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自动检重秤的原理及应用

来源:荣格 发布时间:2017-03-13 829
工业金属加工智能制造传感器
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自动检重秤是一种应用于各种自动化流水线以及物流输送系统的自动重量检测设备,它可以根据产品的重量检测进行重量分选或判别产品是否合格,从而保证出厂产品符合质量要求,它是工厂质量控制的关键设备之一。介绍了有关自动检重秤的称重原理、用途、效益及在各行各业的应用实例。

概述

散装物料连续通过电子皮带秤时可以测量其瞬时流量和累计流量,但有些物品是一件一件的,如一个个的水果、一条条的鱼以及一些预先包装好的物品,如包装袋、瓶、罐、纸盒等等,相对于以往皮带秤称量的连续散装物料,常常称这些物品是单件物品或离散产品。如果离散产品要称重的话,应该怎么做?

2014年8月12日,在中央电视台9台的《我爱发明》电视栏目中我看到“巧分海鲜”节目,内容介绍了渔民将捕获的鱼按大小进行人工分选,劳动强度大,工作效率低、精度差。珠海市大航自动化设备公司为帮助渔民们分鱼,采用了自动检重秤对一条条的鱼进行称重和分选,从而满足了渔民分鱼对重量分选的精度和效率的要求。这个节目使我对自动检重秤有了初步的了解,原来单件物品可以采用自动检重秤实现动态快速称重。

现在我们看到、用到的很多商品都有外包装,按规定,所有一次包装产品必须标明净重、数量等信息,以往我们也听到很多商品因分量不足被用户投诉的新闻,那么这些商品的生产商该怎么做才能使包装产品的重量达到要求?

现在有一类动态称重产品叫自动检重秤,又称为重量分选秤,是一种高精度的测量仪器,用于检查运动中单件物品的重量。它可以用在食品、制药、日化、汽车、水泥、化工、金属制造和加工等各行各业的生产线,能够实时在线对物品的重量进行检测,然后通过剔除装置按要求进行分选或分离出生产线中不合格的产品。

称重原理

图1所示为自动检重秤工作原理图,典型的自动检重秤包括以下几部分组成:

图1 自动检重秤工作原理图

图1 自动检重秤工作原理图

● 进料输送机

● 称重输送机

● 出料输送机

● 分选/剔除装置

● 称重终端

1-进料输送机;2-称重输送机;3-称重终端;4-分选/剔除装置;5-出料输送机

其中的称重输送机就是一台整机式皮带秤,与电子皮带秤颇为相似,都是在皮带输送机输送物料的过程中同时完成称重功能,不同的是秤架结构绝大多数为整机称重,且长度非常短,通常不到一米,多数为三五百毫米长。

因为大多数自动检重秤用于称量物品的分选或剔除不合格物品,所以在出料输送机部分常常装有一个或多个分选/剔除装置。

图2 人工用台秤对海产品进行称重

图2 人工用台秤对海产品进行称重

为了实现产品的称重,我们在一些生产现场看到台秤之类的静态秤,用人工一件一件去称,功效低、劳动强度大、计量精度难以保证。图2是人工用台秤对海产品进行称重,然后按重量进行分选,这纯粹是手工作坊式操作。

静态秤和动态自动检重秤的主要区别是:

静态秤测量产品的静止重量,而动态自动检重秤测量产品在运动中的重量;

静态秤对产品是用手动取一定比例的样品现场检查称重,而动态自动检重秤自动检查生产出来的100%产品;

静态秤称重是手动操作,需要人工将产品放到秤台上称重,然后移出产品准备下一个产品称重,必要时还需人工记录数据,而动态自动检重秤称重是完全自动的,无需人工干预或专用的操作员,当产品沿生产线通过时即被称重,在生产线上按重量分选或剔除不合格的产品也是自动的。

上述区别中, 动态自动检重秤100%产品检查与静态秤手动取样检查的区别对保证产品质量非常关键。以一条生产线产量每分钟100件为例,如果静态秤手动取样检查每小时抽取30件,取样率仅为:30÷(100×60)=0.5%,这样低的取样率对结果的统计意义也小,也很难保证其余99.5%的商品的质量。

用途

检重秤可用于多种应用, 其中包括:

● 检查包装物品的欠重和/或超重

● 产品按重量分区进行分选(分级)

● 确保预包装商品的净含量合规

● 检查大包装里的小包装缺失,在多件同一物品包装箱里检查瓶、袋、罐头、盒等数量是否足够

● 检查整箱包装产品是否齐全,如有无部件、安装件、说明书等物品丢失

● 金属铸造、烧结法生产的定体积金属部件的密度检测。以确定是否有气孔等加工缺陷

对某些产品的生产过程来说,往往需要经历几次检重,以瓶装牛奶为例,小包装(250、500、1000ml)时要先检重一次,小包装装箱(如箱内装入500ml的小包装12包)后,又要进行第二次检重。

效益

使用自动检重秤的一些明显效益可以列出以下几点:

检验100%的商品

相对于静态秤手动取样检查,自动检重秤可以实现100%商品的重量检验,再加上剔除系统配合,可以实现出厂产品的全合格。

保护客户和消费者的利益

各国的法律均明确了生产商提供商品的平均重量不能小于包装的标签重量,商品欠重,即商品的净含量小于标签重量,将损害客户和最终消费者的利益,可能产生零售商或客户与制造商之间的矛盾,商品的管理方可以对出现商品的净含量小于标签重量的制造商给予警告、罚款或其他法律行动。

品牌和信誉的保护

产品品牌是企业重要的资产,需要严格管理和保护。买到欠重产品的消费者将对制造商及其商品的品牌产生负面影响,造成对品牌和企业信誉的损害。好的信得过的品牌是消费者重复购买商品的动力,企业往往将品牌和信誉放在第一位。

减少溢装控制成本

产品包装过程中不合格产品既可能是欠重,也可能是超重。为了减少产品可能出现的欠重,往往要使设定值稍高于标签重量。而通过使用自动检重秤,可使商品超重部分减至合理区间,超重过多的这一部分常常称为“溢装(Giveaway)”,厂家要为产品溢装付出成本。如某种饮料每瓶标签重量为500g,成本4元,装料设定值如果为501g,实际装料时超过501g的部分则为溢装,假设每瓶溢装量以4g计,饮料包装整箱装20瓶饮料,则每箱多装80g,价值0.64元。一台自动检重秤测量速度为60箱/分,8小时为28800箱,一年按330天,每天按8小时计,则年产量950万箱,光原料就可节省608万元/年。

应用实例

粘贴膏药检重


瑞士公司Acino制药公司生产粘贴膏药等药品,是欧洲第二大粘贴膏药的生产商。每包膏药需以称重方式作完整性检查,设备采用了梅特勒-托利多公司的XS2自动检重秤。产品的名义重量在5~600g之间,通过量每分钟32包,称重精度±1g,欠量和超重的包装可使用喷气方式从生产线上剔除。控制器带15英寸触摸屏,存储器中可储存200个不同产品包装的设定数据,产品的重量分区可多达7个。

图3 装满粘贴膏药包的纸箱采用XE40自动检重秤作包装完整性检查

图3 装满粘贴膏药包的纸箱采用XE40自动检重秤作包装完整性检查

在产品的最后包装区域,是包装箱内装满一定数量的粘贴膏药包,此时需要作包装箱的完整性检查,设备采用了梅特勒-托利多公司的XS2自动检重秤(见图3)。产品的名义重量为40kg,通过量每分钟100箱,称重精度±5g,控制器带5.7英寸触摸屏,存储器中可储存100个不同产品的设定数据,如果XE40检测到包装箱太重或太轻,它使用喇叭发出声音警报信号,由人工将包装箱手动从生产线剔除。

鸡翅检重分选

广东无穷食品有限公司生产的小包装鸡翅每袋100g,合格重量是100g(±5g),即95~105g。使用鸡翅的重量一般在20~30g之间,传统的生产方法是人工将大小不等的鸡翅进行分组,然后将4支装入一袋。但是鸡翅重量人工分组存在以下问题:人工称重工作量太大,人力资源成本很高;人工称重精度不高;人工称重的称重结果无法准确统计,生产过程无法全面控制,可能造成不必要的返工和浪费;人工称重无法保证袋装鸡翅重量合格。

图4 自动检重秤鸡翅分选工作原理示意图

图4 自动检重秤鸡翅分选工作原理示意图

根据现有鸡翅的重量范围为20~30g,该公司使用了珠海市大航公司的自动检重秤(见图4)对鸡翅进行五级分选,即20~22g、22~24g、24~26g、26~28g、28~30g,每一个等级相差2g,这样工人就可以把已知重量的鸡翅,进行不同组合包装,如直接使用4个24~26g,或者使用2个20~22g+2个28~30g,或者使用2个22~24g+2个26~28g,这些组合都能使产品的重量在合格重量100g(±5g)范围内。

使用自动检重秤分选鸡翅的好处是:无需人工称重,节省人力资源;有效控制成本,不会出现超重,增加产品利润;减少误差率,避免不必要的返工;全自动分选,大大提高了生产效率;确保客户利益不受影响,不会出现欠重的现象,有效保护了公司的形象。

饮料检重

深圳市杰曼科技股份有限公司在康师傅饮料灌装生产线上安装了2台自动检重秤,一台安装在罐装封口后,用于在线检测罐装饮料的重量,一旦出现半罐装、少装或者漏液饮料,检重秤便会自动剔除不合格产品,将重量合格的饮料送入下一道工序。另一台自动检重秤安装在饮料装箱后进入封箱机前,用于在线检测包装箱的重量,一旦出现罐装饮料少装的现象,包装箱的重量就会偏离设定的重量值,系统给出报警提示并剔除不合格产品。从而有效避免了由于少装给生产企业造成的不良影响。

聚乙烯包装袋检重

中国石油大庆石化分公司20万吨/年高密度聚乙烯包装线配备了自动检重秤,称重输送机皮带宽度与原有输送机宽度保持一致,为1200mm,量程30kg,秤架由一台数字式称重传感器承重,实际称量物料为聚乙烯,包装25kg/袋,国家标准规定计量允差为±250g,公司内控管理规定为±200g。配备自动检重秤后,每袋计量允差控制在±(50~100)g,全年因此可多生产至少800t产品,按市场价计算,每年可多创收300万元以上,该厂还计划在尿素、聚丙烯、低密度聚乙烯包装线上推广应用自动检重秤。

小结

自动检重秤是一种应用于各种自动化流水线以及物流输送系统的自动重量检测设备,它可以根据产品的重量检测进行重量分选或判别产品是否合格,从而保证出厂产品符合质量要求,它是工厂质量控制的关键设备之一,今后它将在各行各业得到更广泛的应用。


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