昆山市拓恒機電有限公司
馮先生 137-7635-6532
E-mail: kstuoheng@126.com
江蘇省昆山市經濟技術開發區
金沙江南路16號3號廠房
0 引言
自動檢重秤,又叫在線檢重秤、動態檢重秤、重量分選機、重量選別機等,是一種應用于自動化包裝生產線上的對產品質量進行動態檢驗的自動分檢衡器。
自動檢重秤最早出現在賽默飛世爾科技公司(ThermoFisherScientific),后由美國Illumatronic公司首次應用到商用衡器上。它在國內的起步較晚,之前主要在一些高端制造行業被應用,而且設備都是由國外進口而來的。近年來,隨著我們國家制造業自動化水平的日益提高,自動檢重秤也迎來了良好的發展機遇。目前在食品、日化、醫藥等行業的生產廠家都大量安裝了自動檢重秤,而且國產的自動檢重秤也越來越被接受,在一些精度要求比較高的場合,國產設備性能甚至可以與國外一線產品相媲美。
1 JJF1070-2005對定量包裝商品凈含量的要求
本文所指的定量包裝產品僅針對以質量為單位標注凈含量的產品。依據JJF1070-2005《定量包裝商品凈含量計量檢驗規則》,在對一個檢驗批的產品進行檢驗時,接受該檢驗批的檢驗需要滿足下列條件:
(1)修正后的平均實際凈含量大于等于標注凈含量,即:
式中:
當樣本量小于10時,平均實際凈含量不需要修正。不同檢驗批量的抽取樣本數量、修正因子如表1 所示。
(2)不允許出現實際凈含量負偏差小于兩倍允許短缺量的樣品。允許短缺量T與產品的標注凈含量有關,具體計算方法如表2所示。
(3)實際凈含量負偏差大于一倍小于等于兩倍允許短缺量的樣品數量不超過表1中的規定。
表1 計量檢驗抽樣方案 下載原表
表2 允許短缺量 下載原表
2 自動檢重秤上下限值設置方法
為了便于分析,將定量包裝產品的質量值按區間進行劃分,劃分方法有三區間法和五區間法兩種。
圖1 產品質量區間劃分 下載原圖
TU1、TU2、TO1、TO2需滿足:
(1)TU2<TU1<目標值<TO1<TO2。
(2)為了符合JJF1070-2005的規定,將質量負偏差大于一倍允許短缺量的產品定為超輕不合格產品,即TU2=目標值-允許短缺量。
(3)企業應結合產品特點、包裝機或灌裝機的準確度等級、生產成本和經濟效益,制定一個合理的產品合格區間。
(4)由于產品被剔除后重新再加工將需要更多的生產成本,因此通常將TO2設置盡可能大一些。
自動檢重秤的動態稱量特性符合正態分布,即同一個產品被檢重秤多次稱量后會得到一組稱量值,當稱量次數足夠多時,這些稱量值會分布在正態分布曲線內,如圖2所示。
圖2 正態分布曲線 下載原圖
正態分布概率密度函數為:
式中:μ—平均值;σ—標準偏差。
正態分布曲線在橫軸區間(μ-σ,μ+σ)內的面積為68.26%,即P{X-μ<σ}=68.26%;在橫軸區間(μ-2σ,μ+2σ)內的面積為95.44%,即P{X-μ<2σ}=95.44%;在橫軸區間(μ-3σ,μ+3σ)內的面積為99.73%,即P{X-μ<3σ}=99.73%。
一般將±3σ定義為自動檢重秤的精度。同一樣品被檢重秤測試的所有質量值分布在(μ-3σ,μ+3σ)的概率超過99.7%,通常認為樣品測試的質量值幾乎全部集中在(μ-3σ,μ+3σ)內,落在(μ-3σ,μ+3σ)外的概率不到千分之三,這在實際中幾乎是不可能發生的。
在對檢重秤的上下限進行設置時,設檢重秤上限值為TO,下限值為TU。根據檢重秤精度的不同,分為以下兩種情況進行討論:
當TU=TU2+3σ,TO=TO2-3σ時,能保證質量不合格區間的產品完全被剔除,但可能會有部分質量合格區間的產品誤被剔除,且檢重秤精度越大,誤被剔除的概率越大,如圖3所示。
圖3 質量不合格產品完全被剔除的上下限值設置方法 下載原圖
當TU=TU1-3σ,TO=TO1+3σ時,能保證質量合格區間的產品完全被通過,但可能會有部分質量不合格區間的產品誤被通過,且檢重秤精度越大,誤被通過的概率越大,如圖4所示。
圖4 質量合格產品完全被通過的上下限值設置方法 下載原圖
當TU2+3σ≤TU≤TU1-3σ，TO1+3σ≤TO≤TO2-3σ時，能保證質量合格區間的產品完全被通過，且質量不合格區間的產品完全被剔除，如圖5所示。
圖5 質量合格產品完全被通過、質量不合格產品完全被剔除的上下限值設置方法 下載原圖
例如,某食品生產企業在一款飲料包裝生產線上安裝了自動檢重秤,飲料的平均皮重為20g,標注凈含量為280g,檢重秤的分度值為0.1g。根據表2規定,該產品的允許短缺量為9g,則超輕產品質量臨界值為291g,企業結規定該產品質量合格區間為(295～305)g,超重產品質量臨界值定為320g。
若檢重秤精度較大為±3g,當上、下限值分別設置為317g、294g,則超輕產品和超重產品完全會被剔除,但質量為(295～297)g區間內的合格產品可能會誤被剔除;當上、下限值分別設置為308g、292g,則合格產品完全會被通過,但質量為(289～291)g區間內的超輕產品可能會誤被通過。若檢重秤精度較小為±1g時,當上、下限值分別設置為(306～319)g、(292～29)4g內的任意值,均能保證不合格產品完全被剔除,且合格產品完全被通過。
3 結束語
檢重秤上下限值的設置需要綜合考慮法律法規的要求、企業的生產成本、產品的特點、包裝機或灌裝機的準確度等級、檢重秤的精度等多種因素,其他條件相同下,檢重秤的精度越高,分選效果越好。當檢重秤精度足夠高時,通過合理設置上下限值,可以使質量合格區間的產品完全被通過,且質量不合格區間的產品完全被剔除。
