Pri preprave sypkých materiálov môže byť dôležité poznať prepravovanú hmotnosť, a to z dôvodu monitorovania výroby, skladovania, balenia a pod. Typickým transportným prostriedkom sypkých materiálov v priemysle je pásový valčekový dopravník. Ak sa doň zabuduje snímač zaťaženia, možno hovoriť o pásovej váhe. Pomocou pásovej váhy tak možno kontinuálne monitorovať a vážiť prepravovaný materiál. Nie je teda nutné pás nikde zastavovať, ani materiál oddeľovať alebo odsypávať.
Hmotnosť určuje cenu
Mnoho priemyselných procesov v ťažobných a výrobných odvetviach sa spolieha na pásové váhy ako na nákladovo efektívny prostriedok na stanovenie hmotnosti prepravovaného materiálu. Nie je žiadnou novinkou, že v dnešnej ekonomike sa väčšina tovaru a komodít predáva na základe hmotnosti. A pretože hodnota produktu alebo materiálu je určená jeho hmotnosťou, bude mať váha spojená s produktom alebo materiálom vplyv na jeho nákupnú alebo predajnú cenu na trhu. Váženie by preto malo byť čo najpresnejšie, aby daný podnik nebol stratový.
Pásové váhy zefektívňujú výrobu
Okrem určovania hodnoty produktu alebo materiálu systém váženia na dopravníku zefektívňuje priemyselnú výrobu a odbremeňuje pracovníkov od fyzicky náročnej práce. Je jednoducho nepohodlné, časovo náročné a neefektívne odoberať sypký materiál z dopravného pásu, vážiť ho a vracať späť na dopravník. Okrem efektívnej prevádzky jeho použitie prináša nízke prevádzkové náklady a rýchlejšiu logistiku.
Aplikácie pásových váh sa využívajú naprieč všetkými priemyselnými odvetviami, ktoré tovar vyrábajú. Nie sú limitované iba na presun a váženie sypkých materiálov. Pásové váhy inštalované do dopravníkového pásu sa dajú použiť na balené alebo nebalené produkty a možno ich navrhnúť tak, aby vyhovovali požiadavkám akýchkoľvek podmienok prostredia – vnútri alebo vonku.
Vyvarujte sa chýb
Pásové váhy sú schopné prepravovať od 100 kg/h až do 20 000 t/h pri šírke pásu 400 – 2000 mm. Maximálna statická chyba váhy sa pohybuje okolo 0,1 %. Prevádzkové hodnoty chýb sa pohybujú od 0,25 % do 2 %, pričom záleží na type váhy, prepravovanom tovare a ďalších okolnostiach. Dopravník s pohybujúcim sa materiálom musí byť v pokoji, aby mohlo dôjsť k správnemu meraniu, preto sa tieto váhy umiestňujú do vzdialenosti 2 až 5 m od presypov alebo na začiatku či konci pásu. Ak je sklon pásu príliš veľký, dochádza k tzv. virtuálnemu pohybu sypkého materiálu, čiže k jeho viacnásobnému váženiu, čo je zdrojom chýb. Maximálny sklon sa preto odporúča v rozmedzí 15° až 20°. Na minimalizáciu vplyvov pásu na váženie materiálu treba zaistiť jeho konštantné napínanie, najlepšie gravitačné (pružinové napínanie je nestabilné).
Vplyv prostredia na hmotnosť a váženie
Všeobecne panuje mylná predstava, že pásové váhy sú stopercentne presné. Prax ukazuje, že sa často mýlia a hodnoty hmotnosti sa v rôznych bodoch merania nezhodujú. Presnosť všetkých pásových váh závisí od kalibrácie, údržby a v neposlednom rade aj od podmienok prostredia, kde sú inštalované.
Preto moderné pásové váhy čelia požiadavke na zvýšenie presnosti, ktorú možno dosiahnuť iba dôkladnou analýzou podmienok prostredia, pôsobenia rušivých vplyvov a vplyvu mechanických a fyzikálnych procesov, ktoré sa pri meraní vyskytujú. Jedným z najväčších nepriateľov sú podmienky prostredia, ako je vlhkosť. Predstavte si, že na dopravníkovom páse máte uložené uhlie, ktoré kontinuálne vážite v exteriéri. Príde dážď, uhlie navlhne a vy vážite ďalej. Hmotnosť suchého uhlia a vlhkého uhlia sa bude preto líšiť. A to je jeden z množstva príkladov, prečo môžu byť pásové váhy nepresné a nespoľahlivé.
Diskontinuálne váženie
Druhým spôsobom je tzv. diskontinuálne váženie, pri ktorom sa vážený materiál nachádza určitý čas na pevnej podložke. V prípade sypkých materiálov možno použiť úložné boxy alebo prepravky. Po dosiahnutí pokojného režimu možno odčítať hmotnosť. Na diskontinuálne váženie sa používajú vrecovacie, plošinové, zásobníkové, paletové, koľajové a iné váhy.
Vrecovacie váhy a paletizovanie
Vrecovacie váhy sa používajú v procese balenia sypkých materiálov do vriec. Princípom vrecovacích váh je navažovanie materiálu do vážnej nádoby alebo priamo do vreca. Navažovanie do vážnej nádoby je spoľahlivé a presné riešenie, pretože chybovosť plnenia je nižšia. Každý výrobca vrecovacích váh ponúka možnosť inštalácie a prispôsobenia dávkovacieho zariadenia rôzneho typu podľa druhu materiálu. Naplnené vrece s materiálom sa môže manuálne alebo automaticky presunúť na ďalšie miesto spracovania, napr. na dopravníkový pás alebo paletizátor.
Sofistikované automatizované vrecovacie váhy zvládajú plnenie vriec plne automaticky. Tieto váhy vážia a vkladajú konkrétne množstvo suchého sypkého materiálu (prášok, pelety, granuly, uhlie atď.) do otvoreného vreca. V závislosti od aplikácie a vlastností produktu bude vrecovacia váha využívať jednu z troch hlavných metód váženia materiálu.
Gravitačné vrecovacie váhy využívajú prietokové charakteristiky produktu na vyplnenie vreca pomocou medzných brán. Tieto brány sa uzavrú, keď vak dosiahne požadovanú hmotnosť. Pomocou gravitačnej metódy sa balia sypké granulované výrobky, ako sú zrná, hnojivá, soľ a malé pelety.
Vibračné vrecovacie váhy využívajú na prenos produktu do vreca pohyb vibračnej misky zo strany na stranu. Tieto váhy využívajú rôznu vibračnú rýchlosť na presun rôznych materiálov. Materiály, ktoré sa nesypú ľahko alebo majú nepravidelný tvar, napríklad mletá káva, trávne semeno s nízkou hustotou alebo granuly, sa zvyčajne plnia vibráciami do vriec.
Uzatvárateľné „skrutkovacie“ vrecovacie váhy prenášajú suché a sypké materiály horizontálne alebo vertikálne cez váhu do vreca. Do navažovacej nádoby sa presne odváži množstvo, ktoré sa bude vrecovať. Skrutka na hrdle sa otvorí a obsah sa vysype do vreca. Práškové látky a múku možno dávkovať pomocou týchto vrecovacích váh.
Súčasťou automatizovaného systému na plnenie vriec môže byť automatické podávanie paliet. Výrobcovia vrecovacích váh ponúkajú komplexné riešenia, od samostatných vrecovacích váh až po baliace linky vriec, ktoré obsahujú vrecovaciu váhu, dopravníkové pásy, robotické manipulátory a pod.
Poháňané valčekové dopravníky, ktoré sa používajú na prepravu rôznych materiálov, možno takisto začleniť do automatizovaného systému plnenia vriec. Tieto dopravníky môžu prepravovať prázdnu paletu do bezprostrednej blízkosti vrecovacej váhy a môžu sa tiež použiť na odvoz naplnených vriec. Môžu obsahovať dopravníkové točne na zdolávanie zákrut, križovatky alebo aj výťahy.
Paletizačné zariadenia
Proces paletizácie je dnes už samozrejmou súčasťou takmer každého podniku, ktorý sa zaoberá výrobou, skladovaním a distribúciou rôznych druhov materiálu. S rastúcimi požiadavkami na prepravu a váženie materiálu sa kladú aj veľké nároky na ukladanie na paletu.
Paletizačné zariadenie – paletizátor – je zariadenie na ukladanie materiálov. Súčasný trh ponúka vrstvové a otočné paletizátory pre jednoduché výrobné linky aj pre viaclinkové aplikácie.
Multi-line paletizačné zariadenia obsluhujú viac výrobných liniek naraz. Princíp ich činnosti spočíva v tom, že sa produkty z jednotlivých liniek zhromažďujú na akumulačných stoloch v dostatočnom počte na naplnenie palety a potom sa dávkovo posielajú do paletizačného zariadenia. Pritom možno pre každý produkt nastaviť rôzne parametre, ako sú typ a veľkosť palety, počet vrstiev, ovinutie fóliou a pod. Výhodou multi-line riešenia je plne automatická prevádzka, menší počet pracovníkov obsluhy a minimálna zastavaná plocha.
Single-line paletizačné zariadenia sa používajú na priame napojenie na výrobnú linku. Vďaka umiestneniu priamo na konci linky sa pre ne používa aj označenie end-of-line paletizácia. Toto riešenie sa používa všade tam, kde je kladený dôraz na vysoký výkon, teda u veľkých objemov výroby. Výhodami single-line riešení sú vysoký výkon, vysoké finančné výnosy vďaka veľkej flexibilite, vysoká spoľahlivosť a nízke náklady na údržbu, flexibilná paletizácia rozmanitých druhov výrobkov a minimálne rozmery.
Robotické paletizátory sú vhodné pri zložitejšej skladbe materiálu na palete, napr. s nutnosťou medzier uprostred vrstiev, pri vkladaní kartónu na medzivrstvu alebo tam, kde je niekoľko výrobných liniek s nižším výkonom. Vďaka možnosti osadenia multifunkčnej uchopovacej hlavice na robot sú robotické paletizátory vhodné aj na odoberanie prázdnych paliet, čo umožňuje znížiť množstvo dopravníkových pásov. Roboty umožňujú aj zložitejšie pohyby až v šiestich osiach a vyznačujú sa šetrnou a presnou manipuláciou s produktmi a veľkým pracovným dosahom.
Koncové uchopovacie hlavice robotických paletizátorov pracujú na mechanickom princípe, prípadne sa často využíva podtlak alebo ide o kombináciu oboch spôsobov, kde mechanická časť hlavice uchopuje samotný objekt a podtlak sa využíva napr. na ukladanie kartónu na paletu.
Vrecovacia váha zvláda tony medi
Spoločnosť Vale pôsobiaca v Sudbury v Kanade ťaží a spracúva rudy obsahujúce nikel, meď a iné kovy. Ťažobný komplex Sudbury je v prevádzke viac ako 100 rokov a naďalej sa prispôsobuje a mení tak, aby využíval najmodernejšie zariadenia a metódy. Po analýze celkovej prevádzkovej životnosti baní a dlhodobých prognóz banskej kapacity v regióne sa spoločnosť rozhodla zamerať na výrobu niklu a predávať medený koncentrát iným spoločnostiam.
Na prepravu medeného koncentrátu potrebovali systém na manipuláciu a balenie materiálu. Spoločnosť Vale v spolupráci s Ionic Engineering of Lively navrhla systém na manipuláciu s materiálom, ktorý je schopný zabaliť 27 až 35 t/h medeného koncentrátu do objemných vriec, a to integráciou automatizovaného systému plnenia vriec Flexicon do existujúceho procesu podniku.
Medený koncentrát má po odvodnení a vysušení štruktúru podobnú piesku a obsahuje 60 až 70 % medi. Medený koncentrát sa dopravuje do dvoch veľkých násypných zásobníkov umiestnených nad dvojitými plniacimi stanicami vriec, z ktorých každý obsahuje 10 metrických ton materiálu, čo je množstvo dostatočné na naplnenie piatich objemných vriec.
Na plnenie a následné premiestňovanie veľkoobjemových vriec bol do systému integrovaný dávkovač paliet, točne paliet, dva 7,5-metrové valčekové dopravníky a dve výklopné plničky objemných vriec.
Vysokozdvižný vozík naloží na dávkovač paliet naraz 10 až 14 paliet a keď si jedna z plničiek vriec vyžiada paletu, dávkovač zdvihne všetky okrem spodnej palety a tá je odoslaná plničke pomocou poháňaného dopravníka. Keď je paleta na mieste, hrdlo plničky sa vyklopí tak, aby operátor mohol umiestniť objemný vak na háčiky a upevniť popruhy. Operátor po nasadení vreca na hrdlo plničky stlačí tlačidlo nafukovania, ktoré iniciuje cyklus automatického plnenia. Hrdlo plničky sa zdvihne do výšky plnenia a nafúkne vrece, aby sa odstránili záhyby. Nadzemný násypný zásobník sa otvorí a plní vrece. Zároveň platňa pod paletou s vrecom vibruje, aby sa vrece rovnomerne naplnilo. Hmotnosť vreca je nepretržite monitorovaná, aby sa vrece nepreplnilo. Keď je vrece naplnené, hrdlo plničky sa zatvorí a vrece sa uvoľní z popruhov. Pomocou poháňaného valčekového dopravníka sa paleta s vakom presúva k automatickému štítkovaču, ktorý nanesie identifikačný štítok na vrece predtým, ako sa presunie k rampe, kde vysokozdvižný vozík prenesie vrece s medeným koncentrátom do skladovacieho priestoru.
Zdroje
[1] Industry Insight: Conveyor Weighing Systems to Measure Your Applications. Worcester Scale. [online]. Publikované 22. 1. 2020. Citované 13. 11. 2020. Dostupné na: https://worcscale.com/blog/industry-insight-conveyor-weighing-systems-to-measure-your-applications/.
[2] BULKtalk: Weighing in on belt conveyors. BULK Handling. [online]. Publikované 18. 12. 2019. Citované 13. 11. 2020. Dostupné na: https://www.bulkhandlingreview.com.au/bulktalk-weighing-in-on-belt-conveyors/.
[3] Juřica, D.: Dopravní systém pro balení hotových výrobků v kartonových obalech. Diplomová práca 2018. Technická univerzita Ostrava. [online]. Citované 13. 11. 2020. Dostupné na: https://dspace.vsb.cz/bitstream/handle/10084/129560/JUR0223_FS_N2301_2301T013_2018.pdf?sequence=1&isAllowed=y.
[4] What is a bagging scale? Magnum Systems. [online]. Citované 13. 11. 2020. Dostupné na: https://www.magnumsystems.com/2017/09/what-is-a-bagging-scale/.
[5] Bulk bag fillers handle tons of copper. Powerbulk. [online]. Publikované 5. 1. 2019. Citované 13. 11. 2020. Dostupné na: https://www.powderbulk.com/wp-content/uploads/pdf/pbe_20190501_0024.pdf.