自動檢重秤的原理及應用

概述

散裝物料連續通過電子皮帶秤時可以測量其瞬時流量和累計流量，但有些物品是一件一件的，如一個個的水果、一條條的魚以及一些預先包裝好的物品，如包裝袋、瓶、罐、紙盒等等，相對于以往皮帶秤稱量的連續散裝物料，常常稱這些物品是單件物品或離散產品。如果離散產品要稱重的話，應該怎么做？

2014年8月12日，在中央電視臺9臺的《我愛發明》電視欄目中我看到“巧分海鮮”節目，內容介紹了漁民將捕獲的魚按大小進行人工分選，勞動強度大，工作效率低、精度差。珠海市大航自動化設備公司為幫助漁民們分魚，采用了自動檢重秤對一條條的魚進行稱重和分選，從而滿足了漁民分魚對重量分選的精度和效率的要求。這個節目使我對自動檢重秤有了初步的了解，原來單件物品可以采用自動檢重秤實現動態快速稱重。

現在我們看到、用到的很多商品都有外包裝，按規定，所有一次包裝產品必須標明凈重、數量等信息，以往我們也聽到很多商品因分量不足被用戶投訴的新聞，那么這些商品的生產商該怎么做才能使包裝產品的重量達到要求？

現在有一類動態稱重產品叫自動檢重秤，又稱為重量分選秤，是一種高精度的測量儀器，用于檢查運動中單件物品的重量。它可以用在食品、制藥、日化、汽車、水泥、化工、金屬制造和加工等各行各業的生產線，能夠實時在線對物品的重量進行檢測，然后通過剔除裝置按要求進行分選或分離出生產線中不合格的產品。

稱重原理

圖1所示為自動檢重秤工作原理圖，典型的自動檢重秤包括以下幾部分組成：

圖1 自動檢重秤工作原理圖

● 進料輸送機

● 稱重輸送機

● 出料輸送機

● 分選/剔除裝置

● 稱重終端

1-進料輸送機；2-稱重輸送機；3-稱重終端；4-分選/剔除裝置；5-出料輸送機

其中的稱重輸送機就是一臺整機式皮帶秤，與電子皮帶秤頗為相似，都是在皮帶輸送機輸送物料的過程中同時完成稱重功能，不同的是秤架結構絕大多數為整機稱重，且長度非常短，通常不到一米，多數為三五百毫米長。

因為大多數自動檢重秤用于稱量物品的分選或剔除不合格物品，所以在出料輸送機部分常常裝有一個或多個分選/剔除裝置。

圖2 人工用臺秤對海產品進行稱重

為了實現產品的稱重，我們在一些生產現場看到臺秤之類的靜態秤，用人工一件一件去稱，功效低、勞動強度大、計量精度難以保證。圖2是人工用臺秤對海產品進行稱重，然后按重量進行分選，這純粹是手工作坊式操作。

靜態秤和動態自動檢重秤的主要區別是：

靜態秤測量產品的靜止重量，而動態自動檢重秤測量產品在運動中的重量；

靜態秤對產品是用手動取一定比例的樣品現場檢查稱重，而動態自動檢重秤自動檢查生產出來的100%產品；

靜態秤稱重是手動操作，需要人工將產品放到秤臺上稱重，然后移出產品準備下一個產品稱重，必要時還需人工記錄數據，而動態自動檢重秤稱重是完全自動的，無需人工干預或專用的操作員，當產品沿生產線通過時即被稱重，在生產線上按重量分選或剔除不合格的產品也是自動的。

上述區別中， 動態自動檢重秤100%產品檢查與靜態秤手動取樣檢查的區別對保證產品質量非常關鍵。以一條生產線產量每分鐘100件為例，如果靜態秤手動取樣檢查每小時抽取30件，取樣率僅為：30÷（100×60）=0.5%，這樣低的取樣率對結果的統計意義也小，也很難保證其余99.5%的商品的質量。

用途

檢重秤可用于多種應用， 其中包括：

● 檢查包裝物品的欠重和/或超重

● 產品按重量分區進行分選（分級）

● 確保預包裝商品的凈含量合規

● 檢查大包裝里的小包裝缺失，在多件同一物品包裝箱里檢查瓶、袋、罐頭、盒等數量是否足夠

● 檢查整箱包裝產品是否齊全，如有無部件、安裝件、說明書等物品丟失

● 金屬鑄造、燒結法生產的定體積金屬部件的密度檢測。以確定是否有氣孔等加工缺陷

對某些產品的生產過程來說，往往需要經歷幾次檢重，以瓶裝牛奶為例，小包裝（250、500、1000ml）時要先檢重一次，小包裝裝箱（如箱內裝入500ml的小包裝12包）后，又要進行第二次檢重。

效益

使用自動檢重秤的一些明顯效益可以列出以下幾點：

檢驗100%的商品

相對于靜態秤手動取樣檢查，自動檢重秤可以實現100%商品的重量檢驗，再加上剔除系統配合，可以實現出廠產品的全合格。

保護客戶和消費者的利益

各國的法律均明確了生產商提供商品的平均重量不能小于包裝的標簽重量，商品欠重，即商品的凈含量小于標簽重量，將損害客戶和最終消費者的利益，可能產生零售商或客戶與制造商之間的矛盾，商品的管理方可以對出現商品的凈含量小于標簽重量的制造商給予警告、罰款或其他法律行動。

品牌和信譽的保護

產品品牌是企業重要的資產，需要嚴格管理和保護。買到欠重產品的消費者將對制造商及其商品的品牌產生負面影響，造成對品牌和企業信譽的損害。好的信得過的品牌是消費者重復購買商品的動力，企業往往將品牌和信譽放在第一位。

減少溢裝控制成本

產品包裝過程中不合格產品既可能是欠重，也可能是超重。為了減少產品可能出現的欠重，往往要使設定值稍高于標簽重量。而通過使用自動檢重秤，可使商品超重部分減至合理區間，超重過多的這一部分常常稱為“溢裝（Giveaway）”，廠家要為產品溢裝付出成本。如某種飲料每瓶標簽重量為500g，成本4元，裝料設定值如果為501g，實際裝料時超過501g的部分則為溢裝，假設每瓶溢裝量以4g計，飲料包裝整箱裝20瓶飲料，則每箱多裝80g，價值0.64元。一臺自動檢重秤測量速度為60箱/分，8小時為28800箱，一年按330天，每天按8小時計，則年產量950萬箱，光原料就可節省608萬元/年。

應用實例

粘貼膏藥檢重

瑞士公司Acino制藥公司生產粘貼膏藥等藥品，是歐洲第二大粘貼膏藥的生產商。每包膏藥需以稱重方式作完整性檢查，設備采用了梅特勒-托利多公司的XS2自動檢重秤。產品的名義重量在5~600g之間，通過量每分鐘32包，稱重精度±1g，欠量和超重的包裝可使用噴氣方式從生產線上剔除?？刂破鲙?5英寸觸摸屏，存儲器中可儲存200個不同產品包裝的設定數據，產品的重量分區可多達7個。

圖3 裝滿粘貼膏藥包的紙箱采用XE40自動檢重秤作包裝完整性檢查

在產品的最后包裝區域，是包裝箱內裝滿一定數量的粘貼膏藥包，此時需要作包裝箱的完整性檢查，設備采用了梅特勒-托利多公司的XS2自動檢重秤（見圖3）。產品的名義重量為40kg，通過量每分鐘100箱，稱重精度±5g，控制器帶5.7英寸觸摸屏，存儲器中可儲存100個不同產品的設定數據，如果XE40檢測到包裝箱太重或太輕，它使用喇叭發出聲音警報信號，由人工將包裝箱手動從生產線剔除。

雞翅檢重分選

廣東無窮食品有限公司生產的小包裝雞翅每袋100g，合格重量是100g（±5g），即95~105g。使用雞翅的重量一般在20~30g之間，傳統的生產方法是人工將大小不等的雞翅進行分組，然后將4支裝入一袋。但是雞翅重量人工分組存在以下問題：人工稱重工作量太大，人力資源成本很高；人工稱重精度不高；人工稱重的稱重結果無法準確統計，生產過程無法全面控制，可能造成不必要的返工和浪費；人工稱重無法保證袋裝雞翅重量合格。

圖4 自動檢重秤雞翅分選工作原理示意圖

根據現有雞翅的重量范圍為20~30g，該公司使用了珠海市大航公司的自動檢重秤（見圖4）對雞翅進行五級分選，即20~22g、22~24g、24~26g、26~28g、28~30g，每一個等級相差2g，這樣工人就可以把已知重量的雞翅，進行不同組合包裝，如直接使用4個24~26g，或者使用2個20~22g+2個28~30g，或者使用2個22~24g+2個26~28g，這些組合都能使產品的重量在合格重量100g（±5g）范圍內。

使用自動檢重秤分選雞翅的好處是：無需人工稱重，節省人力資源；有效控制成本，不會出現超重，增加產品利潤；減少誤差率，避免不必要的返工；全自動分選，大大提高了生產效率；確保客戶利益不受影響，不會出現欠重的現象，有效保護了公司的形象。

飲料檢重

深圳市杰曼科技股份有限公司在康師傅飲料灌裝生產線上安裝了2臺自動檢重秤，一臺安裝在罐裝封口后，用于在線檢測罐裝飲料的重量，一旦出現半罐裝、少裝或者漏液飲料，檢重秤便會自動剔除不合格產品，將重量合格的飲料送入下一道工序。另一臺自動檢重秤安裝在飲料裝箱后進入封箱機前，用于在線檢測包裝箱的重量，一旦出現罐裝飲料少裝的現象，包裝箱的重量就會偏離設定的重量值，系統給出報警提示并剔除不合格產品。從而有效避免了由于少裝給生產企業造成的不良影響。

聚乙烯包裝袋檢重

中國石油大慶石化分公司20萬噸/年高密度聚乙烯包裝線配備了自動檢重秤，稱重輸送機皮帶寬度與原有輸送機寬度保持一致，為1200mm，量程30kg，秤架由一臺數字式稱重傳感器承重，實際稱量物料為聚乙烯，包裝25kg/袋，國家標準規定計量允差為±250g，公司內控管理規定為±200g。配備自動檢重秤后，每袋計量允差控制在±（50~100）g，全年因此可多生產至少800t產品，按市場價計算，每年可多創收300萬元以上，該廠還計劃在尿素、聚丙烯、低密度聚乙烯包裝線上推廣應用自動檢重秤。

小結

自動檢重秤是一種應用于各種自動化流水線以及物流輸送系統的自動重量檢測設備，它可以根據產品的重量檢測進行重量分選或判別產品是否合格，從而保證出廠產品符合質量要求，它是工廠質量控制的關鍵設備之一，今后它將在各行各業得到更廣泛的應用。