Dokładność napełniania proszkiem jest ważnym czynnikiem w przemysłowych opakowaniach proszków. Jeśli maszyna napełniająca stale dostarcza za dużo lub za mało produktu, producenci mogą doświadczyć rozdawnictwa produktów, niedopełnionych opakowań, niespójności w produkcji lub dodatkowej-kontroli jakości.
Utrzymanie dokładności napełniania nie polega po prostu na jednorazowej kalibracji maszyny i pozostawieniu jej bez zmian. Właściwości proszku, sprzęt do napełniania, warunki pracy i zużycie maszyny mogą mieć wpływ na rzeczywisty wynik napełniania.
Praktyczny program kalibracji powinien zatem łączyćwstępna kalibracja, rutynowa weryfikacja, regulacja maszyny i konserwacja zapobiegawcza.
W tym artykule wyjaśniono, jak to zrobićmaszyna do napełniania proszkiemkalibracyjnych i co producenci mogą zrobić, aby utrzymać stabilną dokładność napełniania podczas produkcji.
Co to jest kalibracja maszyny do napełniania proszkiem?
Kalibracja to proces porównywania wydajności systemu napełniania ze znanym punktem odniesienia i w razie potrzeby dokonywania odpowiednich regulacji.
W przypadku maszyny do napełniania proszkiem oznacza to zwykle sprawdzenie, czy ilość proszku dostarczana przez system dozowania odpowiada docelowej masie napełnienia.
Na przykład, jeśli docelowa waga opakowania wynosi 1 kg, maszyna musi stale dostarczać w przybliżeniu wymaganą ilość produktu, a nie tylko raz dotrzeć do celu.
Kalibrację należy zatem postrzegać jako część szerszego procesu-kontroli dokładności.
Dokładna procedura zależy od technologii napełniania.
Napełniarka ślimakowa może wymagać regulacji obrotu ślimaka, parametrów dozowania i warunków podawania produktu. Grawimetryczny system napełniania może opierać się na pomiarach ogniwa obciążnikowego i parametrach kontrolnych. Inne systemy mogą wykorzystywać dozowanie objętościowe lub kombinacje różnych technologii.
Dlaczego zmienia się dokładność napełniania proszkiem?
Maszyna do napełniania proszkiem może z czasem dawać różne wyniki napełniania, nawet jeśli ustawienia maszyny nie zostały celowo zmienione.
Jednym z powodów jest to, że właściwości proszku mogą się różnić.
Gęstość nasypowa, rozkład wielkości cząstek, wilgotność, płynność, spójność i napowietrzanie mogą wpływać na sposób przemieszczania się proszku przez zbiornik i mechanizm dozujący.
W przypadku napełniacza ślimakowego ilość produktu dostarczana podczas danego obrotu ślimaka zależy nie tylko od zaprogramowanego obrotu, ale także od tego, jak równomiernie proszek przedostaje się do ślimaka.
Stan maszyny to kolejny czynnik.
Zużycie ślimaka, uszczelek, łożysk, elementów podających lub innych{0}}części mających kontakt z produktem może stopniowo wpływać na wydajność dozowania.
Inne czynniki obejmują:
Zmiany gęstości nasypowej proszku
Nierównomierne podawanie zbiornika
Nagromadzenie materiału
Zmiany w konfiguracji śrub
Nieprawidłowe ustawienia maszyny
Problemy z ogniwem-lub czujnikiem
Wibracje mechaniczne
Mostkowanie produktów
Nieodpowiednie czyszczenie maszyny
Z tego powodu utrzymanie dokładności wymaga zarówno kalibracji, jak i kontroli procesu.
Zacznij od prawidłowej masy docelowej
Przed kalibracją maszyny do napełniania proszkiem należy jasno określić docelową masę napełnienia.
Cel może być określony przez specyfikację produktu, wymagania dotyczące opakowania, wymagania klienta lub obowiązujące wymagania regulacyjne.
Następnie należy skonfigurować maszynę pod kątem tego celu, zamiast dostosowywać sprzęt na podstawie oceny wizualnej.
Przykładowo maszyna do napełniania proszkiem przeznaczona do produkcji nominalnego opakowania 500 g powinna mieć jasno określony cel i odpowiedni zakres akceptacji.
Akceptowalny zakres powinien wynikać z mających zastosowanie wymagań dotyczących produktu i jakości, a nie z dowolnej liczby wybranej wyłącznie do testów maszynowych.
To rozróżnienie jest ważne, ponieważPowtarzalność maszyny i zgodność opakowania z przepisami niekoniecznie są tym samym.
Użyj odpowiedniej skali odniesienia
Do sprawdzania dokładności napełniania niezbędne jest niezawodne urządzenie ważące.
Skala stosowana do weryfikacji powinna być dostosowana do wagi przesyłki i zapewniać wystarczającą rozdzielczość dla zadania pomiarowego.
Należy go także konserwować i weryfikować zgodnie z procedurami jakości producenta.
Podczas testowania maszyny napełniającej należy uwzględnić puste opakowanie lub pojemnik, aby można było określić rzeczywistą masę netto produktu.
Podstawowe obliczenia to:
Masa produktu netto=Waga wypełnionego opakowania − Waga pustego opakowania
W całym procesie kalibracji należy konsekwentnie stosować tę samą metodę pomiaru.
Rozgrzej maszynę przed kalibracją
Kalibrację należy zwykle przeprowadzać w stabilnych warunkach pracy, a nie bezpośrednio po włączeniu maszyny.
Maszyna może potrzebować czasu, aby osiągnąć normalny stan pracy.
Może to obejmować:
Ustalenie stabilnego karmienia proszkiem
Umożliwienie komponentom mechanicznym osiągnięcia normalnych warunków pracy
Potwierdzenie, że w zbiorniku znajduje się stała ilość produktu
Sprawdzenie, czy system napełniania działa prawidłowo
Upewnienie się, że maszyna działa przy zamierzonych ustawieniach produkcyjnych
Jeśli kalibracja jest wykonywana w warunkach znacznie różniących się od normalnej produkcji, wynikająca z niej korekta może nie odzwierciedlać rzeczywistej wydajności produkcji.
Sprawdź proszek przed kalibracją
Przed regulacją maszyny należy sprawdzić sam produkt.
Na dokładność napełniania proszkiem mogą mieć wpływ zmiany gęstości nasypowej i zachowania przepływu.
Na przykład proszek, który stał się bardziej napowietrzony, może zajmować inną objętość niż ten sam proszek w bardziej zwartym stanie.
Spójny proszek może również płynąć inaczej niż proszek sypki-.
Jest to szczególnie ważne w przypadku systemów dozowania wolumetrycznego i napełniaczy ślimakowych.
Dlatego też maszynę napełniającą należy skalibrować przy użyciu tego samego produktu, który będzie używany podczas normalnej produkcji, jeśli jest to możliwe.
Jeśli produkt ulegnie znaczącym zmianom, może zaistnieć potrzeba ponownego-przetestowania i dostosowania maszyny.
Przed dokonaniem regulacji sprawdź system napełniania
Przed zmianą parametrów kalibracji należy dokonać przeglądu maszyny.
Zapobiega to próbom naprawienia problemu mechanicznego przez operatorów poprzez dostosowanie oprogramowania lub parametrów.
Do ważnych punktów kontrolnych należą:
Zbiornik na proszek
Śruba ślimakowa
Dysza do napełniania
Mechanizm podawania
Powierzchnie kontaktowe-produktu
Uszczelki
Namiar
Czujniki
Ogniwa obciążnikowe, jeśli ma to zastosowanie
Pozycjonowanie przenośnika
Łączniki mechaniczne
Poszukaj nagromadzonego proszku, luźnych elementów, nietypowych wibracji, uszkodzonych części lub nierównego podawania.
Jeśli problem mechaniczny powoduje niedokładne napełnianie, sama kalibracja nie zapewni niezawodnego, długoterminowego rozwiązania-.
Kalibracja maszyny do napełniania ślimakiem
Wypełniacze ślimakowe są szeroko stosowane do proszków, ponieważ obracająca się śruba zapewnia kontrolowane dozowanie objętościowe.
Ogólną zależność można uprościć jako:
Ilość wypełnienia ≈ Proszek dostarczany na obrót ślimaka × Liczba obrotów ślimaka
Jednakże na rzeczywistą zależność wpływają właściwości proszku i warunki podawania wokół ślimaka.
Podczas kalibracji operator zazwyczaj dostosowuje parametry dozowania, a następnie sprawdza rzeczywistą masę produktu.
Jeżeli zmierzona masa ciała stale utrzymuje się poniżej wartości docelowej, może zaistnieć potrzeba zwiększenia dozowanej dawki.
Jeśli zmierzona masa stale przekracza wartość docelową, może zaistnieć potrzeba zmniejszenia dozowanej ilości.
Ważne jest, aby korekta opierała się na rzeczywistych pomiarach, a nie na założeniach.
Sprawdź wiele wypełnionych opakowań
Jedno opakowanie nie wystarczy do ustalenia konsystencji nadzienia.
Maszyna może wyprodukować jedno opakowanie blisko celu, jednocześnie powodując znaczne różnice w całej serii produkcyjnej.
Lepszym podejściem jest pomiar wielu opakowań w stabilnych warunkach pracy.
Wyniki można następnie ocenić pod kątem:
Średnia waga wypełnienia
I
Różnice pomiędzy poszczególnymi pakietami
Na przykład, jeśli cel ma masę 1000 g, a powtarzane pomiary to:
1,001 g
999 g
1,000 g
1,002 g
998 g
maszyna wykazuje stosunkowo niewielkie zróżnicowanie wokół celu.
Jeśli wyniki są następujące:
970 g
1,030 g
985 g
1,018 g
995 g
średnia może wydawać się rozsądna, ale różnice są znacznie większe.
To pokazuje, dlaczego sama średnia waga nie jest wystarczająca do oceny wydajności napełniania.
Odróżnij dokładność od powtarzalności
Jest to jedna z najważniejszych koncepcji kalibracji napełniania proszkiem.
Dokładnośćopisuje, jak blisko celu jest wynik.
Powtarzalnośćopisuje, jak konsekwentnie powtarzane pomiary zgadzają się ze sobą w tych samych warunkach.
Maszyna może być wysoce powtarzalna, ale zawsze błędna.
Na przykład:
990 g
991 g
990 g
991 g
wykazuje dobrą powtarzalność, jednak jeśli docelowa masa wynosi 1000 g, maszyna systematycznie niedopełnia.
Prawidłową reakcją jest dostosowanie docelowej mocy wyjściowej.
Odwrotnie:
970 g
1,025 g
990 g
1,015 g
może mieć średnią bliską wartości docelowej, ale słabą powtarzalność.
W takiej sytuacji zwykła zmiana średniego ustawienia nie rozwiąże podstawowego problemu.
Należy zbadać proces podawania, przepływ proszku, mechanikę maszyny lub system pomiarowy.
Dostosuj maszynę stopniowo
Duże zmiany parametrów mogą utrudnić kalibrację.
Lepszym podejściem jest dokonanie kontrolowanych korekt, a następnie przeprowadzenie kolejnego cyklu weryfikacji.
W przypadku maszyny do napełniania ślimakiem może to obejmować regulację:
Parametry obrotu ślimaka
Czas dozowania
Szybkość napełniania
Prędkość karmienia
Liczba cykli dozowania
Kolejność napełniania
Dokładne dostępne parametry zależą od systemu sterowania maszyny.
Po każdej znaczącej regulacji operator powinien wykonać kolejny pomiar, zamiast wprowadzać kilka zmian jednocześnie.
Ułatwia to określenie, która korekta miała wpływ na wynik.
Utrzymuj stabilne warunki w zbiorniku
Poziom proszku w zbiorniku może mieć wpływ na konsystencję podawanej paszy.
Jeśli zbiornik będzie prawie pusty, ciśnienie i przepływ materiału do mechanizmu dozującego może się zmienić.
W zależności od proszku i konstrukcji maszyny może to mieć wpływ na ilość materiału dostarczanego podczas każdego cyklu dozowania.
Dlatego stabilne warunki podawania są ważne dla utrzymania dokładności napełniania.
W przypadku systemów zautomatyzowanych czujniki poziomu lub automatyczne systemy podawania mogą pomóc w utrzymaniu bardziej spójnych dostaw materiału.
Jednakże odpowiednia konfiguracja zależy od właściwości proszku i konstrukcji maszyny.
Zapobiegaj mostkowaniu proszku i słabemu przepływowi
Mostkowanie proszku może przerwać przepływ materiału ze zbiornika do mechanizmu napełniającego.
Może to spowodować nierówne dawkowanie i nagłe zmiany masy nadzienia.
Proszki spoiste są szczególnie podatne na problemy z przepływem.
W zależności od zastosowania system napełniania może wymagać mieszadła, konstrukcji zbiornika zoptymalizowanej pod kątem produktu, wspomagania wibracyjnego lub innego rozwiązania w zakresie podawania.
Właściwy roztwór należy wybrać na podstawie rzeczywistej zawartości proszku, a nie automatycznie mieszając mechanicznie.
Zbyt intensywne mieszanie może czasami spowodować napowietrzenie proszku lub spowodować inne problemy z przepływem.
Utrzymuj ślimak i dyszę napełniającą w czystości
Gromadzenie się materiału może wpływać na geometrię systemu dozowania i powodować niespójny przepływ proszku.
Proszek może gromadzić się wokół ślimaka, dyszy napełniającej, wylotu leja samowyładowczego lub innych-powierzchni stykających się z produktem.
Dlatego też procedury czyszczenia powinny zostać uwzględnione w programie rutynowej konserwacji.
Częstotliwość czyszczenia powinna zależeć od produktu, środowiska produkcyjnego, wymagań dotyczących wymiany i konstrukcji maszyny.
W przypadku zastosowań spożywczych i farmaceutycznych procedury czyszczenia muszą być również zgodne z obowiązującymi wymogami w zakresie higieny i kontroli-zanieczyszczeń.
Sprawdź zużycie mechaniczne
Zużycie mechaniczne może stopniowo zmniejszać konsystencję wypełnienia.
Śruba ślimaka, łożyska, uszczelki i inne elementy mogą zmienić stan w wyniku powtarzającej się pracy.
Zużyty element może nie powodować oczywistej awarii, ale może przyczynić się do zwiększenia zmienności.
Konserwacja zapobiegawcza powinna zatem obejmować kontrolę elementów mających bezpośredni wpływ na dozowanie.
Jeśli operator wielokrotnie musi dostosowywać parametry napełniania, aby utrzymać tę samą wagę docelową, maszynę należy sprawdzić, a nie stale ją ponownie kalibrować.
Powtarzające się korekty kalibracji mogą czasami być objawem podstawowego problemu mechanicznego.
Sprawdź system ważenia
W przypadku systemów wykorzystujących czujniki wagowe lub pomiary grawimetryczne należy sprawdzić sam system ważący.
Niedokładny czujnik może spowodować, że system sterowania podejmie błędne decyzje dotyczące dozowania, nawet jeśli mechaniczny system napełniania działa prawidłowo.
Dlatego też urządzenie ważące powinno być legalizowane zgodnie z procedurami producenta i zakładowym systemem jakości.
Należy również wziąć pod uwagę otaczające środowisko mechaniczne.
Wibracje, kontakt mechaniczny, niestabilne podpory lub inne czynniki zewnętrzne mogą mieć wpływ na wydajność ważenia.
Zapisz wyniki kalibracji
Kalibracji nie należy traktować jako-jednorazowej regulacji bez dokumentacji.
Podstawowy zapis kalibracji może obejmować:
Data i godzina
Identyfikacja maszyny
Produkt
Docelowa masa wypełnienia
Ustawienia maszyny
Skala referencyjna
Wyniki testu
Średnia waga
Zaobserwowana zmienność
Dokonano regulacji
Operator
Wynik weryfikacji
Dane historyczne ułatwiają identyfikację trendów.
Na przykład, jeśli maszyna wymagała stopniowo większych regulacji w ciągu kilku miesięcy, może to wskazywać na zużycie podzespołów lub zmianę właściwości produktu.
Zapisy mogą zatem pomóc w przekształceniu kalibracji z czynności reaktywnej w część programu konserwacji zapobiegawczej.
Kiedy należy ponownie skalibrować maszynę do napełniania proszkiem?
Nie ma jednego uniwersalnego okresu kalibracji, który miałby zastosowanie do każdej maszyny do napełniania proszkiem.
Odpowiednia częstotliwość zależy od maszyny, produktu, systemu pomiarowego, środowiska produkcyjnego, wymagań jakościowych i obowiązujących przepisów.
Weryfikację należy jednak rozważyć, gdy:
Wprowadzono nowy produkt
Zmienia się docelowa masa nadzienia
Zmieniono ślimak lub system dozowania
Charakterystyka produktu ulega zmianie
Przeprowadzana jest główna konserwacja
Wymieniono czujnik lub ogniwo obciążnikowe
Maszyna została przeniesiona
Zwiększa się zmienność wypełnienia
Kontrole-jakości pozwalają wykryć nieprawidłowe wyniki
Maszyna była bezczynna przez dłuższy czas
W przypadku zastosowań regulowanych harmonogram kalibracji i weryfikacji powinien być zgodny z obowiązującym systemem jakości i wymogami regulacyjnymi.
Kalibracja a rutynowa weryfikacja masy
Nie należy mylić kalibracji i rutynowej weryfikacji.
Kalibrowaniezazwyczaj polega na porównaniu wyników pomiarów z wzorcem i dokonaniu korekt, jeśli to konieczne.
Rutynowa weryfikacjasprawdza, czy maszyna nadal działa zgodnie z ustalonymi wymaganiami.
Producent może skalibrować sprzęt podczas rozruchu, a następnie przeprowadzić rutynowe kontrole masy podczas produkcji.
Tworzy to pętlę sprzężenia zwrotnego:
Kalibracja → Produkcja → Sprawdź → Dostosuj, jeśli to konieczne → Konserwacja
Dokładna procedura powinna być określona przez system jakości producenta i wymagania aplikacji.
Jak poprawić długoterminową-dokładność napełniania proszkiem
Utrzymanie dokładności w czasie wymaga czegoś więcej niż tylko regulacji maszyny, gdy paczka znajduje się poza celem.
Silniejszym podejściem jest kontrolowanie całego procesu.
Kluczowe obszary to:
Stabilny proszek → Stałe podawanie → Prawidłowe dozowanie → Dokładny pomiar → Rutynowa weryfikacja → Konserwacja zapobiegawcza
Takie podejście pomaga zidentyfikować źródło zmienności, a nie po prostu korygować ostateczną liczbę.
Na przykład, jeśli ciężar wypełnienia staje się niestabilny, operator powinien zapytać, czy problem wynika z przepływu proszku, podawania zasobnika, stanu ślimaka, działania czujnika lub ruchu maszyny.
Odpowiedzią może nie być sam parametr kalibracji.
Jak DJ-PACK może pomóc w dokładnym napełnianiu proszkiem
DJ-PACK zapewnia sprzęt do napełniania proszkiem dla różnych produktów w proszku, ciężarów nadzienia i wymagań produkcyjnych.
W zależności od zastosowania, sprzęt można skonfigurować ze ślimakami dozującymi, systemami zbiorników, urządzeniami podającymi, dyszami napełniającymi, elementami ważącymi, przenośnikami i innym sprzętem pomocniczym.
Odpowiednia konfiguracja zależy od takich czynników, jak charakterystyka proszku, docelowa waga, rodzaj opakowania, wydajność produkcyjna i wymagana dokładność napełniania.
W przypadku klientów oceniających nowy system napełniania proszkiem próbki produktów i informacje o zastosowaniu mogą pomóc w określeniu odpowiedniej konfiguracji dozowania.
Testowanie maszynowe jest również przydatne, ponieważ rzeczywiste zachowanie proszku może znacznie różnić się od tego, co można przewidzieć na podstawie samej nazwy produktu.
Ostatnie przemyślenia
Utrzymywanie dokładności napełniania proszkiem to proces ciągły, a nie jednorazowe zadanie kalibracji.
Najważniejsze kroki to ustalenie prawidłowej masy docelowej, użycie odpowiedniej skali referencyjnej, kalibracja w stabilnych warunkach produkcji, weryfikacja wielu opakowań, monitorowanie dokładności i powtarzalności oraz zbadanie przyczyn mechanicznych lub związanych z produktem-w przypadku wzrostu odchyleń.
W przypadku maszyn napełniających ślimakowych szczególnie ważne jest stabilne podawanie proszku i stała praca ślimaka.
Regularne czyszczenie, konserwacja zapobiegawcza, weryfikacja-systemu ważącego i zapisy kalibracji mogą również pomóc w utrzymaniu stabilnej wydajności przez cały okres użytkowania maszyny.
Dobrze-konserwowana maszyna do napełniania proszkiem nie powinna wymagać ciągłej ręcznej regulacji. Jeżeli w celu utrzymania tego samego poziomu docelowego konieczne jest wielokrotne zmienianie parametrów napełniania, należy zbadać przyczynę.
Celem kalibracji nie jest po prostu doprowadzenie do tego, aby jedno opakowanie osiągnęło wagę docelową. Ma to na celu ustanowienie powtarzalnego procesu napełniania, który może zachować dokładność w normalnych warunkach produkcji.
