小量程定量包装秤的设计

作者:admin 发布日期:2018/4/21 关注次数: 二维码分享

关于湖北定量包装秤是根据预先设定的量值,通过自动称量,把散状物料等量分半的称量装置。它作为生产过程中的主要环节之一,已广泛应用于化工、粮食、食品等各种行业中。随着经济和技术的发展,人们对定量包装 技术提出了更高的要求。定量包装秤也迅速地朝向智 能化、高级自动化、高效能及节约的方向发展。基于现 代电子称量技术和PLC可编程控制技术,在吸收国内 外先进经验及充分的市场调研基础上,开发了系列小 量程定量包装秤,采用粗、细两级给料方式,型式分为 单头、双头、四头等,称量范围从15g~2000g不等,计 量能力(四头>:40~60袋/分,计量精度可达±0. 20% ~± 1%。它适用于粮食、种子等颗粒物料,虾条、玉米 等膨化食品,饲料、肥料等粉粒体的中袋包装。


1基本结构及特点

小量程定量包装秤由机械秤体和电子称量控制系 统两部分组成。秤体部分又由储料斗、电振给料机、分 料机构、料口开闭机构、计量单元和过渡装置等组成> 称量稳定系统由称重传感器、称重控制仪表和动作执 行元件等组成。

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上述部件中.除储料斗及过渡装置外,其余都是左 右对称各一套。储料斗采用特殊的裤衩式结构,分成两 路供料。过渡装置是秤体与包装机的过渡。


2.1秤体的机械结构特点

秤体的机械结构由两部分组成,即由储料斗、电振 给料机、分料机构和料口开闭机构等组成的给料装置 和由计量斗、称重传感器等组成的称量装置。机械结构 有如下特点:

(1) 采用电磁振动给料方式和电子称重计量方 式,快速、准确。

(2) 使用挡料刷区别粗细给料.结构简单、调节 方便。

(3) 执行机械都采用气动元件。利用关节轴承连 接转轴、气缸驱动方式,可以使分料槽和料口挡料刷有 一定的旋转角度,完成给料。同时,利用气缸冲程和连 杆机构也可以实现料门的开闭。

(4) 在储料斗和给料槽中设料位探测器,对料位 状态进行实时控制。

(5) 独特的计量单元结构。

在包装秤中,称重传感器的量程选择为:

Cr=k*(Wnmax+ W)/N

式中:C——称重传感器量程

Wnmax——被称物料净重的较大值

W ——料斗的自重

N——料斗秤所采用支承点的个数(多数情况下为称 重传感器的个数)

k---- 影响系统

由于小量程包装秤量程小,只有2kg,即Wnmax = 2kg,而料斗自重W也只有4kg左右,即使考虑其它因 素的影响,称重传感器的量程也很小(在10kg以内).因此该结构选取了一只0. 02级双孔平行悬臂梁式小量程 称重传感器作为单点支承,结构如图2所示。


计量斗和承重座焊接成一体,与称重传感器相连。 为了保证承重座水平面能有效固定称重传感器,采用 了计算机辅助设计,并辅以良好的加工工艺。同时,通 过计算,使称重传感器的安装平面在称重系统重心位 置之上,加强了称重系统的稳定性。对传感器进行了全 密封处理,尽量避免外界干扰因素的影响。

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2.2称量控制装置的组成及厣理概述

称量控制装置由称重传感器、称重仪表、PLC可编 程控制器、状态传感器等组成,其电子称量控制原理框

物料重量信号经称重传感器转化为电信号后送称 重显示控制器,经前置放大、A/D转换为相应的数字信 号,送可编程控制器处理,称重数据送称重仪表数字显 示,控制信号则驱动振动给料机和气阀,控制执行机构 动作,完成称重控制工作。


3称量控制过程简述

(1)       给料:系统启动,给料机将物料送入储料斗。

(2)       粗给料:初级电振给料机振动给料,分料机 构转向粗给料机进行粗给料,到达设定值时,料口开闭 机构关团,停止粗给料。粗料斗卸料至细料斗。

(3)       细给料:分料机构转向垂直落料斗.物料进 入细给料机进行细给料。由于细给料物料所占比例小 (一般可设定为总给料量的5%~10%).因而分料机构 很快又转向粗给料机,在进行细给料的同时.进行下一 轮的粗给料。

(4)落料:细给料结束,物料卸入过渡装置.进入 包装部分。包装后,由输送机运走。

(5)从(2)开始循环。

双头秤的两组给料装置称重原理完全相同.但由 于共用一台包装机,在一组装置落料包装时,另一组细 料斗要延长一段时间。两组装置各自独立又相互影响 地完成称重计量工作。与单斗秤相比,大大提高了计量 效率。


4称重过程误差分析及改善措施


4. 1误差分析

小量程定量包装秤是集电子称重计童和控制为一 体的自动测量控制系统,其系统误差由以下几方面组 成。

4. 1. 1控制误差△1

控制系统通过控制进料器而达到控制进入称量斗 的物料重量,物料的重量相对于用户设定重量的误差, 称之为控制误差。为了做到高效准确,定量秤一般采用 多组给料,该定量秤采用粗、细两组料方式,粗给料流 量大.主要用于缩短给料时间,保证称量速度。而细给 料用去整个周期的1/2~1/3的时间,仅加入额定重量 的5%~10% .重在保证称量精度。当粗给料结束时.粗 计量斗卸料至细计量斗,细计量斗继续加料,直至达到 目标值。这样,对于包装秤的控制误差,主要是细给料 的控制误差。控制误差主要由L/C的输出误差、仪表的 动态检测误差及控制机构的动作误差组成。上述三种 误差也即是由于控制元件响应时间的变化以及执行机 构行程时间的变化所造成的误差。也就是说,这三个误 差因素是通过改变实际进料时间而影响定量秤的精 度,从而使定量秤每次进料过程中,各级速度的实际进 料时间产生随机误差么。则控制误差:

△1= q * f * △t

式中:q——细电振机每次振动给料量,kg/次

f——电振机振动频率,Hz,取f=50Hz

从上面的计算可以看出,控制误差△l与细给料流 量值q*f成正比。也即在一定范围内.控制误差与进 料速度成正比,速度越慢,误差越小,控制精度赵高。但 对于动态秤来说,影响系统精度的因素太多.并非只和速度有关。假定由于控制元件及执行机构响应时间的 提前或滞后而造成细振动给料机少或多振动一次加 料,则:

△l = q * f/ε

式中:ε一仪表的A/D转换速度,本装置采用 AD4325仪表,ε= 70次/秒

当ε>/时,应取ε= /进行计算,则△l =q,即控 制误差为细给料一次振动给料量。但上述的计算只是 在单粒物料的质量小于或等于细电振机每次的振动给料量时才成立。若颗粒物料质量大于q时,则应以单粒 物料的质童值作为控制误差值。

由此可见,系统的控制精度除了和系统的响应时 间及执行机构的响应特性有关外,还受称量物料物理 性质的影响。物料的流动性好坏、颗粒大小、密度等对 控制误差均有较大的影响。

4. 1. 2电子称量误差△2

包装秤的电子称量系统由L/C、称重控制仪表、机 械传力系统等几部分组成,它们本身的固有误差构成 了系统的电子称量误差。其中,L/C和仪表的误差取 决于本身的精度,通过选取高品质的L/C和称重控制 仪表,就可获得较高的精度。而机械秤体传力系统误差 所占比重较大,也是较难消除的误差。只有通过提高设 计与制造工艺水平来减少这一部分的误差。

4.1.3其它干扰误差△3

(1) 振动冲击误差,主要由斗体振动及物料冲击 所产生;

(2) 料流变化误差,取决于料柱密度变化及物料 流动性变化;

(3) 动力源的干扰对执行元件动作的影响产生 的误差;

(4) 其它随机误差,主要由外界系列因素随机干 扰造成的误差。

总误差: △=△1+△2+△3

4. 2改善措施 '

系统的误差不可能完全消除,但可以采取以下一些措施以减小误差的不利影响:

(1) 由于结构较复杂,设计过程中运用CAD进 行精确的设计。同时.生产过程中严格控制机械加工的加工精度及装配精度.避免了工艺性不好造成诸如转 动不灵活、配合不紧密等问题所引起的误差。

(2) 在计量过程中.计量斗的振动及稳定时间长 短影响很大。调整挡料刷,使给料稳定均匀.避免忽多 忽少。同时在料门与计量斗接触的部位加上一层橡胶 板,避免料门与料斗的刚性碰撞,减小振动,缩短稳定 时间。

(3) 当给料结束,料口开闭机构关闭时,空中仍 有一些飞料。对飞料的影响,一方面要选择响应快的动 作执行元件,接到信号后,立即关闭料口开闭机构,减 少飞料量;另一方面,仪表可采用落差补偿功能消除飞 料的影响。

(4) 选用高精度的称重传感器,采用高速采样的 动态称重显示器、先进的PLC可编程控制器等。选择 功能稳定的气动元件等。

(5) 消除外界环境的不利影响,如减小振动,降 低污染等。

当然,减小误差的措施很多,不能一一枚举。在应 用过程中,要根据具体情况而定。

5结束语

定量秤机械结构的设计、物料的选择、目标值的大 小、元器件的选用等各因素都对定量秤的速度及精度 有一定的影响。同时,在一定范围内速度及精度也有一 个反比例的关系。但速度与精度并非是两个相互对立 的因素,也不是成简单比例关系的两个因素。要想设计 一台速度及精度均很髙的包装秤应充分考虑前面所讨论的各种因素。通过选取高品质的元器件、改善秤体的 设计及定量秤工作的外部条件、采用先进的软件设计 技术等,充分权衡精度与速度之间的关系,采取相应的 措施,使定童秤的精度和速度达到较佳。


通过以上内容的介绍,我想你已经对定量包装秤有了相对详细的了解了,希望通过以上内容可以帮助到大家。

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