專利名稱:一種測速與計量裝置及使用該裝置的混合系統的制作方法
【專利摘要】一種利用單路脈沖反饋的測速與計量裝置，包括同步脈沖盤、計量泵、測速傳感器和控制器。同步脈沖盤為圓盤狀，固定在需要測速的計量泵的泵軸上，由圓盤中心向外周輻射設置有等距排列的多個齒條；測速傳感器對同步脈沖盤進行測速，根據同步脈沖盤上設置的齒條和空隙，產生脈沖信號；控制器實時接收來自測速傳感器的脈沖信號，同時記錄接收時間，根據工藝要求得到計量泵完成總排量所需的脈沖數，對計量泵的出料閥控制。本實用新型還提供一種使用該裝置的混合系統。本實用新型通過脈沖數對計量泵的輸出進行控制，具有測速精度高、重量控制精度高、穩定度高、操作簡單、成本低、安裝容易、自動化程度高等優點。
【專利說明】一種測速與計量裝置及使用該裝置的混合系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用單路脈沖反饋的測速與計量裝置及使用該裝置的混合系統，尤其適用于聚氨酯設備領域。
【背景技術】
[0002]在聚氨酯制品工藝中，需要將多種不同的組料按照要求的配比進行混合，分別將每種組料注入到混合容器后，繼續后續的工序。對各組料的計量越準確，產品(鞋)的各項性能指標越優良。
[0003]一直以來，聚氨酯設備用來測速的方式不是用昂貴的編碼器就是用簡單的脈沖方式。前者雖能測得比較精確的數據，但所使用的編碼器價格很高，而且裝配門檻極高，一且疏忽就會損壞昂貴的編碼器造成很大損失。后者使用簡單電感類傳感器甚至機械類開關來捕捉脈沖信號，經過簡單的運算得出數據，這種方法不僅精度差、穩定度差，而且在轉速稍高的情況下會少捕或捕捉不到脈沖信號，造成很大的控制失誤，已經遠遠不能滿足現在的要求。
[0004]現有的計量泵計量控制的方式都是用時間來進行計量控制，一旦計量泵轉速發生改變，就需要重新進行取樣校正，既不方便操作、計量控制精度又得不到很好的保證。
[0005]如果使用流量計計量，在一些如鞋類、化工、醫藥等需要高精度計量控制的行業，就必須使用價格非常昂貴的進口流量計，大大增加了生產成本，而且一些計量對象介質也不適用流量計，在技術日新月異的現在制約了高技術設備的推廣與使用。
[0006]使用上述技術進行測速及計量，存在著諸多不足，用此類技術生產的鞋類產品性能質量往往達不到要求。甚至連國外的鞋機生產商如德斯瑪，還在使用人工調整混合此例，計量用時間來控制的方法已遠遠不符合現今技術趨勢的要求。
【發明內容】
[0007]為解決上述問題，本發明提供一種利用單路脈沖反饋的測速與計量裝置，包括同步脈沖盤、計量泵、測速傳感器和控制器，同步脈沖盤為圓盤狀，由圓盤中心向外周輻射設置有等距排列的多個齒條，將脈沖盤N等分，各齒條之間形成有空隙，同步脈沖盤通過位于其中心的軸固定在需要測速的計量泵的泵軸上，與泵軸保持同步轉動:測速傳感器對同步脈沖盤進行測速，根據同步脈沖盤上設置的齒條和空隙，同步脈沖盤每轉動一周可以產生N個脈沖信號:控制器實時接收來自測速傳感器的脈沖信號，同時記錄接收時間，計算計量泵泵軸的每分鐘轉數，進而根據計量泵的一周排量和當前需要完成的總排量，確定泵軸的旋轉周數，并得到完成總排量所需的脈沖數，對計量泵的出料閥控制，當達到所需脈沖數時使出料閥立即關閉。
[0008]特別的，該裝置應用于聚氨酯設備的混合的各組料的計量，由電機驅動計量泵的泵軸轉動。
[0009]其中，測速傳感器采用光電耦合器，將同步脈沖盤的外周插入到光電耦合器的測量凹槽內。
[0010]優選的，同步脈沖盤由薄鋼板沖壓而成，同步脈沖盤具有100個齒條。
[0011]本發明還一種多組料的混合系統，使用多個上述測速與計量裝置分別對每種組料進行計量后，再進行混合，
[0012]首先，在需要混合的多種組料中選擇一種基準組料；
[0013]其次，根據混合的基準組料的重量和基準組料計量泵的以克為單位的每脈沖等份的排量PB，得到所需基準組料計量泵運行的脈沖等份數量MB ;
[0014]再次，在基準組分計量泵以轉/每分鐘為單位的轉速UB確定的情況下，按照設定的基準組料與其他某一組料的比例BS，設定該其他某一計量泵以轉/每分鐘為單位的轉速UA如下:
[0015]UA = [ (PB*UB) /BS] /PA ；
[0016]隨后，依次確定其他組料計量泵以轉/每分鐘為單位的轉速；
[0017]最后，根據混合的該某一組料重量和該某一組料組料同步脈沖盤的等分數量取得的脈沖數，控制該某一組料計量泵的出料閥，達到相應脈沖數時使之立即關閉。
[0018]本發明還一種多組料的混合系統，使用兩個上述的測速與計量裝置分別對兩種組料進行計量后，再進行混合，
[0019]首先，在需要混合的多種組料中選擇一種基準組料；
[0020]其次，根據混合后以克為單位的兩種組料的目標重量R、設定的基準組料與另一組料相比的混合比例BS、基準組料計量泵的以克為單位的每圈的排量PB，可以得到所需基準組料計量泵運行的脈沖等份數量MB為:
[0021]MB = R*100/[PB*(BS+1)/BS];
[0022]再次，在基準組分計量泵以轉/每分鐘為單位的轉速UB確定的情況下，
[0023]再次，在基準組分計量泵以轉/每分鐘為單位的轉速UB確定的情況下，按照設定的基準組料與其他某一組料的比例BS，設定該其他某一計量泵以轉/每分鐘為單位的轉速UA如下:
[0024]UA = [ (PB*UB) /BS] /PA ；
[0025]隨后，依次確定其他組料計量泵以轉/每分鐘為單位的轉速；
[0026]最后，根據混合的該某一組料重量和該某一組料組料同步脈沖盤的等分數量取得的脈沖數，控制該某一組料計量泵的出料閥，達到相應脈沖數時使之立即關閉。
[0027]本發明的裝置和系統具有測速精度高、重量控制精度高、穩定度高、操作簡單、成本低、安裝容易、自動化程度高等優點。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明的利用單路脈沖反饋的測速與計量裝置結構示意圖；
[0029]圖2為本發明的利用單路脈沖反饋的測速與計量裝置的同步脈沖盤結構圖。
[0030]1-電機2-電機轉軸3-同步脈沖盤4-測速傳感器5-計量泵
[0031]6-泵軸7-齒條8-同步脈沖盤軸孔
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0033]如圖1所示，在本發明的優選實施例中，用于聚氨酯設備的利用單路脈沖反饋的測速與計量裝置包括同步脈沖盤3、計量泵5、測速傳感器4和控制器(圖中未示出)，電機I通過電機轉軸2驅動計量泵5的泵軸6轉動。
[0034]如圖2所示，同步脈沖盤3為圓盤狀，可用薄鋼板沖壓而成，由圓盤中心向外周輻射設置有等距排列的多個齒條7，在本優選實施例中為100個，將脈沖盤等分，各齒條7之間形成有空隙。同步脈沖盤3通過軸孔8固定在需要測速的計量泵5的泵軸6上，與其保持同步轉動。
[0035]測速傳感器4對同步脈沖盤3進行測速。測速傳感器4可以采用光電耦合器(光電開關)，在合適位置安裝測速傳感器4，使脈沖盤3的外周插入光電耦合器的測量凹槽內，如圖1所示，這樣脈沖盤3旋轉一周光電耦合器就可以捕捉到100個脈沖信號。
[0036]控制器實時接收來自測速傳感器4的脈沖信號，同時記錄每100個脈沖信號的接收時間，進而計算計量泵泵軸6的每分鐘轉速V (轉/分鐘)，公式如下:
[0037]V = S/Q
[0038]其中:S= 60*1000*1000 (微秒)
[0039]Q =轉軸旋轉一周的時間(微秒)
[0040]通過測試:將同步脈沖盤安裝在伺服電機轉軸上，轉速從20轉/每分鐘到1000轉/每分鐘，分別進行對比實驗，結果顯示用這種新方法測得的轉速與伺服電機控制器本身的轉速基本一致，可以媲美伺服電機的轉速精度，V可以精確到±0.1轉/每分鐘，如果控制裝置的硬件性能高，還可以精確到小數點后兩位數。
[0041]如上所述，在本發明的優選實施例中，可以把計量泵5的泵軸旋轉一周細分成100個等份，如一周排量為10克的計量泵運行一個脈沖等份，就是10/100 = 0.1克。
[0042]計算計量泵泵軸的每分鐘轉數，進而根據計量泵的一周排量和當前需要完成的總排量，確定泵軸的旋轉周數，并得到完成總排量所需的脈沖數，控制計量泵的出料閥，達到所需脈沖數時使出料閥立即關閉。
[0043]當生產工藝中需要混合兩種組料一一A組料與B組料時，分別采用如圖1所示的兩個測速計量裝置計量物料，進行混合，可采用如下算法進行相關計算。
[0044]首先，根據混合后以克為單位的兩種組料的目標重量R、設定的B組料與A組料相比的混合比例BS、B組料計量泵的以克為單位的每圈的排量PB，可以得到所需B組料計量泵運行的脈沖等份數量(既脈沖數)MB為:
[0045]MB = R*100/[PB*(BS+1)/BS]。
[0046]其次，在B組計量泵以轉/每分鐘為單位的轉速UB確定的情況下，按照設定的B組料與A組料的比例BS，設定A組計量泵以轉/每分鐘為單位的轉速UA，自動跟蹤B組計量泵，如下:
[0047]UA = [(PB*UB)/BS]/PA。
[0048]最后，根據A組料重量和A組料同步脈沖盤的等分數量取得的脈沖數，控制A組計量泵的出料閥，達到相應脈沖數時使之立即關閉，能得到非常好的混合料重量控制精度。
[0049]用這種方法可以在B組計量泵轉速確定的情況下，A組料的測速計量裝置按設定的比例自動跟蹤，或在比例已經確定的情況下按B組計量泵的轉速自動跟蹤，A組料計量泵出料閥與B組料計量泵出料閥同時開閉，最終出來的混合料重量精度可以達到±0.3%以內。
[0050]此外，在混料過程中，可以實時監測B組料與A組料的實時比例B，根據A組料計量泵的排量PA、B組料計量泵的排量PB、A組料計量泵實
[0051 ] 此外，在混料過程中，可以實時監測B組料與A組料的實時比例B，根據A組料計量泵的排量PA、B組料計量泵的排量PB、A組料計量泵實際轉速VA和B組料計量泵實際轉速VB，可以確定B組料與A組料的實時比例B:
[0052]B = (PB*VB) / (PA*VA)。
[0053]B組料與A組料的實時比例B與B組料與A組料相比的混合比例BS越接近，計量精度越高。
[0054]經測試，先在從20-300轉/分鐘的各個轉速值上，分別排出單個計量泵的一轉排量，用天平秤秤出重量(測試計量泵每轉的流量線性)然后輸入系統確定計量泵排量，再設定比例、轉速、混合料重量等數據，按不同轉速不同比例進行混合排料，再與設定的混合料重量對比，結果完全達到±0.3%的重量精度控制要求。
[0055]本發明的優選實施例用于聚氨酯設備領域的組料混合，但本領域技術人員應道知道，在其他領域同樣適用本發明。
[0056]本發明的優選實施例是以兩種組料混合為例進行說明的，但本領域技術人員應當知道，在需要多種組料混合的情況下，可以利用多個測速計量裝置，以其中一個組料為基準，如本發明優選實施例中采用的B組料，根據其他組料與基準組料的比例關系，采用如上算法得到各組料所對應的脈沖數，對計量泵的出料閥進行控制，同樣可以到達高精度控制的要求。
[0057]以上已對本發明創造的較佳實施例進行了具體說明，但本發明創造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發明創造精神的前提下還可作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。
【權利要求】
1.一種利用單路脈沖反饋的測速與計量裝置，其特征在于:包括同步脈沖盤、計量泵、測速傳感器和控制器， 同步脈沖盤為圓盤狀，由圓盤中心向外周輻射設置有等距排列的多個齒條，將脈沖盤N等分，各齒條之間形成有空隙，同步脈沖盤通過位于其中心的軸固定在需要測速的計量泵的泵軸上，與泵軸保持同步轉動； 測速傳感器對同步脈沖盤進行測速，根據同步脈沖盤上設置的齒條和空隙，同步脈沖盤每轉動一周可以產生N個脈沖信號； 控制器實時接收來自測速傳感器的脈沖信號，同時記錄接收時間，計算計量泵泵軸的每分鐘轉數，進而根據計量泵的一周排量和當前需要完成的總排量，確定泵軸的旋轉周數，并得到完成總排量所需的脈沖數，對計量泵的出料閥控制，當達到所需脈沖數時使出料閥立即關閉。2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于:其應用于聚氨酯設備的混合的各組料的計量，由電機驅動計量泵的泵軸轉動。3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于:測速傳感器采用光電耦合器，將同步脈沖盤的外周插入到光電耦合器的測量凹槽內。4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于:同步脈沖盤由薄鋼板沖壓而成。5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于:同步脈沖盤具有100個齒條。6.一種多組料的混合系統，其特征在于:使用兩個或兩個以上的如權利要求1-5之一所述的測速與計量裝置分別對每種組料進行計量后再混合。
【文檔編號】G01P3-486GK204302303SQ201420131072
【發明者】戴元海, 陳挺 [申請人]浙江海峰制鞋設備有限公司