Gravimetrische afvul- en doseersystemen
Gravimetrisch afvullen doseert product op gewicht in plaats van op volume. Een weegschaal meet de verpakking terwijl de besturing van een snelle grofstroom overschakelt op een langzame fijnstroom en de toevoer net vóór het doelgewicht sluit, rekening houdend met product dat nog valt. WPL bouwt afvulsoftware en weegelektronica voor voedingsmiddelen en chemische producten, plus de R10-indicator en WeightControl-software.
Wat een gravimetrische vulmachine doet
Een gravimetrische vulmachine doseert product op gewicht: een weegschaal meet de verpakking of een weegtrechter tijdens het vullen, en een besturing stopt de toevoer zodra het doelgewicht is bereikt. Afvullen op volume hangt af van de dichtheid van het product, die verandert met temperatuur, luchtinsluiting en deeltjesgrootte; afvullen op gewicht meet direct de hoeveelheid die op de verpakking staat.
Elke gravimetrische vuller bestaat uit vier delen:
- een weegplatform of weegtrechter met loadcellen;
- een toevoerinrichting, zoals een klep, transportschroef, trilgoot of pomp;
- weegelektronica en een besturing die bepalen wanneer de toevoer wordt geschakeld;
- uitgangen en dataverbindingen naar kleppen, een PLC, een printer of een rapportagesysteem.
WPL Industries, opgericht in 1994, heeft afvulsoftware en weegelektronica gebouwd voor voedingsmiddelen en chemische producten, van losse vulstations tot lijnen die zijn gekoppeld aan industriële pc's en PLC's.
Grofstroom, fijnstroom en naloop
De meeste vullers werken met twee snelheden: een snelle grofstroom vult het grootste deel van de verpakking, en een langzame fijnstroom brengt die op het doelgewicht. Door de fijnstroom is het laatste deel van de vulling zo klein dat de besturing op het juiste moment kan stoppen.
De besturing moet de toevoer sluiten voordat de weegschaal het doelgewicht aangeeft, vanwege de naloop: product dat de klep of schroef al heeft verlaten maar nog niet in de verpakking is beland. Bij een zak van 25 kg kan bijvoorbeeld nog enkele honderden grammen vallen op het moment dat de klep sluit, en de precieze hoeveelheid verandert met de doorstroming, de valhoogte en het product. Een vuller die leert van het resultaat van eerdere vullingen past zijn afschakelpunt aan, zodat het eindgewicht dicht bij het doel blijft wanneer de omstandigheden verschuiven.
De snelheid hangt af van hoe snel de aanwijzing stabiliseert zodra de toevoer stopt. Volgens WPL tast zijn weegelektronica tot 1200 keer per seconde af, en WPL-vulsystemen gebruiken eigen algoritmen, waaronder stroomschatting, om het juiste moment voor het sluiten van de toevoer te voorspellen en productgiveaway te beperken.
| Fase | Toevoer | Waar de besturing op let |
|---|---|---|
| Tarreren | Gesloten | Gewicht van de lege verpakking, stabiele aanwijzing |
| Grofstroom | Snel | Omschakelpunt naar fijnstroom |
| Fijnstroom | Langzaam | Afschakelpunt, rekening houdend met naloop |
| Stabiliseren en controleren | Gesloten | Uiteindelijk nettogewicht ten opzichte van de tolerantie |
| Correctie | Gesloten | Aanpassing van het volgende afschakelpunt |
Tolerantie, giveaway en de regels voor het ℮-teken
Giveaway is het product dat boven de vermelde hoeveelheid in een verpakking terechtkomt, en elke vuller moet dat afwegen tegen het risico van ondervulling. Omdat vullingen altijd iets variëren, moet het gemiddelde iets boven de nominale hoeveelheid worden ingesteld; hoe kleiner de variatie, hoe dichter dat gemiddelde bij de nominale hoeveelheid kan liggen. Giveaway beperken legt uit hoe u dit meet.
Voor voorverpakkingen met het ℮-teken stelt Richtlijn 76/211/EEG van de Raad drie regels: de gemiddelde inhoud van een partij mag niet lager zijn dan de nominale hoeveelheid, slechts een klein aandeel van de verpakkingen mag meer dan de toelaatbare negatieve fout tekortkomen, en geen enkele verpakking mag meer dan tweemaal die fout tekortkomen. De richtlijn geeft deze toelaatbare negatieve fouten:
| Nominale hoeveelheid | Toelaatbare negatieve fout |
|---|---|
| 5 tot 50 g | 9 % van de nominale hoeveelheid |
| 50 tot 100 g | 4,5 g |
| 100 tot 200 g | 4,5 % van de nominale hoeveelheid |
| 200 tot 300 g | 9 g |
| 300 tot 500 g | 3 % van de nominale hoeveelheid |
| 500 tot 1000 g | 15 g |
| 1 tot 10 kg | 1,5 % van de nominale hoeveelheid |
De verpakker is verantwoordelijk voor het naleven van deze regels. WeightControl SQC registreert steekproefcontroles van gevulde verpakkingen ten opzichte van tolerantiezones, met gemiddelde, standaardafwijking en rapporten.
WPL-producten voor afvullen en doseren
De juiste apparatuur hangt af van de mate van automatisering, van een bediener die handmatig tot een doelgewicht giet tot een lijn die door een PLC wordt aangestuurd.
| Mate van automatisering | Voorgestelde WPL-apparatuur | Wat het doet |
|---|---|---|
| Handmatig doseren door een bediener | WeightControl Base met een weegschaal | Doseerfunctie met doelgewicht, tolerantie, staafindicator en een zichtbaar en hoorbaar signaal bij het doel |
| Batches met meerdere componenten | Base met WeightControl Formula | Stapsgewijs receptwegen, batchschaling, batchregistratie in PDF en CSV |
| Halfautomatisch vulstation | R10 weegindicator met een platform zoals de SSP of BPS | Afvultoepassing, 50 presets met ondergrens, doelgewicht en bovengrens, relaisuitgangen en digitale I/O |
| Automatische lijn | Afvulelektronica en software van WPL, per project gespecificeerd | Eigen algoritmen, koppeling met industriële pc's en PLC's |
| Kwaliteitscontrole van gevulde verpakkingen | Base met WeightControl SQC | Steekproefcontroles volgens de regels voor het ℮-teken |
De R10 leest tot drie weegschalen uit en heeft vier relaisuitgangen (potentiaalvrij contact, 30 V DC of 250 V AC, 3 A) en 13 digitale I/O-kanalen, die een start- en stopschakelaar kunnen verwerken, grenswaarden kunnen signaleren of een vulcyclus kunnen uitvoeren. Grotere kleppen en motoren worden meestal via een magneetschakelaar of de PLC geschakeld. Opties zijn onder meer een 12-bits analoge uitgang en Profinet-, Profibus-, Modbus TCP-, EtherNet/IP- of DeviceNet-interfaces, en na elke cyclus kan de R10 datum, tijd, ID en gewicht via de seriële poort of Ethernet versturen. Interfaces van weegschalen uitgelegd helpt u een verbinding te kiezen.
Alle softwaremodules staan onder weegsoftware. Zie voor een complete vulmachine of een koppeling met een bestaande lijn weegoplossingen op maat.
Praktische tips voor een vulweegschaal
De meeste vulfouten komen voort uit de installatie en niet uit de elektronica, dus controleer eerst deze punten.
- Houd het krachtpad vrij. Slangen, vulnaalden en kabels mogen de verpakking of het platform niet raken, anders dragen ze een deel van het gewicht.
- Isoleer trillingen. Monteer het platform op een stijve ondergrond, uit de buurt van pompen en trilgoten, of ontkoppel ze mechanisch.
- Tarreer elke verpakking. Lege blikken, vaten en zakken verschillen in gewicht; tarreer ze afzonderlijk in plaats van een vaste waarde te gebruiken waar de variatie ertoe doet.
- Controleer met testgewichten. Plaats aan het begin van elke dienst en na het reinigen een testgewicht op het platform. Elke WPL-weegschaal is optioneel leverbaar met een EURAMET cg-18-kalibratiecertificaat; zie EURAMET cg-18-kalibratie.
- Registreer per batch. Sla vulgewichten op met partijnummer en tijd, zodat verloop zichtbaar wordt; zie weegdata vastleggen.
Gerelateerde kennis
Veelgestelde vragen
Waarom afvullen op gewicht in plaats van op volume?
De hoeveelheid op een verpakking wordt meestal als gewicht vermeld, en de dichtheid van veel producten verandert met temperatuur, luchtinsluiting of deeltjesgrootte. Een volumetrische vuller levert dan voor hetzelfde volume een ander gewicht. Wegen meet de vermelde hoeveelheid direct, waardoor giveaway eenvoudiger te beheersen is en vulgewichten eenvoudiger te documenteren zijn.
Hoe snel kan een gravimetrische vuller werken?
Dat hangt af van de productstroom, de verpakking, de valhoogte en hoe snel de aanwijzing stabiliseert nadat de toevoer stopt. Volgens WPL tast zijn weegelektronica tot 1200 keer per seconde af. Stuur WPL het product, de vulgewichten en de vereiste capaciteit per uur, zodat de cyclus voor uw toepassing kan worden beoordeeld.
Kan giveaway tot nul worden teruggebracht?
Nee. Elk vulproces kent enige variatie, en volgens de regels voor het ℮-teken mag het gemiddelde van een partij niet onder de nominale hoeveelheid liggen, dus het doelgewicht moet iets boven de nominale hoeveelheid liggen. Door de variatie te verkleinen, met een fijnstroom, correctie van het afschakelpunt en een stabiele installatie, kan die marge kleiner worden.
Kan een WPL-vulweegschaal met onze PLC samenwerken?
Ja, er zijn meerdere mogelijkheden. De R10 heeft relaisuitgangen en digitale I/O, en biedt optioneel Profinet, Profibus, Modbus TCP, EtherNet/IP of DeviceNet en een analoge uitgang. Voor complete lijnen bouwt WPL vulsystemen met een open structuur naar industriële pc's en PLC's, per project gespecificeerd.
Bronnen
Geschreven en beoordeeld door weegtechnici van WPL Industries. Technische en wettelijke inhoud wordt getoetst aan de geciteerde bronnen. Redactioneel beleid
Vertel ons wat u weegt en waar
Elk schip is anders. Deel uw toepassing en wij adviseren een weegschaal, platformafmetingen en opties – met een vrijblijvende offerte.