一、问题的引出
（一）电子皮带秤的结构设计与应用在我国得到了长足的发展其中：
（1）电子皮带秤的承载器结构，经历了从传统的刀口支撑式、十字簧片式、橡胶耳轴支撑式、悬臂式发展至如今的直接承重式承载器。
（2）电子皮带秤秤架结构，也从以前的单托辊、双托辊、双杠杆多托辊、直接承重式多托辊秤架结构，发展至如今的双秤台冗余式和阵列式结构。
（3）皮带秤的准确度，也提高到了0.2%级。
但是，上述结构的电子皮带秤，在小流量称重的工况下，称重区物料重量只占传感器量程的极少部分，会影响到配料秤的流量控制精度。因此，传统的直接承重式结构的皮带秤，不适合在小流量配料的工况下使用。
（二）传统承载器结构的缺陷与不足
传统的单托辊直接承重式皮带秤承载器，如图1所示。
传统的单托辊直接承重式皮带秤承载器是把物料重量通过皮带，托辊再经支撑框架传递到称
重传感器。在很多小流量工况下，称重框架重量是物料的几倍，这样传感器的量程主要被承载器占用，物料重量变化相对于传感器的量程来说只占很小部分，必然影响承载器灵敏度以及精度，而定量给料机承载器的灵敏度直接影响了系统控制精度。如果一味的减轻承载器重量，则会影响承载器刚性，也会影响称量精度。

带“平衡重”的杠杆式或十字簧片式承载器虽然能抵消大部分秤架重量，但力传递过程中会受到杠杆平衡重的干扰，在物料重量周期性波动的场合会把物料波动放大，直接造成控制器输出波动。
二、模块化计量托辊简介
（一）模块化计量托辊，获得国家发明专利。模块化计量托辊，是余姚市通用仪表有限公
司研发的专为平型托辊式皮带输送机进行连续计量的电子皮带秤承载器。模块化计量托辊，获得发明专利。
（二）模块化计量托辊结构
模块化计量托辊结构，如图2所示。

式轴销传感器，它的优点在于传感器受力点成内偏方式，缩小了安装位置。
（2）嵌入式安装的模块化计量托辊，可代替原皮带机的上托辊，以适用于在皮带机上直按安装。可广泛应用于定量给料机，定量装车秤等连续计量场合，也能对传统结构的定量给料机进行改造。
（3）模块化计量托辊的称重传感器直接支撑了计量托辊，不需要专门的托辊支撑架，具有直接承重式承载器的优点，且重量减轻，力的传递更直接，准确。运行中，不需杠杆式承载器那样的平衡配重，所以不存在承载器因“平衡重”产生的干扰。模块化计量托辊省去了称重框架这个环节，承载器的重量大幅度降低，特别在小流量的计量方面有很大优势。
（4）模块化计量托辊，集成了称重功能，所以使安装也变得简单，并且带有高度调整机构，比传统的通过垫片调节精度更高，也更便捷。秤架的加工也变得简单。承载器安装与托辊安装方式相近，只需在框架上增加模块化计量托辊的定位装置即可，所以在安装空间上也大大减少。
三、模块化计量托辊在电子皮带秤中的应用
（一）可组成多承载器阵列式称重
由于模块化计量托辊安装简单，就能简单的实现阵列式称重。
阵列式称重，是由多组承载器连续安装，组成一组称重阵列，每个阵列能单独实现数值采样，通过各组阵列的采样值比较，能实现皮带秤故障监测。
从近几年皮带秤的发展来看，阵列式称重比传统的多托辊承载器精度更高，长期稳定性也更好。
（三）模块化计量托辊的结构应用特点
（1）模块化计量托辊，由两只称重传感器，两个调心轴承，托辊滚筒，传感器支架及固定安装
件组成。计量托辊专用称重传感器，设计为珀尔多承载器阵列式称重，大多应用于大皮带机计量秤场合。配料秤物料出料均匀，本身就有较高的计量精度，而且配料秤一般长度也较短，只有很短的空间适合作为称重段，传统的直接承重式承载器若要组成阵列就需要较大的空间，杠杆式承载器需要的空间更大，所以很少采用阵列式称重。
模块化计量托辊的安装空间与普通托辊的安
装空间相当，能容易实现两组或多组计量托辊的安装，实现配料秤阵列式计量，如图3所示。

当安装两组及两组以上的计量托辊阵列时，单个模块可以实现重量值独立采样，配合现在的双通道皮带秤积算仪表，就能实现承载器冗余功能：在某个称重阵列故障的情况下能切换至另一组阵列继续工作，不会因单个传感器或单个阵列单元故障而影响皮带秤甚至整条生产线的正常工作，这在某些需要连续工作的场合特别适用。
（二）可适应实时除皮技术的应用
实时除皮技术，是在下料区之前设立皮重称量平台，皮重秤实时检测给料机皮重值，并通过皮重采样值以及称重采样值的延迟拟合得出当前的物料重量，主要应用于配料场合。模块化计量托辊本身就是一个称重平台，所以就能应用于实时除皮技术。
现在速度测量基本都是通过安装于尾部滚筒的编码器进行的，通过编码器可以把皮带周长进行脉冲量化，这样就能通过皮重检测区及称量区的距离测量换算后根据脉冲数进行数据延迟。
以1024脉冲的编码器以及190外径的滚筒为例，一个脉冲之间的皮带长度仅为0.6mm，所以具有相当高的延迟精度，使称重值和皮重值实现长度位置上的准确匹配，经过两者的数据拟合后，就能得出当前的物料准确值。
实时除皮技术的应用，能大幅度改善因皮带粘料，皮带偏载，以及温度效应等因素造成的零点波动所引起的皮带秤长期稳定性不好的问题。
机械上实现实时皮重检测一般有两种解决方案：
1、在皮带运行方向下料口之前增加专门的皮重检测平台，由于配料秤本身空间较少，所以必然需要大幅度增加给料机长度
2、在原给料机下料区设立皮重检测平台，上方再增设一台专门的进料输送机，这样增加的皮带机长度虽然很小，但是会增加整体高度，即占用空间又增加给料机成本。
采用模块化计量托辊就能很好的解决这方面的矛盾，由于不需要专门的称重框架，只需在下料前增加一组计量托辊就行。这样就能合理的利用给料机空间，不需要增加专门的给料输送机；由于安装位置就是原来托辊的空间，所以也不会妨碍到防跑偏装置或内清扫器的安装。
（三）可适应动态零点技术的应用
模块化计量托辊由于相对于传统的承载器重量更轻，所以在皮带秤零点的检测方面就更有优势。
传统零点校准与实际零点对比曲线，如图4所示。

传统的皮带秤零点校准方式为传感器检测一个或多个皮带运行周期的皮重值，得出一个皮重平均值作为瞬时皮重值，工作时瞬时流量计算是通过承载器检测的重量除去平均皮重值然后根据当前速度得出的。
采用模块化计量托辊采集零点时，传感器只检测托辊轴承，滚筒，及皮带皮重值，特别在皮带重量分布不均的情况下能更加准确。
动态零点校准与实际零点对比曲线，如图5所示。

动态零点则是通过测速传感器测量皮带的运行位置，不同位置对应不同的零点，对于皮带重量不均匀，宽窄不一，皮带破损引起的零点波动能一一记录。仪表检测的零点曲线与皮带实际曲线非常接近。工作时瞬时流量计算除去的是瞬时
皮重值，对于整周期计量来说虽然作用不大，但对于要实现实时流量控制的配料场合就非常实用了，传统除皮方式在物料相对稳定的状态下会因为皮带皮重值变化而影响运行速度，造成实际输出流量波动；采用动态零点技术就能很好的解决这个问题，由于除去的是对应皮带位置的瞬时皮重值，皮带重量的波动对瞬时流量造成的影响减小，从而提高了实际流量的控制精度。
图5动态零点校准与实际零点对比曲线
四、结束语
传统的直接承重式结构的皮带秤，不适合在小流量工况下的计量使用。尤其是在很多小流量工况下，称重框架重量就是物料的几倍，这样传感器的量程主要被承载器占用，物料重量变化相对于传感器的量程来说只占很小部分，必然影响承载器灵敏度以及精度。
模块化计量托辊的称重传感器直接支撑了计量托辊，不需要专门的托辊支撑架，具有直接承重式承载器的优点，力的传递直接，准确，承载器的重量大大减轻。
嵌入式计量托辊模块，可直接安装于皮带机架上替代承重托辊，安装简便可方便实现两组或多组计量托辊的安装，实现配料秤阵列式计量。
模块化计量托辊本身就是一个称重平台，所以就能应用于实时除皮技术。模块化计量托辊由于相对于传统的承载器重量更轻，所以在皮带秤零点的检测方面就更有优势。
由上述应用分析可看出，嵌入式计量托辊模块，在电皮带秤计量中，具有较好的推广应用价值。
 

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