CN105425837A - 一种散粒状材料定量出料装置 - Google Patents

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张永康
杨洪
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Abstract

本发明公开了一种散粒状材料定量出料装置，包括给料系统机械装置和给料系统控制装置，给料系统机械装置包括料斗、料斗支架、移动活塞、旋转轴和物料桶护盖，给料系统控制装置包括第一传感器、第二传感器、控制器、可控开关、电磁抱闸、第一角编码器、第二角编码器、人机界面、步进电机细分驱动器和给料电机驱动器。本发明结合机械技术、电子技术和控制技术，自动化程度高，具有良好的人机界面，操作简单，提高了生产效率，具有两种不同的工作模式，通过蜗杆带动移动活塞移动实现定量物料筒的容纳体积无级可调，可很好的满足企业实际生产需求，结构简单，实用性强，受冲击荷载小，通用性好，控制精度高，具有较强的推广与应用价值。

Description

一种散粒状材料定量出料装置
技术领域
本发明涉及工业自动化生产与制造技术领域，具体是一种散粒状材料定量出料装置。
背景技术
工业自动化生产中，实现物料的定量供给是首要环节。在化工、医药、定量包装等领域的生产过程中有多种多样的固体散粒状物质的原材料、添加剂需要精确定量出料。不同外形和大小的散粒状材料，其堆积密度有较大的差异，给实现自动定量供料带来困难。人工备料的方式实现工业自动化生产线的物料定量供给，劳动强度高、生产效率低且计量误差大，特别是供给材料有剧毒或严重腐蚀性时，将严重威胁操作人员的健康甚至生命安全。因此，需要一种高精度、高效率的自动计量供料装置来满足企业生产的需求。
目前，实际生产中用于定量给料系统的物料自动计量装置主要有电子皮带秤、核子秤、失重秤、固体流量计和转子秤。电子皮带秤，皮带易出现打滑和松动等情况，会影响测量结果。核子秤，物料的堆积密度和比重对计量有较大影响。失重秤，结构复杂，安装需要的空间大，称重传感器受冲击载荷大。固体流量计包括冲击式流量计和溜槽式流量计。冲击式流量计的安装要求较高，需保证物料是自由落下，冲击板安装角度、进料口于冲击板之间的角度及高度有一定要求，并与量程选择有一定关系，选用前需进行计算。溜槽式流量计测量精度与溜槽角度、放料口的初速度和摩擦系数有关，其结构比冲击式流量计复杂，对工作环境的温度和湿度要求也较高。转子秤，需要针对不同物料设计不同导向叶片的形状，还要对物料进料高度进行控制，通用性较差。鉴于以上存在的问题，为能针对化工企业不同堆积密度的塑料粒状原料(一般塑料粒子直径3～15mm，形状相对规则，表面较光滑)，实现散粒状材料的定质量或定体积自动反复供给，以满足现代工业自动化生产的需求，发明了一种散粒状材料定量出料机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通用性好、控制精度高的散粒状材料定量出料装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种散粒状材料定量出料装置，包括给料系统机械装置和给料系统控制装置，所述给料系统机械装置包括料斗、料斗支架、移动活塞、旋转轴和物料桶护盖，所述给料系统控制装置包括第一传感器、第二传感器、控制器、可控开关、电磁抱闸、第一角编码器、第二角编码器、人机界面、步进电机细分驱动器和给料电机驱动器，所述料斗安装在料斗支架上，所述物料桶护盖安装在料斗的下方，所述料斗和物料桶护盖之间安装有定量物料筒，所述料斗和定量物料筒之间设有弹簧，所述定量物料筒的右侧安装有定量物料筒隔板，所述移动活塞安装在定量物料筒隔板右侧的外部，所述移动活塞的下方安装有轴承支架，所述轴承支架上安装有滚动轴承和电磁抱闸，所述旋转轴连接在移动活塞的右侧，且旋转轴依次穿过滚动轴承和电磁抱闸，所述第一传感器安装在滚动轴承左侧的轴承支架上，所述可控开关安装在电磁抱闸对应的轴承支架上，电磁抱闸的内部设有涡轮，旋转轴上方设有蜗杆，电磁抱闸的左侧设有步进电机，所述第一角编码器步进电机的左侧，所述定量物料筒的左侧连接有联轴器，联轴器的左侧还连接有给料电机，所述第二编码器安装在给料电机的左侧，所述第二编码器下的料斗支架上设有多个螺栓；所述第二传感器安装在定量物料筒的左侧。
作为本发明再进一步的方案：所述控制器的输入端分别连接第一传感器、第一角编码器、第二传感器和第二角编码器，控制器的输出端分别连接步进电机细分驱动器和给料电机驱动器，步进电机细分驱动器另一端连接步进电机，给料电机驱动器另一端连接给料电机，所述可控开关分别连接电磁抱闸、步进电机的另一端、第一传感器另一端和第一角编码器另一端。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明结合机械技术、电子技术和控制技术，自动化程度高，具有良好的人机界面，操作简单，定量物料筒能同时进料和出料，提高了生产效率，具有两种不同的工作模式，通过蜗杆带动移动活塞移动实现定量物料筒的容纳体积无级可调，可很好的满足企业实际生产需求，结构简单，实用性强，受冲击荷载小，通用性好，控制精度高，具有较强的推广与应用价值，可用于化工企业塑料粒子的定量自动供料，也可用于其他非粘性散粒状粒子成品的定量包装。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中A位置的放大结构示意图。
图3为本发明的剖面图。
图4为图2中C位置的放大结构示意图。
图5为本发明中第二编码器的安装位置示意图。
图6为本发明中第二传感器的安装位置示意图。
图7为本发明的电器控制原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-7，一种散粒状材料定量出料装置，包括给料系统机械装置和给料系统控制装置，所述给料系统机械装置包括料斗1、料斗支架2、移动活塞3、旋转轴4和物料桶护盖7，所述给料系统控制装置包括第一传感器13、第二传感器22、控制器、可控开关12、电磁抱闸9、第一角编码器19、第二角编码器16、人机界面、步进电机细分驱动器和给料电机驱动器，所述料斗1安装在料斗支架2上，所述物料桶护盖7安装在料斗1的下方，所述料斗1和物料桶护盖7之间安装有定量物料筒15，所述料斗1和定量物料筒15之间设有弹簧6，所述定量物料筒15的右侧安装有定量物料筒隔板14，所述移动活塞3安装在定量物料筒隔板14右侧的外部，所述移动活塞3的下方安装有轴承支架5，所述轴承支架5上安装有滚动轴承8和电磁抱闸9，所述旋转轴4连接在移动活塞3的右侧，且旋转轴依次穿过滚动轴承8和电磁抱闸9，所述第一传感器13安装在滚动轴承8左侧的轴承支架5上，所述可控开关12安装在电磁抱闸9对应的轴承支架5上，电磁抱闸9的内部设有涡轮10，旋转轴4上方设有蜗杆11，电磁抱闸9的左侧设有步进电机20，所述第一角编码器19步进电机20的左侧，所述定量物料筒15的左侧连接有联轴器18，联轴器18的左侧还连接有给料电机17，所述第二编码器16安装在给料电机17的左侧，所述第二编码器16下的料斗支架2上设有多个螺栓21；所述第二传感器22安装在定量物料筒15的左侧。
所述控制器的输入端分别连接第一传感器13、第一角编码器19、第二传感器22和第二角编码器16，控制器的输出端分别连接步进电机细分驱动器和给料电机驱动器，步进电机细分驱动器另一端连接步进电机，给料电机驱动器另一端连接给料电机，所述可控开关12分别连接电磁抱闸9、步进电机的另一端、第一传感器13另一端和第一角编码器19另一端。
所述散粒状材料定量出料装置在使用时，在控制系统内初始设定：定量物料筒15的最大长度L，定量物料筒15的横截面积S筒，旋转轴4的横截面积S轴，定量物料筒15容纳体积的最大值Vmax和最小值Vmin。使用时，具体步骤如下：
1)在人机界面按下启动按钮，可控开关12闭合，移动活塞控制电路得电，电磁抱闸9与步进电机20的输出轴分离，步进电机20运行，通过蜗轮10和蜗杆11拉出移动活塞3；当第一传感器13发出信号时，步进电机20停止，定量物料筒15的容纳体积达到最大Vmax，移动活塞3复位成功；
2)输入散粒状材料的表观密度ρ0和堆积密度ρ′0；
3)选择工作模式：“定质量模式”下系统显示定量物料筒15能容纳散粒状物料的质量范围M，ρ′0Vmin≤M≤ρ′0Vmax；“定体积模式”下系统显示定量物料筒15能容纳散粒状物料的体积范围V0，
4)定质量模式下，输入质量M；定体积模式下，输入体积V0；
5)步进电机20反向运行，蜗轮10和蜗杆11推动移动活塞3移动ΔL(定质量模式定体积模式通过第一角编码器19检测移动活塞3是否移动到位；
6)移动活塞3移动到位后，步进电机20停止，可控开关12断开，移动活塞控制电路失电，电磁抱闸9将步进电机20的输出轴锁定；
7)控制器控制给料电机17启动缓慢运行，第二传感器22发出信号，给料电机17停止，料斗1的出料口和定量物料筒15的进料口对正，定量物料筒15复位成功；料斗1上料，同时定量物料筒15完成第一次装料；
8)给料电机17工作状态运转，由第二角编码器16控制给料电机17给每旋转180°暂停3s，暂停时间可在人机界面设定，定量物料筒15上部进料的同时下部出料，实现散粒状材料的间歇自动反复供料；
9)在人机界面按下停止按钮，定量出料装置停止工作。
本发明结合机械技术、电子技术和控制技术，自动化程度高，具有良好的人机界面，操作简单，定量物料筒15能同时进料和出料，提高了生产效率，具有两种不同的工作模式，通过蜗杆11带动移动活塞3移动实现定量物料筒15的容纳体积无级可调，可很好的满足企业实际生产需求，结构简单，实用性强，受冲击荷载小，通用性好，控制精度高，具有较强的推广与应用价值，可用于化工企业塑料粒子的定量自动供料，也可用于其他非粘性散粒状粒子成品的定量包装。
本发明解决了现有结构复杂、受冲击荷载大、通用性差、机械结构造成计量不精确等问题，针对化工企业不同堆积密度的塑料粒状原料，利用粒状原料表观密度和堆积密度之间的关系，实现物料计量，解决出料机给料质量或体积可调节的问题。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种散粒状材料定量出料装置，包括给料系统机械装置和给料系统控制装置，其特征在于，所述给料系统机械装置包括料斗(1)、料斗支架(2)、移动活塞(3)、旋转轴(4)和物料桶护盖(7)，所述给料系统控制装置包括第一传感器(13)、第二传感器(22)、控制器、可控开关(12)、电磁抱闸(9)、第一角编码器(19)、第二角编码器(16)、人机界面、步进电机细分驱动器和给料电机驱动器，所述料斗(1)安装在料斗支架(2)上，所述物料桶护盖(7)安装在料斗(1)的下方，所述料斗(1)和物料桶护盖(7)之间安装有定量物料筒(15)，所述料斗(1)和定量物料筒(15)之间设有弹簧(6)，所述定量物料筒(15)的右侧安装有定量物料筒隔板(14)，所述移动活塞(3)安装在定量物料筒隔板(14)右侧的外部，所述移动活塞(3)的下方安装有轴承支架(5)，所述轴承支架(5)上安装有滚动轴承(8)和电磁抱闸(9)，所述旋转轴(4)连接在移动活塞(3)的右侧，且旋转轴依次穿过滚动轴承(8)和电磁抱闸(9)，所述第一传感器(13)安装在滚动轴承(8)左侧的轴承支架(5)上，所述可控开关(12)安装在电磁抱闸(9)对应的轴承支架(5)上，电磁抱闸(9)的内部设有涡轮(10)，旋转轴(4)上方设有蜗杆(11)，电磁抱闸(9)的左侧设有步进电机(20)，所述第一角编码器(19)步进电机(20)的左侧，所述定量物料筒(15)的左侧连接有联轴器(18)，联轴器(18)的左侧还连接有给料电机(17)，所述第二编码器(16)安装在给料电机(17)的左侧，所述第二编码器(16)下的料斗支架(2)上设有多个螺栓(21)；所述第二传感器(22)安装在定量物料筒(15)的左侧。
2.根据权利要求1所述的散粒状材料定量出料装置，其特征在于，所述控制器的输入端分别连接第一传感器(13)、第一角编码器(19)、第二传感器(22)和第二角编码器(16)，控制器的输出端分别连接步进电机细分驱动器和给料电机驱动器，步进电机细分驱动器另一端连接步进电机，给料电机驱动器另一端连接给料电机，所述可控开关(12)分别连接电磁抱闸(9)、步进电机的另一端、第一传感器(13)另一端和第一角编码器(19)另一端。
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