الأوزان الدقيقة للمكونات المركبة

الأوزان الدقيقة للمكونات المركبة تم تركيب أول نظام وزن أوتوماتيكي يتم التحكم فيه عن بعد لتركيب المطاط في حوالي عام 1955 ، مع معدات الوزن التي تتكون من أذرع ميزان ميكانيكية متصلة بمؤشرات القرص التي تحتوي على تجميعات مقياس الجهد المركبة على محاور الاتصال الهاتفي ودوائر جسر ويتستون البسيطة التي تعمل بالكهرباء. مرحلات ميكانيكية للتحكم في تغذية المواد. تضمن هذا النظام الأول ، والعديد من الأنظمة التي تلت ذلك ، أتمتة تغذية ووزن أسود الكربون والزيوت ، مع تحميل مخزون البوليمر يدويًا على حزام ناقل مركب على مقياس ميكانيكي / قرصي. تم تحقيق التحكم في تسلسل دورات الوزن وشحن الخلاط من خلال أسطوانة مدفوعة بمحرك بها ملامسات ممسحة قابلة للتعديل للتحكم في المعلمات المتغيرة للنظام.

في البداية ، لم يتم إجراء أي محاولة لأتمتة المكونات الدقيقة. ستغطي هذه المقالة المشكلات التي تمت مواجهتها في المحاولات العديدة التي تم إجراؤها في مجال أتمتة المكونات الدقيقة (والتي يجب اعتبارها خبرات تعليمية) وتختتم بوصف لأحدث المعدات المتاحة والتي توفر الحل الأمثل لهذه المشاكل. تعريف المصطلحات عند مناقشة الوزن التلقائي ، هناك مصطلحات يمكن استخدامها يمكن أن تصبح مربكة ما لم يتم تعريفها.

* الدقة. بالنسبة لهذا العرض التقديمي ، تعني الدقة المقدار الفعلي للمواد التي يتم إدخالها في العملية. نظرًا لأن سلامة الدُفعة بأكملها تعتمد على الكمية الفعلية لكل مكون في الدُفعة ، يجب تنظيم جميع المتغيرات الأخرى في نظام الوزن أو التحكم فيها للتأكد من أن الكمية الفعلية قريبة قدر الإمكان من الكمية المُصاغة في المختبر.

* القرار. يستخدم هذا المصطلح للإشارة إلى عنصر مستشعر الوزن / محول الطاقة في النظام ويحدد أصغر زيادة قابلة للاستخدام يمكن أن تولدها إشارة الوزن لاستخدامها في العرض والتحكم. * التكرار.

من الأمور أن تكون قادرًا على توفير نظام آلي يتحكم بعامل الدقة في بعض الأوقات ، لكن النظام الناجح يكون مقبولًا فقط عندما تكون الدقة موجودة في كل الأوقات تقريبًا. تسمى قدرة النظام على إصابة أهداف الدقة باستمرار قابلية التكرار. * صافي الوزن.

يستخدم هذا في وزن الدُفعات عندما يتم تغذية مادة واحدة أو أكثر في قادوس مركب على مجموعة مستشعر الحمل / محول الطاقة مع إعادة التصفير التلقائي للنظام بين أوزان المواد الفردية. هذه التقنية على النقيض من فقدان الوزن أو الوزن عن طريق الطرح والتي سيتم وصفها بمزيد من التفصيل لاحقًا. المحاولات الأصلية لأتمتة المكونات الدقيقة نظرًا لأن عدة أنواع من الكربون الأسود تم تغذيتها بواسطة مغذيات لولبية وتم وزنها تلقائيًا بنجاح في قادوس وزن مشترك متصل بالجزء الخلفي من الخلاط من خلال صنبور لأسفل ، استخدمت المحاولات الأصلية لوزن المكونات الدقيقة نسخة أصغر من نفس المفهوم.

كان الاختلاف الوحيد هو أن الفوهة السفلية جاءت إلى جانب الخلاط بسبب قيود التخطيط المادي. ظهرت العديد من المشكلات الخطيرة بسرعة باستخدام تقنية الوزن الصافي ، بما في ذلك العدد المحدود للمواد التي يمكن التعامل معها ، وحقيقة أن بعض المواد مثل الكبريت وأكسيد الزنك عالقة على جوانب قادوس الوزن والصنبور السفلي ، الحد من الدقة لجزء واحد: 1000 مما أدى إلى الحد الأدنى من الدقة ، أدت تأثيرات الاهتزاز على معدات البيع الميكانيكية ، بالإضافة إلى حساب وجود أحد هذه الأنظمة لكل خلاط ، إلى استنتاج واضح مفاده أن هذه لم تكن طريقة قابلة للتطبيق لأتمتة الميكرو وزن المكون. من محاولات الأتمتة المبكرة هذه ، بدأت المشاكل في التركيز في فئات الدقة ومعالجة المواد والتكلفة.

مقدمة لتقنية خلية الحمل تم توفير أحد التحسينات الرئيسية في جانب الأجهزة في النظام من خلال إدخال خلايا تحميل مقياس الضغط الإلكتروني بدلاً من الروافع والأقراص الميكانيكية. نتج عن ذلك إمكانات دقة جزء واحد: 5000 ، مع القدرة على توفير التخميد الإلكتروني والفلترة لتحسين التحكم في الاهتزاز. قدمت هذه التقنية الجديدة بعض "القفزات الكمية" في مجال الدقة ، أحد مجالات التركيز المستهدفة للمشكلة التي يتعين حلها.

كما فتحت أجهزة خلية التحميل أيضًا إمكانيات جديدة في مجال التحكم في إدخال الصيغة من خلال استخدام الأجهزة التناظرية إلى الرقمية والرقمية إلى الأجهزة التناظرية. أصبحت دواليب الإبهام الرقمية والبطاقات المثقوبة الوضع المقبول للتحكم في الصيغة ، وأصبح تسجيل البيانات حقيقة واقعة. ومع ذلك ، فإن المجالين الآخرين المشكلتين لأتمتة المكونات الدقيقة ، وهما جانب مناولة المواد والتكلفة الإجمالية للنظام ، لم يتم مساعدتهما في هذه الترقية في الأجهزة.

محاولات لحل مشاكل مناولة المواد مع تطوير مادة صفائح ذات مؤشر ذوبان منخفض والتي يمكن استخدامها في صنع الأكياس ، ظهرت فكرة أن وضع المكونات الدقيقة في هذا النوع من الأكياس وإلقاء الكيس بأكمله في الخلاط سيقضي على الكثير من تمت تجربة مشاكل الالتصاق التي تم اختبارها في الأصل في مفهوم قادوس الوزن المشترك في البداية. أدى ذلك إلى إدراك أن تعبئة الأكياس في موقع مركزي سيمكن نظامًا واحدًا من خدمة خطوط خلط متعددة مما يساعد في تبرير التكلفة لنظام آلي. لكن هذا ترك التحدي فيما يتعلق بأفضل طريقة لملء الأكياس.

تمت تجربة تحضير الخلطات المسبقة للدفعة الرئيسية مع نقل الدُفعة المخلوطة مسبقًا إلى مقياس واحد يمكن استخدامه لملء الكيس من خلال صنبور تعبئة واحد. تم استخدام عامل يقف عند فوهة التعبئة ويضع الأكياس الفارغة وختم الأكياس المملوءة في الأصل. كانت الخطوة التالية هي محاولة استبدال المشغل بنظام آلي للتعامل مع الأكياس.

تم استخدام نوع واحد باستخدام أكياس متصلة من خلال علامة تبويب وتم سحبها من صندوق بنمط طي المروحة ، وكانت المحاولة التالية هي استخدام نظام نموذج / تعبئة / ختم حيث تم أخذ مخزون الأنبوب من لفة ، وتشكيل كيس و مملوءة بالخلط المسبق ومختومة لتشكيل قاع الكيس التالي. من وجهة نظر التعامل مع الأكياس ، عملت هذه الآلات بشكل جيد للغاية. ومع ذلك ، فإن مشكلة التعامل مع المواد القديمة أدت إلى ظهور رأسها القبيح مرة أخرى.

لم تكن الدُفعات سابقة الخلط متجانسة تمامًا لأنها خرجت من الخلاط المسبق ، وتسبب نقل الدُفعات من الخلاط إلى محطة التعبئة في الفصل ، ونتيجة لذلك ، لم يكن هناك طريقة للتأكد من صحة نسب المواد التي تم تغذيتها في الأكياس. لم يؤدي استخدام مقياس الوزن الصافي فوق فوهة الملء لآلات مناولة الأكياس الأوتوماتيكية هذه إلى القضاء على مشكلة مناولة المواد الخاصة بالمواد المخلوطة الملتصقة في قادوس الوزن وصنبور الأكياس. التحكم في فقدان الوزن في نفس الوقت تقريبًا الذي تم فيه إدخال الأكياس منخفضة الذوبان ، والتعامل التلقائي مع الأكياس ، تم تطوير مفهوم جديد للوزن يسمى فقدان الوزن.

على الرغم من أنك ربما تكون على دراية بهذا المصطلح ، إلا أنه يعني باختصار أنه تم تركيب قادوس الوزن ومجموعة التغذية على منصة الميزان ، ويتم ملء قادوس الوزن من صندوق إمداد علوي ، وبعد التصفية (إعادة وضع الصفر للحمل الإجمالي) ) ، تعمل وحدة التغذية على وزن (أو تزن بالطرح) كمية الدُفعة المطلوبة. الميزة الأساسية لهذا النوع من التحكم في الوزن هي عدم وجود قادوس وزن أو سطح ملامس يمكن أن تلتصق به أي مواد بعد وزنها ، مما يؤدي إلى دقة وزن أفضل للمواد التي يتم التعامل معها. ومع ذلك ، فإن مشكلة وجود فوهة تعبئة واحدة مع نظام أوتوماتيكي للتعامل مع الأكياس لم تقضي على مشاكل الفصل والمزج غير المتجانس التي سبق ذكرها.

كل ما فعله هذا المحلول هو وضع كمية أكثر دقة من الكميات غير المعروفة من الخليط في الكيس. في هذه المرحلة من تطوير التغذية بفقدان الوزن ، كانت لا تزال هناك بعض العيوب ، أحدها هو الحمل الميت الكبير جدًا لنسبة الحمل الحي للقادوس ومعدات التغذية المتعلقة بكمية المكونات الفعلية التي سيتم وزنها. يتطلب هذا تطوير طريقة ما لتعديل هذا الحمل الميت من خلال جهاز ميكانيكي ، بحيث يمكن استخدام خلية تحميل ذات سعة قريبة من الحد الأقصى للوزن المطلوب لأي دفعة معينة.

بحلول هذا الوقت ، ازدادت تكنولوجيا خلايا التحميل والأجهزة إلى النقطة التي توفرت فيها قدرات دقة تبلغ 1: 10000 ، لذا كان الاتجاه التكنولوجي في اتجاه توفير دقة أفضل. من العيوب الأخرى لاستخدام التحكم في فقدان الوزن حقيقة أن كل مكون يحتاج إلى صندوق إمداد خاص به ، وإعادة تعبئة وحدة التغذية ونظام المقياس ، مما أدى إلى تسعير نظام متعدد المكونات إلى درجة يصعب فيها تبرير التكلفة. على الرغم من أن عامل الدقة في النظام الآلي كان يتجه في الاتجاه الصحيح ، إلا أن متطلبات بعض المواد الكيميائية التي سيتم استخدامها في مجموعات التغذية / الميزان المتاحة كانت بحيث أن هذه الأنظمة لا تزال غير مستوية حيث يمكن لجميع المتطلبات يكون راضيا.

نظرًا لخصائص مناولة المواد لمعظم المكونات التي سيتم استخدامها ، يلزم وجود مغذيات من نوع المثقاب. توفر مغذيات النوع التقليدية التي تستخدم التحكم في القيادة بسرعتين نسبة تراجع (معدل تغذية سريع إلى معدل تغذية بطيء) تبلغ 50: 1 تقريبًا ؛ وعلى الرغم من أن وحدة التغذية تعمل بشكل أبطأ عند معدل التنطيط ، فإن التدفق الحجمي لا يتغير ، مما ينتج عنه كمية كبيرة من المواد التي يجب الاهتمام بها عند الانتهاء من قياس الوزن. من المسلم به أن هذا العامل ليس بالغ الأهمية في التحكم في فقدان الوزن كما هو الحال في الوزن الصافي ، ولكنه لا يزال عاملاً مهمًا بالنظر إلى القصور الذاتي لنظام الوزن أثناء التغذية وانقطاع تدفق المواد عند الانتهاء من الوزن.

الجيل "الحالي" من المحولات والمغذيات كل ما تمت مناقشته حتى الآن هو معلومات أساسية تؤدي إلى المعدات المتاحة اليوم ، والتي لديها القدرة على مواجهة جميع التحديات بما في ذلك الدقة ، والتعامل مع المواد والتكلفة ، والتي كانت تستعصي على الحلول الكاملة حتى الآن . أولا دعونا ننظر في المحولات التي يتم استخدامها. لا تزال أنواع الأسلاك الاهتزازية أو سلالة السلالة لها قيود في نطاق الدقة 1: 10000 جزء ، وعلى الرغم من توفر محول الطاقة الجيروسكوبي ، والذي يتمتع بقدرة دقة أعلى بكثير ، إلا أنه من الصعب جدًا تنفيذه في تطبيق وزن ديناميكي.

يقودنا هذا إلى محول طاقة متوفر الآن يسمى نوع استعادة القوة المغناطيسية. يبدأ هذا الجهاز عند نقطة توازن فارغة وعندما يتم تطبيق الحمل ، يمكن قياس التيار المطلوب لدفع ملف محول الطاقة مرة أخرى إلى تلك النقطة الفارغة بدقة شديدة مما ينتج عنه مستشعر وزن يتمتع بدقة قابلة للاستخدام وقدرة عرض تبلغ 1: 120.000. هذا النوع من المحولات متوفر الآن ، مدمج في منصة قياس بحجم 600 × 750 مم (23.

6 "× 29.5") على سبيل المثال ، وهي كبيرة بما يكفي لتركيب قادوس / وحدة تغذية مما يؤدي إلى فقدان الوزن بسعة 240 كيلوجرامًا (529.2 رطلاً) والتي يمكن قراءتها لأقرب 2 جرام (.

004 جنيه أو. 064 أوقية). بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لتصميم الانثناء المتضمن في منصة الميزان هذه ، فمن الممكن تحميل هذا الميزان مسبقًا بما يصل إلى 65 كيلوجرامًا (143 رطلاً) لتعويض "الحمل الميت" للقادوس وتجميع وحدة التغذية دون تآكل الحمل الحي السعة وسهولة القراءة كما ذكرنا سابقًا.

باستخدام هذه التقنية الجديدة ، يمكن تحويل إشارة الوزن من منصة الميزان هذه بسهولة إلى تنسيق RS232 للتفاعل مع أي معالج دقيق أو جهاز كمبيوتر صغير. ومع ذلك ، من أجل الاستفادة من هذا المستوى الجديد من قدرة مستشعر الوزن / محول الطاقة ، من الضروري استخدام تصميم مغذي جديد يحتوي على نسبة تراجع أعلى بكثير من تلك المتوفرة سابقًا. نظرًا لأن التغذية من نوع المثقب لا تزال مطلوبة (نظرًا لخصائص المناولة للمكونات التي يتم التعامل معها) ، فإن الحل هو استخدام تحكم بسرعتين مع مثقاب بقطر مختلف.

يؤدي تشغيل كلا المثقابين بمعدل تغذية مرتفع للجزء الأكبر من دورة التغذية ، ثم تشغيل المثقاب ذي القطر الصغير فقط بمعدل أقل بكثير لدورة تغذية التنطيط إلى معدلات تراجع تقترب من 500: 1 ، مما يلغي ما تم وصفه سابقًا مشاكل معدل التغذية كنقطة قطع. من الناحية التجريبية ، تم العثور على أن دقة الوزن ، عندما يتم تركيب وحدة التغذية بالحجم المناسب ونوع التغذية على منصة ذات حجم مناسب ، لن تكون أكثر من زائد أو ناقص 3 أقسام من الدقة. من هذا الإدخال ، يمكنك أن ترى أنه لا يمكن توقع دقة في النطاق حتى 10 كجم.

(22.05 رطلاً) إلى زائد أو ناقص 6 جرام.

(.01 رطل).

مع حل مشاكل مناولة المواد ، تتوفر إمكانيات الدقة لتلبية متطلبات التركيب الحالية وعلى أساس استخدام الأكياس منخفضة الذوبان كأفضل طريقة لضمان وصول الكمية الصحيحة من المادة الصحيحة إلى المركب ، الشيء الوحيد المتبقي هي أفضل طريقة لملء الأكياس. يوضح الشكل 1 النظام الأمثل الذي يتضمن جميع التقنيات الحالية. على الرغم من أنه يتم عرض ثلاث محطات فقط لفقدان الوزن ، إلا أنه من الممكن وجود عدد غير محدود من المحطات ، نظرًا لوقوعها في صف على جانبي ناقل الحاوية والذي يمكن أن يكون أطول فترة ممكنة.

يتم تثبيت كل منصة مقياس على حامل محمول ، بحيث يمكن وضعها حسب الحاجة ، وإذا لزم الأمر ، يمكن نقل وحدات السعة المختلفة إلى موضعها مع اختلاف الصيغ. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد على كل منصة قياس مسارات مقلوبة على شكل حرف V ، وتحت كل مجموعة قادوس / وحدة تغذية توجد عجلات محززة على شكل حرف V ، مما يتيح وضع أي قادوس / وحدة تغذية في أي محطة مقياس. من خلال هذا الترتيب ، يمكن استخدام الحد الأدنى لعدد المقاييس (هذا هو المكان الذي يتم فيه توفير التكاليف) ويمكن تخزين عدد كبير من تجميعات القادوس / وحدة التغذية في مكان مناسب ووضعها في مكانها حسب الحاجة.

إن الاحتفاظ بقادوس / وحدة تغذية مخصصة لمادة معينة يوفر أيضًا الوقت في التنظيف ويزيل إمكانية التلوث إذا تم استخدام قادوس / وحدة تغذية لأكثر من مادة واحدة. تحت فوهات التفريغ للمغذيات التي تم تركيبها على عجلات ، يوجد مجموعة ناقل تتكون من حاويات متباعدة بشكل متساوٍ توضع فيها الأكياس الفارغة. سوف تتزامن التباعد بين مجموعات وحدات التغذية لفقدان الوزن مع الخطوط المركزية لهذه الحاويات ؛ سيتم التحكم في الناقل بطريقة يتم فهرستها تلقائيًا بمعدل زيادة واحدة في كل مرة.

عند اكتمال دورة الفهرسة ، يزن كل مقياس الكمية المطلوبة مباشرة في الكيس ، مع الاحتفاظ بالصيغ في الذاكرة في الكمبيوتر الصغير الذي يدير النظام بأكمله. مع عدد منصات الميزان التي تساوي الحد الأقصى لعدد المكونات التي تم وضعها في أي مركب على الإطلاق ، ووحدات القادوس / المغذي المحمولة التي تساوي العدد الإجمالي للمكونات المستخدمة على الإطلاق ، فإن نقل هذه التركيبات إلى الموضع المناسب يمنح مرونة غير محدودة وتركيبات المكونات. مع هذا النوع من نظام وزن المكونات الدقيقة ، يقف عامل واحد في نهاية هذه الحاوية لنقل التجميع لوضع الأكياس الفارغة في الحاويات حيث يتم وضعها أمامه ، كما أنه يقوم بإخراج الأكياس المملوءة عند وصولها ، وموانع التسخين لهم ووضعهم على منصة نقالة أو في حاوية نوع حمل لتسليمها إلى محطات الخلاط.

على الرغم من عدم ظهوره في الرسم المرجعي ، فقد تم دمج التحكم في الغبار في النظام عن طريق وضع نقاط "التقاط" الغبار في موقع تفريغ وحدة التغذية في كل محطة مقياس. بالطبع مع التكنولوجيا الرقمية الحالية ، يمكن تسجيل أي شيء يحدث على خط تعبئة الأكياس ، وكحارس آمن آخر ، يمكن توفير تعريف مفتاح القرب الصناعي المتين بحيث لا يعمل النظام ما لم يتم طلب المواد المطلوبة في الصيغة في الواقع في موضعها على منصات الميزان. كتحقق نهائي من إدخال الكمية المناسبة من المواد في كل دفعة خلاط ، يمكن وضع الأكياس المملوءة على ناقل فهرسة الأكياس الأوتوماتيكي على جانب قادوس مدخل الخلاط ، ويمكن وضع منصة الميزان عند التفريغ نهاية هذا الناقل لالتقاط وفحص وزن الكيس قبل تفريغه في قادوس الخلاط.

هذا النوع من ترتيب ناقل الفهرسة يلغي الحاجة إلى وجود المشغل في الخلاط في الوقت المحدد في دورة الخلاط ، ويمكن لوحدة التحكم في الخلاط فهرسة ناقل الأكياس في عدة نقاط في الدورة إذا لزم الأمر للمركبات المعقدة. الخلاصة اليوم ، يتيح التطبيق السليم لمناولة المواد الحالية ، وتقنيات استشعار الوزن ومناولة الأكياس ، تلبية المتطلبات الصعبة لوزن المكونات الدقيقة لتركيب المطاط.