CN113171728A - 配料小车及自动配料系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为配料小车及自动配料系统。属于自动配料技术领域。它主要是解决目前光学玻璃仍采用人工借助配料小车来完成配料操作的问题。它的主要特征是：包括安装支架、滚动轮组、集料箱、伺服驱动装置和位置检测装置，以及给料单元、混料单元和控制单元；所述集料箱通过安装在底部的四个悬臂式称重传感器悬挂在安装支架上；所述滚动轮组为与运行导轨配合的滚动轮组，安装在安装支架上；所述集料箱上部设有操作口和接料槽，下部出口处安装有电动蝶阀；所述接料槽出口处安装有电动挡板阀。本发明可实现配料过程中的自动定位、取料、称量、倒料和混料，可大幅提高生产效率、降低劳动强度。

Description

配料小车及自动配料系统
技术领域
本发明涉及自动配料技术领域，尤其涉及一种用于制备光学玻璃配合料的配料小车及自动配料系统。
背景技术
在光学玻璃配合料的制备过程中，需严格按工艺配方规定的重量配比称取相应粉状原料进行混合处理。传统的配料操作由人工借助配料小车来完成。在配料小车上安装有一个集料箱，在配料小车一侧沿行驶路线设置多个圆锥型储料箱，且每个储料箱底部均安装一部台称。先由人工借助台称按照工艺配方在每个储料箱中放置相应重量的粉料，再由专人将配料小车移动至各储料箱的对应位置，准确定位后，拉开储料箱底部的挡板，将原料导入集料箱，当收集完所有配方料后，将配料小车移动至一台轨道称重衡上复核配合料的总重量，当总重量与配方中各原料重量的累加值一致时便认为该批次的配料过程无误，再将配料小车移动至相应的混料机上方，人工开启集料箱下部的阀门，将原料导入混料机进行混合。这种人工配料方式，在配料小车停位导料过程中，需要反复正反向定位，费时费力，另外，由于复核的数据只限于最终配合料的总重，容易因人员疏忽大意发生配料错误或混材，而且配料过程无法固化，也不具备可追溯性。
公开号为CN111185122A的中国专利公开了一种自动化配料小车，通过用扫码枪扫描料桶上的条码确认原料规格型号的正确性，通过蜂鸣器提示操作或称重过程的错误，在一定程度上降低了人工劳动强度和发生配料错误的可能性，但小车移动至不同的料桶以及放料阀的开启和关闭都需要人工完成，而且一但出现配料错误，系统只是阻止进入下一步的操作，而无法对错误进行弥补，发生配料错误前已提取的那部分原料只能按报废处理。
公开号为CN111167372B的中国专利公开了一种自动称重配料系统，在并列设置的若干储料仓正下方设置称重单元，物料通过下料称重单元进行称重后进入分输送带，再经过汇总输送带输送到混料包装工序。该系统提高了配料输送过程的可控性，降低了占用空间，但配料过程在控制精确、防混材、防污染等方面的要求不高，不适用于光学玻璃的配料生产。
公开号为CN212402490U的中国专利公开了一种配料控制管理系统，配料小车可按系统规划出的最佳取料路线，到达每个存放地址提取所需数量的配料。该系统用于总装紧固件配料作业，主要解决了配料过程中信息的快速传递，提高可视化和自动化程度，控制参数侧重于取料路径、配件的种类和数目，也不适用于以粉料种类和重量为基础的光学玻璃配料。
发明内容
本发明就是针对上述不足之处而提供配料小车及自动配料系统，按照配方工艺在种类和重量方面的要求，可实现光学玻璃原料的自动、正确和精准配备，且配料数据可追溯。
本发明配料小车的技术解决方案是：一种配料小车，包括安装支架、滚动轮组和集料箱，其特征在于：所述集料箱通过安装在底部的四个悬臂式称重传感器悬挂在安装支架上；所述滚动轮组为与运行导轨配合的滚动轮组，安装在安装支架上；所述安装支架上装有伺服驱动装置和位置检测装置；所述集料箱上部设有操作口和接料槽，下部出口处安装有电动蝶阀；所述接料槽出口处安装有电动挡板阀。
本发明配料小车的技术解决方案中所述的集料箱顶部安装有带操作口和接料口的箱盖，上半部分为圆筒结构，下半部分为锥形结构；所述接料槽安装在接料口上。
本发明配料小车的技术解决方案中所述的伺服驱动装置包括伺服电机；所述安装支架通过滚动轮组安放在两条“工”型金属直线导轨上；所述伺服电机通过传动机构与滚动轮组中的主动轮相连。
本发明配料小车的技术解决方案中所述的位置检测装置包括旋转编码器；所述旋转编码器的转轴通过传动机构与滚动轮组中的从动轮相连。
本发明配料小车的技术解决方案中所述的电动挡板阀和电动蝶阀的电源引出线在其与安装支架的固定部位设置有过渡段，分别采用两段轻质漆包线，绕成螺旋状，一端分别固定在各自的阀体上，另一端固定在安装支架上。
本发明自动配料系统的技术解决方案是：一种包含上述配料小车的自动配料系统，其特征在于：还包括给料单元和混料单元；所述给料单元包括沿配料小车一侧设置的、可分别装不同光学玻璃原料的振动给料机；所述振动给料机与接料槽相配合；所述混料单元包括若干数量的V型混料机，安装在配料小车的下一楼层，在配料小车正下方沿其运行方向依次摆放。
本发明自动配料系统的技术解决方案中所述的振动给料机均由振料器、振料槽和储料箱组成；所述振料槽固定在振料器上，储料箱通过支架安装在振料槽上方，与振料槽间无钢性连接，振料槽的出口端在高度方向上可与接料槽的入口端对接。
本发明自动配料系统的技术解决方案中所述的V型混料机处于停机位置时，其入口端可透过对应的楼层开孔与停在楼上正上方的配料小车的电动蝶阀出口端相连通。
本发明自动配料系统的技术解决方案中还包括控制单元；所述控制单元包括可编程控制器、输入输出模组、定位控制模组、称重控制模组、振料控制模组、混料控制模组和报警模组。
本发明自动配料系统的技术解决方案中所述的可编程控制器通过扩展板或数据线与所述各模组相连，用于配料小车及自动配料系统的综合控制；所述输入输出模组用于配料数据和指令输入以及信息显示；所述定位控制模组用于配车小车在轨道中的运行位置控制与监测；所述称重控制模组用于配料过程中配方料的重量检测和控制；所述振料控制模组用于振动给料机的出料量控制；所述混料控制模组用于混料机运行速度和运行持续时间控制；所述报警模组用于配料过程中异常状态的提示与报警。
本发明的有益效果是：可以实现配料过程中的自动定位、自动取料、自动称量、自动倒料和自动混料，可大幅提高生产效率、降低劳动强度，可有效避免配料错误和混材，配料过程可固化，配料结果可追溯。
本发明主要用于制备光学玻璃所需各原料的自动配料和混料。
附图说明
图1为本发明实施例的配料小车及自动配料系统的结构主视图。
图2为本发明实施例的配料小车及自动配料系统的结构侧视图。
图3为本发明实施例的控制单元结构示意图。
图中标记为：1. 安装支架；2. 集料箱；3. 伺服电机；4. 旋转编码器；5. 接料槽；6. 操作口；7. 称重传感器；8. 电动蝶阀；9. 运行导轨； 101. 左前轮；102. 右前轮；103.左后轮； 105. 驱动轮；106. 同步轮；107. 左皮带轮；108. 右皮带轮；11. 储料箱；111.第一储料箱；112. 第二储料箱；113. 第三储料箱；12. 振料器；121. 第一振料器；122. 第二振料器；123. 第三振料器；13. 振料槽。
具体实施方式
为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
如图1及图2所示，本发明配料小车的一个实施例，包括安装支架1、滚动轮组10和集料箱2、伺服驱动装置和位置检测装置。
集料箱2顶部设有箱盖，上半部分为圆筒结构，下半部分为锥形结构。集料箱2箱体通过安装在底部的四个悬臂式称重传感器7悬挂在安装支架1上，箱盖上部设有操作口6和接料口，接料口处安装有接料槽5，接料槽出口处安装有电动挡板阀（图中未示出）。集料箱2下部出口处安装有电动蝶阀8。电动挡板阀和电动蝶阀8的电源引出线在其与小车支架的连接部位设置有过渡段，过渡段分别采用两段绕成螺旋线圈状的轻质漆包线，螺纹线圈一端固定在阀体上，另一端固定在安装支架1上，螺纹线圈外部安装有与之不发生接触的绝缘材质防护罩。
伺服驱动装置包括伺服电机3。滚动轮组包括2个主动轮和2个从动轮，与运行导轨9配合，安装在安装支架1上，安装支架1通过2个主动轮和2个从动轮安放在两条“工”型金属直线导轨上。主动轮包括左前轮101、右前轮102，从动轮包括左后轮103、右后轮（图中未示出），其中，左前轮101的外侧固定有左皮带轮107，右后轮的外侧固定有右皮带轮108。伺服电机3和旋转编码器4安装在安装支架1上。伺服电机3的输出轴与驱动轮105相连，驱动轮105通过同步带与左前轮101外侧的左皮带轮107相连，在伺服电机3的驱动下，配料小车可沿导轨9正反向移动。
位置检测装置主要包括旋转编码器4，旋转编码器4的转轴与同步轮106相连，同步轮106通过同步带与右后轮外侧的右皮带轮108相连。
本发明含配料小车的自动配料系统，还包括给料单元、混料单元和控制单元。
给料单元包括沿配料小车导轨9一侧设置的3台振动给料机，振动给料机由振料器12、振料槽13和储料箱11组成，振料槽13固定在振料器12上，储料箱11通过支架安装在振料槽13上方，与振料槽13间无钢性连接，振料槽13的出口端在高度方向上可与配料小车的接料槽5的入口端对接。第1台振动给料机由第一振料器121、第一振料槽131和第一储料箱111组成，第2台振动给料机由第二振料器122、第二振料槽132和第二储料箱112组成，第3台振动给料机由第三振料器123、第三振料槽133和第三储料箱113组成。
混料单元包括若干数量的V型混料机，安装在配料小车的下一楼层，在配料小车正下方沿其导轨方向依次摆放，V型混料机处于停机位置时，其入口端可透过对应的楼层开孔与停在楼上正上方的配料小车的出口端相连通。
如图3所示，控制单元包括可编程控制器（PLC）、输入输出模组、定位控制模组、称重控制模组、振料控制模组、混料控制模组和报警模组。其中，可编程控制器（PLC）通过扩展板或数据线与所述各模组相连，用于配料小车及自动配料系统的综合控制。输入输出模组包括设置在控制终端的人机界面和设置在配料系统各环节的主令开关、显示看板、指示灯等，用于配料数据和指令输入以及信息显示。定位控制模组包括原点检测开关、伺服驱动器、脉冲计数器，其中，伺服驱动器与配料小车中的伺服电机3相连，脉冲计数器与配料小车中的编码器4相连，定位控制模组用于配料小车在轨道中的运行位置控制与监测。称重控制模组包括与悬臂式称重传感器7相配套的信号放大器和模数转换器等，用于配料过程中各配方料的重量检测和控制。振料控制模组包括数模转换器和变频振动控制器，其中变频振动控制器与振动给料机的振料器相连，用于各振动给料机的出料量控制。混料控制模组包括变频器和定时器，用于各混料机运行速度和运行持续时间控制。报警模组包括声光报警器、蜂鸣器等，用于配料过程中异常状态的提示与报警。
在所述配料系统中，配料小车的伺服定位控制采用绝对位置控制方式，导轨9的起点处设置有感应开关，并以此作为伺服控制的电气原点和高速脉冲计数的零点。控制单元根据顺次编号的给料机（或混料机）与机械原点的距离d1、伺服电机3与滚动轮组间的机械传动比K1、滚动轮组的共同直径D、电子齿轮比A/B等伺服驱动参数等计算数据，将各给料机（或混料机）距电气原点的空间距离d1折算成伺服控制指令脉冲数p1。同时，定位控制模组可对编码器的输入的高速脉冲进行增、减计数，得到累积计数脉冲数p2，并根据右后轮与编码器4间的机械传动比K2、滚动轮组的共同直径D等参数，将累积计数脉冲数p2折算成距电气原点的空间距离d2。
在配料流程开始前，操作人员事先从操作终端的人机界面输入配方数据，包括配料序号、对应原料名称、对应给料机编号及距离电气原点的实际空间距离值d1、对应原料的需求重量、对应混料机编号及距离电气原点的实际空间距离d3等。
配料流程启动后，在控制单元中的定位控制模组的控制下，伺服电机3按照计算出的指令脉冲数p2将配料小车驱动至对应的给料机位置，然后，控制单元将根据编码器反馈脉冲折算出的空间距离d2与输入的实际空间距离d1进行对比，当二者相同或差值在允许范围内时，系统便判定配料小车定位准确，否则，报警模组发出声光报警，提示配料小车定位错误。当配料小车完成定位后，振料控制模组和称重控制模组开始工作，处在配料小车对应位置的振料机在振料控制模组的控制下以初始频率开始振料，粉料沿振料槽13落入接料槽5，称重传感器7动态检测进入配料小车的原料重量并反馈至称重控制模组，称重传感器输出的mV信号经信号放大器后变成4－20mA标准信号，再经模数转换器转变成表征原料实际重量的数字信号传送至可编程控制器。可编程控制器根据原料的设定重量和实际重量的差值进行PID运算，输出数字式频率控制量至振料控制模组，该数字式频率控制量经数模转换器转变成4－20mA标准控制信号输入到变频振动控制器，当差值较大时振料机的振料频率较大，当差值减小时振料机的振为频率也相应减小，当差值为0时，振料机停止振动给料。当振料结束且原料的设定重量与反馈重量的差值为0或在允许范围内时，系统便判定原料称重准确，此时，安装在接料槽5出口处的挡板阀开启，原料落入集料箱2，否则，报警模组发出声光报警，提示原料称重错误，因此时发生称重错误的原料尚单独置于接料槽5中，操作人员可方便进行处理。重复上述配料小车定位和原料称重控制过程，便可按配料序号，将配方所需的所有原料按设定重量收集到集料箱2中。
在完成一个配方所包含的全部原料的收集后，控制单元按照与称料过程中的定位控制相同的原理和方法，驱动配料小车并准确定位在对应编号的混料机上方。当混料机完成正确停位并开启料仓入口处的阀门后，安装在配料小车集料箱2底部的电动蝶阀8开启，配方原料在自重作用下导入混料机，对于粘度较大的粉料，可在集料箱2的锥度部位安装电磁或气动振动锤（图中未标出），借助振动锤的机械振动促进粉料的坠落。在向混料机倒料的过程中，控制单元通过称重控制模组监测原料是否清空，如最终不能实现自行清空，报警模组发出声光报警，操作人员可打开集料箱2上部的操作口6进行人工干预操作。倒料过程结束后，关闭混料机料仓入口处的阀门，混料控制模组开始工作，混料机按预定频率和持续时间开启混料流程。
本发明的配料小车和自动配料系统可实现光学玻璃配方原料制备过程中配料小车定位、原料称取、原料混合过程的自动控制，控制过程具备纠错和防错和功能，历史数据可追溯，从而可有效提高生产效率，降低操作人员的劳动强度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种配料小车，包括安装支架（1）、滚动轮组和集料箱（2），其特征在于：所述集料箱（2）通过安装在底部的四个悬臂式称重传感器（7）悬挂在安装支架（1）上；所述滚动轮组为与运行导轨（9）配合的滚动轮组，安装在安装支架（1）上；所述安装支架（1）上装有伺服驱动装置和位置检测装置；所述集料箱（2）上部设有操作口（6）和接料槽（5），下部出口处安装有电动蝶阀（8）；所述接料槽（5）出口处安装有电动挡板阀。
2.根据权利要求1所述的配料小车，其特征在于：所述的集料箱（2）顶部安装有带操作口和接料口的箱盖，上半部分为圆筒结构，下半部分为锥形结构；所述接料槽（5）安装在接料口上。
3.根据权利要求2所述的配料小车，其特征在于：所述的伺服驱动装置包括伺服电机（3）；所述安装支架（1）通过滚动轮组安放在两条“工”型金属直线导轨上；所述伺服电机（3）通过传动机构与滚动轮组中的主动轮相连。
4.根据权利要求3所述的配料小车，其特征在于：所述的位置检测装置包括旋转编码器（4）；所述旋转编码器（4）的转轴通过传动机构与滚动轮组中的从动轮相连。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的配料小车，其特征在于：所述的电动挡板阀（51）和电动蝶阀（8）的电源引出线在其与安装支架（1）的固定部位设置有过渡段，分别采用两段轻质漆包线，绕成螺旋状，一端分别固定在各自的阀体上，另一端固定在安装支架（1）上。
6.一种包含权利要求1-5所述的配料小车的自动配料系统，其特征在于：还包括给料单元和混料单元；所述给料单元包括沿配料小车一侧设置的、可分别装不同光学玻璃原料的振动给料机；所述振动给料机与接料槽（5）相配合；所述混料单元包括若干数量的V型混料机，安装在配料小车的下一楼层，在配料小车正下方沿其运行方向依次摆放。
7.根据权利要求6所述的自动配料系统，其特征在于：所述的振动给料机均由振料器（12）、振料槽（13）和储料箱（11）组成；所述振料槽（13）固定在振料器（12）上，储料箱（11）通过支架安装在振料槽（13）上方，与振料槽（13）间无钢性连接，振料槽（13）的出口端在高度方向上可与接料槽（5）的入口端对接。
8.根据权利要求6所述的配料小车及自动配料系统，其特征在于：所述的V型混料机处于停机位置时，其入口端可透过对应的楼层开孔与停在楼上正上方的配料小车的电动蝶阀（8）出口端相连通。
9.根据权利要求6所述的自动配料系统，其特征在于：还包括控制单元；所述控制单元包括可编程控制器（PLC）、输入输出模组、定位控制模组、称重控制模组、振料控制模组、混料控制模组和报警模组。
10.根据权利要求9所述的自动配料系统，其特征在于：所述的可编程控制器（PLC）通过扩展板或数据线与所述各模组相连，用于配料小车及自动配料系统的综合控制；所述输入输出模组用于配料数据和指令输入以及信息显示；所述定位控制模组用于配车小车在轨道中的运行位置控制与监测；所述称重控制模组用于配料过程中配方料的重量检测和控制；所述振料控制模组用于振动给料机的出料量控制；所述混料控制模组用于混料机运行速度和运行持续时间控制；所述报警模组用于配料过程中异常状态的提示与报警。
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