CN112849578A - 具有堵料排除功能的自动定量包装秤及其给料控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有堵料排除功能的自动定量包装秤及其给料控制方法，涉及自动定量包装秤领域，本申请根据自动定量包装秤的运行特性设计了相应的堵料判断机制，利用存料箱中的料位探测器检测是否缺料，可以避免因缺料而导致的误判，通过快慢进料阀和下料过渡管处的振动器的短暂开启排除堵料，避免了破拱装置对物料的二次破坏，简单有效，而且振动器仅在检测到堵料时开启，从而解决了振动器带来的降低可靠性、噪音大和下料不稳定的负面影响，本申请可以准确有效的实现堵料排除、保障自动定量包装秤的顺利有效运行，优化自动定量包装秤的工作性能。

Description

具有堵料排除功能的自动定量包装秤及其给料控制方法

技术领域

本发明涉及自动定量包装秤领域，尤其是具有堵料排除功能的自动定量包装秤及其给料控制方法。

背景技术

自动定量秤是用于将散装的物料按照规定的分量分装的设备，目前自动定量秤针对不同的物料一般采用如下四种进料方式：重力阀给料、绞龙给料、皮带给料和振动给料，其中重力阀给料由于物料适应性广、使用简单、操作便利、机构结构可靠等优势而在自动定量秤行业占有较大比重。

但是重力阀给料时若遇到容易搭桥和结块物料，则在慢速进料时容易造成堵料，目前通常的解决方法是在重力阀中间加一个破拱电机，破拱电机带动破拱叶片搅动物料防止结块和搭桥，顺带进行破拱，但会存在如下几个问题：

1、不能应对所有结块和搭桥情况，破拱叶片的本质作用是预防物料搭桥和结块，让物料一直处于翻动中，不易结块。但是，如果所给的物料中已经混有了结块的团状物料或者结块比较坚硬的物料快，光靠破拱叶片很难做到有效破拱，从而导致结块的物料体始终保持结块状，同时在重力阀给料仓内整体翻动。另外，破拱叶片也不能完全够到重力阀出口的下边缘。所以，在进入慢速进料后，结块状物料非常容易堵住出料口，这是因为在慢速进料是重力阀开口的大小会减少为原来开口的10％～20％，只留下一个小口给下面计量机构喂料，结块状的物料很难通过这小口。

2、会增加物料破损率。有比较大一部分的物料会结块和搭桥，但是几率不高，一天内会碰到几次，如果为了预防一天内发生几次的结块和搭桥而采用上述结构，则会导致物料一直被破拱叶片搅动，提高了物料的破损率，也增加了物料的粉尘量，影响物料成品质量。

3、破拱片本身需要清理。由于需要破拱的物料有一些本身具有粘附性，破拱叶片在里面运行一段时间后会逐步粘附积累物料，导致破拱片或者破拱棒越来越厚(或者越来越粗)，从而失去作用，需要人为清理后才可以恢复工作。一般这个重力阀给料机构处于一个半封闭的机构内，拆装清理费时费力，而且最重要的是其粘料积累过程是一个随机的不可控的，人们无法预知何时需要去清理，所以造成很多时候是不必要的开箱检验，更加浪费合理工时。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种具有堵料排除功能的自动定量包装秤及其给料控制方法，本发明的技术方案如下：

一种具有堵料排除功能的自动定量包装秤，该自动定量包装秤包括安装立柱，安装立柱上设有安装平台，安装平台开口且在开口处下方安装有出料斗，出料斗两侧设置有夹袋装置，安装平台上方设置有机架，存料箱、下料过渡管、给料管和称重计量桶从上至下依次设置在机架上，存料箱通过下料过渡管连通给料管的进料口，给料管的出料口朝向称重计量桶的进料口，且给料管的出料口处设置有快慢进料阀；称重计量桶通过称重传感器安装在机架上且称重计量桶的出料口位于出料斗的上方，称重计量桶的出料口处设置有计量桶闸，下料过渡管的外壁在靠近给料管的一端安装有振动器，存料箱内的底部位置设置有料位探测器，称重传感器和料位探测器连接至电控箱，电控箱还连接并控制振动器、快慢进料阀和夹袋装置。

其进一步的技术方案为，下料过渡管的外壁沿周向均匀布置若干个振动器。

一种自动定量包装秤的给料控制方法，该方法包括：

控制快慢进料阀打开至第一开口状态进入快速进料过程；

当通过称重传感器检测到称重计量桶中的物料重量达到快速进料结束重量时，控制快慢进料阀切换至第二开口状态进入慢速进料过程，第二开口状态的开口小于第一开口状态；

在慢速进料过程中，每隔预定时间间隔检测称重计量桶中的物料重量的增量是否达到预设标准；

若称重计量桶中的物料重量的增量未达到预设标准，则通过料位探测器检测存料箱中是否缺料；

若存料箱中不缺料，则控制快慢进料阀打开至第一开口状态并启动振动器，持续预设时长后控制快慢进料阀重新切换至第二开口状态并关闭振动器；

当通过称重传感器检测到称重计量桶中的物料重量达到定量包装目标重量时，控制快慢进料阀关闭。

其进一步的技术方案为，控制快慢进料阀打开至第一开口状态并启动振动器，持续预设时长后控制快慢进料阀重新切换至第二开口状态并关闭振动器，包括：

控制快慢进料阀打开至第一开口状态并启动振动器，持续预设时长并检测称重计量桶中的物料重量是否增加；

若称重计量桶中的物料重量增加，则持续预设时长后控制快慢进料阀重新切换至第二开口状态并关闭振动器；

若称重计量桶中的物料重量未增加，则持续预设时长后保持快慢进料阀处于第一开口状态同时保持振动器处于工作状态，并重复执行持续预设时长并检测称重计量桶中的物料重量是否增加的步骤，并在重复次数达到预设次数后发出堵料报警并停止工作。

其进一步的技术方案为，方法还包括对于每一次定量包装过程：

对慢速进料过程进行计时得到慢速进料持续时长，并在控制快慢进料阀关闭结束慢速进料过程并达到稳定状态时获取称重计量桶中的实际物料重量；

检测当前定量包装过程的实际物料重量与前一次定量包装过程的实际物料重量之间的误差是否在误差范围内，并检测慢速进料持续时长超过慢速进料时长阈值；

若误差在误差范围内且慢速进料持续时长未超过慢速进料时长阈值，则直接使用当前定量包装过程中的快速进料结束重量进行下一次定量包装过程；否则，利用慢速进料持续时长修正快速进料结束重量，并利用修正后的快速进料结束重量进行下一次定量包装过程。

其进一步的技术方案为，利用慢速进料物料值修正快速进料结束重量，包括：

根据定量包装目标重量和快速进料结束重量确定慢速进料物料值，根据慢速进料物料值和慢速进料持续时长计算得到慢速进料流速；

若误差在误差范围内且慢速进料持续时长超过慢速进料时长阈值，则将快速进料结束重量修正为U+VT×(ST-T₀)，用于进行下一次定量包装过程；

若误差超出误差范围，则将快速进料结束重量修正为U-VT×(ST+T₁)，用于进行下一次定量包装过程；

其中，U为当前定量包装过程中的快速进料结束重量，VT为慢速进料流速，ST为慢速进料持续时长，T₀为慢速进料时长阈值，T₁为慢速进料延时时长。

本发明的有益技术效果是：

本发明公开了一种具有堵料排除功能的自动定量包装秤及其给料控制方法，可以准确有效的实现堵料排除、保障自动定量包装秤的顺利有效运行，优化自动定量包装秤的性能。本申请根据自动定量包装秤的运行特性设计了相应的判断机制，利用存料箱中的料位探测器检测是否缺料，可以避免因缺料而导致的误判，通过快慢进料阀和振动器的短暂开启排除堵料，避免了破拱装置对物料的二次破坏，简单有效，而且振动器仅在检测到堵料时开启，不需要时刻开启，避免了部件因长时间振动而损坏的问题，保证了自动定量包装秤的可靠性，而且减少了加工时的噪音和振动影响，同时由于解决了振动器带来的负面影响，因此可以安装多个振动器，提高堵料排除效率。

附图说明

图1是本申请公开的具有堵料排除功能的自动定量包装秤的结构图。

图2是本申请的自动定量包装秤的给料控制方法的流程图。

图3是本申请的自动定量包装秤在每一次定量包装过程的给料过程中的堵料排除的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种具有堵料排除功能的自动定量包装秤，请参考图1，该自动定量包装秤包括安装立柱1，安装立柱1上设有安装平台2，安装平台2开口且在开口处下方安装有出料斗3，出料斗3两侧设置有夹袋装置4。安装平台2上方设置有机架5，存料箱6、下料过渡管7、给料管8和称重计量桶9从上至下依次设置在机架5上，其中，称重计量桶9通过称重传感器10安装在机架5上。存料箱6通过下料过渡管7连通给料管8的进料口，给料管8的出料口朝向称重计量桶9的进料口，称重计量桶9的出料口位于出料斗3的上方。

给料管8的出料口处设置有快慢进料阀11，称重计量桶9的出料口处设置有计量桶闸12，快慢进料阀11为电控阀，计量桶闸12可以电控也可以手动控制。下料过渡管7的外壁在靠近给料管8的一端安装有振动器13。在本申请中，下料过渡管7的外壁沿周向均匀布置若干个振动器13，通常安装三个振动器13，三个振动器13沿着圆周间隔120度设置。

存料箱6内放置物料，存料箱6内的底部位置设置有料位探测器14。该自动定量包装秤还包括电控箱，用于实现该自动定量包装秤的控制、显示和交互功能，称重传感器10和料位探测器12连接至电控箱，电控箱还连接并控制振动器13、快慢进料阀11和夹袋装置4，若计量桶闸12为电控闸，则电控箱还连接并控制计量桶闸12。

基于本申请公开的如图1所示的自动定量包装秤，本申请还提供了一种自动定量包装秤的给料控制方法，该自动定量包装秤的给料过程采用先快速进料再慢速进料的方式，该方法包括如下步骤：

一、对于第一次定量包装过程。

1、首先需要确定工作参数，主要包括定量包装目标重量Target、快速进料结束重量U以及慢速进料时长阈值T₀，定量包装目标重量Target和慢速进料时长阈值T₀通常是作为一个固有参数，而快速进料结束重量U是会在加工过程中不断调整的。

定量包装目标重量Target是每个包装需要定量称重的重量，通常根据用户需要输入设定。

快速进料结束重量U是快速进料过程完成的物料重量，快速进料结束重量U越大，快速进料过程完成的物料重量越多，加工速度越快，但加工精度越难保证。在本申请中，在第一次定量包装过程时通常设置快速进料结束重量U＝定量包装目标重量Target*50％。

慢速进料时长阈值T₀是慢速进料过程需要持续的最短时长，这是因为自动定量包装秤的精度有其必须要满足的国家相关计量法规要求，根据目前自动定量包装秤的绝大多数使用场景观察可知，只要能确保慢速进料过程可以持续稳定的时间不低于一定时长(也即慢速进料时长阈值T₀)就可以确保每包的精度，因此该慢速进料时长阈值T₀也通常为一个预设值，通常设置为4s。

2、控制快慢进料阀11打开至第一开口状态进入快速进料过程，第一开口状态通常为全开状态。此时存料箱6中的物料会通过下料过渡管7进入给料管8，并通过快慢进料阀11落入称重计量桶9中，称重计量桶9的计量桶闸12关闭，通过称重传感器10即可实时获取称重计量桶9中的物料重量。

3、当称重计量桶9中的物料重量达到快速进料结束重量U时，控制快慢进料阀11切换至第二开口状态进入慢速进料过程并开始计时，第二开口状态的开口小于第一开口状态，本申请中所指的第一开口状态和第二开口状态并没有特质的开口程度，仅表示相对的两个开口状态。

4、当通过称重传感器10检测到称重计量桶9中的物料重量达到定量包装目标重量Target时，控制快慢进料阀11关闭结束进料同时结束计时，通过对慢速进料过程进行计时即得到慢速进料持续时长ST。

同时，在结束进料且达到稳定状态时获取称重计量桶9中的最终的实际物料重量FW，由于快慢进料阀11有惯性，因此在控制其关闭时并不会立刻停止进料，仍然有一部分物料进入称重计量桶9，所以称重计量桶9的实际物料重量FW通常是大于定量包装目标重量Target的。此时打开计量桶闸12，称重计量桶9中的物料即可通过出料斗3进入夹袋装置4夹持的物料袋中，完成第一次定量包装过程。

5、在完成第一次定量包装过程后，检测慢速进料持续时长ST是否超过慢速进料时长阈值T₀，由于第一次定量包装过程中预留的用于慢进料的物料重量较大，因此ST往往大于T₀。同时，根据定量包装目标重量Target和快速进料结束重量U即可确定慢速进料过程中进料的慢速进料物料值WT＝Target-U，根据慢速进料物料值WT和慢速进料持续时长即可ST计算得到慢速进料过程中的慢速进料流速VT＝WTST，也即每秒钟进料多少物料。

若ST>T₀，则将慢速进料持续时长控制在T₀、提高快速进料结束重量U将快速进料结束重量U修正为U+VT×(ST-T₀)，就可以在保证精度的前提下提高速度，然后利用定量包装目标重量Target、慢速进料时长阈值T₀以及修正后的快速进料结束重量U作为新的工作参数进行下一次定量包装过程。若ST≤T₀，则直接利用当前的工作参数进行下一次定量包装过程。

二、对于第二次及其往后的每一次定量包装过程，每一次过程使用的各项工作参数在上一次定量包装过程中确定，请参考图2所示的流程图：

1、控制快慢进料阀11打开至第一开口状态进入快速进料过程。

2、当通过称重传感器10检测到称重计量桶9中的物料重量达到快速进料结束重量U时，控制快慢进料阀11切换至第二开口状态进入慢速进料过程，这一步中的快速进料结束重量U由上一次定量包装过程确定，如第一次定量包装过程所述，可能是上一次定量包装过程使用的快速进料结束重量U，也可能是对上一次定量包装过程的快速进料结束重量U进行修正得到。

3、当通过称重传感器10检测到称重计量桶9中的物料重量达到定量包装目标重量Target时，控制快慢进料阀11关闭结束进料同时结束计时，通过对慢速进料过程进行计时即得到慢速进料持续时长ST。

同时，在结束进料且达到稳定状态时获取称重计量桶9中的最终的实际物料重量FW。

4、检测当前定量包装过程的实际物料重量与前一次定量包装过程的实际物料重量之间的误差是否在误差范围内，误差范围为预设值，比如在定量包装目标重量Target为50kg时，可以设定误差范围为50kg×±0.2％＝200g。同时检测此次的慢速进料持续时长ST是否超过慢速进料时长阈值T₀。

5、若与上次定量包装过程的实际物料重量之间的误差在误差范围内，且慢速进料持续时长ST未超过慢速进料时长阈值T₀，则直接使用当前的工作参数进行下一轮包装工作，也即使用当前定量包装过程中的快速进料结束重量U进行下一次定量包装过程。

6、若与上次定量包装过程的实际物料重量之间的误差在误差范围内且慢速进料持续时长ST超过慢速进料时长阈值T₀，则表示加工精度可以达标且留给慢速进料过程的物料重量过多，则利用本次加工过程中的慢速进料持续时长ST修正下一次加工过程的快速进料结束重量为U+VT×(ST-T₀)，其中，VT为慢速进料流速，其计算方法如上述第一次定量包装过程所述，然后利用修正后的工作参数进行下一次定量包装过程，以此循环。

7、若与上次定量包装过程的实际物料重量之间的误差超出误差范围，则表示留给慢速进料过程的物料重量过少、加工精度不达标，则将快速进料结束重量修正为U-VT×(ST+T₁)，其中，T₁为慢速进料延时时长，为一个预设值，比如可以取2s，然后利用修正后的工作参数进行下一次定量包装过程，以此循环。

同时，对于每一次定量包装过程，在进入慢速进料过程后，在进料过程中还包括如下步骤，请参考图3：

1、每隔预定时间间隔采集称重计量桶9中的物料重量，并检测与上一次采集到的物料重量之间的增量是否达到预设标准，预定时间间隔和预设标准均为预设值，通常取预定时间间隔为1s，预设标准通常在20g～100g范围内。

2、若称重计量桶9中的物料重量的增量达到预设标准，则继续慢速进料过程并持续采集物料重量进行判断。

3、若称重计量桶9中的物料重量的增量未达到预设标准，则有可能是因为堵料导致的，也有可能是因为缺料导致的，则通过料位探测器14检测存料箱6中是否缺料。

4、若检测到存料箱6中缺料则提示缺料并结束流程。

5、若检测到存料箱6中不缺料，则可以判断是出现了堵料问题，则控制快慢进料阀11打开至第一开口状态并启动振动器13并持续预设时长，该预设时长通常为0.1s～0.2s。由于下料口重新变大且振动器13可以将结块震碎，因此通常情况下原先堵在下料口处的结块状物料就能顺利通过，排除堵料，但也有一些情况中并不能立即排除，则在持续预设时长后检测称重计量桶9中的物料重量是否增加，若增加，则可以确定已经排除堵料了，执行下列步骤6，否则执行下列步骤7。

6、控制快慢进料阀11重新切换至第二开口状态并关闭振动器13，继续慢速进料过程并持续采集物料重量进行判断。

7、保持快慢进料阀11处于第一开口状态同时保持振动器13处于工作状态再次持续预设时长，然后再次检测称重计量桶9中的物料重量是否增加，如此循环，如果连续循环的次数达到预设次数，则发出堵料报警并停止工作，提示用户进行人工排除。

另外，电控箱会在监测到发生堵料并进行排除时进行记录，供相关工艺管理人员调阅，工艺管理人员调阅后就能知道在某一段时间内触发这个自动堵料排除功能的次数，以此来判断物料制作工艺是否在合格范围内。一般设置在24小时内如果触发这个堵料自动排除机制超过3次即发现声光报警，以提示用户检查前端工艺。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有堵料排除功能的自动定量包装秤，其特征在于，所述自动定量包装秤包括安装立柱，所述安装立柱上设有安装平台，所述安装平台开口且在开口处下方安装有出料斗，所述出料斗两侧设置有夹袋装置，所述安装平台上方设置有机架，存料箱、下料过渡管、给料管和称重计量桶从上至下依次设置在所述机架上，所述存料箱通过所述下料过渡管连通所述给料管的进料口，所述给料管的出料口朝向所述称重计量桶的进料口，且所述给料管的出料口处设置有快慢进料阀；所述称重计量桶通过称重传感器安装在所述机架上且所述称重计量桶的出料口位于所述出料斗的上方，所述称重计量桶的出料口处设置有计量桶闸，所述下料过渡管的外壁在靠近所述给料管的一端安装有振动器，所述存料箱内的底部位置设置有料位探测器，所述称重传感器和所述料位探测器连接至电控箱，所述电控箱还连接并控制所述振动器、所述快慢进料阀和所述夹袋装置。

2.根据权利要求1所述的自动定量包装秤，其特征在于，所述下料过渡管的外壁沿周向均匀布置若干个振动器。

3.一种自动定量包装秤的给料控制方法，用于如权利要求1或2所述的自动定量包装秤中，其特征在于，所述方法包括：

控制所述快慢进料阀打开至第一开口状态进入快速进料过程；

当通过所述称重传感器检测到所述称重计量桶中的物料重量达到快速进料结束重量时，控制所述快慢进料阀切换至第二开口状态进入慢速进料过程，所述第二开口状态的开口小于所述第一开口状态；

在所述慢速进料过程中，每隔预定时间间隔检测所述称重计量桶中的物料重量的增量是否达到预设标准；

若所述称重计量桶中的物料重量的增量未达到所述预设标准，则通过所述料位探测器检测所述存料箱中是否缺料；

若所述存料箱中不缺料，则控制所述快慢进料阀打开至所述第一开口状态并启动所述振动器，持续预设时长后控制所述快慢进料阀重新切换至所述第二开口状态并关闭所述振动器；

当通过所述称重传感器检测到所述称重计量桶中的物料重量达到定量包装目标重量时，控制所述快慢进料阀关闭。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制所述快慢进料阀打开至所述第一开口状态并启动所述振动器，持续预设时长后控制所述快慢进料阀重新切换至所述第二开口状态并关闭所述振动器，包括：

控制所述快慢进料阀打开至所述第一开口状态并启动所述振动器，持续所述预设时长并检测所述称重计量桶中的物料重量是否增加；

若所述称重计量桶中的物料重量增加，则持续所述预设时长后控制所述快慢进料阀重新切换至所述第二开口状态并关闭所述振动器；

若所述称重计量桶中的物料重量未增加，则持续所述预设时长后保持所述快慢进料阀处于所述第一开口状态同时保持所述振动器处于工作状态，并重复执行所述持续所述预设时长并检测所述称重计量桶中的物料重量是否增加的步骤，并在重复次数达到预设次数后发出堵料报警并停止工作。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对于每一次定量包装过程：

对慢速进料过程进行计时得到慢速进料持续时长，并在控制所述快慢进料阀关闭结束慢速进料过程并达到稳定状态时获取所述称重计量桶中的实际物料重量；

检测当前定量包装过程的实际物料重量与前一次定量包装过程的实际物料重量之间的误差是否在误差范围内，并检测所述慢速进料持续时长超过慢速进料时长阈值；

若误差在所述误差范围内且所述慢速进料持续时长未超过所述慢速进料时长阈值，则直接使用当前定量包装过程中的快速进料结束重量进行下一次定量包装过程；否则，利用所述慢速进料持续时长修正快速进料结束重量，并利用修正后的快速进料结束重量进行下一次定量包装过程。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用所述慢速进料物料值修正快速进料结束重量，包括：

根据所述定量包装目标重量和所述快速进料结束重量确定慢速进料物料值，根据所述慢速进料物料值和所述慢速进料持续时长计算得到慢速进料流速；

若误差在所述误差范围内且所述慢速进料持续时长超过所述慢速进料时长阈值，则将所述快速进料结束重量修正为U+VT×(ST-T₀)，用于进行下一次定量包装过程；

若误差超出所述误差范围，则将所述快速进料结束重量重新修正为U-VT×(ST+T₁)，用于进行下一次定量包装过程；

其中，U为当前定量包装过程中的快速进料结束重量，VT为所述慢速进料流速，ST为所述慢速进料持续时长，T₀为所述慢速进料时长阈值，T₁为慢速进料延时时长。

Images