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一、問題的引出
（一）電子皮帶秤的結(jié)構(gòu)設計與應用在我國得到了長足的發(fā)展其中：
（1）電子皮帶秤的承載器結(jié)構(gòu)，經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的刀口支撐式、十字簧片式、橡膠耳軸支撐式、懸臂式發(fā)展至如今的直接承重式承載器。
（2）電子皮帶秤秤架結(jié)構(gòu)，也從以前的單托輥、雙托輥、雙杠桿多托輥、直接承重式多托輥秤架結(jié)構(gòu)，發(fā)展至如今的雙秤臺冗余式和陣列式結(jié)構(gòu)。
（3）皮帶秤的準確度，也提高到了0.2%級。
但是，上述結(jié)構(gòu)的電子皮帶秤，在小流量稱重的工況下，稱重區(qū)物料重量只占傳感器量程的極少部分，會影響到配料秤的流量控制精度。因此，傳統(tǒng)的直接承重式結(jié)構(gòu)的皮帶秤，不適合在小流量配料的工況下使用。
（二）傳統(tǒng)承載器結(jié)構(gòu)的缺陷與不足
傳統(tǒng)的單托輥直接承重式皮帶秤承載器，如圖1所示。
傳統(tǒng)的單托輥直接承重式皮帶秤承載器是把物料重量通過皮帶，托輥再經(jīng)支撐框架傳遞到稱
重傳感器。在很多小流量工況下，稱重框架重量是物料的幾倍，這樣傳感器的量程主要被承載器占用，物料重量變化相對于傳感器的量程來說只占很小部分，必然影響承載器靈敏度以及精度，而定量給料機承載器的靈敏度直接影響了系統(tǒng)控制精度。如果一味的減輕承載器重量，則會影響承載器剛性，也會影響稱量精度。

帶“平衡重”的杠桿式或十字簧片式承載器雖然能抵消大部分秤架重量，但力傳遞過程中會受到杠桿平衡重的干擾，在物料重量周期性波動的場合會把物料波動放大，直接造成控制器輸出波動。
二、模塊化計量托輥簡介
（一）模塊化計量托輥，獲得國家發(fā)明專利。模塊化計量托輥，是余姚市通用儀表有限公
司研發(fā)的專為平型托輥式皮帶輸送機進行連續(xù)計量的電子皮帶秤承載器。模塊化計量托輥，獲得發(fā)明專利。
（二）模塊化計量托輥結(jié)構(gòu)
模塊化計量托輥結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

式軸銷傳感器，它的優(yōu)點在于傳感器受力點成內(nèi)偏方式，縮小了安裝位置。
（2）嵌入式安裝的模塊化計量托輥，可代替原皮帶機的上托輥，以適用于在皮帶機上直按安裝?？蓮V泛應用于定量給料機，定量裝車秤等連續(xù)計量場合，也能對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的定量給料機進行改造。
（3）模塊化計量托輥的稱重傳感器直接支撐了計量托輥，不需要專門的托輥支撐架，具有直接承重式承載器的優(yōu)點，且重量減輕，力的傳遞更直接，準確。運行中，不需杠桿式承載器那樣的平衡配重，所以不存在承載器因“平衡重”產(chǎn)生的干擾。模塊化計量托輥省去了稱重框架這個環(huán)節(jié)，承載器的重量大幅度降低，特別在小流量的計量方面有很大優(yōu)勢。
（4）模塊化計量托輥，集成了稱重功能，所以使安裝也變得簡單，并且?guī)в懈叨日{(diào)整機構(gòu)，比傳統(tǒng)的通過墊片調(diào)節(jié)精度更高，也更便捷。秤架的加工也變得簡單。承載器安裝與托輥安裝方式相近，只需在框架上增加模塊化計量托輥的定位裝置即可，所以在安裝空間上也大大減少。
三、模塊化計量托輥在電子皮帶秤中的應用
（一）可組成多承載器陣列式稱重
由于模塊化計量托輥安裝簡單，就能簡單的實現(xiàn)陣列式稱重。
陣列式稱重，是由多組承載器連續(xù)安裝，組成一組稱重陣列，每個陣列能單獨實現(xiàn)數(shù)值采樣，通過各組陣列的采樣值比較，能實現(xiàn)皮帶秤故障監(jiān)測。
從近幾年皮帶秤的發(fā)展來看，陣列式稱重比傳統(tǒng)的多托輥承載器精度更高，長期穩(wěn)定性也更好。
（三）模塊化計量托輥的結(jié)構(gòu)應用特點
（1）模塊化計量托輥，由兩只稱重傳感器，兩個調(diào)心軸承，托輥滾筒，傳感器支架及固定安裝
件組成。計量托輥專用稱重傳感器，設計為珀爾多承載器陣列式稱重，大多應用于大皮帶機計量秤場合。配料秤物料出料均勻，本身就有較高的計量精度，而且配料秤一般長度也較短，只有很短的空間適合作為稱重段，傳統(tǒng)的直接承重式承載器若要組成陣列就需要較大的空間，杠桿式承載器需要的空間更大，所以很少采用陣列式稱重。
模塊化計量托輥的安裝空間與普通托輥的安
裝空間相當，能容易實現(xiàn)兩組或多組計量托輥的安裝，實現(xiàn)配料秤陣列式計量，如圖3所示。

當安裝兩組及兩組以上的計量托輥陣列時，單個模塊可以實現(xiàn)重量值獨立采樣，配合現(xiàn)在的雙通道皮帶秤積算儀表，就能實現(xiàn)承載器冗余功能：在某個稱重陣列故障的情況下能切換至另一組陣列繼續(xù)工作，不會因單個傳感器或單個陣列單元故障而影響皮帶秤甚至整條生產(chǎn)線的正常工作，這在某些需要連續(xù)工作的場合特別適用。
（二）可適應實時除皮技術的應用
實時除皮技術，是在下料區(qū)之前設立皮重稱量平臺，皮重秤實時檢測給料機皮重值，并通過皮重采樣值以及稱重采樣值的延遲擬合得出當前的物料重量，主要應用于配料場合。模塊化計量托輥本身就是一個稱重平臺，所以就能應用于實時除皮技術。
現(xiàn)在速度測量基本都是通過安裝于尾部滾筒的編碼器進行的，通過編碼器可以把皮帶周長進行脈沖量化，這樣就能通過皮重檢測區(qū)及稱量區(qū)的距離測量換算后根據(jù)脈沖數(shù)進行數(shù)據(jù)延遲。
以1024脈沖的編碼器以及190外徑的滾筒為例，一個脈沖之間的皮帶長度僅為0.6mm，所以具有相當高的延遲精度，使稱重值和皮重值實現(xiàn)長度位置上的準確匹配，經(jīng)過兩者的數(shù)據(jù)擬合后，就能得出當前的物料準確值。
實時除皮技術的應用，能大幅度改善因皮帶粘料，皮帶偏載，以及溫度效應等因素造成的零點波動所引起的皮帶秤長期穩(wěn)定性不好的問題。
機械上實現(xiàn)實時皮重檢測一般有兩種解決方案：
1、在皮帶運行方向下料口之前增加專門的皮重檢測平臺，由于配料秤本身空間較少，所以必然需要大幅度增加給料機長度
2、在原給料機下料區(qū)設立皮重檢測平臺，上方再增設一臺專門的進料輸送機，這樣增加的皮帶機長度雖然很小，但是會增加整體高度，即占用空間又增加給料機成本。
采用模塊化計量托輥就能很好的解決這方面的矛盾，由于不需要專門的稱重框架，只需在下料前增加一組計量托輥就行。這樣就能合理的利用給料機空間，不需要增加專門的給料輸送機；由于安裝位置就是原來托輥的空間，所以也不會妨礙到防跑偏裝置或內(nèi)清掃器的安裝。
（三）可適應動態(tài)零點技術的應用
模塊化計量托輥由于相對于傳統(tǒng)的承載器重量更輕，所以在皮帶秤零點的檢測方面就更有優(yōu)勢。
傳統(tǒng)零點校準與實際零點對比曲線，如圖4所示。

傳統(tǒng)的皮帶秤零點校準方式為傳感器檢測一個或多個皮帶運行周期的皮重值，得出一個皮重平均值作為瞬時皮重值，工作時瞬時流量計算是通過承載器檢測的重量除去平均皮重值然后根據(jù)當前速度得出的。
采用模塊化計量托輥采集零點時，傳感器只檢測托輥軸承，滾筒，及皮帶皮重值，特別在皮帶重量分布不均的情況下能更加準確。
動態(tài)零點校準與實際零點對比曲線，如圖5所示。

動態(tài)零點則是通過測速傳感器測量皮帶的運行位置，不同位置對應不同的零點，對于皮帶重量不均勻，寬窄不一，皮帶破損引起的零點波動能一一記錄。儀表檢測的零點曲線與皮帶實際曲線非常接近。工作時瞬時流量計算除去的是瞬時
皮重值，對于整周期計量來說雖然作用不大，但對于要實現(xiàn)實時流量控制的配料場合就非常實用了，傳統(tǒng)除皮方式在物料相對穩(wěn)定的狀態(tài)下會因為皮帶皮重值變化而影響運行速度，造成實際輸出流量波動；采用動態(tài)零點技術就能很好的解決這個問題，由于除去的是對應皮帶位置的瞬時皮重值，皮帶重量的波動對瞬時流量造成的影響減小，從而提高了實際流量的控制精度。
圖5動態(tài)零點校準與實際零點對比曲線
四、結(jié)束語
傳統(tǒng)的直接承重式結(jié)構(gòu)的皮帶秤，不適合在小流量工況下的計量使用。尤其是在很多小流量工況下，稱重框架重量就是物料的幾倍，這樣傳感器的量程主要被承載器占用，物料重量變化相對于傳感器的量程來說只占很小部分，必然影響承載器靈敏度以及精度。
模塊化計量托輥的稱重傳感器直接支撐了計量托輥，不需要專門的托輥支撐架，具有直接承重式承載器的優(yōu)點，力的傳遞直接，準確，承載器的重量大大減輕。
嵌入式計量托輥模塊，可直接安裝于皮帶機架上替代承重托輥，安裝簡便可方便實現(xiàn)兩組或多組計量托輥的安裝，實現(xiàn)配料秤陣列式計量。
模塊化計量托輥本身就是一個稱重平臺，所以就能應用于實時除皮技術。模塊化計量托輥由于相對于傳統(tǒng)的承載器重量更輕，所以在皮帶秤零點的檢測方面就更有優(yōu)勢。
由上述應用分析可看出，嵌入式計量托輥模塊，在電皮帶秤計量中，具有較好的推廣應用價值。
 

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