灌装量的控制方法及控制系统与流程

本申请涉及灌装领域，尤其涉及一种灌装量的控制方法及控制系统。

背景技术：

1、1.当需要微调罐装量时，工人会通过旋转连杆上的一个螺母来改变连杆的长度，这样就改变了活塞上下运动的行程，进而改变了一个工作循环排出的液体体积。这个过程往往需要多次的调整-称重-再调整-再称重的多次调整才能达到目标。

2、2.通过机械凸轮实现罐装功能时，由于活塞并不能实现和腔体侧壁的完全平行运动，造成连杆振动和活塞磨损，随着设备灌装时间的增长，会出现老化、漏液的情况。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供灌装量的控制方法和控制系统，以至少部分地解决上述问题。

2、根据本申请实施例的第一方面，提供了一种灌装量的控制方法，用于定量泵式灌装机，所述定量泵式灌装机包括主电机以及用于驱动灌装活塞的活塞电机，所述灌装量的控制方法包括以下步骤：

3、获取目标灌装量；

4、选择与所述目标灌装量所匹配的电子凸轮曲线，其中所述电子凸轮曲线的主轴为主电机轴，从轴为活塞电机轴，所述电子凸轮曲线至少依次包括一个吸料凸轮曲线段以及一个注料凸轮曲线段；

5、根据所述电子凸轮曲线控制所述活塞电机运动，其中所述活塞电机根据所述吸料凸轮曲线段驱动所述灌装活塞沿第一方向移动以将目标灌装量的物料从储料缸吸入活塞缸，以及根据所述注料凸轮曲线段驱动所述灌装活塞沿第一方向的反方向移动以将目标灌装量的物料从所述活塞缸推入灌装容器，其中所述第一方向平行于所述活塞缸的内腔侧壁。

6、可选地，所述电子凸轮曲线具有一个第一控制点c1以及一个第二控制点c2，所述第一控制点c1、所述第二控制点c2将所述电子凸轮曲线依次划分为吸料凸轮曲线段、静止段以及注料凸轮曲线段，其中所述第一控制点的纵坐标和所述第二控制点的纵坐标相等，所述静止段为水平线段，以及所述第一控制点的横坐标和所述第二控制点的横坐标是基于灌装工艺的动作节拍确定的。

7、可选地，所述灌装量的控制方法还包括以下步骤：

8、根据灌装量与活塞位置△d之间的对应关系，规划各目标灌装量所对应的电子凸轮曲线，其中所述活塞位置△d为灌装活塞的靠近于活塞缸的内腔底壁的一端与所述活塞缸的内腔底壁的距离。

9、可选地，所述根据灌装量与活塞位置△d之间的对应关系，规划各目标灌装量所对应的电子凸轮曲线的步骤包括以下子步骤：

10、获取灌装活塞的半径r，根据目标灌装量以及所述半径r得到第一控制点c1和所述第二控制点c2的纵坐标值ycon；

11、根据所述第一控制点c1和所述第二控制点c2的纵坐标值ycon以及第一控制点c1的横坐标xc1、第二控制点c2的横坐标xc2，得到所述第一控制点的坐标c1(xc1,ycon)以及所述第二控制点的坐标c2(xc2,ycon)；

12、获取吸料凸轮曲线段的起点坐标以及注料凸轮曲线段的终点坐标；

13、在所述吸料凸轮曲线段的起点坐标、所述第一控制点的坐标c1(xc1,ycon)之间进行插补得到吸料凸轮曲线段；在所述第二控制点的坐标c2(xc2,ycon)、所述注料凸轮曲线段的终点坐标之间进行插补得到注料凸轮曲线段；以及，根据所述第一控制点的坐标c1(xc1,ycon)、所述第二控制点的坐标c2(xc2,ycon)得到静止段的凸轮曲线段。

14、可选地，所述根据灌装量与活塞位置△d之间的对应关系，规划各目标灌装量所对应的电子凸轮曲线的步骤包括以下子步骤：

15、建立机械凸轮驱动灌装活塞的运动学模型，所述机械凸轮包括机械凸轮本体和用于连接所述机械凸轮本体和灌装活塞的连杆；

16、根据所述运动学模型，得到吸料凸轮曲线段以及注料凸轮曲线段的若干个关键点的坐标，其中，吸料凸轮曲线段的若干个关键点至少包括吸料凸轮曲线段的起点和所述第一控制点c1，注料凸轮曲线段的若干个关键点至少包括注料凸轮曲线段的终点和所述第二控制点c2；

17、根据所述关键点坐标，得到所述电子凸轮曲线。

18、可选地，根据所述运动学模型，得到吸料凸轮曲线段以及注料凸轮曲线段的若干个关键点的坐标的步骤，进一步包括：

19、根据所述运动学模型，得到用于表征活塞位置△d与连杆长度l、连杆角度a之间的关系的函数关系式，其中所述连杆角度a为连杆的长度方向与第二方向的夹角，所述第二方向垂直于所述第一方向；

20、获取机械凸轮本体的角度φ与连杆角度a的转换系数h；

21、基于所述转换系数h与所述函数关系式，得到吸料凸轮曲线段以及注料凸轮曲线段的若干个关键点的坐标。

22、可选地，所述灌装量的控制方法还包括以下步骤：

23、使用校验方法对所述电子凸轮曲线进行第一次校验，其中所述校验方法不同于电子凸轮曲线的规划方法。

24、可选地，灌装量的控制方法还包括以下步骤：

25、根据实际灌装量对所述电子凸轮曲线进行第二次校验，其包括以下子步骤：

26、获取实际灌装量；

27、将所述实际灌装量与所述目标灌装量比较，若所述实际灌装量未落入所述目标灌装量的阈值范围内，则根据所述实际灌装量与所述目标灌装量的差值对所述电子凸轮曲线进行调整。

28、可选地，所述主电机、所述活塞电机为伺服电机；或，所述主电机为三相异步电机，所述活塞电机为伺服电机，以及所述定量泵式灌装机还包括一编码器，所述编码器与所述主电机轴通信连接。

29、根据本申请实施例的第二方面，提供了一种灌装量的控制系统，所述定量泵式灌装机包括主电机以及用于驱动灌装活塞的活塞电机，所述灌装量的控制系统包括：

30、获取模块，用于获取目标灌装量；

31、选择模块，用于选择与所述目标灌装量所匹配的电子凸轮曲线，其中所述电子凸轮曲线的主轴为主电机轴，从轴为活塞电机轴，所述电子凸轮曲线至少依次包括一个吸料凸轮曲线段以及一个注料凸轮曲线段；

32、控制模块，用于根据所述电子凸轮曲线控制所述活塞电机运动，其中所述活塞电机根据所述吸料凸轮曲线段驱动所述灌装活塞沿第一方向移动以将目标灌装量的物料从储料缸吸入活塞缸，以及根据所述注料凸轮曲线段驱动所述灌装活塞沿第一方向的反方向移动以将目标灌装量的物料从所述活塞缸推入灌装容器，其中所述第一方向平行于所述活塞缸的内腔侧壁。

33、本申请提供的灌装量的控制方法和控制系统，使用活塞电机驱动灌装活塞沿着平行于活塞缸的内腔侧壁的方向往复运动，使灌装活塞的运动方向和内腔侧壁完全平行，避免了内腔侧壁承受挤压力，进而有效避免了由灌装活塞的磨损和变形而造成的漏液，提高了生产效率。并且，本申请的灌装量的控制方法通过选择与目标灌装量所匹配的电子凸轮曲线的方式来调整灌装量，其操作精确，简便，进一步提高了生产效率和灌装量的控制精度。

技术特征：

1.一种灌装量的控制方法，用于定量泵式灌装机，其特征在于，所述定量泵式灌装机包括主电机以及用于驱动灌装活塞的活塞电机(31)，所述灌装量的控制方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的灌装量的控制方法，其特征在于，所述电子凸轮曲线具有一个第一控制点c1以及一个第二控制点c2，所述第一控制点c1、所述第二控制点c2将所述电子凸轮曲线依次划分为吸料凸轮曲线段、静止段以及注料凸轮曲线段，其中所述第一控制点的纵坐标和所述第二控制点的纵坐标相等，所述静止段为水平线段，以及所述第一控制点的横坐标和所述第二控制点的横坐标是基于灌装工艺的动作节拍确定的。

3.如权利要求2所述的灌装量的控制方法，其特征在于，所述灌装量的控制方法还包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的灌装量的控制方法，其特征在于，所述根据灌装量与活塞位置△d之间的对应关系，规划各目标灌装量所对应的电子凸轮曲线的步骤包括以下子步骤：

5.如权利要求3所述的灌装量的控制方法，其特征在于，所述根据灌装量与活塞位置△d之间的对应关系，规划各目标灌装量所对应的电子凸轮曲线的步骤包括以下子步骤：

6.如权利要求5所述的灌装量的控制方法，其特征在于，根据所述运动学模型，得到吸料凸轮曲线段以及注料凸轮曲线段的若干个关键点的坐标的步骤，进一步包括：

7.如权利要求4或6所述的灌装量的控制方法，其特征在于，所述灌装量的控制方法还包括以下步骤：

8.如权利要求7中任一项所述的灌装量的控制方法，其特征在于，灌装量的控制方法还包括以下步骤：

9.如权利要求1-8中任一项所述的灌装量的控制方法，其特征在于，所述主电机、所述活塞电机(31)为伺服电机；或，所述主电机为三相异步电机，所述活塞电机(31)为伺服电机，以及所述定量泵式灌装机还包括一编码器，所述编码器与所述主电机轴通信连接。

10.一种灌装量的控制系统，用于定量泵式灌装机，其特征在于，所述定量泵式灌装机包括主电机以及用于驱动灌装活塞的活塞电机(31)，所述灌装量的控制系统包括：

技术总结
本申请提供了一种灌装量的控制方法和控制系统，其中灌装量的控制方法包括以下步骤：获取目标灌装量；选择与所述目标灌装量所匹配的电子凸轮曲线，其中所述电子凸轮曲线的主轴为主电机轴，从轴为活塞电机轴，所述电子凸轮曲线至少依次包括一个吸料凸轮曲线段以及一个注料凸轮曲线段；根据所述电子凸轮曲线控制所述活塞电机运动，其中所述活塞电机根据所述吸料凸轮曲线段驱动所述灌装活塞沿第一方向移动以将目标灌装量的物料从储料缸吸入活塞缸，以及根据所述注料凸轮曲线段驱动所述灌装活塞沿第一方向的反方向移动以将目标灌装量的物料从所述活塞缸推入灌装容器，其中所述第一方向平行于所述活塞缸的内腔侧壁。

技术研发人员：王爱臣,周超,李德聪
受保护的技术使用者：西门子（中国）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15