一种能自动监控方块红糖净含量的浇注系统的制作方法

本实用新型涉及红糖加工设备，具体涉及一种能自动监控方块红糖净含量的浇注系统。

背景技术：

方块红糖浇注系统被广泛用于方块红糖的自动化生产。这种方块红糖浇注系统主要由浇注机、传送带、安装在传送带上的模具板、冷却机构及脱模机构组成。其工作原理为：加热熔化的红糖糖浆由浇注机按设置的净含量注入模具板上的型腔后，由传送带将装有糖浆的模具板先后送入冷却机构及脱模机构中进行冷却及脱模，形成方块红糖。

目前方块红糖浇注系统中的浇注机普遍采用柱塞式浇注机，其主要由料斗、若干阀腔、柱塞腔和出料口组成，柱塞腔和出料口与阀腔一一对应连通；阀腔内均设有转动阀芯，转动阀芯由外侧的阀芯驱动机构驱动；柱塞腔内均设有柱塞，柱塞由柱塞驱动机构驱动。浇注开始时，阀芯处于第一工作位置，使料斗与柱塞腔连通，此时柱塞被驱动后移，料斗中的红糖糖浆被吸入到柱塞腔内；随后阀芯转动到第二工作位置，使柱塞腔与出料口连通，此时柱塞被驱动前进，柱塞腔中的红糖糖浆经出料口注入到模具板上的型腔中。

上述结构的柱塞式浇注机在使用一段时间后，由于其各零件之间存在磨损等因素，导致方块红糖的净含量误差超过允许范围。现有技术中采用人工方法对方块红糖净含量误差进行检查和修正。该方法的效率和自动化程度低，不能满足现有的工业自动化发展需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能自动监控方块红糖净含量的浇注系统，该浇注系统能按照设置的抽样频率自动测量方块红糖净含量误差并在线调整浇注机的浇注量，使方块红糖的净含量误差控制在允许范围内，解决现有技术采用人工方法对方块红糖净含量误差进行检查和修正造成效率和自动化程度低的问题。

为实现以上目的，本实用新型一种能自动监控方块红糖净含量的浇注系统包括浇注机、第一传送带、模具板、第一光电传感器、冷却机构、脱模机构、第二光电传感器、弧形挡板、第二传送带、导向栏、第三光电传感器、糖块抓取机构、称重装置和控制器；所述浇注机采用电缸驱动柱塞的柱塞式浇注机，用于将加热熔化的红糖糖浆按设置的净含量浇注到所述模具板的型腔中；第一传送带安装在浇注机的下方，用于安装所述模具板并带动模具板依次通过浇注机、所述冷却机构和所述脱模机构；所述模具板安装在第一传送带上并设置有与方块红糖外形相同的呈阵列分布的型腔，模具板背面有型腔的轮廓，在垂直于第一传送带移动方向上型腔的数量和位置与浇注机中的出料口的数量和位置相对应，模具能随着传送带循环移动；所述第一光电传感器安装在浇注机的出料口边，用于检测模具板上型腔的轮廓，使浇注机在其出料口对准型腔后开始浇注；所述冷却机构安装在浇注机旁靠近第一传送带移动方向的一侧，用于将模具板中的糖浆冷却至常温；所述脱模机构由气缸和多个竖直向下的顶杆构成，脱模机构安装在第一传送带的上下两传送带之间且靠近第一传送带末端处，顶杆在垂直于第一传送带的移动方向上呈直线分布且顶杆的数量和位置与浇注机出料口的数量和位置相对应；所述第二光电传感器安装在脱模机构上，用于检测模具板背面的型腔轮廓，使脱模机构的顶杆能对准型腔的背面中心；所述弧形挡板为半圆弧形的薄板，同轴紧靠在传送带末端的表面，防止方块红糖在模具翻转时脱离型腔；所述第二传送带同向安装在第一传送带下方，第二传送带上表面与第一传送带下表面的距离比方块红糖高度略高，其作用是将型腔中被顶落的方块红糖移动送至下一级的自动理料包装线；所述导向栏是由两片相同的矩形板组成的栏杆，其高度小于方块红糖高度，矩形板之间的间距略宽于方块红糖的宽度，该导向栏设置在第一传送带与第二传送带之间且平行于第二传送带，导向栏的数量和位置与浇注机出料口的数量和位置相对应，从型腔中被顶落的方块红糖经过导向栏的两矩形板之间落在第二传送带上表面，以防止方块红糖落在第二传送带上表面时发生偏移；所述第三光电传感器安装在导向栏末端，用于检测是否有方块红糖通过导向栏末端；所述糖块抓取机构由XY轴滑台和电动夹爪组成，XY轴滑台的X轴竖直固定、Y轴固定在X轴的滑块上并垂直于第二传送带的移动方向，电动夹爪安装在Y轴的滑块上，糖块抓取机构用于将第二传送带上表面通过导向栏末端的方块红糖抓取测量并放回；所述称重装置安装在糖块抓取机构旁，用于测量方块红糖的净含量并上传给所述控制器；所述控制器用于抽样频率、方块红糖净含量及误差允许范围的设置和数据的处理，并对浇注机、第一传送带、第一光电传感器、冷却机构、脱模机构、第二光电传感器、第二传送带、第三光电传感器、糖块抓取机构和称重装置进行控制，实现方块红糖浇注系统对方块红糖净含量的自动监控；

所述糖块抓取机构是带有机器视觉系统的机械手。

上述控制器带有自动监控软件，用于抽样频率、方块红糖净含量及误差允许范围的设置和数据的处理并对有关部件实行控制，提供商为福建好日子食品有限公司，地址为福建省龙岩市永定区莲花工业园区，产品名称为好日子方块红糖浇注系统控制终端，产品型号为CBSGS-Controller 2018，自动监控软件为CBSGS-software V1.0，上市日期为2018年3月，属于现有技术。

本实用新型一种能自动监控方块红糖净含量的浇注系统实现对方块红糖净含量自动监控的过程如下：

1、开始浇注前，通过控制器设置抽样频率、方块红糖的净含量及误差允许范围。

2、控制器根据方块红糖的净含量和浇注机中柱塞的截面面积，计算出电缸行程；然后控制糖块抓取机构将电动夹爪移动至距离最近的导向栏末端，控制第二传动带移动。

3、第一传送带开始移动，同时浇注机将加热熔化糖浆吸入柱塞腔中，当第一光电传感器检测到空的型腔位于浇注头的下方时，第一传送带暂停移动，浇注机将加热熔化的糖浆从出料口注入到型腔中，完成一次方块红糖的浇注过程。

4、在方块红糖的生产过程中，不断重复第3步以实现所有方块红糖的浇注过程。

5、注有糖浆的模具板由第一传送带带动通过冷却机构，冷却机构将模具板中的糖浆冷却至常温，此时型腔中的糖浆冷却形成方块红糖。

6、模具板在第一传送带末端经过翻转后移动至脱模机构的下方，当第二光电传感器检测到模具板上型腔的背面轮廓时，脱模机构的顶杆能正好对准型腔的背面中心，此时第一传送带暂停移动，气缸驱动顶杆下降将方块红糖顶落，随后气缸驱动顶杆上升复位，第一传送带继续移动，完成一次脱模过程。

7、在方块红糖的生产过程中，不断重复第6步以实现所有方块红糖的脱模过程。

8、从型腔中被顶落的方块红糖经过导向栏的两矩形板之间落在第二传送带上表面后，随着第二传送带沿着导向栏移动。当电动夹爪所在的导向栏末端的光电传感器检测到方块红糖通过时，控制器控制电动夹爪快速抓取该方块红糖，并将该方块红糖移动放置在称重装置上进行净含量测量。

9、控制器获取称重装置的净含量数据并进行净含量误差计算，若净含量误差超过误差允许范围，则控制器对浇注机中相应的电缸行程做出调整，使该电缸对应的柱塞腔浇注的方块红糖净含量误差控制在允许范围内。

10、净含量秤重完成后，糖块抓取机构将称重装置上的方块红糖夹取放回至第二传动带上。最后将电动夹爪移动至下一个导向栏末端。

11、在方块红糖生产过程中，按设置的抽样频率循环重复8步至10步，实现对方块红糖浇注系统净含量的自动监控。

本实用新型一种能自动监控方块红糖净含量的浇注系统，它采用糖块抓取机构和称重装置按照设置的抽样频率对脱模后的方块红糖进行自动抓取和测量，然后根据净含量误差对柱塞式浇注机的柱塞行程进行自动调整，使方块红糖的净含量误差控制在允许范围内，具有以下技术特点和有益效果：

(1)、在方块红糖的浇注生产过程中能自动监控其净含量误差，及时有效地发现净含量误差，还具有检查效率和自动化程度较高等特点，满足现有的工业自动化发展需求。

(2)、结构简单、适用面广，可以方便地在原有的方块红糖浇注系统上进行升级改造。

(3)、能够获取大量的方块红糖柱塞式浇注机净含量误差数据，为掌握和分析方块红糖柱塞式浇注机的计量特性提供数据支持。

附图说明

图1为本实用新型一种能自动监控方块红糖净含量的浇注系统的轴侧结构示意图。

图2为图1的前视图。

附图标记：浇注机1、电缸1-1、柱塞1-2、出料口1-3、第一传送带2、模具板3、型腔3-1、第一光电传感器4、冷却机构5、脱模机构6、气缸6-1、顶杆6-2、第二光电传感器7、弧形挡板8、第二传送带9、导向栏10、第三光电传感器11、糖块抓取机构12、XY轴滑台12-1、电动夹爪12-2、称重装置13和控制器14。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型一种能自动监控方块红糖净含量的浇注系统包括浇注机1、第一传送带2、模具板3、第一光电传感器4、冷却机构5、脱模机构6、第二光电传感器7、弧形挡板8、第二传送带9、导向栏10、第三光电传感器11、糖块抓取机构12、称重装置13和控制器14。

浇注机1采用电缸1-1驱动柱塞1-2的柱塞式浇注机，用于将加热熔化的红糖糖浆按设置的净含量浇注到模具板3的型腔3-1中。

第一传送带2安装在浇注机1的下方，用于安装模具板3并带动模具板3依次通过浇注机1、冷却机构5和脱模机构6。

模具板3安装在第一传送带2上并设置有与方块红糖外形相同的呈阵列分布的型腔3-1，模具板3背面有型腔3-1的轮廓，在垂直于第一传送带2移动方向上型腔3-1的数量和位置与浇注机1中的出料口1-3的数量和位置相对应，模具板3采用耐热的食品级硅胶制成，能随着传送带循环移动。

第一光电传感器4安装在浇注机1的出料口1-3边，用于检测模具板3上型腔3-1的轮廓，使浇注机1在其出料口1-3对准型腔3-1后开始浇注。

冷却机构5安装在浇注机1旁靠近第一传送带2移动方向的一侧，用于将模具板3中的糖浆冷却至常温。

脱模机构6由气缸6-1和多个竖直向下的顶杆6-2构成，脱模机构6安装在第一传送带2的上下两传送带之间且靠近第一传送带2末端处，顶杆6-2在垂直于第一传送带2的移动方向上呈直线分布且顶杆6-2的数量和位置与浇注机1出料口1-3的数量和位置相对应，模具板3在第一传送带2末端经过翻转后移动至脱模机构6的下方，当顶杆6-2对准型腔3-1背面的中心时，第一传送带2暂停移动，气缸6-1驱动顶杆6-2下降将方块红糖顶落，随后气缸6-1驱动顶杆6-2上升复位，第一传送带2继续移动，完成一次脱模过程。

第二光电传感器7安装在脱模机构6上，用于检测模具板3背面的型腔3-1轮廓，使脱模机构6的顶杆6-2能对准型腔3-1的背面中心。

弧形挡板8为半圆弧形的薄板，同轴紧靠在传送带末端的表面，防止方块红糖在模具翻转时脱离型腔3-1。

第二传送带9同向安装在第一传送带2下方，第二传送带9上表面与第一传送带2下表面的距离比方块红糖高度略高，从型腔3-1中被顶落的方块红糖落在第二传送带9上表面并随其一同移动送至下一级的自动理料包装线。

导向栏10由两片相同的矩形板组成的栏杆，其高度小于方块红糖高度，矩形板之间的间距略宽于方块红糖的宽度，导向栏10安装在第一传送带2与第二传送带9之间且平行于第二传送带9，导向栏10的数量和位置与浇注机1出料口1-3的数量和位置相对应，从型腔3-1中被顶落的方块红糖经过导向栏10的两矩形板之间落在第二传送带9上表面，以防止方块红糖落在第二传送带9上表面时发生偏移。

第三光电传感器11安装在导向栏10末端，用于检测是否有方块红糖通过导向栏10末端。

糖块抓取机构12由XY轴滑台12-1和电动夹爪12-2组成，XY轴滑台12-1的X轴竖直固定、Y轴固定在X轴的滑块上并垂直于第二传送带9的移动方向，电动夹爪12-2安装在Y轴的滑块上，糖块抓取机构12用于将第二传送带9上表面通过导向栏10末端的方块红糖抓取测量并放回。

称重装置13安装在糖块抓取机构12旁，用于测量方块红糖的净含量并上传给控制器14。

控制器14用于抽样频率、方块红糖净含量及误差允许范围的设置和数据的处理，并对浇注机1、第一传送带2、第一光电传感器4、冷却机构5、脱模机构6、第二光电传感器7、第二传送带9、第三光电传感器11、糖块抓取机构12和称重装置13进行控制，实现方块红糖浇注系统对方块红糖净含量的自动监控。

本实用新型一种能自动监控方块红糖净含量的浇注系统实现对方块红糖净含量自动监控的过程如下：

1、开始浇注前，通过控制器14设置抽样频率、方块红糖的净含量及误差允许范围。

2、控制器14根据方块红糖的净含量和浇注机1中柱塞1-2的截面面积，计算出电缸1-1行程。然后控制糖块抓取机构12将电动夹爪12-2移动至距离最近的导向栏10末端，控制第二传动带移动。

3、第一传送带2开始移动，同时浇注机1将加热熔化糖浆吸入柱塞1-2腔中，当第一光电传感器4检测到空的型腔3-1位于浇注头的下方时，第一传送带2暂停移动，浇注机1将加热熔化的糖浆从出料口1-3注入到型腔3-1中，完成一次方块红糖的浇注过程。

4、在方块红糖的生产过程中，不断重复第3步以实现所有方块红糖的浇注过程。

5、注有糖浆的模具板3由第一传送带2带动通过冷却机构5，冷却机构5将模具板3中的糖浆冷却至常温，此时型腔3-1中的糖浆冷却形成方块红糖。

6、模具板3在第一传送带2末端经过翻转后移动至脱模机构6的下方，当第二光电传感器7检测到模具板3上型腔3-1的背面轮廓时，脱模机构6的顶杆6-2能正好对准型腔3-1的背面中心，此时第一传送带2暂停移动，气缸6-1驱动顶杆6-2下降将方块红糖顶落，随后气缸6-1驱动顶杆6-2上升复位，第一传送带2继续移动，完成一次脱模过程。

7、在方块红糖的生产过程中，不断重复第6步以实现所有方块红糖的脱模过程。

8、从型腔3-1中被顶落的方块红糖经过导向栏10的两矩形板之间落在第二传送带9上表面后，随着第二传送带9沿着导向栏10移动。当电动夹爪12-2所在的导向栏10末端的第三光电传感器11检测到方块红糖通过时，控制器14控制电动夹爪12-2快速抓取该方块红糖，并将该方块红糖移动放置在称重装置13上进行净含量测量。

9、控制器14获取称重装置13的净含量数据并进行净含量误差计算，若净含量误差超过误差允许范围，则控制器14对浇注机1中相应的电缸1-1行程做出调整，使该电缸1-1对应的柱塞1-2腔浇注的方块红糖净含量误差控制在允许范围内。

10、净含量秤重完成后，糖块抓取机构12将称重装置13上的方块红糖夹取放回至第二传动带上，最后将电动夹爪12-2移动至下一个导向栏10末端。

11、在方块红糖生产过程中，按设置的抽样频率循环重复8步至10步，实现对方块红糖浇注系统净含量的自动监控。