CN111846305B - 智能型垂直螺旋装袋装置及控制方法 - Google Patents

智能型垂直螺旋装袋装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

一种智能型垂直螺旋装袋装置，它包括储料斗，储料斗下端连接抽气料筒，抽气料筒下端连接内料筒，内料筒内部设有给料螺旋，抽气料筒下方还设有升降外筒，升降外筒的外侧上端设有激光测距仪，升降外筒穿过称重机构的中部，称重机构固定在升降架上，升降架由升降电机驱动，升降电机设有旋转编码器和变频器，抽气料筒与电气比例阀的出口连接，电气比例阀可根据输入的电信号自动调整出口端的负压值，电气比例阀的入口与负压抽气系统连接，称重机构的传感器信号传输至称重仪表，称重仪表将重量信号传输给PLC控制系统，PLC控制系统负责协调控制整个装置的各个动作。本发明可在物料含气量不断变化的情况下达到良好的抽气效果和称重精度，实现了智能化包装。

Description

智能型垂直螺旋装袋装置及控制方法
技术领域
本发明公开了一种智能型垂直螺旋装袋装置及控制方法，属于粉体包装机械领域。
背景技术
专利文献CN104960679A公开了一种全自动垂直螺旋给料包装机，可以自动实现粉料的给料、称重、装袋等全部工艺过程。专利文献CN206826953U公开了一种预先抽离空气的垂直螺旋给料装置，利用负压抽气系统抽离细粉料中混入的空气，提高粉料的堆积密度，从而扩大了全自动垂直螺旋给料包装机的适用范围。综合采用上述两种专利技术的包装机已得到广泛应用，但是在实际应用中也存在一些问题：由于生产工艺条件的限制，同一种细粉料的含气量总是在不断变化中，导致设置好的抽气负压值不能适应粉料含气量的变化，生产过程中需要人工不断调整抽气负压值，且经常出现粉料因含气量太大而使物料溢出包装袋的情况，造成后续的包装工序无法进行；由于包装过程中物料堆积密度的变化、垂直螺旋机构物料填充率的变化，而升降机构下降速度是恒定的，导致垂直螺旋出口与袋内料面的距离不能保持恒定，当物料落差加大后物料内容易混入空气，最终造成袋内料面太高，精流给料时螺旋与料面接触而引起称重误差大，影响后续包装工序。
发明内容
为了解决现有的垂直螺旋给料包装机不能自动适应物料含气量的变化和螺旋填充率的变化，造成物料溢出包装袋、称重误差大以及袋内料面太高的问题，本发明提出了一种智能型垂直螺旋装袋装置，它包括储料斗1，储料斗1下端连接抽气料筒2，抽气料筒2下端连接内料筒，内料筒内部设有给料螺旋8，给料螺旋8由电机驱动，抽气料筒2下方还设有升降外筒5，升降外筒5的外侧上端设有激光测距仪10，激光测距仪10的下端连接光束管13，光束管13的下端出口在给料螺旋8的出口附近，激光测距仪10的光束在光束管13内向下照射，升降外筒5穿过称重机构12的中部，称重机构12固定在升降架11上，升降架11由升降电机9驱动实现上下升降，升降电机9设有旋转编码器和变频器，所述抽气料筒2的负压腔与电气比例阀3的出口连接，电气比例阀3可根据输入的电信号自动调整出口端的负压值，电气比例阀3的入口与负压抽气系统4连接，所述称重机构12的称重传感器信号传输至称重仪表6，称重仪表6将称重重量信号传输给PLC控制系统7，PLC控制系统7负责协调控制整个智能型垂直螺旋装袋装置的各个动作。
所述智能型垂直螺旋装袋装置保持给料螺旋出口至袋内料面距离恒定的控制方法，它包括以下步骤：
S1：输入激光测距仪10至袋内料面的设定距离L0；
S2：称重机构12夹持空袋上升至高位，给料螺旋8开始给料装袋，称重机构12下降；
S3：激光测距仪10测量到袋内料面的距离L；
S4：PLC控制系统7将距离L与设定值L0进行比较，如果L>L0，则说明袋内料面低于螺旋出口，此时通过变频器降低升降电机9的转速，如果L<L0，则说明料面高于螺旋出口，此时通过变频器提高升降电机9的转速，如果L=L0，则保持当前升降电机9的转速；
S5：完成粗流称重后，称重机构12下降设定的高度值后停止，继续完成精流称重；
S6：完成物料称重装袋。
所述智能型垂直螺旋装袋装置自动适应物料含气量变化的控制方法，它包括以下步骤：
T1：输入袋内物料标准高度A与重量W的关系数据表W=f(A)，输入激光测距仪10至袋内料面的设定距离L0；
T2：称重机构12夹持空袋上升至高位，负压抽气系统4以电气比例阀3的初始负压值P抽气，螺旋开始给料装袋，称重机构12下降；
T3：旋转编码器确定称重机构12下降的距离B，称重仪表6输出重量值W给PLC控制系统7，激光测距仪10测量到袋内料面的距离L；
T4：PLC控制系统7根据当前重量值W，查数据表W=f(A)得到袋内物料高度标准值A；
T5：根据当前激光测距值与设定值的差值(L-L0)，PLC控制系统7计算物料高度实际值C=B-(L-L0)；
T6：PLC控制系统7比较物料高度标准值A与物料高度实际值C，如果A<C，则说明当前物料含气量大、密度小，此时加大电气比例阀3的负压值P，如果A=C，则保持电气比例阀3的负压值P不变，如果A>C，则说明当前物料含气量偏小、密度偏大，需要继续比较螺旋电机电流是否超过额定值，如果螺旋电机电流超过额定值，则减小电气比例阀3的负压值P，否则保持电气比例阀3的负压值P不变；
T7：完成粗流称重后，称重机构12下降设定的高度值后停止，继续完成精流称重；
T8：完成物料称重装袋。
本发明的有益效果是：
A.通过激光测距仪与变频调整升降电机的转速，可以使给料螺旋出口到袋内料面的高度差保持恒定，避免因高度差太大而使物料中混入空气，也可以避免因高度差太小而造成精流称重阶段螺旋出口与料面接触，避免引起大的称重误差；
B.通过自动调整电气比例阀的负压值，使负压抽气系统能够很好地抽离物料中混入的空气，使袋内物料的含气量、堆积密度均保持稳定，从而使垂直螺旋包装机能够适应物料含气量不断变化的情况，实现高效率包装；
C.当计算出的袋内物料高度值超出最高极限值时，PLC控制系统可以停止称重装袋过程，从而避免物料溢出料袋；
D.通过激光测距仪、旋转编码器、电气比例阀、变频调速器等的综合应用，实现了垂直螺旋包装机的智能化控制。
附图说明
图1是本发明的三维轴测视图。
图2是本发明中保持给料螺旋出口至袋内料面距离恒定的控制方法流程图。
图3是本发明中自动适应物料含气量变化的控制方法流程图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式参见图1至图3，一种智能型垂直螺旋装袋装置，它包括储料斗1，储料斗1下端连接抽气料筒2，抽气料筒2下端连接内料筒，内料筒内部设有给料螺旋8，给料螺旋8由电机驱动，抽气料筒2下方还设有升降外筒5，升降外筒5的外侧上端设有激光测距仪10，激光测距仪10的下端连接光束管13，光束管13的下端出口在给料螺旋8的出口附近，激光测距仪10的光束在光束管13内向下照射，升降外筒5穿过称重机构12的中部，称重机构12固定在升降架11上，升降架11由升降电机9驱动实现上下升降，升降电机9设有旋转编码器和变频器，所述抽气料筒2的负压腔与电气比例阀3的出口连接，电气比例阀3可根据输入的电信号自动调整出口端的负压值，电气比例阀3的入口与负压抽气系统4连接，所述称重机构12的称重传感器信号传输至称重仪表6，称重仪表6将称重重量信号传输给PLC控制系统7，PLC控制系统7负责协调控制整个智能型垂直螺旋装袋装置的各个动作。
上述智能型垂直螺旋装袋装置保持给料螺旋出口至袋内料面距离恒定的控制方法，它包括以下步骤：
S1：输入激光测距仪10至袋内料面的设定距离L0；
S2：称重机构12夹持空袋上升至高位，给料螺旋8开始给料装袋，称重机构12下降；
S3：激光测距仪10测量到袋内料面的距离L；
S4：PLC控制系统7将距离L与设定值L0进行比较，如果L>L0，则说明袋内料面低于螺旋出口，此时通过变频器降低升降电机9的转速，如果L<L0，则说明料面高于螺旋出口，此时通过变频器提高升降电机9的转速，如果L=L0，则保持当前升降电机9的转速；
S5：完成粗流称重后，称重机构12下降设定的高度值后停止，继续完成精流称重；
S6：完成物料称重装袋。
上述智能型垂直螺旋装袋装置自动适应物料含气量变化的控制方法，它包括以下步骤：
T1：输入袋内物料标准高度A与重量W的关系数据表W=f(A)，输入激光测距仪10至袋内料面的设定距离L0；
T2：称重机构12夹持空袋上升至高位，负压抽气系统4以电气比例阀3的初始负压值P抽气，螺旋开始给料装袋，称重机构12下降；
T3：旋转编码器确定称重机构12下降的距离B，称重仪表6输出重量值W给PLC控制系统7，激光测距仪10测量到袋内料面的距离L；
T4：PLC控制系统7根据当前重量值W，查数据表W=f(A)得到袋内物料高度标准值A；
T5：根据当前激光测距值与设定值的差值(L-L0)，PLC控制系统7计算物料高度实际值C=B-(L-L0)；
T6：PLC控制系统7比较物料高度标准值A与物料高度实际值C，如果A<C，则说明当前物料含气量大、密度小，此时加大电气比例阀3的负压值P，如果A=C，则保持电气比例阀3的负压值P不变，如果A>C，则说明当前物料含气量偏小、密度偏大，需要继续比较螺旋电机电流是否超过额定值，如果螺旋电机电流超过额定值，则减小电气比例阀3的负压值P，否则保持电气比例阀3的负压值P不变；
T7：完成粗流称重后，称重机构12下降设定的高度值后停止，继续完成精流称重；
T8：完成物料称重装袋。

Claims (1)

1.一种智能型垂直螺旋装袋装置自动适应物料含气量变化的控制方法，它包括以下步骤：
T1：输入袋内物料标准高度A与重量W的关系数据表W=f(A)，输入激光测距仪(10)至袋内料面的设定距离L0；
T2：称重机构(12)夹持空袋上升至高位，负压抽气系统(4)以电气比例阀(3)的初始负压值P抽气，螺旋开始给料装袋，称重机构(12)下降；
T3：旋转编码器确定称重机构(12)下降的距离B，称重仪表(6)输出重量值W给PLC控制系统(7)，激光测距仪(10)测量到袋内料面的距离L；
T4：PLC控制系统(7)根据当前重量值W，查数据表W=f(A)得到袋内物料高度标准值A；
T5：根据当前激光测距值与设定值的差值(L-L0)，PLC控制系统(7)计算物料高度实际值C=B-(L-L0)；
T6：PLC控制系统(7)比较物料高度标准值A与物料高度实际值C，如果A<C，则说明当前物料含气量大、密度小，此时加大电气比例阀(3)的负压值P，如果A=C，则保持电气比例阀(3)的负压值P不变，如果A>C，则说明当前物料含气量偏小、密度偏大，需要继续比较螺旋电机电流是否超过额定值，如果螺旋电机电流超过额定值，则减小电气比例阀(3)的负压值P，否则保持电气比例阀(3)的负压值P不变；
T7：完成粗流称重后，称重机构(12)下降设定的高度值后停止，继续完成精流称重；
T8：完成物料称重装袋；
所述智能型垂直螺旋装袋装置包括储料斗(1)，储料斗(1)下端连接抽气料筒(2)，抽气料筒(2)下端连接内料筒，内料筒内部设有给料螺旋(8)，给料螺旋(8)由电机驱动，抽气料筒(2)下方还设有升降外筒(5)，升降外筒(5)穿过称重机构(12)的中部，称重机构(12)固定在升降架(11)上，升降架(11)由升降电机(9)驱动实现上下升降，其特征在于：所述升降外筒(5)的外侧上端设有激光测距仪(10)，激光测距仪(10)的下端连接光束管(13)，光束管(13)的下端出口在给料螺旋(8)的出口附近，激光测距仪(10)的光束在光束管(13)内向下照射，所述升降电机(9)设有旋转编码器和变频器，所述抽气料筒(2)的负压腔与电气比例阀(3)的出口连接，电气比例阀(3)可根据输入的电信号自动调整出口端的负压值，电气比例阀(3)的入口与负压抽气系统(4)连接，所述称重机构(12)的称重传感器信号传输至称重仪表(6)，称重仪表(6)将称重重量信号传输给PLC控制系统(7)，PLC控制系统(7)负责协调控制整个智能型垂直螺旋装袋装置的各个动作。
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