惯性剔除装置及重量选别秤的制作方法

本发明涉及自动化称重选别领域，尤其涉及重量检测秤和重量分级秤。

背景技术：

食品、药品、日化品等生产和包装过程中，需要按生产标准和计量法规对产品的重量进行检查并把超重和超轻的产品挑选出来，还有的需要按产品的重量进行分级归类，这些过程都需要重量检测秤和重量分级秤。

重量检测秤和重量分级秤工作时，物体一般是由上料皮带输送机把物体一一送上重检秤；重检秤一般是动态工作，物体一边移动、一边进行重量检测，即重量检测工部大多也采用皮带输送机输送物体，也有部分重量检测工部采用倾斜滑板利用物体的势能来移到物体的；为保证生产和检测效率，一般物体都会以一定的速度移出检测工部；检测完成后一般是把物体移到后续皮带输送机上，在其上对被检测物体按其实测重量和选别标准进行选别、剔除、分检或分级。目前，剔除、分检或分级机构一般是输送皮带机上加吹气喷嘴或旋转拨杆或直线推杆，或采用真空吸嘴，或直接翻转或升降皮带输送机。它们都有各种各样的问题：

吹气喷嘴：噪声大，对超轻、超薄物体，如纸张、面膜、小药包尤其是空药包，剔除效果差，常常要么吹不动物体，要么物体乱飞、不能落入接料装置。生产线上可能断续出现不合格品，也可以连续出现不合格品。如果连续不合格，吹气的噪声将非常扰人，而且有时会导致气压下降以致无法正常工作。

旋转拨杆：也称摆杆，推动较重物体或其底面较粗糙的物体会磨损皮带；高速动作的推杆或摆杆会损坏被称物体；不适合超薄物体，如纸张、面膜、小空药包，容易把超薄物体夹堵在动杆和输送皮带之间。

直线推杆：问题同旋转拨杆，还有在连续不合格产品通过时，推杆将来回反复动作，噪声将非常扰人，而且有时会导致气压下降以致无法正常工作。

真空吸嘴：吸准移动物体、再把物体移走的控制成本高，复位时间长，效率低。

以称重单元出料口为轴翻转皮带输送机或升降皮带输送机：制造成本高，翻转或升降皮带输送机等大载荷导致气动噪声大。

另外，皮带输送机占用生产线空间大，拆卸很麻烦，皮带清洗不方便，驱动电机和旋转轴承的防水成本高。还有，喷嘴、推杆、摆杆都只能进行2个级别的分检。

可见，重量选别秤现有技术均具有结构复杂、制造成本高、清洗困难、工作噪声大、不适合轻薄物体的选别剔除、可靠性差、输送皮带易损坏、占用空间大等剔除选别机构的问题。

技术实现要素：

目前研究人员在解决重量选别秤选别技术的现有问题时，都一直利用皮带输送机来移动物体并在其上进行剔除分选操作。一直都没有注意到或忽视了工厂的生产线的效率和速度已经越来越高，物体已经具有了足够的沿生产线方向运动的惯性，在阻力足够小的情况下可以沿生产线持续运动相当长的一段时间和相当长的一段距离。周知，光滑的滑板或导轨等，可以使物体长距离、长时间滑行。

针对重量检测秤和重量分级秤的剔除、分检或分级机构的现有技术中的不足，本发明利用物体在移出称重单元仍时具有一定速度、即具有一定运动惯性的特点，提出一种选别机构具有结构简单、制造成本低、清理容易等特点的重量选别秤。

本申请所采取的技术方案是：一种重量选别秤，包括机架和控制柜、上料单元、设置于机架上的称重单元，还包括至少一个选别机构，每个选别机构对应设置至少一个接料单元，其特征是：选别机构包括支架、滑轨，滑轨的上表面、下表面均为光滑的滑道，滑轨与支架通过转轴连接，在支架上还设置翻转驱动机构驱动滑轨绕转轴转动，上料单元、称重单元、翻转驱动机构分别与控制柜电连接。

翻转驱动机构驱动滑轨翻转，滑轨至少可以停留在两个位置。滑轨的第一个静态位置为滑轨的上表面与物体来料方向接轨，最优是平行对接；物体可从滑轨上表面滑过、落入滑轨后方的接料单元。滑轨的第二个静态位置为滑轨的下表面迎向物体来料方向、改变物体后续运行方向；滑轨的下表面与物体运行方向所呈夹角A为小于45°的锐角，可使倾斜的滑轨下表面减少对物体的撞击和损伤，引导迎面冲来的物体落入滑轨后下方的接料单元。

翻转驱动机构可以驱动滑轨处于至少前述2个静态位置，利用物体的运动惯性，实现选别目的。

重量检测分选秤只需一个选别机构，重量分级秤可以根据要求选择多个选别机构和对应数量的接料单元。称重单元可以是称重传感器上安装皮带输送机，即常规的重检秤；也可以是称重传感器上安装硬质滑板，即在物体滑行过程中称重的滑板秤，滑板秤的秤台上表面可以水平，也可以沿物体运行方向向下倾斜。上料单元可以安装在机架上，也可以自己有独立支架，还可以直接是生产线上的输送机或包装机的出料口，目的是上料并把物体之间的间距拉开，使物体依次顺序上秤台；对于称量精度和振动控制要求不高时，支架和机架合二为一。

本方案的具体特点还有，在称重单元和选别机构之间还设置有延时防护单元，延时防护单元上表面的物体入口处的位置稍低于称重单元的物体出口处的位置，延时防护单元上表面的物体出口处的位置略高于滑轨上表面物体入口处的位置。

一方面，对于很多高速动态称重控制系统，被检测物体移出称重单元时，要么还没有得到重量测试结果、无法给翻转驱动机构发出信号，要么发出了驱动信号、但是翻转驱动机构不能及时让滑轨处于正确位置；所以，物体移出称重单元后需要一定延时才能进行选别动作。另一方面，称重单元的量程有限，为保证翻转驱动机构的快速响应，翻转驱动机构的力量都很大；由于物体没有按规定长度间隔上到输送机，或出现没有识别的如空包、连包等问题，可能导致控制柜给出的驱动信号与物体移动的节拍出现错节，滑轨开启或闭合时可能夹住物体，可能不但导致产品损坏，最重要的是还会导致称重单元的精度过载损坏、皮带损害。

通过在称重单元和选别机构中间设置过渡的延时防护单元，巧妙地解决了上述两个问题。延时防护单元的长度应大于物体移出称重单元的速度和自物体开始移出称重单元的时刻起到控制柜根据称重结果控制翻转驱动机构到位的时刻所间隔的时间段的乘积。控制翻转驱动机构到位的时刻越晚，延时防护单元的长度就越长；如称重结果在物体开始移出秤台之前就已得到且翻转驱动机构到位也很快，控制翻转驱动机构到位的时刻就会早于物体开始移出称重单元的时刻，延时防护单元的长度就可以接近零，不需延时功能，只需防护功能足够强，能防护秤台不受滑轨误动作损坏就行。高速分检秤的秤台都很短，重量结果大多是在物体出秤台之后得出的，采用本发明方案时，一般都需要设置延时防护单元。

延时防护单元为硬质板，硬质板的上表面为光滑的滑道。

对于大多数被称量物体，其表面都很光滑，而生产线的传送带速度也很快，被称物体都具有一定速度和惯性。所以，被称物体都可以在光滑的滑道上滑道一定时间；滑道可以作为延时的一种手段。万一驱动信号与物体移动的节拍出现错节，硬质的滑道不会因选别机构的滑轨的快速大力撞击而轻易损害。

延时防护单元为皮带输送机，皮带输送机与控制柜电连接。

对于滑动性不好的被称量物体，或生产线速度较低的被称量物体，需要采用皮带输送机来延时，并利用其保护精密的称重单元不受选别机构的滑轨误动作带来的损害。

上料单元、称重单元、选别机构依次布置，在滑轨停在第一静态位置、即翻转驱动机构驱动滑轨上表面与物体来料方向接轨、物体从滑轨上表面顺畅滑过的位置时，滑轨上表面物体入口处的位置略低于称重单元物体出口处的位置。

对于超高速反应的称重仪表，或秤台较长的称重单元（物体移出秤台台面时称重结果就已经出来并发送给翻转驱动机构、滑轨也已经到位了），称重单元后面可以直接接滑轨，中间不设置延时防护单元。

滑轨上表面的滑道为棱柱状结构。

对某些表面形状特殊的物体和表面粘稠的物体，棱柱状结构会改善滑动性并减少对滑轨上表面的磨损。滑轨上表面可以是光滑的平面，也可以是沿物体运行方向的棱柱体、U槽或V槽或W槽或其他特殊形状的棱柱状槽，还可以是一排并列平行的沿物体运行方向的光滑杆。

滑轨的上表面与下表面均为平面。

一般选择满足期望的被称量物体在滑轨的上表面滑过进入接合格产品的接料单元，不符合要求的迎面冲向滑轨的下表面落入不符合要求产品的接料单元，接料单元可以是料筐，也可以使皮带输送机。结构最简单、制造成本最低、清洗最方便的滑轨是平板折弯结构。为控制冲向滑轨下表面的被称量物体的下落姿态，滑轨的下表面与上表面可以平行、也可以不平行，还可以是抛物线状；例如，滑轨上表面为平面滑道结构，下表面沿物体前行方向为抛物线滑道结构。

翻转驱动机构为气缸，在滑轨上设有滑轨铰接轴，在支架上设有支架铰接轴，气缸的一端与滑轨铰接轴连接、另一端与支架铰接轴连接。

翻转驱动机构为电机，电机固定在支架上，转轴和滑轨刚性连接，电机与转轴连接，电机通过转轴驱动滑轨翻转。

翻转驱动机构也可以为电动推杆或电磁推杆，电动推杆或电磁推杆与滑轨侧面的转轴以外的滑轨铰接轴连接；翻转驱动机构还可以为电机或气动旋转元件，电机或气动旋转元件与滑轨侧面的转轴连接。

称重单元为倾斜放置的滑板秤，上料单元、称重单元、延时防护单元、滑轨依次布置，上料单元与称重单元平行相对、向下倾斜。

本发明还包括：在选别机构前端一定距离设置光电检测装置，根据物体移动速度、物体长度和光电检测时刻来确认被称量物体的具体位置，进一步确认翻转驱动机构的动作。重量分级秤可以根据多个选别机构前端的光电检测装置的响应来确定何时、哪个翻转驱动机构动作。

本发明还提供一种惯性剔除装置，包括支架、设置于支架上至少一个选别机构，每个选别机构对应设置至少一个接料单元，其特征是：选别机构包括设置于支架上的滑轨，滑轨的上表面、下表面均为光滑的滑道，滑轨与支架通过转轴连接，在支架上还设置翻转驱动机构驱动滑轨绕转轴转动。

本方案的具体特点还有，在选别机构之前还设置有延时防护单元。

延时防护单元为硬质板，硬质板的上表面为光滑的滑道。

延时防护单元为皮带输送机。

本发明的有益效果：

本发明的一种重量选别秤，相比现有技术，同时具有如下突出的有益效果：

一、选别机构结构简单、制造成本低、清洗容易。

二、没有摆杆或推杆的扫地动作，特别适合轻、薄产品的重量选别。

三、硬质滑轨比输送皮带更耐用，选别机构寿命更高、可靠性更高。

四、驱动重量轻、尺寸小的滑轨，选别动作更安静，气动噪声小。

五、低成本多级分选，一套选别机构可实现3级或更多级分选：滑轨的下表面迎向物体来料方向，可以很好地控制物体的落点。控制滑轨的下表面仰角，既可以让不同形状、不同速度的物体的落入点相同，也可以让同一类物体（按不同重量范围）落入点不同。

六、选别机构占用空间尺寸非常小,适于紧凑的生产线空间：

对于软薄的物体，以翻转皮带输送机剔除机构为例，生产线皮带速度接近0时，翻转皮带输送机的长度至少要大于物体的长度的一半才能让物体重心向下方倾斜，而本发明所需长度仅仅是滑轨下表面翻起时能拦住物体的所需滑轨高度，只需让滑轨下表面与物体来料方向所呈夹角A小于45°的锐角即可；生产线皮带速度非常高时，翻转皮带输送机的长度需要很长，否则物体下落时将撞到平行后置的接料单元。而本发明所需长度仍然远小于物体长度，只需让滑轨下表面与物体来料方向呈小于45°的锐角即可。

以摆杆剔除机构为例，皮带输送机长度至少要大于物体长度，也要大于摆杆长度在最大摆角时在物体运行方向的投影。

以推杆剔除机构、气吹、真空吸嘴、升降皮带输送机为例，皮带输送机长度至少要大于物体长度。

七、分检效率更高：

1、以生产线速度60m/min、物体长度80mm高度10mm、选别机构后面的皮带输送机辊筒的直径40mm为例.对于翻转皮带输送机剔除机构，物体前端上表面落到辊筒下边缘需要时间约为0.1s，物体长度平移需时0.08s,物体整体落到辊筒之下的时间总计0.18s；而本发明物体全部落到滑轨下表面只需0.08s。物体越短，两种方案的选别效率差别更大。

2、生产线如果连续出现不合格品，滑轨只需保持在一个静态位置即可；而直线推杆或气吹方式则需要反复动作。

总之，上述所有优点极大地扩展了重量选别秤的适用范围。

附图说明

图1是重量选别秤的结构示意图。图中，1-上料单元，2-称重单元，21-称重传感器，3-延时防护单元，41-滑轨铰接轴，42-滑轨，43-气缸，11-电机，44-转轴，45-支架铰接轴，46-光电检测装置，5-第一接料单元，6-机架，7-控制柜，8-支架，9-第二接料单元，66-被称量物体。

图2是滑轨处于第一静态位置时重量选别秤的示意图。

图3是滑轨的立体图。

图4是延时防护单元为皮带输送机的重量选别秤的结构示意图。

图5是没有延时防护单元的重量选别秤的结构示意图。

图6是翻转驱动机构为电机的重量选别秤的结构示意图。

图7是有多个选别机构的水平式重量分级秤的结构示意图。图中，10-第三接料单元。

图8是有多个选别机构的倾斜式重量分级秤的结构示意图。

图9是单个选别机构的多级分选秤的结构示意图。

图10是滑轨下表面与物体运行方向所呈角度示意图。图中，A-滑轨下表面与物体运行方向所呈夹角。

具体实施方式

实施例1：如图1、2所示，一种重量选别秤，包括机架6和控制柜7、上料单元1、设置于机架6上的称重单元2，还包括至少一个选别机构，每个选别机构对应设置至少一个接料单元，选别机构包括支架8、滑轨42，滑轨42的上表面、下表面均为光滑的滑道，滑轨42与支架8通过转轴44连接，在支架8上还设置翻转驱动机构驱动滑轨42绕转轴44转动，上料单元1、称重单元2、翻转驱动机构分别与控制柜7电连接。箭头所指为物体运行方向或称物体来料方向。

在称重单元2和选别机构之间还设置有延时防护单元3，延时防护单元3上表面的物体入口处的位置稍低于称重单元2的物体出口处的位置，延时防护单元3上表面的物体出口处的位置略高于滑轨42上表面物体入口处的位置。

如图1、2所示，延时防护单元3为硬质板，硬质板的上表面为光滑的滑道。

如图3所示，滑轨42的上表面与下表面均为平面，而且平行，由金属板材折弯成形，也可由塑料注塑成形，可以铸造、烧结、焊接成形，还可机加工成形。

本方案的具体特点还有，翻转驱动机构为气缸43，滑轨42侧面在转轴44以外设有滑轨铰接轴41，支架8上设有支架铰接轴45，气缸43一端与滑轨铰接轴41连接、另一端与支架铰接轴45连接。

转轴44由不贯穿滑轨42的设置在滑轨42两侧的两根短轴组成。转轴44也可以是一根夹在滑轨42上表面和下表面之间的贯穿滑轨42的通轴。图1、2中，滑轨42与支架8在滑轨42侧面的中后部通过转轴44连接，滑轨铰接轴41设在滑轨42的面向观众的一侧并位于该侧的转轴44的左边，支架铰接轴45设在支架8面向观众的一侧且在滑轨42的转轴44的下方。图2为气缸43收缩复位时，滑轨42上表面与延时防护单元3的上表面平行对接且位置略低，此时滑轨42 的位置称为第一静态位置；图1为气缸43活塞伸出时，滑轨42的下表面以对物体来料方向所呈夹角A为小于45°的锐角的姿态迎向延时防护单元的上表面，此时滑轨42 的位置称为第二静态位置，物体从滑轨42下表面通过。

图1、2中，第一接料单元5为皮带输送机，第二接料单元9为接料筐。

以分检美容用面膜为例，面膜长163mm宽139mm厚约3mm，称重单元2的皮带输送机的速度为1m/s，延时防护单元3为3mm厚304不锈钢平板、沿物体运行方向长200mm、固定在支架8上，滑轨42为3mm厚304不锈钢板激光切割后折弯成形、上表面沿物体运行方向长100mm，见图3，滑轨42的滑轨铰接轴41的安装孔距离滑轨42左边25mm、滑轨42的转轴44的安装孔距离滑轨42左边75mm，两个安装孔均距滑轨42上表面15mm，滑轨42向延时防护单元3方向仰起的第二静态位置为其滑轨42下表面对物体来料方向所呈夹角A为30°，分检速度达到120包/分钟，滑轨42交替位于第一静态位置和第二静态位置的速度可满足每包面膜都有旋转动作，合格品滑过滑轨42的上表面进入打包生产工位，不合格品被滑轨42的下表面导引至不合格品接料筐。本发明工作时再不出现原来在皮带输送机上推杆剔除机构时常出现的夹堵面膜情况，本发明的选别单元沿物体运行方向的长度也只有300mm，而原来皮带输送机剔除机构的长度都在450mm以上；本发明中的选别机构的造价也只是现有技术的十分之一；本发明的选别机构可以方便用水清洗；遇到连续不合格品，滑轨42只需要保持在第二静态位置即可，对气源要求低；工作噪声小。本发明也特别适用于各种中药小包装袋的称重选别。

实施例2：本实施例与实施例1相同之处不再赘述，区别在于：如图4所示，一种重量选别秤，延时防护单元3为皮带输送机，皮带输送机与控制柜7电连接。

实施例3：本实施例与实施例1相同之处不再赘述，区别在于：如图5所示，一种重量选别秤，在称重单元2和选别机构之间没有延时防护单元3；上料单元1、称重单元2、选别机构依次布置，在滑轨42停在第一静态位置、即翻转驱动机构驱动滑轨42上表面与物体来料方向接轨、物体可从滑轨42上表面顺畅滑过的位置时，滑轨42上表面的物体入口处的位置略低于称重单元2物体出口处的位置。

本方案适于称重单元2的秤台很长或称重结果输出速度很快，以致控制柜7在物体开始移出秤台前就已经得出称重结果并已经驱动滑轨42到位的重检秤。

实施例4：本实施例与实施例1相同之处不再赘述，区别在于：一种重量选别秤，滑轨42上表面的滑道为棱柱状结构。最优方案为，延时防护单元3表面也具有与滑轨42上表面同样的棱柱状结构，而且二者平行相对、棱柱轮廓匹配对应（例如，波浪形的棱柱状，则硬质板的上表面与滑轨42的上表面均为峰对峰、谷对谷），滑轨42的位置比硬质板略低。

实施例5：本实施例与实施例1相同之处不再赘述，区别在于：如图6所示，一种重量选别秤，翻转驱动机构为电机11，电机11固定在支架8上，转轴44和滑轨42刚性连接，电机11与转轴44连接，电机11通过转轴44驱动滑轨42翻转。

实施例6：本实施例与实施例2相同之处不再赘述，区别在于：如图7所示，一种重量分级秤，有2个或2个以上选别机构和与选别机构对应的多个接料单元，上料单元1、称重单元2均水平布置，可以把不同重量范围的物体收集到对应的接料单元中。

图7显示，依次有2个选别机构，3个接料单元：第一接料单元5、第二接料单元9和第三接料单元10，物体滑过前面的选别机构的滑轨42上表面、冲向后面的选别机构的滑轨42下表面、被后面的滑轨下表面引导落入接料单元10。

实施例7：一种有多个选别机构的倾斜式重量分级秤，见图8，与实施例6的相同之处不再赘述，区别在于：称重单元2为倾斜放置的滑板秤，上料单元1、称重单元2、延时防护单元3、滑轨42依次布置，上料单元1与称重单元2平行相对、向下倾斜。

延时防护单元3为硬质板，硬质板的上表面为光滑的滑道。

本图在称重单元2后面，又先后依次倾斜平行布置了延时防护单元3和2个选别机构，为使物体顺畅移动，它们的位置依次降低，2个选别机构的2个滑轨的上表面和下表面均为光滑平板滑道。图8中，第二个选别机构的滑轨向上仰起，物体从第二个选别机构的滑轨下表面通过落入连接单元10。上料单元1可以是皮带输送机，也可以是滑板，还可以是包装机的出料口，目的是使物体能从上料单元1获得足够的运动初速度，物体滑行的倾角和物体对滑板秤的摩擦系数也均需保证物体能自由滑过选别机构。

称重单元2的倾斜角度一般在5-30°之间。物体要靠惯性和势能至少滑过称重单元2、延时防护单元3、滑轨42，所以倾斜角度不能太小。控制柜7采集物体重量数据需要时间，计算出每个独立物体的重量数据也需要时间，也即称重结果的输出要滞后于物体滑过称重单元2的大部分长度的时刻，所以，如果秤台倾斜角度太大，物体速度太快，会出现称重精度下降、选别机构如果离称重单元不很远、将来不及选别动作。

实施例8：一种只有单个选别机构的多级分选秤，见图9，与实施例1相同之处不再赘述，区别在于：图9中，光电检测装置46位于延时防护单元3的中部上部或侧面中部上部并与控制柜7电连接，光电检测装置46检测到物体即将到达滑轨42上表面的物体入料口后，控制柜7根据检测的重量结果，如果需要物体落入接料单元9，则立即驱动滑轨42翻转仰起到第二静态位置，让物体从滑轨42的下表面滑落至接料单元9；如需要物体落入接料单元10，则根据控制柜7设定的物体移动速度和物体长度计算物体的重心滑上滑轨42的时刻，到时刻后仍然驱动滑轨42翻转至第二静态位置，物体从滑轨42上表面滑落至接料单元10（滑轨42 的长度需至少大于物体的重心到物体前端的距离，滑轨42 在第二静态位置时其上表面的出料口与接料单元5的左下端需有足够物体滑过的间隙）；如需要物体落入接料单元5，则保持滑轨42位于第一静态位置，即上表面与延时防护单元平行对接姿态，物体将滑至接料单元5。可以根据接料单元9和10的沿物体移动方向的尺寸大小和间距设置滑轨42上表面和下表面呈一定夹角，或使滑轨42下表面为曲面。

这样，只用单个选别机构就可以对物体的重量进行3个级别的分选。

实施例9：一种采用多位置翻转驱动机构的多级分选秤，与实施例1相同之处不再赘述，区别在于：翻转驱动机构为多位置气缸或无极电机，可使滑轨42的下表面停留在3个或3个以上的静态位置，实现被称重物体仅只通过滑轨42的下表面就可以落入多个接料单元。

实施例10：如图1所示，一种惯性剔除装置，包括支架8、设置于支架8上至少一个选别机构，每个选别机构对应设置至少一个接料单元，选别机构包括设置于支架8上的滑轨42，滑轨42的上表面、下表面均为光滑的滑道，滑轨42与支架8通过转轴44连接，在支架8上还设置翻转驱动机构驱动滑轨42绕转轴44转动。如图2所示，在选别机构之前还设置有延时防护单元3。延时防护单元3为硬质板，硬质板的上表面为光滑的滑道。如图4所示，延时防护单元3为皮带输送机。惯性剔除装置工作时，需将其物体入口端靠近称重单元2的称重平台的物体出口端，调整好相对位置，让被检测物体可以顺利移到惯性剔除装置上，把翻转驱动机构与控制称重单元2的电控柜7电连接，由控制称重单元2的电控柜7判定被检测物体是应从滑轨42的上表面滑过、还是从滑轨42的下表面通过并将驱动信号发给惯性剔除装置。