מכונת מילוי עוקבת: עקרון הפעולה, יישומים וכיצד לבחור את מכונת המילוי המתאימה

מכונת מילוי עוקבת היא מערכת אוטומטית למילוי נוזלים או משחות, המיועדת למילוי בקבוקים ומכלים תוך כדי תנועתם לאורך מסוע. בניגוד למכונת מילוי מקוונת קונבנציונלית שעוצרת בקבוקים מתחת לפיות מילוי קבועות, מכונת מילוי עוקבת מניעה את ראשי המילוי יחד עם המכלים במהלך מחזור המילוי.

איך פועלת מכונת מילוי עוקבת?

תהליך מילוי עוקב טיפוסי מורכב מכמה שלבים.

1. הבקבוקים נכנסים למסוע

בקבוקים ריקים מועברים ברציפות אל אזור המילוי. בהתאם לתכנון קו הייצור, ניתן להשתמש במכונה לסידור בקבוקים, בהתקן לריווח בקבוקים או במסוע מקדים כדי לשמור על מרווח מתאים בין הבקבוקים.

2. זיהוי בקבוקים

חיישנים פוטואלקטריים או התקני זיהוי אחרים מזהים בקבוקים נכנסים ומספקים למערכת הבקרה מידע על מיקומם.

ה-PLC משתמש במידע הזה כדי לקבוע את הרגע המדויק להתחלת מחזור המילוי. פונקציית "אין בקבוק, אין מילוי" מונעת מראש המילוי להזרים מוצר כשמכל צפוי אינו נמצא.

3. ראשי המילוי עוקבים אחר הבקבוקים

לאחר זיהוי הבקבוק, ראשי המילוי מאיצים ונעים באותו כיוון כמו הבקבוק.

מערכת המעקב מנסה להשאיר את הפייה מיושרת עם פתח הבקבוק, בזמן שהבקבוק ממשיך לנוע.

זהו ההבדל העיקרי בין מילוי עוקב למילוי קונבנציונלי באמצעות פיות קבועות.

4. מילוי המוצר לתוך הבקבוק

המשאבה או מערכת המינון קובעות את כמות המוצר המוזרקת.

בהתאם ליישום, המכונה עשויה להשתמש במשאבת בוכנה, משאבת גלגלי שיניים, משאבת רוטור, משאבה פריסטלטית או בטכנולוגיית מינון אחרת.

בחירת המשאבה המתאימה תלויה בגורמים כגון:

• נפח המילוי
  
• צמיגות המוצר
  
• מאפייני הזרימה
  
• נוכחות חלקיקים
  
• דיוק המילוי הנדרש
  
• נטייה להקצפה
  
• דרישות היגיינה
  
• דרישות לחומרים הבאים במגע עם המוצר

5. ראשי המילוי העוקבים חוזרים

לאחר השלמת מחזור המילוי, ראשי המילוי חוזרים למצב ההתחלתי או נעים למיקום המתאים לקבוצת הבקבוקים הבאה.

רצף התנועה המדויק תלוי במספר ראשי המילוי, במהירות המסוע ובתכנון המכונה.

למה להשתמש במכונת מילוי עוקבת?

הפחתת התזות והקצפה

מעקב כשלעצמו אינו מבטל אוטומטית קצף או התזה. עם זאת, אפשר לשלב מכונות מילוי עוקבות עם טכנולוגיות אחרות, כגון פיות צלילה, מילוי מלמטה למעלה ובקרת מהירות מילוי רב-שלבית.

במוצרים שנוטים להקציף, אפשר לתכנן את הפייה כך שתיכנס עמוק יותר לתוך הבקבוק ותנוע בהדרגה כלפי מעלה במהלך המילוי. בקרת מהירות רב-שלבית יכולה גם להפחית את ההשפעה של כניסת נוזל במהירות גבוהה למכל.

פונקציות אלה שימושיות במיוחד למוצרים כגון חומרי ניקוי, שמפו ונוזלים מקציפים אחרים.

בהתבסס על דרישות אלה, מכונת מילוי כמותית אוטומטית עם 4 ראשי מילוי, משאבות גלגלי שיניים וסרוו, למוצרי ג'ל רחצה, תחליבים קוסמטיים, נוזלים צמיגים ומשחות, מדגם SUNHAN SH-VTGF4, עם מעקב מיועדת למילוי רציף של בקבוקים בתנועה, וכוללת מעקב הנשלט באמצעות סרוו ומערכות מילוי הניתנות להגדרה עבור מוצרי נוזל שונים.

• בקרת מילוי באמצעות משאבת גלגלי שיניים סרוו
  
• הגדרת נפח המילוי ישירות
  
• לג'ל רחצה, לתחליב קוסמטי וכדומה

שילוב משופר בקווים אוטומטיים

מכיוון שהבקבוקים יכולים להמשיך לנוע דרך תחנת המילוי, אפשר לשלב מכונות מילוי עם מעקב בציוד אריזה רציף נוסף, לרבות:

מסדר בקבוקים → מערכת שטיפה → מכונת מילוי עם מעקב → מכונת פקיקה → מכונת תיוג → מכונת קידוד → ציוד אריזה

הדבר יכול להועיל כאשר קו הייצור כולו צריך לשמור על זרימה רציפה יחסית של המוצר.

מכונת מילוי עם מעקב לעומת מכונת מילוי רגילה בקו

שתי המערכות משמשות למילוי אוטומטי של בקבוקים, אך עקרונות הפעולה שלהן שונים.

מאפיין	מכונת מילוי עם מעקב	מכונת מילוי רגילה הפועלת לסירוגין
תנועת הבקבוקים	הבקבוקים ממשיכים לנוע	הבקבוקים בדרך כלל עוצרים בזמן המילוי
תנועת הדיזות	ראשי המילוי עוקבים אחר הבקבוקים	הדיזות נשארות בעמדת מילוי קבועה
פעולת המסוע	רציף או כמעט רציף	עצירות והתנעות
שילוב בקו מהיר	מתאים במיוחד לקווים רציפים	מתאים לקווים הפועלים לסירוגין
בקרת קצף	אפשר לשלב מעקב עם מילוי בטבילה/מילוי רב-שלבי	אפשר להשתמש גם בדיזות טבילה ובבקרת מהירות
החלפת מוצר או פורמט	בדרך כלל משתמשים במובילים, בכוונון דיזות ובפרמטרים שמורים	תלוי בתכנון המכונה
מערכת בקרה	בדרך כלל PLC + בקרת תנועה באמצעות סרוו	PLC או מערכת בקרה אחרת
יישומים נפוצים	קווי נוזלים/משחות בתפוקה גבוהה	מילוי אוטומטי כללי

אין לבסס את הבחירה רק על מהירות הייצור הרצויה. יש להביא בחשבון גם את יציבות הבקבוקים, את תכונות המוצר, את נפח המילוי, את השטח הזמין ואת הציוד בהמשך הקו.

עד כמה מכונת מילוי עם מעקב מדויקת?

דיוק המילוי נקבע על פי יותר ממנגנון המעקב בלבד.

התוצאה בפועל תלויה בטכנולוגיית המדידה, בתכונות המוצר, בנפח המילוי, בתכנון הדיזה, בטמפרטורה, במאפייני המשאבה ובהגדרות המכונה.

בפרויקט רכש, מומלץ לבדוק את המוצר והבקבוק בפועל ולאשר:

• נפח המילוי הרצוי
  
• סטיית המילוי המותרת
  
• טמפרטורת המוצר
  
• צמיגות המוצר
  
• מספר ראשי המילוי
  
• מהירות הייצור
  
• שיטת המילוי
  
• סוג הדיזה

באיזו משאבה כדאי לבחור למכונת מילוי עם מעקב?

מנגנון המעקב שולט במקום ובזמן שבהם מתבצע המילוי. המשאבה שולטת באופן מדידת המוצר.

לכן חיוני לבחור את המשאבה בהתאם למוצר.

סוג המשאבה	יישומים נפוצים	שיקולים עיקריים
משאבת בוכנה סרוו	רטבים, קרמים, משחות ונוזלים צמיגים	מתאימה למינון נפחי של מוצרים רבים בעלי צמיגות בינונית עד גבוהה
משאבת גלגלי שיניים	שמנים, תחליבים, חומרי ניקוי ונוזלים אחרים הזורמים בקלות	מדידה סיבובית רציפה וקצב זרימה מתכוונן
משאבה פריסטלטית	נוזלים רגישים, יישומים במנות קטנות וחלק מהמוצרים הפרמצבטיים	המוצר בא במגע עם הצינור ולא עם מנגנון המשאבה
משאבת רוטור	נוזלים צמיגים מסוימים ומוצרים הדורשים העברה עדינה	נבחרת בהתאם לצמיגות ולמאפייני המוצר

אין משאבה אחת שמתאימה לכל מכונת מילוי עוקבת.

איך עוברים בין בקבוקים בגדלים שונים?

מעבר בין בקבוקים תלוי במידה רבה במבנה המכונה הספציפית.

נקודות כוונון טיפוסיות עשויות לכלול:

• מסילות הכוונה של המסוע
  
• מרווח בין הבקבוקים
  
• גובה ראש המילוי
  
• מרווח בין הפיות
  
• עומק הכנסת הפייה
  
• פרמטרים של מעקב
  
• נפח המילוי
  
• מהירות המסוע
  
• מהירות המילוי

מכונות מודרניות רבות הנשלטות באמצעות סרוו משתמשות בממשק אדם-מכונה עם מסך מגע ובאפשרות לשמירת מתכונים. המפעילים יכולים לשמור פרמטרים עבור פורמטים שונים של בקבוקים ולשלוף אותם בהפעלות ייצור מאוחרות יותר. במפרטים הזמינים לציבור של מכונות מילוי עוקבות מצוינות פונקציות לשמירת מתכונים עבור החלפת בקבוקים ומוצרים.

עם זאת, שליפת מתכון שמור אינה בהכרח מאפשרת מעבר ללא שימוש בכלים כלל.

לכן יש לאשר איתנו את נוהל המעבר המדויק, בהתאם לשרטוטים של הבקבוקים בפועל.

איך מכונת מילוי עוקבת מונעת הקצפה?

הקצפה היא בעיה הקשורה למוצר לא פחות משהיא בעיה הקשורה למכונה.

ניתן להשתמש בטכנולוגיות הבאות בהתאם למוצר:

פיות מילוי טבולות

הפייה נכנסת לבקבוק וממלאת אותו מנקודה נמוכה יותר. לאחר מכן היא עשויה להתרומם ככל שהמילוי מתקדם.

כך ניתן לקצר את המרחק שהנוזל נופל בו, ועשוי לסייע בהפחתת היווצרות קצף.

מכונת מילוי עוקבת אוטומטית SUNHAN עם 4 ראשים, משאבת גלגלי שיניים סרוו, לשמפו, לתחליב, לנוזלים צמיגים ולמשחות היא מכונת מילוי עוקבת אידיאלית שיכולה לענות על צורכי הייצור שלכם.

• בקרת מילוי באמצעות משאבת גלגלי שיניים סרוו
  
• מתאים לאריזת שמפו, תחליב וחומר ניקוי לכביסה

מילוי במהירויות משתנות

המכונה יכולה להשתמש במהירויות מילוי שונות במהלך מחזור אחד.

לדוגמה:מילוי מהיר → מהירות מופחתת → מילוי סופי

גישה זו עשויה להפחית את הטורבולנציה לקראת סוף תהליך המילוי.

פיות למניעת טפטוף

שסתום למניעת טפטוף או מנגנון סגירה יכולים לסייע במניעת טפטוף של שאריות נוזל לאחר מחזור המילוי.

עם זאת, יש להתאים את מבנה הפייה לצמיגות המוצר ולהתנהגות הזרימה שלו.

יצרנים של מכונות מילוי עוקבות ומדויקות משלבים בדרך כלל בין הגישות האלה עבור מוצרים שיש בהם חשש להקצפה או להתזה.

SUNHAN Automatic Servo Motor Double Heads Hair Cream Sprayer Liquid Soap Car Cleaner Dish Detergent Lotion Bottle Tracking Filling Machine מצוידת בדיזות מילוי נגד טפטוף, למניעת טפטוף המוצר במהלך תהליך המילוי.

מהן דרישות לחץ האוויר האופייניות?

אפשר להשתמש ברכיבים פנאומטיים להרמת דיזות, למנגנוני טבילה, לטיפול בבקבוקים או לתפקודים אחרים של המכונה.

במפרטים שפורסמו עבור מכונות מילוי עוקבות שונות מצוין בדרך כלל לחץ עבודה של כ-0.5–0.8 MPa, אך הדרישה בפועל משתנה לפי הדגם. לדוגמה, במפרט של מכונות מסוימות מצוין לחץ של 0.5–0.7 MPa, ובאחרות 0.6–0.8 MPa.

לכן, יש לקבוע תמיד את הדרישה המתאימה לפי המפרט הטכני של המכונה שנבחרה.

לפני ההתקנה, יש לבדוק:

• לחץ האוויר הדחוס במפעל
  
• צריכת האוויר
  
• איכות האוויר
  
• קיבולת המדחס
  
• גודל החיבור
  
• הסינון והייבוש הנדרשים

אספקת אוויר לא מספקת עלולה להשפיע על התנועות הפנאומטיות ועל יציבות המכונה.

מתי כדאי לבחור במכונת מילוי עוקבת?

כדאי לשקול מכונת מילוי עוקבת כאשר יש בקו הייצור שלכם דרישה אחת או יותר מהדרישות הבאות:

• הבקבוקים צריכים להמשיך לנוע במהלך המילוי
  
• קצב הייצור מוגבל בגלל מילוי עם עצירות והתחלות
  
• הקו זקוק לזרימה רציפה של המסוע
  
• יש לסנכרן את המילוי עם הפקיקה או התיוג בהמשך הקו
  
• המוצר נוטה להתיז במהלך מילוי במהירות גבוהה
  
• נדרשים כמה ראשי מילוי
  
• מומלץ להשתמש בבקרת תנועה מבוססת סרוו
  
• יש לנהל פורמטים שונים של בקבוקים באמצעות פרמטרים שמורים

מכונת מילוי עוקבת עשויה להתאים פחות כאשר נפח הייצור נמוך, מיקום הבקבוקים אינו סדיר במיוחד, או שהמוצר דורש שיטת מילוי ייעודית שקשה לשלב במערכת עקיבה רציפה.

יש לקבל את ההחלטה על סמך תהליך הייצור כולו, ולא רק על סמך מהירות השיא של המכונה.

איזה מידע יש לספק בעת רכישת מכונת מילוי עוקבת?

לפני בקשת הצעת מחיר, הכינו מידע רב ככל האפשר מהרשימה הבאה:

1. המוצר:
שם וסוג הנוזל או המשחה.

2. צמיגות:
יש למסור נתוני צמיגות אם הם זמינים.

3. נפח המילוי:
לדוגמה, 250 מ״ל, 500 מ״ל, 1 L או 5 L.

4. מידות הבקבוק:
קוטר הבקבוק או רוחבו, גובהו וקוטר הפתח.

5. חומר הבקבוק:
PET,‏ HDPE, זכוכית או חומר אחר.

6. קיבולת הייצור הרצויה:
לדוגמה, 3000 בקבוקים/שעה או 60 בקבוקים/דקה.

7. מאפייני הקצפה:
חשוב במיוחד לחומרי ניקוי, שמפו ונוזלים מקציפים אחרים.

8. טמפרטורת המוצר:
חשוב למוצרים מחוממים ולתכשירים רגישים לטמפרטורה.

9. סוג המשאבה הנדרש:
אם כבר ידועה לכם שיטת המינון המתאימה.

10. תצורת קו מלאה:
ציינו אם יש לחבר את מכונת המילוי למסדר בקבוקים, למכונת פקיקה, למכונת תיוג, למדפסת קודים או למכונת אריזה.

מסירת הפרטים האלה מאפשרת להעריך את תצורת המכונה לפי תנאי הייצור בפועל, במקום להסתמך רק על דגם סטנדרטי.

שאלות נפוצות

האם מכונת מילוי עוקבת מהירה יותר ממכונת מילוי רגילה?

לא בהכרח בכל יישום. טכנולוגיית המעקב מייתרת את הצורך לעצור שוב ושוב את הבקבוקים במהלך המילוי, וכך עשויה לאפשר תפוקה גבוהה יותר בקווי ייצור רציפים מתאימים. הקיבולת בפועל תלויה בגודל הבקבוק, בנפח המילוי, במספר ראשי המילוי, בתכונות הנוזל, במהירות המסוע ובתצורת המכונה כולה.

האם מכונת מילוי עוקבת עוצרת את הבקבוקים?

בדרך כלל, מטרת מערכת המעקב היא למלא בקבוקים תוך כדי תנועתם לאורך המסוע.

האם מכונת מילוי עוקבת יכולה למלא נוזלים צמיגים?

כן. אפשר להגדיר מכונות מילוי עוקבות עם משאבות בוכנה, משאבות גלגלי שיניים או מערכות מדידה אחרות המתאימות למוצרים צמיגים. עם זאת, יש להעריך את הצמיגות, התנהגות המוצר ונפח המילוי לפני בחירת המשאבה.

האם אפשר לשנות את נפח המילוי ממסך המגע?

מכונות מילוי עוקבות רבות הנשלטות באמצעות סרוו משתמשות ב-PLC ובמסך מגע HMI כדי לכוונן את נפח המילוי ואת פרמטרי התנועה. בחלק מהדגמים אפשר גם לשמור מתכונים. הפונקציות המדויקות תלויות במערכת הבקרה ובתצורת המכונה.

האם מכונת מילוי עוקבת דורשת אוויר דחוס?

בחלק ממכונות המילוי העוקבות נעשה שימוש ברכיבים פנאומטיים, ולכן הן דורשות אוויר דחוס. הלחץ וצריכת האוויר הנדרשים תלויים במכונה הספציפית. דוגמאות שפורסמו נעות בין 0.5 ל-0.8 MPa בקירוב.

האם מערכת CIP היא סטנדרטית במכונות מילוי עוקבות?

לא. מערכת CIP זמינה בחלק מהמכונות או כתצורה אופציונלית, בעוד שבמערכות אחרות משתמשים ברכיבים נשלפים שבאים במגע עם המוצר לצורך הניקוי. יש להגדיר את שיטת הניקוי בהתאם למוצר ולדרישות ההיגיינה.

סיכום

מכונת מילוי עוקבת מיועדת לקווי ייצור שבהם הבקבוקים צריכים להישאר בתנועה בזמן המילוי. לכן, יש לבחור את מכונת המילוי העוקבת המתאימה לפי המוצר, הבקבוק, נפח המילוי, קיבולת היעד ודרישות קו הייצור כולו, ולא פשוט לבחור מכונה על סמך המהירות או דיוק המילוי המוצהרים שלה.

אם אתם בוחנים מכונת מילוי עוקבת, מסירת שם המוצר, מידות הבקבוק, נפח המילוי ומספר הבקבוקים הנדרש לשעה היא בדרך כלל נקודת ההתחלה הטובה ביותר לקביעת המשאבה המתאימה, ראשי המילוי, תצורת המעקב וסידור קו הייצור. אם אתם מחפשים מכונת מילוי עוקבת, לחצו בפינה הימנית התחתונה כדי לשוחח איתנו או שלחו לנו הודעות דוא"ל לכתובת info@sunhanpack.com.