CN113019254B - 一种粉体物料计量混料系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉体物料计量混料系统及其方法，系统包括：计量模块，用于接收原料及排出所需目标重量的物料；计量模块包括计量称重模块和通过伺服电机控制螺旋下料的伺服下料模块；计量称重模块，用于检测计量模块在排料前的初始静态重量、排料过程的动态重量、排料完成时的结束动态重量以及排料后的结束静态重量值；伺服下料模块，用于当理论动态排料重量快接近排料目标重量时的寸动排料；物料混合模块，用于多个计量模块排出的物料的混合。本发明通过在计量料仓上设置用于排料重量的称重传感器，通过初始静态重量分别与结束动态重量和结束静态重量值的比较，进而通过按配比补料将误差控制在公差范围内，可以实现多种粉体原料的精确、快速下料。

Description

一种粉体物料计量混料系统及其方法

技术领域

本发明涉及粉体机械技术领域，具体涉及一种粉体物料计量混料系统及其方法。

背景技术

粉体产品的质量与各种原料的混合比例有很大的关系，因此，全自动生产过程中准确、低误差的计量至关重要。多个领域当两种或多种物料按照给定比例计量时，多采用按配比计算各种物料的重量。

当前，在采用计量称量传感器采用减重法排料的过程中，一次排料完成后，计量称量传感器的测量值会在一定范围内浮动，是一个动态重量值，但是，由于计量称量传感器所测得的是排料完成时所采集的是瞬间值，该瞬间值相对实际值可能偏大也可能偏小，进而真实配比与理论配比误差大、一致性差，从而影响混料的质量。

发明内容

本发明目的在于提供一种粉体物料计量混料系统及其方法，以主要解决上述配比误差大、一致性差问题。

为实现上述目的，本发明首先公开了一种粉体物料计量混料系统，包括：

计量模块，用于接收原料及排出所需目标重量的物料；所述计量模块包括计量称重模块和通过伺服电机控制螺旋下料的伺服下料模块；

计量称重模块，用于检测计量模块在排料前的初始静态重量、排料过程的动态重量、排料完成时的结束动态重量以及排料后的结束静态重量值；

伺服下料模块，用于当所述理论动态排料重量快接近排料目标重量时的寸动排料；

物料混合模块，用于多个所述计量模块排出的物料的混合。

进一步的，所述物料混合模块包括混料装置，所述计量模块包括多个计量装置，所述伺服下料模块包括螺旋输送机，所述计量称重模块包括计量称重传感器，任一所述计量装置包括计量料仓、计量称重传感器和螺旋输送机，所述计量称重传感器安装在所述计量料仓的下侧，所述计量料仓的输出端与所述螺旋输送机的输入端连接，所述螺旋输送机的输出端与所述混料装置连接。

进一步的，所述计量装置还包括暂存料仓，所述暂存料仓的输出端与所述计量料仓的输入端连接，所述暂存料仓上设置有暂存称重传感器。

进一步的，所述计量料仓内安装有用于实时在线检测粉体松装密度的松装密度测试仪，所述螺旋输送机的伺服电机通过所述松装密度测试仪控制寸动时的转动角度。

进一步的，所述螺旋输送机包括螺旋输送轴、输送管道和用于驱动螺旋输送轴寸动输送物料的伺服电机，所述螺旋输送轴设置在所述输送管道内，所述输送管道的输入端与所述暂存料仓的输出端连接，输出端与所述混料装置的输入端连接。

进一步的，所述计量料仓内安装有搅拌桨，该计量料仓上安装有搅拌电机，所述搅拌电机与所述搅拌桨传动连接。

然后，本发明公开了一种粉体物料计量混料方法，包括如下步骤:

S1、通过计量称重模块测得计量模块在排料前的初始静态重量和排料过程的动态重量，所述初始静态重量和动态重量的差值为理论动态排料重量，当所述理论动态排料重量快接近排料目标重量时，降低伺服电机转速实现间隔式寸动排料；

S2、通过计量称重模块测得计量模块在排料完成后的结束动态重量，所述初始静态重量和结束动态重量的差值为理论排料重量；

S3、排料结束后经过一段时间稳定后，通过计量称重模块测得计量模块在排料时的结束静态重量值，所述初始静态重量和结束静态重量值的差值为实际排料重量；

S4、若实际排料重量与理论排料重量的差值在误差范围内，则通过物料混合模块进行混料，若实际排料重量与理论排料重量的差值在误差范围外，则按物料配比加料后再通过物料混合模块进行混料。

进一步的，所述计量模块开始排料到快接近排料目标重量时，所述伺服下料模块依次采用快速、中速和慢速的连续式排料，当开始降低伺服电机转速实现间隔式寸动排料时，同时停止所述计量模块的计量料仓内搅拌电机对搅拌桨的驱动。

进一步的，通过松装密度测试仪在线检测所述计量模块内的松装密度，所述计量模块内的松装密度越大，所述伺服下料模块内伺服电机寸动时的转动角度越小，所述计量模块内的松装密度越小，所述伺服下料模块内伺服电机寸动时的转动角度越大。

进一步的，步骤S1之前还包括步骤S0，暂存料仓向计量料仓排料后，若暂存称重传感器所检测的排料重量与所述计量称重模块的计量称重传感器所检测的进料重量的差值在误差范围外，通过系统报警复位或者人工处理，若差值在误差范围内，则继续下个步骤S1，所述计量称重传感器所检测的进料重量由计量料仓进料后重量减去进料前重量后计算得到；

步骤S4中，若实际排料重量与理论排料重量的差值在误差范围内，且实际排料重量与目标排料重量的差值在误差范围内，以及所述计量料仓进料后重量与步骤S1中所述排料前的初始静态重量的差值在误差范围内，则通过物料混合模块进行混料；若实际排料重量与理论排料重量的差值在误差范围内，但实际排料重量与目标排料重量的差值以及所述计量料仓进料后重量与步骤S1中所述排料前的初始静态重量的差值有任一个在误差范围外，则通过系统报警复位或者人工处理。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过在计量料仓上设置用于排料重量的称重传感器，通过初始静态重量分别与结束动态重量和结束静态重量值的比较，进而通过按配比补料将误差控制在公差范围内，可以实现多种粉体原料的精确、快速下料；同时，通过伺服电机在排料接近目标值的过程中实现寸动控制，进而提高了排料的精度；若暂存称重传感器所检测的排料重量与计量称重模块的计量称重传感器所检测的进料重量的差值在误差范围外，通过系统报警复位或者人工处理，确保暂存料仓下料的准确性。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例公开的粉体物料计量混料系统的结构示意图；

图2图1的A处放大示意图；

图3图1的B处放大示意图；

图4是本发明优选实施例公开的粉体物料计量混料方法的控制示意图。

图例说明：

1、混料装置；2、计量装置；3、暂存料仓；4、计量料仓；5、螺旋输送机；6、暂存称重传感器；7、投料装置；8、物料支撑平台；9、下料斗；10、下料斗支架；11、下料斗支撑弹簧；12、下料斗振动电机；13、布袋除尘器；14、引风机；15、除尘器阀门；16、活化料斗；17、活化锥斗；18、活化料斗振动电机；19、闸板阀；20、星型阀；21、除铁器；22、第一气动蝶阀；23、波纹管；24、搅拌电机；25、搅拌桨；26、混料筒体；27、螺旋搅拌轴；28、混料电机；29、混料下料阀；30、呼吸阀；31、物料起吊装置；32、压紧气缸；33、计量称重传感器；35、螺旋输送轴；36、输送管道；37、伺服电机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1-3所示，本发明实施例首先公开了一种粉体物料计量混料系统，包括混料装置1(为物料混合模块的主体结构)和多个计量装置2，计量装置2的数量根据粉体物料混合的种类确定，比如主料和辅料等。任一计量装置2包括暂存料仓3、计量料仓4(为计量模块的主体结构)和螺旋输送机5(为伺服下料模块的主体结构)，螺旋输送机5和暂存料仓3上均设置有用于平衡内外气压的呼吸阀30，从而确保在进排料的过程中气压的平衡。暂存料仓3用于物料的暂时存放，其输出端与计量料仓4的输入端软连接，通过粉体的自重落料，计量料仓4的输出端与螺旋输送机5的输入端连接，螺旋输送机5的输出端与混料装置1软连接。计量料仓4内安装有用于实时在线检测粉体松装密度的松装密度测试仪，螺旋输送机5的伺服电机37通过松装密度测试仪控制寸动时的转动角度。具体的，螺旋输送机5包括螺旋输送轴35、输送管道36和用于驱动螺旋输送轴35寸动输送物料的伺服电机37，螺旋输送轴35设置在输送管道36内，输送管道36一侧的输入端与暂存料仓3底部的输出端连接，另一侧的输出端与混料装置1的输入端连接。通过螺旋输送机5均匀、稳定下料，暂存料仓3上设置有用于检测进料重量和排料重量的暂存称重传感器6，计量料仓4上设置有用于检测进料重量和排料重量的计量称重传感器33(为计量称重模块的主体结构，用于检测计量模块在排料前的初始静态重量、排料过程的动态重量、排料完成时的结束动态重量以及排料后的结束静态重量值)，暂存料仓3与计量料仓4连接、螺旋输送机5与混料装置1均通过TPU材质的波纹管23软连接，从而防止暂存料仓3和计量料仓4的连接处、螺旋输送机5与混料装置1的连接处的作用力带来称量的误差。其中，暂存料仓3通过其上的暂存称重传感器6采用减重法排料，而计量料仓4通过其上的计量称重传感器33采用增重法进料，减重法排料，其中，计量称重传感器33和暂存称重传感器6均需要测量进料重量和排料重量，一方面控制中心通过比较同一计量装置2的各进料重量和排料重量以将同一计量装置2的称量误差控制在允许公差范围内；另一方面，通过一个计量装置2确定其他计量装置2的目标重量，进而通过多组计量装置2的进料重量和排料重量的比较，进而将多个计量装置2的称量误差控制在公差范围内。进一步的，当快接近目标重量时，通过控制螺旋输送机5寸动，间隔式补料，从而提高下料的精度，暂存料仓3与计量料仓4连接的管路上、螺旋输送机5与混料装置1连接的管路上均设置有阀门，控制连接与隔断。

在本实施例中，还包括投料装置7，通过物料起吊装置31将物料转运到投料装置7上，投料装置7包括物料支撑平台8、下料斗9、下料斗支架10和用于将原料外袋压紧在下料斗9边缘的压紧气缸32，物料支撑平台8用于支撑原料的外袋，下料斗9和压紧气缸32均安装在下料斗支架10上，下料斗9设置在物料支撑平台8的下方，该下料斗9的下端与暂存料仓3连接，当原料放置到物料支撑平台8上后，将原料外袋套接到下料斗9的上端开口边缘，然后控制压紧气缸32将原料外袋压紧密封，然后划开原料内袋进行下料。

在本实施例中，为了放置粉体物料在下料斗9内堆叠，下料斗9和下料斗支架10之间设置有下料斗支撑弹簧11，下料斗9的外壁上安装有下料斗振动电机12，通过下料斗振动电机12将振动传递到下料斗9上，进而加快下料的过程。同时，为了放置在下料的过程中粉尘的逸散，暂存料仓3输入端的一侧设置有布袋除尘器13，布袋除尘器13的上端安装有引风机14，下端设置有除尘器阀门15，通过引风机14提供负压将逸散的粉尘吸入布袋除尘器13内，其中通过布袋过滤后从除尘器阀门15排出回收。

在本实施例中，为了防止暂存料仓3的输出端物料堆积起拱，暂存料仓3的输出端软连接有一活化料斗16，活化料斗16包括活化锥斗17和活化料斗振动电机18，活化锥斗17伸入暂存料仓3内，从而起到破拱的作用，活化料斗振动电机18与活化锥斗17连接，进一步通过将振动传递到活化锥斗17上，提高破拱、加快下料的作用。

在本实施例中，暂存料仓3与计量料仓4连接的管路上自上而下依次安装有闸板阀19、星型阀20、除铁器21和第一气动蝶阀22，通过除铁器21在物料均匀输送的过程中将里面的铁金属物质去除，实现对粉体原料的“过滤”作用。

同样的，为了防止计量料仓4内物料的起拱(或者物料架桥)，计量料仓4上安装有搅拌电机24，搅拌电机24与安装在计量料仓4内的搅拌桨25连接，通过搅拌桨25的转动防止粉体物料架桥。

在本实施例中，混料装置1包括混料筒体26、螺旋搅拌轴27、混料电机28和混料下料阀29，混料电机28安装在混料筒体26上，混料筒体26上同样安装有呼吸阀30，该混料电机28与安装在混料筒体26内的螺旋搅拌轴27连接，通过螺旋搅拌轴27将多种物料搅拌混合均匀，混料下料阀29安装在混料筒体26的下侧壁上，混合均匀后的粉体物料通过混料下料阀29输送到下一工序。

然后，本发明实施例公开了一种粉体物料计量混料方法，如图4所示，包括如下步骤:

S1、通过计量称重传感器33测得计量料仓4在排料前的初始静态重量和排料过程的动态重量，初始静态重量和动态重量的差值为理论动态排料重量，当理论动态排料重量快接近排料目标重量时，通过控制伺服电机37从而降低伺服电机37的转速实现间隔式寸动排料，即先块后慢，最后缓慢排料，逐渐逼近排料目标重量，从而提高排料的精度，避免排料过快导致实际排料带来较大的误差；

S2、通过计量称重传感器33测得计量料仓4在排料完成后的结束动态重量，初始静态重量和结束动态重量的差值为理论排料重量；

S3、排料结束后经过一段时间(通常在10秒内)稳定后，通过计量称重传感器33测得计量料仓4在排料后的结束静态重量值，初始静态重量和结束静态重量值的差值为实际排料重量；

S4、若实际排料重量与理论排料重量的差值在误差范围内，则通过混料装置1进行混料，若实际排料重量与理论排料重量的差值在误差范围外，则进行人工干预，按物料配比加料后再通过混料装置1进行混料，从而可以确保混料前各粉体物料的精确配比；若计量称重传感器33所检测的进料重量的与排料重量在误差范围外，通过系统报警复位或者人工处理，从而确保进、出物料的平衡。

在本实施实例中，计量料仓4开始排料到快接近排料目标重量时，伺服电机37依次采用快速、中速和慢速排料，均采用连续法，搅拌电机24只有在快速、中速和慢速排料过程中才启动。当开始降低伺服电机37转速实现寸动排料时，寸动排料为间隔法排料，同时停止计量料仓4内搅拌电机24对搅拌桨25的驱动，避免搅拌桨25对寸动排料的干扰。

在本实施实例中，通过松装密度测试仪在实时线检测计量模块内的松装密度，计量料仓4内的松装密度越大，伺服电机37寸动时的转动角度越小，计量料仓4内的松装密度越小，伺服电机37寸动时的转动角度越大，从而，通过松装密度测试仪器在线测试原料松装密度，实时反馈给计量模块，计量模块根据计量称重模块的分度值与物料松装密度实时调整伺服电机37转动角度，实现补料重量恒定(质量＝密度*体积)。

在本实施实例中，步骤S1之前还包括步骤S0，暂存料仓3向计量料仓4排料后，若暂存称重传感器6所检测的排料重量与计量称重模块的计量称重传感器33所检测的进料重量的差值在误差范围外，通过系统报警复位或者人工处理，若差值在误差范围内，则继续下个步骤S1，从而确保暂存料仓3向计量料仓4排料的过程中进出物料的“物料守恒”，避免传感器误差和排料过程中出现物料卡阻、损耗的现象，计量称重传感器33所检测的进料重量由计量料仓4进料后重量减去进料前重量后计算得到。

步骤S4中，若实际排料重量与理论排料重量的差值在误差范围内，且实际排料重量与目标排料重量的差值在误差范围内，以及计量料仓4进料后重量与步骤S1中排料前的初始静态重量的差值在误差范围内，则可以确定系统为正常，则通过物料混合模块进行混料；若实际排料重量与理论排料重量的差值在误差范围内，但实际排料重量与目标排料重量的差值以及计量料仓4进料后重量与步骤S1中排料前的初始静态重量的差值有任一个在误差范围外，则通过系统报警复位或者人工处理，从而通过确保混料前的各个步骤都为正常，进而确保进入混合模块内的物料的各配比组成的准确。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种粉体物料计量混料方法，其特征在于，采用一粉体物料计量混料系统，所述系统包括：

计量模块，用于接收原料及排出所需目标重量的物料；所述计量模块包括计量称重模块和通过伺服电机（37）控制螺旋下料的伺服下料模块；

计量称重模块，用于检测计量模块在排料前的初始静态重量、排料过程的动态重量、排料完成时的结束动态重量以及排料后的结束静态重量值；

伺服下料模块，用于当理论动态排料重量接近排料目标重量时的寸动排料；

物料混合模块，用于多个所述计量模块排出的物料的混合；

所述物料混合模块包括混料装置（1），所述计量模块包括多个计量装置（2），所述伺服下料模块包括螺旋输送机（5），所述计量称重模块包括计量称重传感器（33），任一所述计量装置（2）包括计量料仓（4）、计量称重传感器（33）和螺旋输送机（5），所述计量称重传感器（33）安装在所述计量料仓（4）的下侧，所述计量料仓（4）的输出端与所述螺旋输送机（5）的输入端连接，所述螺旋输送机（5）的输出端与所述混料装置（1）连接；所述计量装置（2）还包括暂存料仓（3），所述暂存料仓（3）的输出端与所述计量料仓（4）的输入端连接，所述暂存料仓（3）上设置有暂存称重传感器（6）；

所述方法包括如下步骤：

S1、通过计量称重模块测得计量模块在排料前的初始静态重量和排料过程的动态重量，所述初始静态重量和动态重量的差值为理论动态排料重量，当所述理论动态排料重量快接近排料目标重量时，降低伺服电机（37）转速实现间隔式寸动排料；

S2、通过计量称重模块测得计量模块在排料完成后的结束动态重量，所述初始静态重量和结束动态重量的差值为理论排料重量；

S3、排料结束后经过一段时间稳定后，通过计量称重模块测得计量模块在排料时的结束静态重量值，所述初始静态重量和结束静态重量值的差值为实际排料重量；

S4、若实际排料重量与理论排料重量的差值在误差范围内，则通过物料混合模块进行混料，若实际排料重量与理论排料重量的差值在误差范围外，则按物料配比加料后再通过物料混合模块进行混料；

其中，所述计量模块开始排料到快接近排料目标重量时，所述伺服下料模块依次采用快速、中速和慢速的连续式排料，当开始降低伺服电机（37）转速实现间隔式寸动排料时，同时停止所述计量模块的计量料仓（4）内搅拌电机（24）对搅拌桨（25）的驱动。

2.根据权利要求1所述粉体物料计量混料方法，其特征在于，所述计量料仓（4）内安装有用于实时在线检测粉体松装密度的松装密度测试仪，所述螺旋输送机（5）的伺服电机（37）通过所述松装密度测试仪控制寸动时的转动角度。

3.根据权利要求1所述粉体物料计量混料方法，其特征在于，所述螺旋输送机（5）包括螺旋输送轴（35）、输送管道（36）和用于驱动螺旋输送轴（35）寸动输送物料的伺服电机（37），所述螺旋输送轴（35）设置在所述输送管道（36）内，所述输送管道（36）的输入端与所述暂存料仓（3）的输出端连接，输出端与所述混料装置（1）的输入端连接。

4.根据权利要求1所述粉体物料计量混料方法，其特征在于，所述计量料仓（4）内安装有搅拌桨（25），该计量料仓（4）上安装有搅拌电机（24），所述搅拌电机（24）与所述搅拌桨（25）传动连接。

5.根据权利要求1所述粉体物料计量混料方法，其特征在于，通过松装密度测试仪在线检测所述计量模块内的松装密度，所述计量模块内的松装密度越大，所述伺服下料模块内伺服电机（37）寸动时的转动角度越小，所述计量模块内的松装密度越小，所述伺服下料模块内伺服电机（37）寸动时的转动角度越大。

6.根据权利要求1所述粉体物料计量混料方法，其特征在于，步骤S1之前还包括步骤S0，暂存料仓（3）向计量料仓（4）排料后，若暂存称重传感器（6）所检测的排料重量与所述计量称重模块的计量称重传感器（33）所检测的进料重量的差值在误差范围外，通过系统报警复位或者人工处理，若差值在误差范围内，则继续下个步骤S1，所述计量称重传感器（33）所检测的进料重量由计量料仓（4）进料后重量减去进料前重量后计算得到；

步骤S4中，若实际排料重量与理论排料重量的差值在误差范围内，且实际排料重量与目标排料重量的差值在误差范围内，以及所述计量料仓（4）进料后重量与步骤S1中所述排料前的初始静态重量的差值在误差范围内，则通过物料混合模块进行混料；若实际排料重量与理论排料重量的差值在误差范围内，但实际排料重量与目标排料重量的差值以及所述计量料仓（4）进料后重量与步骤S1中所述排料前的初始静态重量的差值有任一个在误差范围外，则通过系统报警复位或者人工处理。

Images