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一、前言

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，企業(yè)對(duì)于生產(chǎn)效率的要求也越來越高。 越來越多的定量包裝設(shè)備需求企業(yè)對(duì)于包裝設(shè)備的包裝速度提出了更高的要求。 如何適應(yīng)這一市場(chǎng)的發(fā)展，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出不僅計(jì)量精度高而且包裝速度快的定量包裝設(shè)備的問題，便擺到了我們的面前。 下面，本人就從定量包裝秤的結(jié)構(gòu)組成及工作原理方面入手，談一下影響定量包裝秤包裝速度的幾個(gè)問題以及解決的辦法。

二、定量包裝秤的結(jié)構(gòu)組成以及工作原理

1. 定量包裝秤的結(jié)構(gòu)組成：基本的定量包裝秤的結(jié)構(gòu)，主要由儲(chǔ)料倉、應(yīng)急檢修閘板、給料裝置、稱重裝置、傳感器組件、夾袋裝置、支架、電器控制柜、各裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輸送縫包機(jī)構(gòu)等組成。 各部分的主要作用為：

1.1 儲(chǔ)料倉：用于物料的儲(chǔ)備，為包裝過程提供一個(gè)接近均衡的物料流，在一定程度上影響著包裝設(shè)備的計(jì)量精度和速度。

1.2 應(yīng)急檢修閘門：用于設(shè)備在臨時(shí)檢修時(shí)截?cái)辔锪稀?/span>

1.3 給料裝置：大多數(shù)的給料裝置由粗細(xì)兩級(jí)給料組成，它是影響給料精度和速度的主要因素。

1.4 稱重裝置：通過傳感器組件實(shí)現(xiàn)物料重量信號(hào)的采集。

1.5 夾袋裝置：完成包裝袋的夾持工作，使稱量好的物料順利進(jìn)入包裝袋。

1.6 支架：為各部分提供一個(gè)連接骨干。

1.7 各裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)：在要求速度較快的情況下，一般采用氣動(dòng)執(zhí)行器完成各部分的動(dòng)作。 其速度大小在一定程度上影響著包裝設(shè)備的精度和速度。

1.8 輸送縫包機(jī)構(gòu)：完成包裝袋的輸送、縫包工作。

1.9 電器控制柜： 為包裝設(shè)備的主要控制中樞，實(shí)現(xiàn)整機(jī)設(shè)備的控制和指示。

2. 定量包裝秤的工作原理：其初始的工作狀態(tài)為：給料裝置和稱量斗卸料門處于關(guān)閉狀態(tài)，夾袋裝置處于松開狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)后，控制系統(tǒng)控制打開粗、細(xì)給料門開始給料，物料的重量信號(hào)經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)送入稱重顯示控制器，經(jīng)前置放大和 A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算及控制; 當(dāng)檢測(cè)到的重量信號(hào)達(dá)到粗給料設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉粗給料門，保持細(xì)給料；當(dāng)檢測(cè)到的重量信號(hào)達(dá)到細(xì)給料設(shè)定值時(shí)， 關(guān)閉細(xì)給料門，通過落差的最終補(bǔ)償達(dá)到系統(tǒng)要求的精度。 此時(shí)如果系統(tǒng)檢測(cè)到夾袋裝置已將包裝袋夾緊，則發(fā)出控制信號(hào)打開稱量斗卸料門， 物料進(jìn)入包裝袋中，物料放完后自動(dòng)關(guān)閉稱量斗卸料門，穩(wěn)定置零后進(jìn)入下一次給料過程。 同時(shí)夾袋裝置松開，包裝袋自動(dòng)落下，由輸送機(jī)輸送到縫包工位。 如此循環(huán)往復(fù)進(jìn)行。

三、分析影響包裝速度的因素：

結(jié)合以上定量包裝秤的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，我們可以畫出其給料量與工作時(shí)間的曲線圖  。

其中：t₀~ t₂ 為粗給料時(shí)間

t₁~ t₂為粗給料穩(wěn)定判斷時(shí)間

t₂~ t₄為細(xì)給料時(shí)間

t₃~ t₄ 為細(xì)給料穩(wěn)定判斷時(shí)間

t₄~ t₆ 為落差補(bǔ)償給料時(shí)間

t₅~ t₆ 為終值穩(wěn)定時(shí)間

t₆~ t₇ 為終值穩(wěn)定延時(shí)時(shí)間

t₇~ t₈ 為卸料時(shí)間

t₈~ t₉ 為稱量斗穩(wěn)定置零時(shí)間

我們可以看出t₀~ t₉ 即為定量包裝秤的一個(gè)包裝周期,提高包裝速度的問題也就是如何縮短包裝周期所用的時(shí)間的問題。 所用的時(shí)間基本上都是由給料裝置和稱重裝置完成的,因此在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),在這兩方面設(shè)計(jì)一個(gè)好的機(jī)構(gòu)對(duì)于提高定量包裝秤的包裝速度是必須的。

1. 給料裝置對(duì)包裝速度的影響：給料時(shí)間在整個(gè)包裝周期中占據(jù)了相當(dāng)長的時(shí)間,其在對(duì)包裝速度的影響中也是最主要的。 它的影響因素主要在于：

1.1 給料斗的設(shè)計(jì)：給料口的通過能力直接決定著單位時(shí)間給料量的大小,應(yīng)該首先滿足給料量的要求。 否則如果僅憑經(jīng)驗(yàn)隨便設(shè)計(jì)一個(gè)給料斗,若其給料口滿足不了給料量的要求,其他方面再努力也是枉然。 給料口通過能力的驗(yàn)證可以根據(jù)下式進(jìn)行：

對(duì)矩形出料口：

M=1.03 ρ·g^0.5 ( L －f _p ·d )( W － f _p ·d )^1.5 f_n

對(duì)圓形出料口:

M=0.85 ρ·g^0.5 ( D₀ －f _p ·d )^0.25 f_n

式中: M——料口通過能力

ρ——物料的堆密度

g ——重力加速度

f _p ——物料的形狀系數(shù)。 對(duì)于球形顆粒，f _p=1.6；對(duì)于非球形顆粒，f _p≈2.4；

d——顆粒直徑

f_n—— tg β^-0.55 ，β為料斗中心線與料斗壁的夾角當(dāng)β< 45°時(shí), β按料斗休止角計(jì); 當(dāng)β> 45°時(shí), f_n=1.0

L——出料口的長度

W——出料口的寬度

D₀——出料口的直徑

1.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：在執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先明確粗、細(xì)給料量的大小，并根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來選擇執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)行程。 其次應(yīng)選用運(yùn)動(dòng)速度較高的執(zhí)行器。氣動(dòng)執(zhí)行器因?yàn)槠溥\(yùn)動(dòng)速度快，安裝使用方便，可靠無污染等特點(diǎn)在當(dāng)前大部分的定量包裝設(shè)備中得到了采用。

1.3 在給料裝置中應(yīng)設(shè)計(jì)給料口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。 給料速度和給料精度是一個(gè)矛盾的統(tǒng)一體，采用大的給料口固然可以提高給料速度，但是從利于控制調(diào)試的角度來講，應(yīng)該設(shè)計(jì)有給料口的大小調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，在保證給料精度的情況下，逐步地提高速度。

2. 稱重裝置的設(shè)計(jì)：給料判穩(wěn)時(shí)間和卸料時(shí)間的長短也影響著給料速度的提高。

2.1 在稱重裝置中為保證稱量斗中物料的重量信號(hào)準(zhǔn)確無誤地傳遞到稱重傳感器上，要求稱量斗上的限位裝置不會(huì)對(duì)稱量斗產(chǎn)生附加力的影響，因此要保留一定的活動(dòng)余量，而同時(shí)由于物料的沖擊以及各執(zhí)行部件的動(dòng)作產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)通過鋼結(jié)構(gòu)支架傳遞到稱量斗上，導(dǎo)致稱量斗穩(wěn)定速度慢，從而使得給料過程判穩(wěn)時(shí)間較長。 為解決這一問題，就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)稱重裝置時(shí)，在保證重量信號(hào)穩(wěn)定準(zhǔn)確地傳遞的同時(shí)，盡力考慮更好的限位結(jié)構(gòu)，使稱量斗快速穩(wěn)定并考慮減振措施，盡量縮短判穩(wěn)時(shí)間。

2.2 稱量斗結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：在稱量斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中稱量門的結(jié)構(gòu)直接影響著卸料速度的快慢，因此在設(shè)計(jì)稱量門時(shí)應(yīng)盡量使卸料門開關(guān)行程短，速度快。

3. 為減小落差補(bǔ)償時(shí)間對(duì)稱量速度的影響，應(yīng)將稱量裝置與給料裝置結(jié)合起來進(jìn)行總體設(shè)計(jì)盡量使稱量斗與給料斗之間的距離縮短，減小空中料柱，減小落差量，使空中料柱時(shí)間縮短并減小落差物料對(duì)稱量斗的沖擊，縮短穩(wěn)定時(shí)間。

4. 軟件方面的設(shè)計(jì)：在軟件的措施方面，深圳杰曼公司的韓劍軍同志提出了一種很好的辦法，那就是引入禁止比較判別和分組檢測(cè)的概念來提高速度。禁止比較就是在前級(jí)給料結(jié)束后，通過延時(shí)后再進(jìn)行信號(hào)判別的方式來克服沖擊值的影響，增大前級(jí)給料量，來提高稱量速度。 而分組檢測(cè)則是對(duì)應(yīng)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)及誤差分析原理對(duì)稱重檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽檢，由于不是對(duì)所有數(shù)據(jù)都檢測(cè)，都加以記錄，所以對(duì)于不記錄的數(shù)據(jù)就可以不必等待秤體穩(wěn)定，也就可以節(jié)省下時(shí)間了。

四、結(jié)束語

通過對(duì)以上幾方面的分析，我簡單地談了一下自己的意見，定量包裝秤包裝速度的影響因素是多方面的，應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同的情況進(jìn)行不同的分析。 以上是本人的淺見，希望各位同行老師批評(píng)指正。 國內(nèi)定量包裝衡器包裝速度的提高還需要大家的共同努力，希望我們都來為提高定量包裝秤的包裝速度貢獻(xiàn)自己的一份力量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《散料輸送與貯存》  張榮善 化工工業(yè)出版社

[2] 《提高定量包裝秤工作速度的軟件措施》 韓劍軍 全國第三屆稱重與測(cè)力技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集

 

 

 

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