CN112758447A - 一种密封胶输送包装系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种密封胶输送包装系统及方法，系统包括输送管路、控制器和包装机；所述输送管路上设置有齿轮泵，所述齿轮泵由伺服电机驱动；所述输送管路输入端用于连接捏合机的出口，输出端连接包装机；所述控制器控制连接伺服电机，还与包装机通信连接；方法包括：首先获取待包装密封胶的包装容量；然后根据包装容量和齿轮泵单位转动量的密封胶输送量控制伺服电机的转动量。本发明的密封胶输送包装系统结构简单、故障率低、成本低且包装速度快。

Description

一种密封胶输送包装系统及方法

技术领域

本发明涉及一种密封胶输送包装系统及方法，属于密封胶生产技术领域。

背景技术

密封胶生产过程中包含如下工艺流程，将密封胶生产所需的原料投入捏合机，捏合机按照指定工艺将其捏合成型，然后通过捏合机的挤出螺杆将密封胶挤出，再通过管道输送到密封胶输送系统，通过密封胶输送系统将成品密封胶输送至密封胶包装设备，经由不同规格包装机按照指定产品规格进行包装。其中捏合机的功能为将制造密封胶的原材料按照工艺制定的时间、温度、速度、压力等一系列要求进行捏合成型，制造出合格的成品密封胶；而密封胶输送系统的目的主要是配合密封胶包装设备将密封胶定量的输送到密封胶包装机内的包装容器内，达到对应规格的量后完成包装封装。

市场现有输送系统为液压输送系统，其原理如图1所示，采用了两个缓存缸，一个计量缸。捏合机挤出来的密封胶先进入一个缓存缸内，这个缓存缸内的密封胶由液压系统压进计量缸内，同时另外一个缓存缸此时进行补胶，包装时从计量缸内把定量的密封胶压进包装机的包装桶内。下个回合将另外一个缓存缸内的密封胶压进计量缸内，同时第一个缓存缸在此过程中进行补胶。

由于密封胶黏度高，硬度大等特点，造成采用液压系统对密封胶进行缓存，挤出过程中，会产生非常大的压力，造成缓存缸与计量缸内的活塞密封圈特别容易损坏(根据现场经验，平均每一周需要更换一次密封圈)，密封圈损坏后造成漏胶，最终导致计量不准；另外液压输送系统结构复杂，包含一套液压站，三个液压缸，复杂的液压管路和液压控制系统；且成本高，故障率高，维修保养费用高，包装速度慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种密封胶输送包装系统及方法，用以解决现有密封胶输送及包装系统速度慢、结构复杂、故障率高的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：

本发明的一种密封胶输送包装系统，包括输送管路、控制器和包装机；所述输送管路上设置有齿轮泵，所述齿轮泵由伺服电机驱动；所述输送管路输入端用于连接捏合机的出口，输出端连接包装机；所述控制器控制连接伺服电机，还与包装机通信连接；所述控制器执行指令以如下方法实现密封胶的输送包装：

1)获取待包装密封胶的包装容量；

2)根据包装容量和齿轮泵单位转动量的密封胶输送量控制伺服电机的转动量。

本发明的密封胶输送系统，同时实现了对管道内密封胶的输送进行增压与定量。市场上现有的密封胶输送系统采用液压增压控制系统，而本发明的密封胶输送系统是采用伺服控制系统，其在结构上、控制方式上、选用配件上完全不同于现有的液压控制输送系统，对比起来有结构简单，故障率低，成本低，包装速度快等有益效果。

进一步的，所述包装机包括包装桶和由控制器控制连接的移动装置，包装桶设置于移动装置上；所述密封胶输送包装方法还包括：3)密封胶开始输送包装前，所述输送管路输出端伸入包装桶内；密封胶输送包装过程中，所述移动装置带动包装桶远离输送管路输出端移动。

本发明的密封胶输送系统和包装系统联动控制，在输送系统定量挤出密封胶的过程中，输送系统出口伸入包装桶内，同时在挤出过程中包装桶自动远离输送系统出口，在匹配好密封胶挤出速度和包装桶移动速度时，随着密封胶输送和挤出完毕、包装桶完全离开输送系统出口时，对应规格的包装桶也同时完成定量灌装，可直接进行封装。无需等待高粘度的密封胶缓慢流入包装桶，同时由于包装系统与输送系统联动控制，即包装桶移动速度与密封胶挤出速度匹配，不会出现密封胶沾染到输送系统出口管道外壁上或密封胶溢出包装桶。

进一步的，所述包装桶的内径与输送管路输出端外径相同。

采用与包装桶内径相匹配的输送系统出口管道，防止密封胶溢出，同时提高了灌装速度。

进一步的，密封胶开始输送包装前，包装桶内底面与输送管路输出端端部接触。

包装桶从与输送系统出口相接触处向外移动，更容易装满包装桶底部，同时不会有空气夹裹入密封胶内，灌装速度进一步提高。

进一步的，根据伺服电机的转速控制移动装置带动包装桶远离输送管路输出端移动。可以实现按照不同设定速度的包装。

伺服电机转速决定了齿轮泵转速，进一步决定了密封胶挤出速度，因此控制器根据伺服电机转速控制包装桶的移动速度，控制策略简单可靠。

进一步的，所述移动装置带动包装桶的移动速度等于密封胶从管口挤出的速度。

包装桶从与输送系统出口相接触处向外移动，包装桶移动速度与密封胶挤出速度相同即可，便于控制。

进一步的，所述包装机至少分为大桶包装机和小桶包装机，输送管路与大桶包装机、小桶包装机的连接处分别设有电控阀，所述控制器控制连接电控阀。

输送管路与多个不同规格的包装机相连，通过连接不同包装机的电控阀的控制，自动实现对不同规格包装的选择。

进一步的，所述输送管路和/或齿轮泵上设置有加热装置，所述控制器控制连接加热装置。

密封胶随着温度降低，粘度越来越大同时越来越硬，难以输送，当检测到伺服电机扭力大于设定值时，可认为是密封胶温度太低，难以输送，此时控制器可以控制加热装置对管路和/或齿轮泵加热，有助于密封胶的输送灌装。

进一步的，所述输送管路上齿轮泵的入口侧和出口侧均设置有压力传感器，输送管路上设置有至少一个温度传感器，所述控制器采集连接压力传感器和温度传感器。

进一步，还可以通过管路上的温度、压力值或温度压力变化程度，来选择启动对应管路部分的加热装置，使控制有提前量且更加精准，不至于密封胶变硬，齿轮泵阻力变大后才开始加热；同时不需要持续加热造成能源浪费。

本发明的一种密封胶输送包装方法，采用如上所述的密封胶输送包装系统中的密封胶的输送包装方法。

附图说明

图1是现有技术中密封胶液压输送系统原理示意图；

图2是本发明的密封胶输送包装系统结构原理图；

图3是本发明的密封胶输送包装系统控制示意图；

图4是本发明的密封胶输送包装系统包装机结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

系统实施例：

如图2所示的本发明的一种密封胶输送包装系统，其中，输送系统包括输送管路11、齿轮泵E、伺服电机14、伺服电机驱动器、主控制器、电控阀V1\V2、压力传感器12、温度传感器13；包装系统包括不同规格的大桶包装机和小桶包装机及包装控制器；其他还包括控制、信息反馈和报警的人机界面和报警器。主控制器和包装控制器可采用PLC控制器或其他类型的工控机。输送管路11的密封胶入口(输入端)连接捏合机，输送管路11上设置齿轮泵E，齿轮泵E由伺服电机14驱动，主控制器通过伺服电机驱动器控制伺服电机，实现伺服电机14的定转角控制或定圈数控制等定转动量的控制。输送管路11另一端从主管路(密封胶通道上的唯一管路)分出若干支管路112，支管路112的出口(密封胶出口，输送系统的输出端)分别连接不同规格的包装机，支管路112上设置电控阀V1\V2，主控制器控制连接电控阀V1\V2。包装控制器实现包装机的控制和信息反馈，同时主控制器与包装控制器通信连接。主控制器还连接人机界面和报警器。

输送系统的作用是将捏合机和不同规格的大桶、小桶包装机连接起来，由于大桶和小桶包装机对密封胶的进料速度、输送重量、管道压力都有要求。捏合机挤出密封胶时只能对挤出速度进行控制，而且密封胶输送过程中经由管道输送至包装机进口，管道内压降严重，不能满足包装机的灌装压力，同时需要针对不同规格的包装桶进行定量输送，所以需要对本发明的输送系统进行增压、调速、定量控制。

本发明在控制方面采用西门子PLC做控制器，西门子触摸屏做人机界面的控制面板，英威腾MH600系列伺服驱动器跟K187F18C25P伺服电机做执行器，实现对齿轮泵转速与转动量的控制。齿轮泵将密封胶由进口侧“吸入”，经两齿轮咬合旋转，将密封胶输送至齿轮泵的出口侧，实现对密封胶的增压输送；而伺服控制系统又具有控制伺服电机转动量的功能，能够实现电机单次转动角度或圈数的定量控制，电机带动齿轮泵旋转，从而可以控制齿轮泵的转动量，由于齿轮泵每转一圈输送的密封胶的量是固定的，也就能够实现对密封胶的定量输送。控制框图如图3所示。

另外本发明的输送系统还能实现对管道跟齿轮泵的加热控制，利用温度传感器13来感应管道内输送的密封胶的温度，利用加热管以及加热套等加热设备对输送管路11以及齿轮泵体E进行加热，将管道与齿轮泵体加热至密封胶生产工艺要求的温度，降低密封胶的硬度和黏度，有利于密封胶的输送，同时降低伺服电机14的工作负荷，延长电机的使用寿命；同时加热温度不能过热，避免损坏密封胶的性质；另外利用压力传感器实现了对齿轮泵E进口与出口以及管道内的压力进行检测，实现了压力监测与记录以及压力过大或过小时能够实现报警停机；以及根据压力实现加热控制或伺服电机的调速及调扭矩控制。

除了根据温度或压力来控制加热，还可以根据伺服电机14的反馈来进行加热控制，例如恒扭矩控制下电机转速降低，低于一定阈值时，认为密封胶温度较低黏度过大输送阻力过大，需进行加热；或者恒转速控制下电机输出扭矩升高，高于一定阈值时，认为密封胶温度较低黏度过大输送阻力过大，需进行加热。

对于包装系统，当要进行包装大桶的时候，将通向大桶包装机的支管路112上的管道阀门(电控阀V1)打开，关闭通向小桶包装机的支管路112上的管道阀门(电控阀V2)，由大桶包装机通过包装控制器向输送系统发出包装请求信号，本系统进行自检，当温度跟压力满足所需要的输送条件后，则向大桶包装机反馈可以包装的信号。此时大桶包装机向输送系统发出开始包装的信号，则输送系统开始工作，伺服电机14带动齿轮泵旋转，定速定量地输送密封胶(此时由大桶包装机向输送系统发出重量以及速度信号，因为齿轮泵每转一圈能够输送的密封胶的量是固定的，因此输送系统的PLC控制器能够自动算出齿轮泵需要转动圈数)，大桶包装机开始灌装。当一个大桶包装完成后，大桶包装机向输送系统发出停止信号，则停止输送。其中大桶包装机与输送系统的信号交换采用的是数字量输入输出信号。

当要进行小桶包装时，打开通向小桶包装机的管道阀门(电控阀V2)，关闭通向大桶包装机的管道阀门(电控阀V1)，由小桶包装机通过包装控制器向输送系统发出请求启动输送的信号，本控制系统进行自检，当所监测的管道内多点的压力以及温度满足设定条件，则反馈条件满足信号给小桶包装机，条件不满足则产生报警，并在触摸屏(人机界面)上显示报警信息。小桶包装时能够根据设定参数调节伺服电机14的转动量以及转动速度。小桶包装机将单次灌装重量，灌装速度等参数发送给本系统，而后本系统根据小桶包装机发来的参数，经PLC控制器的内部逻辑运算，计算出伺服控制器所需的脉冲频率、脉冲量及脉冲方向等控制信号给伺服驱动器，伺服驱动器则按照PLC发来的控制信号，以及预先设定好的内部参数，控制伺服电机按照规定的方式进行旋转。并在开始灌装信号发出时，小桶包装机和本系统同时动作，完成灌装。

其中，本发明中小桶包装机与输送系统的信号交换采用MPI的通讯方式，另外此密封胶输送系统与捏合机的信号交换使用Profibus DP的通讯方式来进行。包装系统、输送系统、捏合机三者运行过程中的温度、压力、报警、保护等信号相互交换，使整套设备协同运转。

最为其他实施例，也可仅采用一个控制器，即将主控制器和包装控制器合二为一，该控制器同时控制连接伺服电机驱动器和各规格包装机。

本发明的包装机具体如图4所示，包括包装桶20和移动装置，移动装置为一套升降设备，具体包括升降平台32、丝杆系统31以及驱动丝杆系统31的升降电机33，包装桶设置于升降平台32上，随升降平台移动；升降平台32设置在丝杆系统31的丝杆顶端，升降电机33驱动丝杆系统31实现升降平台32升降，包装控制器控制连接升降电机33。灌装前，支管路112的出口如图4中所示伸入包装桶20，当包装机向输送系统发出包装请求信号后，输送系统主控制器根据包装请求信号中的灌装量参数控制伺服电机14按照对应的转动量转动，伺服电机14达到对应转动量后自动停止。同时，包装控制器接收到反馈回来的伺服电机14的转速信号，根据伺服电机14的转速信号得到密封胶从支管路112出口挤出的速度，挤出后的密封胶灌装入包装桶20桶底，随着密封胶胶面在包装桶20内上升，上升速度与挤出速度相关，结合包装桶20内径呈对应的线性关系，包装控制器根据该线性关系以及密封胶挤出速度，得出对应的胶面上升速度，按照该上升速度同样的速率通过升降电机33控制丝杆系统31下降，包装桶20相对支管路112出口下降，直到包装桶20从支管路112出口移出，此时包装桶20也完成了灌装，可以进行下一步封口。

作为一种优选实施例，支管路112出口的外径与包装桶20的内径相同，灌装前支管路112出口伸入包装桶20直达桶底面，灌装开始密封胶挤出同时包装桶20随即下降，下降速度等于密封胶挤出速度即可，待支管路112出口从包装桶口移出，完成灌装，这种情况下包装桶20下降速度能达到最大，灌装速度最快。同时所属领域技术人员应当明了，上述“支管路112出口的外径与包装桶20的内径相同”并非是指包装桶20紧密甚至过盈套设在支管路112的出口上，这里的“相同”应当是指在保证包装桶20在升降平台32下降时能够顺利相对支管路112出口移动互不影响的情况下尽可能达到包装桶20与支管路112出口的内外径相同。为达到这种互不影响的相对移动，需要包装桶20套于支管路112出口过程中包装桶桶壁与支管路管壁之间始终留有一定间隙。而且，包装过程中，为了避免支管路外壁上的污物污染到正在灌装的密封胶，也需要保留这样一定的间隙。

作为其他实施例，升降设备除了丝杆系统还可以采用现有技术中其他升降装置，例如液压剪叉式升降装置等，原则应当是能够易于实现升降速度控制。

本发明中，大桶包装机采用上述包装机实现将密封胶包装进200L大桶；小桶包装机将密封胶按照所需的不同重量(30KG以内)，进行不同规格的包装，小桶包装机也可以采用上述包装机。

密封胶输送系统和包装系统联合构成本发明的密封胶输送包装系统，输送和包装联合运行，第一实现了对管道内的密封胶进行增压(由于捏合机的挤出螺杆功率有限，而且密封胶的硬度跟粘度较大，在管道内输送阻力大，造成密封胶于管道内压力衰减严重，所以需要增压设备来实现对管道内的密封胶增压输送)；第二实现了对密封胶的输送进行定速定量的控制(大桶或者小桶包装机对密封胶进行包装时按照需要每次以设定的速度将固定重量的密封胶罐装进桶中，所以需要密封胶输送系统对密封胶进行定速定量输送，来配合大桶或者小桶包装机进行包装)；同时实现同步灌装，通过对驱动齿轮泵的伺服电机14和驱动升降电机33的联动控制，实现了密封胶的快速灌装。从实践得出的数据，本发明的基于伺服控制系统的密封胶输送包装系统总成本远低于基于液压控制系统的密封胶输送包装系统。

方法实施例：

本发明的密封胶输送包装方法，具体利用本发明系统实施例中的密封胶输送包装系统实现，密封胶输送包装系统中的控制器执行指令以实现如下方法：

在密封胶灌装前，升起包装桶使密封胶输送管道的灌装口伸入包装桶中；

获取待包装包装桶的容量；

根据包装容量和齿轮泵单位转动量的密封胶输送量控制伺服电机的转动量；

根据伺服电机的转速得到密封胶从输送管道的灌装口挤出的速度，根据密封胶挤出的速度，控制包装桶相对输送管道的灌装口下降。

以上方法同时在系统实施例中结合硬件进行了详细介绍，此处不再赘述。

Claims (10)

1.一种密封胶输送包装系统，其特征在于，包括输送管路、控制器和包装机；所述输送管路上设置有齿轮泵，所述齿轮泵由伺服电机驱动；所述输送管路输入端用于连接捏合机的出口，输出端连接包装机；所述控制器控制连接伺服电机，还与包装机通信连接；所述控制器执行指令以如下方法实现密封胶的输送包装：

1)获取待包装密封胶的包装容量；

2)根据包装容量和齿轮泵单位转动量的密封胶输送量控制伺服电机的转动量。

2.根据权利要求1所述的密封胶输送包装系统，其特征在于，所述包装机包括包装桶和由控制器控制连接的移动装置，包装桶设置于移动装置上；所述密封胶输送包装方法还包括：3)密封胶开始输送包装前，所述输送管路输出端伸入包装桶内；密封胶输送包装过程中，所述移动装置带动包装桶远离输送管路输出端移动。

3.根据权利要求2所述的密封胶输送包装系统，其特征在于，所述包装桶的内径与输送管路输出端外径相同。

4.根据权利要求3所述的密封胶输送包装系统，其特征在于，密封胶开始输送包装前，包装桶内底面与输送管路输出端端部接触。

5.根据权利要求4所述的密封胶输送包装系统，其特征在于，根据伺服电机的转速控制移动装置带动包装桶远离输送管路输出端移动。

6.根据权利要求5所述的密封胶输送包装系统，其特征在于，所述移动装置带动包装桶的移动速度等于密封胶从管口挤出的速度。

7.根据权利要求1或6所述的密封胶输送包装系统，其特征在于，所述包装机至少分为大桶包装机和小桶包装机，输送管路与大桶包装机、小桶包装机的连接处分别设有电控阀，所述控制器控制连接电控阀。

8.根据权利要求1或6所述的密封胶输送包装系统，其特征在于，所述输送管路和/或齿轮泵上设置有加热装置，所述控制器控制连接加热装置。

9.根据权利要求8所述的密封胶输送包装系统，其特征在于，所述输送管路上齿轮泵的入口侧和出口侧均设置有压力传感器，输送管路上设置有至少一个温度传感器，所述控制器采集连接压力传感器和温度传感器。

10.一种密封胶输送包装方法，其特征在于，采用如权利要求1～9任一项所述的密封胶输送包装系统中的密封胶的输送包装方法。

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