前言
檢重秤又稱為重量檢驗(yàn)秤、分選秤、重量選別秤、檢驗(yàn)秤、分檢秤，可將不同質(zhì)量的預(yù)包裝分立載荷（物品）按其質(zhì)量與標(biāo)稱設(shè)定點(diǎn)的差值細(xì)分成兩類或更多類，是一種高速、高精度在線重量檢測(cè)自動(dòng)化設(shè)備。檢重秤與各種包裝生產(chǎn)線以及輸送系統(tǒng)集成，可實(shí)時(shí)在線檢測(cè)出生產(chǎn)線中超重、欠重的不合格產(chǎn)品，以及包裝內(nèi)是否缺少部件等。檢重秤廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工、飲料、塑料、橡膠等行業(yè)的生產(chǎn)線自動(dòng)重量檢測(cè)，也是食品、醫(yī)藥等行業(yè)在生產(chǎn)過程中*的環(huán)節(jié)。
為了保護(hù)消費(fèi)者和生產(chǎn)者、銷售者的合法權(quán)益，根據(jù)《中華人民共和國計(jì)量法》、《定量包裝商品計(jì)量監(jiān)督管理辦法》要求，對(duì)于定量包裝商品，單件定量包裝商品的實(shí)際含量應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確反映其標(biāo)注凈含量，標(biāo)注凈含量與實(shí)際含量之差不得大于所規(guī)定的允許短缺量。產(chǎn)品重量的最終檢驗(yàn)在產(chǎn)品生產(chǎn)最終環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品的重量進(jìn)行復(fù)檢，將不合格產(chǎn)品剔除出去，以保證出廠的產(chǎn)品重量符合要求，這有利于保證消費(fèi)者和生產(chǎn)企業(yè)雙方的利益，消費(fèi)者不會(huì)因?yàn)槿苯锷賰啥墒軗p失，生產(chǎn)廠家也不會(huì)因?yàn)轭櫩偷谋г股踔镣对V而受到名譽(yù)的損害。
現(xiàn)有檢重秤分為在線檢測(cè)和離線檢測(cè)，在線檢測(cè)包括連續(xù)型和間歇型，離線檢測(cè)一般為間歇型。在線連續(xù)型檢測(cè)通常采用輸送機(jī)方式，與中、高速生產(chǎn)線集成。在線檢重秤包括進(jìn)料輸送機(jī)、稱重輸送機(jī)和出料剔除輸送機(jī)，系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)線速度、產(chǎn)品通過量、產(chǎn)品長度及稱重輸送機(jī)長度等參數(shù)確定進(jìn)料輸送機(jī)速度，讓生產(chǎn)線上產(chǎn)品分開，確保稱重輸送機(jī)上只有一件產(chǎn)品進(jìn)行稱重，同時(shí)減少產(chǎn)品進(jìn)、出稱重輸送機(jī)由于前、后輸送機(jī)速度不同對(duì)稱重的影響。對(duì)于長徑比大、細(xì)長的圓柱狀產(chǎn)品或短圓柱狀產(chǎn)品等，由于輸送過程中易出現(xiàn)滾動(dòng)，且產(chǎn)品重量較輕，產(chǎn)品通過時(shí)狀態(tài)不穩(wěn)定，對(duì)產(chǎn)品稱重產(chǎn)生影響，計(jì)量結(jié)果不準(zhǔn)確。尤其是化妝品（如眉筆、口紅等），直徑小、細(xì)長、只能沿長度方向輸送，采用稱重輸送機(jī)進(jìn)行稱重，輸送過程中易出現(xiàn)滾動(dòng)，穩(wěn)定性差，對(duì)稱重影響較大。為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，針對(duì)直徑小、細(xì)長的化妝品，與上海創(chuàng)元化妝品有限公司聯(lián)合，在化妝品生產(chǎn)線上安裝在線檢重秤，采用V字槽形護(hù)板、動(dòng)態(tài)高速稱重技術(shù)，防止產(chǎn)品滾動(dòng)，保持產(chǎn)品輸送過程的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)在線高速動(dòng)態(tài)穩(wěn)定稱重，確保產(chǎn)品在線重量檢測(cè)的準(zhǔn)確性。研發(fā)的化妝品在線檢重秤已投入應(yīng)用。

化妝品在線檢重秤的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
基本結(jié)構(gòu)
化妝品在線檢重秤由進(jìn)料輸送機(jī)、稱重輸送機(jī)、稱重模塊、防風(fēng)罩、V字槽形護(hù)板、出料輸送機(jī)、剔除裝置、稱重控制器、電氣控制系統(tǒng)及機(jī)架等組成，
工作原理
化妝品在線檢重秤并入用戶化妝品包裝生產(chǎn)線或輸送系統(tǒng)，化妝品通過進(jìn)料輸送機(jī)進(jìn)入，在V字槽形護(hù)板的導(dǎo)向作用下，使化妝品（如眉筆、口紅等）順利導(dǎo)入稱重輸送機(jī)；稱重控制器采用外部觸發(fā)模式時(shí)，當(dāng)導(dǎo)入光電開關(guān)檢測(cè)到化妝品時(shí)，開始進(jìn)行重量檢測(cè)，當(dāng)導(dǎo)出光電開關(guān)檢測(cè)到化妝品時(shí)，重量檢測(cè)結(jié)束，得出產(chǎn)品的檢測(cè)重量值；稱重控制器采用內(nèi)部觸發(fā)模式時(shí)，預(yù)設(shè)內(nèi)部重量觸發(fā)值、內(nèi)部重量結(jié)束閥值，當(dāng)稱重輸送機(jī)檢測(cè)化妝品重量大于內(nèi)部重量觸發(fā)值時(shí)，開始進(jìn)行重量檢測(cè)，當(dāng)稱重輸送機(jī)檢測(cè)化妝品重量小于內(nèi)部重量結(jié)束閥值時(shí)，重量檢測(cè)結(jié)束，得出產(chǎn)品的檢測(cè)重量值。稱重控制器根據(jù)檢測(cè)重量值與目標(biāo)重量值比較，判定被檢測(cè)物重量是否合格，不合品通過剔除裝置將其剔除。通過調(diào)節(jié)導(dǎo)入輸送機(jī)速度控制化妝品的進(jìn)入檢重輸送機(jī)的速度，確保檢重輸送機(jī)上只有一件被檢測(cè)的物體，保證檢重秤的稱量準(zhǔn)確性，同時(shí)也保證進(jìn)料輸送機(jī)、稱重輸送機(jī)及出料輸送機(jī)的速度一致性。

主要指標(biāo)
被檢工件尺寸：200mm×φ10-30mm;
被檢工件量大重量：300g;
被檢工件通過量：80件/分鐘；
輸送機(jī)臺(tái)面尺寸：導(dǎo)入輸送機(jī)、檢重輸送機(jī)、剔除輸送機(jī)長度均為300mm，寬度為100mm，生產(chǎn)線高度為750±50mm;
輸送機(jī)速度：0.7m/s;
準(zhǔn)確度等級(jí)：Ⅲ級(jí)；
檢測(cè)精度：±0.5g
稱重傳感器量程：5kg、安全過載：150%、防護(hù)等級(jí)：IP65;
稱量：500g;
計(jì)量方式：動(dòng)態(tài)計(jì)量；
剔除方式：氣吹剔除；
電源：220V/50Hz;
壓縮空氣：0.4-0.7MPa。

系統(tǒng)功能
系統(tǒng)具備就地/遠(yuǎn)程兩種控制功能，具備集中控制的通訊接口，具有與生產(chǎn)線聯(lián)鎖功能。
具有自動(dòng)調(diào)零，自動(dòng)零點(diǎn)跟蹤，自動(dòng)校準(zhǔn)等功能。
具有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，消除動(dòng)態(tài)影響。
具有內(nèi)部觸發(fā)、外部觸發(fā)檢重功能。
具有多種產(chǎn)品設(shè)定和選擇功能，任意切換。
具有5個(gè)重量分類區(qū)，屏幕直接顯示。
具有班統(tǒng)計(jì)、日統(tǒng)計(jì)、月統(tǒng)計(jì)、長期統(tǒng)計(jì)功能，統(tǒng)計(jì)合格品、不合格品（欠重、超重）數(shù)量以及合格品率、小時(shí)產(chǎn)量等，并實(shí)時(shí)上傳用戶管理系統(tǒng)，具有多種圖形統(tǒng)計(jì)顯示；
提供反饋調(diào)節(jié)信號(hào)，控制產(chǎn)品包裝重量，有效節(jié)約成本。
具有不合格品、故障報(bào)警信息，采用聲光顯示。

設(shè)計(jì)計(jì)算
稱重輸送機(jī)速度確定
被檢工件長度L1:200mm
稱重輸送機(jī)長度L2:300mm
被檢工件在稱重輸送機(jī)上有效稱重運(yùn)行距離L3:L2-L1=100mm
被檢工件通過量N:80件/分鐘
單個(gè)工件通過稱重輸送機(jī)所需時(shí)間t:60/N=0.75s
稱重輸送機(jī)運(yùn)行速度v:(L1+L2）/t=0.67m/s
為保持導(dǎo)入輸送機(jī)、檢重輸送機(jī)、剔除輸送機(jī)的速度一致性，取輸送機(jī)運(yùn)行速V為0.7m/s
被檢工件在稱重輸送機(jī)實(shí)際稱重時(shí)間T:L3/V=0.143S
稱重控制器采樣頻率f:0.005s
稱重控制器采樣數(shù)n:T/f=28（滿足n≥20的要求）

稱重傳感器選型
稱重輸送機(jī)臺(tái)面重量G1:3.7kg
稱重傳感器數(shù)量n1:1
稱重傳感器載荷：G1/n1=3.7kg
選用HBM PW6KRC3型單點(diǎn)稱重傳感器，根據(jù)傳感器選型手冊(cè)選取額定載荷（量程）為5kg

不合格品剔除方式確定
被檢工件量大重量：300g
被檢工件通過量：80件/分鐘
被檢工件重量相對(duì)較輕（<500g）、通過速度高，剔除方式選用：氣吹剔除

主要結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點(diǎn)
稱重輸送機(jī)由主、從動(dòng)滾筒、皮帶、伺服電機(jī)、機(jī)架等組成，主、從動(dòng)滾筒采用腰鼓形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效防止皮帶跑偏，同時(shí)主、從動(dòng)滾筒需要做動(dòng)平衡試驗(yàn)，等級(jí)6.3G（偏差0.3g），避免主、從滾筒動(dòng)不平衡造成的振動(dòng)對(duì)稱重計(jì)量的影響。稱重輸送機(jī)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可根據(jù)被檢工件的長度、通過量等參數(shù)，及時(shí)調(diào)整輸送機(jī)的運(yùn)行速度，確保稱重輸送機(jī)臺(tái)面上只有一件產(chǎn)品進(jìn)行稱重；伺服電機(jī)與主動(dòng)滾筒之間通過同步齒形帶傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)、無噪聲。稱重輸送機(jī)皮帶上設(shè)有V字槽形護(hù)板，有效防止圓柱形產(chǎn)品在輸送過程中的產(chǎn)生滾動(dòng)，確保稱重計(jì)量的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性。稱重輸送機(jī)設(shè)有防風(fēng)罩，防止外界風(fēng)對(duì)稱重計(jì)量的影響，同時(shí)也防止人員接觸稱重輸送機(jī)，影響稱重計(jì)量。稱重輸送機(jī)與機(jī)架之間采用止榫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，搭扣固定，快速釋放，方便輸送機(jī)的清理、維護(hù)等。稱重輸送機(jī)主、從動(dòng)滾筒處均設(shè)有光電檢測(cè)開關(guān)，檢測(cè)產(chǎn)品是否*進(jìn)入稱重輸送機(jī)以及產(chǎn)品是否要離開稱重輸送機(jī)，確保整個(gè)產(chǎn)品在稱重輸送機(jī)上進(jìn)行稱重計(jì)量，保證稱重的準(zhǔn)確性。
進(jìn)料輸送機(jī)、出料輸送機(jī)與稱重輸送機(jī)結(jié)構(gòu)相同，但主、從動(dòng)滾筒不做動(dòng)平衡試驗(yàn)。
稱重模塊采用全封閉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(shè)有過載保護(hù)螺栓，稱重模塊裝配完成后需要做壓載測(cè)試，將載荷增加到額定載荷時(shí)，稱重傳感器輸出為2mV，通過調(diào)節(jié)過載保護(hù)螺栓，如果繼續(xù)將載荷增大到超過額定載荷時(shí)，稱重傳感器輸出毫伏值不變。稱重傳感器選用HBM PW6KRC3型單點(diǎn)稱重傳感器，秤臺(tái)尺寸為300mm×300mm。
剔除方式根據(jù)產(chǎn)品重量及通過量等可選用氣吹式或氣缸推桿式，對(duì)于產(chǎn)品重量小于500g，可選用氣吹式剔除，氣吹式剔除結(jié)構(gòu)簡單，高效。剔除裝置固定在出料輸送機(jī)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(jìn)入相應(yīng)的收集箱，如圖2所示。不合格品收集箱采用全封閉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，收集箱上設(shè)有取料門并配鎖，專人負(fù)責(zé)，確保不合格品能有效管理。
電氣控制系統(tǒng)中選用西門子S7-200SMART(6ES7288-1ST60-0AA0）可編程控制器，接受到用戶生產(chǎn)線運(yùn)行信號(hào)，電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)如果化妝品在線檢重秤出現(xiàn)故障報(bào)警，也將故障信息反饋給用戶生產(chǎn)線控制系統(tǒng)。當(dāng)進(jìn)料輸送機(jī)光電開關(guān)檢測(cè)到產(chǎn)品，化妝品在線檢重秤運(yùn)行，對(duì)產(chǎn)品在線稱重計(jì)量，不合格品通過剔除裝置從生產(chǎn)線上剔除。將重量檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果實(shí)時(shí)提供反饋調(diào)節(jié)信號(hào)，控制產(chǎn)品包裝重量。

結(jié)束語
基于皮帶輸送動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)，通過PLC控制，生產(chǎn)線上的化妝品通過進(jìn)料輸送機(jī)進(jìn)入稱重輸送機(jī)，稱重控制器采用外部觸發(fā)模式或內(nèi)部觸發(fā)模式，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行在線稱重計(jì)量，所得重量值與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)重量值比較，判定被檢測(cè)物重量是否合格，不合品通過剔除裝置將其剔除，實(shí)現(xiàn)全過程無人干預(yù)，實(shí)時(shí)在線進(jìn)行重量檢測(cè)，同時(shí)將重量檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果實(shí)時(shí)提供反饋調(diào)節(jié)信號(hào)，控制產(chǎn)品包裝重量，有效降低成本。本技術(shù)產(chǎn)品適用于醫(yī)藥、食品、化工、飲料、化妝品、塑料、橡膠等行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)線的重量在線檢測(cè)。