Diseño y aplicación de la balanza de cosméticos en línea

Diseño y aplicación de la balanza de cosméticos en línea

1 Prefacio
La balanza de comprobación, también conocida como balanza de inspección de peso, balanza de clasificación, balanza de selección de peso, balanza de inspección y balanza de clasificación,puede clasificar las cargas individuales preenvasadas (artículos) de diferentes masas en dos o más categorías en función de la diferencia entre su masa y el punto de referencia establecidoEs un dispositivo de automatización de detección de peso en línea de alta velocidad y alta precisión. Integrado con varias líneas de producción de envases y sistemas de transporte,el pesador puede detectar en tiempo real si los productos en la línea de producción tienen sobrepeso o bajopeso, así como si el embalaje carece de componentes, etc. La pesaje de control se utiliza ampliamente en la detección automática del peso de las líneas de producción en la industria farmacéutica, alimentaria, química, de bebidas,de plásticoLa industria del caucho y otras industrias, y es una parte indispensable del proceso de producción en las industrias alimentaria y farmacéutica.

A fin de proteger los derechos e intereses legítimos de los consumidores, productores y vendedores,de conformidad con la "Ley de medición de la República Popular China" y las "Medidas de supervisión y administración de productos de envasado cuantitativo", en el caso de los productos de envasado cuantitativo, el contenido real de cada pieza de producto de envasado cuantitativo debe reflejar con exactitud su contenido neto marcado,y la diferencia entre el contenido neto marcado y el contenido real no será superior a la cantidad de escasez permitida según lo establecido- la inspección final del peso del producto consiste en volver a comprobar el peso del producto en la fase final de producción,y eliminar los productos no conformes para garantizar que el peso de los productos que salen de la fábrica cumple los requisitosEllo favorece la salvaguarda de los intereses tanto de los consumidores como de los productores, que no sufrirán pérdidas debido al bajo peso.y los productores no se verán dañados en su reputación debido a quejas de los clientes o incluso demandas.

Los pesadores de comprobación existentes se dividen en detección en línea y detección fuera de línea.La detección continua en línea suele adoptar el modo de transporte y está integrada con líneas de producción de media y alta velocidad.Las pesas de verificación en línea incluyen el transportador de alimentación, el transportador de pesaje y el transportador de rechazo.El sistema determina la velocidad del transportador de alimentación en función de parámetros tales como la velocidad de la línea de producción, el rendimiento del producto, la longitud del producto y la longitud del transportador de pesaje, para separar los productos en la línea de producción, ensuring that only one product is weighed on the weighing conveyor at a time and reducing the impact of different speeds of the front and rear conveyors on the weighing process when products enter and exit the weighing conveyorPara los productos con una relación longitud/diámetro grande, como los productos cilíndricos largos y delgados o los productos cilíndricos cortos,debido a su tendencia a rodar durante el transporte y su peso relativamente ligero, el estado de los productos es inestable durante el paso, lo que afecta al pesaje y conduce a resultados de medición inexactos.que tienen un diámetro pequeño, largos y delgados, y sólo pueden transportarse en la dirección longitudinal, utilizando un transportador de pesaje para el pesaje, son propensos a rodar durante el transporte,con una baja estabilidad y un impacto significativo en el proceso de pesajePara superar las deficiencias de la tecnología existente, para cosméticos delgados de pequeño diámetro y largos, en colaboración con Shanghai Chuangyuan Cosmetics Co., Ltd.,se instaló un pesaje en línea en la línea de producción de cosméticosAdopta placas de protección en forma de canal en forma de V y tecnología dinámica de pesaje de alta velocidad para evitar el rodamiento del producto y mantener la estabilidad del producto durante el transporte.lograr un pesaje estable y dinámico en línea de alta velocidad y garantizar la exactitud de la detección en línea del peso de los productosSe ha puesto en práctica el pesador de comprobación en línea desarrollado para cosméticos.

2Estructura básica y principio de funcionamiento de la balanza en línea para cosméticos
2.1 Principio de trabajo
2.1.1 La balanza de pesaje en línea para cosméticos está compuesta por un transportador de alimentación, un transportador de pesaje, un módulo de pesaje, un escudo de viento, una placa de protección en forma de V, un transportador de descarga,un dispositivo de rechazo, un regulador de pesaje, un sistema de control eléctrico y un marco, etc., como se muestra en la figura 1.

Figura 1 Diagrama esquemático de la balanza en línea para cosméticos

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1- Transportador de alimentación
2- Transportador de pesaje
3- Módulo de pesaje
4- Escudo contra viento
5 placas de protección de las cunetas en forma de V
6- Transportador de descarga
7- Dispositivo de rechazo
8- Controlador de pesaje
9- Sistema de control eléctrico
10- Cuadro

2.1.2 Principio de funcionamiento de la balanza en línea para cosméticos

La balanza cosmética en línea está integrada en la línea de producción de envases cosméticos del usuario o en el sistema de transporte.Los cosméticos entran a través del transportador de alimentación y son guiados suavemente en el transportador de pesaje por la placa de protección en forma de V. Cuando el controlador de pesaje está en el modo de activación externa, la detección de peso comienza cuando el interruptor fotoeléctrico de entrada detecta los cosméticos,y termina cuando el interruptor fotoeléctrico de salida detecta los cosméticos, obteniendo así el valor de peso detectado del producto.el valor de activación del peso interno y el umbral final del peso interno están preestablecidosLa detección del peso comienza cuando el transportador de pesaje detecta que el peso de los cosméticos es superior al valor de activación del peso interno.y termina cuando el peso de los cosméticos detectado por el transportador de pesaje es inferior al umbral de peso interno final, obteniendo así el valor de peso del producto.El controlador de pesaje compara el valor de peso detectado con el valor de peso objetivo para determinar si el peso del objeto detectado es calificado.Los productos no cualificados son eliminados por el dispositivo de rechazo. La velocidad del transportador de alimentación se ajusta para controlar la velocidad a la que los cosméticos entran en el transportador de pesaje.asegurando que solo un objeto que se detecte esté en el transportador de pesaje a la vez, que garantiza la exactitud de pesaje de la balanza y también asegura la consistencia de las velocidades del transportador de alimentación, transportador de pesaje y transportador de descarga.

2.2 Indicadores principales
2.2.1 Dimensiones de la pieza de trabajo inspeccionada: 200 mm × φ10 - 30 mm;

2.2.2 El peso de la pieza de trabajo inspeccionada es grande: 300 g;

2.2.3 Capacidad de inspección de piezas de trabajo: 80 piezas por minuto;

2.2.4 Dimensiones de la cinta transportadora: Las longitudes del transportador de entrada, del transportador de pesaje y del transportador de rechazo son 300 mm y la anchura 100 mm. La altura de la línea de producción es de 750 ± 50 mm.

2.2.5 Velocidad del transportador: 0,7 m/s;

2.2.6 grado de precisión: grado III;

2.2.7 Precisión de detección: ± 0,5 g.

2.2.8 Capacidad de las celdas de carga: 5 kg, sobrecarga segura: 150%, grado de protección: IP65;

2.2.9 Capacidad máxima de peso: 500 g;

2.2.10 Método de medición: medición dinámica;

2.2.11 Método de expulsión: expulsión por soplado de aire;

2.2.12 Fuente de alimentación: 220 V/50 Hz

2.2.13 Aire comprimido: 0,4 a 0,7 MPa;

2.3 Funciones del sistema
2.3.1 El sistema está equipado con funciones de control local y de control remoto y dispone de una interfaz de comunicación para el control centralizado, así como de funciones de enclavamiento con la línea de producción.

2.3.2 Tiene funciones tales como ajuste automático a cero, seguimiento automático a cero y calibración automática.

2.3.3 Cuenta con calibración estática y dinámica para eliminar los efectos dinámicos.

2.3.4 Tiene las funciones de disparador interno y de disparador externo para el repeso.

2.3.5 Dispone de múltiples ajustes de producto y funciones de selección, que permiten un fácil cambio.

2.3.6 Dispone de 5 zonas de clasificación de peso que se muestran directamente en la pantalla.

2.3.7 Tiene funciones de estadísticas de clases, estadísticas diarias, estadísticas mensuales y estadísticas a largo plazo, incluida la cantidad de productos cualificados, productos no cualificados (de bajo peso, sobrepeso),porcentaje de productos cualificadosPuede subir las estadísticas al sistema de gestión de usuarios en tiempo real y mostrarlas en diversas formas gráficas.

2.3.8 Proporcionar señales de regulación de retroalimentación para controlar el peso del embalaje del producto, con un ahorro efectivo de costes.

2.3.9 Incluye información sobre los productos no conformes y las alarmas de avería, que se muestran por sonido y luz.

3 El cálculo del diseño
3.1 Determinación de la velocidad del transportador de pesaje
3.1.1 longitud de la pieza a inspeccionar L1: 200 mm

3.1.2 longitud del transportador de pesaje L2: 300 mm

3.1.3 La distancia de marcha efectiva de pesaje L3 de la pieza de trabajo inspeccionada en el transportador de pesaje es L2 - L1 = 100 mm.

3.1.4 Capacidad de inspección de piezas de trabajo N: 80 piezas por minuto

3.1.5 Tiempo t necesario para que una sola pieza pase por el transportador de pesaje: 60/N = 0,75 segundos

3.1.6 Velocidad de funcionamiento v del transportador de pesaje: (L1 + L2) / t = 0,67 m/s

Para mantener la consistencia de las velocidades del transportador de entrada, del transportador de pesaje y del transportador de rechazo, la velocidad de funcionamiento V del transportador se establece en 0,7 m/s.

3.1.8 El tiempo de pesaje real T de la pieza de trabajo inspeccionada en el transportador de pesaje es: L3/V = 0,143 segundos.

3.1.9 Frecuencia de muestreo f del controlador de pesaje: 0,005 s

3.1.10 Número de muestras n del controlador de pesaje: T/f = 28 (satisfactorio del requisito de n ≥ 20)

3.2 Selección del sensor de pesaje
3.2.1 Peso de la plataforma transportadora de pesaje G1: 3,7 kg

3.2.2 Número de células de carga n1: 1

Carga del sensor de pesaje: G1/n1 = 3,7 kg

3.2.4 Se selecciona la célula de carga de punto único HBM PW6KRC3. Según el manual de selección del sensor, la carga nominal (rango) se establece en 5 kg.

3.3.1 Determinación del método de rechazo de los productos no conformes
3.3.1.1 Cantidad de piezas de trabajo inspeccionadas: grandes
3.3.1.2 Peso: 300 g

3.3.2 Capacidad de inspección: 80 piezas por minuto

3.3.3 Cuando el peso de la pieza de trabajo inspeccionada sea relativamente ligero (< 500 g) y la velocidad de paso sea elevada, se seleccionará el método de rechazo: rechazo por soplado al aire.

4Principales características técnicas y estructura
4.1 El transportador de pesaje está compuesto por rodillos principales y accionados, correas, servomotores, marcos, etc. Los rodillos principales y accionados adoptan un diseño de estructura en forma de barril,evitar eficazmente que el cinturón se desvíeAl mismo tiempo, los rodillos principales y accionados deben someterse a pruebas de equilibrio dinámico, con un grado de 6,3 G (desviación de 0,3 g),para evitar el impacto del desequilibrio dinámico de los rodillos principales y de los rodillos accionados en el pesaje y la mediciónEl transportador de pesaje es accionado por un servomotor, que puede ajustar la velocidad de marcha del transportador de manera oportuna de acuerdo con la longitud y el rendimiento de la pieza de trabajo inspeccionada.garantizar que sólo un producto esté en la mesa transportadora de pesaje para la pesajeEl servomotor y el rodillo principal están conectados por una correa dentada síncrona, lo que garantiza una transmisión suave y sin ruido.La cinta transportadora de pesaje está equipada con placas de protección con ranura en forma de V, evitando efectivamente que los productos cilíndricos se roden durante el proceso de transporte, garantizando la estabilidad y la precisión del pesaje y la medición.El transportador de pesaje está equipado con un escudo de viento para evitar la influencia del viento externo en el pesaje y la medición., así como para evitar que el personal toque el transportador de pesaje y afecte al pesaje y a la medición.que puede ser liberado rápidamente mediante el cierre, facilitando la limpieza y el mantenimiento del transportador. Photoelectric detection switches are installed at the main and driven rollers of the weighing conveyor to detect whether the product has completely entered the weighing conveyor and whether the product is about to leave the weighing conveyor, asegurando que todo el producto se pesa y mide en el transportador de pesaje y garantizando la exactitud de la pesaje.

4.2 La estructura del transportador de alimentación, del transportador de descarga y del transportador de pesaje es la misma, pero los rodillos principales y los accionados no se someten a ensayos de equilibrio dinámico.

4.3 El módulo de pesaje adopta un diseño de estructura totalmente cerrada, compuesto por una base, un sensor de pesaje, un asiento de conexión, etc.El caparazón base está equipado con un perno de protección contra sobrecarga debajo del asiento de conexión y el sensor de pesajeCuando la carga se incrementa a la carga nominal, la salida del sensor de pesaje es de 2 mV.Al ajustar el perno de protección contra sobrecarga, si la carga se incrementa más allá de la carga nominal, el valor de salida de los milivoltios del sensor de pesaje se mantiene sin cambios.El sensor de pesaje seleccionado es el sensor de pesaje de punto único HBM PW6KRC3, con una escala máxima de 300 mm × 300 mm.

4.4 El método de rechazo puede seleccionarse en función del peso del producto, de su rendimiento, etc. para productos de menos de 500 g, como el tipo de soplado en aire o el tipo de cilindro con barra de empuje.puede adoptarse el tipo de rechazo por soplado en aireEl rechazo de tipo soplado por aire tiene una estructura simple y es altamente eficiente.El dispositivo de rechazo se fija en el transportador de descarga y clasifica los productos no conformes (de bajo o sobrepeso) por peso.Se pueden utilizar varios dispositivos de rechazo para garantizar que los productos no conformes se envíen respectivamente a las cajas de recogida correspondientes, como se muestra en la Figura 2.Las cajas de recogida de productos no conformes están diseñadas con una estructura totalmente cerrada y están equipadas con una puerta de acceso y una cerradura de material.Los productos no conformes son gestionados por personal designado para garantizar una gestión eficaz de los productos no conformes.

En el sistema de control eléctrico, se selecciona el controlador programable Siemens S7-200SMART (6ES7288-1ST60-0AA0).el sistema de control eléctrico comienza a funcionar automáticamenteMientras tanto, si la balanza de control de peso en línea para cosméticos emite una alarma de fallo, la información de fallo se enviará al sistema de control de la línea de producción del usuario.Cuando el interruptor fotoeléctrico del transportador de alimentación detecta el producto, la balanza de control de peso en línea para cosméticos funciona para pesar y medir el producto en línea.Los resultados de la detección de peso en tiempo real y las estadísticas proporcionan señales de regulación de retroalimentación para controlar el peso del embalaje del producto.

Figura 2 Diagrama esquemático neumático

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5 Conclusión
Basándose en la tecnología de pesaje dinámico de transportadores de cinta y controlada por PLC, los cosméticos en la línea de producción se transportan al transportador de pesaje a través del transportador de alimentación.El controlador de pesaje adopta el modo de activación externa o el modo de activación interna para llevar a cabo el pesaje y la medición en línea de los productos.Los valores de peso obtenidos se comparan con los valores de peso objetivo preestablecidos para determinar si el peso de los artículos inspeccionados está calificado.Los productos no conformes se eliminan mediante el dispositivo de rechazo., logrando todo el proceso sin intervención humana y detección de peso en tiempo real.los resultados estadísticos de la detección del peso se proporcionan en tiempo real como señales de regulación de retroalimentación para controlar el peso del embalaje del productoEste producto técnico es aplicable a la detección en línea del peso de las líneas de producción de productos en industrias como la farmacéutica, la alimentación, la química, las bebidas,productos cosméticos, plásticos y caucho.