自动灌装机的误差分析与控制对策探讨程祥增

自动灌装机的误差分析与控制对策探讨程祥增

程祥增

（广州信博包装机械有限公司）

摘要：近年来，随着科技的发展，当前工业生产中人工操被自动化生产线所取代。在日常生活中，自动灌装机的运用十分普遍，特别是在当前工业自动化程度不断提升的新形势下，自动灌装机作为工业生产自动化的主要产物，在工业生产和日常生活中被广泛应用。但是自动灌装机在使用的过程中却很容易出现超出标准范围的误差。本文就自动灌装机的误差分析与控制对策展开探讨。

关键词：自动灌装机；误差分析；对策

引言

自动料灌装机产品在使用操作、精度误差、装机调整、设备清洗、维护保养等方面更加简单方便。广泛适用于日化、油脂、饮料、酒类、调味品等各行业，可对不同高粘度流体或者固态、半固态物料进行灌装。机器设计紧凑合理、外形简洁美观，灌装量调节方便。

1灌装机的种类

物料向容器里灌装的方式有很多种，从物料定容定量的方式来区分主要有以下几种:一种是通过控制液面在容器内的高度来控制灌装物料多少的方式;一种是容积定量的容积定量方式，以及使用称重传感器对物料进行称重进行定量的灌装方式等等。如液面定量灌装机可分为以下几种方式，机械式自定位液位主要分为等压灌装、正压灌装及负压灌装，其中等压灌装可细分为正压等压灌装、常压等压灌装及低真空等压灌装，以适用不同物料的灌装。利用电气检测装置来检测液位高度进行灌装的方式也是定液位灌装的一种方式，如导电液体可利用正负电机的方女士进行液位检测，穿透力较强的包装物可利用光电检测的方式对液位进行检测。这种定液位的灌装方式，容量的精度取决于包装物本身的精度，结构简单，所灌装的产品以无外包装的产品为主，以达到产品上货架后液位一致增加产品的美观性。

2液体自动灌装机的误差分析与控制措施

2.1电子检测定液位灌装方式的误差分析与控制措施。

电子检测定液位灌装一般采用光电开关检测液位或者采用正负电极来检测液位的方式。光电开关检测能够适用大多数透明包装物或者半透明包装物，而正负电极检测可适用于可导电物料的灌装检测。

造成误差的不同的因素其在实际生产中所表现的现象也有所不同。光电开关的灵敏度及光斑的大小，表现在偶尔不灌装或者灌装时不会停止，光斑的大小直接影响到液位的高低误差。灌装时的气泡会引起灌装量少，比预期的液位低的现象。电磁阀及气动元件的反应时间延时会造成实际灌装液位比设定液位高的现象。控制系统反应时间延时同样会造成实际灌装液位比设定液位高的现象。

2.2流量计式灌装方式的误差分析与控制措施

流量计的种类繁多，大体分为有差压式流量计、转子流量计、节流式流量计、细缝流量计、容积流量计、电磁流量计、超声波流量计等。按介质分类：液体流量计和气体流量计。目前应用在灌装设备上的流量计主要有电磁流量计、质量流量计、涡轮流量计等几种。这几种流量计各有优缺点，不在本文中赘述。但其对于设备的控制原理基本一致。流量计在物料通过时会有脉冲信号输出，单个脉冲信号可对应一定的灌装量，通过PLC的脉冲计数即可计算通过流量计的物料容量，达到设定值后PLC发出信号关闭开关阀即可完成整个灌装流程。下次重新灌装前，计数器清零。

在实际生产过程中造成灌装误差的主要有以下几点。

1、物料的不均匀或者空气进入会对流量计的计量造成严重的误差；

2、不合适量程的流量计选择，会造成流量计计量的误差；

3、外界的电磁信号干扰会对流量计的计量造成较大误差；

4、电磁阀及气动元件反应时间延时造成的误差；

5、控制系统反应时间的延时造成的误差；

6、灌装温度对灌装时液位的影响。

物料的不均匀或者空气进入会对流量计的流量造成计量紊乱，因为所有的流量计都是基于物料本身稳定的基础上来进行测量的。流量计本身也是由一些机械零件与电子元器件构成，其本身也有一定的精度，一般情况下高精度的流量计可以达到0.2%，但是如果选择的流量计过大，用来计量小容量的包装时，灌装精度并不会很高，或者选择的流量计过小，用来灌装高流速的物料时会造成脉冲发送速度过快超出流量计或者PLC本身的脉冲接收速度，造成脉冲丢失产生误差。由于流量计产生的脉冲需要通过电缆传输懂PLC等控制系统，在传输过程中如果产生电磁信号干扰就会造成脉冲信号丢失或者紊乱，造成灌装误差的产生。控制系统的运算速度如果不够快，或者与流量计的脉冲发送速度不匹配会造成脉冲的丢失。

2.3称重传感器计量的灌装方式的误差分析与控制措施

称重传感器计量即为称重灌装机，由于称重灌装对物料的状态、粘度、流体特性等物理状态没有太高的要求，所以应用比较广泛。其工作原理为包装物放置在称重传感器上面，灌装阀打开后往包装物里灌装物料，随着物料的变化，称重传感器输送的电流也在线性变化，通过判断称重传感器输出电流的大小来判断所灌装物料的多少。当达到所设定的值时，PLC发出信号关闭灌装阀，整个灌装过程完成。

在实际生产过程中，称重灌装机主要存在以下几方面影响到灌装精度，产生灌装误差：

1、称重传感器校准不及时或者没有校准；

2、灌装速度的不稳定对称重传感器的冲击造成的灌装误差；

3、灌装嘴到瓶之间物料的可重复性影响到的灌装误差；

4、电磁阀及气动元件反应时间延时造成的误差；

5、控制系统反应时间的延时造成的误差。

称重传感器在使用过程中如果没有使用标准砝码进行校准，就会造成电控系统的计算误差，这种误差主要表现在实际重量与灌装设备的重量不符。灌装时物料会有一定的流速，当物料碰到包装物时物料的流速就转变为冲击力，该冲击力能够在高灵敏度的称重传感器上直接显现。并且该冲击力会随着流速的变化而变化，造成灌装误差的不确定性。灌装嘴到包装物之间的物料跟传感器之间的联系仅为物料之间的作用力，这段物料在称重传感器上的作用力并不是真正的物料的重力，所以该时间段物料为不可控因素，该段物料的状态变化会直接影响到灌装的精度，造成灌装误差。其余不稳定因素与上述两种灌装形式基本相似。

针对上述问题，可采取以下几种措施来控制误差：

1、灌装机需要定期使用标准砝码校准，尤其是新设备初次使用及修理或者更换备件以后更需要精确校准。校准是采用三种规格以上的砝码进行多次校准，然后计算出线性系数的平均值作为系统运算的基础数据。这样会减少传感器因为初始化数据的不准确造成的误差及传感器在使用一段时间产生疲劳造成的误差。

2、灌装时采用多段流速进行灌装，在灌装的末端减小灌装流速，以减少冲击力对灌装精度的影响，同时使中间段不确定因素减少以提高灌装精度。

其余电控系统的性能提高同其余两种灌装形式一致。

2.4以上叙述仅从设计原理上分析的引起灌装精度的产生误差的一些原因，而在实际的设备制造及使用过程中也会对灌装精度造成误差。例如在多头灌装机上由于加工精度的不同，引起各头数之间灌装误差。该误差可以通过各灌装头的补偿系数对其进行补偿，已到达各头数之间误差可控的目的。

而在实际使用过程中定期检查维护保养设备也是减少误差的重要举措，主要做以下工作：

（1）整理电控箱线路、清扫电控箱内的灰尘等杂物。（2）检查液体自动灌装机各电气元器件触头及线头接触是否良好，以及接地线是否良好做到无漏电现象。（3）检查电机轴承是否异常，测定电机的绝缘性。（4）定期检查所用的光电开关是否灵敏，流量计、称重传感器定期校准（5）定期检查灌装阀的开关是否灵敏，是否有磨损、损坏的现象，各密封圈定期更换：

结语

由于我们日常生活中自动灌装机应用十分广泛，因此需要针对不同类型灌装机特点来合理选用，有效的实现对测量误差的控制，确保计量的精准性。

参考文献

[1]李山.自动灌装机的误差分析与控制[J].应用方法论，2015(14).

[2]李疆.气动旋转式自动定量灌装机的研制[J].食品与机械，2015(01).