灌裝機在線稱量的結構設計

王勤軍

摘要：隨著現代化工業的發展，稱重技術同時經歷了一個極大的發展過程，它已經不僅僅是一個單件的計量器具，更多的則是在工業生產中起著調節和控制的作用。一個實時的在線稱重系統可以在生產過程中快速地在線稱重，不僅省去了人力，也還能對數據進行統計、分析與處理。本文主要針對一款圓形瓶液體半加塞高速灌裝機進行在線稱量的結構設計，使其能夠借助PLC等先進控制技術實現灌裝機的在線稱重功能。

關鍵詞：灌裝機;在線稱量結構

前言

在現有技術中，多是采用定量填充凸輪或定量填充泵等結構實現填充量的確定，但這種定量方式依賴于傳統的機械結構精度，定量的精度太差，填充合格率較低，對液態填充物的浪費極大。目前，也有出現了計量系統控制液態產品的填充，采用的多為在填充過程中計量系統檢測填充至已設定的填充量后，立即停止填充的方法，但此類定量方式保證液態填充產品及其填充容器的整體重量的精度，卻無法精確液態產品的凈重，而填充容器質量的精確性也影響了液態產品填充的精確性。

1灌裝前質量檢測裝置結構設計

灌裝前質量檢測裝置的結構如圖1所示，由稱重傳感器、質量檢測臺、質量檢測裝置支座，以及由伺服運動控制器控制的取瓶夾鉗、取瓶旋轉主軸和主軸升降機構組成。

1.主軸升降機構電機;2.取瓶旋轉主軸電機;3.取瓶旋轉主軸;4.傳送帶;5.取瓶夾鉗電機;6.填充前容器;7.取瓶夾鉗;8.稱重傳感器;9.質量檢測臺;10.空裝置支座。

2灌裝后質量檢測裝置的結構設計

灌裝后質量檢測裝置的結構如圖2所示，同灌裝前質量檢測裝置一樣，由稱重傳感器、質量檢測臺，質量檢測裝置支座以及由伺服運動控制器控制的取瓶夾鉗、取瓶旋轉主軸和主軸升降機構組成。

11.主軸升降機構電機;12.取瓶旋轉主軸電機;13.取瓶旋轉主軸;14.傳送帶;15.取瓶夾鉗電機;16.填充后容器;17.取瓶夾鉗;18.稱重傳感器;19.質量檢測臺;20裝置支座。

3在線稱量校準控制器結構

在線質量校準控制器由定位控制模塊、開關量輸入模塊、模擬量輸入模塊和

CPU組成，各模塊接口均通過基板與CPU連接。由在線質量校準控制器控制液態填充前后填充容器在質量檢測裝置上進行自動稱量，并將實測填充前后的質量輸入給CPU，CPU再將由觸摸屏輸入的理論質量進行比較，在CPU內通過在線質量自動補償模型進行計算，得出對定量修改的填充機構填充信號輸出控制填充量。

在線稱量校準控制器結構如圖3所示，其中CPU為中央處理器。

1.灌裝前質量檢測裝置;2.灌裝后質量檢測裝置;3.灌裝前位置檢測裝置;4. 灌裝后位置檢測裝置;5.在線質量校準控制器;6.模擬量輸入模塊;7.觸摸屏;8.灌裝定量系統;9.灌裝前質量檢測裝置中取瓶夾鉗伺服運動控制器;10.灌裝前質量檢測裝置中主軸升降機構伺服運動控制器;11.灌裝前質量檢測裝置中取瓶旋轉主軸伺服運動控制器;12.灌裝后質量檢測裝置中取瓶夾鉗伺服運動控制器;13. 灌裝后質量檢測裝置中主軸升降機構伺服運動控制器;14. 灌裝后質量檢測裝置中取瓶旋轉主軸伺服運動控制器;15.定位控制模塊;16.開關量輸入模塊。

在線質量校準控制器采用的是可編程邏輯控制器，它輸出的實測質量信號及誤差信號由觸摸屏顯示。在CPU中內存有在線質量自動補償模型，并接收從觸摸屏發來的理論質量輸入信號。

定位控制模塊輸出的信號有：控制灌裝前質量檢測裝置中取瓶夾鉗的夾取及松放填充前容器的動作信號，控制灌裝前質量檢測裝置中取瓶旋轉主軸將填充容器在傳送帶與質量檢測臺之間的轉送動作信號，控制灌裝前質量檢測裝置中主軸升降機構將填充容器的升降動作信號，控制灌裝后質量檢測裝置中取瓶夾鉗的夾取及松放填充后容器的動作信號，控制灌裝后質量檢測裝置中取瓶旋轉主軸將填充容器在傳送帶與質量檢測臺之間的轉送動作信號，以及控制灌裝后質量檢測裝置中主軸升降機構將填充容器的升降動作信號。

開關量輸入模塊接收的輸入信號有：由灌裝前位置檢測裝置來的灌裝前容器的到位檢測信號，由灌裝后位置檢測裝置來的灌裝后容器的到位檢測信號，由灌裝前質量檢測裝置來的灌裝前質量檢測裝置中主軸升降機構降到位信號和升到位信號，灌裝前質量檢測裝置中取瓶夾鉗夾緊到位信號和放松到位信號，灌裝前質量檢測裝置中取瓶旋轉主軸轉送至傳送帶到位信號和轉送至質量檢測臺到位信號，以及由灌裝后質量檢測裝置來的灌裝后質量檢測裝置中主軸升降機構降到位信號和升到位信號，灌裝后質量檢測裝置中取瓶夾鉗夾緊到位信號和放松到位信號，灌裝后質量檢測裝置中取瓶旋轉主軸轉送至傳送帶到位信號和轉送至質量檢測臺到位信號。

模擬量輸入模塊接收的輸入信號有：由兩套質量檢測裝置來的檢測質量信號。

4 小結

在線稱量的發展在全球制藥行業中越來越受重視，本位設計了兩套相同的質量檢測裝置。每套質量檢測裝置均設有稱重傳感器、質量檢測臺，以及由伺服運動控制器控制的取瓶夾鉗、取瓶旋轉主軸和主軸升降機構;稱重傳感器獲得電信號后，輸出給在線質量校準控制器，在線質量校準控制器輸出實測質量信號及誤差信號，并對定量填充系統的填充量進行在線質量校準，從而實現灌裝機的在線稱重功能。

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（作者單位：65190部隊，高級工程師）