스킨케어 제품 온라인 판매를 위한 멀티헤드 계량기의 설계 방안 및 적용

저자: 스마트웨이그 멀티헤드 웨이터

멀티헤드 계량기는 순중량 검사 저울, 선별 저울, 순중량 멀티헤드 계량기, 검사 저울, 분류 저울 등으로도 불립니다. 포장 전 공정에서 생산되는 다양한 품질의 개별 화물(물체)을 품질 및 허용 오차 설정값에 따라 분류할 수 있습니다. 두 가지 범주 또는 다수의 범주로 나눌 수 있으며, 고속, 고정밀 온라인 순중량 검사 자동 장비입니다. 멀티헤드 계량기는 다양한 포장 라인 및 운송 정보 시스템과 통합되어 생산 라인에서 과중량 또는 미달 불량품, 포장재 구성품 누락 여부 등을 즉시 모니터링할 수 있습니다. 제약, 식품, 화학, 음료, 플라스틱, 가황 고무 등 다양한 산업 분야의 생산 라인 자동 순중량 검사에 널리 사용되며, 식품, 제약 등의 가공 과정에서 필수적인 단계입니다.

소비자, 사업자 및 운영자의 정당한 권리를 더욱 효과적으로 보호하기 위해, "중화인민공화국 계량법" 및 "포장 상품 정량 측정 감독 및 관리 조치"에 따라 포장 제품의 정량 분석과 포장 제품의 세부 성분에 대한 정량 분석이 수행됩니다. 원료는 표기된 순중량을 정확하게 반영해야 하며, 표기된 순중량과 특정 원료의 차이는 허용 가능한 부족량을 초과해서는 안 됩니다. 최종 제품 생산 단계에서 제품의 순중량을 재검사하고, 기준 미달 제품은 제거하여 최종 제품의 순중량이 규정을 충족하도록 합니다. 이는 소비자와 제조업체의 상호 권리를 보호하는 데 도움이 됩니다. 부족분으로 인한 손실을 방지하고, 제조업체가 소비자의 불만이나 신고로 인한 평판 손상을 입지 않도록 합니다. 현재 다중 헤드 계량기는 온라인 모니터링과 오프라인 검사 방식으로 구분되어 사용되고 있습니다. 온라인 모니터링에는 연속형과 간헐형이 있으며, 오프라인 검사는 일반적으로 간헐적으로 이루어집니다.

온라인 연속 검사는 일반적으로 벨트 컨베이어 방식을 채택하며, 이는 중속 및 고속 생산 라인에 통합됩니다. 온라인 다중 헤드 계량기는 공급 벨트 컨베이어, 계량 벨트 컨베이어 및 공급 제거 벨트 컨베이어로 구성됩니다. 시스템 소프트웨어는 생산 라인 속도, 제품 수량, 제품 길이 및 계량 벨트 컨베이어 길이와 같은 주요 매개변수에 따라 공급을 지정합니다. 벨트 컨베이어의 속도는 생산 라인에서 제품을 분리하여 계량 벨트 컨베이어에서 한 번에 하나의 제품만 계량되도록 하고, 앞뒤 벨트 컨베이어의 속도 차이로 인해 계량 벨트 컨베이어에 진입하고 나가는 제품의 무게가 비대칭이 되어 발생하는 손상을 줄입니다. 원통형 제품이나 종횡비가 크고 길이가 긴 짧은 원통형 제품의 경우, 이송 과정 전체에서 전복되기 쉽고 제품의 순중량이 상대적으로 가벼우며 시간 경과에 따라 제품이 불안정해져 계량에 손상을 줄 수 있습니다. 결과가 정확하지 않습니다.

특히 아이라이너, 립스틱 등과 같은 스킨케어 제품은 직경이 작고 길고 얇아서 긴 방향과 짧은 방향으로만 운반해야 합니다. 기존의 계량 벨트 컨베이어는 운반 과정 중 제품 전복 위험이 높고 신뢰성이 떨어지며 대칭성 문제가 심각합니다. 이러한 기존 기술의 한계를 극복하기 위해, 직경이 작고 길고 얇은 스킨케어 제품 생산 라인에 설치된 멀티헤드 계량기는 V자형 홈이 있는 웨더보드와 고속 동적 계량 기술을 적용하여 제품 전복을 방지하고, 운반 과정 전반의 신뢰성을 유지하며, 온라인 고속 동적 및 안정적인 계량을 통해 제품의 순중량 검사 정확도를 보장합니다. 본 연구에서 개발한 스킨케어 제품용 온라인 멀티헤드 계량기는 이미 생산 라인에 도입되어 사용되고 있습니다.

2 스킨케어 제품 라인용 멀티헤드 계량기의 기본 구조 및 원리 2.1 원리 2.1.1 스킨케어 제품 라인용 멀티헤드 계량기는 공급 벨트 컨베이어, 계량 벨트 컨베이어, 로드셀, 방풍 커버, V자형 홈(비 차단용) 등으로 구성됩니다. 공급 벨트 컨베이어, 배출 장치, 계량 컨트롤러, 전기 장비 자동 제어 시스템, 사운드 카드 랙 등이 포함됩니다. 2.1.2 스킨케어 제품 라인용 멀티헤드 계량기의 작동 원리 스킨케어 제품 라인용 멀티헤드 계량기는 고객의 화장품 포장 상자 생산 라인 또는 운송 시스템 소프트웨어에 따라 작동합니다. 스킨케어 제품(아이라이너, 립스틱 등)이 계량 벨트 컨베이어로 원활하게 이송되면, 계량 컨트롤러가 외부 개방 방식을 채택했을 때 수입 광전 센서가 스킨케어 제품을 감지하는 순간 순중량 검사가 시작됩니다. 수출된 광전 센서가 스킨케어 제품을 감지하면 순중량 검사가 완료되고 제품의 순중량 값이 측정됩니다. 계량 컨트롤러가 내부 개방 방식을 선택하면 내부 순중량 개방 값과 내부 순중량 완료 임계값이 미리 설정됩니다. 계량 벨트가 이동하는 동안 기계가 감지한 화장품의 순중량이 내부 순중량 개방 값을 초과하면 순중량 검사가 시작됩니다. 계량 벨트 컨베이어가 화장품의 순중량이 내부 순중량 완료 임계값보다 낮다고 감지하면 순중량 검사가 완료되고 제품의 검사 순중량 값이 측정됩니다. 계량 컨트롤러는 검사 순중량 값과 전체 목표 순중량 값을 비교하여 검사 대상의 순중량이 기준을 충족하는지 판단하고, 제거 장비에 따라 부적합 제품을 제거합니다.

스킨케어 제품이 검량 벨트 컨베이어로 유입되는 속도를 유입 벨트 컨베이어의 속도 조절에 맞춰 제어하여 검량 벨트 컨베이어에 검사할 제품이 하나만 있도록 하고, 멀티헤드 계량기의 계량 정확도를 확보하며, 벨트 컨베이어, 계량 벨트 컨베이어, 공급 벨트 컨베이어의 자재 공급 속도 일관성을 유지해야 합니다. 2.2 주요 지표 값 ​​2.2.1 검사 대상 제품의 규격: 200mm×φ10-30mm; 2.2.2 대량 검사 대상 제품; 순중량: 300g; 2.2.3 검사 대상 제품 수량에 따른 속도: 80개/분; 벨트 컨베이어와 배출 벨트 컨베이어의 길이는 모두 300mm이고, 전체 폭은 100mm이며, 생산 라인의 높이 대 폭 비율은 750±50mm입니다. 2.2.5 벨트 컨베이어 속도: 0.4m/s; 2.2.6 정확도 수준: III; 2.2.7 검사 정밀도: ±0.5g; 2.2.8 계량 센서 측정 범위: 5kg, 안전 하중: 150%, 방수 등급: IP65; 2.2.9 최대 중량: 500g; 2.2.10 계측 검증 방법: 동적 계측 검증; 2.2.11 제거 방법: 공기 분사 제거; 2.2.12 스위칭 전원 공급 장치: 380V/50Hz; 2.2.13 공기 압축: 0.4-0.7MPa; 2.3 시스템 기능 2.3.1 이 시스템은 로컬/원격 제어 및 중앙 집중식 제어의 두 가지 작동 기능을 제공합니다. 시스템의 통신 소켓은 생산 라인과 연동되는 기능을 제공합니다. 2.3.2 자동 영점 조정, 자동 영점 추적 및 자동 보정 기능을 제공합니다.

2.3.3 정적 데이터, 동적 보정 및 명확한 동적 위험 요소를 제공합니다. 2.3.4 내부 개방 및 외부 개방 방식의 중량 검사 기능을 갖추고 있습니다. 2.3.5 다양한 제품 설정 및 선택 기능을 제공하며, 자유롭게 변환할 수 있습니다.

2.3.6 순중량 분류는 5개 영역으로 나뉘며, 디스플레이 화면에 정보가 즉시 표시됩니다. 2.3.7 등급별 통계 분석, 일별 통계 분석, 월별 통계 분석, 장기 통계 분석 기능을 제공하며, 합격 및 불합격 제품(미달, 과중량) 총 수량, 합격률, 시간당 생산량 등의 통계 분석을 수행하고, 다양한 그래프 통계 분석 및 표시 정보를 고객의 지능형 관리 시스템에 실시간으로 전송합니다. 2.3.8 피드백 데이터 신호를 제공하여 포장 설계의 순중량을 제어하고 비용을 합리적으로 절감할 수 있습니다. 2.3.9 불합격 제품 및 일반적인 오류에 대한 경보 정보를 제공하며, 조명 제어 방식의 표시를 선택할 수 있습니다.

3 설계 계획 계산 3.1 계량 벨트 컨베이어의 속도 설정 3.1.1 검사 대상 제품 및 가공품의 길이 L1: 200mm 3.1.2 계량 벨트 컨베이어의 길이 L2: 300mm 3.1.3 검사 대상 제품 및 가공품의 계량 벨트 컨베이어 상에서의 간격 L3: L2-L1=100mm 3.1.4 검사 대상 제품 및 가공품의 수량 N: 80개/분 3.1.5 개별 제품 및 가공품의 계량에 소요되는 시간 t: 60/N=0.75초 3.1.6 계량 벨트 컨베이어의 작동 속도 v: (L1+L2)/t=0.67m/s (실제 작동 속도 V는 0.4m/s임) 3.1.8 검사 대상 제품 및 가공품이 계량 벨트 컨베이어 상에 있음 장치의 샘플링 수는 n:T/f=28입니다(n≥20 고려). 3.2 계량 센서 모델 선정 3.2.1 벨트 컨베이어 캐비닛 테이블 G1의 순중량: 3.5kg 3.2.2 계량 센서의 총 개수 n1: 1개 3.2.3 계량 센서 부하: G1/n1=3.5kg 3.2.4 센서 모델 선정 가이드에 따라 정격 부하(측정 범위) 5kg의 HBMPW6KRC3 다점 계량 센서를 채택합니다. 3.3 불량품 제거 방법 명확 3.3.1 검사 대상 제품의 작업물량이 많고(순중량: 300g 미만, 500g 미만), 불량률이 높으므로 공기 분사 제거 방법을 채택합니다. 4. 주요 구조 및 기술적 특징 4.1 계량 벨트 컨베이어는 주 드럼과 구동 드럼, 구동 벨트, AC 서보 모터, 사운드 카드 랙 등으로 구성됩니다. 주 드럼과 구동 드럼은 구동 벨트의 방향 편차를 합리적으로 방지하기 위해 허리 드럼 전체 설계 방식을 채택합니다. 또한, 주 드럼과 구동 드럼은 6.3G(오차 0.3g) 수준의 동적 균형 테스트를 반드시 수행하여, 주 드럼과 구동 드럼의 불균형한 움직임으로 인한 진동 대칭 재측정 검증 오류를 방지해야 합니다.

계량 벨트 컨베이어는 AC 서보 모터 구동 장치를 채택하여 검사 대상 공작물의 길이 및 수량과 같은 주요 매개변수에 따라 벨트 컨베이어의 작동 속도를 즉시 조절할 수 있으므로 계량 벨트 컨베이어 표면에서 항상 하나의 제품만 계량됩니다. AC 서보 모터와 구동 드럼 사이에 동기식 풀리 구동 시스템을 적용하여 안정적이고 소음이 적은 구동 시스템을 구현했습니다. 계량 벨트 컨베이어의 구동 벨트에는 V자형 홈이 있는 비막이가 설치되어 있어 이송 과정 중 원통형 제품이 넘어지는 것을 효과적으로 방지하고 계량 검증의 신뢰성과 정확성을 보장합니다. 또한, 계량 벨트 컨베이어에는 바람막이가 장착되어 있어 외부 바람으로 인한 계량 검증 작업 방해를 방지하고, 작업자가 계량 벨트 컨베이어에 접촉하여 계량 검증 작업이 위험해지는 것을 막아줍니다.

계량 벨트 컨베이어와 사운드 카드 프레임 사이에는 테논 스톱이 전체적으로 설계되어 있습니다. 버튼은 빠르게 고정 및 해제되어 벨트 컨베이어의 탈거 및 유지보수가 편리합니다. 계량 벨트 컨베이어의 주 드럼과 구동 드럼에는 광학 검사 전원 스위치가 장착되어 있어 제품이 계량 벨트 컨베이어에 완전히 투입되었는지, 제품이 계량 벨트 컨베이어에서 배출되어야 하는지 여부를 확인하여 모든 제품이 계량대에 있는지 확인합니다. 중량 벨트 컨베이어에서 계량 측정 검증을 수행하여 계량 정확도를 보장합니다. 4.2 공급 벨트 컨베이어의 경우, 공급 벨트 컨베이어와 계량 벨트 컨베이어의 구조는 동일하지만 주 드럼과 구동 드럼의 동적 균형 테스트는 수행하지 않습니다.

4.3 로드셀은 베이스 커버, 로드셀, 연결 시트 등으로 구성된 완전 밀폐형 설계를 채택하고 있습니다. 베이스 커버에는 연결 베이스의 로드셀 바로 아래에 과압 보호 앵커 볼트가 설치되어 있으며, 로드셀은 빌지 테스트 후 정격 하중까지 하중을 가했을 때 계량 센서의 출력이 1mV가 되도록 설치됩니다. 과전압 보호 앵커 볼트를 조정하여 하중이 정격 하중을 초과하여 다시 증가할 경우 계량 센서의 출력은 밀리볼트 단위로 유지되며, 전압 값은 변하지 않습니다. 계량 센서는 HBMPW6KRC3형 다점 계량 센서를 사용하며, 계량 플랫폼의 크기는 300mm × 300mm입니다. 4.4 제거 방법은 제품의 순중량 및 수량 등에 따라 공기 분사식 또는 실린더 푸셔식을 사용할 수 있습니다. 제품의 순중량이 500g 미만인 경우에는 공기 분사식을 사용할 수 있습니다. 공기 분사식 제거 방식은 구조가 간단하고 효율이 높습니다.

제거 장비는 공급 벨트 컨베이어에 고정되어 있으며, 불량품(미달 및 과다)은 순중량에 따라 분류됩니다. 여러 개의 제거 장비를 선택하여 불량품이 해당 수집함으로 이동하도록 할 수 있으며, 그림 2에 나타낸 바와 같습니다. 불량품 수집함은 완전 밀폐형 구조로 설계되었으며, 공급 도어와 잠금 장치가 있어 상시 직원이 관리함으로써 불량품의 효율적인 관리가 가능합니다. 4.5 전기 장비의 자동 제어 시스템에는 프로그래밍 가능 컨트롤러가 사용되어 고객 생산 라인의 운영 데이터 신호를 수신하고, 전기 장비의 자동 제어 시스템이 자동으로 작동을 시작합니다. 또한, 스킨케어 제품 라인의 멀티헤드 계량기에서 일반적인 고장 경보가 발생할 경우, 일반적인 고장 피드백 메커니즘을 통해 고객 생산 라인의 자동 제어 시스템에 정보를 전달합니다.

공급 벨트 컨베이어의 광전 센서가 제품을 감지하면 스킨케어 제품 라인의 멀티헤드 계량기가 작동하여 제품의 온라인 계량 및 측정 검증을 수행하고, 불량 제품은 제거 장비에 따라 생산 라인에서 제거됩니다. 순중량 검사의 통계 분석 결과는 피드백 데이터 신호로 즉시 표시되며, 포장 설계의 순중량을 조정할 수 있습니다. 5. 결론: 이송 벨트의 동적 계량 기술을 기반으로 PLC 제어를 통해 생산 라인의 스킨케어 제품이 공급 벨트 컨베이어를 따라 계량 벨트 컨베이어에 투입되면, 계량 컨트롤러는 외부 개방 방식 또는 내부 개방 방식을 선택하여 제품의 온라인 계량 및 측정 검증을 수행합니다. 개별 제품의 순중량 값은 사전에 설정된 전체 목표 순중량 값과 비교하여 검사 대상의 순중량이 기준을 충족하는지 판단하고, 불량 제품은 제거 장비에 따라 제거됩니다. 이 모든 과정은 사람의 개입 없이 완료됩니다. 순중량 검사를 실시하고, 더불어 순중량 검사에 대한 통계 분석 결과를 피드백 데이터 신호로 실시간 표시하여 포장 설계의 순중량을 조정함으로써 비용을 합리적으로 관리할 수 있도록 합니다.

이 기술 제품은 제약, 식품, 화학 공장, 음료, 스킨케어 제품, 플라스틱 및 가황 고무 분야의 제품 생산 라인에서 순중량을 온라인으로 모니터링하는 데 적합합니다.

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