Entwurfsschema und Anwendung einer Mehrkopfwaage für Hautpflegeprodukte online

Autor: Smartweigh– Mehrkopf-Gewichtsgerät

Die Mehrkopfwaage, auch bekannt als Nettogewichtsprüfwaage, Siebwaage, Nettogewichts-Mehrkopfwaage, Inspektionswaage oder Sortierwaage, klassifiziert die einzelnen Ladungen (Objekte) von Verpackungsunternehmen hinsichtlich ihrer Qualität und zulässigen Toleranzen. Die Waage kann in zwei oder mehr Kategorien unterteilt werden. Sie ist eine hochpräzise, ​​automatische Online-Nettogewichtsprüfmaschine mit hoher Geschwindigkeit. Die Mehrkopfwaage ist in verschiedene Verpackungslinien und deren Transportinformationssysteme integriert und überwacht in Echtzeit Über- und Untergewicht sowie fehlerhafte Produkte in der Produktionslinie und erkennt fehlende Komponenten in der Verpackung. Sie findet breite Anwendung in der automatischen Nettogewichtsprüfung von Produktionslinien in der Pharma-, Lebensmittel-, Chemie-, Getränke-, Kunststoff- und Vulkankautschukindustrie. Die Mehrkopfwaage ist ein unverzichtbarer Bestandteil der Verarbeitung von Lebensmitteln, Pharmazeutika und anderen Produkten.

Um die legitimen Rechte von Kunden, Händlern und Herstellern besser zu schützen, werden gemäß dem „Messgesetz der Volksrepublik China“ und den „Maßnahmen zur Überwachung und Verwaltung der Messung von verpackten Waren“ quantitative Analysen von verpackten Produkten sowie detaillierte Analysen der Inhaltsstoffe durchgeführt. Die Inhaltsstoffe müssen ihrem angegebenen Nettogewicht entsprechen, und die Differenz zwischen dem angegebenen Nettogewicht und dem tatsächlichen Nettogewicht darf die zulässige Abweichung nicht überschreiten. Am Ende der Produktion wird das Nettogewicht der Waren erneut geprüft und fehlerhafte Produkte aussortiert, um sicherzustellen, dass das Nettogewicht der Originalwaren den Vorschriften entspricht. Dies dient der Wahrung der gegenseitigen Rechte von Kunden und Herstellern. Fehlmengen können zu Verlusten führen, und Hersteller vermeiden Reputationsschäden durch Kundenbeschwerden oder gar Anzeigen. Derzeit werden Mehrkopfwaagen in Online- und Offline-Überwachungssysteme unterteilt. Die Online-Überwachung erfolgt kontinuierlich und intermittierend, die Offline-Überwachung in der Regel intermittierend.

Die kontinuierliche Online-Inspektion erfolgt in der Regel mittels Förderband und ist in Produktionslinien mit mittlerer und hoher Geschwindigkeit integriert. Die Online-Mehrkopfwaage besteht aus einem Zuführband, einem Wiegeband und einem Abführband. Die Systemsoftware steuert die Zuführung anhand von Hauptparametern wie Produktionslinienrate, Warenmenge, Warenlänge und Länge des Wiegebandes. Die Bandgeschwindigkeit trennt die Produkte in der Produktionslinie und stellt sicher, dass jeweils nur ein Produkt auf dem Wiegeband gewogen wird. Dadurch wird die durch unterschiedliche Geschwindigkeiten der vorderen und hinteren Förderbänder verursachte Gewichtsverteilung beim Ein- und Auslaufen des Wiegebandes reduziert. Bei zylindrischen oder kurzzylindrischen Produkten mit großem Durchmesser und großer Dicke besteht die Gefahr des Umkippens während des Transports. Da die Produkte relativ leicht sind, können sie je nach Transportbedingungen instabil werden, was zu ungenauen Wiegeergebnissen führt.

Insbesondere Hautpflegeprodukte (wie Eyeliner, Lippenstift usw.), die einen kleinen Durchmesser, eine lange und dünne Form aufweisen und nur in Längsrichtung transportiert werden können, stellen eine Herausforderung dar. Zum Wiegen werden Wiegebänder eingesetzt, die jedoch während des gesamten Transportprozesses kippgefährdet sind, eine geringe Zuverlässigkeit aufweisen und erhebliche Symmetrierisiken bergen. Um die Schwächen der bisherigen Technologie zu beheben, wurde für Hautpflegeprodukte mit kleinem Durchmesser und langer, dünner Form eine Mehrkopfwaage mit V-Nut-Wetterschutz und dynamischer Hochgeschwindigkeits-Wiegetechnologie in die Produktionslinie integriert. Dadurch wird ein Umkippen der Produkte verhindert. Die Zuverlässigkeit des gesamten Warentransportprozesses wird gewährleistet, eine dynamische und stabile Online-Hochgeschwindigkeitswiegung ermöglicht und die Genauigkeit der Online-Nettogewichtskontrolle der Produkte sichergestellt. Die von uns entwickelte Online-Mehrkopfwaage für Hautpflegeprodukte ist bereits im Einsatz.

2. Grundlegende Struktur und Funktionsprinzip der Mehrkopfwaage in der Hautpflegeproduktlinie 2.1 Funktionsprinzip 2.1.1 Die Mehrkopfwaage in der Hautpflegeproduktlinie besteht aus einem Zuführband, einem Wiegeband, einer Wägezelle, einer Windschutzabdeckung und einer V-förmigen Nut zum Schutz vor Regen. Weitere Bestandteile sind: Zuführband, Entnahmevorrichtung, Wägesteuerung, automatisches Steuerungssystem für die elektrische Ausrüstung und ein Laderahmen. 2.1.2 Funktionsprinzip der Mehrkopfwaage in der Hautpflegeproduktlinie Die Mehrkopfwaage in der Hautpflegeproduktlinie ist in die Produktionslinie für Kosmetikverpackungen des Kunden oder in die Software des Transportsystems integriert. Im Zuführbetrieb werden die Hautpflegeprodukte (z. B. Eyeliner, Lippenstift usw.) dem Wiegeband zugeführt. Bei Verwendung der externen Öffnungsmethode der Wägesteuerung beginnt die Nettogewichtsprüfung, sobald der integrierte Lichtschrankensensor das Hautpflegeprodukt erfasst. Sobald der externe Lichtschrankensensor das Hautpflegeprodukt erfasst, ist die Nettogewichtsprüfung abgeschlossen und der Nettogewichtswert des Produkts wird ermittelt. Wählt die Wägesteuerung die interne Öffnungsmethode, werden der Öffnungswert für das interne Nettogewicht und der Schwellenwert für die Nettogewichtsprüfung voreingestellt. Sobald das vom Wiegeband erfasste Nettogewicht der Kosmetikartikel den Öffnungswert überschreitet, beginnt die Nettogewichtsprüfung. Sobald das Nettogewicht unter dem Schwellenwert liegt, ist die Prüfung abgeschlossen und das Prüfnettogewicht des Produkts ermittelt. Die Wägesteuerung prüft anhand des Prüfnettogewichts und des Sollwerts, ob das Nettogewicht des geprüften Objekts den Vorgaben entspricht, und entfernt nicht konforme Produkte gemäß der Aussortiereinrichtung.

Die Geschwindigkeit der Hautpflegeprodukte, die auf das Kontrollwiegeband gelangen, wird entsprechend der Geschwindigkeit des Zuführbandes gesteuert. Dadurch wird sichergestellt, dass sich jeweils nur ein zu prüfendes Produkt auf dem Kontrollwiegeband befindet, die Wiegegenauigkeit der Mehrkopfwaage gewährleistet ist und eine gleichmäßige Materialzufuhr für Bandförderer, Wiegebänder und Zuführbänder sichergestellt wird. 2.2 Wichtige Kennwerte 2.2.1 Spezifikation des zu prüfenden Produkts: 200 mm × φ 10–30 mm; 2.2.2 Zu prüfende Werkstückmenge; Nettogewicht: 300 g; 2.2.3 Prüfmenge: 80 Stück/min; Länge des Bandförderers und des Abführbandes: jeweils 300 mm, Gesamtbreite: 100 mm, Höhen-Breiten-Verhältnis der Produktionslinie: 750 ± 50 mm; 2.2.5 Bandgeschwindigkeit: 0,4 m/s 2.2.6 Genauigkeitsstufe: III; 2.2.7 Prüfgenauigkeit: ±0,5 g; 2.2.8 Messbereich des Wägesensors: 5 kg, Sicherheitslast: 150 %, Schutzart: IP65; 2.2.9 Maximalgewicht: 500 g; 2.2.10 Metrologisches Prüfverfahren: Dynamische metrologische Prüfung; 2.2.11 Entnahmeverfahren: Entnahme durch Ausblasen; 2.2.12 Schaltnetzteil: 380 V/50 Hz; 2.2.13 Luftkompression: 0,4–0,7 MPa; 2.3 Systemfunktionen 2.3.1 Das System verfügt über zwei Betriebsarten: lokale/Fernsteuerung und zentrale Steuerung. Die Kommunikationsschnittstelle des Systems ist mit der Produktionslinie verriegelbar. 2.3.2 Es verfügt über Funktionen zur automatischen Nullpunktjustierung, automatischen Nullpunktverfolgung und automatischen Korrektur.

2.3.3 Statische Daten, dynamische Korrektur und Erkennung dynamischer Gefahren. 2.3.4 Interne und externe Öffnung der Kontrollwaage. 2.3.5 Verschiedene Produkteinstellungen und Auswahlfunktionen, die beliebig angepasst werden können.

2.3.6 Es gibt fünf Nettogewichtsklassifizierungsbereiche, deren Informationen sofort auf dem Display angezeigt werden. 2.3.7 Das System bietet Funktionen für die statistische Analyse nach Klassen, Tages-, Monats- und Langzeitdaten sowie für die statistische Auswertung der Gesamtzahl qualifizierter und nicht qualifizierter Produkte (Untergewicht, Übergewicht), der Quote qualifizierter Produkte und der stündlichen Produktion usw. Die Daten werden in Echtzeit an das intelligente Managementsystem des Kunden übermittelt und mit verschiedenen grafischen statistischen Analysen und Anzeigeinformationen dargestellt. 2.3.8 Es liefert Feedback-Datensignale, um das Nettogewicht der Verpackung zu optimieren und Kosten zu sparen. 2.3.9 Die Anzeige von Alarmmeldungen zu nicht qualifizierten Produkten und häufigen Fehlern erfolgt über eine Lichtsteuerung.

3. Berechnung des Konstruktionsplans 3.1 Die Geschwindigkeit des Wiegebandförderers ist bekannt. 3.1.1 Länge des Prüfprodukts L1: 200 mm 3.1.2 Länge des Wiegebandförderers L2: 300 mm 3.1.3 Das Prüfprodukt wird auf dem Wiegebandförderer mit einem Abstand von L3 (L2-L1 = 100 mm) gewogen. 3.1.4 Menge des Prüfprodukts und des Werkstücks N: 80 Stück/Minute 3.1.5 Wiegezeit des einzelnen Prüfprodukts t: 60/N = 0,75 s 3.1.6 Betriebsgeschwindigkeit des Wiegebandförderers v: (L1+L2)/t = 0,67 m/s. Die Betriebsgeschwindigkeit V beträgt 0,4 m/s. 3.1.8 Das Prüfprodukt und das Werkstück befinden sich auf dem Wiegebandförderer. Die Anzahl der Abtastungen des Geräts beträgt n:T/f=28 (n≥20 wird berücksichtigt). 3.2 Modellauswahl des Wägesensors 3.2.1 Nettogewicht des Bandförderschranktisches G1: 3,5 kg 3.2.2 Gesamtzahl der Wägesensoren n1: 1 3.2.3 Belastung des Wägesensors: G1/n1=3,5 kg 3.2.4 Es wird der Mehrpunkt-Wägesensor HBMPW6KRC3 verwendet. Gemäß der Anleitung zur Sensormodellauswahl wird die Nennlast (Messbereich) von 5 kg gewählt. 3.3 Das Verfahren zur Aussortierung fehlerhafter Produkte ist klar definiert. 3.3.1 Bei einer großen Anzahl von Werkstücken im Prüfprodukt (Nettogewicht: 300 g < 500 g) wird aufgrund der hohen Fehlerquote das Aussortierverfahren Druckluft verwendet. 4. Wichtigste Struktur und technische Merkmale 4.1 Das Wiegebandförderband besteht aus Haupt- und Antriebstrommeln, Förderbändern, AC-Servomotoren, Soundkartenhalterungen usw. Die Haupt- und Antriebstrommeln sind so konstruiert, dass eine Richtungsabweichung des Förderbandes möglichst vermieden wird. Darüber hinaus müssen die Master- und Slave-Trommeln einem dynamischen Auswuchttest mit einer Genauigkeit von 6,3 g (Fehler 0,3 g) unterzogen werden, um Beeinträchtigungen der Schwingungssymmetrie bei der erneuten Messung durch Unwucht zu verhindern.

Das Wiegeband ist mit einem AC-Servomotor ausgestattet, der die Fördergeschwindigkeit automatisch an Parameter wie Länge und Menge des zu prüfenden Werkstücks anpasst. So wird sichergestellt, dass sich jeweils nur ein Produkt auf dem Wiegeband befindet. Dank des synchronen Riemenantriebs zwischen Servomotor und Antriebstrommel arbeitet das System stabil und geräuscharm. Ein V-förmiger Regenschutz am Antriebsband verhindert das Umkippen zylindrischer Produkte während des Transports und gewährleistet so die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Wiegemessung. Eine Windschutzabdeckung schützt das Wiegeband vor Beeinträchtigungen durch Wind und verhindert zudem, dass Mitarbeiter das Band berühren und dadurch die Wiegemessung gefährden.

Die Gesamtkonstruktion des Zapfenanschlags wird zwischen dem Wiegebandförderer und dem Schallplattenrahmen verwendet. Der Knopf ist fixiert und lässt sich schnell lösen, was die Demontage und Wartung des Förderbandes erleichtert. Die Haupt- und Antriebstrommeln des Wiegebandförderers sind mit optischen Inspektionsschaltern ausgestattet, um zu überprüfen, ob das Wiegeband vollständig auf dem Förderband ist und ob es noch austreten muss, um sicherzustellen, dass sich alle Güter auf der Waage befinden. Eine Wiegeprüfung am Schwerlastförderband wird durchgeführt, um die Wiegegenauigkeit zu gewährleisten. 4.2 Die Struktur des Zuführbandförderers, des Wiegebandförderers und des Wiegebandförderers ist identisch, jedoch wird kein dynamischer Auswuchttest der Haupt- und Antriebstrommeln durchgeführt.

4.3 Die Wägezelle ist vollständig geschlossen und besteht aus einer Grundplatte, der Wägezelle selbst, einem Anschlusssockel usw. Die Grundplatte ist direkt unter der Wägezelle mit einem Überdruckschutz-Ankerbolzen versehen. Nach Durchführung des Bilgentests und Erreichen der Nennlast beträgt die Ausgangsspannung des Wägesensors 1 mV. Durch die Justierung des Überdruckschutz-Ankerbolzens ändert sich die Ausgangsspannung des Wägesensors nicht, wenn die Nennlast erneut überschritten wird. Der Spannungswert bleibt dabei konstant. Der Wägesensor ist ein Mehrpunkt-Wägesensor vom Typ HBMPW6KRC3. Die größte Wägeplattform misst 300 mm × 300 mm. 4.4 Die Entnahme kann je nach Nettogewicht und Menge des Produkts etc. per Druckluft oder mit einem Zylinder erfolgen. Bei einem Nettogewicht von unter 500 Gramm ist die Entnahme per Druckluft möglich. Die Luftblasentfernung zeichnet sich durch eine einfache Struktur und hohe Effizienz aus.

Die Aussortiereinrichtung ist am Förderband befestigt. Die fehlerhaften Produkte (Unter- und Übergewicht) werden nach Nettogewicht sortiert. Mehrere Aussortiereinrichtungen können ausgewählt werden, um die fehlerhaften Produkte in die entsprechenden Sammelbehälter zu leiten (siehe Abbildung 2). Der Sammelbehälter für fehlerhafte Produkte ist vollständig geschlossen. Er ist mit einer Einwurfklappe und einem Schlüssel ausgestattet und wird von festangestelltem Personal bedient, um eine ordnungsgemäße Entsorgung der fehlerhaften Produkte zu gewährleisten. 4.5 Die automatische Steuerung der elektrischen Anlagen erfolgt über eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Diese empfängt die Betriebsdaten der Produktionslinie des Kunden und startet den Betrieb der elektrischen Anlagen automatisch. Tritt zudem ein allgemeiner Fehleralarm an der Mehrkopfwaage der Hautpflegeproduktlinie auf, wird der entsprechende Fehlerrückmeldemechanismus an die automatische Steuerung der Produktionslinie des Kunden weitergeleitet.

Sobald der fotoelektrische Sensor des Förderbandes das Produkt erfasst, aktiviert sich die Mehrkopfwaage der Hautpflegeproduktlinie. Die Online-Wiegung und -Messung des Produkts erfolgt, und nicht konforme Produkte werden mithilfe der Aussortiereinrichtung aus der Produktionslinie entfernt. Die Ergebnisse der statistischen Analyse der Nettogewichtsprüfung werden umgehend als Rückmeldedaten angezeigt, sodass das Nettogewicht der Verpackung angepasst werden kann. 5. Fazit: Dank der dynamischen Wiegetechnik des Förderbandes und der SPS-Steuerung gelangen die Hautpflegeprodukte der Produktionslinie über das Förderband auf das Wiegeband. Die Wiegesteuerung wählt die Öffnungsmethode (extern oder intern) für die Online-Wiegung und -Messung der Produkte. Der ermittelte Nettogewichtswert wird mit dem vorab festgelegten Zielwert verglichen, um festzustellen, ob das Nettogewicht des Prüflings den Standard erfüllt. Nicht konforme Produkte werden mithilfe der Aussortiereinrichtung entfernt. Der gesamte Prozess läuft vollautomatisch ab. Es wird eine Nettogewichtsprüfung durchgeführt. Zusätzlich werden die statistischen Analyseergebnisse der Nettogewichtsprüfung in Echtzeit als Feedback-Datensignale angezeigt, und das Nettogewicht der Verpackungskonstruktion wird so angepasst, dass die Kosten angemessen kontrolliert werden.

Dieses technische Produkt eignet sich zur Online-Überwachung des Nettogewichts von Produktionslinien für Rohstoffe in den Bereichen Pharmazeutika, Lebensmittel, Chemieanlagen, Getränke, Hautpflegeprodukte, Kunststoffe und vulkanisierter Gummi.

Autor: Smartweigh– Hersteller von Mehrkopf-Gewichten

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