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，已廣泛應用於化工、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。基於現代電子稱量技術和PLC可編程控製技術，在吸收國內外先進經驗及充分的市場調研基礎上,開發了係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%。它適用於糧食、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製係統兩部分組成。秤體部分又由儲料鬥、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>稱量穩定係統由稱重傳感器、稱重控製儀表和動作執行元件等組成。以雙頭秤為例，其結構簡圖如圖1。

上述部件中.除儲料鬥及過渡裝置外,其餘都是左右對稱各一套。儲料鬥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,即由儲料鬥、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鬥、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，利用氣缸衝程和連杆機構也可以實現料門的開閉。

(4)在儲料鬥和給料槽中設料位探測器，對料位狀態進行實時控製。

(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——被稱物料淨重的最大值

W——料鬥的自重

N——料鬥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----影響係統

由於小量程包裝秤量程小，隻有2kg,即Wnmax=2kg,而料鬥自重W也隻有4kg左右，即使考慮其它因素的影響，稱重傳感器的量程也很小（在10kg以內）.因此該結構選取了一隻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。

計量鬥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麵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麵在稱重係統重心位置之上,加強了稱重係統的穩定性。對傳感器進行了全密封處理,盡量避免外界幹擾因素的影響。

2.2稱量控製裝置的組成及厴理概述

稱量控製裝置由稱重傳感器、稱重儀表、PLC可編程控製器、狀態傳感器等組成，其電子稱量控製原理框如圖3所示。

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製器,經前置放大、A/D轉換為相應的數字信號,送可編程控製器處理,稱重數據送稱重儀表數字顯示,控製信號則驅動振動給料機和氣閥,控製執行機構動作，完成稱重控製工作。

3稱量控製過程簡述

(1)給料:係統啟動，給料機將物料送入儲料鬥。

(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。粗料鬥卸料至細料鬥。

(3)細給料:分料機構轉向垂直落料鬥.物料進入細給料機進行細給料。由於細給料物料所占比例小(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.但由於共用一台包裝機,在一組裝置落料包裝時，另一組細料鬥要延長一段時間。兩組裝置各自獨立又相互影響地完成稱重計量工作。與單鬥秤相比，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製為一體的自動測量控製係統，其係統誤差由以下幾方麵組成。

4.1.1控製誤差△1

控製係統通過控製進料器而達到控製進入稱量鬥的物料重量，物料的重量相對於用戶設定重量的誤差，稱之為控製誤差。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K8凯发登录入口大.主要用於縮短給料時間，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.粗計量鬥卸料至細計量鬥,細計量鬥繼續加料，直至達到目標值。這樣，對於包裝秤的控製誤差，主要是細給料的控製誤差。控製誤差主要由L/C的輸出誤差、儀表的動態檢測誤差及控製機構的動作誤差組成。上述三種誤差也即是由於控製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麽。則控製誤差：

△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

從上麵的計算可以看出，控製誤差△l與細給料K8凯发登录入口值q*f成正比。也即在一定範圍內.控製誤差與進料速度成正比,速度越慢，誤差越小,控製精度趙高。但對於動態秤來說,影響係統精度的因素太多.並非隻和速度有關。假定由於控製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，即控製誤差為細給料一次振動給料量。但上述的計算隻是在單粒物料的質量小於或等於細電振機每次的振動給料量時才成立。若顆粒物料質量大於q時,則應以單粒物料的質童值作為控製誤差值。

由此可見，係統的控製精度除了和係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、密度等對控製誤差均有較大的影響。

4.1.2電子稱量誤差△2

包裝秤的電子稱量係統由L/C、稱重控製儀表、機械傳力係統等幾部分組成，它們本身的固有誤差構成了係統的電子稱量誤差。其中，L/C和儀表的誤差取決於本身的精度，通過選取高品質的L/C和稱重控製儀表,就可獲得較高的精度。而機械秤體傳力係統誤差所占比重較大,也是較難消除的誤差。隻有通過提高設計與製造工藝水平來減少這一部分的誤差。

4.1.3其它幹擾誤差△3

(1)振動衝擊誤差，主要由鬥體振動及物料衝擊所產生；

(2)料流變化誤差，取決於料柱密度變化及物料流動性變化;

(3)動力源的幹擾對執行元件動作的影響產生的誤差;

(4)其它隨機誤差，主要由外界係列因素隨機幹擾造成的誤差。

總誤差:△=△1+△2+△3

4.2改善措施'

係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)由於結構較複雜，設計過程中運用CAD進行精確的設計。同時.生產過程中嚴格控製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.計量鬥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。同時在料門與計量鬥接觸的部位加上一層橡膠板,避免料門與料鬥的剛性碰撞，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，一方麵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；另一方麵,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可編程控製器等。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，降低汙染等。

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係。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係的兩個因素。要想設計一台速度及精度均很髙的包裝秤應充分考慮前麵所討論的各種因素。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係，采取相應的措施，使定童秤的精度和速度達到最佳。

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