперечных досок, и дека поступает на разгрузочные направляющие шины станка с помощью цепного конвейера, выстраиваясь на нем аналогично ножкам в непрерывный ковер. Конвейеры с подготовленными к сборке ножками и деками заканчиваются у сборочного станка. Для повышения эффективности переместительных операций при разгрузке станков и перемещении ножек и дек на позицию загрузки станка для окончательной сборки поддона установлен специализированный автоматический робот, в рабочую зону которого входит зона загрузки станка для окончательной сборки поддона и зоны разгрузки предшествующих станков.

Робот имеет захватное устройство пневмомеханического типа, позволяющее ему перенастраиваться на новые размеры поддонов или его узлов. Робот сначала укладывает на продольные направляющие станка комплект из трех ножек, взятый с выходного конвейера первого станка за торцы досок, уложенных шашками вверх. Затем, разворачиваясь вокруг своей оси, он забирает с выходного конвейера второго станка деку и кладет ее на шашки уложенных ранее ножек. Окончательная сборка поддонов осуществляется в три этапа. Сформированный пакет из ножек и деки циклично подается под гвоздезабивную траверсу. Сначала забиваются гвозди в первую продольную доску деки в трех местах по длине, сколачивая ее с шашками передней ножки, далее гвозди забиваются в среднюю доску, фиксируя среднюю ножку, и на выходе из станка, в конце сборки, к последней доске деки также в трех местах прибивается последняя ножка. Готовый поддон из станка конвейером выдвигается на позицию разгрузки. При оснащении сборочного станка еще одним роботом для выгрузки готовых паллет обеспечивается возможность их штабелирования. При таком технологическом оснащении и синхронизации ритмов работы станков и робота с помощью единой системы числового программного управления производительность сборочного станка достигает четырех поддонов в минуту.

После сборки поддон поступает на шаблон круглопильного станка для обрезки углов. Если в простейшем случае снятие фасок осуществляется последовательно сначала с одного, а затем, после разворота на 180°, – с другого торца поддона, то для линий высокой производительности эта операция осуществляется на четырехпильном агрегате. Поддон от сборочного станка по направляющим цепного конвейера поступает в рабочую зону агрегата, где базируется по упорам и фиксируется. А далее по команде системы ЧПУ происходит обрезка одновременно всех четырех углов поддона четырьмя круглопильными головками, включающими установленные вместе круглую пилу и дробилку. Срезки древесины для удобства их удаления пневмотранспортом сразу же измельчаются в опилки.

Для снятия односторонних фасок порядка 8–10 мм на продольных досках основания поддона между шашками, в местах ввода вил погрузчика, собранный поддон с опиленными углами по тому же конвейеру поступает на фрезерный агрегат с коническими фрезами, расположенными по обеим сторонам конвейера, и снова базируется. Фрезерные головки, перемещаясь вдоль поддона с помощью пневмоцилиндров, формируют симметричные фаски на продольных досках поддона, обходя шашки ножек.

Следующей операцией технологического процесса является операция маркировки по ГОСТу. Она наносится по обеим продольным сторонам поддона на крайних левых шашках ножек. В большинстве случаев применяется пиротипия (выжигание), как наиболее эффективный и надежный способ клеймения. Паллета после снятия заходных фасок по тому же конвейеру поступает на маркирующий агрегат, где базируется по упорам и фиксируется. К поддону с обеих сторон пневмоцилиндрами с заданным усилием подводятся маркировочные головки с металлическими клеймами по торцам, разогреваемыми термоэлектрическими нагревательными элементами до определенной температуры. В зависимости от размеров и конструкции поддонов, предъявляемых требований к их маркировке, число используемых головок может составлять до шести штук с возможностью изменения позиционного расположения клейма на поддоне. После маркировки поддон направляется по цепному конвейеру для штабелирования. Дойдя до упора в конце конвейера, он останавливается. Сбоку от конвейера установлен манипулятор качающегося типа, на штангах которого закреплены два рифленых диска-захвата. Укладка штабеля включает два этапа.

Манипулятор разворачивается в сторону готового поддона, с помощью пневмоцилиндра сжимает его дисками по продольной оси, далее по дуге окружности переносит его в противоположную сторону на конвейер штабелера, одновременно разворачивая в воздухе на 180°, и ставит поддон ножками вверх. Конвейер штабелера смещается вместе с поддоном назад на размер самой широкой доски ножки. Манипулятор захватывает следующий поддон и снова переносит его в зону штабелирования, сохраняя при этом ориентацию шаблона декой вверх, и укладывает его в промежуток между ножками предыдущего поддона, за счет чего достигается более плотная укладка штабеля. Далее «бутерброд» из двух поддонов подается по конвейеру в штабелер для окончательного формирования штабеля. Такой способ укладки поддонов называют «сплетение». На втором этапе оба поддона захватываются с торцов боковыми схватами штабелера и поднимаются вверх на высоту, несколько большую высоты двух сложенных вместе паллет. В это время конвейер подает следующий «бутерброд», который вводится под уже имеющиеся поддоны.

Боковые схваты отпускают, и верхние поддоны деками укладываются на деки нижних. Далее цикл штабелирования повторяется укладкой следующей пары паллет. Сплошные металлические боковые стенки штабелера ориентируют штабель по высоте, не позволяя поддонам смещаться в стороны. При достижении нужного объема штабеля он обвязывается минимум двумя лентами. Среди производителей оборудования для производства поддонов в России наиболее известны шведская фирма IM Hart AB, имеющая представительство в Санкт-Петербурге, а также итальянская Storti, предлагающая комплекс оборудования «от бревна до паллеты» и ряд других. Рентабельность производства поддонов зависит от двух основных факторов – стоимости древесины, ее наличия или надежности снабжения сырьем и стабильности сбыта продукции. Эксперты рекомендуют начинать этот бизнес в регионах с развитой деревообработкой и лесопилением, в идеальном случае – на деревообрабатывающем комбинате. Такой подход сократит расходы как на собственно сырье, так и его транспортировку. Да и на самом предприятии наверняка есть потребность в такой продукции.

Проведенные расчеты показывают, что для производства поддонов среднего уровня нет жестких требований к качеству сырья. Некондиционная, необрезная и полуобрезная доска стоит порядка 4 тыс. руб. за 1 м3. Брус для шашек несколько дороже – порядка 5 тыс. руб. за 1 м3, но и требуется его намного меньше. Прессованные шашки, если их заказать на стороне, обойдутся в 1,5–2 раза дешевле. Для таких условий себестоимость поддона не превысит в среднем 225 руб. при стоимости продажи порядка 265 руб. Так что если производство в день выпускает 700 поддонов, то прибыль составит около 700 тыс. руб. в месяц, что соответствует годовому доходу 8,5 млн руб. После уплаты налогов, заработной платы рабочим, коммунальных платежей и т.п. чистая прибыль составит не менее 4,5–5 млн руб. в год. Точка безубыточности наступает примерно через 2,5–3 года. Если предприятие работает в две смены – соответственно вдвое меньше. Естественно, при применении более производительного оборудования вложения окупаются гораздо быстрее, опять же при надежном снабжении сырьем и стабильном сбыте готовой продукции.