灌装机在线称量的结构设计

王勤军

摘要：随着现代化工业的发展，称重技术同时经历了一个极大的发展过程，它已经不仅仅是一个单件的计量器具，更多的则是在工业生产中起着调节和控制的作用。一个实时的在线称重系统可以在生产过程中快速地在线称重，不仅省去了人力，也还能对数据进行统计、分析与处理。本文主要针对一款圆形瓶液体半加塞高速灌装机进行在线称量的结构设计，使其能够借助PLC等先进控制技术实现灌装机的在线称重功能。

关键词：灌装机;在线称量结构

前言

在现有技术中，多是采用定量填充凸轮或定量填充泵等结构实现填充量的确定，但这种定量方式依赖于传统的机械结构精度，定量的精度太差，填充合格率较低，对液态填充物的浪费极大。目前，也有出现了计量系统控制液态产品的填充，采用的多为在填充过程中计量系统检测填充至已设定的填充量后，立即停止填充的方法，但此类定量方式保证液态填充产品及其填充容器的整体重量的精度，却无法精确液态产品的净重，而填充容器质量的精确性也影响了液态产品填充的精确性。

1灌装前质量检测装置结构设计

灌装前质量检测装置的结构如图1所示，由称重传感器、质量检测台、质量检测装置支座，以及由伺服运动控制器控制的取瓶夹钳、取瓶旋转主轴和主轴升降机构组成。

1.主轴升降机构电机;2.取瓶旋转主轴电机;3.取瓶旋转主轴;4.传送带;5.取瓶夹钳电机;6.填充前容器;7.取瓶夹钳;8.称重传感器;9.质量检测台;10.空装置支座。

2灌装后质量检测装置的结构设计

灌装后质量检测装置的结构如图2所示，同灌装前质量检测装置一样，由称重传感器、质量检测台，质量检测装置支座以及由伺服运动控制器控制的取瓶夹钳、取瓶旋转主轴和主轴升降机构组成。

11.主轴升降机构电机;12.取瓶旋转主轴电机;13.取瓶旋转主轴;14.传送带;15.取瓶夹钳电机;16.填充后容器;17.取瓶夹钳;18.称重传感器;19.质量检测台;20装置支座。

3在线称量校准控制器结构

在线质量校准控制器由定位控制模块、开关量输入模块、模拟量输入模块和

CPU组成，各模块接口均通过基板与CPU连接。由在线质量校准控制器控制液态填充前后填充容器在质量检测装置上进行自动称量，并将实测填充前后的质量输入给CPU，CPU再将由触摸屏输入的理论质量进行比较，在CPU内通过在线质量自动补偿模型进行计算，得出对定量修改的填充机构填充信号输出控制填充量。

在线称量校准控制器结构如图3所示，其中CPU为中央处理器。

1.灌装前质量检测装置;2.灌装后质量检测装置;3.灌装前位置检测装置;4. 灌装后位置检测装置;5.在线质量校准控制器;6.模拟量输入模块;7.触摸屏;8.灌装定量系统;9.灌装前质量检测装置中取瓶夹钳伺服运动控制器;10.灌装前质量检测装置中主轴升降机构伺服运动控制器;11.灌装前质量检测装置中取瓶旋转主轴伺服运动控制器;12.灌装后质量检测装置中取瓶夹钳伺服运动控制器;13. 灌装后质量检测装置中主轴升降机构伺服运动控制器;14. 灌装后质量检测装置中取瓶旋转主轴伺服运动控制器;15.定位控制模块;16.开关量输入模块。

在线质量校准控制器采用的是可编程逻辑控制器，它输出的实测质量信号及误差信号由触摸屏显示。在CPU中内存有在线质量自动补偿模型，并接收从触摸屏发来的理论质量输入信号。

定位控制模块输出的信号有：控制灌装前质量检测装置中取瓶夹钳的夹取及松放填充前容器的动作信号，控制灌装前质量检测装置中取瓶旋转主轴将填充容器在传送带与质量检测台之间的转送动作信号，控制灌装前质量检测装置中主轴升降机构将填充容器的升降动作信号，控制灌装后质量检测装置中取瓶夹钳的夹取及松放填充后容器的动作信号，控制灌装后质量检测装置中取瓶旋转主轴将填充容器在传送带与质量检测台之间的转送动作信号，以及控制灌装后质量检测装置中主轴升降机构将填充容器的升降动作信号。

开关量输入模块接收的输入信号有：由灌装前位置检测装置来的灌装前容器的到位检测信号，由灌装后位置检测装置来的灌装后容器的到位检测信号，由灌装前质量检测装置来的灌装前质量检测装置中主轴升降机构降到位信号和升到位信号，灌装前质量检测装置中取瓶夹钳夹紧到位信号和放松到位信号，灌装前质量检测装置中取瓶旋转主轴转送至传送带到位信号和转送至质量检测台到位信号，以及由灌装后质量检测装置来的灌装后质量检测装置中主轴升降机构降到位信号和升到位信号，灌装后质量检测装置中取瓶夹钳夹紧到位信号和放松到位信號，灌装后质量检测装置中取瓶旋转主轴转送至传送带到位信号和转送至质量检测台到位信号。

模拟量输入模块接收的输入信号有：由两套质量检测装置来的检测质量信号。

4 小结

在线称量的发展在全球制药行业中越来越受重视，本位设计了两套相同的质量检测装置。每套质量检测装置均设有称重传感器、质量检测台，以及由伺服运动控制器控制的取瓶夹钳、取瓶旋转主轴和主轴升降机构;称重传感器获得电信号后，输出给在线质量校准控制器，在线质量校准控制器输出实测质量信号及误差信号，并对定量填充系统的填充量进行在线质量校准，从而实现灌装机的在线称重功能。

参考文献

[1] 古兰霞.天平之初[J].中国计量.2003（10）：48

[2] 高云维.制药中国制药装备工业发展的瓶颈与对策[J].机电信息，2007，32（6）：19-21，25

[3] 兰欣.我国生物制药的开发现状与展望[J].菏泽学院学报，2007.29（2）：92-95

[4] 刘辉，哈新智，张风平.赵彦伟.全自动称重式灌装机的系统调试及故障处理. 仪表技术与传感器，2007，No·1

[5] 丁莉.灌装机在线称量的技术研究.研究生论文

（作者单位：65190部队，高级工程师）