一种振动盘高效节能送料方法
阅读说明：本技术 一种振动盘高效节能送料方法 (Efficient and energy-saving feeding method for vibrating disc ) 是由 戴佳莹 于 2020-12-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及物料供给技术领域,提供一种振动盘高效节能送料方法,包括以下步骤：S1、将物料通过料斗送至振动盘由振动盘振动送料；S2、进行开启送料时优化检测,检测时控制器设定变频器的电压保持不变而调整变化变频器的频率输出,结合频率变化所检测物料对应的输送速度检测信息反馈至控制器,采用模拟退火法由控制器根据物料输送速度检测信息调整变频器的输出频率至振动盘的驱动频率与物料的固有频率产生共振的输出频率值；S3、控制器控制变频器以输出功率P1和频率变频至共振频率f3来驱动振动盘的驱动机构运行送料。本发明解决了现有振动盘送料对于容易纠缠成堆的物料输送输送效率低下、使用能耗高、使用成本大的问题。(The invention relates to the technical field of material supply, and provides a high-efficiency and energy-saving feeding method for a vibrating disc, which comprises the following steps: s1, feeding the materials to a vibration disc through a hopper, and feeding the materials by vibration of the vibration disc; s2, optimizing detection when starting feeding, setting the voltage of the frequency converter to be constant by the controller during detection, adjusting the frequency output of the frequency converter, feeding back the detection information of the conveying speed corresponding to the material detected by frequency change to the controller, and adjusting the output frequency of the frequency converter to the drive frequency of the vibration disc and the natural frequency of the material to generate a resonant output frequency value by the controller according to the detection information of the conveying speed of the material by adopting a simulated annealing method; and S3, the controller controls the frequency converter to output power P1 and frequency conversion to resonant frequency f3 to drive the driving mechanism of the vibrating disk to operate and feed. The invention solves the problems of low conveying efficiency, high energy consumption and high use cost of the existing vibrating disk feeding for conveying materials which are easy to be entangled into piles.)
技术领域
本发明涉及物料供给技术领域，尤其涉及一种振动盘高效节能送料方法。
背景技术
随着社会的进步与发展，自动送料振动盘是一种自动定向排序的送料设备。其工作目的是通过振动将无序工件自动有序、准确地输送到下道工序。振动盘是一种自动组装机械的辅助设备，能把各种产品有序排出来，或配合自动组装设备一起将产品各个部位送至下一工序。振动盘在运作过程中，送料速度难以精准控制，目前生产设备均使用：改变输出电压调节振幅的方式，来改变送料速度，这不能根本上解决工作点偏移所带来的送料速度慢的情况，且能耗将大幅增加，同时振动盘对于输送不同物料时需要花费长时间地调节振动盘的输出功率以适应不同物料的输送，无法实现不同物料输送的自动调节，特别是对于容易纠缠成堆的物料输送效率低下，使用能耗高、加大了企业生产成本。
发明内容
因此，针对上述的问题，本发明提供一种使振动器工作以最小的能耗达到对物料输送最佳振幅输送、可适用于多种物料输送自动切换输送、使用能耗低、调整速度快、使用方便的振动盘高效节能送料方法。
为解决此技术问题，本发明采取以下方案：一种振动盘高效节能送料方法，包括以下步骤：
S1、将物料通过料斗送至振动盘由振动盘振动送料，所述振动盘由控制器经变频器控制振动盘的驱动机构来调整振动盘地送料速度，在振动盘的送料出口处设置传感器检测物料的输送速度并将传感器的检测信息反馈至控制器，设定振动盘的振动频率为驱动频率f1，设定物料自由振动时的频率为固有频率f2；
S2、进行开启送料时优化检测，检测时控制器设定变频器的电压V1保持不变而调整变化变频器的频率输出，结合频率变化所检测物料对应的输送速度检测信息反馈至控制器，采用模拟退火法由控制器根据物料输送速度检测信息调整变频器的输出频率至振动盘的驱动频率与物料的固有频率产生共振的输出频率值，设定振动盘的驱动频率与物料的固有频率产生共振的输出频率值为共振频率f3；
S3、根据步骤S2检测的振动盘与物料共振的共振频率f3和驱动电压V1计算出振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P1，控制器控制变频器以振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P1和频率变频至共振频率f3来驱动振动盘的驱动机构运行送料，完成振动盘以共振振幅对物料输送。
进一步的，还包括步骤S4，设定驱动电压Vn共振频率fn时振动盘以共振振幅对物料输送时物料输送速度为实际物料所需输送速度±5%，当振动盘以步骤S3驱动电压V1共振频率f3驱动进行共振振幅对物料输送其物料输送速度大于实际物料所需输送速度±5%时，控制器控制变频器按设定降压值逐级降低驱动电压初始由驱动电压V1降至驱动电压V2，再以降低的驱动电压V2进行步骤S2的优化检测，检测出驱动电压V2驱动时振动盘与物料的共振频率f4，根据驱动电压V2和共振频率f4计算出驱动电压V2时振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P2，再由控制器控制变频器以振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P2和频率变频至共振频率f4来驱动振动盘的驱动机构运行送料，若以驱动电压V2和共振频率f4驱动振动盘的驱动机构对物料输送其物料输送速度还大于实际物料所需输送速度±5%时，则控制器控制变频器按设定降压值逐级降低驱动电压V2至驱动电压V3，再重复进行驱动电压V2的检测方式，直至振动盘的驱动电压降至节能驱动电压Vn。
更进一步的，还包括步骤S5，设定驱动电压Vm共振频率fm时振动盘以共振振幅对物料输送时物料输送速度为实际物料所需输送速度±5%，当振动盘以步骤S3驱动电压V1共振频率f3驱动进行共振振幅对物料输送其物料输送速度小于实际物料所需输送速度±5%时，控制器控制变频器按设定升压值逐级升高驱动电压初始由驱动电压V1升至驱动电压V2’，再以升高的驱动电压V2’进行步骤S2的优化检测，检测出驱动电压V2’驱动时振动盘与物料的共振频率f4’，根据驱动电压V2’和共振频率f4’计算出驱动电压V2’时振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P2’，再由控制器控制变频器以振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P2’和频率变频至共振频率f4’来驱动振动盘的驱动机构运行送料，若以驱动电压V2’和共振频率f4’驱动振动盘的驱动机构对物料输送其物料输送速度还小于实际物料所需输送速度±5%时，则控制器控制变频器按设定升压值逐级升高驱动电压V2’至驱动电压V3’，再重复进行驱动电压V2’的检测方式，直至振动盘的驱动电压升至节能驱动电压Vm。
进一步的，步骤S2中可采用传感器检测物料输送速度并由传感器将检测信息反馈至控制器，采用模拟退火法检测时根据传感器检测的物料输送速度与前一次相比V±0.3%时的驱动频率为振动盘的驱动频率与物料的固有频率产生共振的频率值。
进一步的，所述控制器为PLC控制器或CNC控制器。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：通过设置控制器对振动盘进行送料前开启送料时优化检测，检测时控制器设定变频器的电压保持不变而调整变化变频器的频率输出，结合检测物料输送速度的传感器检测信息反馈至控制器，采用模拟退火法由控制器根据传感器检测信息调整变频器的输出频率至振动盘的驱动频率与物料的固有频率产生共振的输出频率值；再检测的振动盘与物料共振的共振频率和驱动电压计算出振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率，控制器控制变频器以振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率和频率变频至共振频率来驱动振动盘的驱动机构运行送料，完成振动盘以共振振幅对物料输送，实现以很小的驱动力带动振动盘振动便可产生振动盘很大的振动快速输送物料，同时物料与振动盘共振可轻易打散物料结堆，避免物料纠缠结堆增加输送所需功率，使振动器工作以最小的能耗达到对物料输送最佳振幅输送、可适用于多种物料输送自动切换输送、使用能耗低、调整速度快、使用方便，与现有的振动盘的送料控制方式相比采用最优节能电压输送可节能30%以上，通过进一步的设置，振动盘以步骤S3驱动电压V1共振频率f3驱动进行共振振幅对物料输送其物料输送速度大于实际物料所需输送速度±5%时，可通过逐级降压调整驱动电压，并重新进行步骤S2的优化检测，直至变频器以驱动电压Vn共振频率fn驱动振动盘以共振振幅对物料输送时物料输送速度为实际物料所需输送速度±5%为止，实现进一步的高效节能；当振动盘以步骤S3驱动电压V1共振频率f3驱动进行共振振幅对物料输送其物料输送速度小于实际物料所需输送速度±5%时，可通过逐级升高调整驱动电压，并重新进行步骤S2的优化检测，直至变频器以驱动电压Vm共振频率fm驱动振动盘以共振振幅对物料输送时物料输送速度为实际物料所需输送速度±5%为止，使得振动盘在节能输送地同时有效地保障输送速度，节能的同时有效保障高效的工作效率，即当可广泛推广应用。
具体实施方式
现结合具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例1：
一种振动盘高效节能送料方法，包括以下步骤：
S1、将物料通过料斗送至振动盘由振动盘振动送料，所述振动盘由控制器经变频器控制振动盘的驱动机构来调整振动盘地送料速度，所述控制器为PLC控制器，在振动盘的送料出口处设置传感器检测物料的输送速度并将传感器的检测信息反馈至控制器，设定振动盘的振动频率为驱动频率f1，设定物料自由振动时的频率为固有频率f2；
S2、进行开启送料时优化检测，检测时控制器设定变频器的电压V1保持不变而调整变化变频器的频率输出，结合频率变化所检测物料对应的输送速度检测信息反馈至控制器，采用模拟退火法由控制器根据物料输送速度检测信息调整变频器的输出频率至振动盘的驱动频率与物料的固有频率产生共振的输出频率值，设定振动盘的驱动频率与物料的固有频率产生共振的输出频率值为共振频率f3，当根据传感器检测的物料输送速度与前一次相比V±0.3%时的驱动频率为振动盘的驱动频率与物料的固有频率产生共振的频率值；
S3、根据步骤S2检测的振动盘与物料共振的共振频率f3和驱动电压V1计算出振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P1，控制器控制变频器以振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P1和频率变频至共振频率f3来驱动振动盘的驱动机构运行送料，完成振动盘以共振振幅对物料输送；
S4，设定驱动电压Vn共振频率fn时振动盘以共振振幅对物料输送时物料输送速度为实际物料所需输送速度±5%，当振动盘以步骤S3驱动电压V1共振频率f3驱动进行共振振幅对物料输送其物料输送速度大于实际物料所需输送速度±5%时，控制器控制变频器按设定降压值逐级降低驱动电压初始由驱动电压V1降至驱动电压V2，再以降低的驱动电压V2进行步骤S2的优化检测，检测出驱动电压V2驱动时振动盘与物料的共振频率f4，根据驱动电压V2和共振频率f4计算出驱动电压V2时振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P2，再由控制器控制变频器以振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P2和频率变频至共振频率f4来驱动振动盘的驱动机构运行送料，若以驱动电压V2和共振频率f4驱动振动盘的驱动机构对物料输送其物料输送速度还大于实际物料所需输送速度±5%时，则控制器控制变频器按设定降压值逐级降低驱动电压V2至驱动电压V3，再重复进行驱动电压V2的检测方式，直至振动盘的驱动电压降至节能驱动电压Vn；
S5，设定驱动电压Vm共振频率fm时振动盘以共振振幅对物料输送时物料输送速度为实际物料所需输送速度±5%，当振动盘以步骤S3驱动电压V1共振频率f3驱动进行共振振幅对物料输送其物料输送速度小于实际物料所需输送速度±5%时，控制器控制变频器按设定升压值逐级升高驱动电压初始由驱动电压V1升至驱动电压V2’，再以升高的驱动电压V2’进行步骤S2的优化检测，检测出驱动电压V2’驱动时振动盘与物料的共振频率f4’，根据驱动电压V2’和共振频率f4’计算出驱动电压V2’时振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P2’，再由控制器控制变频器以振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P2’和频率变频至共振频率f4’来驱动振动盘的驱动机构运行送料，若以驱动电压V2’和共振频率f4’驱动振动盘的驱动机构对物料输送其物料输送速度还小于实际物料所需输送速度±5%时，则控制器控制变频器按设定升压值逐级升高驱动电压V2’至驱动电压V3’，再重复进行驱动电压V2’的检测方式，直至振动盘的驱动电压升至节能驱动电压Vm。
采用上述方式以输送红枣为例进行实际检测，先进行开启送料时优化检测，控制变频器控制振动盘的驱动机构以保持驱动电压170V，每输送红枣速度200gXN次/分，分别以以下不同频率检测：
55Hz 200gX6次/分；
51Hz 200gX8次/分；
50Hz 200gX10次/分；
49Hz 200gX12次/分；
48Hz 200gX13次/分；
47Hz 200gX15次/分；
46Hz 200gX16次/分；
45Hz 200gX14次/分；
46.5Hz 200gX16次/分；
46.3Hz 200gX17次/分；
46.1Hz 200gX16次/分；
得出共振输送最优值时的输出频率为f3=46.3 Hz，根据输出频率46.3 Hz、驱动电压170V即可算出输送红枣时共振输送所需的输出功率P1，控制器控制变频器以振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P1和频率变频至共振频率f3来驱动振动盘的驱动机构运行送料，完成振动盘以共振振幅对物料输送。
采用上述方式以输送大米为例进行实际检测，先进行开启送料时优化检测，控制变频器控制振动盘的驱动机构以保持驱动电压160V，每输送大米速度200gXN次/分，分别以以下不同频率检测：
55Hz 200gX6次/分；
51Hz 200gX8次/分；
50Hz 200gX11次/分；
49Hz 200gX13次/分；
48Hz 200gX15次/分；
47Hz 200gX17次/分；
46Hz 200gX16次/分；
46.5Hz 200gX17次/分；
46.9Hz 200gX18次/分；
46.7Hz 200gX17次/分；
最优值时的输出频率为46.9 Hz。
得出共振输送最优值时的输出频率为f3=46.9 Hz，根据输出频率46.9Hz、驱动电压160V即可算出输送红枣时共振输送所需的输出功率P1，控制器控制变频器以振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率P1和频率变频至共振频率f3来驱动振动盘的驱动机构运行送料，完成振动盘以共振振幅对物料输送。
上述输送大米和红枣的输送速度若达不到或远超出实际需要输出的输送速度可根据步骤S4和S5进行相应的自动检测调整振动盘的驱动电压使振动盘的工作在最节能和高效输送的状态。
本发明的振动盘高效节能送料方法的步骤S2中物料输送速度的检测可根据物料的不用分别采用不同类型的传感器或感应器检测并将检测信息反馈至控制器即可，而采用模拟退火法检测时根据传感器检测的物料输送速度与前一次相比V±0.3%时的驱动频率为振动盘的驱动频率与物料的固有频率产生共振的频率值即可停止，此时运行的值即可实现检测过程的缩短同时又可保障物料输送接近最优值，如要求精度更好更精准地控制物料的输送速度可将误差值设置更小至接近0，误差值越接近0，精度越高，控制器还可为CNC控制器。
本发明通过设置控制器对振动盘进行送料前开启送料时优化检测，检测时控制器设定变频器的电压保持不变而调整变化变频器的频率输出，结合检测物料输送速度的传感器检测信息反馈至控制器，采用模拟退火法由控制器根据传感器检测信息调整变频器的输出频率至振动盘的驱动频率与物料的固有频率产生共振的输出频率值；再检测的振动盘与物料共振的共振频率和驱动电压计算出振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率，控制器控制变频器以振动盘与其输送物料共振输送所需输出功率和频率变频至共振频率来驱动振动盘的驱动机构运行送料，完成振动盘以共振振幅对物料输送，实现以很小的驱动力带动振动盘振动便可产生振动盘很大的振动快速输送物料，同时物料与振动盘共振可轻易打散物料结堆，避免物料纠缠结堆增加输送所需功率，使振动器工作以最小的能耗达到对物料输送最佳振幅输送、可适用于多种物料输送自动切换输送、使用能耗低、调整速度快、使用方便，与现有的振动盘的送料控制方式相比采用最优节能电压输送可节能30%以上，通过进一步的设置，振动盘以步骤S3驱动电压V1共振频率f3驱动进行共振振幅对物料输送其物料输送速度大于实际物料所需输送速度±5%时，可通过逐级降压调整驱动电压，并重新进行步骤S2的优化检测，直至变频器以驱动电压Vn共振频率fn驱动振动盘以共振振幅对物料输送时物料输送速度为实际物料所需输送速度±5%为止，实现进一步的高效节能；当振动盘以步骤S3驱动电压V1共振频率f3驱动进行共振振幅对物料输送其物料输送速度小于实际物料所需输送速度±5%时，可通过逐级升高调整驱动电压，并重新进行步骤S2的优化检测，直至变频器以驱动电压Vm共振频率fm驱动振动盘以共振振幅对物料输送时物料输送速度为实际物料所需输送速度±5%为止，使得振动盘在节能输送地同时有效地保障输送速度，节能的同时有效保障高效的工作效率，即当可广泛推广应用。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
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