一种用于颗粒物料定量包装的间歇式防夹喂料输送装置及其控制方法与流程

本发明涉及食品工业化加工与智能制造装备，尤其涉及一种用于颗粒物料定量包装的间歇式防夹喂料输送装置及其控制方法。

背景技术：

1、颗粒物料定量包装是食品加工、农产品加工及工业物料生产过程中的重要环节，通常需要依次完成物料提升、杂质筛除、暂存缓冲、定量接料、转移卸料以及包装盒输送等作业。对于花生、豆类、坚果、谷物及膨化颗粒等物料而言，由于颗粒的粒径、形状、表面摩擦系数和堆积密度存在差异，在筛分停止供料至下料组件封闭出料路径的过渡阶段，还需要兼顾尾料释放、定量腔体填充和封料动作，以减少颗粒夹持、挤压破碎及散落。

2、现有颗粒物料定量包装通常采用重力给料、振动给料、螺旋给料或皮带给料输送物料，并通过称重计量、容积计量或料位检测确定单次包装量；在控制方面，多根据预设运行时间、称重反馈、料位信号或执行机构到位信号，分别控制供料、筛分、接料和封料动作。当供料停止后，通常采用固定清料时间、固定振动强度或人工调整供料参数处理设备内的残余物料，并在达到设定时刻或目标信号后控制下料组件移动封料。

3、然而，筛分组件中的残余物料具有持续释放和逐渐衰减的特性，现有控制方式难以根据筛分组件的驱动状态同时识别残余物料量和释放速率，也难以结合下料组件完成封料所需的时间预测封料期间的累计释放量；同时，颗粒物料的堆积密度和空隙分布存在波动，仅依靠固定时序、称重或单一料位信号，难以及时确定下料组件的实际填充程度和预计容纳余量；因此，上游封料期间的累计释放量与下游可接纳物料量缺少直接匹配，容易造成装量不足、尾料过量、撒料以及封料过程中颗粒被夹持或挤压，影响包装一致性和运行稳定性。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供一种用于颗粒物料定量包装的间歇式防夹喂料输送装置及其控制方法。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于颗粒物料定量包装的间歇式防夹喂料输送装置，包括：

3、机架；

4、上料输送带，位于所述机架的一侧，用于颗粒物料的输送；

5、筛分组件，位于所述机架的顶部，用于承接并筛分所述上料输送带输出的颗粒物料；

6、储料斗，位于所述筛分组件的下方，用于承接筛分后的颗粒物料；

7、下料组件，位于所述储料斗的下方，用于在接料位置承接颗粒物料，并在向卸料位置移动时依次封闭所述储料斗的出料路径和向包装盒卸料；

8、传送带，位于所述下料组件的下方，用于将包装盒输送至所述卸料位置；

9、以及控制器，分别与所述上料输送带、筛分组件、下料组件和传送带连接；

10、其中，所述控制器用于根据筛分组件的空载基准驱动信息、实际驱动信息及下料组件完成封料所需的封料时长，确定预计累计释放量；根据下料组件往复微位移过程中的驱动负载确定预计容纳余量；根据二者的差值调节上料输送带的脉冲补料状态和筛分组件的振动状态；当二者满足预设匹配条件且筛分组件处于低流量释放状态时，控制下料组件离开接料位置。

11、本发明一个较佳实施例中，所述筛分组件包括螺栓连接在机架顶部的若干个立柱，所述立柱的顶部设置有壳体，所述壳体的底部设置有筛网。

12、本发明一个较佳实施例中，所述筛网的底部两侧设置有若干个弹簧，所述筛网的底部设置有传动轮，所述机架的顶部设置有驱动电机，所述驱动电机与所述传动轮传动连接。

13、本发明一个较佳实施例中，所述下料组件包括设置在储料斗底部的输送管，所述输送管的外壁套接有固定板，所述固定板的底部设置有支撑板。

14、本发明一个较佳实施例中，所述支撑板的顶部设置有下料罐，所述下料罐的底部铰接连接有活动底门，所述固定板的一侧设置有推杆，所述推杆设置于固定板的远离下料罐的一侧并与下料罐连接。

15、第二方面，本发明提供一种用于颗粒物料定量包装的间歇式防夹喂料输送的控制方法，包括以下步骤：

16、s1、获取筛分组件的空载基准驱动信息和实际驱动信息，根据二者的差值、差值变化率及下料组件完成封料所需的封料时长，确定所述封料时长内的预计累计释放量；

17、s2、控制下料组件在保持接料且底部关闭时，以预设行程和预设速度执行至少两次往复微位移，根据各次微位移的驱动负载及相邻驱动负载差异，确定预计容纳余量；

18、s3、当所述预计累计释放量与预计容纳余量的差值大于预设匹配范围的上限时，降低筛分组件的振动强度或暂停筛分组件；当所述差值小于预设匹配范围的下限时，控制上料输送带进行脉冲补料；

19、s4、当所述预计累计释放量与预计容纳余量满足预设匹配条件，且筛分组件的驱动信息差值、差值变化率的绝对值及波动幅度均低于对应阈值时，控制下料组件离开接料位置；

20、s5、控制下料组件在移动过程中封闭储料斗的出料路径并向包装盒卸料，并根据本包装周期的匹配过程更新后续包装周期的供料参数、振动参数和封料参数。

21、本发明一个较佳实施例中，步骤s1中，所述空载基准驱动信息为筛分组件空载运行时驱动电机的基准电流，所述实际驱动信息为筛分过程中驱动电机的实际电流；根据所述实际电流与基准电流的差值确定筛分组件中的残余物料量，根据所述差值的变化率确定残余物料的释放速率，并根据所述残余物料量、释放速率和封料时长确定预计累计释放量。

22、本发明一个较佳实施例中，步骤s2中，所述往复微位移的行程为1-5mm，速度为5-20mm/s；在各次往复微位移过程中获取驱动下料组件移动的执行机构的驱动负载，根据各次驱动负载确定当前填充程度，并将所述当前填充程度换算为当前填充量；根据目标填充量与当前填充量之间的差值确定预计容纳余量。

23、本发明一个较佳实施例中，步骤s3中，当预计累计释放量与预计容纳余量的差值大于预设匹配范围的上限时，降低筛分组件的振动强度或暂停筛分组件；当所述差值小于预设匹配范围的下限时，控制上料输送带进行脉冲补料；当所述差值处于预设匹配范围内时，确定满足预设匹配条件。

24、本发明一个较佳实施例中，步骤s4中，所述筛分组件的驱动信息差值为实际驱动信息与空载基准驱动信息之间的差值；当所述驱动信息差值、差值变化率的绝对值及波动幅度均低于对应阈值时，确定筛分组件处于低流量释放状态，并控制下料组件离开接料位置。

25、本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

26、（1）通过获取筛分组件空载运行时的基准驱动信息和筛分过程中的实际驱动信息，利用二者的差值确定筛面残余物料量，以及差值变化率确定残余物料的释放速率，并结合下料组件完成封料所需的封料时长，确定封料时长内的预计累计释放量；同时，控制下料组件在保持接料且底部关闭时，以预设行程和预设速度执行至少两次往复微位移，根据各次微位移的驱动负载及相邻驱动负载差异确定当前填充程度和预计容纳余量；由此将封料期间可能继续进入的物料量与下料组件实际可接纳的物料量转换为能够直接比较的两个量，避免仅凭固定供料时长、固定清料时间或单一料位信号推定物料状态，提高物料量判断的准确性和各包装周期的装料一致性。

27、（2）根据预计累计释放量与预计容纳余量的差值联动调节上料输送带和筛分组件，而非使供料、振动和接料环节按照彼此独立的固定节拍运行；当所述差值大于预设匹配范围的上限时，降低筛分组件的振动强度或暂停筛分组件，以限制尾料继续释放；当所述差值小于预设匹配范围的下限时，控制上料输送带进行脉冲补料，以补足下料组件的剩余装料需求；当所述差值处于预设匹配范围内时，确定满足预设匹配条件；使得能够减小物料粒径、流动性及堆积密度变化造成的尾料释放与填充余量失配，降低装量偏高或偏低的概率，并提高设备对不同批次颗粒物料的适应能力。

28、（3）在预计累计释放量与预计容纳余量满足预设匹配条件的基础上，判断筛分组件的实际驱动信息与空载基准驱动信息之间的差值、差值变化率的绝对值及波动幅度是否均低于对应阈值，仅在筛分组件处于低流量释放状态时，才控制下料组件离开接料位置，并在移动过程中封闭储料斗的出料路径后向包装盒卸料，使封料动作避开尾料集中下落阶段，减少颗粒在封闭边缘被夹持、挤压或破碎的情况；每个包装周期结束后，根据预计累计释放量与预计容纳余量的匹配过程更新供料参数、振动参数和封料参数，使后续周期的匹配调节和封料动作更加快速、平稳，提高连续包装的可靠性和效率。