CN107144328A - 一种自动微量节流粉末称量装置及称量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明方案涉及自动化计量技术领域，具体涉及一种自动微量节流粉末称量装置及称重方法，装置包括装置本体、设置在装置本体上的容料机构及称量机构，所述容料机构上部设有升降机构及由升降机构进行高度调节的搅拌机构，下部设有料斗转移机构，所述容料机构包括容料仓及聚料环，设置在容料仓上部的加料斗及设置在容料仓底部的节流器，所述节流器设有节流孔，所述料斗转移机构包括转移料斗，所述称量机构包括称量支架及电子天平，称量支架连接所述转移料斗与电子天平，所述天子天平通过称量转移料斗的重量变化以实现物料粉末称量。本方案具有面对粉末状固体的微量称量自动化程度高、称量高效、精准的技术特点。
Description
技术领域
本发明属于自动化计量技术领域，具体涉及一种可实现自动微量节流控制的粉末称量装置及利用该称量装置进行称量的称量方法。
背景技术
目前，国内针对微细粉末状固体的称量主要是通过天平补料称量方式和容积法定量称量。其中天平补料称量精度高但其称量过程中天平的稳定需要的时间较长称量速度慢，即使快速响应的电子天平也会存在一定的波动性，影响最终称量结果的精确度。补料称量过程中一旦出现超量的情况则只能重新称量，如此大大降低了称量效率。容积法定量称量主要用于液体定量称量，容积法的粉末状固体称量受粉末本身及外界状态影响因素较多，难以完成粉末状固体的高精准称量作业，另外容积法称量为定量称量作业，无法适用于变化量的称量作业，调试难度大，控制方法单一。
所以，目前现有技术对于固体细微粉末的称量方式，影响称量精度及效率，同时对于变量作业称量也有一定局限性。基于现有技术的不足的思考，及分析，对于目前现有技术的细微粉末称量方式及装置的改进，对于提高称量精度和称量效率，实现固体粉末自动化的快、精、准称量作业具有推进意义。
发明内容
本发明的目的在于一定程度上解决现有技术的不足，提供了一种可以实现自动化调节及控制的微量节流粉末称量装置及称量方法，面对粉末状固体的微量称量具有高效、精准的技术特点。
本发明方案提出一种自动微量节流粉末称量装置，包括装置本体、设置在装置本体上的容料机构及称量机构，所述容料机构上部设有升降机构及由升降机构进行高度调节的搅拌机构，下部设有料斗转移机构，所述容料机构包括容料仓及聚料环，设置在容料仓上部的加料斗及设置在容料仓底部的节流器，所述节流器设有节流孔，所述料斗转移机构包括转移料斗，所述称量机构包括称量支架及电子天平，称量支架连接所述转移料斗与电子天平，所述天子天平通过称量转移料斗的重量变化以实现粉末称量。
进一步的方案，本方案装置还包括设置于节流器底部的微调机构，所述微调机构包括与所述节流孔配合设置的掏料柱。
进一步的方案，所述节流孔包括主节流孔、一级微调补料孔及二级微调补料孔，所述主节流孔孔径、一级微调补料孔孔径、二级微调补料孔孔径依次变小。
进一步的方案，所述掏料柱设有向内凹陷的掏料槽，所述掏料槽设有向下倾斜的倾斜面，以方便料体滑落。
进一步的方案，所述搅拌机构包括搅拌器及控制搅拌器动作的搅拌电机，所述搅拌器包括连接搅拌电机的搅拌连接轴及设置于连接轴侧方的搅拌片及设于连接轴下方的节流锥。
进一步的方案，所述节流锥呈呈倒锥形，所述搅拌片包括向节流锥方向倾斜的倾斜片，所述倾斜片倾斜角度与所述容料仓内表面倾斜角度一致。
进一步的方案，所述升降机构包括升降电机及与升降电机连接的线性模组，所述线性模组通过“L”形升降板与所述搅拌电机连接。
进一步的方案，所述转移料斗包括收拢料斗及位于聚料环正下方的接料料斗，所述接料料斗底部连接翻倒轴，所述翻倒轴底部连接称量支架，所述翻倒轴包含翻倒导向弧，所述翻倒导向弧中心位置包含拨料棒，所述翻倒轴通过拨料棒拨动翻倒导向弧带动翻转，所述拨料棒沿翻倒导向弧运动。
进一步的方案，所述料斗转移机构还包括转移导轨及推动气缸，所述转移导轨连接转移托盘及推动气缸，所述转移托盘上放置转移料杯，所述转移托盘通过推动气缸进行定位转移。
本发明方案还提出一种利用上述装置进行物料粉末称量的自动微量节流粉末称量方法，所述方法包括：通过加料斗向容料仓内加入待称量物料粉末，根据称重目标值调节升降机构，所述升降机构带动搅拌机构下降，所述搅拌机构开启搅拌动作，所述搅拌片伴随搅拌使得物料向搅拌轴中心聚拢，使得位于容料机构内的物料通过聚料环落入转移料斗，所述天子天平通过称量转移料斗的重量变化以实现物料的称量。
本方案的有益效果体现在：
1、本方案提出的自动微量节流粉末称量装置及称量方法可以实现对粉末状固体的微量称量提供高效、精准的自动化称量工具。装置设置升降机构伺服电机高精度控制升降过程，精细化调节称量节流过程，升降电机通过升降线性模组连接“L”形升降板上下运动。可以实现精确控制，进而提升称量精度及准确度。
2、本方案中电子天平为高精度快速称量天平，称量精度达±1mg，称量速度1.5秒，数据提取速度可达15次/秒。该电子天平可以进行快速称量反馈以便装置快速响应进行节流调节。
3、本方案提出的装置还包括微调机构，所述微调机构包括与所述节流孔配合设置的掏料柱。当称量接近尾声，为了快速有效的做最后的毫克级补料，配备了三个微调补料结构，三个微调补料结构通过节流孔配合掏料柱进行微量补料，三个掏料柱根据掏料孔配置成1:5:25的比例，通过微调机构组可以有效的快速补料，面对尾声称量能够快速有效，面对大量程称量可以配合节流孔有效的缩短称量时间。微调机构通过极端距离的气缸动力补料，每次补料范围可控，通过补料柱的斜面结构的掏料槽和气缸短距离的惯性震动可确保微调补料稳定可靠。
4、节流锥搅拌轴带有回旋斜面搅拌片以及节流尾锥，回旋斜面搅拌片能够有效的进行粉末搅拌同时进行粉末中心聚拢，聚拢的粉末围绕在搅拌轴心附近，伴随节流尾锥的自转及升降运动流出。节流尾锥为倒锥结构，锥面高度光洁，粉末伴随自转沿锥面离心流出，锥面通过升降调节可调节粉末流出速度，通过自转速度调节可调节粉末搅拌速度并实时预防粉末凝结阻塞。
5、本方案还包括料斗转移机构，所述料斗转移机构通过翻料拨棒沿着转移料斗的翻料弧度轨道翻转一定角度后，翻料料斗依靠自身重力自由落体式翻转将粉料倒入料杯，倒入料杯的同时由于惯性与料杯的碰撞能够有效的将粉末残余震落，以此达到翻倒干净的效果。推移气缸拨动推移导轨使得导轨上的料杯有序转移，实现自动化称量传送。其中转移料斗为重心偏心料斗，料斗只要偏转很小的角度就会自由落体式翻转。料斗前端配有导向收拢锥形漏斗，可以有效防止粉末翻撒并能进行粉末聚拢收敛，转移过程稳定可靠。
附图说明
图1为本发明一种自动微量节流粉末称量装置示意图；
图2为本发明节流器结构示意图；
图3为本发明掏料柱结构示意图；
图4为本发明搅拌机构中搅拌器结构示意图；
图5为本发明料斗转移机构中转移料斗结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明方案提出一种自动微量节流粉末称量装置，包括装置本体01、设置在装置本体01上的容料机构3及称量机构5，所述容料机构3上部设有升降机构1及由升降机构1进行高度调节的搅拌机构2，下部设有料斗转移机构，所述容料机构3包括容料仓31及聚料环32，设置在容料仓31上部的加料斗30及设置在容料仓31底部的节流器33，所述节流器33设有节流孔，所述节流孔包括主节流孔331、一级微调补料孔332及二级微调补料孔333，所述主节流孔孔径、一级微调补料孔孔径、二级微调补料孔孔径依次变小。也即主节流孔孔径大于一级微调补料孔孔径大于二级微调补料孔孔径。本方案装置还包括设置于节流器33底部的微调机构4，所述微调机构4包括与所述节流孔配合设置的掏料柱41。也就是说掏料柱41包含三种不同尺寸的柱子，所述掏料柱41设有向内凹陷的掏料槽411，所述掏料槽411设有向下倾斜的倾斜面4111，以方便掏料柱41将料体粉末从容料仓31内带出时快速滑落。三种柱子通过节流孔进行微量补料，三种掏料柱根据节流孔的孔径配置成1:5:25的调节比例，与一级微调补料孔332对应的一级级微调一次补料0～5mg，一般补料2～3mg，小一级微调一次补料0～25mg，一般补料10～15mg，与主节流孔331对应的大一级微调一次补料0～125mg，一般补料80～100mg。通过微调机构4可以有效的快速微量补料，面对尾声称量能够快速有效，面对大量程称量可以配合节流孔有效的缩短称量时间。微调机构4通过极端距离的气缸动力补料，每次补料范围可控，通过掏料柱41的斜面结构和气缸短距离的惯性震动可确保微调补料稳定可靠。本发明装置还包括料斗转移机构，所述料斗转移机构包括转移料斗63，所述称量机构5包括称量支架51及电子天平，称量支架51连接所述转移料斗63与电子天平，所述天子天平通过称量转移料斗63的重量变化以实现粉末称量。
再如图1及图4所示，本发明装置还包括搅拌机构2，所述搅拌机构2包括搅拌器22及控制搅拌器22动作的搅拌电机21，所述搅拌器22包括连接搅拌电机21的搅拌连接轴221及设置于连接轴221侧方的搅拌片222及设于连接轴下方的节流锥223。所述节流锥223呈倒锥形，所述搅拌片222包括向节流锥223方向倾斜的倾斜片2221，所述倾斜片2221与搅拌片222夹角角度与所述容料仓内表面倾斜角度一致。搅拌片222与倾斜片2221旋转形成回旋面，回旋斜面能够有效的进行粉末搅拌同时进行粉末中心聚拢，聚拢的粉末围绕在轴心附近，伴随节流尾锥的自转及升降运动流出。节流锥223为倒锥结构，锥面高度光洁，粉末伴随自转沿锥面离心流出，锥面通过升降调节可调节粉末流出速度，通过自转速度调节可调节粉末搅拌速度并实时预防粉末凝结阻塞。
再如图1所示，所述升降机构1包括升降电机11及与升降电机11连接的线性模组12，所述线性模组12通过“L”形升降板13与所述搅拌电机21连接。升降电机11为易燃易爆粉末专用防爆伺服电机，伺服电机高精度控制升降过程，精细化调节称量节流过程，升降电机11通过升降线性模组12连接“L“型”升降板13上下运动。线性模组12提供高精度同轴限位定位功能，精准定位升降位置。“L“型”升降板13为刚性连接装置，连接搅拌机构2调节节流搅拌位置。
具体如图5所示，所述转移料斗63包括收拢料斗631及位于聚料环32正下方的接料料斗632。，所述接料料斗632底部连接翻倒轴633，所述翻倒轴633包含翻倒导向弧635，所述翻倒导向弧635中心位置包含拨料棒634，所述拨料棒634与翻倒导向弧635不接触。料斗转移机构中的拨料棒634沿着转移料斗63的翻倒导向弧635翻转一定角度后，收拢料斗631依靠自身重力自由落体式翻转将粉料倒入当前收拢料斗下方等待接料的转移料杯65，倒入的同时由于惯性与料杯的碰撞能够有效的将粉末残余震落，以此达到翻倒干净的效果。所述料斗转移机构还包括转移导轨61及推动气缸62，推移气缸62拨动推移托盘64使得导轨上的托盘64有序转移，托盘64上的转移料杯65依次进入收拢料斗下方的等待接料位置，实现自动化称量传送。接料料斗632料斗前端配有导向收拢料斗631，可以有效防止粉末翻撒并能进行粉末聚拢收敛，转移过程稳定可靠。
在如图1所示，本发明装置还包括废料回收机构，所述废料回收机构包括废料回收支架71以及与废料回收支架71连接的废料杯72，废料回收支架71为L形废料接收结构，支架接收端放置废料杯72。废料杯72放置位置高于转移料杯65的位置，确保接废料时能够截断料杯接料，且能够使得转移料斗63翻倒不完全，转移料斗63翻倒角度小于45度，废料回收仅用于称量过量时翻倒出一部分粉末即可，这样可以大大减少重新称量的时间。
本发明方案还公开一种利用上述装置对物料粉磨进行称重的称重方法，具体称量控制流程如下：
根据称量目标值计算并调节升降机构1下降位置以及下降速度，下降位置越大，下降速度越快节流流量越大。装置根据称量目标值预判节流流量速度。面对较大称量目标值可在升降机构调节流量的同时启动微调装置进行快速补料。搅拌机构2开启搅拌聚料，粉末均匀搅拌且中心聚拢。节流孔伴随节流锥223的自转、升降离心式流出粉末。电子天平每秒读数15次，根据电子天平读数进行反馈调节升降电机升降位置，进而调节称量粉末的流量。
升降电机11根据称量结果反复升降调节粉末称量节流孔与节流锥223的相对接触位置以此达到称量调节目的。称量值越接近称量目标值，则节流孔流速越低，以此有效控制称量结果不超量。整体称量过程为先快后慢，越接近目标值称量值增速越慢。升降结构1根据称量值与目标值的相对关系进行平衡调节：称量速度过慢则自反馈调节升降机构下降，称量速度过快则自反馈调节升降机构上升。称量接近目标值达到称量尾声时，启动微调机构4，根据目标差值组合调用微调机构4进行微调补料，微调补料完成后继续通过称量反馈结果重新计算组合微调补料。反复执行微调补料直到称量达到目标值。
面对异常称量过量情况，触发废料回收动作，回收废料时，转移料斗仅翻倒一小部分废料，然后接着称量。异常过量仅过量几毫克的量，所以倾倒角度＜45度，仅需倒出一部分粉末即可接着称量以此提高称量有效节拍。
称量达到目标值的合格称量结构则触发粉末转移动作，粉末转移时转移料斗倾倒全部粉末后则触发下一轮称量。转移机构在下一轮称量的过程中同步粉末转移，推送料杯，以此有效提高连续的称量节拍。
本方案提出的自动微量节流粉末称量装置及称量方法可以实现对粉末状固体的微量称量提供高效、精准的自动化称量工具。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种自动微量节流粉末称量装置，其特征在于：包括装置本体、设置在装置本体上的容料机构及称量机构，所述容料机构上部设有升降机构及由升降机构进行高度调节的搅拌机构，下部设有料斗转移机构，所述容料机构包括容料仓及聚料环，设置在容料仓上部的加料斗及设置在容料仓底部的节流器，所述节流器设有节流孔，所述料斗转移机构包括转移料斗，所述称量机构包括称量支架及电子天平，称量支架连接所述转移料斗与电子天平，所述天子天平通过称量转移料斗的重量变化以实现物料粉末的称量。
2.如权利要求1所述的自动微量节流粉末称量装置，其特征在于：还包括设置于节流器底部的微调机构，所述微调机构包括与所述节流孔配合设置的掏料柱。
3.如权利要求2所述的自动微量节流粉末称量装置，其特征在于：所述节流孔包括主节流孔、一级微调补料孔及二级微调补料孔，所述主节流孔孔径、一级微调补料孔孔径、二级微调补料孔孔径依次变小。
4.如权利要求3所述的自动微量节流粉末称量装置，其特征在于：所述掏料柱设有向内凹陷的掏料槽，所述掏料槽设有向下倾斜的倾斜面，以方便料体滑落。
5.如权利要求1所述的自动微量节流粉末称量装置，其特征在于：所述搅拌机构包括搅拌器及控制搅拌器动作的搅拌电机，所述搅拌器包括连接搅拌电机的搅拌连接轴及设置于连接轴侧方的搅拌片及设于连接轴下方的节流锥。
6.如权利要求5所述的自动微量节流粉末称量装置，其特征在于：所述节流锥呈倒锥形，所述搅拌片包括向节流锥方向倾斜的倾斜片，所述倾斜片倾斜角度与所述容料仓内表面倾斜角度一致。
7.如权利要求5所述的自动微量节流粉末称量装置，其特征在于：所述升降机构包括升降电机及与升降电机连接的线性模组，所述线性模组通过“L”形升降板与所述搅拌电机连接。
8.如权利要求1所述的自动微量节流粉末称量装置，其特征在于：所述转移料斗包括收拢料斗及位于聚料环正下方的接料料斗，所述接料料斗底部连接翻倒轴，所述翻倒轴底部连接称量支架，所述翻倒轴包含翻倒导向弧，所述翻倒导向弧中心位置包含拨料棒，所述翻倒轴通过拨料棒拨动翻倒导向弧带动翻转，所述拨料棒沿翻倒导向弧运动。
9.如权利要求8所述的自动微量节流粉末称量装置，其特征在于：所述料斗转移机构还包括转移导轨及推动气缸，所述转移导轨连接转移托盘及推动气缸，所述转移托盘上放置转移料杯，所述转移托盘通过推动气缸进行定位转移。
10.一种自动微量节流粉末称量方法，其特征在于：所述方法包括：通过加料斗向容料仓内加入待称量物料粉末，根据称重目标值调节升降机构，所述升降机构带动搅拌机构下降，所述搅拌机构开启搅拌动作，所述搅拌片伴随搅拌使得物料向搅拌轴中心聚拢，使得位于容料机构内的物料通过聚料环落入转移料斗，所述天子天平通过称量转移料斗的重量变化以实现物料的称量。
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Denomination of invention: An automatic micro throttling powder weighing device and weighing method Effective date of registration: 20231025 Granted publication date: 20230407 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Xi'an branch Pledgor: XI'AN HANGCHEN ELECTROMECHANICAL TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023610000708 |