5、第五章 产品计量方法(25p)

1、PAGE PAGE 26包装生产中的计量技术第一节 包装计量方法与原理包装生产中中的计量量工序具具有十分分重要的的作用，它它负责对对包装物物料单位位量的划划分与控控制。计计量工作作的好坏坏将直接接影响到到包装产产品的质质量，精精确计量量可避免免不必要要的溢装装和法规规不允许许的短装装。在自动包装装线中，计计量装置置既可作作为包装装机线的的组成部部分，也也可作为为单独的的计量机机。计量量装置或或机构一一般含机机械、电电子与电电气、光光学、气气动与液液动等技技术成分分，自动动化程度度较高，同同时具备备某些智智能化的的功能。包装计量工工序的具具体内容容大致为为：（1）将被被包装材材料划分分为若干干规

2、定的的数量，确确保形成成便于运运输或销销售的单单位包装装量；（2）对被被包装的的物料按按规定的的误差要要求，在在生产线线上直接接进行计计算（包包括度、量量、衡）；（3）对已已完成包包装的产产品进行行鉴别计计算，用用于产品品计算精精度控制制或产品品的分类类及选别别。包装计量方方法一般般分为计计数法、定定容法 和称重重法三类类。一.计计数法 计计数法是是用来测测定每一一规定批批次的产产品数量量。计数数法在条条形、块块形、片片形、颗颗粒形产产品包装装中广泛泛采用。计计数法装装置由三三个基本本功能系系统组成成：内装装物件数数检测；内装物物件数显显示；产产品的递递送。1.计数检检测系统统 依依据人工工检

3、测产产品数量量时用眼眼看和用用手摸的的原理，计计数检测测仪有光光学系统统（模拟拟眼看）和和非光学学系统（模模拟触摸摸）两大大类。(1)光学学系统类类它安装有一一个光敏敏接收装装置，等等待计数数的产品品一个个个地在光光敏接收收器的规规定距离离内通过过。按实实际元件件不同，可可分为数数字光电电检测系系统和电电子模拟拟检测系系统。光电元件件检测系系统一旦进入光光电接收收器的光光线被遮遮断，表表明一个个产品通通过了检检测区，把把这一次次隔断纪纪录为一一个产品品的件数数。这一一方法适适用于大大多数能能有效遮遮断光线线的产品品的计数数。但对对于那些些透明的的，折叠叠形的、双双环形的的或两部部分连接接成的、

4、带带有孔的的物品则则不很有有效，因因为当他他们通过过时可能能不触发发或不止止一次地地触发光光电元件件。电子模拟拟检测系系统最常见见的是模模拟照相相系统。这个系统在记录检测前采用光学照相阴影检测器来建立供被测物体对照用的某些参量。当产品进入检测区时产生特定尺寸的阴影，其速度快、适应性强、精确度高。每个被检单元的阴影在被记录计数前必须满足预先设定的那些参量。这样，可能两次触发光电元件的o形垫圈状物体和无法触发光电元件的透明的物体都可投下被检测阴影。(2)非光光学系统统类即触摸摸式计数数装置，它它可包括括含摆轮轮装置、电电气触头头或磁场场触头。 eq oac(,1)摆摆轮装置置某个摆轮装装置只能能适

5、用于于某个特特定的产产品。每每个产品品必须是是固定的的形状尺尺寸，才才能顺利利通过机机械性接接收装置置，并输输出与记记下具体体数目。此此系统很很精确，对对于相同同大小的的药丸，药药片的高高速计数数很适合合。 eq oac(,2)电电气和电电磁触头头电气触头的的原理：每个产产品通过过检测区区与开关关接触一一次，电电气开关关就反应应一次，记记录下一一个计数数单位。磁场触头的的原理：每个待待计数的的产品必必须与电电磁源传传来的磁磁通接触触或扰乱乱磁通，当当每个产产品进入入磁场时时纪录为为一个计计数单位位。以上技术装装置中，光光学照相相系统及及摆轮装装置具有有对物体体的记忆忆判别能能力，是是技术功功能

6、更为为完善精精确。2.单件计计数法即产品每通通过一件件便记一一数，并并显示已已装件数数。现以螺钉形形产品为为例说明明单件计计数的基基本原理理。图-1为为装置简简图。电电机8经经传动系系统驱动动刮板给给料器11作垂直方方向回转转，他所所带的杂杂乱状态态的物件件从上部部滑落到到两个平平行供料料辊2之之间，又又顺着倾倾斜的供供料辊向向下部的的滑槽44流动。再再由拨料料轮3将将重叠的的产品扫扫除，仅仅剩一列列恰好进进入滑槽槽4中，再再顺序滑滑落到装装有关电电计数器器5和磁磁性闸门门6的下下端。当当产品通通过光电电技术器器5时可可触发信信号，输输入计数数电路进进行计数数，并由由数码管管显示累累计数字字。

7、达到到规定数数量后即即发出控控制信号号关闭磁磁性闸门门，完成成一次计计数循环环。 1 1刮板式提升给料器；2供料器；3拨料轮；4滑槽；5光电计数器；6磁性闸门；7包装容器；8电动机图-1螺钉形产品单件及计数装置3.多件计计数法按规定的数数量，如如5件为为一组或或10件件为一组组计数一一次并显显示。图图-2所示示为条烟烟装箱机机的计数数装置。图条烟多件计数装置图条烟多件计数装置条烟；上压板；触电开关；下托板；水平推板；输送带以10条为为一组的的条烟11分五路路进入计计量工位位。计量量室的一一端装有有五个触触电开关关3，当当条烟触触到开关关时，即即可发出出信号，表表明计量量室内已已满100条，接接

8、着启动动上压板板2和下下托板44使其下下移一条条烟的厚厚度距离离，上压压板退回回上位，腾腾出空位位供随后后的条烟烟进入计计量室。如如此重复复五次后后，再由由底部的的触电开开关发出出信号指指令水平平推板55向前移移动，直直至五十十条烟为为一组进进入侧向向开口的的纸箱内内。4.转盘计计数法图-3和和图-4所示示为转盘盘计数装装置，常常用于药药片、药药丸、巧巧克力糖糖球等规规则形物物品的计计数定量量包装。 其中图图6-33为工作原原理图，图图6-44为装置置实体图图。图6转盘计数装置工作原理示意图图6转盘计数装置工作原理示意图孔盘；固定盘；卸料斗；包装容器；、手轮；手柄；槽轮机构；电动机图6-4转盘

9、计数装置实体图图6-4转盘计数装置实体图1电磁振动器；下料斗；固定托盘；孔盘；压轮；蜗杆；大齿轮；换档手柄；槽轮；曲柄轮；小齿轮；闸门蜗轮；转臂；闸门凸轮；料盘蜗轮；电机；调节闸门在图-33中，变变换手柄柄6的位位置，使使齿轮88的转轴轴通过槽槽轮机构构7或齿齿轮5的的转动，使使孔盘11能做间间歇的或或连续的的转动。转转盘上每每隔一定定角度扇扇形分布布一定数数量的小小孔而形形成若干干组均分分的间隔隔孔区，改改变每一一扇形区区的孔数数即可改改变计数数值。小小孔孔径径稍大于于物料直直径，盘盘厚度略略大于物物料厚度度以确保保每孔容容纳一颗颗物料。当当孔盘倾倾斜转动动时，物物料靠自自重落入入孔中，并并

10、由固定定盘2托托住物料料，当盘盘上某一一孔区转转到卸料料斗3上上方时，物物料滑落落到包装装容器44中。二. 定容容法 对于密度较较稳定的的粉末、细细颗粒、膏膏状物料料采用预预容积的的计量方方法较合合适。定定容法计计量装置置有量杯杯式、螺螺杆式、活活塞式等等不同的的类型。定定容法构构造简单单，造价价低，计计量速度度快，但但精度稍稍低。在液料灌装装中，定定容计量量与灌装装往往连连为一体体，其结结构方案案也更多多，如活活塞式、隔隔膜泵式式、定量量杯式、滑滑轮计式式等（请请参阅第第十章罐罐装技术术）。量杯式量杯式结构构也有多多种，包包括转盘盘式、转转鼓式、插插管式等等。 图6-5所所示为量量杯式定定容

11、计量量与充填填装置。它它采用由由上量杯杯3和下下量杯44组成的的可调式式量杯，可可以补偿偿物料密密度变化化造成的的数量差差。当料盘100转动时时，料仓仓1内的的物料靠靠自重直直接灌入入量杯，并并由刮板板2刮去去杯顶面面的物料料。当转转到卸料料位时，由由凸轮88打开量量杯4的的底门99，物料料靠自重重卸入容容器内。旋旋转手轮轮7可通通过凸轮轮8让下下量杯44中的连连接支架架在垂直直轴上作作上下升升降运动动，实现现上下量量杯的相相对位置置的调整整，即计计量容积积的调整整。 也可加上物物重自动动检测装装置来测测量物料料密度瞬瞬时变化化造成的的数量差差，发出出调节信信号，由由伺服电电机带动动调节机机构

12、，实实现量杯杯容积的的自动微微调。螺杆式螺杆式定容容计量装装置实际际是一种种螺旋推推进器，通通常适用用于食品品、医药药、化工工等行业业的粉料料或颗粒粒料的包包装前计计量。 图6-5 量杯式定容计量充填装置图6-5 量杯式定容计量充填装置1料仓；2刮板；3上量杯；4下量杯；5包装容器；6卸料槽；7手轮；8凸轮；9底门；10料盘如图6-66所示，物物料从料料仓1经经水平螺螺杆式供供料器33进入垂垂直料室室下部，经经搅拌器器5和垂垂直给料料器6的的搅动，落落到输出出导管99内。此此装置采采用料位位高度检检测器44来控制制水平进进料器的的进料量量，由电电磁离合合器控制制螺杆的的转角。出料闸口的开放度用

13、闸门7来控制。 3.柱塞式式 当活活塞向上上移动时时，把产产品从供供料槽吸吸到料缸缸中，到到达预定定容积量量后料缸缸下部的的控制阀阀旋转，活活塞向下下推动，使使缸中的的产品流流入容器器内。 三. 称重重法 有许多物料料常容易易受潮而而结块，使使颗粒大大小不均均、密度度变化幅幅度较大大，此类类产品适适合采用用称重法法计量，以以保证精精度。 称重重分为称称毛重（包包装后的的产品加加容器的的重量）和净重（包装前的产品重量），称净重往往在包装机线上间歇或连续性进行。各种称重系系统中用用到的传传感元件件有： eq oac(,1)计计力传感感器； eq oac(,2)气动压压差开关关； eq oac(,3

14、)光电传传感器； eq oac(,4)近控开开关； eq oac(,5)低载应应变仪； eq oac(,6)水银开开关； eq oac(,7)线性电电压差接接变压器器等。用到的信息息显示方方法有： eq oac(,1)示示波器（CCRT）； eq oac(,2)发光二二极管（LLED）; eq oac(,3)液晶显显示器（LLCD）； eq oac(,4)硬拷贝贝显示等等。1. 称毛毛重毛重称量法法通常用用于产品品在称重重料斗中中因有粘粘连现象象而损害害称量系系统精确确度的场场合。图6-7所所示为一一袋装毛毛重称重重器，可可用于中中等容量量的自动动称重，适适于细末末、粗糙糙、难以以流动的的物料

15、。自自动称重重器与灌灌袋夹持持器相组组装，可可实现包包装袋的的定量灌灌装。图图（a）为为称重机机构，上上为纯机机械式，下下为机械械电子式式，图（bb）为袋袋夹持器器。图6-6 螺杆式定容计量装置图6-6 螺杆式定容计量装置1料仓；2插板；3水平螺旋给料器；4料位检测器；5搅拌器；6垂直螺旋给料器；7闸门；8容器；9输出导管(a)称重机构 (b)袋夹持器(a)称重机构 (b)袋夹持器图6-7毛重称重器2. 间歇歇式称重重(1)单台台秤。采用单单台秤称称重，生生产效率率较低，且且称重速速度加快快时精度度就降低低。 图6-8为为离心等等分式计计量装置置，其称称重速度度较快、精精度也较较高，特特别适用

16、用于密度度均一的的散体物物料。先先将物料料用单台台称称重重，倒入入料仓11，通过过搅拌器器2和大大小离心心甩盘33、4，使使物料经经离心作作用等分分成若干干份。此此种等分分计量精精度要求求稍低些些。 图6-8离心等分式计量装置1料仓；2搅拌器；3小甩盘；4大甩盘；5卸料槽；6包装容器 图6-8离心等分式计量装置1料仓；2搅拌器；3小甩盘；4大甩盘；5卸料槽；6包装容器图6-9高精度计量组合秤1图6-9高精度计量组合秤1中央料斗；2分料斗；3秤斗；4显示板；5控制机构；6秤内计算机；7重量选择输入(2)多台台秤。采采用多台台称计量量可大幅幅度地提提高生产产率。它它尤其适适合于粗粗粒和块块状物料料

17、的高精精度计量量。 图6-9所所示为高高精度计计量组合合秤。此此装置一一般可配配备多达达9114个秤秤斗，成水水平辐射射状排列列，物料料从中央央料斗再再进入分分料斗和和各秤斗斗。每一一秤斗都配配有重量量传感器器，可分分别同时时精确测测出各斗斗中物料料重量。然后根据选定的组合数目，借助电子计算机作快速计量，从至少511种物种组合中挑选出等于或略大于标重的最佳秤斗组合，作为包装物料重量。这种组合秤秤误差一一般不超超过1%，每每分钟称称重6001220次。装置中包括中央料斗、分料斗、秤斗、显示器、机内计算机、重量选择输入器等部件。表6-1为为计量方方式示例例。若标标定计量量值为1100gg，通过过计

18、算可可作多种种秤斗组组合计算算选择，结结果判定定第588号组合合方式为为最佳（即即第1、33、9号号秤斗组组合而成成）。组合称量技技术是针针对传统统称量方方法中存存在的问问题而开开发的。表6-1 高精度度计量组组合成的的计量方方式示例例称重组合序序号秤斗组合标标号计量总值（gg）计算机判定定1128否541，3，5592否551，3，66107否561，3，77101否571，3，8896否581，3，99100最佳（标定定量）591，4，5597否601，4，66112否5111，2，33，4，55，6，77，8，99298否图6-111为一种种台式电电子组合合秤的外外形图。图6-122为一

19、含含有电子子组合成成的包装装生产线线上的称称量工位位示意图图。3.连续式式称重连续式定时时计量称称重是通通过控制制物料流流量及流流动时间间间隔来来计量。根据物物料流量量 = 物料流流速 时间 流道横横截面积积的关系系式，当当物料密密度变化化时，可可借调节节物料流流的横截截面积或或移动速速度来达达到流量量的稳定定。要完完成这一一密度变变化反馈馈与即时时流动参参数调节节的连续续过程，要要求具有有闭环控控制回路路。连续式称重重时，物物料在秤秤盘上没没有停顿顿时间，称称量速度度很快，一一般达到到15003000件/minn。因属动动态称重重，物料料在运动动中难免免会有振振动或冲冲击等现现象，影影响到称

20、称量精度度。（1）带式式秤。带带式秤尤尤其适合合于能连连续依靠靠带式运运输机输输送的颗颗粒状散散体物料料，如粮粮食、盐盐等的包包装计量量。图66-13所示示为一典典型的带带式秤结结构简图图。图图6-13 板簧杠杆式皮带秤1料斗；2闸门；3称重调节器；4秤架；5输送带；6传感器；7限位器；8阻尼器；9平行板簧；10配重；11弹性支点此带式秤主主体由称称架和平平行板簧簧组成，另另配有传传感器和和限位器器、组尼尼器等。工工作时，物物料由料料斗1流流到传送送带5上上，当物物流经过过皮带下下方的秤秤架平台台4时即即可被测测出该段段物料的的实际重重量。若若物料密密度有变变，秤架架将会产产生上下下位移，并并

21、由传感感器6转转换成电电信号反反馈给称称重调节节器3，使使控制阀阀门2的的开启度度得到微微调，达达到维持持物料流流量恒定定的目标标。为了提高秤秤体的工工作速度度，可以以采用比比较平衡衡法，即即使秤架架和物料料的总重重量与外外加配重重相平衡衡。先行行设定使使平行板板簧9成成水平状状态的基基准值，当当物重偏偏离基准准值时，平平行板簧簧则因受受力而变变形。若若是线性性弹簧，则则位移量量与重量量偏差量量成正比比，由此此推算物物料的实实际重量量。（2）螺旋旋推进连连续秤。螺螺杆推进进器连续续秤适用用于不会会发生粘粘连和起起拱的颗颗粒状物物料。图6-166为其工工作原理理示意图图。物料经螺杆杆推进器器2流

22、到到斜向挡挡板3上上，根据据物料下下落的冲冲力的水水平或垂垂直分量量，经电电子秤44转换成成与该冲冲力成比比例的电电信号，通通过控制制器5调调节给料料器2的的转速，达达到准确确定时称称量的目目的。物物料的降降落速度度及对挡挡板的下下冲角度度和接触触面积是是影响螺螺旋推进进连续秤秤正常工工作的主主要因素素。第二节自动检检重与物物重选别别机 自动检重器器在包装生产产线上组组合进一一台自动动检重器器，比普普通仅用用于剔除除不合格格品的物物重选别别机可发发挥更大大的功能能。它与与生产线线以外的的静态检检重仪不不同，不不需要中中断产品品的输送送。在生生产中也也不需要要操作者者看管即即可完成成对1000%

23、的的产品的的重量检检验。自动检重器器中心部部分为称称重传感感器（一一般为应应变仪式式负荷传传感器），其其他部分分有上游游位的产产品的输输入装置置、下游游位的产产品输出出装置，确确保维持持一定的的生产节节拍。还还有再下下游位的的不合格格产品剔剔出装置置，它接接收信号号，并用用剔除机机构把不不合格的的产品带带到另一一方向（横横向或纵纵向）排排出。各各种剔除除装置有有滑动承承载板式式、空气气冲吹式式、气压压推杆式式、摇摆摆闸门式式及落下下通过式式。自动检重器器一般具具有以下下三种功功能：(1)使产产品符合合质量要要求。这这里指的的主要是是满足包包装单位位重量要要求，方方便于将将超过误误差范围围的产品

24、品剔除。(2)对工工艺工程程进行控控制管理理。在注注明重量量的零售售产品中中，往往往因密度度变化使使包装重重量偏差差超过允允许范围围。密度度的变化化尤其容容易发生生在对湿湿度敏感感的吸潮潮产品上上。这是是适合使使用自动动检重器器的信号号反馈，对对上游生生产工作作调节控控制。图6-177为利用用检重器器对充填填器作反反馈控制制示意图图，检重重器及伺伺服控制制机3负负责向充充填器的的伺服电电机2发发出反馈馈信号，有有伺服电电机控制制充填器器闸门的的开启度度，达到到稳定充充填重量量的目的的。图6-188为某一一产品采采用检重重器前后后重量分分布比较较。此产产品在使使用检重重器前平平均重量量大约在在2

25、933g，才才能保证证不会让让小于标标定重量量283g的产产品出厂厂。安装装使用自自动检重重器后，产产品的平平均重量量可减至至2899g，只只需剔除除小于11%的不不足2883g重重量产品品后，999%的的产品可可合格出出厂。原原来每包包装件平平均超重重10gg，现在在每件可可减少44g，节节约产品品1.44%，按按照此产产品年产产量9000t，价价格0.75美美元/kkg计算算，此检检重器的的投资成成本1万万美元一一年即可可收回。图6-17 检重器对充填器的反馈控制图6-17 检重器对充填器的反馈控制1充填器；2伺服电机；3检重器及伺服控制机；4产品又如午餐肉肉切片包包装生产产中，肉肉的密度

26、度变化后后使规定定的片数数不能确确保达到到包装规规格重量量。在生生产线上上添置一一台自动动检重器器，可准准确地称称量每次次离开切切片机的的肉片，如如有重量量偏差即即可反馈馈到切片片机，对对每一肉肉片厚度度进行微微调。(3)完成成生产报报告。自自动检重重机的生生产报告告能提供供运行分分析数据据。检重重器输出出的瞬时时生产数数据传给给打印机机、计算算机及其其他终端端收集器器，并可可自动贮贮存。这这样大大大有利于于实现工工艺过程程控制（SSPC），进进行合格格率和不不合格率率的统计计，从而而提供客客户真实实可靠的的质量数数据。二物重选选别机包装物料计计量中，由由于各种种因素影影响，包包装物料料实际重

27、重量必然然有一定定偏差。物物重选别别即可完完成对包包装好的的产品的的逐件称称量，将将不合格格品排除除，故它它是自动动包装生生产线上上必须的的辅助设设备。常用的物重重选别机机有以下下几种形形式：1.托盘连连续式图6-199 为典典型的托托盘式物物重选别别机工作作原理图图，此机机型多用用于小型型袋装、盒盒装、盘盘装产品品的物重重选别。其称重带由由一条宽宽带或几几条窄带带组成。其其称重部部分与其其他连续续带式称称重机相相似，主主要特点点是含有有对不合合格品的的剔除机机构，对对所有动动作控制制形成闭闭环系统统，比起起单纯称称重机要要复杂。其其称重鉴鉴别仪除除了称重重器常有有元件外外，还有有AD变变换器

28、、差差动变压压器、振振荡器、比比较电路路、欠量量输出、超超量输出出等电子子器件。2.带盘连连续式见图6-220。此机型的秤秤盘本身身配有输输送带驱驱动装置置，避免免了输送送带张力力对称重重精度的的影响。电电机及传传动系统统置于秤秤盘内部部，秤盘盘质量大大，影响响到称重重反应速速度，称称重速度度在800次/mmin，适适用于大大中型物物件。3.皮带间间歇式见图6-221。此机工作原原理：当当物件移移到秤盘盘上时，暂暂时停顿顿，待称称重完毕毕再送出出。这种种静态称称重法避避免了振振动冲击击等因素素对称重重精度的的影响。称称重范围围在1000110000g的精精度为正正负0.5g，但但生产速速度较低低，不超