一種空中料柱質(zhì)量實時預(yù)測補(bǔ)償與進(jìn)料延時的高精度包裝機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包裝機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種空中料柱質(zhì)量實時預(yù)測補(bǔ)償與進(jìn)料延時 的高精度包裝機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 稱重式全自動定量包裝機(jī)主要用于粉狀、顆粒散物料進(jìn)行稱重充填在特定容器內(nèi) 的整個包裝過程，方便散裝物料的運(yùn)輸和使用。提高包裝機(jī)的速度以及控制精度是亟待解 決的問題，也是包裝機(jī)今后的發(fā)展方向。影響包裝精度的原因很多，其中空中料柱和系統(tǒng)延 時是產(chǎn)生誤差的主要因素之一，空中料柱即給料機(jī)構(gòu)停止給料后殘留在空中還未及時落入 稱量桶的一部分物料，系統(tǒng)延時即由于軟件編程和硬件結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的延時，因此包裝機(jī)在工 作過程中必須要對空中料柱和系統(tǒng)延時產(chǎn)生的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，防止產(chǎn)生較大誤差，影響包 裝精度。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，對于粉狀或顆粒狀物料稱重式定量包裝機(jī)的設(shè)計測重于機(jī)械結(jié) 構(gòu)，通常僅采用稱重傳感器配合相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備直接測得所需物料質(zhì)量。目前，國內(nèi)外學(xué)者 對于包裝機(jī)稱量過程的研究做了大量的工作，也研究出不少包裝機(jī)稱重設(shè)備。部分設(shè)備通 過分析多次包裝結(jié)果和預(yù)期結(jié)果的相對誤差，適當(dāng)提前給料執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作以進(jìn)行補(bǔ)償。存 在包裝效率較低，需要作業(yè)人員較多，包裝精度不能保證等問題，工作過程常常取決于操作 人員的經(jīng)驗。也有利用上一次包裝結(jié)果進(jìn)行迭代修正的補(bǔ)償方式，此方法無法跟蹤本次給 料速度的變化，因此補(bǔ)償精度不高。設(shè)計開發(fā)包裝設(shè)備需要充分研究物料因系統(tǒng)原因和空 中落料的延時情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種空中料柱質(zhì)量實時預(yù)測補(bǔ)償與進(jìn)料延時 的高精度包裝機(jī)，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種空中料柱質(zhì)量實時預(yù)測 補(bǔ)償與進(jìn)料延時的高精度包裝機(jī)，包括：封合機(jī)構(gòu)、SMART700-IE觸摸屏、成型器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、 卸料斗、拉膜機(jī)構(gòu)、稱量機(jī)構(gòu)、給料執(zhí)行機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)、變頻器、PLC控制電路系統(tǒng)和上位機(jī) 等，所述封合機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述成型調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的下部，所述SMART700-IE觸摸屏設(shè)置于所述 成型調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的旁側(cè)，所述拉膜機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述成型調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的上部，所述PLC控制機(jī)箱 設(shè)置于所述封合機(jī)構(gòu)的旁測，所述卸料斗、所述稱重機(jī)構(gòu)均位于所述PLC控制機(jī)箱的上端， 所述物料傳送機(jī)構(gòu)位于所述稱重機(jī)構(gòu)的正上方，所述PLC控制電路系統(tǒng)設(shè)置于所述PLC控 制機(jī)箱內(nèi)，所述封合機(jī)構(gòu)、SMART700-IE觸摸屏、拉膜機(jī)構(gòu)、稱量機(jī)構(gòu)、給料執(zhí)行機(jī)構(gòu)、伺服電 機(jī)、變頻器均與所述PLC控制電路系統(tǒng)電連接，所述PLC控制電路系統(tǒng)與所述上位機(jī)相連 接，所述SMART700-IE觸摸屏與所述上位機(jī)相連接。
[0006] 進(jìn)一步，該包裝機(jī)還設(shè)置有腳輪、地腳螺栓、支架、支柱、螺栓，所述伺服電機(jī)、變頻 器安裝在所述支柱上，所述拉膜機(jī)構(gòu)安裝在所述支架上。
[0007] 進(jìn)一步，所述封合機(jī)構(gòu)包括：切刀、橫封器、滾輪、護(hù)罩、縱封器，所述包裝袋的邊緣 經(jīng)過所述縱封器和滾輪，所述包裝袋的最下端穿過所述橫封器和切刀，所述切刀、橫封器、 滾輪、縱封器均設(shè)置于護(hù)罩內(nèi)。
[0008] 進(jìn)一步，所述成型器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括：調(diào)節(jié)螺栓、成型器，所述調(diào)節(jié)螺栓位于所述成 型器下端。
[0009] 進(jìn)一步，所述拉膜機(jī)構(gòu)包括：光電開關(guān)、接近開關(guān)、拉膜電機(jī)、拉膜材料，所述拉膜 材料位于所述拉膜電機(jī)上部，所述光電開關(guān)和接近開關(guān)位于拉膜電機(jī)下部。
[0010] 進(jìn)一步，所述稱量機(jī)構(gòu)包括：稱重傳感器、稱重桶、落料閥、變送器、EM231CN模擬 量輸入模塊、S7-200PLC、上位機(jī)，所述稱重傳感器位于所述稱重桶旁側(cè)，所述落料閥位于所 述稱重傳感器的正下方，所述稱重傳感器與所述變送器相連接，所述變送器與所述EM231CN 模擬量輸入模塊相連接，所述EM231CN模擬量輸入模塊與所述S7-200PLC相連接，所述 S7-200PLC與所述上位機(jī)相連接，所述SMART700-IE觸摸屏對所述稱重傳感器實際稱重值 和預(yù)測稱重值，稱重所需時間進(jìn)行顯示。
[0011] 進(jìn)一步，所述給料執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：速度傳感器、落料傳送帶、伺服電機(jī)、變頻器、變 送器、EM231CN模擬量輸入模塊、S7-200PLC、上位機(jī)，所述落料傳送帶位于所述稱重臺上方， 所述速度傳感器位于所述稱重桶的外側(cè)中央，所述伺服電機(jī)與所述落料傳送帶傳動連接， 所述速度傳感器與所述變送器相連接，所述變送器與所述EM231CN模擬量輸入模塊相連 接，所述EM231CN模擬量輸入模塊與所述S7-200PLC相連接，所述S7-200PLC與所述上位機(jī) 相連接，所述伺服電機(jī)與所述變頻器連接，所述SMART700-IE觸摸屏對所述速度傳感器測 定速度值進(jìn)行顯示。
[0012] 所述包裝機(jī)稱重預(yù)測補(bǔ)償?shù)臏y定方法：
[0013] 落料高度的變化量為
[0014] 此時的落料高度
[0018] 落料時間
，由于落料初始縱向速度始終為〇，故
[0019] 此時
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[0020] 空中物料量
[0021] 包裝機(jī)的系統(tǒng)延時包括稱重延時和控制延時，稱重延時是由于稱重信號處理等導(dǎo) 致的當(dāng)前質(zhì)量需經(jīng)過一段時間A、才能被識別出來，控制延時是指控制信號發(fā)出后需經(jīng) 過一段時間Aty2后執(zhí)行機(jī)構(gòu)才實際完成動作，由于系統(tǒng)延時的長短只受機(jī)器因素影響，故 視為恒定，因此從系統(tǒng)檢測到某一質(zhì)量并發(fā)出控制信號，到系統(tǒng)檢測到物料完全落入袋中 的時間差即為系統(tǒng)延時和空中落料時間的總和。
[0022] 此時系統(tǒng)延時 Δ ty= Δ t yl+ Δ ty2;
[0023] 系統(tǒng)延時物料量
[0024] 故給料誤差
[0025] 由于物料起始高度相同，故其下落到稱量桶中的最終速度相同，即Vm恒定，則給 料誤差 Δ m = A P ( Δ ty+ Δ tz) Vm。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明可實時預(yù)測包裝質(zhì)量和包裝精度， 在不同時刻預(yù)算出最終落入袋中的物料量，尋找最佳的切斷送料時刻，準(zhǔn)確測定此刻物料 質(zhì)量、物料下落速度、落料精度，本發(fā)明包裝精度高，工作效率高，節(jié)約勞力，稱量準(zhǔn)確，實用 性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0028] 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖3為本發(fā)明的物料下落過程后期示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 為了使本發(fā)明的實現(xiàn)技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0031] 如圖1、圖2所示，一種空中料柱質(zhì)量實時預(yù)測補(bǔ)償與進(jìn)料延時的高精度包裝機(jī)， 包括：封合機(jī)構(gòu)、SMART700-IE觸摸屏8、成型器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、卸料斗19、拉膜機(jī)構(gòu)、稱量機(jī)構(gòu)、 給料執(zhí)行機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)22、變頻器25、PLC控制電路系統(tǒng)和上位機(jī)等，所述封合機(jī)構(gòu)設(shè)置 于所述成型調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的下部，所述SMART700-IE觸摸屏8設(shè)置于所述成型調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的旁側(cè)， 所述拉膜機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述成型調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的上部，所述PLC控制機(jī)箱26設(shè)置于所述封合機(jī)構(gòu) 的旁測，所述卸料斗19、所述稱重機(jī)構(gòu)均位于所述PLC控制機(jī)箱26的上端，所述物料傳送機(jī) 構(gòu)位于所述稱重機(jī)構(gòu)的正上方，所述PLC控制電路系統(tǒng)設(shè)置于所述PLC控制機(jī)箱26內(nèi)，所 述封合機(jī)構(gòu)、SMART700-IE觸摸屏8、拉膜機(jī)構(gòu)、稱量機(jī)構(gòu)、給料執(zhí)行機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)22、變頻 器25均與所述PLC控制電路系統(tǒng)電連接，所述PLC控制電路系統(tǒng)與所述上位機(jī)相連接，所 述SMART700-IE觸摸屏8與所述上位機(jī)相連接。
[0032] 具體的，所述包裝機(jī)還設(shè)置有腳輪1、地腳螺栓2、支架10、支柱23、螺栓24，所述伺 服電機(jī)22、變頻器25安裝在所述支柱23上，所述拉膜機(jī)構(gòu)安裝在所述支架（10)上。
[0033] 具體的，所述封合機(jī)構(gòu)包括：切刀3、橫封器4、滾輪5、護(hù)罩6、縱封器7,所述包裝 袋的邊緣經(jīng)過所述縱封器7和滾輪5中央，所述包裝袋的最下端穿過所述橫封器4和切刀 3,所述切刀3、橫封器4、滾輪5、縱封器7均設(shè)置于護(hù)罩內(nèi)。
[0034] 具體的，所述成型器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括：調(diào)節(jié)螺栓9、成型器11，所述調(diào)節(jié)螺栓9位于所 述成型器11下端。
[0035] 具體的，所述拉膜機(jī)構(gòu)包括：光電開關(guān)12、接近開關(guān)13、拉膜電機(jī)14、拉膜材料15， 所述拉膜材料15位于所述拉膜電機(jī)14上部，所述光電開關(guān)12和接近開關(guān)13位于拉膜電 機(jī)14下部。
[0036] 具體的，所述稱量機(jī)構(gòu)包括：稱重傳感器16、稱重桶17、落料閥20、變送器、 EM231CN模擬量輸入模塊、S7-200PLC、上位機(jī)，所述稱重傳感器16位于所述稱重桶17旁 側(cè)，所述落料閥20位于所述稱重傳感器16的正下方，所述稱重傳感器16與所述變送器相 連接，所述變送器與所述EM231CN模擬量輸入模塊相連接，所述EM231CN模擬量輸入模塊與 所述S7-200PLC相連接，所述S7-200PLC與所述上位機(jī)相連接，所述SMART700-IE觸摸屏8 對所述稱重傳感器16實際稱重值、預(yù)測稱重值和稱重所需時間進(jìn)行顯示。
[0037] 具體的，所述給料執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：速度傳感器18、落料傳送帶21、伺服電機(jī)22、 變頻器25、變送器、EM231CN模擬量輸入模塊、S7-200PLC、上位機(jī)，所述落料傳送帶位于所 述稱重臺上方，所述速度傳感器18位于所述稱重桶17的外側(cè)中央，所述伺服電機(jī)22與 所述落料傳送帶21傳動連接，所述速度傳感器18與所述變送器相連接，所述變送器與所 述EM231CN模擬量輸入模塊相連接，所述EM231CN模擬量輸入模塊與所述S7-200PLC相連 接，所述S7-200PLC與所述上位機(jī)相連接，所述伺服電機(jī)22與所述變頻器25連接，所述 SMART700-工E觸摸屏8對所述速度傳感器18測定速度值進(jìn)行顯示。
[0038] 圖3為物料下落過程后期示意圖，因為料柱需要預(yù)測補(bǔ)償?shù)臅r刻通常發(fā)生在落料 后期，所以此發(fā)明這要研究落料后期物料的