如果金屬罐裝食品飲料出現泄露或損壞,會造成嚴重的產品質量事故,直接損害企業的品牌信譽。因此,在金屬罐裝食品飲料的生產中,特別需要嚴格控制二重卷封質量,以確保良好的包裝氣密性。隨著企業生產效率和質量控制管理標準的提高,對罐裝食品飲料的卷封質量的檢測要求和檢測頻率也提升到更高水平。影響卷封質量的主要關鍵控制點包括空罐的缺陷與尺寸指標檢測,蓋的尺寸指標檢測,封罐機參數檢測,以及卷封檢測。其中卷封檢測由于關涉成品質量,無疑是重中之重。作為空罐質量檢測的重要指標,空罐的缺陷與基本尺寸直接影響罐裝產品的卷封質量。采用相關檢測儀器可達到監控空罐質量的目的。空罐缺陷檢測空罐缺陷包括:罐口變形、翻邊變形、罐內異物等。 空罐缺陷智能檢測系統利用機器視覺原理實現了空罐質量在線檢測,可將存在缺陷的空罐從生產線上剔除。圖1 CanNeed-ICI-1000 空罐缺陷智能檢測系統可將存在缺陷的空罐從生產線上剔除。
空罐基本尺寸檢測空罐基本尺寸包括罐高、罐口內徑、翻邊寬度。 全自動罐后端尺寸綜合檢測儀可安裝于空罐輸送鏈道的支線,在線抽樣檢測空罐的上述基本尺寸指標。圖2 全自動罐后端尺寸綜合檢測儀可在線抽樣檢測空罐的基本尺寸指標,如:罐高(A)、罐口內徑(B)、翻邊寬度(C)的測量。
蓋的基本尺寸包括:內直徑、外直徑、埋頭度、鉤邊高度、鉤邊開度、總體高度等。蓋的輪廓尺寸包括:壓頭配合直徑、外鉤邊半徑、蓋翻邊、角度等。這些指標為設計或選擇合適的封罐機壓頭提供了重要的依據。圖3 蓋的基本尺寸和輪廓尺寸為設計或選擇合適的封罐機壓頭提供了重要的依據。
如果在蓋的直徑、埋頭度、鉤邊高度、鉤邊開度等指標均合格的情況下,用戶仍反饋卷封不良,即罐裝產品的氣密性有問題,那么很可能就是因為蓋子輪廓和封罐機壓頭不吻合!通過罐蓋輪廓投影儀能快速得到蓋的輪廓尺寸、以及蓋與壓頭的輪廓吻合度??蓪⑵浒惭b于實驗室或者封罐機的罐蓋輸送鏈道的旁邊支線,對蓋的基本基本尺寸和蓋的輪廓尺寸指標進行抽樣檢測。測量過程是:使用上述罐蓋輪廓投影儀先測量壓頭的輪廓曲線,然后再與蓋的輪廓曲線進行比對,接著通過軟件自動測量配合夾角、配合直徑與底部間隙,驗證封罐機壓頭與蓋輪廓的吻合匹配性。圖5 通過軟件驗證封罐機壓頭與蓋輪廓的吻合匹配性。
在封罐設備中,卷封滾輪、上壓頭和托罐盤通常被稱為卷封三要素。頭道滾輪和二道滾輪正確的溝槽形狀、滾輪與壓頭之間的間隙、托罐盤合適的推動力是確保正常卷封的必要條件。因此,卷封三要素作為封罐設備的基本組成部件,直接攸關二重卷封的質量。滾輪輪廓測量 通過輪廓投影儀上的高清成像系統對頭道滾輪和二道滾輪的輪廓進行投影并測量,以避免滾輪磨損對卷封質量產生的影響。滾輪與壓頭之間的間隙檢測 通過卷封間隙投影儀的高清成像系統對頭道滾輪、二道滾輪和壓頭之間的高度間隙與側向間隙進行投影并測量,避免該數值過大或過小而對卷封質量產生不良影響。 圖7 對頭道滾輪、二道滾輪和壓頭之間的高度間隙與側向間隙投影并測量。托罐盤壓力檢測 通過數顯卷封壓頭測力計測量托罐盤的壓力大小。破壞檢測法 最初是采用切割法切割樣品,依靠手動量具測量相關卷封尺寸,后來發展為對卷封剖面進行投影,利用圖像分析測量卷封尺寸參數。相關檢測儀器發展歷程包括:刻度型儀器→數顯型儀器→自動選點、自動采集儀器→自動切割、自動測量儀器。無損檢測法隨著技術的進步革新,卷封檢測已經由傳統的破壞檢測法發展到更先進的無損卷封投影儀,即利用X射線對卷封位置進行透射,并獲取圖像測量卷封尺寸參數。此外,無損卷封投影儀也從實驗室檢測發展到生產現場的在線檢測,下面另起章節詳述。圖8 Seam-X?-On-Line在線無損卷封檢測儀。這是迄今為止先進、高效的卷封檢測技術,可實現無損、快速、360°的產品卷封質量檢測,已成為企業提高檢測效率和卷封質量管理水平,降低檢測成本的首選解決方案。由于X射線對不同密度物質的穿透作用相異,利用這一特性可將不同密度的鐵、鋁、密封膠、空氣區分開來。如圖9所示,在X射線穿透卷封的同時,成像系統快速獲得清晰圖像并對以下卷封參數進行精準測量:卷邊長度、身鉤長度、蓋鉤長度、迭接長度、迭接率(%)、卷封間隙、身鉤搭接率(%)、蓋鉤搭接率(%)、緊密度、埋頭度、卷邊厚度、卷封形態,其中后四種是可選項。圖9 無損卷封質量檢測原理示意圖(左)與卷封參數測量圖(右)。
優點 首先,消除了產品浪費,更環保。由于卷封檢測不需要切割樣品,且檢測后合格的樣品仍可回流到生產線,因而避免了產品浪費和環境污染。其次,節省人力,同時讓單罐檢測時間減至最少,降低質量風險。在節省人力成本的同時還可將單罐檢測時間大幅下降至8秒,從而提高了抽檢頻率,減少了次品流入市場帶來的潛在風險,在檢測出不合格卷封的時候,大大減少了隔離次品的數量。第三,干擾因素少,結果可靠,個中原因有三。一是檢測方法穩定,系統的重復性、準確性好。二是無需切割,避免了卷封結構變形以及鐵屑、水跡等因素影響測量結果。三是每個樣品可以360°檢測,因而可規避漏檢。第四,每個樣品對應封罐頭編號進行取樣和測量跟蹤,自動分析??煽焖俜答仚z測結果,并能對數據進行智能分析,通過監測每一個編號的封罐頭的卷封質量走勢,降低了卷封質量風險。在易拉罐產品的生產過程中,在線無損卷封檢測的解決方案如下。每個樣品對應封罐頭編號進行取樣和測量跟蹤 在封罐機上安裝多個傳感器,利用傳感器反饋信號實現每個樣品對應封罐頭編號進行取樣和測量跟蹤;企業根據質量控制標準,在取樣系統設置所需的取樣規則(例如:每間隔1小時,依次從封罐頭1~12號各取1罐樣品),從而取樣系統就能穩定、高效地自動取樣,已取樣品將按所設置的取樣規則進行排列,并被輸送鏈道輸送到無損卷封質量檢測設備,對卷封質量指標進行測量。基于數據分析統計調整封罐機在線無損卷封檢測儀和軟件通過分析統計生產周期內每個封罐頭對應樣品的卷封參數數據,可得出封罐機各封罐頭所封產品的卷封質量的發展趨勢,在此基礎之上轉化成判斷各封罐頭卷封質量狀態的“健康曲線”,可作為封罐機調整的重要依據。在工廠生產自動化的大勢所趨之下,企業日益追求高效率、高品質、低能耗、低成本生產,而全自動在線抽樣檢測被認為是重要的實現途徑之一。在生產金屬罐裝食品飲料時,采用在線無損卷封檢測儀和數據分析統計系統可幫助企業提升生產效率和產品質量,節約運營成本,嚴格管控卷封質量,堪稱是最佳的全面卷封質量管理方案。