一种牧草高密度压缩成型装置及压缩过程中调整重量的方法与流程

本发明涉及牧草料压缩称重装置，具体涉及一种牧草料高密度压缩成型装置及压缩过程中调整重量的方法。

背景技术

牧草料为了长距离运输需要进行压缩加密，以提高单次运输效率，减少运输成本。实际农业生产中，一般将牧草料压缩成小草捆，运输到仓库进行存储。但是这些小草捆作为商品草进行交易时，体积大，密度低，尤其长距离运输费用较高，针对这种情况一般采用二次压缩的方式提高单个草捆的密度，将多个小的草捆压缩成一个较大的草捆，并进行简单包装。这些大草捆一般要求尺寸固定，重量相差不能太大。草捆重量过大可能导致在存储过程中发生胀包，草捆重量过小则草捆密度不够，牧草料之间粘性降低容易松散掉落，给后期存储运输带来不便，所以在压缩过程中要保证每个草捆重量在合适的范围内。

技术实现要素：

本发明为了解决将小草捆的牧草料压缩成高密度的大草捆过程中，对大草捆的重量难以把控的问题，提供了一种牧草料高密度压缩成型装置。

本发明所采用的技术方案如下：包括草料预压仓、草料仓、压缩成型仓，草料仓下部作为草料预压仓，所述草料仓设有牧草料入料口，压缩成型仓呈直角形的内腔，由相互连通的第二压缩成型仓和第三压缩成型仓组成，第三压缩成型仓与草料预压仓平行布局，第二压缩成型仓与草料预压仓垂直布局，且第二压缩成型仓与草料预压仓后端相通，草料预压仓的前端设有用于将牧草料推送至第二压缩成型仓的第一级压缩油缸，第二压缩成型仓设有用于将牧草料向第三压缩成型仓推送的第二级压缩油缸，第三压缩成型仓设有用于将牧草料高密度压缩成型的第三级压缩油缸；其中，草料预压仓的体积大小是通过第一级压缩油缸的行程来调整。

本发明还设有控制系统，其包括拉绳位移传感器6、至少两个光电开关、及控制器；所述拉绳位移传感器6安装在第一级压缩油缸1上用于采集限定第一级压缩油缸1每次压缩牧草料的行程；第二、第三级压缩油缸分别安装有对各自行程进行限位用的光电开关；拉绳位移传感器6、光电开关均与控制器电连接，控制器分别与第一、二、三级压缩油缸各自对应的控制电磁阀电连接，通过控制器控制三油缸协调动作对牧草料进行高密度压缩。

本发明还设有称重机构，其包括称重面11、称重传感器12、称重固定支架13；提升称重油缸10安装在称重固定支架13上，称重台位于称重固定支架13的前方，称重台的称重面11下设有所述的称重传感器12；称重传感器12依次与信号转换放大器、所述控制器、贴标机电连接，称重传感器12将压缩打包好的牧草料草捆的重量信号转换为微弱的电信号，该信号经过模拟放大处理之后，由所述控制器直接采集处理，同时将该重量信息传递到贴标机进行打印标签贴在最终压缩成型的草捆上。

优选的，所述称重台采用2个称重传感器并联安装的方式进行测量。

优选的，草料仓7上部安装用于检测草料在料仓中位置的一组对红外射传感器9。

优选的，所述牧草料为数个等高度整齐排列的小草捆或草块。

本发明的另一目的在于提供一种采用上述装置实现对牧草料高密度压缩成型过程中调整重量的方法，具体包括以下步骤：

步骤1：牧草料的三级压缩：草料预压仓5的初始体积v=a*b*c，其中，a为第一级压缩油缸单次的压缩行程，b为草料预压仓的宽度，c为草料预压仓的高度，设定草料预压仓5内牧草料的单词压缩行程为a，给草料预压仓5内填充牧草料至上述体积v，所述牧草料为数个等高度整齐排列的小草捆，第一级压缩油缸1开始压缩将仓内牧草料推送至第二压缩成型仓41中，第一级压缩油缸1的推送端返回初始位置，再次按上述要求填充牧草料、推送，循环上述过程，通过拉绳位移传感器限定控制第一级压缩油缸1每次推送压缩的行程为a；经过第一级压缩油缸1的推送，使压缩成型仓4中的牧草料达到一定的重量，再依次经过第二级压缩油缸2进行二级压缩、第三级压缩油缸进行三级压缩，使其压缩成固定尺寸的大草捆、包装后推送出去，完成整个压缩周期；通过光电开关检限定第二级压缩油缸行程、第三级压缩油缸的行程固定不变；

步骤2：将步骤1压缩好的草捆利用称重台进行称重得到实际重量信息g2，并贴记载重量信息的标签；

步骤3：控制器采集步骤2得到的g2与工艺要求的设定重量g1进行比较运算调节第一次压缩油缸的行程，随第一级压缩油缸1设定行程的变化改变一级压缩中单次推送牧草料体积的大小，来改变压缩牧草料的重量，达到调整最终压缩成型草捆的重量。

优选的，所述步骤1中，数个等高度整齐排列的小草捆的高度与草料预压仓5的高度c相等，长度为a,宽度等于b。

优选的，所述步骤1中，通过调整第一级压缩油缸1的一级压缩次数对压缩草捆的重量进行粗调。

本发明所述步骤3中，控制器对实际重量g2与工艺要求的设定重量g1进行比较得出偏差信号g，进行pid逻辑运算之后得到控制信号，并对该信号进行转换，将转换后的信号对应的第一级压缩油缸1的压缩行程a进行重新设定，控制器控制第一级压缩油缸1在指定的行程a处停止动作。

与现有技术相比，本发明有益效果在于:

1.本发明包括三级压缩，将多个小的草捆压缩成一个较大的草捆，提高了最终压缩成型的单个草捆的密度。通过控制系统和称重机构，使最终压缩成的固定尺寸的每个大草捆的重量合理，对每个大草捆的重量做到严格把控，每个大草捆的重量相当，从而避免草捆重量过大导致在存储过程中发生胀包，或重量过小则草捆密度不够，牧草料之间粘性降低导致松散掉落等现象的发生，防止给后期存储运输带来不便。

2.本发明通过对牧草料重量的检测，根据实际的设定要求计算偏差，再经过控制器的运算，调节第一次压缩油缸的行程间接的控制成型草捆的重量，从而保证每个压缩草捆的重量在合适的范围内。即：单次填充草料预压仓的体积都是固定的，一级压缩中单次推送草料体积不变，三级压缩过程中，其余参数均不变，仅通过调整第一级压缩油缸的行程大小来改变一级压缩中单次推送草料的体积，从而改变一级压缩中单次推送草料的重量，最终达到间接调整压缩成型最终草捆的重量，对最终大草捆的重量做到精准把控，采用该方法调整重量方便。还可以通过程序调整第一级压缩油缸1的压缩次数对压缩草捆重量进行粗调，满足牧草料压缩成型过程中密度和重量的要求，同时降低了系统成本，有效提高了整个系统的压缩效率。

3.本发明方法省去在干草运输过程中安装皮带称称重的步骤，将重量的调整转换为油缸行程的调整，在降低系统成本的同时，保证成型草捆重量在要求的范围内。且在干草压缩过程中，可以使系统连续压缩，连续运输干草，减少停机时间和次数，有通过对压缩成型草捆重量称重，将称重信息及时通过打标机打印粘贴在包装袋上，便于后期及时查看该压缩草捆信息。

附图说明

图1是本发明的一种牧草料高密度压缩成型装置结构示意图；

图2是本发明一种牧草料高密度压缩成型装置的立体图；

图3是本发明称重机构结构示意图；

图4是本发明信号传递关系示意图；

图5是本发明一级单次压缩示意图；

图中：1.第一级压缩油缸；2.第二级压缩油缸；3.第三级压缩油缸；4.压缩成型仓；41.第二压缩成型仓；42.第三压缩成型仓；5.草料预压仓；6.拉绳位移传感器；7.草料仓；8.草料仓入口；9.对射传感器；10.油缸；11.称重面；12.称重传感器；13.称重固定支架。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步的解释和说明。

如图2所示，一种牧草料高密度压缩成型装置，包括草料预压仓5、草料仓7、压缩成型仓4，草料仓7的下部作为草料预压仓5，其中，草料预压仓5的体积大小是通过第一级压缩油缸的行程来调整的。该仓体积v=a*b*c，其中，a为第一级压缩油缸1每次的压缩行程，b为草料预压仓的宽度，c为草料预压仓5的高度。第一级压缩油缸1的推动端为矩形块，该矩形块的高度为c，宽度接近b，草料仓7前、后端面的下部开有一与草料预压仓宽度、高度均相等的矩形口，第一级压缩油缸1的推动端（矩形块）从前端面的矩形口插入，所述草料仓7上设有牧草料入料口8，输送带与牧草料入料口8相接连续的向仓内输送牧草料，草料入料口8压缩成型仓4呈直角形的内腔，由相互连通的第二压缩成型仓41和第三压缩成型仓42组成，第三压缩成型仓42与草料预压仓5平行布局，第二压缩成型仓41与草料预压仓5垂直布局，且第二压缩成型仓41与草料预压仓5后端面的矩形口相通，草料预压仓5的前端设有用于将牧草料推送至第二压缩成型仓41的第一级压缩油缸1，第二压缩成型仓41设有用于将牧草料向第三压缩成型仓42推送的第二级压缩油缸2，第三压缩成型仓42设有用于将牧草料高密度压缩成型的第三级压缩油缸3；所述牧草料为小草块或者散草料。

本发明还设有控制系统，其包括拉绳位移传感器6、至少四个光电开关、及控制器；控制器（如plc），其放置在控制柜中，负责数据信号的采集处理并输出信号控制相应的设备。所述拉绳位移传感器6安装在第一级压缩油缸1上用于采集限定第一级压缩油缸1每次压缩牧草料的行程；第二、第三级压缩油缸分别安装有对各自行程进行检测限位用的光电开关；拉绳位移传感器6、光电开关均与控制器电连接，控制器分别与第一、二、三压缩油缸各自对应的控制电磁阀电连接，通过控制器控制三油缸协调动作对牧草料进行高密度压缩。

本发明还设有称重机构，其包括称重面11、称重传感器12、称重固定支架13；油缸10安装在称重固定支架13上，称重面11位于称重固定支架13的前方，称重面11下面设有所述的称重传感器12；称重传感器12依次与信号转换放大器、所述控制器、贴标机电连接，称重传感器12将压缩打包好的牧草料草捆的重量信号转换为微弱的电信号，该信号经过模拟放大处理之后，由所述控制器直接采集处理，同时将该重量信息传递到贴标机进行打印标签贴在最终压缩成型的草捆上。

如图2所示，草料仓7的下部为草料预压仓5，草料仓7开有草料仓入口8，一般设置在草料仓7的顶端或侧面的上部，从草料仓入口8向草料预压仓5内通过输送带输送牧草料，在该草料仓7上部2/3的位置安装一组对射传感器9，用于检测草料在料仓中的位置是否达到设定高度（即草料预压仓5初始的压缩高度c）。

草料预压仓5的高度与第二压缩成型仓41的高度等齐。为了避免在第一级压缩油缸1将牧草料压缩推送至第二压缩成型仓41返回的时候牧草料发生反弹，可以在设计时将第二级压缩油缸2对应的第二压缩成型仓41的高度高于第一级压缩油缸1对应的草料预压仓5的高度，有效减少牧草料反弹。

如图3所示，对最终压缩成型的大草捆进行称重的称重机构，其包括称重传感器12、油缸10、称重固定支架13。称重机构采用2个称重传感器并联安装的方式进行测量。称重传感器12将草捆重量信号转换为微弱的电信号，该信号经过模拟放大器处理之后，由控制器直接采集处理，同时该重量信息将会传递到贴标机设备，针对当前草捆信息进行实时打印便签，由操作工将其贴在草捆包装袋上。

实施例

如图5所示，所述草料预压仓5一般是多级压缩过程中的第一级压缩型仓，经过第一级压缩油缸1的多次推送（每次推送的牧草料体积相同，行程均为a），将牧草料推送至第二压缩成型仓41，如图1所示，然后第二级压缩油缸2进行第二级压缩过程，将牧草料压缩至第三级压缩油缸3对应的第三压缩成型仓42之后，第三级压缩油缸3开始启动进行第三级压缩过程。三次压缩完成以后将成型的大草捆推送出去，完成一个压缩周期。在第一级压缩过程中，第一级压缩油缸1上安装有拉绳位移传感器6，通过其可以实时检测第一级压缩油缸1的行程位置，记录压缩次数，且使每次第一级压缩油缸1到指定的行程处停止。每次启动第一级压缩油缸1进行压缩时，牧草料在草料仓7的填充量达到设定高度，方可进行第一次压缩过程。

本发明对牧草料高密度压缩的整个压缩成型过程中调整重量的方法，具体如下：

步骤1：牧草料的三级压缩：草料预压仓5的初始体积v=a*b*c，其中，a为第一级压缩油缸1每次的压缩行程，b为草料预压仓的宽度，c为草料预压仓5的高度，设定草料预压仓5内牧草料的压缩行程a，然后给草料仓7内输送牧草料，当牧草料超过或等于草料预压仓5的体积时，第一级压缩油缸1作为活塞的矩形块开始推动进行一级压缩，使草料预压仓5内的牧草料v全部推送至第二压缩成型仓41中，即完成了单次推送，然后第一级压缩油缸1返回到初始位置，原来位于草料仓7内上部的草料下落再次填充满草料预压仓5、进行第二次推送至第二压缩成型仓41中，连续不断的推送n次，通过拉绳位移传感器限定控制第一级压缩油缸1每次推送压缩的行程为a；一个循环周期内每次推送草料体积不变，经过多次第一级压缩油缸1的推送，使压缩成型仓4中的牧草料达到一定的重量，再依次经过第二级压缩油缸2的二级压缩、第三级压缩油缸3的三级压缩，使其压缩成固定尺寸的大草捆后推送出去，完成整个压缩周期；通过光电开关检测并限定第二级压缩油缸2行程、第三级压缩油缸3的行程固定不变；

步骤2：将步骤1压缩好的大草捆利用称重台进行称重得到实际重量信息g2，通讯至贴标机实时打印重量信息标签；

步骤3：如图4，5所示，借助控制器，并编写相应的程序块，对第一级压缩油缸1设定行程a进行调节。整个过程采用较为成熟的pid控制算法，即：通过对工艺设定重量g1和重量传感器测量得到的实际重量数据g2进行对比得到偏差信号g，对得到的偏差信号g进行pid逻辑运算之后得到控制信号，并对该信号进行转换，将转换后的信号对应的第一级压缩油缸1的压缩行程a进行重新设定，控制器控制第一级压缩油缸1在指定的行程a处停止动作，在每个循环周期中，草料预压仓5的尺寸都是固定的，每次推送草料体积变化不大，一级压缩的总推送次数n不变，随第一级压缩油缸1设定行程的变化改变一级压缩中单次推送牧草料体积的大小，来改变单次压缩牧草料的重量，达到调整最终压缩成型草捆重量的目的。

本发明草料预压仓5的体积v=a*b*c,由于草料预压仓5的高度c和宽度b保持不变，所以体积v和第一级压缩油缸1的行程a以及草料预压仓5中牧草料重量成正比关系。通过控制信号调整，改变第一级压缩油缸1的设定行程a，使其实际油缸运行停止在设定行程位置a处，即可实现草料预压仓5体积v的改变，从而间接改变了单次预压缩牧草料的重量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。