Как избежать недовеса продукта и его переизбытка? Наладить эффективный контроль за качеством и количеством фасуемых потоков? Ответ однозначен – использовать системы электронного взвешивания.

Механические устройства взвешивания и дозирования постепенно вытесняют­ся микропроцессорными системами. Использование электронных компонен­тов позволяет более эффективно контролировать процессы производства про­дукта и его упаковки.

Европейское законодательство предписывает каждому произ­водителю, чтобы вес упако­ванного продукта в среднем был не меньше веса, который указан на упаковке, будь то пакетик с орешками или 50-килограммовый мешок с сахарным песком. Поэтому тем, кто зани­мается расфасовкой и упаковкой какой-либо продукции, приходится решать до­вольно непростую проблему: как избе­жать недовеса продукта и вместе с тем его переизбытка? Как можно наладить эф­фективный контроль за качественными и количественными характеристиками фа­суемых потоков, управляя ими с наиболь­шей   оперативностью? Ответ   однозна­чен — использовать системы электронно­го взвешивания.

В принципе, существует всего два основ­ных вида дозирования — по объему и по весу. Первое обычно используется для распределения сыпучих продуктов с воз­можно меньшим сечением отдельных час­тичек дозируемого вещества (например, порошков, песка, зерна, соли, круп, жид­костей и т. д.). Объемные дозаторы до­вольно широко применяются в конструк­циях самых разных упаковочных машин, они очень дешевы и имеют хорошую про­изводительность. Но их слабое место — невысокая точность дозирования. Если представить, что в такой дозатор подают­ся продукты неправильной, сложной фор­мы, неоднородные по геометрическим раз­мерам, скажем, макаронные изделия или чипсы, отклонение от заданного веса будет варьироваться в недопустимо боль­шом диапазоне значений, поскольку при каждом цикле заполнения рабочей части объемного дозатора эти предметы будут занимать всякий раз новое положение, по-разному соприкасаясь между собой. Таким образом, в одной упаковке продук­та окажется больше, в другой — меньше. В конце концов, дисперсия веса каждой упакованной единицы может привести не только к потерям продукта, но и ко впол­не обоснованным претензиям со стороны потребителей. Эта ситуация не возникнет при использовании электронного весово­го дозирования. Упаковочное оборудова­ние, в котором реализованы технические решения, основанные на дозировании по весу с использованием электронных ком­понентов, разумеется, дороже обычного, иногда — на порядок. Поскольку на взве­шивание необходимо время, пусть и не­значительное, производительность сни­жается. Но зато точность у весового доза­тора значительно выше, чем у объемного. Преимущество электроники и в том, что в процессе упаковки можно все время от­слеживать вес брутто, нетто и вес тары, перед каждым новым циклом устанавли­вать весы на нуль или осуществлять авто­подстройку нуля. Возможны также вы­борка тары и ввод значений с клавиатуры или дистанционного пульта управления, суммирование результатов взвешивания (например, за смену) и вывод их на пе­чать, не говоря уже о сборе данных и об­мене ими внутри локальной сети предпри­ятия. Все это позволяет намного эффек­тивнее руководить упаковочными процес­сами любого уровня сложности.

На производствах с автоматизированны­ми технологическими циклами часто при­ходится взвешивать не только отдельные материальные предметы в потоке (изделия или упаковки), но и неделимые среды: не­упакованные сыпучие или жидкие продук­ты. Для смеси этих продуктов или их рас­фасовки необходимо произвести операцию взвешивания. Применение микропроцес­сорной техники дает возможность регули­ровать производительность в режиме on­line, точно выдерживать рецептуру, сни­жать себестоимость продукции, минимизировать недовес или перевес продукта в ко­нечной упаковке. Именно поэтому все боль­шее число производителей современного фасовочно-упаковочного оборудования пе­реходит на оснащение своих машин систе­мами электронного весового дозирования.

Принцип действия электронных весовых устройств основан на преобразовании веса в аналоговый электрический сигнал и далее в цифровой вид. Функции первич­ного преобразователя, как правило, вы­полняют тензометрические датчики, ко­торые воспринимают нагрузку и выраба­тывают электрический сигнал. Усиление, оцифровка и обработка сигнала возложе­на на специальные электронные устрой­ства. Результаты обработки информации от датчика могут выводиться на системы индикации. Оцифрованные сигналы пере­даются через интерфейсные кабели в ЭВМ, где полученные измерительные данные собираются и обрабатываются. В зависимости от результатов обработки компьютер отдает те или иные команды для исполнительных механизмов дозато­ра.

Весоизмерительные датчики — важней­шие элементы взвешивающих устройств, непосредственно воспринимающие нагруз­ку. Датчики выпускаются ограниченным числом фирм, специализирующихся в этой

области. Сердцем каждого датчика является тензорезистор — элемент, изготовление которого во многом напоминает производство компьютерных чипов.

«Датчики, а особенно тензорезисторы, по сути, результат применения сложных дорогостоящих технологий, и опыта, нарабатываемого годами. Если датчики делаю относительно многими, то тензорезисторы выпускает не такое уж большое количество фирм. Ведь к их качеству предъявляю высочайшие требования, особенно если тензорезисторам предстоит работать в агрессивных средах, при низкой температуре, в условиях вибрационных помех», — говорит Максим Кошкин, генеральный директор компании «КВТ-М», официального представителя фирмы НВМ Wagetech GmbH в России и Белоруссии.

Датчики бывают самые разные — для измерения скорости, веса, давления, грузки растяжением или сжатием и др. С незаменимы, например, при измерении с скорости движения ленты конвейера или в дозирующих емкостях, при взвешивании контейнеров, бункеров, а также для более тесного взвешивания в двухскоростном режиме, когда при приближении веса к зад ному скорость заполнения тары уменьшается, что увеличивает точность дозирования.

На отечественном рынке комплектующих для весоизмерения и дозирования. представлены как производители с мировым именем, так и отечественные изготовители. Это компании НВМ, Scaime, CAS, Ishida Europe (представительство в России — ECI Limited), Siemens, Omron, Во (Tedea), «Тензо-М», «Метра» («Метра» еще и официальный дистрибьютор американских компаний Transcell и Sensotronics).

Большинство фирм-участников рынка поставляет и комплектующие, и готовые решения. Так, компания НВМ, одна из мировых лидеров на рынке весоизмерительной аппаратуры, предлагает в России самый широкий спектр продуктов собственного производства (тензодатчики, электроника для весов, программное обеспечение в том числе и для упаковочной отрасли Примером применения такой продуй может служить набор компонентов — датчик нагрузки Z6 и весы SW 9002 —для взвешивания сыпучих материалов, фасуемых в мешки по 25-50 кг, что позволяет обеспечить высокую точность измерен максимальную скорость наполнения и эксплуатационную надежность работы в среде с запыленном воздухом. При работе затора любое различие между заданно фактической нагрузкой отслеживается системой взвешивания через датчик. Обнару­жив такое несоответствие, система коррек­тирует работу дозатора упаковочной маши­ны при следующем измерении. Электрон­ные блоки оцифровки и обработки сигна­лов тензодатчика широко применяются там, где необходимо динамическое взвеши­вание. В этом случае от системы требует­ся быстрая передача измеряемых данных с отсеиванием помех от движущихся меха­низмов. Комплектующие от НВМ применя­ются в устройствах весового жидкостного дозирования, мультиголовочных и многору­чьевых дозаторах упаковочных машин, и разумеется, в весах различных типов и др. Специально для пищевой промышленнос­ти НВМ изготавливает датчики в пыленеп­роницаемом и влагоустойчивом корпусе из нержавеющей стали.

Из отечественных фирм необходимо от­метить ЗАО «Тензо-М» (Люберецкий р-н Московской области) и компанию «Метра» (г. Обнинск). Это, пожалуй, наиболее круп­ные изготовители весоизмерительного обо­рудования в России.

ЗАО «Тензо-М» в основном ориентирова­но на выпуск промышленных электронных весовых устройств и тензодатчиков и се­рийно выпускает бункерные весы и дозато­ры с электронным управлением для пере­рабатывающей промышленности (взвеши­вание комбикормов, семян, сахара, крупы, зерна, муки и др.). Из продукции «Тензо-М» можно выделить полуавтоматические дозаторы серии «Дельта» и «Гамма» для взвешивания поступающих равномерным потоком сыпучих продуктов и упаковки их в мешки от 20 до 50 кг, «Сигма» и «Поток» статического взвешивания сырья и готовой продукции. Дозатор «Гамма» позволяет ав­томатически взвешивать сыпучие вещества для фасовки в мешки от 20 до 50 кг, осна­щен шнековым питателем для равномерной подачи продукта и механизмом уплотнения пылящих веществ в мешке. Весы бункер­ного типа «Поток» имеют алгоритм работы, основанный на суммировании взвешивае­мых доз, что позволяет получить повышен­ную точность при перевешивании больших партий продукта. ЗАО «Тензо-М» выпуска­ет и многофункциональные весовые инди­каторы, предназначенные для использова­ния в составе различного весоизмеритель­ного и дозирующего оборудования.

Среди российских производителей самый внушительный ассортимент весоизмери­тельной техники у фирмы «Метра». Это прежде всего платформенные, вагонные и автомобильные весы, весовые индикаторы, тензодатчики, измерительные приборы, электронные весовые дозаторы и пульты управления к ним. Комплектующие от «Метры» находят свое применение в дози­рующих системах упаковочных машин, приборах контроля за технологическими процессами, конвейерных устройствах. Компания продвигает на рынке и закончен­ные решения, позволяющие встраивать до­заторы в упаковочные линии. Так, весовой фасовочный дозатор ДВ-30 легко встраива­ется в технологические участки по расфа­совке различных сыпучих продуктов (кру­пы, сахар и др.) и мелкоштучных изделий (конфеты, мармелад, печенье и пр.), осуще­ствляя автоматическое дозирование в тару.

Принцип работы дозатора таков. После установки тары на грузоприемную плат­форму происходит обнуление тары с пода­чей сигнала на включение исполнительных механизмов питающих устройств. По мере наполнения упаковки осуществляется по­стоянное измерение массы поступающего груза. При достижении ранее установлен­ной величины массы груза (дозы) система управления дозатора дает команду на от­ключение исполнительных механизмов питающего устройства. ДВ-30 имеет режи­мы «весы» и «дозатор», причем после­дний — с ручным, полуавтоматическим или автоматическим управлением. Во вре­мя работы блок индикации «Микросим-06Д» показывает количество доз и суммар­ный расход продукта, сохраняя в памяти все необходимые данные. К дополнитель­ным возможностям относится управление дозатором при помощи ПЭВМ типа IBM PC.

Бункерный дозатор ДВС-1 для сыпучих материалов типа крупы или сахара-песка наиболее оптимален, когда имеющиеся тех­нологические системы не позволяют ис­пользовать крупногабаритные бункеры для дозирования продукта большой массы. ДВС-1 осуществляет дозирование малыми порциями, которые определяются емкос­тью бункера, до достижения заданной дозы, после чего система управления отключает подающее устройство.

Кроме того, фирма «Метра» выпускает семейство весовых индикаторов, тензоизмерителей и дублирующих табло под тор­говой маркой «Микросим» для работы в составе дозаторов дискретного и непрерыв­ного действия. Для технологий, где необ­ходимо подавать материал с определенной производительностью, разработаны дозато­ры, в зависимости от количества материа­ла на конвейерной ленте, регулирующие подачу (скорость вращения конвейера). Диапазон регулирования производительно­сти может достигать 100:1 или 1:100, на­пример, от 30 т/ч до 300 кг/ч.

Доля упаковочных машин со встроенны­ми весовыми дозаторами неуклонно рас­тет. Более низкую, чем у объемных, про­изводительность весовых дозаторов ма­шиностроители компенсируют технологи­ей многопоточного дозирования. Обычно такие дозаторы подразделяются на мультиголовочные и рядные устройства.

Мультиголовочные дозаторы представле­ны преимущественно зарубежными произ­водителями (Израиль, США, Италия, Анг­лия). Наиболее известными марками явля­ются Ishida Europe и Multipond. Свои мультиголовки производит чешская компания Universal Service.

Компания Ishida, помимо производства промышленных весов и упаковочного обо­рудования, остается лидером в области раз­работки и изготовления мультиголовочных дозаторов. Первый мультиголовочный до­затор инженеры из Ishida построили для сельскохозяйственных кооперативов Япо­нии, испытывавших острую потребность в упаковочной машине с расфасовкой зеле­ного перца в пакеты точно по весу. Разве­шивать зеленый перец вручную очень труд­но, так как вес единицы продукта может ва­рьироваться в очень широких пределах. В результате на рынок поступали пакеты либо с избытком, либо с недостатком про­дукции. Решение проблемы было осуществ­лено в 1972 году, когда Ishida выпустила машину, способную взвешивать зеленый перец в нескольких весовых бункерах од­новременно. В процессе взвешивания ком­пьютер вычисляет все возможные комби­нации между полученными значениями и выбирает ту, которая наиболее точно соот­ветствует заданному весу, после чего бун­керы, вошедшие в выбранную комбинацию, сбрасывают в упаковочную машину. Эта концепция произвела революцию в принци­пах взвешивания. Теперь продукты могли быть упакованы в тару без значительного перевеса или недовеса. Резко увеличива­лась не только скорость выхода продукта, но и эффективность его обработки. При больших объемах производства средства, потраченные на закупку мультиголовочного дозатора, окупаются за счет высокой производительности и тому обстоятель­ству, что один дозатор типа Ishida заменя­ет несколько объемных. Плюс снижение потерь от перерасхода продукции и мини­мальное отклонение в весе каждой упаков­ки. Кроме того, Ishida Europe использовала свой опыт для оптимизации работы мультиголовочных дозаторов почти со всеми видами продукции: конфеты, печенье, су­хие завтраки, крупы, бисквиты, свежая и замороженная рыба, сыр, сухофрукты, по­рошковые продукты, чай, кофе, сухие кор­ма для животных. Ishida предлагает эконо­мичную серию дозаторов (10,14 взвешива­ющих головок) и высокотехнологичную серию (10, 14, 16, 20 и более взвешиваю­щих головок) для более сложных задач, включая смешивание и дозирование много­компонентных смесей, взвешивание мел­ких, трудносыпучих, замороженных про­дуктов и др.

Весовые дозаторы марки Multipond (Гер­мания) продает и устанавливает компания «Бестром». В зависимости от требуемой производительности весовые дозаторы Multipond комплектуются из 10, 14, 16, 20 и более взвешивающих головок. Порцион­ные количества заданного веса рассчиты­вает вычислительный блок Autopond EP4.1, получая данные от индивидуальных взве­шивающих систем. Операция единовремен­ного сброса выбранных порционных коли­честв в упаковочную машину синхронизи­рована с работой весового дозатора. Весовые дозаторы способны одновременно взве­шивать до шести разных компонентов, для каждого из которых определен конечный вес, в результате чего достигается точное взвешивание полной упаковки конечного продукта. Помимо этого можно получать точно установленное количество взвешива­емых продуктов.

«Бестром» продает и рядные устройства с вибролотками в один, два или три «ручья». Дозирующие вибролотки (амплитуда виб­рации регулируется), по которым продукт подается на взвешивание, разделены на два потока: «грубый» и «точный», что позволя­ет повысить точность дозирования продук­та. Объем взвешивающих бункеров, в за­висимости от вида продукта, устанавлива­ется в диапазоне от 0,5 до 30 л.

Свои комплектующие для построения электронных мультиголовочных систем взвешивания и дозирования предлагают такие компании, как CAS (Корея) и НВМ (Германия). Электронные дозаторы модели CI-6000 (комплекты из тензодатчика и ве­сового индикатора) от компании CAS пози­ционируются как универсальные, недоро­гие и точные устройства, позволяющие сформировать однолинейное (рядное) тре­хуровневое дозирование различных непы­лящих продуктов: пряников, конфет, пече­нья, круп, сухого корма для животных и др. Активным спросом среди российских заказ­чиков пользуются дозаторы серии 5000, 1000, 6000, 8000.

Ситуация на рынке весоизмерительной и дозирующей техники сегодня — прямое отражение экономических проблем, с ко­торыми приходится иметь дело всем рос­сийским машиностроителям, в том числе представителям упаковочной отрасли. Нестабильное финансовое положение и стремительно устаревающие производ­ственные мощности не позволяют отече­ственным производителям серьезно кон­курировать с импортной техникой. Боль­шая часть весового и дозирующего обору­дования строится на базе импортных ком­плектующих. Причем выпуск относитель­но простых по конструкции дозаторов наши заводы освоили, а мультиголовочные системы по-прежнему приобретаются у зарубежных фирм. «Сегодня на рынке представлены две основные тенденции. Первая — покупка готовых комплектую­щих на стороне, то есть использование импортной продукции. Вторая — изготов­ление упаковочного оборудования своими силами от начала и до конца, — отмечает Михаил Соловьев, инженер компании

CAS ЦТО. — Отечественные предприя­тия закупают сейчас дозаторы ручного, полуавтоматического и автоматического типов. Машины по цене около $ 1 500-2 000, оснащенные ручными объемными дозаторами, предназначены для так назы­ваемой «подпольной фасовки» с мини­мальной, около 3-4 упаковок в минуту, производительностью. Изготовление та­ких устройств — недолгосрочный и со­мнительный проект. Агрегаты с полуавто­матическим дозированием покупают те, кто рассчитывает на средние сроки служ­бы оборудования и у кого не хватает средств купить мультиголовочные систе­мы. Будущее, я надеюсь, за автоматами с мультиголовочным дозированием стоимо­стью от $ 7 000 до $ 15 000».

Несмотря на присутствие крупных инос­транных брендов, российские производите­ли в основном закупают комплектующие подешевле, но не хуже качеством. «Импор­тное оборудование было бы вполне сопо­ставимо по стоимости с российскими ана­логами, — говорит Максим Кошкин, гене­ральный директор компании «КВТ-М», — но таможенные пошлины и многочислен­ные налоги составляют 50% от наших цен». В результате выигрывают комплектующие из Кореи и Тайваня. Благодаря установке этих компонентов многие отечественные производства сразу решают и вопросы ав­томатизации оборудования, и финансовые проблемы. Именно так поступают, напри­мер, заводы «Термопак» и «Таурас-Фе­никс». Доступ к наиболее современным технологиям имеют компании «Темпо» «Бестром», располагающие возможностью выпускать новые модификации дозирующих автоматов.

Особым путем и довольно небезуспешно продвигаются на рынке заводы «Сигнал-Пак», «Теко», обходясь исключительно своими силами и полагаясь на творческий потенциал собственных конструкторов и инженеров.

«Время примитивных дозаторов посте пенно проходит, — убежден Михаил Соловьев. — Сегодня стоит вопрос о наращивании производств мультиголовок и ручьевых 3-, 4-, 5-тилотковых дозаторов. Такие устройства сегодня все больше интересуют покупателей, имеющих деньги и готовых платить за цветные дисплеи, сложные панели управления, квалифицированный сервис и высокую производительность. Вселяет надежду и то, что общий уровень техники медленно, но все-таки повышается».

 

Владимир Галкин