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          小量程定量包裝秤的設計

          作者︰admin 發布日期︰2018/4/21 關注次數︰ 二維碼分享

          關于湖北定量包裝秤是根據預先設定的量值,通過自動稱量,把散狀物料等量分半的稱量裝置。它作為生產過程中的主要環節之一,已廣泛應用于化工、糧食、食品等各種行業中。隨著經濟和技術的發展,人們對定量包裝 技術提出了更高的要求。定量包裝秤也迅速地朝向智 能化、高級自動化、高效能及節約的方向發展。基于現 代電子稱量技術和PLC可編程控制技術,在吸收國內 外先進經驗及充分的市場調研基礎上,開發了系列小 量程定量包裝秤,采用粗、細兩級給料方式,型式分為 單頭、雙頭、四頭等,稱量範圍從15g∼2000g不等,計 量能力(四頭>:40∼60袋/分,計量精度可達±0. 20% ∼± 1%。它適用于糧食、種子等顆粒物料,蝦條、玉米 等膨化食品,飼料、肥料等粉粒體的中袋包裝。


          1基本結構及特點

          小量程定量包裝秤由機械秤體和電子稱量控制系 統兩部分組成。秤體部分又由儲料斗、電振給料機、分 料機構、料口開閉機構、計量單元和過渡裝置等組成> 稱量穩定系統由稱重傳感器、稱重控制儀表和動作執 行元件等組成。

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          上述部件中.除儲料斗及過渡裝置外,其余都是左 右對稱各一套。儲料斗采用特殊的褲衩式結構,分成兩 路供料。過渡裝置是秤體與包裝機的過渡。


          2.1秤體的機械結構特點

          秤體的機械結構由兩部分組成,即由儲料斗、電振 給料機、分料機構和料口開閉機構等組成的給料裝置 和由計量斗、稱重傳感器等組成的稱量裝置。機械結構 有如下特點︰

          (1) 采用電磁振動給料方式和電子稱重計量方 式,快速、準確。

          (2) 使用擋料刷區別粗細給料.結構簡單、調節 方便。

          (3) 執行機械都采用氣動元件。利用關節軸承連 接轉軸、氣缸驅動方式,可以使分料槽和料口擋料刷有 一定的旋轉角度,完成給料。同時,利用氣缸沖程和連 桿機構也可以實現料門的開閉。

          (4) 在儲料斗和給料槽中設料位探測器,對料位 狀態進行實時控制。

          (5) 獨特的計量單元結構。

          在包裝秤中,稱重傳感器的量程選擇為︰

          Cr=k*(Wnmax+ W)/N

          式中:C——稱重傳感器量程

          Wnmax——被稱物料淨重的較大值

          W ——料斗的自重

          N——料斗秤所采用支承點的個數(多數情況下為稱 重傳感器的個數)

          k---- 影響系統

          由于小量程包裝秤量程。 揮kg,即Wnmax = 2kg,而料斗自重W也只有4kg左右,即使考慮其它因 素的影響,稱重傳感器的量程也很。ㄔ0kg以內).因此該結構選取了一只0. 02級雙孔平行懸臂梁式小量程 稱重傳感器作為單點支承,結構如圖2所示。


          計量斗和承重座焊接成一體,與稱重傳感器相連。 為了保證承重座水平面能有效固定稱重傳感器,采用 了計算機輔助設計,並輔以良好的加工工藝。同時,通 過計算,使稱重傳感器的安裝平面在稱重系統重心位 置之上,加強了稱重系統的穩定性。對傳感器進行了全 密封處理,盡量避免外界干擾因素的影響。

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          2.2稱量控制裝置的組成及厴理概述

          稱量控制裝置由稱重傳感器、稱重儀表、PLC可編 程控制器、狀態傳感器等組成,其電子稱量控制原理框

          物料重量信號經稱重傳感器轉化為電信號後送稱 重顯示控制器,經前置放大、A/D轉換為相應的數字信 號,送可編程控制器處理,稱重數據送稱重儀表數字顯 示,控制信號則驅動振動給料機和氣閥,控制執行機構 動作,完成稱重控制工作。


          3稱量控制過程簡述

          (1)       給料:系統啟動,給料機將物料送入儲料斗。

          (2)       粗給料:初級電振給料機振動給料,分料機 構轉向粗給料機進行粗給料,到達設定值時,料口開閉 機構關團,停止粗給料。粗料斗卸料至細料斗。

          (3)       細給料:分料機構轉向垂直落料斗.物料進 入細給料機進行細給料。由于細給料物料所佔比例小 (一般可設定為總給料量的5%∼10%).因而分料機構 很快又轉向粗給料機,在進行細給料的同時.進行下一 輪的粗給料。

          (4)落料︰細給料結束,物料卸入過渡裝置.進入 包裝部分。包裝後,由輸送機運走。

          (5)從(2)開始循環。

          雙頭秤的兩組給料裝置稱重原理完全相同.但由 于共用一台包裝機,在一組裝置落料包裝時,另一組細 料斗要延長一段時間。兩組裝置各自獨立又相互影響 地完成稱重計量工作。與單斗秤相比,大大提高了計量 效率。


          4稱重過程誤差分析及改善措施


          4. 1誤差分析

          小量程定量包裝秤是集電子稱重計童和控制為一 體的自動測量控制系統,其系統誤差由以下幾方面組 成。

          4. 1. 1控制誤差△1

          控制系統通過控制進料器而達到控制進入稱量斗 的物料重量,物料的重量相對于用戶設定重量的誤差, 稱之為控制誤差。為了做到高效準確,定量秤一般采用 多組給料,該定量秤采用粗、細兩組料方式,粗給料流 量大.主要用于縮短給料時間,保證稱量速度。而細給 料用去整個周期的1/2∼1/3的時間,僅加入額定重量 的5%∼10% .重在保證稱量精度。當粗給料結束時.粗 計量斗卸料至細計量斗,細計量斗繼續加料,直至達到 目標值。這樣,對于包裝秤的控制誤差,主要是細給料 的控制誤差。控制誤差主要由L/C的輸出誤差、儀表的 動態檢測誤差及控制機構的動作誤差組成。上述三種 誤差也即是由于控制元件響應時間的變化以及執行機 構行程時間的變化所造成的誤差。也就是說,這三個誤 差因素是通過改變實際進料時間而影響定量秤的精 度,從而使定量秤每次進料過程中,各級速度的實際進 料時間產生隨機誤差麼。則控制誤差︰

          △1= q * f * △t

          式中︰q——細電振機每次振動給料量,kg/次

          f——電振機振動頻率,Hz,取f=50Hz

          從上面的計算可以看出,控制誤差△l與細給料流 量值q*f成正比。也即在一定範圍內.控制誤差與進 料速度成正比,速度越慢,誤差越小,控制精度趙高。但 對于動態秤來說,影響系統精度的因素太多.並非只和速度有關。假定由于控制元件及執行機構響應時間的 提前或滯後而造成細振動給料機少或多振動一次加 料,則︰

          △l = q * f/ε

          式中︰ε一儀表的A/D轉換速度,本裝置采用 AD4325儀表,ε= 70次/秒

          當ε>/時,應取ε= /進行計算,則△l =q,即控 制誤差為細給料一次振動給料量。但上述的計算只是 在單粒物料的質量小于或等于細電振機每次的振動給料量時才成立。若顆粒物料質量大于q時,則應以單粒 物料的質童值作為控制誤差值。

          由此可見,系統的控制精度除了和系統的響應時 間及執行機構的響應特性有關外,還受稱量物料物理 性質的影響。物料的流動性好壞、顆粒大小、密度等對 控制誤差均有較大的影響。

          4. 1. 2電子稱量誤差△2

          包裝秤的電子稱量系統由L/C、稱重控制儀表、機 械傳力系統等幾部分組成,它們本身的固有誤差構成 了系統的電子稱量誤差。其中,L/C和儀表的誤差取 決于本身的精度,通過選取高品質的L/C和稱重控制 儀表,就可獲得較高的精度。而機械秤體傳力系統誤差 所佔比重較大,也是較難消除的誤差。只有通過提高設 計與制造工藝水平來減少這一部分的誤差。

          4.1.3其它干擾誤差△3

          (1) 振動沖擊誤差,主要由斗體振動及物料沖擊 所產生;

          (2) 料流變化誤差,取決于料柱密度變化及物料 流動性變化;

          (3) 動力源的干擾對執行元件動作的影響產生 的誤差;

          (4) 其它隨機誤差,主要由外界系列因素隨機干 擾造成的誤差。

          總誤差: △=△1+△2+△3

          4. 2改善措施 '

          系統的誤差不可能完全消除,但可以采取以下一些措施以減小誤差的不利影響︰

          (1) 由于結構較復雜,設計過程中運用CAD進 行精確的設計。同時.生產過程中嚴格控制機械加工的加工精度及裝配精度.避免了工藝性不好造成諸如轉 動不靈活、配合不緊密等問題所引起的誤差。

          (2) 在計量過程中.計量斗的振動及穩定時間長 短影響很大。調整擋料刷,使給料穩定均勻.避免忽多 忽少。同時在料門與計量斗接觸的部位加上一層橡膠 板,避免料門與料斗的剛性踫撞,減小振動,縮短穩定 時間。

          (3) 當給料結束,料口開閉機構關閉時,空中仍 有一些飛料。對飛料的影響,一方面要選擇響應快的動 作執行元件,接到信號後,立即關閉料口開閉機構,減 少飛料量;另一方面,儀表可采用落差補償功能消除飛 料的影響。

          (4) 選用高精度的稱重傳感器,采用高速采樣的 動態稱重顯示器、先進的PLC可編程控制器等。選擇 功能穩定的氣動元件等。

          (5) 消除外界環境的不利影響,如減小振動,降 低污染等。

          當然,減小誤差的措施很多,不能一一枚舉。在應 用過程中,要根據具體情況而定。

          5結束語

          定量秤機械結構的設計、物料的選擇、目標值的大 小、元器件的選用等各因素都對定量秤的速度及精度 有一定的影響。同時,在一定範圍內速度及精度也有一 個反比例的關系。但速度與精度並非是兩個相互對立 的因素,也不是成簡單比例關系的兩個因素。要想設計 一台速度及精度均很的包裝秤應充分考慮前面所討論的各種因素。通過選取高品質的元器件、改善秤體的 設計及定量秤工作的外部條件、采用先進的軟件設計 技術等,充分權衡精度與速度之間的關系,采取相應的 措施,使定童秤的精度和速度達到較佳。


          通過以上內容的介紹,我想你已經對定量包裝秤有了相對詳細的了解了,希望通過以上內容可以幫助到大家。

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