Conception et application d'une balance en ligne pour les produits cosmétiques

Conception et application de la balance des cosmétiques en ligne

1 Préface
Le Checkweigher, également connu sous le nom de l'échelle d'inspection du poids, de l'échelle de tri, de l'échelle de sélection de poids, de l'échelle d'inspection et de l'échelle de tri, peut classer différentes charges individuelles préemballées de masse en deux ou plusieurs catégories en fonction de la différence entre leur masse et le point de référence défini. Il s'agit d'un dispositif d'automatisation de détection de poids en ligne à grande vitesse et haute précision. Integrated with various packaging production lines and conveying systems, the checkweigher can detect in real-time whether the products on the production line are overweight or underweight, as well as whether the packaging is missing components, etc. The checkweigher is widely used in the automatic weight detection of production lines in the pharmaceutical, food, chemical, beverage, plastic, rubber, and other industries, and is an indispensable part of the production process in the food and pharmaceutical industries.

Afin de protéger les droits et intérêts légitimes des consommateurs, des producteurs et des vendeurs, conformément à la «loi sur les mesures de la République populaire de Chine» et aux «mesures de la supervision et de l'administration de produits de base de l'emballage quantitatif», pour les produits de coffre être supérieur à la quantité de pénurie autorisée comme stipulé. L'inspection finale du poids du produit consiste à revérifier le poids du produit au stade de production final et à éliminer les produits non conformes pour garantir que le poids des produits quittant l'usine répond aux exigences. Ceci est propice à la sauvegarde des intérêts des consommateurs et des producteurs. Les consommateurs ne subiront pas de pertes en raison du poids court et les producteurs ne seront pas endommagés dans la réputation en raison des plaintes des clients ou même des poursuites.

Les Checkwehers existants sont divisés en détection en ligne et détection hors ligne. La détection en ligne comprend des types continus et intermittents, tandis que la détection hors ligne est généralement intermittente. La détection continue en ligne adopte généralement le mode de convoyeur et est intégrée aux lignes de production à moyenne et haute vitesse. Les repères de contrôle en ligne comprennent le convoyeur d'alimentation, le convoyeur de pesée et le convoyeur de rejet. Le système détermine la vitesse du convoyeur d'alimentation en fonction de paramètres tels que la vitesse de la ligne de production, le débit du produit, la longueur du produit et la longueur du convoyeur, pour séparer les produits sur la ligne de production, garantissant qu'un seul produit est pesé sur le convoyeur de pesée à un moment et réduisant l'impact des différentes vitesses de la transfert avant et arrière sur le processus de pesée lorsque les produits entrent et exitent l'impact de la pesée des vitesses de la transfert avant et arrière sur le processus de pesée lorsque les produits entrent et exitent l'impact de la pesée des vitesses du convivial avant et arrière. Pour les produits avec un grand rapport longueur / diamètre, tels que des produits cylindriques longs et minces ou des produits cylindriques courts, en raison de leur tendance à rouler pendant le transport et de leur poids relativement léger, l'état des produits est instable pendant le passage, ce qui affecte la pesée et entraîne des résultats de mesure inexacts. Surtout pour les cosmétiques (tels que les crayons à sourcils, les rouges à lèvres, etc.), qui sont de faible diamètre, longs et minces, et ne peuvent être transportés que le long de la longueur, en utilisant un convoyeur de pesée pour peser, ils sont sujets à rouler pendant le transport, avec une mauvaise stabilité et un impact significatif sur le processus de pesée. Pour surmonter les lacunes de la technologie existante, pour le petit diamètre et les longs cosmétiques élancés, en collaboration avec Shanghai Chuangyuan Cosmetics Co., Ltd., un contrôle en ligne a été installé sur la ligne de production des cosmétiques. Il adopte les plaques de garde en forme de rétroussure en V et la technologie de pesée à grande vitesse dynamique pour empêcher le roulement des produits et maintenir la stabilité du produit pendant le transport, réalisant une pesée stable dynamique à grande vitesse en ligne et garantissant la précision de la détection de poids en ligne des produits. La vérification en ligne développée pour les cosmétiques a été mise en application.

2. Structure de base et principe de travail de l'échelle de pesée en ligne pour les cosmétiques
2.1 Principe de travail
2.1.1 L'échelle de pesée en ligne pour les cosmétiques est composée d'un convoyeur d'alimentation, d'un convoyeur de pesée, d'un module de pesée, d'un bouclier éolien, d'une plaque de garde en forme de V, d'un convoyeur de déchargement, d'un dispositif de rejet, d'un contrôleur de pesée, d'un système de commande électrique et d'un cadre, etc., comme le montre la figure 1.

Figure 1 Diagramme schématique de l'échelle de pesée en ligne pour les cosmétiques

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1- convoyeur d'alimentation
2-
Module de pesée à 3
4- Bouclier à vent
Plaque de garde à relief en forme de V 5
6- Convoyeur de décharge
7- dispositif rejetant
Contrôleur de 8-
9- Système de contrôle électrique
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2.1.2 Principe de travail de l'échelle de pesée en ligne pour les cosmétiques

L'échelle de pesée cosmétique en ligne est intégrée dans la ligne de production de l'emballage cosmétique de l'utilisateur ou le système de transfert. Les cosmétiques pénètrent par le convoyeur d'alimentation et sont guidés en douceur dans le convoyeur de pesée par la plaque de garde en forme de c que le creux en V. Lorsque le contrôleur de pesée est en mode de déclenchement externe, la détection de poids commence lorsque le commutateur photoélectrique d'entrée détecte les cosmétiques et se termine lorsque le commutateur photoélectrique de sortie détecte les cosmétiques, obtenant ainsi la valeur de poids détectée du produit. Lorsque le contrôleur de pesée est en mode de déclenchement interne, la valeur de déclenchement du poids interne et le seuil d'extrémité de poids interne sont prédéfinis. La détection de poids commence lorsque le convoyeur de pesée détecte que le poids des cosmétiques est supérieur à la valeur de déclenchement du poids interne, et se termine lorsque le poids des cosmétiques détectés par le convoyeur de pesée est inférieur au seuil de fin de poids interne, obtenant ainsi la valeur de poids détectée du produit. Le contrôleur de pesée compare la valeur de poids détectée avec la valeur de poids cible pour déterminer si le poids de l'objet détecté est qualifié. Les produits non qualifiés sont supprimés par le dispositif de rejet. La vitesse du convoyeur d'alimentation est ajustée pour contrôler la vitesse à laquelle les cosmétiques pénètrent dans le convoyeur de pesée, garantissant qu'un seul objet à détecter est sur le convoyeur de pesée à la fois, ce qui garantit la précision de pesée de l'échelle de pesée et assure également la consistance des vitesses du convoyeur d'alimentation, du transporteur de pesée et du convainure.

2.2 Indicateurs principaux
2.2.1 Dimensions de la pièce inspectée: 200 mm × φ10 - 30 mm;

2.2.2 Le poids de la pièce inspectée est grande: 300 g;

2.2.3 Capacité d'inspection des pièces: 80 pièces par minute;

2.2.4 Dimensions de la courroie du convoyeur: Les longueurs du convoyeur d'entrée, le convoyeur de pesée et le convoyeur de rejet sont tous de 300 mm et la largeur est de 100 mm. La hauteur de la ligne de production est de 750 ± 50 mm.

2.2.5 Vitesse du convoyeur: 0,7 m / s;

2.2.6 Précision Grade: Grade ⅲ;

2.2.7 Précision de détection: ± 0,5 g

2.2.8 Capacité de la cellule de charge: 5 kg, surcharge sûre: 150%, grade de protection: IP65;

2.2.9 Capacité de pesée maximale: 500 g;

2.2.10 Méthode de mesure: mesure dynamique;

2.2.11 Méthode d'éjection: éjection de coup d'air;

2.2.12 Alimentation électrique: 220 V / 50Hz

2.2.13 Air comprimé: 0,4 - 0,7 MPa;

2.3 Fonctions du système
2.3.1 Le système est équipé de fonctions locales et de télécommande et dispose d'une interface de communication pour le contrôle centralisé ainsi que des fonctions de verrouillage avec la ligne de production.

2.3.2 Il a des fonctions telles que le réglage automatique de zéro, le suivi zéro automatique et l'étalonnage automatique.

2.3.3 Il présente un étalonnage statique et dynamique pour éliminer les effets dynamiques.

2.3.4 Il a les fonctions de déclencheur interne et de déclencheur externe pour la réélimination.

2.3.5 Il comporte plusieurs paramètres de produit et fonctions de sélection, permettant une commutation facile.

2.3.6 Il a 5 zones de classification de poids et l'écran les affiche directement.

2.3.7 Il a des fonctions de statistiques de classe, de statistiques quotidiennes, de statistiques mensuelles et de statistiques à long terme, y compris la quantité de produits qualifiés, des produits non qualifiés (insuffisance pondérale, en surpoids), le taux de produit qualifié, la sortie horaire, etc. Il peut télécharger les statistiques sur le système de gestion des utilisateurs en temps réel et les afficher sous diverses formes graphiques.

2.3.8 Fournir des signaux de réglementation de rétroaction pour contrôler le poids de l'emballage des produits, ce qui permet d'économiser efficacement les coûts.

2.3.9 Il contient des informations sur les produits non conformes et les alarmes de défaut, qui sont affichées par le son et la lumière.

3 Calcul de conception
3.1 Détermination de la vitesse du convoyeur de pesée
3.1.1 Longueur de la pièce à inspecter L1: 200 mm

3.1.2 Longueur du convoyeur de pesée L2: 300 mm

3.1.3 La distance de course efficace L3 de la pièce inspectée sur le convoyeur de pesée est L2 - L1 = 100 mm.

3.1.4 Capacité d'inspection des pièces N: 80 pièces par minute

3.1.5 Temps T pour une seule pièce pour passer par le convoyeur de pesée: 60 / n = 0,75 seconde

3.1.6 La vitesse de fonctionnement V du convoyeur de pesée: (L1 + L2) / T = 0,67 m / s

Pour maintenir la cohérence des vitesses du convoyeur entrant, le convoyeur de pesée et le convoyeur de rejet, la vitesse de fonctionnement V du convoyeur est fixée à 0,7 m / s.

3.1.8 Le temps de pesée réel t de la pièce inspectée sur le convoyeur de pesée est: L3 / V = ​​0,143 secondes.

3.1.9 Fréquence d'échantillonnage F du contrôleur de pesée: 0,005 s

3.1.10 Numéro d'échantillonnage N du contrôleur de pesée: T / F = 28 (satisfaisant l'exigence de n ≥ 20)

3.2 Sélection du capteur de pesée
3.2.1 Poids de la plate-forme de convoyeur de pesée G1: 3,7 kg

3.2.2 Nombre de cellules de charge n1: 1

Charge du capteur de pesée: G1 / N1 = 3,7 kg

3.2.4 La cellule de chargement à un point HBM PW6KRC3 est sélectionnée. Selon le manuel de sélection des capteurs, la charge nominale (plage) est définie à 5 kg.

3.3.1 Détermination de la méthode de rejet des produits non conformes
3.3.1.1 Quantité de pièces inspectées: GRAND
3.3.1.2 Poids: 300g

3.3.2 Capacité d'inspection: 80 pièces par minute

3.3.3 Lorsque le poids de la pièce inspectée est relativement léger (<500g) et que la vitesse de passage est élevée, la méthode de rejet sélectionnée est: le rejet de coup.

4. Structure principale et fonctionnalités techniques
4.1 Le convoyeur de pesée est composé de rouleaux principaux et entraînés, de ceintures, de servomoteurs, de cadres, etc. Les rouleaux principaux et entraînés adoptent une conception de structure en forme de baril, empêchant efficacement la ceinture de déviation. Dans le même temps, les rouleaux principaux et entraînés doivent subir des tests d'équilibre dynamiques, avec une note de 6,3 g (déviation 0,3 g), pour éviter l'impact du déséquilibre dynamique des rouleaux principaux et entraînés sur la pesée et la mesure. Le convoyeur de pesée est entraîné par un servomoteur, qui peut ajuster la vitesse de fonctionnement du convoyeur en temps opportun en fonction de la longueur et du débit de la pièce inspectée, garantissant qu'un seul produit est sur la table de convoyeur de pesée pour peser. Le servomoteur et le rouleau principal sont connectés par une ceinture dentée synchrone, ce qui assure une transmission en douceur et sans bruit. La courroie de convoyeur de pesée est équipée de plaques de garde en forme de V-Rapée en V, empêchant efficacement les produits cylindriques de rouler pendant le processus de transport, assurant la stabilité et la précision de la pesée et de la mesure. Le convoyeur de pesée est équipé d'un bouclier éolien pour empêcher l'influence du vent externe sur la pesée et la mesure, ainsi que pour empêcher le personnel de toucher le convoyeur de pesée et d'affecter la pesée et la mesure. Le convoyeur de pesée et le cadre sont conçus avec une structure Tenon, qui peut être rapidement libérée par l'accueil, facilitant le nettoyage et l'entretien du convoyeur. Les commutateurs de détection photoélectriques sont installés sur les rouleaux principaux et entraînés du convoyeur de pesée pour détecter si le produit est complètement entré dans le convoyeur de pesée et si le produit est sur le point de quitter le convoyeur de pesée, garantissant que l'ensemble du produit est pesé et mesuré sur le convoyeur de pesée et garantissant la précision de la pesée.

4.2 La structure du convoyeur d'alimentation, du convoyeur de décharge et du convoyeur de pesée est la même, mais les rouleaux principaux et entraînés ne subissent pas de tests d'équilibre dynamiques.

4.3 Le module de pesée adopte une conception de structure entièrement fermée, composée d'une coque de base, d'un capteur de pesée, d'un siège de connexion, etc. La coque de base est équipée d'un boulon de protection contre la surcharge sous le siège de connexion et le capteur de pesée. Une fois le module de pesée assemblé, un test de ballast doit être effectué. Lorsque la charge est augmentée à la charge nominale, la sortie du capteur de pesée est de 2 mV. En ajustant le boulon de protection contre la surcharge, si la charge est encore augmentée au-delà de la charge nominale, la valeur Millivolt de sortie du capteur de pesée reste inchangée. Le capteur de pesée sélectionné est le capteur de pesée à point unique HBM PW6KRC3, avec une taille d'échelle maximale de 300 mm × 300 mm.

4.4 La méthode de rejet peut être sélectionnée comme type époustouflant ou type de tige de poussée de cylindre en fonction du poids et du débit du produit, etc. Pour les produits pesant moins de 500 g, le rejet de type époustouflant peut être adopté. Le rejet de type époustouflant a une structure simple et est très efficace. Le dispositif de rejet est fixé sur le convoyeur à décharge et classe le poids des produits non conformes (en insuffisance pondérale ou en surpoids). Plusieurs dispositifs de rejet peuvent être utilisés pour s'assurer que les produits non conformes sont respectivement envoyés aux boîtes de collecte correspondantes, comme le montre la figure 2. Les boîtes de collecte pour les produits non conformes sont conçues avec une structure entièrement fermée et sont équipées d'une porte et d'un verrouillage d'accès au matériau. Ils sont gérés par le personnel désigné pour assurer une gestion efficace des produits non conformes.

Dans le système de contrôle électrique, le contrôleur programmable S7-200SMART (6ES7288-1ST60-0AA0) est sélectionné. Lors de la réception du signal de fonctionnement de la ligne de production de l'utilisateur, le système de contrôle électrique commence à fonctionner automatiquement. Pendant ce temps, si l'échelle de vérification du poids en ligne pour les cosmétiques émet une alarme de défaut, les informations de défaut seront renvoyées au système de contrôle de la ligne de production de l'utilisateur. Lorsque le commutateur photoélectrique du convoyeur d'alimentation détecte le produit, l'échelle de vérification du poids en ligne des cosmétiques fonctionne pour peser et mesurer le produit en ligne. Les produits non qualifiés sont retirés de la ligne de production via le dispositif de rejet. Les résultats de détection de poids et de statistiques en temps réel fournissent des signaux de régulation de rétroaction pour contrôler le poids de l'emballage du produit.

Figure 2 Diagramme schématique pneumatique

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5 Conclusion
Sur la base de la technologie de pesée dynamique des convoyeurs à courroie et contrôlée par PLC, les cosmétiques sur la ligne de production sont transmis dans le convoyeur de pesée par le convoyeur d'alimentation. Le contrôleur de pesée adopte soit le mode de déclenchement externe ou le mode de déclenchement interne pour effectuer la pesée et la mesure des produits en ligne. Les valeurs de poids obtenues sont comparées aux valeurs de poids cible prédéfinies pour déterminer si le poids des éléments inspectés est qualifié. Les produits non conformes sont supprimés par le dispositif de rejet, réalisant l'ensemble du processus sans intervention humaine et détection de poids en ligne en temps réel. Pendant ce temps, les résultats statistiques de la détection de poids sont fournis en temps réel car les signaux de la régulation de rétroaction pour contrôler le poids de l'emballage des produits, réduisant efficacement les coûts. Ce produit technique est applicable à la détection de poids en ligne des lignes de production de produits dans des industries telles que les produits pharmaceutiques, les aliments, les produits chimiques, les boissons, les cosmétiques, les plastiques et le caoutchouc.