1 概述

用作重量检验的检重秤需要设定称重产品的目标重量值 (Target Weight) 、限位值 (Limit) , 从而得到重量分区 (Weight Zone) , 以便按产品的称重值进行合格品、非合格品的分选。

一般用作重量检验的检重秤是按三重量分区或五重量分区进行设定, 顾名思义, 三重量分区和五重量分区分别有三个重量分区和五个重量分区。

三重量分区的检重秤投运前需设定目标重量值、上限值TO1和下限值TU1, 2个限位值将检重秤得到的所有称重数据值归类成三个重量分区:欠重区、合格区、超重区。低于下限值的欠重区和高于上限值的超重区产品均为不合格产品, 通过检重秤后都将被剔除, 而在上限值和下限值之间的合格区产品为合格产品。目标重量值及限位值设定需要遵守的规则是:

0<TUI<目标重量<TO1<检重秤最大量程如如图图11所所示示。。

图1 三重量分区的检重秤   下载原图

五重量分区的检重秤投运前需设定目标重量值、上上限值TO2、上限值TO1、下限值TU1和下下限值TU2, 4个限位值将检重秤得到的所有称重数据值归类成5个重量分区:欠重区、合格区-欠重区、合格区、合格区-超重区、超重区。低于下下限值的欠重区和高于上上限值的超重区产品均为不合格产品, 通过检重秤后都将被剔除;中心区为合格区;与合格区相邻的上下2个区分别是合格-超重区、合格-欠重区, 这2个区域的产品也算合格, 但较为勉强, 属报警区, 要提醒操作者注意如果合格-欠重区产品的数量比例超标, 也将作为不合格产品被剔除。目标重量值及限位值设定需要遵守的规则是:

0<TU2<TUI<目标重量<TO1<TO2<检重秤最大量程

如图2所示。

图2 五重量分区的检重秤   下载原图

一些检重秤在进行参数设置时, 需在“设备类型”一栏下选择以下选项:

三重量分区检重秤-美国法规

五重量分区检重秤-美国法规

五重量分区检重秤-欧盟 (EEC) 法规

用户选定后, 即可按要求进行限位值的设定。

由于有关检重秤限位值设定方法的资料极少, 本文将在简单介绍目标重量值的设定之后, 探讨检重秤限位值的设定方法。

2 目标重量值的设定

产品包装上标注的重量是产品消费者用钱支付的数量, 通常被称为“标签重量”, 在正常情况下, 除去皮重之外, 目标重量值必须设置等于或略高于标签重量, 确保同一批产品的平均重量不低于标签重量, 以达到相关法规对产品包装的要求。一批产品的平均重量超过标签重量部分的数量称为“溢装, Giveway”, “溢装”是生产厂商多支付给用户的那一部分产品, 目标重量值超过标签重量值的多少决定了产品的“溢装”数量, 因此应慎重设定。如经过测试, 加料装置产品包装的重量数据接近理想的正态分布, 加料装置加料量变化不大, 推荐可按标签重量 (加产品皮重值) 再加2倍检重秤的标准偏差来确定目标重量值。在实际应用过程中如觉得目标重量值欠妥, 还可根据现场情况在小范围内调整。

如果加料装置加料量的控制准确度高, 加料量变化小, 那么检重秤的标准偏差值也小, 目标重量值设定高于标签重量加产品皮重值的差值也越小。

3 限位值

这里以五重量分区检重秤为例进行限位值的设定, 通常限位值的设定与允许短缺量密切相关, 所以要先从允许短缺量说起。

3.1 允许短缺量

根据JJF 1070-2005《定量包装商品净含量计量检验规则》, 定量包装商品净含量在批量检验时, 虽然要求批量的平均实际含量应当等于或大于其标注净含量, 但也允许少量产品出现短缺量, 这称之为允许短缺量 (如表1所示) [1]。

表1 允许短缺量     下载原表

世界各国对允许短缺量的规定大致相同, 如欧盟的TNE (Tolerable Negative Error) 允许短缺量规定、加拿大政府的LOE (Limits of Error) 允许误差值规定、中国的允许短缺量T、美国的MAV (Maximum Allowable Variation) 最大允许偏差规定等等, 但在某些方面还是有差别的, 比如欧盟、加拿大的规定中为五重量分区, 在TU1限位值与TU2限位值之间属欠重产品如果不超过总量的2.5%, 则仍可作为合格品, 而美国没有这项规定, 只要产品重量不大于TU1限位值, 均属不合格品。正因为如此, 当按欧盟、加拿大的规定进行商品检重时, 应按五重量分区进行设置, 而按美国规定执行时, 则可由用户选择三重量分区或五重量分区。

检重秤的准确度越高, 包装产品称重值的分散度越小, 限位值可越靠近目标重量值。

表1中的允许短缺量T对检重秤的准确度提出了要求, 如果我们用标准偏差σ来代替准确度 (准确度=3σ) [2], 那么按美国法规的要求:

按欧盟法规的要求:

举例如下:

标签重量:Qn=71g, 查表11-1允许短缺量T=4.5g, 则按美国法规的要求的标准偏差:

按欧盟法规的要求的标准偏差:

3.2 TU1限位值

TU1限位值是在合格区和合格-欠重区两个重量分区之间的分界线。重量高于TU1限位值的产品一般为合格品, 但是产品批次的重量平均值必须大于或等于标签重量。TU1限位值的设定有好几种方法, 这将在下一节介绍。

3.3 TU2限位值

TU2限位值也是合格-欠重区和不合格区两个重量分区之间的分界线, 通常按TU2限位值与标签重量的差值是TU1限位值与标签重量差值的2倍考虑。重量低于TU2限位值的产品不能接受, 重量高于TU2限位值的产品, 按欧盟、加拿大的规定, 这部分产品的数量如果不超过总量的2.5%, 则仍可作为合格品。

3.4 TO1、TO2限位值

通常情况下, 按TU1、TU2与目标重量值对称的方式确定TO1、TO2限位值, 也有不设定该值, 超重产品不剔除, 也作为合格产品送到后续工序。

4 限位值设定的方法

无论是三重量分区的限位值还是五重量分区的限位值, 限位值设定主要是设定TU1限位值, 目前大体上有三种设定方法:按允许短缺量设定、按允差值设定、按现场运行情况设定。

4.1 按允许短缺量设定

按照被称重产品可接受的允许短缺量设定限位值, 这种做法符合各国标准、法规、规则的要求。

这种设定方法是在“标签重量Qn”的基础上进行设定, 如TU1限位值按以下公式计算[3]:

TU1=Qn (标签重量) -TNE (允许短缺量)

而其余限位值按以下公式计算:

EEC欧洲经济委员会规定:

整批产品的平均重量高于或等于Qn

整批产品中没有一件产品的重量低于Qn-2TNE

重量在Qn-TNE到Qn-2TNE之间的产品数最多不能高于整批产品总数的2.5%。

以下是一个设定例:

对某粉状物的包装产品, 检重秤与金属探测器组合使用, 程序设定的目标重量值为“标签重量”值200g, 包装皮重0g。

在如图3所示的运行画面中, 可以观察到以下设定数据和与实际操作有关的数据。设定数据有:目标重量值为200g, TU2、TU1、TO1、TO2 (这里上下限标注的代号与本文标注相反) 分别为218g、209g、191g、182g。可见TU1、TO1都是按目标重量值加或减允许短缺量设定, 而TU2、TO2都是按目标重量值加或减2倍允许短缺量设定, 还设定有一批包装产品的数量为820。与实际操作有关的数据有:当前最新检测到的产品重量为200.4g, 当前已检测到的批量包装产品平均重量为201.1g, 当前产品通过量为178件/min。在画面中间则是产品检重值的趋势图[4]。

但是这种设定办法还是存在一定的缺陷:由于在限位值附近存在一个“不确定区”, 比如这台检重秤的准确度在±3σ时为±1g, 那么实际重量为191g本该剔除的产品, 因称重结果在190.0g~192.0g之间, 将有约一半的可能性留在合格产品中。为此, 可对限位值作出如下修正:将TU1限位值再加上3σ (或2σ) 的准确度值。这样本例的TU1限位值191+1g (±3σ准确度) =192g, 相应的TU2、TO1、TO2也分别调整为183g、208g、217g。

图3 检重秤运行画面   下载原图

这种设定方法是目前应用较多, 还可以在一些检重秤的称重显示器上进行自动设定, 因为“目标重量”值用户已经设定, 而TNE (允许短缺量) 可根据设定的“目标重量”值查找到, 所以检重秤的称重显示器将会自动计算并显示限位值, 这种计算还会考虑检重秤的准确度。

4.2 按允差值设定

如果用户提出的要求是允差值 (合格产品重量变化范围) , 那么也可以按允差值来设定限位值。

如某产品及其使用的检重秤条件为:

允差值为:4.54g±0.16g

也可以表示为产品的合格重量变化范围为:

4.38g<合格品<4.70g

如果检重秤的准确度为:±0.05g, 这就意味着测量时存在一个“灰色带” (或称模糊带) , 以显示值为4.38g为例, 产品的真实重量位于4.33g~4.43g之间, 那么这一个产品就有可能存在重量不合格的风险。为了实实在在保证产品重量合格, 就必须将产品的合格重量变化范围调整为:4.43g<合格品<4.65g。

目标重量及限位值可分别设置为:目标重量:4.54g, TU1:4.43g, TO1:4.65g。

从上述按允差值设定过程可看出, 允差值范围不应围过窄, 至少应该大于2倍检重秤的准确度, 否则扣除检重秤的准确度后, 产品的合格重量范围太小, 限位值的设定就无法进行。或者可以这么说, 当用户提出的允差值范围过窄时, 所选用的检重秤准确度应该高。

一般情况检重秤的准确度至少应该是小于允差值范围的1/4, 合理的检重秤准确度是小于允差值范围的1/8。

4.3 按现场运行情况设定

可先按上述设定办法先设定限位值, 然后根据现场实际情况进行调整。如重新设定目标重量值、限位值。以下举几个例子:

例1[5]:某粉状物的包装袋标签净重值为454g, 包装皮重10g, 标签重量 (毛重) 值为464g。经过测试, 加料装置加料454g的变化值为13g, 产品包装的重量数据接近理想的正态分布, 其平均重量值为477g, 标准偏差为4g。由于平均重量值远超过包装袋的“标签重量” (毛重) 值, 超装量偏大, 故按“标签重量” (毛重) 值加2倍标准偏差8g来确定目标重量值, 即为464+8=472g, 包装产品重量等于大于464g比例为97.73%, 即2σ范围内的概率95.45%再加上余下比例的一半 (超重、欠重各占一半) 的2.28%, 此时欠重部分为2.27%。

确定了目标重量值, 则马上可得到限位值:下限限位值TU1为464g。但考虑产品包装的平均重量值为472g, 所以少部分产品包装欠重只要不超过规定的量值仍然是允许的。包装袋标签净重值为454g, 查规定300g~500g的产品可允许短缺量为3%, 即11.62g, 所以可将下限限位值设定为462g, 此时剔除率为0.62%。上限限位值TO1可按下限限位值与目标重量值的对称关系定为482g, 也可根据剔除数量的百分比要求设定, 当超重产品无须剔除时, 也可不设定上限限位值。

例2[6]:某产品目标重量值为1 203g, 限位值设定为:TU1:1 191g, TU2:1 173g, TO1:1215g, TO2:1 233g。查表11-1可知允许短缺量是产品净重的1.5%, 这大致是1 200×0.15=18g, 现在目标重量值与TU1相差12g, 远小于允许短缺量;而且目标重量值与TU2相差30g, 差值不是TU1差值两倍的关系;该检重秤的标准偏差值σ为4.452g, 3σ约为13.4g, 也大于12g。由此可见, 限位值是按现场运行情况设定的。从图中数据可见, 剔除的产品数13占该批产品总数212的6%, 偏大了一点, 而产品重量的平均值为1 204.16g, 则较为理想 (如图4所示) 。

图4 检重秤运行画面   下载原图

5 结束语

用作重量检验的检重秤在投运前要对设定值进行设定, 这关系到检重秤的正常运行, 也关系到减少溢装量、提高企业的经济效益, 因此应该受到检重秤运行维护人员的重视。本文探讨的几种检重秤设定值的设定方式, 可供大家参考。