Estudio sobre el sistema de llenado por barrena - la estación de trabajo clave para la máquina de llenado y sellado de cápsulas de café

Al igual que su nombre es una máquina de llenado y sellado de cápsulas de café, una de las funciones principales es llenar el café en la cápsula, ya sea una taza k o una taza Nespresso.
Así que hoy vamos a presentar esta estación, desde la estructura principal y el detalle de cada parte, y comparar algunas soluciones diferentes para sistemas de recarga y conducción.

¿Cómo funciona?

Primero, levante el café a la tolva cuando su café esté listo para moler, ya sea en un súper saco o en un balde grande en el suelo. Entonces, el primer paso es alimentar este café en la tolva de llenado de la máquina. Tenemos dos soluciones, una como transportador de aire por vacío; otro como transportador de tornillo mecánico.

Luego, cuando el café esté en la tolva, los tornillos sinfín precisos dentro de la tolva girarán y empujarán el café hacia cada taza, que es el paso principal como llenado; esta es la mitad inferior dentro de la tolva.

Varios brazos grandes hacen girar el café; este es un agitador para hacer que el café fluya suavemente y ayudar a que el café llegue a la mitad inferior para el trabajo de llenado del sinfín.

En la parte superior de la tolva, un sensor de nivel siempre verifica el nivel actual del material (café o té), una vez bajo, le dice al PLC y necesita realimentación por parte del alimentador de tierra para recargar más material.
Este es el ciclo completo; el flujo de café desde el suelo hasta la tolva, luego la mitad superior y la mitad inferior de la tolva. Ahora veamos los detalles de cada uno.

1. Transportador de Café como sistema de recarga

Recargar (refill) es cargar más café en la tolva de la máquina llenadora.
Principalmente ofrecemos dos formas de transportar o elevar el café molido a la tolva de la máquina llenadora.
Transportador de vacío y transportador de barrena/tornillo Transportador de
vacío:

como muestra la imagen, el lado izquierdo es el transportador de vacío equipado en la máquina; el lado derecho es la parte principal

Transportador de vacío como parte estándar que utiliza una forma neumática para aspirar y transportar el café a la tolva de la máquina llenadora.
En el suelo, hay una tubería que succiona el café. Deberá moverlo para que no se consuma el café y levantarlo por el tubo de plástico.
En la parte superior de la máquina se encuentra el sistema de aire que genera el vacío y controla el proceso de succión; una vez que se levanta un poco de café hasta la parte superior, hay un indicador dentro de la cabeza de aire y, al abrir el indicador, se libera el café; este es el ciclo completo de cómo funciona el transportador de aire.
Puede configurar el tiempo como botón del lado izquierdo, cuánto tiempo para abrir el indicador, por ejemplo, seis medios, mantener el indicador abierto durante 6 segundos. El botón del lado derecho establece cuánto tiempo sigue chupando; por ejemplo, si pones 3 o 4, puedes seguir chupando café por 3 o 4 segundos.
Transportador de tornillo sin fin

La segunda y mejor forma es un elevador de transportador de tornillo.
Esta es una forma mecánica de usar una barrena grande dentro de la tubería para levantar automáticamente el café hacia la tolva de la máquina con un balde grande para que pueda contener más café. Esto no está incluido en la cotización de una máquina estándar, sino como una opción opcional. Aún así, al ser un accionamiento mecánico, garantiza una mejor calidad del café.

Una breve comparación de transportador de aire y transportador de tornillo:

• Un transportador de aire es un sistema pequeño que no requiere espacio, mientras que un transportador de tornillo necesita colocar una tolva más grande en el suelo para recibir el café.
• El transportador de tornillo es más ruidoso, pero el transportador de tornillo también tiene algo de ruido debido a la parte de vibración.
• El transportador de tornillo tiene un presupuesto un poco más alto que el transportador de aire (alrededor de 5K USD)
• Los transportadores de tornillo retienen una mejor densidad de café, lo que es mejor para la precisión del llenado.
• Los transportadores de tornillo retienen más aroma al mover mecánicamente el café hacia arriba.

Conclusión: Cuando su presupuesto y espacio lo permitan, tome el transportador de tornillo.

AVISO: Se recomienda el transportador de tornillo para todos los clientes que pueden aceptar el tamaño y la asignación presupuestaria. Además, para el café espresso, que es de molienda fina, se recomienda encarecidamente, como Nespresso y Lavazza blue, etc.
Porque por el transportador de aire, el café molido se intercambiará con el aire (oxígeno) y perderá el buen aroma mientras este sistema de barrena está la forma mecánica de mantener mejor el aroma casi sin pérdida.

2. El sistema de llenado por barrena

Ahora veamos el sistema crítico, la estación de llenado que llena el café en cada taza.

Imagen del relleno de barrena
En la mitad inferior, hay varias barrenas precisas. En la mitad inferior, la barrena gira y empuja el café hacia el fondo y finalmente sale por la boquilla de salida y se mete en cada cápsula.
Hay tres cosas:

1. La barrena está hecha con precisión; esto garantizaría un llenado estable y preciso.
2. (Consulte el relleno de la barrena Pic ) La barrena tiene un diámetro diferente de arriba a abajo. Este diseño en particular es para alcanzar velocidad y precisión. La parte superior del sinfín tiene un diámetro mayor, por lo que se toma más café para empujarlo hacia la mitad inferior del tubo de llenado.
   Luego, el fondo tiene la parte del sinfín de menor diámetro y alcanza una mayor velocidad de llenado. El café también se comprime y se pone firme; este cambio de densidad podría permitir que la cápsula/taza limitada se llene con más café.
3. La copa se tapa y se sella durante el proceso de llenado; esto ayudaría mucho a evitar que los gránulos/polvo finos de café salgan volando, especialmente cuando se quedan en la boca de la taza, y luego se sellan en el borde de la taza, y esto no es bueno para sellar.

Qué motor impulsa la barrena es muy importante.
Este llenado es fundamental, entonces, ¿cómo controlar este proceso de llenado?
La respuesta es el motor que hace girar la barrena.
El motor de esta estación es tan importante que necesita controlar la velocidad de giro de la barrena para ajustar la cantidad de café molido, así que permítanos comparar los múltiples motores comúnmente utilizados en el campo de envasado de cápsulas de café en el mercado.

● Motor paso a paso
¿Qué es el motor paso a paso?
Un motor paso a paso es un motor que gira un eje por pasos (es decir, moviéndose en un ángulo fijo). Su construcción interna permite conocer la posición angular exacta del eje mediante un simple conteo de pasos sin necesidad de sensores.
Los motores paso a paso también incluyen una parte fija (estator) y una parte móvil (rotor). El estator tiene protuberancias similares a engranajes con bobinas enrolladas a su alrededor, mientras que el rotor es un imán permanente o un núcleo de hierro de reluctancia variable.

Ventajas: √Debido a su estructura interna, los motores paso a paso no requieren sensores para detectar la posición del motor. Los motores paso a paso se mueven realizando "pasos", por lo que simplemente contar los pasos le da la posición del motor en un momento dado.
√Además, el control del motor paso a paso es sencillo. También requiere una unidad, pero no requiere cálculos o ajustes complejos para funcionar correctamente. El esfuerzo de control suele ser pequeño en comparación con otros motores. Además, se puede lograr una posición de alta precisión si se utiliza el modo de micropasos.
√Los motores paso a paso proporcionan un buen par a bajas velocidades, mantienen una buena posición y tienen una larga vida útil.

Desventajas: ●La pérdida de paso puede ocurrir cuando el par de carga es demasiado alto. Dado que no se puede conocer la posición real del motor, afecta negativamente al control. Este problema es más probable que ocurra cuando se utiliza el modo de micropasos.
●Los motores paso a paso siempre consumen la máxima corriente, incluso cuando están parados, lo que reduce la eficiencia y puede provocar un sobrecalentamiento.
●El motor paso a paso tiene un par bajo y un alto nivel de ruido a alta velocidad.
Los motores paso a paso son la mejor opción para una solución de bajo costo y fácil de controlar que no requiere alta eficiencia y alto par.

● Servomotor
¿Qué es un servomotor?
Hoy en día, un servomotor es la corriente principal en las máquinas de llenado de cápsulas de un solo servicio.
Término genérico para motores que usan servos, el sistema servo es un sistema de control automático que permite la salida de cantidades controladas como la posición del objeto, la orientación,

Ventajas: Buenas características de control de velocidad, control suave en todo el rango de velocidad, casi sin vibración, control de alta velocidad, control de posición de alta precisión (dependiendo de la precisión del codificador), área de operación nominal. Puede lograr un par constante, baja inercia, bajo nivel de ruido, sin desgaste de las escobillas y no requiere mantenimiento.

Desventajas:El control es más complicado; necesita una caja de controlador de controlador de servo para emitir la señal. Es necesario configurar más parámetros: velocidad de aceleración, velocidad de giro y velocidad de desaceleración; vea la imagen a continuación.

Conclusión:
El servomotor es mejor que los motores paso a paso para una mayor precisión y sin mantenimiento.
En las máquinas llenadoras Expak, solo estamos aplicando los servomotores sin escobillas.
Puede mantener una mayor precisión para controlar la velocidad de giro de la barrena y no es necesario mantener o reemplazar el cepillo.
Además, para que sea más fácil cambiar diferentes cantidades de café, en lugar de cambiar los tres parámetros, diseñamos una función de fórmula que puede cambiar fácilmente el peso objetivo con un cambio de configuración. El programa calculará automáticamente cada configuración en consecuencia y hará el conjunto completo para que funcione un servo.

3. Agitador y sensor de nivel como detector

Agitador
La pequeña barrena precisa empuja el café y lo carga en la taza para que sea un proceso de llenado de café completamente automático. El tornillo sinfín grande alimenta más café del suelo y lo vuelve a cargar en la tolva; el agitador está entre estos dos, lo que ayuda a mantener estable el flujo de café.

Como explicamos anteriormente, el agitador está en la mitad superior de la tolva, se conecta a la barrena y gira en la dirección opuesta a la barrena para mantener el café uniforme; esto es necesario para mantener la densidad en caso de que el café se vuelva demasiado firme y apretado.

Sensor controlador de
nivel Un sensor de nivel es para vigilar el nivel de café dentro de la tolva; preferimos un detector de nivel tipo horquilla dentro de la tolva para la inspección del nivel del material del café; cuando el gránulo de café es más bajo, envía una señal al PLC, por lo que el PLC sabe que el material es bajo y da otra señal para encender automáticamente el sistema de recarga: el transportador de tornillo (o transportador de aire) y comienza a traer más café al tolva. Si lo intentó, pero el nivel de café aún es bajo, lo que significa que no se pudo recargar, en la máquina EXPAK, creamos otro sistema de voz que el PLC permitiría que la transmisión emitiera una alarma para recordarle al operador por voz real como: "por favor, vuelva a cargar el café". Así que incluso un operador fresco podría saber fácilmente qué está pasando y necesita cargar más café.


Solución rápida para resolver los problemas que ocurren con la estación de llenado:
1. P: el sinfín de llenado no gira, no sale café, código AL006 en el servocontrolador (o la pantalla muestra "Falla del servo 1 de alimentación").
R: limpie la estación de llenado y reinicie la máquina (o botón programable para borrar el código de alarma y presione el botón de inicio nuevamente)
Comentario: este es el problema más frecuente, la mayoría de los casos es que el café se pega al sinfín y luego crea una sobrecarga en el servomotor, por lo que para autoprotección, el servomotor se detiene y muestra AL006. Esto suele suceder cuando la molienda no es estable, como que el café es demasiado fino o el café es rico en aceite y pegajoso. Sucede más con Nespresso que con Kcup porque la molienda promedio en la cápsula Nespresso es mucho más delicada. que con el café Kcup.

2. P: peso inestable del café lleno/la precisión del llenado no es estable.
R: intente mejorar la configuración, principalmente para cambiar la velocidad de llenado y la configuración de la proporción, y acelerar el agitador también ayudaría. Póngase en contacto con el equipo de Expak para mejorar los parámetros de configuración.

3. P: La función de agitador no gira ni funciona durante el llenado.
R: Verifique la pantalla y encienda el botón del agitador o aumente la velocidad del agitador cuando sea necesario. Compruebe si el motor del agitador podría girar; si no, presione el "agitador" al estado de funcionamiento a través de la pantalla táctil

4. P: si sale demasiado café de la taza, puede causar problemas de sellado.
R: Este problema principal es la electricidad estática, que podría resolverse de varias maneras, como usar un dispositivo antiestático más significativo o reemplazarlo cuando sea viejo. Asegúrese de que la copa esté cubierta por el cabezal de salida del llenador para alcanzar el sello durante el llenado; a veces, debe verificar si el cilindro inferior que empuja hacia arriba está dirigido al centro.
Además, si el café tiene estática, reducir la velocidad principal también podría mejorar problemas tales como dar más tiempo para esperar a que se complete el llenado dentro de la taza.

Guía de mantenimiento del sistema de llenado:

Fecha de publicación: 4/28/2022

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