#毛重式充填机和净重式充填机.docx
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#毛重式充填机和净重式充填机
2.3.2.1毛重式充填机
直接将包装容器放在秤上进行充填,达到规定重量时停止进料，省去了开斗机构，故称得的重量为毛重,如图2-34所示。
虽然计量精度受容器重惫变化影响很大,计量精度不高,但该机器在使用中规定了容器重量的允许误差,扣除容器重量的平均值后，仍能满足大部分物料的精度要求。
在对计量精度要求高的场合,可在控制上采用自动去皮重功能,来满足更高精度的要求。
毛重式充填机适用于价格一般，流动性较好的固体物料,以及易结块或黏滞性强的黏性物料,特别适用于易碎物料的充填。
由于容器重量的变化影响充填精度，因此不适于包装容器重量较大或物料重量占包装件质量比例小的场合。
选用原则：
①考虑该产品是否适用;②考虑选用何种称量范围及精度规格。
2.3.2.2净重式充填机
净重充填法先将物料过秤称量后再充入包装容器中0由于称量结果不受容器皮重变化的影响，因此是最精确的称量充填法。
如图2-35所示,充填过程是用一个进料器2把物料从储料斗1运送到计量斗3中，由称量机构4连续称量,当计量斗中物料达到规定重量时即通过落料斗5排出,进入包装容器。
进料可用旋转进料器、皮带、螺旋推料器或其他方式完成,并用机械秤或电子秤控制称量，达到规定的重量。
为了达到较高充填计量精度，可采用分级进料方法，即大部分物料高速进入计量斗，剩余小部分物料通过微量进料装置缓慢进入计量斗。
在计算机控制的情况下，对粗加料和精加料可分别称量、记录、控制，做到差多少补多少,称量精度很高。
如500g物料其精度可达±0.5g。
所以净重式充填机应用于要求充填精度高及贵重的流动性好的物料，如奶粉、咖啡等固体饮品,还用于充填易碎的物料，如膨化玉米等,特别适用于重量大且变化较大的包装容器。
根据称重形式的不同，可分为间歇式和连续式2种。
1）间歇式称重
（1）单台秤。
采用单台秤称重，生产率较低，且称重速度加快时精度就降低。
图2-36所示为离心等分式计量装置，其称重速度较快、精度较高,特别适用于密度均匀的散体物料。
先将物料用单台秤称重，倒入料仓1，通过搅拌器2、小甩盘3、大甩盘4,使物料经离心作用等分成若干份。
此种等分计量精度的要求稍低些。
（2）多台秤。
采用多台秤计量可大幅度地提高生产率。
近年来普遍采用自动化程度很高的多台组合秤计算机秤,适合于粗粒和块状物料（如花生、糖果、干点等食品）的高精度计量。
图2-37所示为高精度计量组合秤。
此装置一般可配备9个〜14个砰斗,呈水平辐射状排列。
物料从中央料斗进入分料斗和各秤斗。
每一秤斗都有重量传感器,可精确测出各斗中物料重量，然后根据选定的组合数目，借助电子计算机做快速计量，从29~5u种物重组合中挑选出等于或大于标重的最佳秤斗组合,作为包装物料重量。
这种组合秤误差一般不超过±1%,每分钟称重60次~120次0.组合称量技术是针对传统称量方法中存在的问题而开发的。
增加组合数的方法之一，就是增加秤斗的数量。
这种方法能提高称量的精确度,但故障率增加,价格更贵。
为解决这些问题，便出现了一种全自动组合称量技术,只采用少量的秤斗来增加组合数目。
复式组合称量技术的称量原理如图2-38所示。
在这个系统中，每个秤盘都分成/!
室和B室。
首先，如图2-38（a）所示，产品被送入4室进行称量,取得一个称量值弋记入储存器中;接着,如图2-38（b）所示,产品被送入B室，经称量得到4、B两室总质量W,通过计算式S=妒-/1,便又得到S室的称量值B。
这样就能达到只有一个秤斗即可得到两个称量值的目的;如图2-38（c）所示,在所有的称量室中进行同样的工作，得到多种可能的组合方式,将产品称出，取得符合目标的产品。
（3）间歇式斗秤。
图2-39所示为间歇式斗秤的结构。
电磁振动给料器13设于料仓11的下方。
料仓出口处装有主、副控制闸门12,因此料槽也相应划分主、副2个通道，其出口处装有由电磁铁控制的粗、细给料活门及控制阀14和15,以便在停止给料时能快速地切断料流。
秤体由主坪杆4、副秤杆5、微调坪杆3、限位器7、阻尼器9以及刀口支承、砝码等部分组成。
副秤杆穿在吊杆6的二限位螺母之间,在主通道开始给料时，电磁铁8开始作用，可防止因主秤杆4摆动过量而误发信号。
主通道给料结束时电磁铁8断电,副秤杆5立即给主秤杆4补上二次量。
微调秤杆3是供计量微调用的。
限位器7的作用在于防止秤杆产生过大幅度的摆动，以延长有关构件的使用寿命。
阻尼器9能抵制秤的振动，使其快速恢复稳定状态。
秤斗1的底部装有摆式活门,在给料过程中依靠重锤关闭活门,在给料过程中依靠重锤关闭活门，并由钩子锁住。
钩子可被排料控制阀16打开,并由套在铰链轴上的扭簧复位（图2-39中未示出）秤斗1悬挂在主秤杆4的左侧刀口上，并与撑杆2相连以减轻给料时秤斗的冲击振动，保护刀口。
控制系统包括接近开关、电磁铁、控制阀和电子控制同路。
物料先通过秤体转换为与负载成比例的位移,随后由位置变换器变成脉冲电信号，经检测器控制给料器及其活门，以实现快速给料、慢速给料和停止给料，同时还控制有关机构完成排料等动作。
间歇式称重装置除有上述基本组成以外,为了提高称重的精度和生产率，还添置一些辅助装置（如压杆）。
它的作用是当大量物料冲击秤斗时能够压住秤杆，以防因振动而损坏刀口和其他构件，并减少秤杆的晃动，提高计量速度。
2）关于间歇式称量装置的基本组成及其功能
下面结合一些典型实例介绍，间歇式称量装置的基本组成及其功能。
（1）给料器。
常用的给料器有电磁振动式,螺旋式、输送带式、自流管式等。
为实现高精度、快速的计量,给料器应具有良好的可控性，且能根据检测信号自动调节给料速度。
在结构设计时应尽量减少由于给料器的排料落差和流量波动对称重带来的不利影响。
此外,还应根据物料的特性如粒度、流动性等合理选用给料装置。
各类给料机构的使用特点及应用范围如表2-3所列。
给料故障主要有3种：
电气故障、机械故障和物料阻塞故障。
电气故障主要有：
电气开关接触不良，使电动机缺相，呜呜作响不能启动；电动机因受潮或粉尘渗入而绝缘下降引起温升过高甚至短路烧毁;电动机因负荷过重或三相不平衡而烧段熔断器。
处理方法：
①先排除因机械构件松脱、有障碍等原因引起的给料机的运动受阻;②嗅一下电动机有无烧焦味,摸一下电动机温度是否过高,如有问题应检查电动机绕组有无断路,各相对地和相间绝缘是否正常;③接上熔断器,检查启动器磁吸动作是否灵活,开关触点有无接触不良,过载自动跳闸装置调节是否正常。
表2-3各类给料机构的使用特点及应用范围
类型
使用特点
应用范围
自流管式
结构简单,但流量调节不方便.物料易堵塞
适于供料流动性好,粒度均匀的小颗粒状物料
电磁振动式
结构简单,供料调节方便,供料均匀
适于供料流动性较好的物料,也可供送块状物料
输送带式
结构稍复杂,供料调节不方便
可用于输送易碎物品和粉状物料
螺旋式
供料速度谰节较难;供料均匀,可实现封闭供料
可用于供送粉物料和黏性物料
机械故障大多是由于润滑不良、磨损腐蚀、机件断裂、紧固件松脱等原因引起的。
轴承发热烧坏或间隙过大应立即更换轴承、检修轴颈并采取有效措施落实定期加油制度;减速箱应定期检査油位和更新润滑油。
带式、链条式输送机发生脱链、皮带打滑走偏，应适当调节张紧装置和限位装置，并经常检查链节开口销有无松脱滚子和导轨的磨损程度并及时进行修理。
振动输送装置的紧固件、弹性支承元件特别容易松脱或出现裂纹，应加防松垫圈并经常进行检査。
物料阻塞故障与投料是否均匀、物料颗粒大小是否适当及物料的温度、黏度都有关系。
应注意输送装置的形式对不同性质物料的适应性，例如，黏性过大、颗粒大小很不一致的物料就不适宜振动式、重力式给料装置,而采用螺旋输送、刮板输送则较为适宜。
总之，应尽可能均匀投料、控制物料保持适当的温度和黏度,颗粒尺寸尽可能均匀。
如在料斗内经常出现料层起拱、搭桥等现象,应考虑增设搅梓器或振动器。
对易吸潮物料而输送流程又较长的，应考虑加罩或盖,以防吸潮黏结。
（2）秤体。
充填机上常用的秤体形式主要有杠杆式、弹簧式、弹簧杠杆组合式、电阻应变片式等。
杠杆式秤是利用杠杆平衡原理制成的。
这种秤具有计量精度高、结构简单、调整维修方便等优点。
其缺点是稳定性、动态性均较差，称量精度也不稳定,所以不用宁动态称重。
弹策式秤是利用弹簧变形量与给料量成比例的关系制成的。
用于比较法称重,有助于减小秤体运动部分的位移量。
这类秤仅适于称量1000g以下的物料，具有称量精度高、反应灵敏、结构简单、寿命长等特点。
然而弹簧式秤体的配置装置不仅复杂，而且较难调整,往往由于设计不当而影响称重精度。
电阻应变片式秤的应用也很广，其原理是采用电阻应变片测量秤支承弹性体上的位移而测量秤斗内的重璧。
由于电阻应变片可以测量微米级的位移,且线性度好,因此称量精度高。
通过采用闭环的电子调节系统对重量进行检测、调节,可实现称量值自动控制，方便地预置。
另外，这类秤还具有动态性能好、称量范围宽等优点。
其缺点是控制原理复杂,使用、维护不方便,制造成本也较高。
目前大都利用杠杆原理进行配重,这样就出现了弹簧杠杆组合式秤体。
由于它综合了弹簧、杠杆秤体的主要优点,故具有称量精度高、平衡时间短、调整方便等优点,尤其适合于动态稳重，但不适宜10kg以上的定量称量。
另外,预置质量时,调整也不方便。
（3）秤体与排料装置。
间歇式称重物料排料后秤斗内会残留一些物料,这不仅影响前一次称重,同时也影响以后的称重。
为了消除这种弊病常用控制式排料方法。
控制式排料是每次排料后，根据秤斗内残留物料的增减，重新修正量值来进行计量，或直接控制秤斗的排料量来确定所称的物重。
因此每次计量都要进行2次称重，并需设计一套比较繁杂的调整控制系统。
非控制式排料是将坪斗底部活门打开，利用物料自重自动排出秤斗。
这种排料方式多用于流动性较好的散粒体物料。
通常，秤斗底部活门按不同的结构和动作方式,大体上有如图2-40所示的几种类型。
（4）检测器。
称重装置一般是通过平衡梁或者平衡弹箄等元件将所测物料重量转换成位移量,再由检测器进行位移检测,发出信号控制执行元件或机构动作,实现称重精度要求。
检测器有传感器和变换器2类。
传感器将检测的位移转换为要对应的脉冲电信号。
根据输出的电信号,借助继电器、电磁阀、伺服电动机、步进电动机等来控制给料器的加料和断料。
作为称重检测的传感器，目前常用的有电阻式和电感式2种。
为了适应高速称重，需设计稳定性好、输出功率大、测量精度高且位移分辨率高的新型传感器。
比较适用于大称重范围。
图2-41所示为电阻式传感器的结构形式,有悬臂式、柱环式和圆板式。
这类传感器在使用中，为了保证受力方位准确,进而提高工作精度、延长使用寿命，必须附加适当的定心装置。
常用的有单向定心式和双向定心式，如图2-42所示。
电感式传感器具有鍤构简单、感应灵敏（若铁芯对线圈有0.01_的位移量,便能感应约6mV的电压变化量）、输出功率大、测量精度高等优点，可与弹簧秤配合进行比较法称重。
作为称重检测用的变换器,常见的有机械式、触点开关式、接近开关式、光电式等。
至于气动式则用得很少。
机械式变换器一般用于机械式称重装置。
当到达平衡位置时,通过挡块将秤斗活门自动打开进行排料。
这种变换器的位置精度一般为0.5mm-1mm。
触点开关大都有1对以上的常开和常闭触点。
当触动开关之后,通过改变导通同路进行计量控制。
触点开关的位置精度可达0.1mm。
欲进一步提高其精度，可配置适当的杠杆放大机构，但这会延长动作时间。
反之，如果精度要求并不高,而动作时间却要求很短，那么也可配置适当的杠杆缩小机构。
目前为止，触点开关仍在使用,由于可动元件容易磨损,触点也容易烧损,特别是在有油、水和粉尘等的恶劣环境下工作,更容易发生故障，因此限制了它的使用范围。
近年来发展起来的无触点行程开关没有可动元件，结构简单，探头全封闭,使用寿命长，适用于恶劣的环境中工作,位置精度较高（约±0.03mm），输出脉冲信号可同逻辑电路组合,使用日趋广泛。
在计量中,光电式变换器无可动元件,反应速度快，位置精度±lmm，检测长度可达10m’使用较广。
3）连续式充填机
连续式称重是通过控制物料流量及流动时间间隔来计量物料的重量。
根据物料流量=物料流速x时间x流道横截面积,当物料密度变化时,可借调节物料流的横截面积或移动速度来达到流量的稳定。
要完成这一密度变化反愤与即时流动参数调节的连续过程，要求具有闭环控制回路。
连续式称重时，物料在秤盘上没有停顿时间，称量速度很快，一般达到150件/min~300件/min。
因属动态称重，物料在运动中难免会有振动或冲击等现象，影响称量精度。
1式秤。
带式秤特别适合于连续依靠带式运输送的颗粒状散体物料,如粮食、盐、糖等的包装计量。
图2-43所示为一典型的板簧杠杆式皮带秤结构简图，主体由秤架和平行板簧组成，另配有传感器和限位器、阻尼器等。
工作时，物料由料斗1流到输送带5上，当物料经过皮带下方的秤架4时即可测出该段物料的实际重量。
若物料密度有变，秤架4将会产生上下位移，并由闸门2的开启度得到微调，达到维持物料流量恒定的目的。
为了提高秤体的工作速度，可以采用比较平衡法,即使秤架4和物料的总重量与外加配重相平衡。
先设定使平行板簧9呈水平状态的基准值，当物重偏离基准值时，平行板簧9则因受力而变形。
若是线性弹簧,则位移量与重量偏差量成正比，由此推算物料的实际重量。
图2-44所示为一电子皮带坪体的工作原理。
除用作计量外,还可以用作物料重量流量测定和计算及连续配比。
计量精度为±2%,计量范围为包。
其工作原理是：
由秤盘10感应到其上面一段皮带上的物料和放大器,驱动可逆电动机8,带动闸门9控制皮带上物料相同的料层。
秤起制动作用，由阻尼器4起到稳定平衡目的,限位器3使秤的位移限制在一定范围内。
当外界或物料的密度有变化时,经过电子元件的反馈,可调节闸门9的开关度，保证物料流量及时调整到给定要求。
图2-45所示为用于自动重量选别机上的弹簧平衡式电子秤,它可对运动中物品连续逐个称重量，将合格品和不合格品进行自动分类,适用于袋装、罐装、盒装的洗衣粉、食品、药品等的质量检验。
弹簧平衡式电子秤采用比较测量的方法，只测量对标准重量的偏差值，标准重量由定值机构5设定。
如包装好的物料质量为250g，送入秤盘1后,就立即和预设定的标定值250g作比较;在合格偏差范围内（如±10g），则无信号输出,若超重或超轻,则秤盘1发出位移信号，此信号通过差动变压器3把它变成电信号,经放大使电磁铁动作，不合格品即被分选出来。
此电子样的限位器2、阻尼器4等的结构和作用与电子皮带秤一样。
不同的是它没有刀口或辊子轴承等作为支承点，而是由平行弹簧片6作弹性支承。
其优点是精度高、反应快、寿命长;缺点是温度对弹簧片影响较大。
（2）螺旋推进连续秤。
螺杆推进连续秤适用于不会发生粘连和起拱的颗粒状物料。
图2-46为其工作原理示意图。
物料经螺旋给料器2流到斜向挡板3上，根琚物料下落的水平或垂直分量，经电子秤4转换成与该冲力成比例的电信号,通过控制器5调节螺旋给料器2的转速,达到准确定时称量的目的。
物料的降落高度及对斜向挡板3的下冲角度和接触面积是影响螺旋推进连续秤正常工作的主要因素。
（3）连续式皮带秤。
如图2-47所示，连续式皮带秤主要由给料器、秤体5、输送带8、阻尼器4、传感器6、物料分配器7和电子调节系统等部分组成。
当物料的密度发生变化时,秤盘上的物重必随之发生变化,通过传感器反馈到PI调节器1,从而迅速控制给料器，使其在很短的时间内恢复到给定值,保证物料流量趋于稳定。
最后,由输送带8将物料送至与其同步运转的分配器内，以获得相等分量。
连续式皮带秤按给料的控制方式不同，有闸门控制式给料、电磁振动控制式给料和螺旋控制式给料3种方式。
这3种给料控制方式的工作原理基本相同,下面以皮带秤为例，进一步阐述其工作原理。
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