Архітектура гібридного мехатронного дозувально-фасувального модуля пакувальної машини на основі квалітативного аналізу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286615

Ключові слова:

формування дози, гібридний мехатронний модуль, дозувально-фасувальна операція, зворотний зв'язок, точність дозування

Анотація

Здійнено квалітативний аналіз процесу фасування рідких продуктів (вода питна негазована) на прикладі гібридного мехатронного дозувально-фасувального модуля. Комп’ютерна модель мехатронного модуля описана базовими операторам програми Simulink з врахуванням диференційних рівнянь зміни технологічних параметрів дозування рідини та прийнятими початковими й граничними умовами процесу. Програмно встановлені режими роботи гібридного мехатронного дозувально-фасувального модуля за допомогою драйвера. Враховані граничні умови процесу формування і витиснення дози продукту. Система керування модулем облаштована на принципі зворотного зв’язку та різкої зміни тиску у порційному ресивері (від надлишкового, у межах 3 бари до розрідження до –850 мбар). Описано аналіз окремих етапів процесу дозування із подальшим опрацюванням прийнятих допущень. Під час випробувань комп’ютерної моделі гібридного мехатронного дозувально-фасувального модуля, визначена точність повторювань формування дози у межах ±0,22 % та 0,9 % від встановленої величини маси дози 50..200 мл.

Виготовлена конструкція експериментального стенда, що надасть можливість перевірити отримані результати від комп’ютерної моделі. Отримані результати досліджень дозволять за допомогою цифрового контрольно-вимірювального обладнання перевірити точність дозування продукту від 50 мл до 200 мл.

В ході проведення комп'ютерного моделювання визначено впливи заданих параметрів процесу дозування на точність формування дози продукту, а також сформовані закони необхідного розподілення тиску стисненого повітря, для дотримання заданої продуктивності. Отримані результати досліджень дозволять удосконалити конструкції модулів дозування рідких продуктів та визначити вхідні параметри для проведення натурних досліджень

Біографії авторів

Олександр Миколайович Гавва, Національний університет харчових технологій

Доктор технічних наук, професор

Кафедра машин і апаратів харчових та фармацевтичних виробництв

Навчально-науковий інженерно-технічний інститут ім. акад. І.С.Гулого

Людмила Олександрівна Кривопляс-Володіна, ТОВ "КАМОЦЦІ"

Доктор технічних наук, професор

Андрій Іванович Маринін, Національний університет харчових технологій

Кандидат технічних наук, доцент, завідувач лабораторією

Проблемна науково-дослідна лабораторія

Навчально-науковий інженерно-технічний інститут ім. Акад. І. С. Гулого

Сергій Володимирович Токарчук, Національний університет харчових технологій

Кандидат технічних наук

Кафедра мехатроніки та пакувальної техніки

Навчально-науковий Інженерно-технічний Інститут ім. Акад. І. С. Гулого

Сергій Іванович Блаженко, Національний університет харчових технологій

Кандидат технічних наук, доцент

Навчально-науковий інженерно-технічний інститут ім. Акад. І. С. Гулого

Oleksandr Volodin, Campus Amberg

PhD Student

Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden

Посилання

  1. Lengerke, O., Martínez, C. (2008). Mechatronics Design of a Low-Cost Packaging and Dosing Machine for Doughy Products. ABCM Symposium Series in Mechatronics, 3, 717–725. Available at: https://www.researchgate.net/publication/229040784
  2. Isermann, R. (2023). Designs and Specification of Mechatronic Systems. Springer Handbooks, 287–313. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-96729-1_13
  3. Badiru, A. B., Omitaomu, O. A. (2023). Systems 4.0. CRC Press. doi: https://doi.org/10.1201/9781003312277
  4. Rangappa, S. M., Jyotishkumar, P., Thiagamani, S. M. K., Krishnasamy, S., Siengchin, S. (2020). Food Packaging. CRC Press. doi: https://doi.org/10.1201/9780429322129
  5. Brody, A. L. (2017). Flexible Packaging of Foods. CRC Press. doi: https://doi.org/10.1201/9781315151007
  6. Hocken, R. J., Pereira, P. H. (Eds.) (2016). Coordinate Measuring Machines and Systems. CRC Press. doi: https://doi.org/10.1201/b11022
  7. Wright, T., Gerhart, P. (2009). Fluid Machinery. CRC Press. doi: https://doi.org/10.1201/b15836
  8. Bauer, E. (2016). Pharmaceutical Packaging Handbook. CRC Press. doi: https://doi.org/10.3109/9781420012736
  9. Sukhareva, L. A., Yakovlev, O. A., Legonkova, V. S. (2008). Polymers for Packaging and Containers in Food Industry. CRC Press. doi: https://doi.org/10.1201/b12240
  10. DeMaria, K. (1999). The Packaging Development Process. CRC Press. doi: https://doi.org/10.1201/9781482278897
  11. Klee, H. (2018). Simulation of Dynamic Systems with MATLAB and Simulink. CRC Press. doi: https://doi.org/10.1201/9781420044195
  12. Silva, C. W. de (2022). Modeling of Dynamic Systems with Engineering Applications. CRC Press. doi: https://doi.org/10.1201/9781003124474
  13. Patalano, S., Vitolo, F. (2022). Concurrent Multi-domain Modelling and Simulation for Energy-Efficient Mechatronic Systems. EcoMechatronics, 111–128. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-031-07555-1_8
  14. Vazquez-Santacruz, J. A., Portillo-Velez, R., Torres-Figueroa, J., Marin-Urias, L. F., Portilla-Flores, E. (2023). Towards an integrated design methodology for mechatronic systems. Research in Engineering Design. doi: https://doi.org/10.1007/s00163-023-00416-4
  15. Ning, S., Long, Y., Zhao, Y., Liu, J., Bo, X., Lu, S., Gao, J. (2021). Research on micro-liquid dispensing driven by a syringe pump with the consideration of air volume. Microsystem Technologies, 27 (10), 3653–3666. doi: https://doi.org/10.1007/s00542-020-05133-9
  16. Takase, T., Masumoto, N., Shibatani, N., Matsuoka, Y., Tanaka, F., Hirabatake, M. et al. (2022). Evaluating the safety and efficiency of robotic dispensing systems. Journal of Pharmaceutical Health Care and Sciences, 8 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s40780-022-00255-w
  17. Singh, A., Asjad, M., Singh, Y. V., Alam, S. (2023). Machine Configuration Based on Machine Reliability and Production Rate Criteria Through Line Balancing Algorithm in Reconfigurable Manufacturing System (RMS). Recent Advances in Intelligent Manufacturing, 157–175. doi: https://doi.org/10.1007/978-981-99-1308-4_14
  18. Kartmann, S., Koltay, P., Zengerle, R., Ernst, A. (2015). Pressure Transducer for Medical Applications Employing Radial Expansion of a Low-cost Polymer Tube. Procedia Engineering, 120, 1213–1216. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.08.832
  19. Gavva, O., Kryvoplias-Volodina, L., Yakymchuk, M. (2017). Structural-parametric synthesis of hydro-mechanical drive of hoisting and lowering mechanism of package-forming machines. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (89)), 38–44. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.111552
  20. Vavrík, V., Fusko, M., Bučková, M., Gašo, M., Furmannová, B., Štaffenová, K. (2022). Designing of Machine Backups in Reconfigurable Manufacturing Systems. Applied Sciences, 12 (5), 2338. doi: https://doi.org/10.3390/app12052338
  21. Furmann, R., Furmannová, B., Więcek, D. (2017). Interactive Design of Reconfigurable Logistics Systems. Procedia Engineering, 192, 207–212. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.06.036
  22. Gavva, O., Kryvoplias-Volodina, L., Blazhenko, S., Tokarchuk, S., Derenivska, A. (2021). Synthesis of precision dosing system for liquid products based on electropneumatic complexes. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (2 (114)), 125–135. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.247187
Архітектура гібридного мехатронного дозувально-фасувального модуля пакувальної машини на основі квалітативного аналізу

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-08-31

Як цитувати

Гавва, О. М., Кривопляс-Володіна, Л. О., Маринін, А. І., Токарчук, С. В., Блаженко, С. І., & Volodin, O. (2023). Архітектура гібридного мехатронного дозувально-фасувального модуля пакувальної машини на основі квалітативного аналізу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(2 (124), 70–79. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286615

Номер

Том 4 № 2 (124) (2023): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Oleksandr Gavva, Liudmyla Kryvoplias-Volodina, Andrii Marinin, Sergii Tokarchuk, Sergii Blazhenko, Oleksandr Volodin

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.