CN105727790A - 复合材料全自动制备装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于物料制备技术领域，具体涉及一种复合材料全自动制备装置，包括机架和位于机架上的配料桶、搅拌机构以及至少两组物料输送管；配料桶下方设置物料质量测量装置；搅拌机构位于配料桶的正上方，搅拌机构连接升降驱动机构；各物料输送管上安装自动控制阀，沿物料输送方向，在每根物料输送管的末端连接有软管，各软管的出料口对应配料桶的桶口，对应每根软管设置有提拉下放机构；物料质量测量装置、自动控制阀、升降驱动机构、提拉下放机构均连接控制系统。本发明自动化程度高，能够实现复合材料足够精确的配料和快速搅拌，解决了人工操作效率低、劳动强度大以及一般自动化设备随机误差大等问题。

Description

复合材料全自动制备装置
技术领域
本发明涉及一种复合材料全自动制备装置，属于物料制备技术领域。
背景技术
当前风电叶片复合材料的制备通常采用人工测量、人工搅拌的方式，即将不同复合材料的重量用电子称多次测量最终得到所需配比，并进行人工搅拌，这种人工生产方式存在着效率低、劳动强度大、随机误差大等问题，最终使风电叶片的强度，刚度和稳定性降低。
针对上述问题，目前市场上已经出现了许多自动化配料设备，通过采用自动阀控制配料，在一定程度上提高了配料精度，但由于阀体关闭后，阀体输出方向一侧管道中剩余的液体物料还会继续流动并落入配料容器中，因此依然存在误差，使配料不精确。这样，制得的风电叶片强度、刚度和稳定性都会受到影响，使用寿命也会降低，通过这些设备制得的其他产品同样存在配料不精确、产品质量低的问题。除上述外，很多自动搅拌机搅拌完成之后，都会在搅拌叶片上附着一层搅拌材料，有些粘稠状材料下滴速度很慢，在配料容器取走后依然会下落，这样会严重污染机械设备和工作环境。目前，这些问题还没有得到很好的解决。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种配料足够精确且能够降低劳动强度、改善工作环境、提高配料效率的复合材料全自动制备装置。
本发明所述的复合材料全自动制备装置，包括机架和位于机架上的配料桶、搅拌机构以及至少两组物料输送管；配料桶下方设置物料质量测量装置；搅拌机构位于配料桶的正上方，搅拌机构连接升降驱动机构；各物料输送管上安装自动控制阀(可采用电动阀或者气动阀)，沿物料输送方向，在每根物料输送管的末端连接有软管，各软管的出料口对应配料桶的桶口，对应每根软管设置有提拉下放机构；物料质量测量装置、自动控制阀、升降驱动机构、提拉下放机构均连接控制系统。
本发明在应用时，需要根据复合材料的配料情况确定使用的物料输送管的组数，现以复合材料由A、B、C三种配料混合配制为例(物料输送管A、B、C分别用于输送A、B、C三种配料，物料输送管A、B、C上对应安装自动控制阀A、B、C，且分别连接软管A、B、C，软管A、B、C的上翘或水平释放分别由提拉下放机构A、B、C带动)，对本发明的工作原理及过程作如下描述：
配料前，先通过自动控制阀A使配料A开始流入配料桶，配料桶下方的物料质量测量装置用于实时监测配料桶以及落入配料桶中的配料质量之和，并将信号传给控制系统，由控制系统根据程序进行分析，比较监测质量，当配料桶与配料A的质量之和达到预设值时，控制系统控制自动控制阀A关闭，同时启动提拉下放机构A动作，带动软管A上翘，使配料A立即停止流入配料桶，从而有效避免了关闭自动控制阀A后，阀体后方(沿物料输送方向)剩余配料的继续流淌，确保了配料A质量的精确度；之后按上述过程依次将配料B、配料C加入配料桶；之后通过控制系统控制升降驱动机构动作，由升降驱动机构带动搅拌机构下移至指定位置，之后开启搅拌机构，将A、B、C三种配料进行充分搅拌，搅拌一定时间后，停止搅拌，复合材料制备完成，最后由升降驱动机构带动搅拌机构上移至指定位置，整个机构停止，由工人将配料桶提走，并将另一配料桶置于机架上，准备下次配料。
优选的，上述的物料质量测量装置采用压力传感器，通过压力传感器能够实时精确地监测配料桶和配料的总重量，通过不断与控制系统中的预设值比较，当监测值等于预设值时，控制系统开始按照程序控制关闭相应物料输送管上的自动控制阀。
本发明中提拉下放机构可采用多种形式，其作用就是在配料质量到达预设值时，立即带动软管向上翘起，使配料无法继续流入配料桶，从而有效避免了关闭自动控制阀后，阀体后方(沿物料输送方向)剩余配料的继续流淌，确保了配料质量的精确度。本发明中的提拉下放机构优选以下结构，包括气缸、与气缸对应设置的固定支架和连接软管用的卡件，气缸体的尾端通过销轴与固定支架铰接，卡件卡在软管上，气缸杆的前端通过销轴与卡件铰接。本发明中，卡件可采用金属套环，金属套环套在软管上，金属套环通过销轴与气缸杆的前端铰接，这样，通过气缸杆的回拉、外推动作即可实现对软管的提拉、下放。
优选的，所述的搅拌机构包括电机、搅拌轴和搅拌叶片，电机安装在一支撑板上，支撑板与升降驱动机构连接，升降驱动机构安装在机架上，通过升降驱动机构带动搅拌机构发生上下位移。其中，升降驱动机构优选无杆气缸一。进一步优选的，对应无杆气缸一，在机架上分别设置限定无杆气缸一行程的第一限位开关、第二限位开关。这样在无杆气缸一的带动下，电机和搅拌叶片一同下降，当搅拌叶片下降到所述配料桶配料溶液中的合适位置，在第一限位开关的作用下搅拌叶片与电机停止下降，到达下极限位置；启动电机，使电机旋转，搅拌配料，搅拌一定时间后，停止电机，并使电机和搅拌叶片在无杆气缸一的带动下一同上升，在第二限位开关的作用下，电机和搅拌叶片停止上升，到达上极限位置。优选的，所述的电机采用调速电机，方便调节搅拌速度。
除上述外，由于有些复合材料是粘稠状的，因此配料完成后，搅拌机构上的残余物料还会继续下落，取走配料桶时，残余物料会落在机架上，对机架进行污染，针对这一情况，本发明提供了如下优选方案：对应搅拌机构设置一接料托盘，接料托盘连接水平位移驱动机构，水平位移驱动机构安装在机架上。这样，配料完成后，通过水平位移驱动机构移动接料托盘至搅拌机构下方，并由接料托盘接住搅拌机构上向下流的残余物料，有效防止残余物料污染机架。其中，水平位移驱动机构优选无杆气缸二。进一步优选的，对应无杆气缸二，在机架上分别设置限定无杆气缸二行程的第三限位开关、第四限位开关。这样，在无杆气缸二的带动下，接料托盘向前移动(即逐渐靠近配料桶)，在第三限位开关的作用下停止移动，此时，接料托盘恰好移至搅拌机构下方，用于接住搅拌机构上向下流的残余物料；在下一次配料前，通过无杆气缸二带动接料托盘向后移动(即逐渐远离配料桶)，在第四限位开关的作用下停止移动，此时，接料托盘回到初始位置。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
1、本发明所述复合材料全自动制备装置采用自动化设备进行工作且配料精确度大大提高，大大提高了产品的质量；
2、本发明物料输送管的前端采用软管，当配料的质量到达预设值时，软管可以立即翘起，配料立即停止流入配料桶，避免了关闭自动控制阀后阀体后方(沿物料输送方向)剩余配料的继续流淌，提高了配料的精确度；
3、本发明在搅拌机构下方设置接料托盘，可以有效托住搅拌机构上残余配料的继续流淌，保证废料不会污染机架，改善了工人的工作环境；
4、本发明在安放配料桶位置处采用压力传感器称重，对配料桶内的配料质量进行实时监测，当配料到达预设质量时，由控制系统控制精确配料，提升了复合材料的配料精度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的左视图。
图中：1、机架；2、无杆气缸一；3、支撑板；4、搅拌轴；5、电机；6、固定支架；7、气缸；8、销轴；9、自动控制阀；10、控制系统；11、物料输送管；12、卡件；13、软管；14、物料质量测量装置；15、配料桶；16、搅拌叶片；17、接料托盘；18、第二限位开关；19、第一限位开关；20、第三限位开关；21、无杆气缸二；22、第四限位开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
如图1、2所示，本发明所述的复合材料全自动制备装置(可用于风电叶片所使用的复合材料的制备)包括机架1和位于机架1上的配料桶15、搅拌机构以及至少两组物料输送管11；配料桶15下方设置物料质量测量装置14；搅拌机构位于配料桶15的正上方，搅拌机构连接升降驱动机构；各物料输送管11上安装自动控制阀9本实施例中采用气动阀，沿物料输送方向，在每根物料输送管11的末端连接有软管13，各软管13的出料口对应配料桶15的桶口，对应每根软管13设置有提拉下放机构，软管13优选橡胶材质；物料质量测量装置14、自动控制阀9、升降驱动机构、提拉下放机构均连接控制系统10。
本实施例中，物料质量测量装置14采用压力传感器；控制系统10采用s7-200PLC；提拉下放机构包括气缸7、与气缸7对应设置的固定支架6和连接软管13用的卡件12，卡件12采用金属套环，金属套环套在软管13上，气缸体的尾端通过销轴8与固定支架6铰接，气缸杆的前端通过销轴8与金属套环铰接，这样，通过气缸杆的回拉、外推动作即可实现对软管13的提拉、下放；搅拌机构包括电机5、搅拌轴4和搅拌叶片16，电机5安装在一支撑板3上，电机5采用调速电机，支撑板3与升降驱动机构连接，升降驱动机构安装在机架1上，升降驱动机构采用无杆气缸一2，通过无杆气缸一2能够带动搅拌机构发生上下位移，同时对应无杆气缸一2，在机架1上分别设置限定无杆气缸一2行程的第一限位开关19、第二限位开关18；对应搅拌机构设置一接料托盘17，接料托盘17连接水平位移驱动机构，水平位移驱动机构采用无杆气缸二21，无杆气缸二21安装在机架1上，同时对应无杆气缸二21，在机架1上分别设置限定无杆气缸二21行程的第三限位开关20、第四限位开关22，通过无杆气缸二21可以移动接料托盘17至搅拌叶片16下方，从而通过接料托盘17接住搅拌叶片16上继续向下流的残余物料，防止残余物料污染机架1。
本发明在应用时，需要根据复合材料的配料情况确定使用的物料输送管11的组数，本实施例中以复合材料由A、B、C三种配料混合配制为例(物料输送管A、B、C分别用于输送A、B、C三种配料，物料输送管A、B、C上对应安装气动阀A、B、C，且分别连接软管A、B、C，软管A、B、C的上翘或水平释放分别由提拉下放机构A、B、C带动)，对本发明的工作原理及具体工作步骤作如下描述：
步骤1，一开始，电机5位于最高极限位置(由第二限位开关18限定位置)，接料托盘17位于最后面的极限位置(由第四限位开关22限定位置)。送电，打开控制系统10的开关，按动相应按钮，执行相应程序。整个装置开始自动运行。
步骤2，气动阀A打开，对应的软管A开始向配料桶15中流入配料A，此时配料桶15下方的压力传感器开始工作，实时监测配料桶15内溶液的质量。
步骤3，当配料桶15以及落入配料桶15中的配料质量之和达到控制系统10中s7-200PLC程序的预设值a后，气动阀A立即停止，同时提拉下放机构A中的气缸收缩，拉动金属套环使软管A向上翘起，使配料A立即停止流入配料桶15，从而有效避免了关闭气动阀A后，阀体后方(沿物料输送方向)剩余配料的继续流淌，确保了配料A质量的精确度。
步骤4，紧接，气动阀B打开，对应的软管B开始向配料桶15中流入配料B，此时配料桶15下方的压力传感器持续工作，实时监测配料桶15内溶液的质量。当配料桶15以及落入配料桶15中的配料质量之和达到控制系统10中s7-200PLC程序的预设值b后，气动阀B立即停止，同时提拉下放机构B中的气缸收缩，拉动金属套环使软管B翘起，软管B立即停止向配料桶15内流入配料B。
步骤5，紧接，气动阀C打开，对应的软管C开始向配料桶15中流入配料C，此时配料桶15下方的压力传感器持续工作，实时监测配料桶15内溶液的质量。当配料桶15以及落入配料桶15中的配料质量之和达到控制系统10中s7-200PLC程序的预设值c后，气动阀C立即停止，同时提拉下放机构C中的气缸收缩，拉动金属套环使软管C翘起，软管C立即停止向配料桶15内流入配料C。
步骤6，在无杆气缸一2带动下，电机5和搅拌叶片16一同下降，当搅拌叶片16下降到所述配料桶15配料溶液中的合适位置，在第一限位开关19的作用下搅拌叶片16与电机5停止下降，到达下极限位置；启动电机5，使电机5旋转，搅拌配料。
步骤7，搅拌一定时间后，电机5停止，在无杆气缸一2的带动下，电机5和搅拌叶片16一同上升，在第二限位开关18的作用下，电机5和搅拌叶片16到达上极限位置停止。
步骤8，在无杆气缸二21的作用下，接料托盘17开始往前运动，在第三限位开关20的作用下，接料托盘17到达前极限位置停止，此时接料托盘17及时接住搅拌叶片16上正在流下的残余废料。
步骤9，整个机构停止，工人将配料桶15提走并换另一相同配料桶15。
步骤10，操作人员重新按一下相应按钮，重复以上过程。
本发明所述复合材料全自动制备装置不仅可以用于风电叶片所使用的复合材料的制备，还可以用于任何复合材料(尤其针对配料精度要求较高的复合材料)的制备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合材料全自动制备装置，其特征在于：包括机架(1)和位于机架(1)上的配料桶(15)、搅拌机构以及至少两组物料输送管(11)；配料桶(15)下方设置物料质量测量装置(14)；搅拌机构位于配料桶(15)的正上方，搅拌机构连接升降驱动机构；各物料输送管(11)上安装自动控制阀(9)，沿物料输送方向，在每根物料输送管(11)的末端连接有软管(13)，各软管(13)的出料口对应配料桶(15)的桶口，对应每根软管(13)设置有提拉下放机构；物料质量测量装置(14)、自动控制阀(9)、升降驱动机构、提拉下放机构均连接控制系统(10)。
2.根据权利要求1所述的复合材料全自动制备装置，其特征在于：所述的提拉下放机构包括气缸(7)、与气缸(7)对应设置的固定支架(6)和连接软管(13)用的卡件(12)，气缸体的尾端通过销轴(8)与固定支架(6)铰接，卡件(12)卡在软管(13)上，气缸杆的前端通过销轴(8)与卡件(12)铰接。
3.根据权利要求1所述的复合材料全自动制备装置，其特征在于：所述的搅拌机构包括电机(5)、搅拌轴(4)和搅拌叶片(16)，电机(5)安装在一支撑板(3)上，支撑板(3)与升降驱动机构连接，升降驱动机构安装在机架(1)上。
4.根据权利要求3所述的复合材料全自动制备装置，其特征在于：所述的电机(5)采用调速电机。
5.根据权利要求3所述的复合材料全自动制备装置，其特征在于：所述的升降驱动机构采用无杆气缸一(2)。
6.根据权利要求5所述的复合材料全自动制备装置，其特征在于：对应无杆气缸一(2)，在机架(1)上分别设置限定无杆气缸一(2)行程的第一限位开关(19)、第二限位开关(18)。
7.根据权利要求1所述的复合材料全自动制备装置，其特征在于：所述的物料质量测量装置(14)采用压力传感器。
8.根据权利要求1～7任一所述的复合材料全自动制备装置，其特征在于：对应搅拌机构设置一接料托盘(17)，接料托盘(17)连接水平位移驱动机构，水平位移驱动机构安装在机架(1)上。
9.根据权利要求8所述的复合材料全自动制备装置，其特征在于：所述的水平位移驱动机构为无杆气缸二(21)。
10.根据权利要求9所述的复合材料全自动制备装置，其特征在于：对应无杆气缸二(21)，在机架(1)上分别设置限定无杆气缸二(21)行程的第三限位开关(20)、第四限位开关(22)。
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