CN103848104A - 一种转轮投料装置及数控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投放微量料的转轮投料装置及数控装置，包括电机、本体上有供载运物料的容料槽或容料孔的转轮及下部有出料口的料仓或是还包括本体有进料口和出料口的转轮壳体及以CPU为核心的数控装置。该转轮投料装置为全能投料装置，结构紧凑简约，制造成本低廉，配合数控装置可对多种形态的物料同时进行定量、定比投放并可编辑和保存。可广泛应用于食品、轻化工等众多行业实现调味品或添加剂等各种物料的投放。

Description

一种转轮投料装置及数控装置

技术领域

本发明涉及一种物料投放设备，尤其是涉及投放微量料的装置。

背景技术

微量料的投放一直是有待解决的问题，尤其是固液混合料的投放，譬如烹饪中的调味酱的定量投放。蠕动泵利用滚轮对传输软管的逐段挤推的方式投放液料和液固混合料，解决了部分应用难题但也存在一定的不足：一是传输软管承受频繁的挤压变形，使用期限不长需要时常更换；二是只能投放以液态为主的呈流体状态的液固混合料，其中的固态料会加剧泵管的损害，当蠕动泵停机时颗粒料顶着滚轮时还容易产生泄漏或渗漏。

申请号201320257800.2的中国专利《一种投料装置及投料系统》公开了一种用于微量投放的装置，该装置不仅包括带有落料口的承托盘，还包括盘体均布若干计量孔的分度盘及其它零部件，结构有些繁杂；可投放的物料局限性大。

发明内容

鉴于上述原因，本发明所要解决的主要技术问题是提供一种结构简约的微量料投放装置。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种转轮投料装置，包括电机、本体上有供载运物料的容料槽或容料孔的转轮及下部有出料口的料仓或是还包括本体有进料口和出料口的转轮壳体，转轮壳体的进料口与料仓的出料口相连构成物料区；转轮位于所述料仓内或位于转轮壳体内与出料口相邻；电机固定于料仓仓壁或转轮壳体并与转轮连接。

本申请包括两种基本结构：有转轮壳体和无转轮壳体。有转轮壳体的物料区由转轮壳体的进料口与料仓的出料口相连构成，无转轮壳体的物料区由料仓仓壁围合而成。该结构可用于颗粒料、粉粒料的微量投放。

上述转轮轮体可采用卧轴式、立轴式或倾轴式安装。转轮的基体形状包括圆柱面、鼓型面、圆锥面、球面、中凹的马鞍面等由母线沿轴线旋转而成的表面。转轮包括具有容料槽的槽轮或具有容料孔的孔轮。容料槽可以是任意形状，或是开设在槽轮圆周面，或是开设在槽轮上端面。容料孔可以是任意形体，可以开设在孔轮轮体内的任意方位。正棱柱体可视为槽轮的特例。

本申请为了简洁起见，将机械连接、电连接统称为连接。

进一步地，上述转轮与料仓仓壁之间或转轮与转轮壳体之间有隔离物料区与出料口的结构；各容料槽或各容料孔随转轮的转动在物料区与出料口之间循环切换。

进一步地，上述隔离结构是密封结构。

进一步地，上述密封结构是转轮与料仓壁之间或是与转轮壳体之间采用紧接触或紧配合，且该紧接触部或紧配合部之间有弹性层或柔性层。

所述的弹性、半弹性材料包括奶嘴用天然橡胶、硅橡胶、PPS树脂等，或以硅橡胶为主要原料的衍生材料等，如卫生级白金硫化硅橡胶，食品级的硅橡胶衍生材料(Norprene A-60-F)等。

进一步地，上述上述弹性层或柔性层或是转轮本体或转轮外周的材质为弹性材料或柔性材料，或是转轮与料仓仓壁之间或转轮与转轮壳体之间的接触部或配合部有密封件。

上述密封件包括密封圈、密封垫。

上述密封结构用于包括液料、固液混合料、液固混合料和固态料的全能微量投放。

进一步地，上述转轮的上方有位于料仓内直接或间接与电机连接的螺旋体或旋转桨。

上述螺旋体或旋转桨用于提高固态料或固液混合料喂入转轮的容料槽或容料孔内的效率。上述间接与电机连接指通过机械传动装置与电机连接。

进一步地，上述电机是微型电机或机械减速电机。

微型电机或机械减速电机是为了微量投料时缩减体积、重量和功率，尤其微型机械减速电机小功率、小体积、大马力。所述电机包括直流电机、交流电机、同步电机、步进电机等。

进一步地，与上述电机电连接的是电源开关或是还包括以CPU为核心的数控装置。

进一步地，上述数控装置包括单片机、输入装置、电源模块和与该电源模块电连接的，并串接在单片机的I/O口与电机之间的增大驱动能力的元器件；输入装置用于输入控制转轮投料装置投料量的参数；电源模块与单片机的电源接口连接。

上述增大驱动能力的元器件包括继电器、达林顿管等。

进一步地，上述数控装置通过各I/O口分别与两个及以上的转轮投料装置或包括转轮投料装置的其它投料装置的连接。

上述各I/0口分别与两个及以上的转轮投料装置连接，从而形成数控投料群。不仅能控制各投料装置的定量投料，还可实现定比或定比/定量投料。譬如调味料的投放、轻化工行业添加剂的投放。

综上所述，该转轮投料装置结构简约、紧凑；具有对除气态以外的所有物理形态的物料的全能投放的优势；制造成本低廉；使用寿命长，不需要时常维护。

结合数控装置，可实现定量、定比、定量/定比投料，可应用于各生产行业和日常生活中。

附图说明

图1是槽轮投料装置的纵向剖面图。

图2是槽轮投料装置的侧视图。

图3是由槽轮构成的投料单元纵向剖面图。

图4是含电动螺旋的槽轮投料装置的侧视图。

图5是端面槽轮投料装置的剖面图。

图6是L型槽轮投料装置的剖面图。

图7是电动径向孔孔轮装置的剖面图。

图8是电动倾斜孔孔轮装置的剖面图。

图9是某一端面槽轮或径向孔轮的横截面的剖面图。

图10是含直流驱动接口电路的电动取投料装置的示意图。

图11是含交流驱动接口电路的电动取投料装置的示意图。

图12是数控装置与多个转轮投料装置的控投关系示意图。

图中，槽轮0401、容料槽C402、料仓L101、隔料弧面L301、投料口L102、弹性层M104、电机D301、通孔T102、进料口L103、空心螺旋推料器Q101、环形凸缘T103、密封圈M102、槽轮壳体C404、支承滚珠Z106、密封圈M102、槽轮壳盖C405、进料口L302、轴D302、销X102、旋转桨X103、孔轮K104、盲孔K103、小孔K102、键J103、密封件M103。

具体实施方式

实施例：

图1是槽轮投料装置的纵向剖面图。

槽轮投料装置是全能投料器，即可用于粉粒料、大颗粒料、蓬松料的输送，又可用于液体料、固液混合料的输送，不同物理形态的调味料槽轮投料单元的结构可以不同。图1中，槽轮C401采用卧轴式安装，槽轮C401本体呈圆柱状，容料槽C402分布在槽轮C401的外圆周面即圆柱面上。料仓L101下部呈V型，V型下半部左右内侧壁有与槽轮C401紧配合的隔料弧面L301，料仓L101底壁有投料口L102。槽轮C401起码外周层为用于隔料的弹性层M104；弹性层M104或弹性体既用于防止卡料，又便于与上述料仓下部内侧壁隔料弧面L301紧密贴合，实现隔料和防漏。该弹性层M104由包括树脂、橡胶等无毒卫生的材料制成。容料槽C402槽口随槽轮C401转动，朝上时接料，朝下时通过料仓底壁投料口L102投料，并由旋转面将料仓内的调味料隔断，通过接料和投料两个工位的重复运动实现脉动方式投料。

图2是槽轮投料装置的侧视图。

图2中，料仓下部后壁有一和图1所述圆弧面L301同轴线的供槽轮C401与电机D301连接通过的通孔T102，槽轮C401前后端卡在料仓下部的前壁和后壁之间，料仓投料口L102位于底壁。该电机D301为与数控装置电连接的同步电机，该电机D301同时也是匀速电机，该投料单元对液料、粉粒料、固液混合料和大颗粒料均能保证料仓加料前与加料后彼此启动投料的延迟时间相同，并保持等脉动投料速度。

图3是由槽轮构成的投料单元纵向剖面图。

图3中槽轮C401采用卧轴式安装，圆柱面上有容料槽C402。料仓L101下部呈V型，V型的下面有进料口L103和出料口L102，进料口L103和出料口L102之间是与槽轮C401圆柱面或鼓型面紧配合的隔料圆弧面L301。槽轮C401为柔性体或弹性体或起码外周层为柔性层或弹性层M104；柔性层或弹性层M104、或柔性体或弹性体既用于防止卡料，又便于与上述料仓下部内侧壁隔料弧面L301紧密配合，实现隔料和防漏。该柔性层或弹性层M104由包括树脂、橡胶等无毒材料制成。容料槽C402槽口随槽轮C401转动，朝上时与进料口L103相通实现接料，朝下时通过料仓底壁投料口L102投料，并由旋转面将料仓内的物料隔断，通过接料和投料两个工位的重复运动实现脉动方式投料。

在进料口上面还可设置用于输送粘稠状物料、固液状物料的电动空心螺旋推料器Q101；料仓L101左右壁下部V型面与空心螺旋Q101或与螺旋桨外端接触。所述V型面也可是与空心螺旋Q101或与螺旋桨外端接触的V型弧面。

图4是含电动螺旋的槽轮投料装置的侧视图。

图4中槽轮C401仍采用卧轴式安装，在料仓L101内槽轮C401的上方设了增强固态料或固液混合料喂入槽轮C401的电动空心螺旋体。电动空心螺旋体由电机D301和安装在电机轴上的空心螺旋体Q101构成。料仓L101投料口L102位于料仓底壁，料仓L101下部后壁有一和图10所述圆弧面L301同轴线的供槽轮C401与电机D301连接通过的通孔T102，槽轮C401前后端卡在料仓L101下部的前壁和后壁之间，用于投放固液混合调味料的槽轮C401圆柱面与料仓下部的左右隔料圆弧面L301(同图1)紧配合，出料口L102位于槽轮C401下方，槽轮C401两端面与料仓L101前后内侧壁之间有由柔性材料或弹性材料制成的环形凸缘T103或有密封圈M102的密封结构。槽轮C401两端也可采用包括与所述两种端面密封方式相似的轴面密封等结构。槽轮电机D301和空心螺旋推料器电机D301可同时启动、止动，也可不同步运动；两电机D301可合二为一，通过一对齿轮传动。

图5是端面槽轮投料装置的剖面图。

图5中，端面槽轮C401采用立轴式安装，容料槽C402开设在槽轮C401的上端面，三面有槽壁，外周方向敞开便于出料。槽轮C401安装在槽轮壳体C404内，槽轮C401下端面与槽轮壳体C404之间设置有支承滚珠Z106以减小两者相互作用的摩擦力。槽轮C401外圆周面与槽轮壳体C404内环壁之间增设有密封圈M102，防止液料或固液混合料的泄漏。槽轮C401上端安装有与槽轮壳体C404连接的槽轮壳盖C405，槽轮壳盖C405上设置有与槽轮C401的容料槽C402相通的进料口L302，在图示左端槽轮壳体C404与槽轮壳盖C405之间设置有和容料槽C402相通的出料口L102。槽轮C401通过轴孔与微型电机D301轴D302配合，并由销X102连接传动，槽轮C401转动时通过上方的进料口L302装料，转动到左端的出料口L102通过离心力出料。该端面槽轮用于液料或固液混合料的取投，在槽轮壳盖C405的下端可增设密封圈或密封垫。该电动端面槽轮装置可增设与料仓壁的连接部。该电动端面槽轮装置也可卧轴或倾斜式安装。

图6是L型槽轮投料装置的剖面图。

图6中，本体上分布有若干个L型容料槽C402的L型立轴式槽轮C401，安装在料仓L101底壁的外下端，料仓L101底壁兼作槽轮壳盖，底壁有一个导料孔作为电动槽轮装置的进料口L302，槽轮壳体C404固接在料仓L101下端的侧壁，与料仓L101底壁、圆柱形底侧壁共同将由硅橡胶制成的槽轮包容并支撑。槽轮通过轴孔套接在机械减速电机D301的驱动轴D302上，由销X102固定，电机D301固定在孔轮壳体C404的下端，驱动槽轮C401在所述包容体内旋转。料仓L101底侧壁设置有一出料口L102，槽轮C401本体上分布的L型容料槽C402转动时与该出料口L102动态连通，通过转动的离心力把容料槽C402内装载的调味料从出料口L102送出，实现投料。在料仓L101内与底壁相邻处安装有一与电机轴D302连接的搅料并辅助固态料或固液混合料喂入槽轮装置的旋转桨X103。该剖面图如果用于液态料的投放或固液混合料，槽轮C401需与料仓L101底壁、圆柱形底侧壁采用紧配合，将进料口L302和出料口L102隔离，防止泄漏。液态料的投放不需要旋转桨X103。

图7是电动径向孔孔轮装置的剖面图。

图7中，孔轮K104本体设置有若干径向容料盲孔K103，孔轮K104采用立轴式安装，由轴孔与机械减速电机或同步电机D301驱动轴D302连接并通过销X102锁定。该孔轮K104直接安装在料仓L101底壁的凹槽内以尽可能排空陈料；同时合理利用空间，压缩投料单元的外形尺寸。电机D301安装在所述凹槽壁的外下端，电机轴D302根部套装有密封圈M102。在图示料仓L101的左下方侧壁装设有由天然橡胶或无毒软树脂制成的出料管，在该管出料口的另端通过凸台与管壁与料仓L101的出料口L102紧配合，该凸台设置有与该孔轮K104左侧紧配合的槽口，将料仓内的液料隔离实现密封，孔轮K104上的容料盲孔K103旋转至左侧时在离心力的作用下将孔内的液料或固液混合料经出料管送出料仓外。为了方便制造，该孔轮K104由端面槽轮和槽轮盖两部分连接而成。若要加速该盲孔的充料，可在该槽轮盖开设与该盲孔相通的注料小孔K102。该小孔K102的位置必须保证在运转至左侧时出料管的所述槽口能将该小孔K102封闭。该装置只适用于液料或液固均质料的取投放。孔轮K104也可采用右高左低的倾斜式安装。

图8是电动倾斜孔孔轮装置的剖面图。

图8中，孔轮K104本体由弹性材料制造并设置有若干倾斜的容料通孔K103，孔轮K104由轴孔与步进电机D301驱动轴D302相套，配合并通过键J103传递扭矩和运动。该孔轮K104直接安装在料仓L101底壁的凹槽内与该凹槽底壁贴合，图示料仓的出料口L102设置在左侧底壁，在该出料口的上方装设有将容料通孔K103上端封闭的密封件M103，隔断料仓内物料与出料口L102的通道，只有孔轮K104的容料通孔K103经过该出料口时，才能将孔内的物料通过出料口L102投放。该容料通孔K103也可以平行于孔轮K104的旋转轴线设置。该孔轮K104可采用采用任意方位安装，自然，该装置的结构需要做相应的设计。

图9是某一端面槽轮或径向孔轮的横截面的剖面图。

图中表示了端面槽轮的槽壁或径向孔轮的孔壁采用图示曲面时，顺时针旋转将有更好的投料助推效果。同理采用与旋转方向不垂直的直线型槽壁或孔壁投料的助推效果也很好。

图10是含直流驱动接口电路的电动取投料装置的示意图。

当电动取投料装置的原动件所需电流、电压或功率较大时，电动取投料装置可包括驱动接口电路，即增大驱动能力的元器件，该驱动接口电路一端与I/O口连接获得控制电流，一端作为驱动端与电动取投料装置的原动件连接，驱动接口电路还与电源模块连接获得电能。

图10中，4个电阻值为4.7KΩ的上拉电阻R一端与单片机电源端Vcc连接，另一端一对一地与各I/O口P1.0、P1.1、P1.2和P1.3连接；晶体管驱动电路ULN2068(内含4个达林顿管)的4个输入端分别与所示各I/O口P1.0、P1.1、P12和P1.3连接，获得控制电流，输出端分别4个与电动取投料装置的原动件连接，4个电源端分别与电源模块的+12V×4端连接获取电能。

图中K1、K2、K3、K4是各电路的选通开关，若不需要投放某物料时，可以断开该路开关，选择灵活，操作方便。

驱动接口电路，即增大驱动能力的元器件，还可采用功率晶体管、晶闸管、和功率场效应管等。

步进电机或伺服电机可以采用类似的电路图进行驱动与控制。

图11是含交流驱动接口电路的电动取投料装置的示意图。

图11中，交流驱动接口电路，即增大驱动能力的元器件，采用固态继电器SSR，该固态继电器输入端的正极接CPU的I/O口P1.6，输入端的负极接地，获得开关控制电流；该固态继电器输出端一个接点通过原动件与交流电源连接，另一个接点直接与交流电源的另一端连接，通过固态继电器输出端两个接点之间的导通与关断来控制电机的得电与失电，从而控制原动件----电机的运动与静止或控制原动件----电磁开关阀的开启与关闭。该电路实际是用弱电控制强电。图中表示了用两个固态继电器SSR分别控制两个电机，彼此之间相互独立。

图12是数控装置与多个转轮投料装置的控投关系示意图。

图12中，单片机包括振荡电路、复位电路、FLASH存储器、EEPROM存储器、SRAM存储器、I/0口组、看门狗电路、定时器/计数器和中断系统等。

图中的电动投料装置包括转轮投料装置，还可包括其它投料装置。

图中，可采用软件延时或硬件延时来控制投料量，采用硬件延时方式规定投料时长或投料脉冲数的定时器/计数器，可以获得比软件延时精度更高的硬件延时方式和投料精度。也可采用软硬件相结合的多重驱动延时程序段，方便在线编辑。

利用复位电路、防范死循环干扰的看门狗电路和中断控制装置能确保该系统运行的稳定性、可靠性和快捷性。

所述的存储器包括SRAM、FLASH或/和EEPROM存储器，并有相应的读写适配电路，用于保存SRAM内数据与程序的电池为可充电电池。应用所述的存储器，方便数控程序及参数的写入，供今后调用。利用存储器可存储数十种及以上的添加剂的配比参数，并可在线编辑，无需人脑记忆。

该转轮投放装置及数控装置还包括软件或/和硬件加密环节。

图中通过I/O口与单片机连接的显示设备采用液晶屏或触摸屏显示设备，特别是点阵图形液晶屏，可以指导操作者方便宜人的作业。

发声装置通过I/O口与单片机连接。键盘或触摸屏键盘也通过I/O口与单片机连接，触摸屏键盘可以与液晶屏合二为一。

本发明对各实施方式、方案进行了具体的记述，这些具体的描述不能理解为本发明仅限于这些实施例的具体内容。本领域技术人员根据本发明的构思和描述，结合本领域公知的常识作出的任何改进、变通、变异、组合及等同替代方案，均应属于本发明的保护区域。

Claims (10)

1.一种转轮投料装置，特征是包括电机、本体上有供载运物料的容料槽或容料孔的转轮及下部有出料口的料仓或是还包括本体有进料口和出料口的转轮壳体，转轮壳体的进料口与料仓的出料口相连构成物料区；转轮位于所述料仓内或位于转轮壳体内与出料口相邻；电机固定于料仓仓壁或转轮壳体并与转轮连接。

2.如权利要求1所述的转轮投料装置，特征是上述转轮与料仓仓壁之间或转轮与转轮壳体之间有隔离物料区与出料口的结构；各容料槽或各容料孔随转轮的转动在物料区与出料口之间循环切换。

3.如权利要求2所述的转轮投料装置，特征是上述隔离结构是密封结构。

4.如权利要求3所述的转轮投料装置，特征是上述密封结构是转轮与料仓壁之间或是与转轮壳体之间采用紧接触或紧配合，且该紧接触部或紧配合部之间有弹性层或柔性层。

5.如权利要求4所述的转轮投料装置，特征是上述弹性层或柔性层或是转轮本体或转轮外周的材质为弹性材料或柔性材料，或是转轮与料仓仓壁之间或转轮与转轮壳体之间的接触部或配合部有密封件。

6.如权利要求2所述的转轮投料装置，特征是上述转轮的上方有位于料仓内直接或间接与电机连接的螺旋体或旋转桨。

7.如权利要求6所述的转轮投料装置，特征是上述电机是微型电机或机械减速电机。

8.如权利要求1～7任一项所述的转轮投料装置，特征是与上述电机电连接的是电源开关或是还包括以CPU为核心的数控装置。

9.如权利要求8所述的转轮投料装置，特征是上述数控装置包括单片机、输入装置、电源模块和与该电源模块电连接的，并串接在单片机的I/O口与电机之间的增大驱动能力的元器件；输入装置用于输入控制转轮投料装置投料量的参数；电源模块与单片机的电源接口连接。

10.如权利要求9所述的转轮投料装置，特征是上述数控装置通过各I/O口分别与两个及以上的转轮投料装置或包括转轮投料装置的其它投料装置的连接。

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