CN109132461B - 一种应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法，属于灌装生产线技术领域，基于动态缓冲平台实现的，所述动态缓冲平台包括并列设置且输送方向相反的第一存储输送带和第二存储输送带、缓冲区域调节机构以及配套控制电路，所述第一存储输送带进端与上游输送带对接，所述第二存储输送带出端与下游输送带对接，所述缓冲区域调节机构包括借助直线导向机构和直线驱动机构设置在上述两列存储输送带上方的弧形导向板、铰接在弧形导向板自由端的开度板、设置在开度板自由端的摩擦配重复位装置。

Description

一种应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法
技术领域
本发明属于灌装生产线技术领域，具体涉及一种应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法。
背景技术
动态缓冲平台是饮料、日化行业灌装生产线中灌装瓶流的专用缓冲设备，设置在灌装生产线中各功能主机之间，用于避免上、下两道功能主机之间产能因其他因素变化后，导致产能不匹配而引发的全线停车事故。
现有动态缓冲平台，其缓冲功能主要是靠借助直线导向机构和直线驱动机构联合作用的导向板在输送方向相反的两组存储输送带上方往复移动来实现的，现有的导向板导向曲线大多是直线、圆弧线。而在当今节能降耗、绿色环保的社会大背景下，各灌装厂应用轻量化灌装瓶成为主流，轻量化灌装瓶应用在现有动态缓冲平台上时，容易在缓冲区域发生挤歪、倒瓶的现象，严重时导致灌装瓶磨损、出现废品，上述现象是由于在输送缓冲过程中灌装瓶之间摩擦力过大造成的；另外，现有动态缓冲平台应用轻量化灌装瓶时，由于缓冲功能不能实时根据瓶流速率进行调节，致使灌装生产线中灌装瓶流难以得到控制，并使灌装生产线也难以满负荷的工作，只能达到设计生产效率的百分之八十左右。因此，现有动态缓冲平台已经很难满足企业的实际生产要求。
综上所述，如何合理设计动态缓冲平台的结构及控制策略，实现高效率、无压力的灌装瓶流输送，成为新形势下灌装企业的新需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法，通过对缓冲区域控制机构的结构和控制策略进行改进，使灌装瓶在输送缓存状态下互相无挤压，实现灌装瓶流无压力输送的理想状态，同时提高了灌装生产线的整体生产效率。
本发明采用的技术方案是：一种应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法，基于动态缓冲平台实现的，所述动态缓冲平台包括并列设置且输送方向相反的第一存储输送带和第二存储输送带、设置在上述两列存储输送带上方的缓冲区域调节机构以及配套控制电路，所述第一存储输送带进端与上游输送带对接，所述第二存储输送带出端与下游输送带对接，所述缓冲区域调节机构包括借助直线导向机构和直线驱动机构设置在上述两列存储输送带上方的弧形导向板、铰接在弧形导向板自由端的开度板、设置在开度板自由端的摩擦配重复位装置以及分别用于测定弧形导向板与开度板实时位置的激光测距传感器Ⅰ和激光测距传感器Ⅱ，在第一存储输送带前、后两端的侧部分别设有用于限位弧形导向板移动区域的限位传感器Ⅰ和限位传感器Ⅱ；
灌装生产线启动后，灌装瓶流从上游输送带进入第一存储输送带，借助弧形导向板和开度板将灌装瓶流导入第二存储输送带，再从第二存储输送带出端进入下游输送带；
上述瓶流动态缓冲控制方法包括以下步骤：激光测距传感器Ⅰ和激光测距传感器Ⅱ以采样间隔时间Ｔ分别测定弧形导向板与开度板的位置、产生测量数据并标记采样序号n，控制电路再根据测量数据，计算开度板的开度角
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
和弧度变化率
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
：
A．当满足
Figure 357856DEST_PATH_IMAGE001
≥2°、弧度变化率
Figure 668752DEST_PATH_IMAGE002
＞
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
中任意一个判定条件，控制电路发出信号给直线驱动机构，直线驱动机构带动弧形导向板向后移动距离ｓ，扩大缓冲存储区域；
B. 当满足
Figure 267224DEST_PATH_IMAGE001
≤-2°、弧度变化率
Figure 986656DEST_PATH_IMAGE002
<－
Figure 543539DEST_PATH_IMAGE003
中任意一个判定条件，控制电路发出信号给直线驱动机构，直线驱动机构带动弧形导向板向前移动距离ｓ，缩小缓冲存储区域；
C. 当满足-2°<
Figure 341731DEST_PATH_IMAGE001
<2°且－
Figure 947155DEST_PATH_IMAGE003
≤
Figure 412772DEST_PATH_IMAGE002
≤
Figure 812660DEST_PATH_IMAGE003
的判定条件时，直线驱动机构不工作。
进一步地，所述开度角α的算法为：
Figure 301410DEST_PATH_IMAGE001
=arctan
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
，
上式中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
代表弧形导向板检测点距激光测距传感器Ⅰ的距离，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
代表开度板检测点距激光测距传感器Ⅱ的距离，N代表开度板检测点距铰接处的横向垂直距离，n代表采样序号。
进一步地，所述弧度变化率
Figure 507264DEST_PATH_IMAGE002
的算法为：
Figure 935709DEST_PATH_IMAGE002
=
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
，
上式中：T代表采样间隔时间，n代表采样序号。
进一步地，所述采样间隔时间Ｔ为500－800毫秒。
进一步地，所述弧形导向板的移动速度ｖ与上述两列存储输送带的输送速度相等；所述弧形导向板的移动距离ｓ设置在
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
－
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
之间，c代表存储输送带的宽度。
进一步地，所述步骤A中，如限位传感器Ⅱ检测到弧形导向板，直线驱动机构不在向后移动，控制电路发出告警。
进一步地，所述步骤B中，如限位传感器Ⅰ检测到弧形导向板，直线驱动机构不在向前移动，控制电路发出告警。
进一步地，所述摩擦配重复位装置包括设置在开度板自由端外侧的安装板、套装在安装板上且具有垂直向滑动自由度的导向杆、设置在导向杆下端的摩擦块以及套装在导向杆上并位于安装板和摩擦块的压缩弹簧，在安装板上设有与摩擦块配套的导向套。
进一步地，在第一存储输送带和第二存储输送带外侧设置围栏护板。
进一步地，在第二存储输送带上还设置有与缓冲区域调节机构配合的输送导向板。
本发明产生的有益效果：1）本发明在弧形导向板自由端增设开度板，结合配套的激光测距传感器，可以根据上、下游的瓶流急缓，自动调节缓冲区域大小，使整个进瓶和出瓶速度能匹配上、下游功能主机的产能需求，从而保证上、下游功能主机始终处于满负荷的产能状态，使整个灌装生产线达到设计产能的百分之百，而应用现有缓冲平台的灌装生产线只能达到设计产能的百分之八十至九十；2）本发明的动态缓冲平台结构紧凑，占用厂房面积小，大大减少了整个灌装生产线的长度；3）应用本发明可以使整个灌装生产线的瓶流始终处于无压力输送的理想状态，可有效避免瓶子之间的挤压、磨损，进一步提高灌装成品率，特别适合于轻量化灌装瓶的灌装作业。
附图说明
图1是本发明动态缓冲平台的结构示意图；
图2是缓冲区域调节机构的结构示意图；
图3是缓冲区域调节机构后移时开度板状态计算图；
图4是缓冲区域调节机构前移时开度板状态计算图；
附图中：1是支架平台，2-1是第一存储输送带，2-2是第二存储输送带，3-1是直线导向机构，3-2是直线驱动机构，3-3-1是弧形导向板，3-3-2是开度板，3-3-3是激光测距传感器Ⅰ，3-3-4是激光测距传感器Ⅱ，3-3-5是限位传感器Ⅰ，3-3-6是限位传感器Ⅱ，3-3-7是安装板，3-3-8是导向杆，3-3-9是摩擦块，3-3-10是压缩弹簧，3-3-11是导向套，3-4是输送导向板。
具体实施方式
参看附图1-4，一种应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法，基于动态缓冲平台实现的，所述动态缓冲平台包括并列设置且输送方向相反的第一存储输送带2-1和第二存储输送带2-2、设置在上述两列存储输送带上方的缓冲区域调节机构以及配套控制电路，所述第一存储输送带2-1进端与上游输送带对接，所述第二存储输送带2-2出端与下游输送带对接，所述缓冲区域调节机构包括借助直线导向机构3-1和直线驱动机构3-2设置在上述两列存储输送带上方的弧形导向板3-3-1、铰接在弧形导向板3-3-1自由端的开度板3-3-2、设置在开度板3-3-2自由端的摩擦配重复位装置以及分别用于测定弧形导向板3-3-1与开度板3-3-2实时位置的激光测距传感器Ⅰ3-3-3和激光测距传感器Ⅱ3-3-4，在第一存储输送带2-1前、后两端的侧部分别设有用于限位弧形导向板3-3-1移动区域的限位传感器Ⅰ3-3-5和限位传感器Ⅱ3-3-6；在第一存储输送带2-1和第二存储输送带2-2外侧设置围栏护板；所述第一存储输送带2-1和第二存储输送带2-2并列设置在支架平台1上。
灌装生产线启动后，灌装瓶流从上游输送带进入第一存储输送带2-1，借助弧形导向板3-3-1和开度板3-3-2将灌装瓶流导入第二存储输送带2-2，再从第二存储输送带2-2出端进入下游输送带；
上述瓶流动态缓冲控制方法包括以下步骤：激光测距传感器Ⅰ3-3-3和激光测距传感器Ⅱ3-3-4以采样间隔时间Ｔ分别测定弧形导向板3-3-1与开度板3-3-2的位置、产生测量数据并标记采样序号n，控制电路再根据测量数据，计算开度板3-3-2的开度角
Figure 834395DEST_PATH_IMAGE001
和弧度变化率
Figure 748124DEST_PATH_IMAGE002
：
A．当满足
Figure 554406DEST_PATH_IMAGE001
≥2°、弧度变化率
Figure 604402DEST_PATH_IMAGE002
＞
Figure 673989DEST_PATH_IMAGE003
中任意一个判定条件，控制电路发出信号给直线驱动机构3-2，直线驱动机构3-2带动弧形导向板3-3-1向后移动距离ｓ，扩大缓冲存储区域；
B. 当满足
Figure 934069DEST_PATH_IMAGE001
≤-2°、弧度变化率
Figure 183522DEST_PATH_IMAGE002
<－
Figure 212658DEST_PATH_IMAGE003
中任意一个判定条件，控制电路发出信号给直线驱动机构3-2，直线驱动机构3-2带动弧形导向板3-3-1向前移动距离ｓ，缩小缓冲存储区域；
C. 当满足-2°<
Figure 718726DEST_PATH_IMAGE001
<2°且－
Figure 75889DEST_PATH_IMAGE003
≤
Figure 755132DEST_PATH_IMAGE002
≤
Figure 514141DEST_PATH_IMAGE003
的判定条件时，直线驱动机构3-2不工作。
所述开度角α的算法为：
Figure 191110DEST_PATH_IMAGE001
=arctan
Figure 160203DEST_PATH_IMAGE004
，
上式中，
Figure 987345DEST_PATH_IMAGE005
代表弧形导向板检测点距激光测距传感器Ⅰ3-3-3的距离，
Figure 256652DEST_PATH_IMAGE006
代表开度板检测点距激光测距传感器Ⅱ3-3-4的距离，N代表开度板检测点距铰接处的横向垂直距离，n代表采样序号。
所述弧度变化率
Figure 104522DEST_PATH_IMAGE002
的算法为：
Figure 940672DEST_PATH_IMAGE002
=
Figure 696138DEST_PATH_IMAGE007
，
上式中：T代表采样间隔时间，n代表采样序号。
所述采样间隔时间Ｔ为500－800毫秒。
所述弧形导向板3-3-1的移动速度ｖ与上述两列存储输送带的输送速度相等；所述弧形导向板3-3-1的移动距离ｓ设置在
Figure 429739DEST_PATH_IMAGE008
－
Figure 245248DEST_PATH_IMAGE009
之间，c代表存储输送带的宽度。
所述步骤A中，如限位传感器Ⅱ3-3-6检测到弧形导向板3-3-1，直线驱动机构3-2不在向后移动，控制电路发出告警。
所述步骤B中，如限位传感器Ⅰ3-3-5检测到弧形导向板3-3-1，直线驱动机构3-2不在向前移动，控制电路发出告警。
所述摩擦配重复位装置包括设置在开度板3-3-2自由端外侧的安装板3-3-7、套装在安装板3-3-7上且具有垂直向滑动自由度的导向杆3-3-8、设置在导向杆3-3-8下端的摩擦块3-3-9以及套装在导向杆3-3-8上并位于安装板3-3-7和摩擦块3-3-9的压缩弹簧3-3-10，在安装板3-3-7上设有与摩擦块3-3-9配套的导向套3-3-11。摩擦块3-3-9借助压缩弹簧3-3-10与第二存储输送带2-2的输送界面接触摩擦，使开度板3-3-2产生一个向前的运动趋势，再结合输送瓶流接触，使开度板3-3-2产生前、后摇摆动作，这种结构为实现精准预判输送瓶流的急缓，提供了结构基础。
在第二存储输送带2-2上还设置有与缓冲区域调节机构配合的输送导向板3-4。输送导向板3-4主要是承接从开度板3-3-2末端流出的灌装瓶，并在下游输送带上起到梳理瓶流的作用。

Claims (9)

1.一种应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法，基于动态缓冲平台实现的，所述动态缓冲平台包括并列设置且输送方向相反的第一存储输送带（2-1）和第二存储输送带（2-2）、设置在上述两列存储输送带上方的缓冲区域调节机构以及配套控制电路，所述第一存储输送带（2-1）进端与上游输送带对接，所述第二存储输送带（2-2）出端与下游输送带对接，其特征在于所述缓冲区域调节机构包括借助直线导向机构（3-1）和直线驱动机构（3-2）设置在上述两列存储输送带上方的弧形导向板（3-3-1）、铰接在弧形导向板（3-3-1）自由端的开度板（3-3-2）、设置在开度板（3-3-2）自由端的摩擦配重复位装置以及分别用于测定弧形导向板（3-3-1）与开度板（3-3-2）实时位置的激光测距传感器Ⅰ（3-3-3）和激光测距传感器Ⅱ（3-3-4），在第一存储输送带（2-1）前、后两端的侧部分别设有用于限位弧形导向板（3-3-1）移动区域的限位传感器Ⅰ（3-3-5）和限位传感器Ⅱ（3-3-6）；
所述摩擦配重复位装置包括设置在开度板（3-3-2）自由端外侧的安装板（3-3-7）、套装在安装板（3-3-7）上且具有垂直向滑动自由度的导向杆（3-3-8）、设置在导向杆（3-3-8）下端的摩擦块（3-3-9）以及套装在导向杆（3-3-8）上并位于安装板（3-3-7）和摩擦块（3-3-9）的压缩弹簧（3-3-10），在安装板（3-3-7）上设有与摩擦块（3-3-9）配套的导向套（3-3-11）；
灌装生产线启动后，灌装瓶流从上游输送带进入第一存储输送带（2-1），借助弧形导向板（3-3-1）和开度板（3-3-2）将灌装瓶流导入第二存储输送带（2-2），再从第二存储输送带（2-2）出端进入下游输送带；
上述瓶流动态缓冲控制方法包括以下步骤：激光测距传感器Ⅰ（3-3-3）和激光测距传感器Ⅱ（3-3-4）以采样间隔时间Ｔ分别测定弧形导向板（3-3-1）与开度板（3-3-2）的位置、产生测量数据并标记采样序号n，控制电路再根据测量数据，计算开度板（3-3-2）的开度角
Figure DEST_PATH_IMAGE001
和弧度变化率
Figure DEST_PATH_IMAGE002
：
A．当满足
Figure 225247DEST_PATH_IMAGE001
≥2°、弧度变化率
Figure 611229DEST_PATH_IMAGE002
＞
Figure DEST_PATH_IMAGE003
中任意一个判定条件，控制电路发出信号给直线驱动机构（3-2），直线驱动机构（3-2）带动弧形导向板（3-3-1）向后移动距离ｓ，扩大缓冲存储区域；
B. 当满足
Figure 859807DEST_PATH_IMAGE001
≤-2°、弧度变化率
Figure 723858DEST_PATH_IMAGE002
<－
Figure 240028DEST_PATH_IMAGE003
中任意一个判定条件，控制电路发出信号给直线驱动机构（3-2），直线驱动机构（3-2）带动弧形导向板（3-3-1）向前移动距离ｓ，缩小缓冲存储区域；
C. 当满足-2°<
Figure 328070DEST_PATH_IMAGE001
<2°且－
Figure 63944DEST_PATH_IMAGE003
≤
Figure 466107DEST_PATH_IMAGE002
≤
Figure 603827DEST_PATH_IMAGE003
的判定条件时，直线驱动机构（3-2）不工作。
2.根据权利要求1所述的应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法，其特征在于：所述开度角αn的算法为：
Figure 862770DEST_PATH_IMAGE001
=arctan
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，
上式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
代表弧形导向板检测点距激光测距传感器Ⅰ（3-3-3）的距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
代表开度板检测点距激光测距传感器Ⅱ（3-3-4）的距离，N代表开度板检测点距铰接处的横向垂直距离，n代表采样序号。
3.根据权利要求1所述的应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法，其特征在于：所述弧度变化率
Figure 758045DEST_PATH_IMAGE002
的算法为：
Figure 760636DEST_PATH_IMAGE002
=
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，
上式中：T代表采样间隔时间，n代表采样序号。
4.根据权利要求1所述的应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法，其特征在于：所述采样间隔时间Ｔ为500－800毫秒。
5.根据权利要求1所述的应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法，其特征在于：所述弧形导向板（3-3-1）的移动速度ｖ与上述两列存储输送带的输送速度相等；所述弧形导向板（3-3-1）的移动距离ｓ设置在
Figure DEST_PATH_IMAGE008
－
Figure DEST_PATH_IMAGE009
之间，c代表存储输送带的宽度。
6.根据权利要求1所述的应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法，其特征在于：所述步骤A中，如限位传感器Ⅱ（3-3-6）检测到弧形导向板（3-3-1），直线驱动机构（3-2）不在向后移动，控制电路发出告警。
7.根据权利要求1所述的应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法，其特征在于：所述步骤B中，如限位传感器Ⅰ（3-3-5）检测到弧形导向板（3-3-1），直线驱动机构（3-2）不在向前移动，控制电路发出告警。
8.根据权利要求1所述的应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法，其特征在于：在第一存储输送带（2-1）和第二存储输送带（2-2）外侧设置围栏护板。
9.根据权利要求1所述的应用在灌装生产线中的瓶流动态缓冲控制方法，其特征在于：在第二存储输送带（2-2）上还设置有与缓冲区域调节机构配合的输送导向板（3-4）。
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