CN114620289A - 饮料灌装机、其容器运动控制方法和容器运动控制机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种饮料灌装机的容器运动控制方法，其包括：将初始速度设定值通过转换消除速度变化中容器内液体的谐振频率，得到执行速度设定值；以及根据执行速度设定值控制容器运动。该容器运动控制方法可以在不改变加减速度的情况下，有效消除容器内液体的液面摆动，避免液体溢出容器口的现象，极大的提高了饮料灌装机的生产效率。此外还提供了使用该方法的饮料灌装机的容器运动控制机构及饮料灌装机。

Description

饮料灌装机、其容器运动控制方法和容器运动控制机构
技术领域
本发明涉及一种运动控制方法，尤其是一种饮料灌装机的容器运动控制方法。此外还涉及饮料灌装机的容器运动控制机构及饮料灌装机。
背景技术
在饮料灌装机中，传送带将用于盛装饮料的空的容器逐一地移动至灌装工位，并停留在灌装工位完成灌装，之后再移动至封盖工位，过程中传送带上的容器需要经历加速和减速的速度变化。当饮料灌装完成，容器运动到封盖工位的过程中，容器内饮料由于速度变化，会造成饮料溢出容器口的现象。目前为了避免发生这种问题，只能降低传送带的加减速度，以减小容器的速度变化，但这样会牺牲生产效率，影响罐装速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种饮料灌装机的容器运动控制方法，可以在不改变容器的加减速度的情况下，降低容器内液体的液面摆动，减少液体溢出容器口的现象。
本发明的另一个目的是提供一种饮料灌装机的容器运动控制机构，可以在不改变容器的加减速度的情况下，降低容器内液体的液面摆动，减少液体溢出容器口的现象。
本发明的还一个目的是提供一种饮料灌装机，可以在不改变容器的加减速度的情况下，降低容器内液体的液面摆动，减少液体溢出容器口的现象。
本发明提供了一种饮料灌装机的容器运动控制方法，其包括：将初始速度设定值通过转换消除速度变化中容器内液体的谐振频率，得到执行速度设定值；以及根据执行速度设定值控制容器运动。
该饮料灌装机的容器运动控制方法可以在不改变加减速度的情况下，消除速度变化中容器内液体的谐振频率，有效消除容器内液体的液面摆动，避免液体溢出容器口的现象，极大的提高了饮料灌装机的生产效率。
在饮料灌装机的容器运动控制方法的另一种示意性实施方式中，通过二阶滤波器执行转换。以降低处理信号的时延，避免了在运动控制过程中，因为加入陷波滤波器而带来的控制周期增加。
在饮料灌装机的容器运动控制方法的再一种示意性实施方式中，二阶滤波器的传递函数为：G(S)＝(S2-ω0 2)/((S-iεω0)2-ω0 2)，其中：ω0为传递函数滤波频率，ε为液体阻尼系数，i为时间常数，S为传递函数复变量。
在饮料灌装机的容器运动控制方法的还一种示意性实施方式中，二阶滤波器设置为可编程逻辑控制器的一个模块。
本发明还提供了一种饮料灌装机的容器运动控制机构，其包括一个可编程逻辑控制器和一个电机驱动器。可编程逻辑控制器包括一个初始速度生成模块和一个转换模块。初始速度生成模块能够生成一个初始速度设定值。转换模块能够根据初始速度设定值生成一个执行速度设定值，以消除速度变化中容器内液体的谐振频率。电机驱动器能够根据执行速度设定值控制驱动容器运动的驱动电机。该饮料灌装机的容器运动控制机构可以在不改变加减速度的情况下，消除速度变化中容器内液体的谐振频率，有效消除容器内液体的液面摆动，避免液体溢出容器口的现象，极大的提高了饮料灌装机的生产效率。
在饮料灌装机的容器运动控制机构的另一种示意性实施方式中，转换模块为二阶滤波器。通过使用二阶滤波器以降低处理信号的时延，避免了在运动控制过程中，因为加入陷波滤波器而带来的控制周期增加。
在饮料灌装机的容器运动控制机构的再一种示意性实施方式中，二阶滤波器的传递函数为：G(S)＝(S2-ω0 2)/((S-iεω0)2-ω0 2)，其中：ω0为传递函数滤波频率，ε为液体阻尼系数，i为时间常数，S为传递函数复变量。
本发明还提供了一种饮料灌装机，其包括一个上述的容器运动控制机构、一个传输单元和一个驱动电机。传输单元能够通过动作带动放置于其上的容器运动。驱动电机能够驱动传输单元动作。电机驱动器能够根据执行速度设定值控制驱动电机。该饮料灌装机可以在不改变加减速度的情况下，消除速度变化中容器内液体的谐振频率，有效消除容器内液体的液面摆动，避免液体溢出容器口的现象，极大的提高了饮料灌装机的生产效率。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1为饮料灌装机的容器运动控制方法的一种示意性实施方式的流程图。
图2为饮料灌装机的一种示意性实施方式的结构框图。
标号说明
10 容器运动控制机构
20 可编程逻辑控制器
21 初始速度生成模块
22 转换模块
30 电机驱动器
40 传输单元
50 驱动电机
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
图1为饮料灌装机的容器运动控制方法的一种示意性实施方式的流程图。如图1所示，饮料灌装机的容器运动控制方法包括如下步骤S10和S20。
S10：将初始速度设定值通过转换消除速度变化中容器内液体的谐振频率，得到执行速度设定值。
初始速度设定值例如为可编程逻辑控制器根据用户的设置及现场传感器的检测结果生成。现场传感器例如用于检测空的容器是否到达灌装工位和灌装工位的容器是否完成灌装。用户的设置例如为：当现场传感器检测到空的容器到达灌装工位后，以一个设定的减速度将速度降低至零，当现场传感器检测到灌装工位的容器完成灌装后，以一个设定的加速度将速度提升至一个目标速度。
在本示意性实施方式中，例如通过陷波滤波器执行上述的转换。陷波滤波器例如采用二阶滤波器，以降低处理信号的时延，避免了在运动控制过程中，因为加入陷波滤波器而带来的控制周期增加。
二阶滤波器的传递函数例如为：
G(S)＝(S2-ω0 2)/((S-iεω0)2-ω0 2)
其中：
ω0为传递函数滤波频率，即容器内液体的谐振频率，其可通过估算或测量得到；
ε为液体阻尼系数；
i为时间常数，时间常数体现的是滤波器计算带来的延时；
S为传递函数复变量。
在示意性实施方式中，二阶滤波器设置为可编程逻辑控制器的一个模块。
S20：根据执行速度设定值控制容器运动。
具体地，例如为电机驱动器根据该执行速度设定值控制驱动容器运动的驱动电机。
该饮料灌装机的容器运动控制方法可以在不改变加减速度的情况下，消除速度变化中容器内液体的谐振频率，借此有效消除容器内液体的液面摆动，避免液体溢出容器口的现象，极大的提高了饮料灌装机的生产效率。
本发明还提供了一种饮料灌装机的容器运动控制机构，参见图2，在一种示意性实施方式中，容器运动控制机构10包括一个可编程逻辑控制器20和一个电机驱动器30。
可编程逻辑控制器20包括一个初始速度生成模块21和一个转换模块22。初始速度生成模块21能够生成一个初始速度设定值。初始速度设定值例如为初始速度生成模块21根据用户的设置及现场传感器的检测结果生成。现场传感器例如用于检测空的容器是否到达灌装工位和灌装工位的容器是否完成灌装。用户的设置例如为：当现场传感器检测到空的容器到达灌装工位后，以一个设定的减速度将速度降低至零，当现场传感器检测到灌装工位的容器完成灌装后，以一个设定的加速度将速度提升至一个目标速度。
转换模块22能够根据初始速度设定值生成一个执行速度设定值，以消除速度变化中容器内液体的谐振频率。
在示意性实施方式中，转换模块22例如为陷波滤波器。陷波滤波器例如为二阶滤波器，以降低处理信号的时延，避免了在运动控制过程中，因为加入陷波滤波器而带来的控制周期增加。
二阶滤波器的传递函数例如为：
G(S)＝(S2-ω0 2)/((S-iεω0)2-ω0 2)
其中：
ω0为传递函数滤波频率，即谐振频率，其可通过测量得到；
ε为液体阻尼系数；
i为时间常数，时间常数体现的是滤波器计算带来的延时；
S为传递函数复变量。
电机驱动器30能够根据执行速度设定值控制驱动容器运动的驱动电机。
该饮料灌装机的容器运动控制机构可以在不改变加减速度的情况下，消除速度变化中容器内液体的谐振频率，有效消除容器内液体的液面摆动，避免液体溢出容器口的现象，极大的提高了饮料灌装机的生产效率。
图2为饮料灌装机的一种示意性实施方式的结构框图。如图2所示，饮料灌装机包括一个上述的容器运动控制机构10、一个传输单元40和一个驱动电机50。
传输单元40能够通过动作带动放置于其上的容器运动，传输单元40例如为传送带，但不限于此。
驱动电机50能够驱动传输单元40动作。电机驱动器30能够根据执行速度设定值控制驱动电机50。在示意性实施方式中，驱动电机50和电机驱动器30例如同属于一个伺服电机，但不限于此。
该饮料灌装机可以在不改变加减速度的情况下，消除速度变化中容器内液体的谐振频率，有效消除容器内液体的液面摆动，避免液体溢出容器口的现象，极大的提高了饮料灌装机的生产效率。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.饮料灌装机的容器运动控制方法，其特征在于，包括：
将初始速度设定值通过转换消除速度变化中容器内液体的谐振频率，得到执行速度设定值；以及
根据所述执行速度设定值控制容器运动。
2.如权利要求1所述的饮料灌装机的容器运动控制方法，其特征在于，通过二阶滤波器执行所述转换。
3.如权利要求2所述的饮料灌装机的容器运动控制方法，其特征在于，所述二阶滤波器的传递函数为：
G(S)＝(S2-ω0 2)/((S-iεω0)2-ω0 2)
其中：ω0为传递函数滤波频率，ε为液体阻尼系数，i为时间常数，S为传递函数复变量。
4.如权利要求2所述的饮料灌装机的容器运动控制方法，其特征在于，所述二阶滤波器设置为可编程逻辑控制器的一个模块。
5.饮料灌装机的容器运动控制机构，其特征在于，包括：
一个可编程逻辑控制器(20)，其包括：
一个初始速度生成模块(21)，其能够生成一个初始速度设定值，及
一个转换模块(22)，其能够根据所述初始速度设定值生成一个执行速度设定值，以消除速度变化中容器内液体的谐振频率；以及
一个电机驱动器(30)，其能够根据所述执行速度设定值控制驱动容器运动的驱动电机。
6.如权利要求5所述的饮料灌装机的容器运动控制机构，其特征在于，所述转换模块(22)为二阶滤波器。
7.如权利要求6所述的饮料灌装机的容器运动控制机构，其特征在于，所述二阶滤波器的传递函数为：
G(S)＝(S2-ω0 2)/((S-iεω0)2-ω0 2)
其中：ω0为传递函数滤波频率，ε为液体阻尼系数，i为时间常数，S为传递函数复变量。
8.饮料灌装机，其特征在于，包括：
一个如权利要求5至7中任一项所述的容器运动控制机构；
一个传输单元(40)，其能够通过动作带动放置于其上的容器运动；以及
一个驱动电机(50)，其能够驱动所述传输单元(40)动作，所述电机驱动器(30)能够根据所述执行速度设定值控制所述驱动电机(50)。
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