Máquinas formadoras y selladoras de cajas: formación y cierre de cajas de envío
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Este artículo forma parte de la serie de conocimientos sobre embalaje de Soontrue, en la sección "Clasificación y aplicaciones de las máquinas de embalaje". Para obtener una visión más amplia de las capas de embalaje y los tipos de máquinas, consulte "Clasificación y aplicaciones de las máquinas de embalaje" y "Explicación del embalaje primario, secundario y terciario".
En una línea de envasado automatizada, una vez envueltos, embolsados, envasados en bolsas o en cajas de cartón, los productos aún deben colocarse en cajas de envío para su transporte y distribución. Aquí es donde las formadoras y selladoras de cajas desempeñan un papel crucial. Juntas, forman y cierran las cajas de cartón corrugado para que estén listas para su paletización y logística de salida.
Una formadora de cajas, también llamada máquina formadora de cajas, máquina formadora de cajas o máquina formadora de cajas de cartón, toma automáticamente piezas planas de cartón corrugado, las abre en forma de caja y sella las solapas inferiores. Una selladora de cajas, también conocida como máquina selladora de cajas, selladora de cajas de cartón o máquina encintadora de cajas, cierra y sella las solapas superiores de las cajas llenas con cinta adhesiva o pegamento termofusible. Estos dos tipos de equipos constituyen la base del embalaje moderno de final de línea.
Este artículo explica qué son las formadoras y selladoras de cajas, cómo funcionan, los principales tipos de máquinas (incluidas las formadoras de cajas horizontales, las formadoras de cajas verticales, los diseños de brazo mecánico y servo), las aplicaciones típicas y cómo encajan en sistemas completos de embalaje y paletizado de cajas.
1. ¿Qué son las formadoras y selladoras de cajas y cómo funcionan?
Una formadora de cajas es una máquina que convierte automáticamente cajas de cartón corrugado en cajas completamente formadas con fondo sellado, listas para la carga del producto. En lugar de que los operadores abran manualmente cada caja y sellen el fondo, la formadora de cajas realiza esta tarea con velocidad y calidad constantes.
Una máquina selladora de cajas realiza el paso complementario al final del proceso de embalaje de cajas: cierra las solapas superiores de las cajas llenas y aplica cinta o pegamento, produciendo una caja de envío terminada y estable.
1.1 Principio básico de funcionamiento de una formadora de cajas
Aunque los diseños difieren, una formadora de cajas típica trabaja en la siguiente secuencia:
- Alimentación en blanco
Las cajas planas se apilan en un cargador. Un brazo de vacío o un sistema de succión mecánico recoge una pieza a la vez.
- Apertura de caso
La pieza en bruto se tira o se empuja hasta obtener una forma rectangular abierta. Según el diseño, esto se realiza mediante brazos mecánicos, levas y varillajes, o con sistemas de movimiento servoaccionados que controlan la apertura con precisión.
- Plegado de la solapa inferior
Las solapas inferiores se pliegan en una secuencia definida (normalmente la solapa anterior, la posterior y luego las internas y externas) para que el estuche permanezca cuadrado.
- Sellado inferior
La parte inferior de la caja está sellada con cinta adhesiva o pegamento termofusible.
- En una formadora de cajas de tipo cinta, las correas laterales impulsan la caja a través de un cabezal de encintado inferior, que aplica cinta a lo largo de la costura inferior.
- En una formadora de cajas con sistema de fusión en caliente, una unidad de pegamento aplica pegamento termofusible a las solapas inferiores y unos dispositivos de compresión presionan las solapas entre sí hasta que se fija la unión.
Ambos métodos de sellado se pueden utilizar para el sellado inferior; la elección depende del peso del producto, las condiciones logísticas y los estándares de embalaje de la empresa.
- Descargar
La caja armada y sellada en la parte inferior se descarga en un transportador, lista para ser cargada de forma manual o automática por una empacadora de cajas.
1.2 Principio básico de funcionamiento de una selladora de cajas
Una selladora de cajas generalmente procesa cajas que ya han sido llenadas con productos:
- Alimentación de cajas y plegado de solapas
Las cajas llenas entran a la máquina mediante una cinta transportadora. Guías mecánicas y barras de plegado pliegan las solapas laterales y superior en la posición correcta.
- Sellado superior
Un cabezal de pegado o encintado aplica cinta adhesiva o pegamento termofusible a lo largo de la costura superior, creando un sello fuerte y consistente.
- Descargar
La caja sellada sale de la máquina selladora de cajas y se desplaza hacia el etiquetado, el control de peso o la paletización.
Tanto el armado como el sellado de las cajas son fundamentales para garantizar que las cajas permanezcan cuadradas, estables y seguras durante su manipulación, almacenamiento y envío. Unas cajas mal formadas o mal selladas pueden provocar daños en el producto, inestabilidad de los pallets y problemas de seguridad.
2. Tipos de formadoras y selladoras de cajas
Existen diversas maneras de clasificar las máquinas formadoras y selladoras de cajas. Para una selección práctica, cuatro dimensiones son especialmente útiles: orientación de la caja (horizontal o vertical), tipo de movimiento/accionamiento (mecánico o servo), método de sellado (cinta adhesiva o termofusible) y nivel de automatización (semiautomático o totalmente automático).
2.1 Formadoras de cajas horizontales vs. verticales
Además del tipo de accionamiento, las formadoras de cajas también se pueden clasificar según la orientación de la caja durante el conformado. En proyectos reales, esto suele implicar elegir entre una formadora de cajas horizontal y una vertical. Si bien ambas pueden formar cajas RSC estándar, su estabilidad y comportamiento en líneas de alta velocidad difieren.
Formadora de cajas horizontal
En una formadora de cajas horizontal, las cajas planas se almacenan horizontalmente en un almacén. Un sistema de succión toma una caja, la extrae lateralmente y la abre en forma rectangular mientras la caja reposa de lado. Las solapas inferiores se pliegan y se sellan en esta posición horizontal, y la caja formada se transfiere a una cinta transportadora.
Muchas máquinas formadoras de cajas horizontales tradicionales dependen en gran medida de cilindros neumáticos para los movimientos de apertura y formación. Esto hace que la estabilidad general sea más sensible a la calidad del suministro de aire comprimido. Si la presión del aire fluctúa o el aire no está lo suficientemente limpio y seco, pueden producirse montajes incorrectos, cajas parcialmente abiertas o esquinas deformadas, especialmente a altas velocidades.
Los diseños horizontales son comunes en líneas más antiguas o simples y pueden ser una buena opción donde:
- Las velocidades de línea son moderadas
- El rango de tamaño de la caja es limitado
- La planta ya cuenta con numerosos sistemas neumáticos y tiene servicios de aire muy estables.
Formadora de cajas vertical
Una formadora de cajas vertical mantiene la caja en posición vertical durante el formado. Las piezas se extraen del cargador y se abren de modo que la caja quede apoyada sobre su panel inferior con la parte superior abierta hacia arriba. Las solapas inferiores se pliegan y se sellan mientras la caja está en posición vertical, y la caja formada se descarga en posición vertical, lista para el empaquetado con carga superior o lateral.
Debido a que la caja está sostenida por su panel inferior y la gravedad ayuda a mantenerla cuadrada, una máquina formadora de cajas vertical generalmente ofrece:
- Mayor estabilidad estructural durante el conformado
- Mejor cuadratura y geometría de caja más consistente
- menor sensibilidad a las fluctuaciones del aire comprimido, especialmente cuando se combina con ejes servoaccionados
- Operación más confiable a velocidades más altas o en condiciones de producción 24/7
Por estas razones, muchas líneas automatizadas modernas prefieren ahora formadoras de cajas verticales, especialmente donde la calidad de las cajas y el tiempo de funcionamiento de la línea son cruciales. Las soluciones de formación de cajas de Soontrue se basan en este concepto de formadora de cajas vertical, que combina el formado vertical con el movimiento servocontrolado para mejorar la estabilidad, admitir una gama más amplia de tamaños de caja y simplificar la integración con sistemas automáticos de empaquetado y paletizado de cajas.
En la práctica, tanto las formadoras de cajas horizontales como las verticales pueden procesar cajas de cartón corrugado estándar. Sin embargo, cuando los fabricantes buscan mayor estabilidad, mejor rendimiento en condiciones de aire variables y una integración más sencilla en líneas totalmente automatizadas, una formadora de cajas vertical suele ser la opción preferida.
2.2 Formadora de cajas servo estándar vs. máquina formadora de cajas robótica
Desde una perspectiva de arquitectura y control, las modernas formadoras de cajas verticales en muchas fábricas se basan en dos conceptos principales:
- Formadora de cajas vertical con servomotor estándar
- Máquina robótica para montar cajas
Ambos utilizan tecnología servo, pero la estructura y el nivel de rendimiento son diferentes.
Formadora de cajas vertical con servomotor estándar
Una formadora de cajas servo estándar se construye alrededor de una estructura de formado vertical donde varios movimientos clave (recogida de piezas, apertura, transporte y plegado de solapas) son impulsados por servomotores y soportados por actuadores neumáticos. Los perfiles de movimiento y la temporización se definen en el servocontrolador, lo que permite:
- Cambios basados en recetas entre diferentes tamaños de caja
- Mejor control de la cuadratura de la caja en comparación con los diseños puramente neumáticos o accionados por leva
- Rendimiento confiable en líneas de velocidad media a alta
Este tipo de máquina es una solución sólida y rentable para muchas fábricas de alimentos, bebidas y bienes de consumo que buscan automatizar la formación de cajas con un buen equilibrio entre rendimiento e inversión.
Máquina robótica para montar cajas
Una máquina formadora de cajas robótica (también llamada formadora de cajas robótica o abridora de cajas robótica) lleva el concepto a otro nivel. En lugar de depender únicamente de mecanismos fijos, un brazo robótico recoge la pieza plana, abre la caja y la mantiene en su posición mientras se pliegan y sellan las solapas inferiores.
En comparación con una formadora de cajas servo estándar, una máquina formadora de cajas robótica generalmente proporciona:
- Mayor flexibilidad en la forma en que se seleccionan, abren y sujetan los espacios en blanco
- Movimiento de apertura más suave y controlado, especialmente para piezas más grandes o pesadas.
- Adaptación más sencilla a diferentes diseños de cajas y futuros cambios de embalaje.
- Posibilidades de posicionamiento más avanzadas al integrarse con diseños complejos o múltiples líneas descendentes
En otras palabras, ambos diseños utilizan control servo, pero la máquina formadora de cajas robótica se posiciona como la solución de gama alta por encima de la formadora de cajas vertical servo estándar, especialmente para clientes que necesitan máxima flexibilidad, un movimiento de apertura más suave y una integración más avanzada con el embalaje automático de cajas y paletizado robótico.
2.3 Sellado con cinta adhesiva vs. sellado termofusible para fondos y tapas de cajas
Desde la perspectiva del método de sellado, tanto las formadoras de cajas (sellado inferior) como las máquinas selladoras de cajas (sellado superior) utilizan principalmente dos métodos:
- Cinta adhesiva (selladoras de cajas con cinta / formadoras de cajas con cinta)
- Simple y ampliamente utilizado
- Cambios de rollo de cinta sencillos y costes operativos relativamente bajos
- Adecuado para muchas aplicaciones donde los casos no son extremadamente pesados.
- Pegamento termofusible (selladoras de cajas termofusibles / formadoras de cajas termofusibles)
- Cierre más fuerte y rígido
- A menudo se prefiere para productos pesados o de alto valor y envíos de larga distancia.
- Requiere un fundidor de pegamento, mangueras y boquillas y mantenimiento regular.
En la práctica, las fábricas pueden usar cinta adhesiva para cajas de peso estándar y reservar el termofusible para cargas más pesadas, envíos de exportación o cuando se requiere mayor rigidez para la estabilidad de los palés. La clave está en alinear el método de sellado, tanto inferior como superior, con el peso del producto, las condiciones del almacén y las condiciones de transporte.
2.4 Sistemas semiautomáticos vs. sistemas totalmente automáticos
En términos de nivel de automatización:
- Formadora/selladora de cajas semiautomática
- La máquina ayuda a abrir o sellar, pero los operadores aún realizan algunos pasos manualmente (por ejemplo, colocar productos en cajas abiertas o doblar manualmente algunas solapas).
- Una buena opción de nivel de entrada para fábricas pequeñas que están en transición desde operaciones totalmente manuales.
- Máquinas formadoras y selladoras de cajas totalmente automáticas
- Abrir, formar y sellar cajas con mínima intervención del operador.
- Diseñado para alimentar directamente a un sistema automático de empaquetado de cajas y paletizado, formando parte de una solución continua de final de línea.
A medida que aumentan las velocidades de línea y los costos laborales, la mayoría de las fábricas medianas y grandes migran hacia sistemas de formación y sellado de cajas totalmente automáticos integrados en líneas de envasado completas.
3. Aplicaciones típicas y configuraciones de línea
Debido a que manejan cajas de envío, las formadoras y selladoras de cajas aparecen en casi todas las industrias que utilizan cajas de cartón corrugado.
3.1 Alimentos , bebidas y bienes de consumo
En plantas de alimentos y bebidas, las aplicaciones típicas incluyen:
- Montaje de cajas para galletas envueltas en flow pack, productos de panadería o confitería
- Formando cajas para bolsas de snacks, pastas, arroz o productos congelados
- Sellado de cajas cargadas con paquetes de café, bolsas prefabricadas o cajas multipack
- cerrar cajas con bebidas embotelladas o enlatadas (a menudo después del embalaje en bandeja o embalaje envolvente)
Aquí, las máquinas formadoras de cajas y las máquinas selladoras de cajas se instalan generalmente directamente antes y después de las empaquetadoras de cajas o de las empaquetadoras de cajas wrap-around.
3.2 Hogar , cuidado personal y cosmética
Para productos de cuidado personal y del hogar, soporte para montaje y sellado de cajas:
- Cajas de envío de detergentes, productos de limpieza y recambios
- Estuches que contienen cajas de cosméticos o cajas de perfumes envueltas
- Cajas a granel para distribución minorista y cumplimiento de comercio electrónico
En estas industrias, una caja ordenada y cuadrada es importante no solo para la estabilidad de los pallets, sino también para los sistemas de automatización del almacén, como los sistemas de almacenamiento y recuperación automáticos o los sistemas de transporte.
3.3 Productos farmacéuticos , sanitarios e industriales
En el sector farmacéutico y sanitario, las máquinas formadoras y selladoras de cajas se utilizan para:
- Estuches para cajas de medicamentos serializadas
- sellar cajas que contienen dispositivos médicos o kits de diagnóstico
- Integrarse con sistemas de agregación y seguimiento y rastreo
Para productos industriales, hardware, productos electrónicos o kits B2B, el armado y sellado de cajas garantiza que los productos pesados o sensibles lleguen al cliente en buenas condiciones, con etiquetado y códigos de barras uniformes.
3.4 Configuraciones de línea típicas
Dependiendo del tamaño de la planta y los objetivos de automatización, es posible que vea:
- Configuración sencilla
- Carga manual de cajas
- Formadora de cajas semiautomática
- Selladora de cajas semiautomática
- Configuración intermedia
- Formadora automática de cajas
- Encajado manual o semiautomático
- Máquina automática de sellado de cajas
- Configuración totalmente automática
- Formadora de cajas → Encajadora automática → Selladora de cajas → Paletizadora
Cuanto más automatizada sea la línea, más importante será garantizar que las máquinas formadoras de cajas produzcan cajas cuadradas y consistentes y que las máquinas selladoras de cajas puedan mantener el ritmo de la velocidad de empaquetado de cajas.
4. Cómo encajan el montaje y sellado de cajas en la automatización del final de línea
En un sistema integrado de empaquetado de final de línea, las formadoras y selladoras de cajas son componentes esenciales. Enmarcan el proceso de empaquetado: una al inicio y otra al final.
Una configuración típica de final de línea podría verse así:
Los productos se envasan mediante envolvedoras de flujo, máquinas envasadoras verticales (VFFS), máquinas envasadoras de bolsas prefabricadas, estuchadoras o máquinas de sobreenvoltura.
- Formación de casos
Una formadora de cajas forma y sella automáticamente las cajas de envío a partir de piezas planas. Las cajas se descargan con una orientación uniforme sobre una cinta transportadora de alimentación.
- Embalaje en caja
Los productos se cargan en cajas abiertas mediante una empaquetadora automática, ya sea con sistema de recogida y colocación, carga lateral o carga superior. Los patrones y los recuentos de capas se definen mediante recetas.
- Sellado de caja
Las cajas llenas pasan a una máquina selladora de cajas donde se doblan las solapas superiores y se sellan con cinta o pegamento.
- Paletizado y enfardado
Las cajas selladas se transportan a un robot paletizador o a un paletizador convencional y luego se envuelven para su almacenamiento y envío.
Al planificar una línea automatizada, los fabricantes deben considerar:
- rango de tamaño de caja requerido y frecuencia de cambio
- Integración de formadoras y cerradoras de cajas con empacadoras y paletizadoras de cajas
- Elección entre formadora de cajas horizontal y vertical según las necesidades de diseño y estabilidad.
- Elección entre formadoras de cajas mecánicas/de levas y servomotoras para mayor flexibilidad y velocidad
- Posibilidad de elegir entre cinta adhesiva y sellado termofusible tanto para la parte inferior como para la superior, en función de las condiciones de envío y el peso del producto.
Una sección de montaje y sellado de cajas bien diseñada garantiza que todo el proceso de final de línea sea estable, eficiente y esté listo para soportar un mayor rendimiento a medida que crece la demanda.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Cuál es la diferencia entre una formadora de cajas y una selladora de cajas?
Una formadora de cajas forma cajas abiertas con piezas planas y sella las solapas inferiores, creando cajas vacías y listas para llenar. Una selladora de cajas cierra y sella las solapas superiores de las cajas una vez llenas con el producto.
P2: ¿Cuándo debo elegir una formadora de cajas vertical en lugar de una horizontal?
Elija una formadora de cajas vertical cuando necesite mayor estabilidad de formado, mejor cuadratura de las cajas y un rendimiento más robusto en condiciones de aire variables, especialmente a altas velocidades. Los diseños verticales también son más fáciles de integrar con muchas empacadoras de cajas de carga superior y robóticas.
P3: ¿Cuándo es preferible un formador de cajas servo a un diseño puramente mecánico?
Una formadora de cajas servo es preferible cuando se necesitan cambios frecuentes de tamaño, velocidades más altas o un movimiento más fluido, o cuando la formadora debe integrarse perfectamente con un sistema automático de empaquetado y paletizado de cajas. El servocontrol permite ajustar los perfiles y tiempos de movimiento mediante recetas en lugar de cambios mecánicos.
P4: ¿Cómo puedo decidir entre el sellado con cinta y con pegamento termofusible?
El sellado con cinta es sencillo, rentable y adecuado para diversas aplicaciones. El pegamento termofusible proporciona sellos más resistentes y rígidos, y suele ser la opción preferida para envíos pesados, de alto valor o de larga distancia. La elección final depende del peso del producto, las condiciones logísticas y los estándares de embalaje interno, tanto para la parte inferior como para la superior de las cajas.
P5: ¿Necesito una formadora de cajas y una selladora de cajas?
En el envasado de final de línea totalmente automatizado, sí. La formadora de cajas prepara las cajas vacías para el embalaje, y la selladora de cajas asegura las cajas llenas para su envío. En plantas más pequeñas, algunos fabricantes empiezan con solo una selladora de cajas y forman las cajas manualmente, y posteriormente añaden una formadora de cajas a medida que aumenta el volumen.
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