[发明专利]螺杆式多组份物料配料方法

说明书

本发明公开了螺杆式多组份物料配料方法，控制器通过控制螺旋输送器的运转和实时读取称重模块的传感数据，分别进行各组份物料的下料标定，对其下料的空中量进行迭代预测；还通过调节进料泵的转速使得下料仓的料位控制在一较小范围内；并基于累积下料量与配方数据的对比对螺旋输送器的关闭时间进行动态调节。各组份物料依次下料，在检测到混料斗中的物料达到设定值时，将物料混合均匀后打开推板，排出混合料。本发明采用距离传感器、振动杆及分料器来减小下料过程中物料分布和冲击的变化，加快迭代预测收敛速度，在保证精度的同时获得了较高的下料速度，且适用于小批量的快速配料。

技术领域

本发明涉及定量配料领域，具体涉及一种螺杆式多组份物料配料方法。

背景技术

在工农业制造和商品包装中，有大量的粉粒物料，如聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、轻甲基纤维素、聚丙烯睛、环氧树脂粉末涂料等化工原料，石英砂、水泥等建材原料，洗衣粉等日用化工产品，小米、大豆等谷物豆类农产品，或粉、渣、粒状加工食品，饲料、化肥、农药等农业生产物料，以及粉粒状的保健品、中西药剂、调味品等均需要自动定量包装或者配料制造。

目前我国有很多企业仍然采用手工定量配料或者包装，一方面劳动强度大，速率慢，经济效益差；另一方面，食品、药品等手工定量往往不能满足卫生要求，有毒有害的物料，人工参与定量容易对人体造成伤害。因此对生产企业来说，急需提供成本较低但具有较高速率和准确度的多组份自动定量下料配料设备，满足大量的物料定量包装或者配料制造要求。

目前国内外粉粒物料自动定量配料下料常用方法有两种，容积式和称重式。容积式定量依据物料容积进行计量充填或者投料，定量投料迅速，但定量物料质量受到物料密度变化而变化。为提高下料精度，出现了多种调节方法，如申请号为201320001933.3的中国专利，对螺杆采用变频调速，在接近目标值逐渐减慢喂料速度，减少空中落差值；申请号为201310234280.8的中国专利，在纯碱包装机三速变频给料工艺中采用大小螺杆分多阶段下料；申请号为200920248298.2的中国专利考虑到快速下料时难以控制定量而通过先快后慢的方法来减小供料落差的影响；这些非称重式方案的下料终值只能接近期望值，准确度不高。

称重式定量依据所设定的物料一次量进行计量充填或者投料，需要在下料过程中不断称重，根据称重结果反馈控制下料量，由于称重受到下料冲击和空中滞后物料影响较大，组份下料速度和精度都面临很多困难。为了补偿空中物料对计量精度的干扰，很多方案采用提前关闭阀门的技术，如申请号为201410230888.8的中国专利将配料称重过程划分为三个阶段，并在最后一个阶段采用迭代学习控制方式来计算关闭提前控制量，但该方案仅能提高学习完成后的下料精度，在学习过程中的累积下料精度则无法保证。

发明内容

单纯的螺杆式送料器属于容积式定量范畴，容积式定量充填基于容积来计量充填物料的数量，其结构简单，成本低，但定量充填速度稳定性及精度依赖于物料视比重的稳定性，受物料松散程度、颗粒均匀程度、吸湿性等物理化学性质的影响较大。

从原理上来看，目前容积式定量充填可以分为控制充填物料的流量或时间、以及用相同的计量容器量取物料这两种类型。前者常采用控制振动给料机的振动时间或控制螺旋充填机的旋转时间实现定量充填；后者用量杯、量筒或柱塞的定量充填机等。不管采用那一种容积式定量充填，都有一个共同的问题，就是要尽量使物料的视比重稳定。

由于普通容积式本质上是换算式的，无法像称重式一样掌握下料的确切质量，后来虽然出现了结合称重的方案，但由于没有空中量预测而只能依靠下料最后阶段极低的送料速度来保证精度。

为此，本发明专利在将动态称重检测与螺杆送料器结合的同时，对下料过程进行改进，减小物料料仓内密实度和物料空中落差的变化，并通过在迭代预测中将当前误差和累积误差作为被控量，动态调整下料过程中螺旋输送器停止时间和最后一阶段的运转速度，从而在保证精度的同时获得了较高的平均运转速度，避免了一般螺杆式下料方法在最后阶段运转特别慢的问题。