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自動重量分選在包裝物流品質(zhì)檢測上的最新發(fā)展與應(yīng)用
概述:為貫徹落實國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局即將正式頒布的《定量包裝商品計量監(jiān)督管理辦法》(2004版)。本文從自動重量分選秤的基本原理與檢測方法、到與國際接軌的最新版OIML R51國際建議、HACCP技術(shù)安全體系,闡述了自動重量分選技術(shù)在包裝物流品質(zhì)檢測上的最新發(fā)展與應(yīng)用。對從事重量分選的設(shè)計開發(fā)、檢驗測試與用戶的選購,具有一定的指導(dǎo)作用。
作為包裝物流品質(zhì)檢測線上不可缺少的計量檢測設(shè)備——自動重量分選秤的選用顯得尤為重要。下面想就自動重量分選秤功能原理及檢測方法、標(biāo)準(zhǔn)的介紹,闡述其在包裝物流品質(zhì)檢測上應(yīng)用的重要性。
2.分類與原理
2.1 自動重量分檢秤分類及概念
最新版OIML R51-2004《自動重量分檢秤》(Automatic catchweighing instrument)定義為:
“對預(yù)裝分立載荷或散狀物品單個載荷進行稱重的自動衡器”稱作“自動重量分檢秤”,亦稱“自動重量抓捕秤”(以下簡稱分檢秤)。
分檢秤按用途結(jié)構(gòu)可分為重量分選秤(check weigher)、重量標(biāo)簽秤(weigh labeller)、重量計價標(biāo)簽秤(weigh-price labeller)、車載式重量分檢秤(vehicle mounted catchweigher)、車輛組合重量分檢秤(vehicle incorporated catchweigher)共五類。
上述五類秤中,自動重量分選秤(以下簡稱分選秤)目前在國際上最為流行。分選秤也有“自動檢重秤”之說。無論是檢重或選別作用,分選秤都是一種對不連續(xù)的預(yù)裝分立載荷按預(yù)先設(shè)定重量范圍界限,檢驗被稱物品重量的衡器。對不同重量的物品,根據(jù)標(biāo)稱設(shè)定差值進行選別。
2.2 分選秤適用性
隨著我國人民生活水準(zhǔn)的不斷提高,食品、飲料、乳品包裝品和容器裝商品市場需求量大量增加,規(guī);氖称贰嬃、乳品生產(chǎn)廠往往需要批量化自動流水線生產(chǎn)。分選秤檢測對象有兩類,一是預(yù)包裝商品,另一類是無包裝的物品。分選秤一般用在食品產(chǎn)品生產(chǎn)流水線上時,裝在重力式或容積式自動裝料機或灌裝機之后,用于重量分選并剔除預(yù)先設(shè)定的不合格品,或用于被稱物品重量分選的分等分級。該秤的秤量準(zhǔn)確度要高于自動裝料機或灌裝機。
2.3分選秤結(jié)構(gòu)原理
目前國內(nèi)外的自動重量分選秤秤體結(jié)構(gòu)均由三部分組成,第一是被稱物品的前置送進裝置(送進皮帶)、計量裝置(計量皮帶)、剔除裝置(剔除皮帶),外觀見右圖。
最典型的分選秤的結(jié)構(gòu)與主要動作見表1。
表1
序號 |
結(jié)構(gòu)名稱 |
主要動作與用途 |
備注 |
1 |
前置送進裝置 |
作用一:保持與計量皮帶同一速度,把被稱量物送 |
|
|
前置定間隔送進裝置 |
把不定間隔送入的被稱量物分成定間隔送進 |
如定間隔送入可 |
2 |
光電檢測裝置 |
檢出被稱量物是否通過 |
某些分選秤具有 |
3 |
計量裝置 |
|
|
|
計量動力皮帶 |
只允許在計量皮帶上平穩(wěn)通過一個被稱量物 |
|
|
計量稱重單元 |
(1)支撐結(jié)構(gòu)有3種: |
某些稱重單元結(jié) |
4 |
稱重顯示控制器 |
分選秤的操作與控制 |
|
5 |
剔除裝置 |
|
|
|
剔除動力皮帶 |
快速輸送被稱量物 |
|
|
剔除裝置 |
(1)結(jié)構(gòu)有五種: |
如只要超限報 |
3. 分檢秤計量要求(OIML R51-2004)
3.1 準(zhǔn)確度等級
(1)用于按OIML R87號國際建議《預(yù)包裝商品凈含量》要求,對預(yù)包裝商品進行檢重的自動重量分選秤,分成4級:XI,XII,XIII,XIIII
每一個級別中還包括一個由制造商指定的(x)因子,(x)的值應(yīng)是1×10 k, 2×10 k, 5×10 k,其中k是正整數(shù)、負整數(shù)或零。
(2)用于其它自動重量分檢秤,例如重量計價標(biāo)簽秤、郵政和輸送秤,以及用于稱量散狀物品單個載荷的衡器,分成4級:Y(I),Y(II),Y(a),Y(b)
一臺衡器既可以X類分級,也可以Y類分級。例如一臺衡器可以兩種模式操作,既可作為自動重量分選秤時以X類分級,也可作為重量計價標(biāo)簽秤時以Y類分級。
3.2 檢定分度值(e)
檢定分度值與檢定分度數(shù)如表2所述:
表2
準(zhǔn)確度等級 |
檢定分度植(e) |
檢定分度數(shù) n=Max/e | ||
最小 |
最大 | |||
XI |
Y(I) |
0.001g≤e |
50000 |
- |
XII |
Y(II) |
0.001g≤e≤0.05g |
100 |
100000 |
0.1g≤e |
5000 |
100000 | ||
XIII |
Y(a) |
0.1g≤e≤2g |
100 |
10000 |
5g≤e |
500 |
10000 | ||
XIIII |
Y(b) |
5g≤e |
100 |
1000 |
3.3 最小稱量 ( Min )
最小稱量由制造商規(guī)定。對于Y類衡器的最小稱量不得小于下表值:
表3
Y類衡器等級 |
Min(用e表示) |
適用范圍 |
Y(I)級 |
100e |
|
Y(II)級 |
20e |
用于0.001g≤e≤0.05g時 |
Y(a)級 |
20e |
|
Y(b)級 |
10e |
|
用于分類、郵政和 |
5e |
|
3.4 最大允許誤差與試驗方法
3.4.1 自動運行
(1)X類衡器自動運行最大允許誤差
衡器凈載荷數(shù)大于等于最小稱量(Min)和小于等于最大稱量(Max)時,
A.最大允許平均(系統(tǒng))誤差,如下表所述:
表4
用檢定分度值(e)表示的凈載荷(m) |
用于X類衡器的 | ||||
XI |
XII |
XIII |
XIIII |
首次檢定 |
使用中檢驗 |
0<m≤50000 |
0<m≤5000 |
0<m≤500 |
0<m≤50 |
±0.5e |
±1.0e |
50000<m≤200000 |
5000<m≤20000 |
500<m≤2000 |
50<m≤200 |
±1.0e |
±2.0e |
200000<m |
20000<m≤100000 |
2000<m≤10000 |
200<m≤1000 |
±1.5e |
±3.0e |
平均(系統(tǒng))誤差計算公式:
n |
|||
x= |
∑ |
xi/n | |
i=1 |
式中:xi——表示某一次的載荷示值誤差,
x —平均誤差,
n —稱量次數(shù)。
B.最大允許標(biāo)準(zhǔn)偏差(隨機誤差),如下表5,值乘以等級指示因子(x):
表5
凈載荷m的質(zhì)量值(g) |
等級指示因子(x)=1時,最大允許標(biāo)準(zhǔn)偏差 | |||
首次檢定 |
使用中檢驗 | |||
m≤50 |
0.48% |
|
0.6% |
|
50<m≤100 |
|
0.24g |
|
0.3g |
100<m≤200 |
0.24% |
|
0.3% |
|
200<m≤300 |
|
0.48g |
|
0.6g |
300<m≤500 |
0.16% |
|
0.2% |
|
500<m≤1000 |
|
0.8g |
|
1.0g |
1000<m≤10000 |
0.08% |
|
0.1% |
|
10000<m≤15000 |
|
8.0g |
|
10.0g |
15000<m |
0.053% |
|
0.067% |
|
對于XI和XII級,等級指示因子(x)<1;
對于XIII級, 等級指示因子(x)≤1;
對于XIIII級, 等級指示因子(x)>1。
標(biāo)準(zhǔn)偏差(s)計算公式:
(2)Y類衡器自動運行最大允許誤差
大于等于最小稱量(Min)和小于等于最大稱量(Max)的衡器載荷,最大允許誤差如下表所述:
表6
用檢定分度值(e)表示的載荷(m) |
用于Y類衡器的 | ||||
Y(I) |
Y(II) |
Y(a) |
Y(b) |
首次檢定 |
使用中檢驗 |
0<m≤50000 |
0<m≤5000 |
0<m≤500 |
0<m≤50 |
±1.0e |
±1.5e |
50000<m≤200000 |
5000<m≤20000 |
500<m≤2000 |
50<m≤200 |
±1.5e |
±2.5e |
200000<m |
20000<m≤100000 |
2000<m≤10000 |
200<m≤1000 |
±2.0e |
±3.5e |
(3)自動運行試驗載荷
a) 試驗載荷接近Min 和Max;
b) 試驗載荷接近Min 和Max之間的兩個轉(zhuǎn)折點,但不得在轉(zhuǎn)折點之上。
注:為了能達到衡器所規(guī)定的最大運行率,有必要在上述四個常規(guī)載荷值中再增加一個以上的試驗載荷。
(4)自動運行試驗次數(shù)
為了確定自動運行時,X類衡器的平均(系統(tǒng))誤差、標(biāo)準(zhǔn)偏差和Y類衡器的獨立誤差,連續(xù)試驗稱量的次數(shù)應(yīng)按下表規(guī)定:
表7
類別 |
載荷質(zhì)量 |
試驗稱量的最小次數(shù) |
X |
m≤1kg |
60 |
|
1kg<m≤10kg |
30 |
|
10kg<m≤20kg |
20 |
|
20kg<m |
10 |
Y |
對任意載荷最小10次 |
|
注:對于Y類衡器,試驗稱量的次數(shù)至少為10次,除非不可能實現(xiàn)。
3.3.2 非自動運行(靜態(tài))
(1) 非自動運行(靜態(tài))最大允許誤差
對于X類、Y類衡器非自動(靜態(tài))運行時,大于等于最小稱量(Min)和小于等于最大稱量(Max)的載荷,最大允許誤差如下表所述:
表8
用檢定分度值(e)表示的載荷(m) |
用于X類、Y類衡器的 | ||||
XI和Y(I) |
XII和Y(II) |
XIII和Y(a) |
XIIII和Y(b) |
首次檢定 |
使用中檢驗 |
0<m≤50000 |
0<m≤5000 |
0<m≤500 |
0<m≤50 |
±0.5e |
±1.0e |
50000<m≤200000 |
5000<m≤20000 |
500<m≤2000 |
50<m≤200 |
±1.0e |
±2.0e |
200000<m |
20000<m≤100000 |
2000<m≤10000 |
200<m≤1000 |
±1.5e |
±3.0e |
(2)非自動運行(靜態(tài))試驗載荷
在影響因子試驗時,非自動運行(靜態(tài))試驗載荷選擇原則如下:
試驗載荷從零加到Max,并用相似方法卸載到零點。在確定初始本質(zhì)誤差時,應(yīng)至少選十個不同的載荷點,在其它稱量試驗時,應(yīng)至少選五個不同的載荷點。試驗載荷的選擇應(yīng)包括Max、Min和最大允許誤差轉(zhuǎn)折點的載荷(但不得在轉(zhuǎn)折點之上)。
4.分選秤選用原則
下面結(jié)合YAMATO大和制衡株式會社最新推出的部分分選秤產(chǎn)品,談如何準(zhǔn)確選用與使用分選秤。首先將YAMATO產(chǎn)品部分系列參數(shù)列表如下:
型號 |
CLH50L |
CLH30L |
CMH12L |
CMH06L |
CMH03L |
CSH22L |
CSH06L |
CUH60F |
稱重范圍 |
1-50kg |
1-30kg |
0.12-12kg |
60-6000g |
33-3300g |
20-2200g |
0-600g |
0.6-600g |
3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差 |
±10g |
±5g |
±2g |
±1g |
±0.5g |
±0.3g |
±0.2g |
±0.02g |
檢定分度值 |
10g |
5g |
1g |
0.5g |
0.2g |
0.1g |
0.1g |
0.01g |
被測長度 |
< 0.9m |
< 0.7m |
< 0.45m |
< 0.45m |
< 0.4m |
< 0.3m |
< 0.2m |
< 0.16m |
被測寬度 |
< 0.6m |
< 0.4m |
< 0.35m |
< 0.35m |
< 0.35m |
< 0.245m |
< 0.16m |
< 0.085m |
被測高度 |
> 50mm |
> 50mm |
> 10mm |
> 10mm |
> 10mm |
> 5mm |
> 5mm |
> 0.5mm |
測量速度 |
25件/分 |
30件/分 |
50件/分 |
70件/分 |
100件/分 |
220件/分 |
330件/分 |
400件/分 |
皮帶長 |
1.1m |
0.88m |
0.62m |
0.62m |
0.62m |
0.65m |
0.65m |
0.65m |
皮帶寬 |
0.6m |
0.4m |
0.4m |
0.3m |
0.3m |
0.22m |
0.22m |
0.22m |
電機功率 |
750VA |
500VA |
500VA |
500VA |
500VA |
300VA |
300VA |
500VA |
總自重 |
250kg |
200kg |
75kg |
75kg |
70kg |
65kg |
60kg |
45kg |
在選用分選秤時,上述參數(shù)中最主要的是:
(1)稱重范圍與準(zhǔn)確度關(guān)系:
從上表中可看出,稱重規(guī)格越大(1-50kg)準(zhǔn)確度較差(±10 g)稱重規(guī)格越。0.6-600g)準(zhǔn)確度較高(±0.02 g)。
(2)被測物品的測量速度、長度與準(zhǔn)確度關(guān)系:
現(xiàn)舉CSH06L型分選秤為例,速度、長度與準(zhǔn)確度關(guān)系如下圖表:
A.速度為60件/分時: B. 速度為100件/分時:
| |
被測物品長度(mm) |
被測物品長度(mm) |
C. 速度為160件/分時: D. 速度為220件/分時:
| |
被測物品長度(mm) |
被測物品長度(mm) |
E. 速度為260件/分時: F. 速度為330件/分時:
| |
被測物品長度(mm) |
被測物品長度(mm) |
(3)計量皮帶長、寬—與稱重范圍、分選準(zhǔn)確度有關(guān)。
從上表中可看出,稱重規(guī)格大時(1-50kg),計量皮帶長1.1m寬0.6m,分選準(zhǔn)確度較低(±10 g);稱重規(guī)格小時(0.6-600g)計量皮帶長0.65m寬0.22m,分選準(zhǔn)確度較高(±0.02 g)。
5.分選秤功能
分選秤可完成功能:
(1)物品種類的設(shè)定與確認;
(2)選別條件的設(shè)定與確認(品種代碼、目標(biāo)基準(zhǔn)值、上限值、下限值、樣品數(shù));
(3)累計數(shù)的設(shè)定與確認(偏輕、偏重與適重品的累計);
(4)去皮的設(shè)定與確認;
(5)重量顯示方式的選擇(重量、偏差、平均值);
(6)動態(tài)誤差修正;
(7)自動調(diào)零及故障報警(超計量范圍、零位出錯)等。
典型的稱重顯示控制器顯示畫面如下:
6.如何檢測整箱與單件的重量
在選用整箱計量的分選秤時,主要設(shè)定整箱合格品的上下限。例如,選用稱量范圍為1~10kg的分選秤,稱整箱重量為10kg的飲料,內(nèi)裝20瓶飲料。假設(shè)每瓶飲料為500g允許誤差為0~+5g,則整箱重量設(shè)定上下限為10.0kg~10.1kg,當(dāng)實際檢測的整箱重量超過了設(shè)定的上下限,則可判斷整箱內(nèi)多裝或少裝(20瓶總重量、整箱內(nèi)裝瓶數(shù)量判定),此時分選秤的剔除裝置自動地將不合格的整箱飲料剔除出流水線。而對于每一瓶飲料的實際重量是多是少,則由裝在分選秤之前的重力式或容積式自動灌裝機來初步判定。
7.分選秤技術(shù)的最新發(fā)展
(1)分選秤自動適應(yīng)、自動調(diào)整、自我診斷、遠程遙控操作
最新的分選秤產(chǎn)品已朝智能化方向發(fā)展,針對不同的被檢物品的大小和計量速度,可自動決定最合適篩選及計量時間;當(dāng)ROM/RAM、A/D、光電裝置、通訊等異常時,有提示并采取措施,實現(xiàn)自動調(diào)整、自我診斷功能;由于最新的分選秤產(chǎn)品具備了ARC NET及ETHERNET網(wǎng)絡(luò)通訊功能,使得系統(tǒng)可以實現(xiàn)與前道工序的電腦組合秤集中控制,以及遠程遙控操作及過程反饋控制。
(2)重量分選與金檢、X射線異物檢測一體化
近幾年分選秤產(chǎn)品更趨向于小巧、多功能方向發(fā)展,金屬檢測、X射線異物檢測與分選一體化的重量分選秤已經(jīng)問世。極大滿足了食品行業(yè)的需求。目前一般金屬檢測器可檢測出0.8~1.0mm的金屬異物,檢測速度可達40~60m/min。金屬檢測器可檢測出很小的金屬鐵屑,但不能檢測出諸如毛發(fā)、線頭、骨頭、玻璃等異物。為此一種最新的X射線異物檢測器應(yīng)運而生,該設(shè)備除了能檢測出0.3mm直徑的鐵或不銹鋼鐵球外,并可檢測出0.28×2mm的不銹鋼絲,以及諸如毛發(fā)、線頭、骨頭、玻璃等異物。檢測速度可達65m/min。
(3)重量分選與裝箱物流檢測集成化
近來世界各工業(yè)國又開始把重量分選秤的功能進步擴展到了倉儲裝箱自動化管理。一種集重量分選、裝箱幾何尺寸檢測、射頻自動識別編碼、外形圖像識別等技術(shù)于一身的集成化輸送檢測設(shè)備已經(jīng)用于物流管理系統(tǒng)。
(4) HACCP技術(shù)安全體系
HACCP(Hazard Analysis and Critical Control Point)即《危害分析與關(guān)鍵控制點》體系。最早是由美國國家航空航天局為保障太空作業(yè)宇航員食品安全而制定的。目前已為歐美國家及WHO/FAO世界衛(wèi)生組織作為食品生產(chǎn)市場準(zhǔn)入的要求。傳統(tǒng)的食品安全控制流程一般建立在集中觀察、最終產(chǎn)品的檢測等方面尋找潛在危害。而最新的HACCP管理體系,將食品安全融入到設(shè)計的過程中,而不是傳統(tǒng)的最終產(chǎn)品檢驗。HACCP管理體系屬控制食品安全危害的預(yù)防性體系。該體系由7個原理組成:進行危害分析和確定預(yù)防性措施;確定點關(guān)鍵控制點;建立關(guān)鍵限值;監(jiān)控每個關(guān)鍵控制點;建立當(dāng)發(fā)生關(guān)鍵限值發(fā)生偏離時,可采用的糾偏措施;建立記錄保存系統(tǒng);建立驗證程序。HACCP體系是建立在GMP(良好操作規(guī)范)和SSOP(衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)操作程序)基礎(chǔ)上,并更具技術(shù)性、靈活性。
我國認證認可監(jiān)督管理委員會在2002年3月發(fā)布《食品生產(chǎn)企業(yè)危害分析與關(guān)鍵控制點(HACCP)管理體系認證管理規(guī)定》,首先要求所有出口食品加工企業(yè)一定要盡快完成HACCP認證工作,獲得食品出口“通行證”。另外,由于近來中國食品、飲料行業(yè)的空前發(fā)展,要求分選秤符合國際HACCP食品安全衛(wèi)生體系標(biāo)準(zhǔn),由此能滿足上述要求的具有最新技術(shù)的重量分選秤也已推向了市場。
8.使用分選秤的經(jīng)濟與社會效益
由于分選秤是一種檢驗秤,它可以將前道生產(chǎn)工序中的不合格品選別出來并加以剔除,因此不言而語,其經(jīng)濟與社會效益是很可觀的,F(xiàn)舉例說明如下:
現(xiàn)以小瓶500g的灌裝果汁飲料為例,整箱內(nèi)包裝20瓶飲料,F(xiàn)選用YAMATO大和衡器公司的CMA10型分選秤,稱量范圍為1-10kg。每瓶500g飲料以3元計,假設(shè)工人以每瓶多灌裝5g計,整箱20瓶飲料則多裝100 g,價值0.6元。一臺分選秤測量速度為50箱/分,24000箱/8小時,一年按300天計,則720萬箱/年的產(chǎn)量,光原料就可節(jié)省432萬元/年人民幣。另外如果以節(jié)省勞動力計算,則由于采用了自動分選秤,無須人工上下搬動靜態(tài)檢測,減小了勞動強度、提高了生產(chǎn)效率。此價值更無法統(tǒng)計。
根據(jù)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布的《定量包裝商品計量監(jiān)督規(guī)定》的第43號令和將發(fā)布的《定量包裝商品計量監(jiān)督管理辦法》(2004版),各地技監(jiān)局加強了市場抽查的力度,對于包裝凈含量不符合規(guī)定的企業(yè)將處以罰款或勒令停產(chǎn)。定量包裝的計量準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到制造商的信譽,凈含量不足會失信于消費者,而過量的包裝將使制造商蒙受損失。因此自動重量分選秤的應(yīng)用無疑對提高企業(yè)在消費者中的信譽,擴大市場消售都有積極的作用。
結(jié)尾
近來由于自動重量分選秤已開始逐步進入我國的飲料、乳品及各類食品、醫(yī)藥等加工、包裝行業(yè),一些卓有遠見的企業(yè),特別是一些較有規(guī)模的飲料、乳品生產(chǎn)廠家已開始采用自動重量分選秤產(chǎn)品。筆者相信,隨著國內(nèi)市場銷售及管理的日益規(guī)范,自動重量分選秤將作為高速、高準(zhǔn)確度計量手段,越來越受到各行各業(yè)制造商的青睞。愿本文能對自動重量分選秤的大力發(fā)展起到推波助瀾的作用。