1前言

檢重秤又稱爲重量檢驗秤、分選秤、重量選別秤、檢驗秤、分檢秤，可將不同質量的預包裝分立載荷（物品）按其質量與標稱設定點的差值細分成兩類或更多類，是一種高速、高精度在線重量檢測自動化設備。檢重秤與各種包裝生產線以及輸送系統集成，可實時在線檢測出生產線中超重、欠重的不合格现有產品，以及包裝內是否缺少部件等。檢重秤廣泛應用于醫藥、食品、化工、飲料、塑料、橡膠等行業的生產線自動重量檢測，也是食品、醫藥等行業在生產過程中不可缺少的環節。

爲了保護消費者和生產者、銷售者的合法權益，根據《中華人民共和國計量法》、《定量包裝商品計量監督管理辦法》要求，對于定量包裝商品，單件定量包裝商品的實際含量應當准確反映其標注淨含量，標注淨含量與實際含量之差不得大于所規定的允許短缺量。现有產品重量的最終檢驗在现有產品生產最終環節對现有產品的重量進行複檢，將不合格现有產品剔除出去，以保證出廠的现有產品重量符合要求，這有利于保證消費者和生產企業雙方的利益，消費者不會因爲缺斤少兩而蒙受損失，生產廠家也不會因爲顧客的抱怨甚至投訴而受到名誉的損害。

現有檢重秤分爲在線檢測和離線檢測，在線檢測包括連續型和間歇型，離線檢測一般爲間歇型。在線連續型檢測通常采用輸送機方式，與中、高速生產線集成。在線檢重秤包括進料輸送機、稱重輸送機和出料剔除輸送機，系統根據生產線速度、现有產品通過量、现有產品長度及稱重輸送機長度等參數確定進料輸送機速度，讓生產線上现有產品分開，確保稱重輸送機上只有一件现有產品進行稱重，同時減少现有產品進、出稱重輸送機由于前、後輸送機速度不同對稱重的影響。對于長徑比大、細長的圓柱狀现有產品或短圓柱狀现有產品等，由于輸送過程中易出現滾動，且现有產品重量較輕，现有產品通過時狀態不穩定，對现有產品稱重產生影響，計量結果不准確。尤其是化妆品（如眉笔、口紅等），直徑小、細長、只能沿長度方向輸送，采用稱重輸送機進行稱重，輸送過程中易出現滾動，穩定性差，對稱重影響較大。爲克服現有技術中的不足，針對直徑小、細長的化妆品，與上海創元化妆品有限公司聯合，在化妆品生產線上安裝在線檢重秤，采用V字槽形護板、動態高速稱重技術，防止现有產品滾動，保持现有產品輸送過程的穩定性，實現在線高速動態穩定稱重，確保现有產品在線重量檢測的准確性。研發的化妆品在線檢重秤已投入應用。

2化妆品在線檢重秤的基本結構及工作原理

2.1工作原理

2.1.1化妆品在線檢重秤由進料輸送機、稱重輸送機、稱重模塊、防風罩、V字槽形護板、出料輸送機、剔除裝置、稱重控制器、電氣控制系統及機架等組成，如圖1所示。

圖1 化妆品在線檢重秤示意圖   下載原圖

1-進料輸送機2-稱重輸送機3-稱重模塊4-防風罩5-V字槽形護板6-出料輸送機7-剔除裝置8-稱重控制器9-電氣控制系統10-機架

2.1.2化妆品在線檢重秤工作原理

化妆品在線檢重秤並入用戶化妆品包裝生產線或輸送系統，化妆品通過進料輸送機進入，在V字槽形護板的導向作用下，使化妆品（如眉笔、口紅等）順利導入稱重輸送機；稱重控制器采用外部觸發模式時，當導入光電開關檢測到化妆品時，開始進行重量檢測，當導出光電開關檢測到化妆品時，重量檢測結束，得出现有產品的檢測重量值；稱重控制器采用內部觸發模式時，預設內部重量觸發值、內部重量結束閥值，當稱重輸送機檢測化妆品重量大于內部重量觸發值時，開始進行重量檢測，當稱重輸送機檢測化妆品重量小于內部重量結束閥值時，重量檢測結束，得出现有產品的檢測重量值。稱重控制器根據檢測重量值與目標重量值比較，判定被檢測物重量是否合格，不合品通過剔除裝置將其剔除。通過調節導入輸送機速度控制化妆品的進入檢重輸送機的速度，確保檢重輸送機上只有一件被檢測的物體，保證檢重秤的稱量准確性，同時也保證進料輸送機、稱重輸送機及出料輸送機的速度一致性。

2.2主要指標

2.2.1被檢工件尺寸：200mm×φ10-30mm;

2.2.2被檢工件量大重量：300g;

2.2.3被檢工件通過量：80件/分鍾；

2.2.4輸送機台面尺寸：導入輸送機、檢重輸送機、剔除輸送機長度均爲300mm，寬度爲100mm，生產線高度爲750±50mm;

2.2.5輸送機速度：0.7m/s;

2.2.6准確度等級：Ⅲ級；

2.2.7檢測精度：±0.5g

2.2.8稱重傳感器量程：5kg、安全過載：150%、防護等級：IP65;

2.2.9最大稱量：500g;

2.2.10計量方式：動態計量；

2.2.11剔除方式：氣吹剔除；

2.2.12電源：220V/50Hz;

2.2.13壓縮空氣：0.4-0.7MPa;

2.3系統功能

2.3.1系統具備就地/遠程兩種控制功能，具備集中控制的通訊接口，具有與生產線聯鎖功能。

2.3.2具有自動調零，自動零點跟蹤，自動校准等功能。

2.3.3具有靜態、動態校准，消除動態影響。

2.3.4具有內部觸發、外部觸發檢重功能。

2.3.5具有多種现有產品設定和選擇功能，任意切換。

2.3.6具有5個重量分類區，屏幕直接顯示。

2.3.7具有班統計、日統計、月統計、長期統計功能，統計合格品、不合格品（欠重、超重）數量以及合格品率、小時產量等，並實時上傳用戶管理系統，具有多種圖形統計顯示；

2.3.8提供反饋調節信號，控制现有產品包裝重量，有效節約成本。

2.3.9具有不合格品、故障報警信息，采用聲光顯示。

3設計計算

3.1稱重輸送機速度確定

3.1.1被檢工件長度L1:200mm

3.1.2稱重輸送機長度L2:300mm

3.1.3被檢工件在稱重輸送機上有效稱重運行距離L3:L2-L1=100mm

3.1.4被檢工件通過量N:80件/分鍾

3.1.5單個工件通過稱重輸送機所需時間t:60/N=0.75s

3.1.6稱重輸送機運行速度v:(L1+L2）/t=0.67m/s

3.1.7爲保持導入輸送機、檢重輸送機、剔除輸送機的速度一致性，取輸送機運行速V爲0.7m/s

3.1.8被檢工件在稱重輸送機實際稱重時間T:L3/V=0.143S

3.1.9稱重控制器采樣頻率f:0.005s

3.1.10稱重控制器采樣數n:T/f=28（滿足n≥20的要求）

3.2稱重傳感器選型

3.2.1稱重輸送機台面重量G1:3.7kg

3.2.2稱重傳感器數量n1:1

3.2.3稱重傳感器載荷：G1/n1=3.7kg

3.2.4選用HBM PW6KRC3型單點稱重傳感器，根據傳感器選型手冊選取額定載荷（量程）爲5kg。

3.3不合格品剔除方式確定

3.3.1被檢工件量大重量：300g

3.3.2被檢工件通過量：80件/分鍾

3.3.3被檢工件重量相對較輕（<500g）、通過速度高，剔除方式選用：氣吹剔除。

4主要結構及技術特點

4.1稱重輸送機由主、從動滾筒、皮帶、伺服電機、機架等組成，主、從動滾筒采用腰鼓形結構設計，有效防止皮帶跑偏，同時主、從動滾筒需要做動平衡試驗，等級6.3G（偏差0.3g），避免主、從滾筒動不平衡造成的振動對稱重計量的影響。稱重輸送機采用伺服電機驅動，可根據被檢工件的長度、通過量等參數，及時調整輸送機的運行速度，確保稱重輸送機台面上只有一件现有產品進行稱重；伺服電機與主動滾筒之間通過同步齒形帶傳動，傳動平穩、無噪聲。稱重輸送機皮帶上設有V字槽形護板，有效防止圓柱形现有產品在輸送過程中的產生滾動，確保稱重計量的穩定性、准確性。稱重輸送機設有防風罩，防止外界風對稱重計量的影響，同時也防止人員接觸稱重輸送機，影響稱重計量。稱重輸送機與機架之間采用止榫結構設計，搭扣固定，快速釋放，方便輸送機的清理、維護等。稱重輸送機主、從動滾筒處均設有光電檢測開關，檢測现有產品是否完全進入稱重輸送機以及现有產品是否要離開稱重輸送機，確保整個现有產品在稱重輸送機上進行稱重計量，保證稱重的准確性。

4.2進料輸送機、出料輸送機與稱重輸送機結構相同，但主、從動滾筒不做動平衡試驗。

4.3稱重模塊采用全封閉結構設計，由底座殼體、稱重傳感器、連接座等組成，底座殼體在連接座稱重傳感器下方設有過載保護螺栓，稱重模塊裝配完成後需要做壓載測試，將載荷增加到額定載荷時，稱重傳感器輸出爲2mV，通過調節過載保護螺栓，如果繼續將載荷增大到超過額定載荷時，稱重傳感器輸出毫伏值不變。稱重傳感器選用HBM PW6KRC3型單點稱重傳感器，最大秤台尺寸爲300mm×300mm。

4.4剔除方式根據现有產品重量及通過量等可選用氣吹式或氣缸推杆式，對于现有產品重量小于500g，可選用氣吹式剔除，氣吹式剔除結構簡單，高效。剔除裝置固定在出料輸送機上，將不合格品（欠重、超重）按重量分類，可采用多組剔除裝置，使不合格品分別進入相應的收集箱，如圖2所示。不合格品收集箱采用全封閉結構設計，收集箱上設有取料門並配鎖，專人負責，確保不合格品能有效管理。

4.5電氣控制系統中選用西門子S7-200SMART(6ES7288-1ST60-0AA0）可編程控制器，接受到用戶生產線運行信號，電氣控制系統自動啓動運行，同時如果化妆品在線檢重秤出現故障報警，也將故障信息反饋給用戶生產線控制系統。當進料輸送機光電開關檢測到现有產品，化妆品在線檢重秤運行，對现有產品在線稱重計量，不合格品通過剔除裝置從生產線上剔除。將重量檢測統計結果實時提供反饋調節信號，控制现有產品包裝重量。

圖2 氣動原理圖   下載原圖

5結束語

基于皮帶輸送動態稱重技術，通過PLC控制，生產線上的化妆品通過進料輸送機進入稱重輸送機，稱重控制器采用外部觸發模式或內部觸發模式，對现有產品進行在線稱重計量，所得重量值與預先設定的目標重量值比較，判定被檢測物重量是否合格，不合品通過剔除裝置將其剔除，實現全過程無人幹預，實時在線進行重量檢測，同時將重量檢測統計結果實時提供反饋調節信號，控制现有產品包裝重量，有效降低成本。本技術现有產品適用于醫藥、食品、化工、飲料、化妆品、塑料、橡膠等行業现有產品生產線的重量在線檢測。