Ağırlık ölçümünün yüklenme işleminin otomatik kontrolü

Tartım ölçeğinin yükleme işleminin otomatik kontrolü

1. Genel Bakış
Torbalar, şişeler, teneke kutular vb. İle paketlenmiş bazı ürünler önce doldurulmalı ve daha sonra paketin içindeki malların net ağırlığının pakette belirtilen ağırlık ile tutarlı olduğundan emin olmak için bir kontrol üzerine tartılması gerekir. Bununla birlikte, doldurma makinesinin mekanik özelliklerindeki değişiklikler, malzemelerin özelliklerindeki değişiklikler ve diğer nedenlerden dolayı, her pakete doldurulmuş malların ağırlığı değişebilir, bu da aşırı doldurma veya az doldurma ile sonuçlanabilir. Aşırı aşırı doldurma, şirketin kârını etkilerken, düşük doldurma müşteri şikayetlerine yol açabilir ve şirketin itibarına zarar verebilir.

Ambalajın doldurma işlemi sırasında mallar sıvı, toz veya küçük granüler formdaysa, doldurma işlemi, ambalajda işaretlenen malların ağırlığının doğru ve aşırı ağır olmamasını sağlamak için tartım ölçeğinin gerçek zamanlı ölçüm değerleri aracılığıyla otomatik olarak kontrol edilebilir.

2. Kontrolör üzerindeki yüklemenin otomatik kontrolü
Yükleme makinesi geri bildirim sinyallerine dayanarak otomatik kontrol altındayken, Checkweigher'dan algılama verileri malların önceden ayarlanmış hedef ağırlık değeri ile karşılaştırılır. Daha sonra denetleyiciye bir geri bildirim sinyali gönderilir ve yükleme makinesinin yükleme miktarı aktüatör yoluyla ayarlanır, böylece malların ağırlık hatası ve yükleme makinesinin yükleme miktarının sürüklenmesinden kaynaklanan malların yükleme miktarındaki değişim (Şekil 1'de gösterildiği gibi). Yükleme makinesi tarafından yüklenen malların Checkweigher'a ulaşması biraz zaman aldığından, yükleme makinesinin bir sonraki yükleme miktarı ayarı için kontrol hesaplamasını yapmadan önce tartım ekranının gecikmesi gerekir.

Şekil 1 Tartım ölçeğinin yüklenmesi için otomatik kontrol prensibinin şematik diyagramı

Şekil 1 Tartım ölçeğinde yükleme için otomatik kontrol prensibinin şematik diyagramı orijinal görüntüyü indir

2.1 Temel Yükleme Kontrol Türleri
Bir kontrol üzerinde çalıştırılabilecek iki temel yükleme kontrolü türü vardır. Bunlar:

Sürekli Yükleme Kontrolü: Bu sürekli kontrol sistemi, çıkışı her paketin ağırlığı ile kullanıcı tarafından ayarlanan hedef ağırlık arasındaki farkla orantılı olan bir kontrol sinyali oluşturabilir. Son derece hızlı bir tepki süresine sahip düzenleyici bir sistemdir.

Ortalama Yükleme Kontrolü: Ortalama yükleme kontrolü, önce o zaman içinde geçen paket sayısına göre belirlenebilen bir "süre" ayarlanmasını gerektirir. Örneğin, verim 120 pc/dakika olduğunda, 20 paket geçmeye kararlıysa, "süre" 10 saniyedir. Kontrol sistemi, 20 paketin ortalama ağırlığını 10 saniyelik süre içinde hesaplar, bu değer ile kullanıcı tarafından ayarlanan hedef ağırlık arasındaki farkı karşılaştırır ve doldurma kafalarının doldurma hacmini ayarlamak için bir düzeltme sinyali oluşturur. Bu sistem çoğunlukla çoklu dolgu kafaları olan dolgu makinelerinde kullanılır.

2.2 Şarj makinesi için geri bildirim kontrol sinyalleri türleri
Şarj makinesine gönderilen üç tür geri bildirim kontrol sinyali vardır:

Analog modülasyon: Voltaj veya akım döngü kontrol sinyalleri gibi analog kontrol sinyalleri.

Nabız frekansı: Kontrol sinyali, ağırlık sapmasının yönüne ve genliğine dayanan bir dizi çıkış darbesidir.

Nabız Süresi: Kontrol sinyali, ağırlık sapmasının yönüne ve büyüklüğüne göre değişen bir süreye sahip tek bir darbedir.

2.3 Yükleme için ölçekli geri besleme kontrol sistemi tartı tartı
Yüksek ambalaj doğruluğu gerektiğinde ve emtia ambalajının dikkate alınması gerektiğinde, yükleme için bir çift kontrol ölçeği geri besleme kontrol sistemi, Şekil 2'de gösterildiği gibi benimsenebilir. Bu sistemde, boş şişenin ağırlığı, ölçüm 1 ile tespit edilir ve sinyal, net yükleme ağırlığının tespiti için tartım ölçeğine iletilir. Net yükleme ağırlığının algılama verileri, yükleyiciye bir geri bildirim sinyali olarak girilir, böylece net yükleme ağırlığının gerçek zamanlı kontrolü elde edilir.

Şekil 2, yükleme miktarının çift kontrol ve yeniden açılması için otomatik kontrol prensibinin şematik diyagramı

Şekil 2 Çift kontrol ve yeniden yükleme miktarı için otomatik kontrol prensibinin şematik diyagramı orijinal resmi indir

3 Standart Otomatik Kontrol Süreci
Geri bildirim sırasında yükleme makinesinin otomatik kontrol işlemi, tartım ölçeği ve yükleme makinesi sürekli iletişim kuruyor. Malların ağırlığındaki bir sapma tespit edilirse, yükleme makinesinin yükleme hacmi, sapmanın etkisinin düzeltilebilmesini sağlamak için üretim üzerinde önemli bir olumsuz etkisi olmadan önce ayarlanır. Süreçte, tartım ölçeğinin yükleme makinesine geri bildirim sinyalleri gönderdiği ve otomatik kontrol gerçekleştirdiği birkaç adım aşağıdadır [90]:

Adım 1 - Yükleme makinesinde sapma meydana gelir

Adım 1, tartım ölçeğinin, yükleme makinesinin yükleme miktarında azalan yönde bir sapmayı tespit ettiğini gösterir (Şekil 3'te gösterildiği gibi). Bu eğilim devam ederse, yükleme miktarındaki sapma artacak ve mallar düşük olabilir (zayıf mallar bir haç ile işaretlenir).

Adım 2 - Yükleme makinesine bir geri bildirim sinyali gönderin

Adım 2, yükleme miktarını ayarlamak için tartım ölçeğinden geri bildirim sinyalinin yükleme makinesine gönderildiğini gösterir (Şekil 4'te gösterildiği gibi). Bununla birlikte, tartma ölçeğinin artık yükleme makinesine ayarlamalar yapmak için rehberlik etmeyeceği gecikme süresi vardır.

Şekil 3 Yükleme makinesinin sapması

Şekil 3 Yükleme makinesinin sapması Orijinal resmi indir

Şekil 4 Checkweigher, yükleme makinesine bir geri bildirim sinyali gönderir.

Şekil 4 Tartım ölçeğinden yükleme makinesine gönderilen geri bildirim sinyali orijinal resmi indir

Adım 3 - Gecikme süresinden sonra, yükleme makinesi yükleme hacmini değiştirir.

Adım 3, gecikme süresinin, yükleme makinesi yükleme miktarını değiştirdikten sonra malların tartım ölçeğine ulaşması için gereken süreye eşit olduğunu göstermektedir (Şekil 5'te gösterildiği gibi). Gecikme süresinin ötesinde, yükleme makinesi yükleme miktarını değiştirdi ve malların ağırlığı normale dönüyor (normal mallar bir onay işareti ile işaretlenmiştir).

Şekil 5, yükleme makinesinin gecikme süresinden sonra yükleme hacmini değiştirdiğini göstermektedir.

Şekil 5 Yükleme makinesi, gecikme süresinden sonra yükleme hacmini değiştirir. Orijinal Resmi İndir

Adım 4 - Yükleme sapmalarının düzeltilmesi

Adım 4, yükleme makinesinin yükleme miktarının azaltma yönündeki sapmasının geri bildirim kontrolü ile düzeltildiğini göstermektedir (Şekil 6'da gösterildiği gibi).

Şekil 6 Yükleme sapmasını düzeltme

Şekil 6 Yükleme Sapma Düzeltme Orijinal Görüntüyü İndir

Üretim hattının taşıma hızı sabit kaldığında, doldurma makinesi ile kontrol eti artarsa, dolum makinesi ile kontrol makinesi arasında daha fazla paket bulunacak ve yukarıda belirtilen gecikme süresi uzatılacaktır. Bu nedenle, ideal bir durumda, checkweigher, ağırlık doldurma değişikliklerine en doğrudan ve hızlı bir şekilde yanıt vermek için doldurma makinesine mümkün olduğunca yakın kurulmalıdır.

Geri bildirim kontrolü, şarj cihazının şarj hacminin zamanla ayarlanabileceğini göstermeyi amaçlamaktadır. Ayarlama bir seferde yapılamazsa, ardışık yaklaşımla elde edilebilir (Şekil 7'de gösterildiği gibi).

Şekil 7 Geribildirim Kontrol Trend Grafiği

Şekil 7 Geribildirim Kontrol Trend Grafiği Orijinal Resmi İndir

4 Geri bildirim kontrolünün uygulama örnekleri
4.1 Süt Doldurma
Belirli bir grup şirketinin 500g sıvı süt ambalajı için yerel standart, ambalajla 508g'dir ve üretim süreci kontrol endeksi 510g'dir. Tartım ölçeğinin kullanılmasından önce, ortalama dolum ağırlığı 515.231g idi ve 17.5 g dalgalanma aralığı. Orijinal işlemin tartma ekipmanı yoktu ve doldurma makinesi bir Tetra PAK üründü. Doldurma hacmi, bir manuel düğme ile manuel olarak ayarlandı ve mekanik cihazın doldurma hacmini kontrol etmek için teli çekme kablosu. Biyerba Almanya'dan CWM750 Tartım ölçeği kullanılarak otomatik kontrol testi yapılmıştır. İlk olarak, tartma ölçeği test edildi ve elde edilen ağırlık dağılım eğrisi verileri, yaklaşık 1G standart sapması ile ideal normal dağılıma yakındı. Otomatik kontrol testi sırasında, hedef ağırlık 510.3g olarak ayarlandı, üst sınır sınırı değeri 1.6g olarak ayarlandı ve alt sınır sınırı TU1 508g olarak ayarlandı. Doldurma makinesinin tartım ölçeğinden geri bildirim sinyaline dayanan doldurma hacminin otomatik kontrol testi uygulandıktan sonra, doldurma hacminin otomatik ayarlanması, kurşun vidayı yönlendiren ve kolu ayarlayan basamak motoru tarafından elde edildi (Şekil 8'de gösterildiği gibi). Test sonuçları, ortalama dolum ağırlığının 510.299g'ye düştüğünü ve dalgalanma aralığının 8g'ye düştüğünü gösterdi. Çanta başına ortalama 4 g süt tasarrufu sağlandı ve bu da önemli ekonomik faydalar sağladı.

Şekil 8 Sıvı süt doldurma için geri bildirim kontrol sisteminin şematik diyagramı

Şekil 8 Sıvı süt doldurma için geri bildirim kontrol sisteminin şematik diyagramı orijinal görüntüyü indir

1- Tartış Ölçek
2- Ağırlık Ekran
3- Ağırlık sapmasına dayalı farklı nabız sayımlarına sahip sinyal
4- Kontrol Sistemi PLC + HMI
5- Step Motor
6- bağlantı çubuğu
7- Hacim ayar kolu doldurma
8- Tetra Pak Ambalaj Makinesi

4.2 Diş Macunu Dolgusu
Thermo Fisher Scientific, diş macununun ağırlığını tespit etmek ve kontrol etmek için Guangzhou'daki Procter & Gamble'ın diş macunu doldurma üretim hattına çift kanallı bir kontrol kurdu (Şekil 9'da gösterildiği gibi).

Diş macunu tartım aralığı 10g ila 250g'dir, maksimum uzunluk ve genişlik sırasıyla 220mm ve 40 mm'dir. Verim dakikada 120 parçadır ve doğruluk 0.1g'dir. Diş macunu doldurma hattına bir kontrol cihazı ekleyerek, sadece üst ve düşük ağırlık sınırları kontrol edilemez, aynı zamanda diş macununun doldurma hacmini kontrol etmek için bir geri bildirim kontrol seçeneği eklenebilir, böylece standart altı ürünlerin oranını önemli ölçüde azaltabilir. Geri bildirim ayarının üst sınır aralığı, standart değerin izin verilen sapmasının üst sınırı ile reddetmenin üst sınırı arasındadır; Geri bildirim kontrolünün alt sınır aralığı, standart değerin izin verilen sapmasının alt sınırı ile reddetmenin alt sınırı arasındadır (Şekil 10'da gösterildiği gibi). En son örnekleme kuyruğu verilerinin gerçek ortalama ağırlık değerine dayanarak, geri bildirim hatası ayar değerinin darbe genişliği elde edilir.

Şekil 9 Diş macunu doldurma üretim hattında çift kanal kontrol

Şekil 9 Diş Macunu Doldurma Hattında Çift Kanallı Kontrol Çekçisi Orijinal Resmi İndir

Şekil 1-0 Geribildirim Kontrol Ayar Aralığı

Şekil 10 Geribildirim Kontrol Ayarı Aralığı Orijinal Resmi İndir

Üst ve alt sınır geri besleme çıkışı, servo motorunu kontrol etmek ve kontrol perdesini değiştirmek için doldurma makinesinin anahtar girişine bağlı olan röle darbe çıkışını benimser, böylece diş macunu doldurma hacmini ayarlar. Örneğin, diş macunu ağırlığı örnekleme değeri aşağı doğru sürüklenecek şekilde tespit edildiğinde, tartım ölçeği diş macunu doldurma hacmini arttırmak için doldurma makinesine bir ayar sinyali gönderir. Dolum macunu doldurma hacmini ayarlayan dolum makinesi işlemi sırasında, tartım ölçeği herhangi bir ayar sinyali göndermez. Ayarlama tartma ölçeğinden geçtikten sonra doldurma makinesi tarafından doldurulan diş macunu, diş macunu ağırlığı örnekleme değerinin aşağı doğru sürüklenme eğiliminin düzeltildiği gözlenebilir. Diş macunu ağırlığı örnekleme değeri hala kalite gereksinimlerini karşılayamazsa, tartım ölçeği doldurma makinesine tekrar bir ayar sinyali gönderebilir. Geri bildirim kontrolü eklenmeden önce, Procter & Gamble, doldurma sistemi hatalarının neden olduğu düşük kilolu önlemek için her bir diş macunu tüpünü 2G ile aşırı doldurarak doldurma hacmini kontrol etti. Dakikada 120 tüp üretim hızı ile yıllık çıkış yaklaşık 120 milyon tüptür ve her tüp 100g ağırlığındadır. Aşırı doldurma 1G'ye düşürülebilirse, yılda 120 ton diş macunu doldurma hacmi kaydedilebilir, bu da ilave 1,2 milyon diş macunu doldurulabilir. Tüp başına 2 yuan maliyetle hesaplanan yıllık kayıp azaltma 2.4 milyon yuan. Yüksek hızlı ve yüksek hassasiyetli bir tartı ölçeğinin piyasa fiyatı 400.000 yuan'dan azdır ve yatırım maliyeti iki ay içinde geri kazanılabilir.

4.3 simit hamuru dilimleme
İnsanlar İngiliz simit fabrikası tarafından üretilen simitleri sever. Bunlar, insanların hızlı tempolu yaşam tarzlarına uygun ekonomik ve yemesi kolay atıştırmalıklardır. Fabrika, müşteri standartlarını karşılayan simit üretmek için heveslidir, bu nedenle simitlerin zayıf kilolu olmasını tercih eder, bu da müşteri memnuniyetini etkileyebilir. Bununla birlikte, aşırı kilolu simit fabrikanın kar marjını etkiler ve çok hafif veya çok ağır olan simitlerin çekici olmayan bir dairesel şekle sahiptir. Bu nedenle, hamur dilimleme işlemini kontrol etmek gerekir, ancak zorluk karmaşıktır, çünkü hamur dilimleme sırasında hacimde genişleme eğilimindedir, yoğunluğunu ve dolayısıyla dilimlenmiş hamurun ağırlığını azaltır. Dilimleyici neredeyse aynı hacimde hamur parçalarını kesebilse de, bir parti başında kesilmiş hamur parçaları hala parti sonunda kesilmiş olanlardan daha ağırdır.

Mettler-Toledo'nun yüksek hızlı şirketi, üreticilere kontrol etmek için bir çözüm sağlar: Hope altında hamuru depolayan, hamuru benzer boyut ve şekil parçalarına ayıran ve daha sonra dört üretim hattına dağıtan bir kesme makinesi vardır. Her üretim hattı, toplam 300 pc/dk verimle dakikada 75 simit çalıştırır. Çok kanallı yüksek hızlı XS serisi Checkweigher, üretim hattına entegre edilmiştir ve operatör, tartım ekranının dokunmatik ekran kullanıcı arayüzü aracılığıyla dört üretim hattını izleyebilir ve kontrol edebilir. Yüksek hızlı Checkweigher'dan elde edilen veriler, kesme makinesiyle gerçek zamanlı olarak iletişim kurabilir ve kesilmiş hamurun ağırlığını ayarlayabilir. Kontrolör, hamurun aşırı kilolu bir sinyali tespit ederse, kesme hamurunun ağırlığını kesme makinesi tarafından azaltır ve eğer bir düşük ağırlık sinyali tespit ederse, kesik hamurun ağırlığını artıracaktır. Çekçinin geri bildirimi bilgileri hamur kesme makinesine gönderilir, böylece hamur kesme makinesi fermantasyondan etkilenmez ve her zaman kesilmiş hamurun ağırlığının kıvamını korur. Yeni sistem aşırı doldurmayı azaltabilir, standart dışı ürünleri azaltabilir ve verimliliği artırabilir. Yüksek hızlı çok kanallı kontrol, tamamen paslanmaz çelik bir yapı benimser, Amerikan sertifikasının katı temizlik ve hijyen gereksinimlerini karşılar ve aşar. Ayrıca, yüksek basınç ve yüksek sıcaklıklı yıkama için katı IP-69K standardına uygundur.

4.4 Sığır Dilim Tepsisi Ambalaj
Amerika Birleşik Devletleri'nin Pasifik Kuzeybatı bölgesindeki müşteriler sığır eti dilimlemek için sığır eti işleme makineleri kullanır ve daha sonra ambalaj makinesi sığır dilimlerini köpük plastik tepsilere yerleştirir. Tepsiler daha sonra ambalaj için dış ambalaj makinesine gönderilir. Her tepsideki sığır eti dilimlerinin ağırlığı 1.00 lbs ila 1.05 lbs arasında değişir. Tepsi ağırlığı kalifiye ise, sevkiyat için etiketlenecek ve kutulanacaktır. Tepsi ağırlığı niteliksizse, etiketlenmez ve bu etiketlenmemiş tepsi otomatik olarak kaldırılır. Personel çıkarılan ambalajı manuel olarak açmalı, köpük plastik tepsilerini atmalı ve sığır dilimlerini iade etmelidir. Ekipman konfigürasyonu sorunları nedeniyle, sığır dilimi ambalaj makinesi ile ağırlık ve fiyat etiket makinesi arasındaki mesafe oldukça büyüktür, aralarında yaklaşık 100 tepsidir. İki makine arasında böylesine büyük bir mesafede bir geri bildirim döngüsü oluşturmak zordur, bu da%20'nin üzerinde bir tepsi reddetme oranı ile sonuçlanır!

Yeniden iş için gereken süreyi azaltmak için, müşteri tepsideki sığır eti dilimlerinin ağırlığını 1.05 lbs'nin üzerinde ayarladı ve bu da tepsinin aşırı doldurma miktarını artırdı. Ambalaj süresinin sıkı olduğu durumlarda, müşteri atılacak paket sayısında bir azalmayı sağlamak için ağırlık ayarının üst sınırını 1.10 lbs'ye yükseltecektir. Sonuç olarak, aşırı doldurulmuş malların sayısı önemli ölçüde arttı ve müşterinin ambalaj atığı, aşırı emek tüketimi, aşırı kilolu paketlerin yeniden çalışması ve malların aşırı doldurulması nedeniyle zarar görmesine neden oldu. Sürekli daha iyi çözümler arıyorlar.

Müşteri, sığır dilimi ambalaj makinesinin hemen arkasına Amerika Birleşik Devletleri'nden bir VBS checkweigher kurdu. Sığır dilimi ambalaj makinesi ve ağırlık fiyatı etiket makinesi arasındaki 100 paletin orijinal mesafesi ile karşılaştırıldığında, kontrol kurulduktan sonraki mesafe sadece 7 paletti. Ambalaj ağırlığı eğilimi hakkında geri bildirim sağlayarak, her paletteki sığır dilimlerinin ağırlığı hızlı bir şekilde ayarlanabilir. Bu, müşterinin ambalajlamadan önce aşırı kilolu olan paletleri derhal ortadan kaldırmasını sağlayarak, ağırlık tutarlı olmayan paket sayısını önemli ölçüde azaltır.

Çekçiyi taktıktan sonra, paletlerin% 2'sinden azı ağırlık aralığını aştı. Yeniden iş hacmi%95 azaldı! Sonuç olarak, müşteri yılda 67.000 dolar tasarruf etti! Bu, malların ambalajdan çıkarılması için işgücü maliyetlerini içermez. Ek olarak, paletlerdeki sığır dilimlerinin ağırlık aralığını 1.00 lbs'ye 1.04 lbs'ye ayarladılar ve aşırı doldurmayı%28 oranında azalttılar. Her paletin ortalama ağırlığı 1.014 lbs ila 1.025 lbs idi. Görünüşe göre bu küçük ağırlık farkı yıllık 102.000 dolar gelire yol açtı. Bu müşteri, birkaç hafta içinde yaklaşık 170.000 $ (işçilik maliyetleri hariç) toplam yıllık gelir elde etti (işçilik maliyetleri hariç).

5 Sonuç
Tartım ölçeğinin yükleme işleminin otomatik kontrolü, sadece malların net ağırlığının gereksinimleri karşılamasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda işletmenin faydalarını en üst düzeye çıkarmak için malların olabildiğince fazla yüklenmesini en aza indirir. Ve üretim sitesinin gerçek koşullarına göre alınan çeşitli önlemler, kullanıcıların bu hedefe ulaşmasını sağlayabilir.