Jste zde

FLI Sealtester = unikátní automat pro testování těsnosti balíčků

Antonín Vojáček, 11. Duben 2009 - 9:57

Stroj zvaný Sealtester je letošní horkou novinkou německé společnosti Sartorius. Umožňuje zcela automaticky kontrolovat těsnost hermeticky uzavřených sáčků, balíčků a vaniček s potravinami (káva, chipsy, chlazené pokrmy apod.). Při výkonu až 180 ks/min dokáže detekovat i netěsnost menší než 1 mm. Následující článek představuje a popisuje funkci stroje tak, jak byl předveden při oficiálním uvedení na trh v centrále společnosti Sartorius Aachen. HW server byl u toho.

Mnoho různých současných potravinářských produktů, se kterými se běžně setkáváme v obchodech a supermarketech, je baleno v sáčcích, pytlíčcích a pružných zatavených krabičkách naplněných mimo samotného produktu i vzduchem nebo jiným plynem nebo směsí plynů, tzv. ochrannou atmosférou. Ta chrání produkt před zkažením (např. oříšky, nemražené čerstvé ovoce a zelenina), udržuje jeho chuť a vůni (předvařená jídla, káva), nebo před možným rozmačkáním (chipsy a jiné křehké snacky).

Všechny tyto produkty jsou baleny automaticky na výrobní lince skládající se z plnícího, balícího a svařovacího nebo zatavovacího stroje. Funkce strojů však není nikdy „neomylná“ a ať již jejich špatnou funkcí, špatnou kvalitou obalů, nečistotami nebo jinými vnějšími vlivy, s může stát, že ochranná atmosféra buď není vůbec vytvořena, nebo že sáček nebo balíček netěsní, popřípadě je tak špatně proveden, že při běžné manipulaci dojde k jeho prasknutí. K zákazníkovi se tak produkt dostane v nevalné nebo dokonce nepoužitelné kvalitě, která může po požití způsobit zákazníkovi i zdravotní potíže. Proto by určitě bylo zajímavé postavit na konec výrobní linky za balící, svařovací nebo zatavovací zařízení další automatický stroj, který by sám bez jakékoliv obsluhy prováděl testování každého balíčku na jeho těsnost. Bohužel takových strojů na trhu moc není.

Horkou novinkou letošního roku 2009 tak je patentovaný unikátní stroj zvaný Sealtester, který je společným dílem malé nizozemské firmy FLI a velké německé společnosti Sartorius Mechatronic, a který jsem si mohl krátce osobně osahat při prezentaci konané při příležitosti oficiálního uvedení na trh.

Co tak zajímavého Sealtester nabízí?

Zajímavé na tomto stroji je to, že proti několika málo strojům konkurečních firem, které něco podobného na světě také vyrábějí, je schopen pracovat při výkonu až 180 ks/min, tedy za minutu může zkontrolovat až 180 produktů = 3 produkty za sekundu! Navíc i při této rychlosti je Sealtester schopen detekovat netěsnost způsobenou již otvorem 0,8 mm. Stroj nejen pracuje zcela samostatně, ale i se prakticky sám nastavuje, konkrétně uživatel pro správné nastavení stroje na daný produkt musí jen stisknout dvě ikonky na dotykovém displeji a na vyzvání vložit referenční produkt. Vše ostatní si již stroj zajistí sám. Stroj také mimo kontrolu těsnosti jako „vedlejší produkt“ provádí i kontrolu výšky produktu, resp. výšky balíčku.

Kompletní otevřený FLI Sealtester společnosti Sartorius Mechatronic Aachen při prezentaci u výrobce

Stručný popis konstrukce a funkce Sealtesteru

Sealtester se skládá z dlouhého dopravního pásu procházejícího celým strojem, po němž se testované produkty kontinuálně dopravují a třech výškově (vertikálně) se pohybujících krátkých dopravníčků, sloužících k samotnému zjišťování těstnosti balení.

Základní princip funkce je téměř triviální. Prostě produkt, který najel na nosný dopravní pás Sealtestu přijede do místa pod první krátký dopravníček, tzv. měřící dopravníček. Ten bleskurychle sjede dolů, za jízdy se přitiskně na produkt a stlačí jej optimální silou (tlakem). Protože pás tohoto horního přítlačného dopravníčku jede stejně rychle jako spodní přepravní pás, nemusí se produkt během měření zastavit a zároveň není jakoliv poškozován. Z natočení servomotoru, který výškový pohyb přítlačného dopravníčku přes řemen provádí, se vyhodnotí výška balení (například výška ležícího sáčku chipsů nafouknutých ochranou atmosférou). Poté se dopravníček opět přizvedne a volný produkt pokračuje dál.

Přítlačná síla (tlak) měřícího dopravníčku na produkt je vždy stejná a reguluje se přímo dle signálu ze samotném servomotoru, přesněji řečeno zvýšením proudu vynutím motoru, který se snaží překonávat protitlak od produktu. Čím větší je protitlak obalu produktu, tím více síly musí servomotor vynaložit na jeho stlačení a tím i odebírá větší proud. Není tedy nutné používat žádný externí snímač apod. Samotný servomotor funguje jako akční člen a zároveň i jako snímač.

Za měřícím dopravníčkem následuje testovací dopravníček (na vedlejším obrázku sekce označená číslem 2). Ten produkt, který pod ním projíždí, opět přitlačí, ale tentokrát větší silou než první měřící dopravníček. Tím se snaží během několika desítek milisekund vytlačit co nejvíce vzduchu, či plynu, který obal produktu obsahuje. Tlak je samozřejmě tak nízký, aby nepoškozený obal nebyl tlakem dopravníčku poškozen, ale zároveň tak vysoký, aby v případě poškozeného (netěsného) sáčku, došlo k co nevyššímu úniku plynu. Tlak se opět jako v prvním případě snímá a reguluje na základě zatížení servomotoru, který tlak na sáček vytváří.

Poté produkt dojede k 3. poslednímu přítlačnému dopravníčku, který je opět měřící, stejně jako ten první. Dělá tedy to samé, tedy opět měří výšku balení produktu. Následně vyhodnocovací počítač bleskurychle porovná naměřené hodnoty obou měřících míst (prvního a třetího přítlačného dopravníčku). Pokud jsou stejné, obal produktu je těsný a stroj jej nechá pokračovat dále výrobní linkou. Je tedy v pořádku. Pokud však hodnoty výšky liší, obal je netěsný a produkt je na konci Sealtesteru vyřazen jako špatný.

Testovací tlak i informace o výšce produktu si Sealtester zjistí v režimu automatického nastavení, ale je možné ji korigovat i „ručně“ změnou zobrazené hodnoty na řídícím panelu.

Samotný princip je tak velmi jednoduchý. Ano, samozřejmě by bylo možné sdružit testovací i měřící místo do jednoho přítlačného dopravníčku, ale pak dochází buď k nepřesnému měření výšku produktu nebo k nedostatečnému tlaku pro zajištění „vyfuknutí“ plynu z obalu a tedy snížené detekční schopnosti. Navíc lze takto dosáhnout výkon jen asi 30 ks/min.

Mechanická i elektrická konstrukce Sealtesteru je zajímavá z každého pohledu. Na obrázku vlevo právě zajíždí produkt do stroje. Na obrázku vpravo jsou patrná řada 3 servomotorů provádějící zdvich přítlačných dopravníčků.

Základní parametry stroje FLI Sealtester

Rychlost dopravního pásu: 0–1500 mm/s
Měřící síla: 0 až 150 N
Testovací síla: 0 až 400 N
Detekovatelnost: otvor od 0,8 mm
Detekce balení: 250 x 250 x 60 mm
Výkon: max. 180 ks/min
Hardware:
- HMI: dotykový barevná TFT LCD displej
- Řídící jednotka: Industrial PC
- Výstupy: Ethernet (TCP/IP)
Software:
- grafické GUI ovládané ikonami
- automatické nastavení na referenční produkt
- speciální nastavení pro každý produkt
- samopravná funkce
- diagnostika chybné funkce
- ukládání informačních a chybových zpráv
Napájení: 3x 400 V, 50 Hz
Příkon: 3,5 kW
Rozměry stroje: 1860 x 678 x 1267 mm
Hmotnost stroje: 350 kg
Provozní teplota: 2 až 40°C
Krytí: IP65
Rám stroje z nerezové oceli 1.4301
Splňuje požadavky pro použití v potravinářství (styk s potravinami)

Ukázka základní obrazovky dotykového displeje Sealtesteru a sáček se zeleninou pod měřícím dopravníčkem

Závěr

Sealtester představuje zajímavý stroj pro velkovýrobce potravinových produktů, kteří chtějí zajistit 100% jakost svých produktů. Navíc Sealtester hezky demonstruje, jak lze i na základě jednoduchého principu navrhnout technicky velmi zajímavý výrobek. Prostě v jednoduchosti je krása. Ve spojení s kvalitním řídícím softwarem se povedlo vytvořit na ovládání jednoduchý automat, který dokážet provozovat téměř kdokoliv, kdo někdy viděl počítač. Více informací o stroji Sealtester najdete na stránkách výrobce www.sartorius.com nebo www.sartorius-mechatronic.com. V ČR lze stroj poptat u firmy Albertina-Trading s.r.o..

Antonín Vojáček
vojacek@ hwg.cz