[发明专利]一种多功能的自动配料和灌注系统及其控制方式

权利要求书

1.一种多功能的自动配料和灌注系统，包括配料系统、灌注系统（3）和控制系统，其特征在于：所述配料系统由原料容器（24）、进料管（23）和泵组（21）组成，所述泵组（21）内设置有大于两个独立供料的供料泵，且每个供料泵的输入端均通过独立的进料管（23）连接装有不同原料的原料容器（24），每个所述供料泵均采用独立的电机（25）驱动，且泵组（21）内的每个供料泵的输出端连接至输出总管；

所述灌注系统（3）由传送装置（37）、灌注枪（33）和输送管组成，且配料系统的输出总管通过输送管连接至灌注枪（33），所述灌注枪（33）通过支架（38）固定在传送装置（37）上，且灌注枪（33）的进液端通过输送管与泵组（21）相连，所述灌注枪（33）或输送管上设置有用于控制输送管内的混合料是否流出的电磁阀（34），且灌注枪（33）上设置有用于控制电磁阀（34）的手动开关（35），所述传送装置（37）用于运输工件（10），且灌注枪（33）的前端安装有与工件（10）上灌注口位置匹配的出料装置（32），所述出料装置（32）为混胶嘴、混合管或者混流喷嘴；

所述控制系统由主板（1）、传感装置（7）、输入输出装置（8）和连接线路（9）组成，所述主板（1）通过连接线路（9）分别电性连接泵组（21）、电磁阀（34）、传送装置（37）、传感装置（7）、输入输出装置（8）、手动开关（35）和外部电源，电机（25）上设置有与主板（1）电性相连的编码器；

所述传感装置（7）包括安装于原料容器（24）上的料位检测传感器（76）、安装于传送装置（37）进入端的工件不足传感器、安装于传送装置（37）送出端的计数传感器（77）及防掉落传感器、安装于支架（38）下方的工件就位传感器（71）和安装于主板（1）上的系统温度检测传感器（74），且传感装置（7）还包括安装于电机（25）输出轴上和传送装置（37）的动力系统上的负荷传感器（78）和转速传感器（75）；

所述主板（1）由单片机（11）以及与单片机分别电性连接的电源转换与分配模块（12）、电机调速模块（13）、时间控制模块（14）、检测反馈模块（15）、余料检测模块（16）、产品计数模块（17）以及系统负荷与温度检测模块（18）构成；

所述输入输出装置（8）由控制面板（6）、外部电源线、内部电源线、信号线、继电器组（84）、选择开关（85）、语音模块和扬声器组成，所述控制面板（6）由安装在板体（66）上的控制开关/控制按键（61）、显示屏/触摸屏（62）、指示灯（63）、警示灯（64）和软件下载端口（65）组成；

所述泵组（21）和电机（25）设置于壳体（5）的后端，且控制面板（6）设置于壳体（5）的前端，所述壳体（5）的下端设置有用于放置原料容器（24）的支撑架（26），且支撑架（26）上设置有与手动开关（35）并联的脚踩开关（36），所述主板（1）设置于壳体（5）的内部；

所述工件不足传感器和工件就位传感器（71）均为光电式接近开关，且计数传感器（77）为红外对射计数传感器，所述防掉落传感器为接触式限位开关，且负荷传感器（78）为测力传感器，所述系统温度检测传感器（74）为接触式温度传感器，且料位检测传感器（76）为电容式物位变送器；

所述泵组（21）内的供料泵对于低粘度的液体优选蠕动泵或隔膜泵，对于高粘度的液体，优选齿轮泵、柱塞泵或螺杆泵，对于粉体优选螺旋叶片泵。

2.一种如权利要求1所述的一种多功能的自动配料和灌注系统的控制方式，其特征在于，包括以下五个步骤：

S1.性能测试：首次使用时，首先测定泵组（21）内的每个供料泵在相同时间和不同的电机（25）的转速下输送各种物料时的实际出料量P_n，随后测量在不同电机（25）的转速下输送各种物料到达指定出料量的时间T_n，从而确定各个供料泵的输送原料性能和启停性能，并测试出在灌注系统（3）所允许的灌注出料速率范围内泵组（21）以最大速率输送物料时的出料量；

S2.系统参数设定：首先根据实际的配料需求将各种原料正确供应，根据S1步骤中测试的结果为所有电机（25）预设一个合理的最小基本循环时间段T₀，然后设定点动状态下出料装置（32）的最小理论出料时间T₁，使T₀为N倍的T1，且N为正整数，随后设定在最小理论出料时间T₁内且处于灌注系统（3）所允许的灌注出料速率范围内的最小理论出料量P₁，该最小理论出料量P₁是各种原料混合后的总出料量，因此T₁和P₁的选用应当满足各种原料在不同配比时电机和供应泵能够正常供应原料的范围内；

S3.工作参数设定：首先设定连续灌注的工作时长T₂、点动状态下的工作时长T₃、连续灌注状态下的总出料量P₂、点动状态下的单次出料量P₃，并设置参与配料的原料种类以及各种原料的质量份配比，随后设定出料方式为自动出料还是人工通过手动开关（35）手动控制，再然后设定电机（25）的工作状态，然后设定在自动出料模式下对应工件的不同加工位置采用连续灌注还是点动灌注，随后控制系统将计算出基本循环周期K，基本循环周期K为正整数，连续灌注基本循环周期K₂为T₂与T₀的比值且向下取整，点动灌注基本循环周期K₃为T₃与T₁的比值且向下取整，连续灌注的预测单次出料量P₄为总出料量P₂与连续灌注基本循环周期K₂的比值，当控制系统检测到K₂＜1或K₃＜1时产生报错并重新进入S3步骤，当控制系统检测到P₃P₁或者P₄＜P₁时产生报错并重新进入S3步骤，当设定过程中不产生报错时系统将进入工作状态，当电机（25）处于人工通过手动开关（35）手动控制出料时，电机（25）将跳过T₀的限制并以T₃为单次循环的实际循环周期T₄，同时跳过P₁的限制以P₃为实际单次循环的出料量P₄，系统将以操作人员控制的时长与T₃的比值向下取整后作为电机（25）的实际循环周期K₄，当电机（25）处于自动出料状态时电机（25）的具有两种可被人为选择的工作方式，一是在最小基本循环时间段T₀内驱动各个供料泵的电机（25）工作相同时间，然后根据各个电机（25）在最小基本循环时间段T₀内所需要输出的平均物料量P₀自动化确定各个电机（25）的实际转速，二是在最小基本循环时间段T₀内各个电机（25）以相同的额定转速V₀工作，并使各个电机（25）在最小基本循环时间段T₀内工作不同的时间，然后根据在该最小基本循环时间段T₀内所需要输出的平均物料量P₀在保证所有电机（25）在工作时间接近于且不超出最小基本循环时间段T₀的前提下自动化计算出各个电机（25）在同一循环周期内的实际工作时间和该额定转速V₀，并且在该状态下，控制系统还会检测K₂和K₃是否为质数，当K₂或K₃不为质数时将选用其各自性质为质数的公约数作为新的相对应的循环周期K_2A和K_3B，并计算K₂与K_2A的公约数A、K₃与K_3B的公约数B用于调整两种对应工作状态下实际的循环周期T_4A和T_4B，并利用T_4A和T_4B重新校正P₀、V₀和各个电机（25）在同一循环周期内的实际工作时间，完成控制程序的设定；

S4.系统自检：控制系统首先检测各个模块是否能够正常工作，并利用料位检测传感器（76）检测是否需要添加原料，利用工件不足传感器检测是否需要添加工件，同时对系统的温度等参数进行实时监控；

S5.加工作业：当处于自动出料时，控制系统利用工件就位传感器（71）检测工件是否到达加工位置，随后通过预设的参数和S3步骤中计算的数值利用PWM控制方式调整各个独立电机（25）的实际工作状况，从而确保精准的进行混料和灌注，当采用手动开关（35）进行手动控制时，控制系统将不再对工件的状态进行检测，是否出料和出料时间长度将由人工操作手动开关（35）决定，其余控制部分与自动出料模式相同。