Κεφάλαιο 4

Παράγοντες που επηρεάζουν την ακρίβεια ενός ελεγκτή βάρους

Η ακρίβεια ενός ελεγκτή βάρους επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες σε ένα βιομηχανικό περιβάλλον. Παρόλα αυτά, υπάρχουν μέθοδοι για τον περιορισμό αυτών των προβλημάτων. Όταν επενδύετε σε έναν δυναμικό ελεγκτή βάρους (checkweigher), πρέπει να λαμβάνετε υπόψη τους παράγοντες που σχετίζονται τόσο με το περιβάλλον παραγωγής όσο και με τα χαρακτηριστικά του προϊόντος.

4.1 Το περιβάλλον παραγωγής ως παράγοντας που επηρεάζει την ακρίβεια του ελεγκτή βάρους

Το περιβάλλον στο οποίο λειτουργούν οι ελεγκτές βάρους επηρεάζει την ακρίβεια τους. Γι’ αυτό το λόγο ορισμένα συστήματα ελέγχου βάρους είναι κατάλληλα εξοπλισμένα για να λειτουργούν σε απαιτητικές συνθήκες. Η Εικόνα 4.1 απεικονίζει τους μεγαλύτερους κινδύνους που σχετίζονται με το περιβάλλον και μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά την ακρίβεια του ελεγκτή βάρους:

Εικόνα 4.1: Παράγοντες περιβάλλοντος παραγωγής που επηρεάζουν την ακρίβεια

Ορισμένες δυναμοκυψέλες δεν είναι κατάλληλες για να δουλεύουν υπό συνθήκες υψηλής υγρασίας και διακυμάνσεων στη θερμοκρασία. Για παράδειγμα, οι δυναμοκυψέλες τεχνολογίας strain gauge, επειδή ακριβώς δεν είναι ερμητικά κλειστές, μπορεί να προσβληθούν από εξωτερικούς μολυντικούς παράγοντες, ενώ οι υπερβολικές θερμοκρασίες ή απότομες αλλαγές σε ορισμένα περιβάλλοντα παραγωγής μπορούν να επηρεάσουν την απόδοσή του.

Πιθανά θραύσματα και σκόνη ενδέχεται να μετατοπίσουν (offset) το σημείο μηδέν (zero) του ελεγκτή βάρους. Αν μαζεύεται σκόνη στη μεταφορική ταινία, τότε ο ελεγκτής βάρους θα πρέπει να μηδενίζεται συνεχώς. Σε αυτήν την περίπτωση είναι σημαντική η προστασία του χώρου της ζύγισης από ξένη ύλη και η διατήρηση της καθαριότητας του χώρου που έχει τοποθετηθεί ο ελεγκτής βάρους.

Επιπλέον, κάθε κραδασμός εισάγει «θόρυβο» ή ανεπιθύμητα σήματα στον ελεγκτή βάρους. Ο λόγος μπορεί να είναι μία χοάνη, ένα πιεστήριο ή ακόμη και μια άλλη μεταφορική ταινία συνδεδεμένα με τον ελεγκτή βάρους. Οι ελεγκτές βάρους υψηλής απόδοσης μπορούν αυτόματα να φιλτράρουν κάποιους εξωτερικούς θορύβους. Πάντως για τη καλύτερη απόδοσή του, ο ελεγκτής βάρους θα πρέπει να προστατεύεται από εξωτερικούς κραδασμούς.

Τα ρεύματα αέρα μπορούν επίσης να επηρεάσουν τις ενδείξεις του ελεγκτή βάρους. Είναι ιδιαιτέρως σημαντική η αποφυγή των ρευμάτων ειδικά γύρω από πολύ ευαίσθητους ελεγκτές βάρους, π.χ. αυτούς που χρησιμοποιούνται συχνά στις φαρμακοβιομηχανίες. Ακόμη κι αν η κίνηση του αέρα διατηρείται στο ελάχιστο, η προστασία από τα ρεύματα μπορεί να είναι πολύ βοηθητική. Αν έχετε έναν πολύ ευαίσθητο ελεγκτή βάρους, προσπαθήστε να περάσετε το χέρι σας πάνω από τον ζυγό χωρίς να τον αγγίξετε. Σε αυτήν την περίπτωση ίσως αντιληφτείτε κάποια αυξομείωση στο βάρος.

Ο θόρυβος που προκαλείται για παράδειγμα από την ηλεκτροστατική εκκένωση (ESD), την ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή (EMI) και τις παρεμβολές ραδιοσυχνοτήτων (RFI) μπορεί να απορρυθμίσει τις ενδείξεις του ελεγκτή βάρους. Συγκεκριμένα οι παρεμβολές RFI μπορεί να προκληθούν και από συναγερμό, κινητά τηλέφωνα, κ.ά. Το σύστημα μετάδοσης κίνησης μεταβλητής συχνότητας και άλλα εσωτερικά μέρη του ελεγκτή βάρους, όταν δεν προστατεύονται επαρκώς, μπορούν επίσης να επηρεάσουν τα αποτελέσματα κυρίως σε περιπτώσεις ευαίσθητης ζύγισης. Ακόμη, η πρόκληση στατικού ηλεκτρισμού στον ελεγκτή βάρους μπορεί να οδηγήσει σε φαινομενική αύξηση του βάρους που όμως δεν μπορεί να φιλτραριστεί από τις αναγνώσεις. Τέλος, ο  στατικός ηλεκτρισμός μπορεί να προκληθεί και από τα κινούμενα μέρη του μηχανήματος ή τα αντικείμενα που διέρχονται από το χώρο της ζύγισης. Προτείνεται η χρήση καλυμμάτων αντιστατικής προστασίας για τις πολύ ευαίσθητες εφαρμογές. Επιπλέον, όλα τα μέρη του ελεγκτή μπορούν να συνδεθούν με γείωση.

Η χρήση του ελεγκτή βάρους σε καυστικό περιβάλλον μπορεί να υποβαθμίσει τόσο την δυναμοκυψέλη όσο και τα άλλα μέρη του ελεγκτή. Οι ελεγκτές βάρους διατίθενται σε πολλά υλικά. Για παράδειγμα, ο ανοξοίδωτος χάλυβας αντέχει σε απαιτητικά βιομηχανικά περιβάλλοντα και σε συχνή επαφή με νερό. Άλλη πρακτική που βελτιώνει την αντοχή των υλικών είναι επικάλυψη με ειδική βαφή, αλλά και πάλι αυτά δεν μπορούν να ανταποκριθούν σε συνθήκες πλυσίματος με υψηλή πίεση.

Ορισμένες δυναμοκυψέλες κατασκευάζονται από αλουμίνιο. Αυτές έχουν καλή απόδοση και κοστίζουν λιγότερο από τις δυναμοκυψέλες από ανοξείδωτο χάλυβα, όμως δεν έχουν σχεδιαστεί για να έρχονται σε επαφή με νερό ή άλλα διαβρωτικά υλικά.

Μία από τις πιο συχνές αιτίες που επηρεάζουν την ακρίβεια ενός ελεγκτή βάρους είναι η μηχανική καταπόνηση. Εργαζόμενοι που δουλεύουν κοντά στους ελεγκτές βάρους μπορεί να προκαλέσουν βλάβες κατά λάθος, για παράδειγμα εφαρμόζοντας πίεση στη μεταφορική ταινία, καθαρίζοντας με μη κατάλληλο τρόπο τον ελεγκτή βάρους, αυξάνοντας τη στροφορμή της δυναμοκυψέλης με το σφίξιμο ενός μανδάλου ή με τη συστροφή του σώματος του τμήματος ζύγισης, κ.ά.

4.2 Το ζυγιζόμενο προϊόν ως παράγοντας που επηρεάζει την ακρίβεια του ελεγκτή βάρους

Ιδανικά, όταν το προϊόν κινείται κατά μήκος της μεταφορικής ταινίας, είναι ερμητικά κλειστό, ομοιόμορφα συσκευασμένο και έχει ομαλή ροή χωρίς να δονείται ή να πάλλεται. Το ιξώδες ενός υγρού προϊόντος μπορεί να επηρεάσει τις αναγνώσεις του βάρους στον ελεγκτή βάρους όταν ανακινείται ή πάλλεται (Εικόνα 4.2). Όταν η συσκευασία διέρχεται από το τμήμα ζύγισης, όσο πιο ασταθές είναι το περιεχόμενο τόσο περισσότερο χρόνο θα χρειαστεί η δυναμοκυψέλη για να πετύχει την ακριβή ανάγνωσή του. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι αντιμετώπισης και χειρισμού της αστάθειας του προϊόντος (δείτε Κεφάλαιο 5 «Σχεδίαση του Συστήματος και Εφαρμογές»).

Εικόνα 4.2: Παλλόμενο προϊόν σε υγρή μορφή

Ένα προϊόν του οποίου η συσκευασία δεν έχει κλείσει καλά είναι πιθανό να χύνεται ή να πέφτει πάνω στον ζυγό. Αυτό μπορεί να εμποδίσει τις ακριβείς ενδείξεις βάρους του ελεγκτή (Εικόνα 4.3). Σχεδόν όλοι οι ελεγκτές βάρους περιοδικά μηδενίζουν τη δυναμοκυψέλη όταν υπάρχει κάποιο κενό στην γραμμή, αλλά συνήθως κάτι τέτοιο δεν είναι εφικτό για κάθε διαδοχικό τεμάχιο. Ο μηδενισμός μπορεί να προέρχεται από προϊόντα που έχουν πέσει αλλά όχι που έχουν χυθεί.  Για παράδειγμα, όταν κινούνται ανοιχτά σακιά με αλεύρι κατά μήκος του ελεγκτή βάρους, ενδέχεται μέρος του αλευριού από το πρώτο σακί να πέσει στο τμήμα ζύγισης. Η ποσότητα αλευριού που έχει πέσει ίσως δεν μπορέσει να καθαριστεί πριν από τη ζύγιση του επόμενου σακιού. Επίσης, ο ελεγκτής βάρους δεν έχει χρόνο να επανα-μηδενίσει πριν από την επόμενη συσκευασία.

Συνεπώς ακόμη κι αν το επόμενο σακί είναι ελλιποβαρές, ο ελεγκτής βάρους είναι πολύ πιθανόν να το δεχτεί λόγω του επιπλέον βάρους του προϊόντος που είναι στην πλατφόρμα.

Για εφαρμογές όπου είναι πιθανή η συσσώρευση χυμένου προϊόντος ή ξένης ύλης, καλές πρακτικές είναι (α) να  ελαχιστοποιηθεί η διαθέσιμη επιφάνεια στην οποία θα μπορούσε να γίνει συσσώρευση προϊόντος ή (β) να ενσωματωθεί χώρος απόρριψης για τη διευκόλυνση της διαδικασίας καθαρισμού.

Εικόνα 4.3: Προϊόν χωρίς καλά κλεισμένη συσκευασία

Μία χαμηλή και πλατιά συσκευασία είναι πολύ πιο σταθερή από κάποια ψηλή και λεπτή. Για παράδειγμα, τα μπουκάλια σαμπουάν θεωρούνται συνήθως ασταθή λόγω της δυσαναλογίας ύψους και πλάτους. Καθώς το μπουκάλι σαμπουάν κινείται πάνω σε έναν ελεγκτή βάρους ή μεταφέρεται από τη μια μεταφορική ταινία σε άλλη, έχει την τάση να κλυδωνίζεται (Εικόνα 4.4). Ασταθή προϊόντα που κλυδωνίζονται θα επηρεάσουν αρνητικά την ακρίβεια της ανάγνωσης, καθώς μπορεί να μην σταθεροποιούνται εύκολα. Οδηγοί κύλισης (guide rails) στις μεταφορικές ταινίες εισόδου και εξόδου του ελεγκτή ενδέχεται να βοηθήσουν, αλλά πιθανόν να μην αγγίξουν κάποιο τεμάχιο μόλις αυτό βρεθεί στο τμήμα ζύγισης.

Εικόνα: 4.4: Ασταθές προϊόν

Ιδιαιτέρως σημαντικό είναι και το αποτύπωμα του τεμαχίου. Όσο μεγαλύτερη επιφάνεια πιάνει στη μεταφορική ταινία, τόσο το καλύτερο. Επίσης όσο πιο χαμηλά βρίσκεται το κέντρο βάρους, τόσο πιο σταθερή θα είναι η συσκευασία. Άρα, είναι σημαντικό να προσδιορίσετε στον προμηθευτή σας εκ των προτέρων το αποτύπωμα καθώς και τις φυσικές διαστάσεις του τεμαχίου. Είναι ευκολότερο να ζυγιστούν ομοιόμορφα κουτιά και μπιτόνια από ό,τι σακιά από πολυαιθυλένιο των οποίων το σχήμα και το αποτύπωμα μπορεί να ποικίλει από τεμάχιο σε τεμάχιο (Εικόνα 4.5). Ωστόσο είναι σαφώς πιο δύσκολο να προγραμματίζεται ο ελεγκτής βάρους για να ζυγίζει διαφορετικού σχήματος προϊόντα. Επιπλέον, μπορεί να σημαίνει και προγραμματισμό μικρότερου χρόνου ζύγισης.

Οι περισσότεροι ελεγκτές βάρους διαθέτουν ένα φωτοκύτταρο ως αισθητήρα ο οποίος ειδοποιεί κάθε φορά που κάποιο τεμάχιο εισέρχεται στην περιοχή της ζύγισης. Ένα προϊόν με μη κυκλικό αποτύπωμα που έχει αναποδογυριστεί ή μετατοπιστεί μπορεί να προκαλέσει πρώιμες καταγραφές, με αποτέλεσμα το τεμάχιο να εκλαμβάνεται ως ελλιποβαρές. Είναι σημαντικό επίσης τα τεμάχια που εισέρχονται στον ελεγκτή βάρους να έχουν τον ίδιο προσανατολισμό κάθε φορά.

Εικόνα 4.5: Προϊόντα διαφορετικού σχήματος

Συσκευασίες όπως σακιά από πολυαιθυλένιο, μεταλλικές επιφάνειες και κουτιά δεμένα με ταινία μπορεί να «μπερδέψουν» το φωτοκύτταρο λόγω αντανάκλασης. Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε καθυστέρηση της μέτρησης του βάρους (εμφανίζοντας μικρότερο βάρος) ή στη μη πλήρη καταγραφή του. Αυτό θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί προσαρμόζοντας κατάλληλα την γωνία του φωτοκύτταρου ή τον από πάνω φωτισμό. Σε ορισμένες περιπτώσεις είναι πιθανό να χρειαστεί ειδικό φωτοκύτταρο για τέτοιου είδους συσκευασίες.

Μη σωστή χρονομέτρηση (timing) και απόσταση ανάμεσα στα τεμάχια μπορεί να υπερφορτίσουν τη δυναμοκυψέλη, μέσω της τοποθέτησης ενός ή περισσότερων συσκευασιών στο τμήμα ζύγισης την ίδια χρονική περίοδο. Σαν γενικός κανόνας, η απόσταση μεταξύ δύο τεμαχίων θα πρέπει να είναι ένα με δύο εκατοστά μεγαλύτερη από το μήκος του τμήματος ζύγισης του ελεγκτή.

Εικόνα 4.6: Ακατάλληλη διάταξη προϊόντων