1 前言

定量包装技术在现代超市同样也显得越来越重要、 越来越突出。定量包装所涉及物料的品种繁多,包括固状、 液态、 块状、 颗粒状、 粉末状, 而且有的物料密度不均匀, 在下料时容易架桥, 液态物料的流动性不同等, 这些千变万化的物性, 就要求定量包装技术能够满足各种各样品种的称量和计量精度。在此我们主要讨论 “ 重力式自动装料衡器” , 这类衡器在各类衡器中是型式、 结构最多, 发展最活跃的类别。

2 基本结构和技术要求

重力式自动装料衡器是根据物料的重量按预定的重量和精度进行称量 / 包装的自动秤。通常由给料器, 称重器 ( 一般由称重斗和传感器等组成) 、 显示控制器和包装机械组成。其形式大致包括: 定量包装秤、 液体灌装秤、 多斗组合秤、 累加秤和减量秤等。对于定量包装秤除要求称重准确性外, 还有称重速度的要求。定量包装秤虽然属自动衡器, 但从根本上讲属动态静称方式。图 1 给出定量包装秤的称重流程图。图中 T 1 和 T 2 是由于物料下落冲击动量等因素造成的不稳定加载时间。 T 3 和 T 0 是加载结束及卸料结束, 称重斗达到稳定状态, 可以测量物料重量和空载重量的时间。

一般而言, 定量称重过程中对料斗的称重精度要达到千分之一是不太困难, 控制落料的精度和一致性才是问题关键, 另一个困难是如何保证每次卸料能做到把料放净。所以给料器的选择和设计往往是定量包装秤能否满足精度要求的关键。最常用的给料装置有闸门给料器、 振动溜槽给料器、 螺旋输送机和皮带输送机。给料装置的主要功能是保证下料的均匀性, 能控制下料的精度, 并能满足快速给料和慢速精细给料。不同类型的给料装置是为了适应各种物料物性的要求, 可以说研究给料机是发展定量称重衡器的最重要的课题。

定量包装秤的称量方式分为单次称量和分量称量两类。为了提高称重速度单次称量定量秤也可有两个称量斗, 两个称量斗可分别轮换称重也可上、 下布置称量秤, 上面斗做粗料流称重, 在给料结束后,把物料卸入下面的称重斗, 再接受细料流给料直到设定重量。此时上料斗同时装料, 达到提高称重速度的目的。分量称重方式分为两种型式, 分量组合秤, 这是大家熟知的型式, 即多头组合秤或组合秤。它由多个称量斗组成, 物料的定量由两至三个斗的分量组成。另一种为分量累积秤, 这种秤使用较少,它是由一个称重斗和若干个集料容器组成。对每次称重量经由计算机测算, 一步一步地分量装入各集料容器, 使其每一个集料容器均达到要求重量。分量秤主要用于对块状物料的定量称重, 其精度可显著优于单次称量的定量秤。从原理上讲对于流动性好和小颗粒状物料分量秤并没有明显的优点。还有一种常用的定量秤, 即减量秤, 它的工作原理是称重斗的容量远大于要求定量包装的重量, 当卸出的料量等于预定的称重量时, 就停止卸料, 称重斗内的重量逐次渐少, 因此名为减量秤。它的优点是, 不存在卸料不净的问题。

定量包装秤的显示控制器主要应有这样一些要求, 取样速度应满足定量称重速度和精度的要求, 需要一输出接口如 RS232 或 RS485 以及控制装料、 卸料、 包装设置的输入和输出接口。为了提高装料精度还应具备调节落料时间和落料冲击量的功能, 较先进的仪表这种功能是自学习式的。有的还能给出各包装重量的平均值和误差分布。

最后定量包装秤中使用的动力执行元件, 如汽动元件、 电机、 电磁阀的质量也是影响定量秤包装速度和精度的关键部件。

3 定量包装秤的准确度级和最大允差

定量包装秤的误差是根据预包装物品净重的要求来规定。即定量包装秤使用中的检验最大允许偏差与预包装物品净含量的负偏差值相同, 并采用分段百分值误差与绝对偏差的误差限表示。定量包装秤准确度级采用所谓 “ 开放式”准确度级 ( open classes ) , 在此级别的系统中使用 X ( x ) 来表示级别,其中 ( x ) 是表征级别的标志因子。所有级别是 X ( 1 )级的误差限乘上 ( x ) 标志因子得到。 

对于定量秤的允差还需注意以下说明:

· 最大允差是指每次装料与装料平均值之间的最大允许偏差值;

· 定量预置值与真值 ( 名义值) 之间的最大允许误差为四分之一最大允许偏差值;

· 对于同一台秤在装不同物料和不同重量时可以有不同的准确度级别, 这是特别需要注意的, 以免造成不必要的差错。

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