Přesnost plnění prášku je důležitým faktorem v průmyslovém balení prášku. Pokud plnicí stroj trvale dodává příliš mnoho nebo příliš málo produktu, výrobci se mohou setkat s rozhazováním produktů, nedostatečně naplněnými balíky, nekonzistentností ve výrobě nebo dodatečnou kontrolou kvality-.
Zachování přesnosti plnění není jen otázkou jednorázové kalibrace stroje a ponechání beze změny. Vlastnosti prášku, plnicí zařízení, provozní podmínky a opotřebení stroje, to vše může ovlivnit skutečný výsledek plnění.
Praktický kalibrační program by se proto měl kombinovatpočáteční kalibrace, rutinní ověření, seřízení stroje a preventivní údržba.
Tento článek vysvětluje, jak na tostroj na plnění práškukalibrace funguje a co mohou výrobci udělat pro udržení stabilní přesnosti plnění během výroby.
Co je kalibrace stroje na plnění prášku?
Kalibrace je proces porovnání výstupu plnicího systému se známou referencí a provedení příslušných úprav, je-li to nutné.
U stroje na plnění prášku to obvykle znamená kontrolu, zda množství prášku dodaného dávkovacím systémem odpovídá cílové hmotnosti náplně.
Pokud je například cílová hmotnost balíku 1 kg, stroj potřebuje konzistentně dodávat přibližně požadované množství produktu, místo aby cíle jednoduše dosáhl jednou.
Na kalibraci je proto třeba pohlížet jako na součást širšího procesu{0}}kontroly přesnosti.
Přesný postup závisí na technologii plnění.
Šnekový plnicí stroj může vyžadovat úpravu rotace šneku, parametrů dávkování a podmínek podávání produktu. Gravimetrický plnicí systém se může spoléhat na měření zátěže-a kontrolní parametry. Jiné systémy mohou používat objemové dávkování nebo kombinace různých technologií.
Proč se mění přesnost plnění prášku?
Stroj na plnění prášku může v průběhu času produkovat různé výsledky plnění, i když nastavení stroje nebylo záměrně změněno.
Jedním z důvodů je, že vlastnosti prášku se mohou lišit.
Sypná hustota, distribuce velikosti částic, vlhkost, tekutost, soudržnost a provzdušňování mohou ovlivnit, jak se prášek pohybuje násypkou a dávkovacím mechanismem.
U šnekového plniče závisí množství produktu dodávaného během dané rotace šneku nejen na naprogramované rotaci, ale také na tom, jak konzistentně prášek vstupuje do šneku.
Stav stroje je dalším faktorem.
Opotřebení šneku, těsnění, ložisek, podávacích součástí nebo jiných kontaktních částí produktu-může postupně ovlivnit výkon dávkování.
Mezi další faktory patří:
Změny sypné hmotnosti prášku
Nekonzistentní podávání zásobníku
Nahromadění materiálu
Změny v konfiguraci šroubů
Nesprávné nastavení stroje
Problémy se zatěžovacím-článkem nebo senzorem
Mechanické vibrace
Produktové přemostění
Nedostatečné čištění stroje
Z tohoto důvodu vyžaduje zachování přesnosti jak kalibraci, tak řízení procesu.
Začněte se správnou cílovou hmotností
Před kalibrací stroje na plnění prášku musí být jasně definována cílová hmotnost plnění.
Cíl může být specifikován specifikací produktu, požadavky na balení, požadavky zákazníka nebo platnými regulačními požadavky.
Stroj by pak měl být nakonfigurován kolem tohoto cíle spíše než seřizovat zařízení na základě vizuálního úsudku.
Například stroj na plnění prášku určený k výrobě nominálního 500g balení by měl mít jasně definovaný cíl a vhodný rozsah přijatelnosti.
Přijatelný rozsah by měl vycházet z příslušných požadavků na produkt a kvalitu spíše než z libovolného čísla zvoleného pouze pro testování stroje.
Toto rozlišení je důležité, protožeopakovatelnost stroje a soulad s právními předpisy nemusí být nutně totéž.
Použijte vhodnou referenční stupnici
Při kontrole přesnosti plnění je nezbytné spolehlivé vážicí zařízení.
Stupnice použitá pro ověření by měla být vhodná pro hmotnost balíku a poskytovat dostatečné rozlišení pro úlohu měření.
Měl by být také udržován a ověřován podle postupů kvality výrobce.
Při testování plnicího stroje je třeba započítat prázdný obal nebo kontejner, aby bylo možné určit skutečnou čistou hmotnost produktu.
Základní výpočet je:
Čistá hmotnost produktu=Hmotnost naplněného balení – Hmotnost prázdného balení
V průběhu kalibračního procesu by měla být konzistentně používána stejná metoda měření.
Před kalibrací zahřejte stroj
Kalibrace by se normálně měla provádět za stabilních provozních podmínek, nikoli ihned po zapnutí stroje.
Stroj může potřebovat čas, než dosáhne normálního provozního stavu.
To může zahrnovat:
Zajištění stabilního podávání prášku
Umožňuje mechanickým součástem dosáhnout normálních provozních podmínek
Potvrzení, že zásobník obsahuje konzistentní množství produktu
Kontrola, zda plnicí systém funguje normálně
Zajištění chodu stroje v zamýšleném výrobním nastavení
Pokud se kalibrace provádí za podmínek, které se výrazně liší od běžné výroby, výsledná úprava nemusí odpovídat skutečné výkonnosti výroby.
Před kalibrací zkontrolujte prášek
Před seřízením stroje by měl být zkontrolován samotný výrobek.
Přesnost plnění prášku může být ovlivněna změnami sypné hmotnosti a chováním při toku.
Například prášek, který se více provzdušnil, může zabírat jiný objem než stejný prášek v kompaktnějším stavu.
Kohezní prášek může také téci jinak než volně tekoucí prášek.
To je důležité zejména pro objemové dávkovací systémy a šnekové plničky.
Plnicí stroj by proto měl být kalibrován pomocí stejného produktu, který bude používán při běžné výrobě, kdykoli to bude praktické.
Pokud se produkt výrazně změní, může být nutné stroj znovu{0}}otestovat a upravit.
Před provedením úprav zkontrolujte plnicí systém
Před změnou parametrů kalibrace zkontrolujte stroj.
To zabraňuje operátorům pokoušet se opravit mechanický problém pomocí softwaru nebo nastavení parametrů.
Mezi důležité kontrolní body patří:
Násypka na prášek
Šnekový šroub
Plnicí tryska
Podávací mechanismus
Kontaktní povrchy-produktu
těsnění
Ložiska
Senzory
Siloměry, pokud jsou použitelné
Polohování dopravníku
Mechanické spojovací prvky
Hledejte nahromaděný prášek, uvolněné součásti, neobvyklé vibrace, poškozené díly nebo nekonzistentní podávání.
Pokud mechanický problém způsobuje nepřesné plnění, samotná kalibrace neposkytuje spolehlivé dlouhodobé-řešení.
Kalibrujte šnekový plnicí stroj
Šnekové plničky jsou široce používány pro prášky, protože rotující šnek zajišťuje řízené objemové dávkování.
Obecný vztah lze zjednodušit takto:
Množství náplně ≈ Dodaný prášek na otáčku šroubu × Počet otáček šroubu
Skutečný vztah je však ovlivněn charakteristikami prášku a podmínkami podávání kolem šneku.
Během kalibrace operátor obvykle upraví parametry dávkování a poté zkontroluje skutečnou hmotnost produktu.
Pokud je naměřená hmotnost trvale pod cílovou hodnotou, může být nutné zvýšit dávkované množství.
Pokud je naměřená hmotnost trvale nad cílovou hodnotou, může být nutné snížit dávkované množství.
Důležité je, že úprava by měla být založena na skutečných měřeních spíše než na předpokladech.
Zkontrolujte vícenásobně naplněné balíčky
Jedno balení nestačí k vytvoření konzistence náplně.
Stroj může vyrobit jeden balíček blízko cíle a zároveň produkovat významné odchylky v rámci výrobní série.
Lepším přístupem je měření více balíků za stabilních provozních podmínek.
Výsledky pak lze vyhodnotit jako:
Průměrná hmotnost náplně
a
Rozdíly mezi jednotlivými balíčky
Pokud je například cíl 1 000 g a opakovaná měření jsou:
1,001 g
999 g
1,000 g
1,002 g
998 g
stroj vykazuje relativně těsné variace kolem cíle.
Pokud jsou výsledky:
970 g
1,030 g
985 g
1,018 g
995 g
průměr se může zdát rozumný, ale odchylky jsou mnohem větší.
To ukazuje, proč samotná průměrná hmotnost nestačí pro hodnocení plnění.
Rozlišujte přesnost od opakovatelnosti
Toto je jeden z nejdůležitějších konceptů při kalibraci plnění prášku.
Přesnostpopisuje, jak blízko je výsledek k cíli.
Opakovatelnostpopisuje, jak se konzistentně opakovaná měření vzájemně shodují za stejných podmínek.
Stroj může být vysoce opakovatelný, ale trvale chybný.
Například:
990 g
991 g
990 g
991 g
vykazuje dobrou opakovatelnost, ale pokud je cíl 1 000 g, stroj se systematicky neplní.
Správná reakce je upravit cílový výstup.
Naopak:
970 g
1,025 g
990 g
1,015 g
může mít průměr blízko cíle, ale špatnou opakovatelnost.
V takovém případě pouhá změna průměrného nastavení nevyřeší základní problém.
Měl by být prozkoumán proces podávání, tok prášku, mechanika stroje nebo systém měření.
Postupně upravujte stroj
Velké změny parametrů mohou ztížit kalibraci.
Lepším přístupem je provést řízené úpravy a poté provést další ověřovací cyklus.
U šnekového plnicího stroje to může zahrnovat úpravu:
Parametry otáčení šroubu
Doba dávkování
Rychlost plnění
Rychlost krmení
Počet dávkovacích cyklů
Sekvence plnění
Dostupné přesné parametry závisí na řídicím systému stroje.
Po každé smysluplné úpravě by měl operátor provést další měření, spíše než provádět několik změn současně.
To usnadňuje určení, která úprava ovlivnila výsledek.
Udržujte podmínky násypky stabilní
Hladina prášku uvnitř násypky může ovlivnit konzistenci podávání.
Pokud se násypka téměř vyprázdní, může se změnit tlak a tok materiálu do dávkovacího mechanismu.
V závislosti na konstrukci prášku a stroje to může ovlivnit množství materiálu dodávaného během každého dávkovacího cyklu.
Stabilní stav podávání je proto důležitý při zachování přesnosti plnění.
U automatizovaných systémů mohou snímače hladiny nebo automatické podávací systémy pomoci udržet konzistentnější dodávku materiálu.
Vhodná konfigurace však závisí na charakteristikách prášku a konstrukci stroje.
Zabraňte přemostění prášku a špatnému toku
Práškové přemostění může přerušit tok materiálu z násypky do plnicího mechanismu.
To může způsobit nekonzistentní dávkování a náhlé změny hmotnosti náplně.
Kohezní prášky jsou zvláště náchylné k problémům s tečením.
V závislosti na aplikaci může plnicí systém vyžadovat míchadlo, konstrukci násypky optimalizovanou pro produkt, podporu vibrací nebo jiné řešení podávání.
Správné řešení by mělo být vybráno spíše na základě skutečného prášku než automatického přidávání mechanického míchání.
Přílišné míchání může někdy prášek provzdušnit nebo způsobit jiné problémy s prouděním.
Udržujte šnek a plnicí trysku čisté
Nahromadění materiálu může ovlivnit geometrii dávkovacího systému a vytvořit nekonzistentní tok prášku.
Prášek se může hromadit kolem šneku, plnicí trysky, výstupu z násypky nebo jiných{0}}povrchů kontaktu s produktem.
Postupy čištění by proto měly být součástí programu běžné údržby.
Frekvence čištění by měla záviset na produktu, výrobním prostředí, požadavcích na změnu a konstrukci stroje.
U potravinářských a farmaceutických aplikací musí postupy čištění také splňovat příslušné požadavky na hygienu a kontrolu-kontaminace.
Zkontrolujte mechanické opotřebení
Mechanické opotřebení může postupně snižovat konzistenci výplně.
Šroub šneku, ložiska, těsnění a další součásti se mohou opakovaným provozem změnit.
Opotřebená součást nemusí způsobit zjevnou poruchu, ale může přispět ke zvýšené variabilitě.
Preventivní údržba by proto měla zahrnovat kontrolu komponentů, které přímo ovlivňují dávkování.
Pokud obsluha potřebuje opakovaně upravovat parametry plnění, aby byla zachována stejná cílová hmotnost, měl by být stroj spíše zkontrolován než průběžně znovu kalibrován.
Opakované kalibrační úpravy mohou být někdy příznakem základního mechanického problému.
Ověřte vážicí systém
U systémů využívajících siloměry nebo gravimetrické měření je třeba zkontrolovat samotný vážicí systém.
Nepřesný senzor může způsobit, že řídicí systém udělá nesprávná rozhodnutí o dávkování, i když mechanický plnicí systém funguje správně.
Vážicí zařízení by proto mělo být ověřeno podle postupů výrobce a systému jakosti závodu.
Je třeba vzít v úvahu také okolní mechanické prostředí.
Vibrace, mechanický kontakt, nestabilní podpěry nebo jiné vnější vlivy mohou ovlivnit výkon vážení.
Zaznamenejte výsledky kalibrace
Kalibrace by neměla být považována za jednorázovou{0}}úpravu bez dokumentace.
Základní kalibrační záznam může obsahovat:
Datum a čas
Identifikace stroje
Produkt
Cílová hmotnost náplně
Nastavení stroje
Referenční stupnice
Výsledky testů
Průměrná hmotnost
Pozorovaná variace
Úprava provedena
Operátor
Výsledek ověření
Historické záznamy usnadňují identifikaci trendů.
Pokud například stroj během několika měsíců postupně vyžadoval větší seřízení, může to znamenat opotřebení součástí nebo změnu vlastností produktu.
Záznamy tak mohou pomoci přeměnit kalibraci z reaktivní činnosti na součást programu preventivní údržby.
Kdy by měl být stroj na plnění prášku překalibrován?
Neexistuje jediný univerzální kalibrační interval, který by se vztahoval na každý stroj na plnění prášku.
Vhodná frekvence závisí na stroji, produktu, systému měření, výrobním prostředí, požadavcích na kvalitu a platných předpisech.
Ověření je však třeba zvážit, když:
Je představen nový produkt
Cílová hmotnost náplně se změní
Změnil se šnek nebo dávkovací systém
Vlastnosti produktu se mění
Provádí se hlavní údržba
Vymění se snímač nebo snímač zatížení
Stroj je přemístěn
Variace plnění se zvyšuje
Kontroly kvality-odhalují abnormální výsledky
Stroj byl delší dobu nečinný
U regulovaných aplikací by se měl plán kalibrace a ověřování řídit platným systémem jakosti a regulačními požadavky.
Kalibrace vs. rutinní ověřování hmotnosti
Kalibrace a rutinní ověřování by neměly být zaměňovány.
Kalibraceobecně zahrnuje porovnávání výkonu měření s referenčními hodnotami a v případě potřeby provedení úprav.
Rutinní ověřováníkontroluje, zda stroj nadále funguje v rámci stanovených požadavků.
Výrobce může kalibrovat zařízení během uvádění do provozu a poté provádět rutinní kontroly hmotnosti během výroby.
To vytváří zpětnou vazbu:
Kalibrovat → Vytvořit → Ověřit → V případě potřeby upravit → Udržovat
Přesný postup by měl definovat systém jakosti výrobce a požadavky aplikace.
Jak zlepšit dlouhodobou-přesnost plnění prášku
Udržování přesnosti v průběhu času vyžaduje více než jen seřízení stroje, kdykoli je balík mimo cíl.
Silnějším přístupem je kontrola celého procesu.
Klíčové oblasti jsou:
Stabilní prášek → Konzistentní krmení → Správné dávkování → Přesné měření → Rutinní ověřování → Preventivní údržba
Tento přístup pomáhá identifikovat zdroj odchylek spíše než jednoduše opravit konečné číslo.
Pokud se například hmotnost plnění stane nestabilní, operátor by se měl zeptat, zda problém pochází z toku prášku, podávání zásobníku, stavu šneku, výkonu senzoru nebo pohybu stroje.
Odpovědí nemusí být samotný parametr kalibrace.
Jak může DJ-PACK podporovat přesné plnění práškem
DJ-PACK poskytuje zařízení na plnění prášku pro různé práškové produkty, hmotnosti plnění a požadavky na výrobu.
V závislosti na aplikaci může být zařízení konfigurováno se šnekovým dávkováním, násypnými systémy, podávacím zařízením, plnicími tryskami, vážicími součástmi, dopravníky a dalšími pomocnými zařízeními.
Vhodná konfigurace závisí na faktorech, jako jsou vlastnosti prášku, cílová hmotnost, typ balení, výrobní kapacita a požadovaná přesnost plnění.
Zákazníkům, kteří hodnotí nový systém plnění prášku, mohou vzorky produktů a informace o aplikaci pomoci určit vhodnou konfiguraci dávkování.
Strojové testování je také užitečné, protože skutečné chování prášku se může výrazně lišit od toho, co lze předvídat ze samotného názvu produktu.
Závěrečné myšlenky
Udržování přesnosti plnění prášku je trvalý proces, nikoli jednorázová{0}}kalibrace.
Nejdůležitějšími kroky jsou stanovení správné cílové hmotnosti, použití vhodné referenční váhy, kalibrace za stabilních výrobních podmínek, ověření více balení, sledování přesnosti i opakovatelnosti a zkoumání mechanických příčin nebo příčin souvisejících s{0}}výrobkem, když se odchylky zvyšují.
U šnekových plnicích strojů je obzvláště důležité stabilní podávání prášku a konzistentní chod šneku.
Pravidelné čištění, preventivní údržba, ověřování{0}}systému vážení a záznamy o kalibraci mohou také pomoci udržet stabilní výkon po celou dobu životnosti stroje.
Dobře{0}}udržovaný stroj na plnění prášku by neměl vyžadovat neustálé ruční seřizování. Pokud je třeba opakovaně měnit parametry plnění, aby se zachoval stejný cíl, měla by být prozkoumána základní příčina.
Cílem kalibrace není jen to, aby jedno balení dosáhlo cílové hmotnosti. Jde o vytvoření opakovatelného procesu plnění, který může zůstat přesný za normálních výrobních podmínek.
