CN113182022A - 一种全自动浆料配比球磨机 - Google Patents

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王晨扬
谢睿
林英武
刘志文
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Abstract

本发明公开了一种全自动浆料配比球磨机，包括基座、物料投放装置、球磨装置、数据采样单元和电控单元；所述数据采样单元包括用于拍摄球磨组件内部图案的摄像头以及用于采集球磨装置内部压力的压力传感器模块；所述电控单元包括单片机、触摸屏模块和智能终端；所述触摸屏模块与所述单片机电性连接，所述智能终端与所述单片机无线连接；所述单片机用于控制所述电机一、电机二和电动开关；所述单片机还用于接收所述摄像头和压力传感器模块所发送的数据。整体结构简单合理，不需要人工操作，全自动化操作，且适合应用工业物联网操作。

Description

一种全自动浆料配比球磨机
技术领域
本发明涉及浆料配比球磨机技术领域，尤其是涉及一种全自动浆料配比球磨机。
背景技术
球磨机是一种所需物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。这种类型磨矿机或者化工材料的磨粉机是在其筒体内装入一定数量的钢球作为研磨介质。它被广泛应用于水泥，硅酸盐制品，玻璃陶瓷、新型建筑材料、耐火材料、化肥以及黑与有色金属选矿等生产行业。目前球磨机大多采用半自动控制，在浆料配比一般采用人工配比。
发明内容
本发明的目的在于提供一种完全自动化适合应用工业物联网的一种全自动浆料配比球磨机。
本发明提供了一种全自动浆料配比球磨机，包括基座、物料投放装置、球磨装置、数据采样单元和电控单元；
所述球磨装置包括电机一和球磨组件，所述球磨组件固定在所述基座上，所述电机一用于带动所述球磨组件运行，所述球磨组件上方开有进料口；在进料口上装一个由所述单片机控制的封口组件，用于防止球磨组件中的物料洒出；
所述物料投放装置包括电机二、旋转盘和若干投料箱，所述投料箱的出料口带有电动开关；所述旋转盘设置在所述球磨组件上方，所述电机二用于带动所述旋转盘旋转，所述旋转盘上安装有呈圆周分布的若干投料箱；所述旋转盘旋转使若干所述投料箱交替经过所述进料口上方；
所述数据采样单元包括用于拍摄球磨组件内部图案的摄像头以及用于采集球磨装置内部压力的压力传感器模块；
所述电控单元包括单片机、触摸屏模块和智能终端；所述触摸屏模块与所述单片机电性连接，所述智能终端与所述单片机无线连接；所述单片机用于控制所述电机一、电机二和电动开关；所述单片机还用于接收所述摄像头和压力传感器模块所发送的数据。
本发明的有益效果是：使用单片机对所述电机一、电机二和电动开关进行控制，使得电机一、电机二和电动开关的操作完全数字化；同时所述摄像头和压力传感器模块像所述单片机发送数据用于向智能终端反馈设备情况；通过智能终端与单片机的数据传输来操控本发明，整体结构简单合理，不需要人工操作，全自动化操作，且适合应用工业物联网操作。
进一步，所述物料投放装置还包括升降机构，所述升降机构包括固定端和沿着所述固定端做升降运动的升降件，所述旋转盘旋转连接在所述升降件上，所述电机二的定子与所述升降件固定，所述电机二的转子与所述旋转盘固定；所述单片机还用于控制所述升降机构。
采用上述进一步方案的有益效果是：在需要添加物料时，升降机构下降，使得出料口抵近所述球磨组件上方开有进料口，避免物料洒出；在所述球磨组件运行时，出料口由升降机构带动上升，避免球磨组件和出料口发生撞击；
进一步，所述球磨组件包括磨桶、叶轮和磨球，所述磨桶固定在所述基座上方；所述磨桶底部开孔，所述电机一的定子固定在所述基座上，所述电机一的转子从所述开孔穿入到所述磨桶内，所述叶轮位于所述磨桶内，所述叶轮与所述电机一的转子固定。
采用上述进一步方案的有益效果是：将物料添加进入到磨桶中，叶轮在电机一的带动下高速旋转，通过叶轮撞击磨球使得磨球、叶轮和物料之间相互撞击，进而粉碎物料，整体结构简单合理。
进一步，所述封口组件包括轴座、丝杆、螺母、电机三和盖板；所述磨桶顶部一体设置有顶板，所述进料口位于所述顶板上，所述顶板上还开有一个窄缝；所述轴座固定在所述顶板上表面，所述轴座设置有两个；所述丝杆旋转连接在所述轴座上；所述螺母螺纹连接在所述丝杆上；所述电机三连接在所述丝杆一端；所述盖板一端与所述螺母固定，另一端从所述窄缝穿过并沿着所述顶板下表面延伸，用于遮挡所述进料口。
采用上述进一步方案的有益效果是：整体结构占用空间较小，由电机三带动便于自动化控制。
进一步，所述电机一的转子上固定有电磁锁芯；所述叶轮的旋转中心开有与所述电磁锁芯适配的安装孔；所述电磁锁芯适配的插入到所述安装孔内，所述电机一的转子和定子之间安装有导电滑环，所述电磁锁芯与所述导电滑环电连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用电磁锁芯连接叶轮，二者之间无刚性连接，便于安装，不仅可以避免叶轮与物料卡死时容易损坏电机一；而且可以吸附磁性物质，如在球磨含铀物质时，通过添加巯基磁性材料，使得铀离子被吸附到巯基磁性材料上，巯基磁性材料被吸附到叶轮上，同时可以执行除杂和球磨作业。
进一步，所述电磁锁芯包括中空管、内芯、弹簧和弹珠；
所述中空管侧壁上分布有若干圆形通孔；
所述内芯安装在所述中空管内，所述内芯外壁上开有若干切槽，所述切槽与所述圆形通孔一一对应，所述切槽底部开有一个盲孔，所述弹簧安装在所述盲孔中，所述弹珠安装在所述切槽内，并且所述弹珠的外侧嵌入到所述圆形通孔中；所述内芯为中空结构，所述内芯内部设置有线圈绕组，所述绕组与所述导电滑环电连接：
所述安装孔内壁上开有若干与所述弹珠适配的凹孔。
采用上述进一步方案的有益效果是：整体结构简单合理，使得叶轮表现为磁性，且电机一的转子和叶轮之间无刚性连接，但可以带动叶轮旋转。
进一步，所述单片机为STM32。
采用上述进一步方案的有益效果是：单片机作为控制核心的单片机主要完成以下工作：摄像头驱动初始化；串口初始化；I/O电机初始化；数据采集；数据上报。单片机对摄像头驱动初始化，即通过对相应的I/O口进行初始化，也就是上电复位。通过设置摄像头采集的图像输出窗口，可以调整图像输出大小或者缩放模式。对DCMI的初始化后，配置DCMI的工作模式和设置DMA，即可完成摄像头驱动的初始化和实现图像数据的采集。本系统的核心是使用单片机结合摄像头完成远程监控系统，单片机不仅需要完成图像数，还需对相应指令进行解析，另外，单片机接收到通过智能终端发送的数据信息，进过解码后，先依次检测是否为控制指令和设置指令，并执行相应的操作，同时将摄像头采集到的图像数据和命令响应结果发送到智能终端中。本系统中需要驱动两部分电机，分别处于球磨机地盘位置以及滴液加料驱动位置，均使用42步进电机进行驱动，电机的转速与脉冲频率成正比，电机转过的角度与脉冲数成正比。所以控制脉冲数和脉冲频率就可以精确调速。利用定时器TIM2和定时器TIM3构造一个主从定时器，TIM2作为主定时器控制电机的转速，TIM3作为从定时器控制电机的转动角度。设置引脚功能A0控制电机转速，A3为控制按键，A11控制电机是否为锁死状态，A12控制电机正反转。设TIM2的定时周期为nPDTemp2,预分频值为OCPolarity2，TIM3的定时周期为nPDTemp3,预分频值为OCPolarity3,因此其脉冲周期为0.0002s。单片机作为控制程序的主要组成部分，在选择使用的单片机型号时，需要考虑到单片微型计算机的内存、操作速度、性能、I/O端口、定时器等因素，因此选择STM32F103来作为本设计的核心组件，其高性能可以降低数据处理的时间。
进一步，所述触摸屏模块为TSC2046。
采用上述进一步方案的有益效果是：TSC2046的PENIRQ脚在触摸屏被按下的时候输出低电平，没有按下的时候输出高电平。在STM32给TSC2046发送命令的时候，次引脚也会产生错误的低电压脉冲，此时应在发送命令之前先禁止TSC2046的中断线，发送命令后再重新使能中断。
进一步，所述压力传感器模块为MPX4250。MPX4250是一种线性度极强的一种压力传感器，它的线性范围为20-250kpa,测量范围也比较广泛，适用于大多数场合的压力检测。这类传感器可以测量吸入歧管中的绝对空气压力，这种压力传感器是将双极运算放大器和薄膜电阻网络，X型应变仪集成在一个芯片上，以提供高的输出电压，温度补偿范围为-40～+125℃，测量方式绝压型。当压力传感器感受到数值达到预设状态时，反馈信息至封口组件，利用PWM波驱动封口组件，进行球磨机的封口。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的后视图；
图3为图2中D-D的截面图；
图4为本发明中电磁锁芯的结构示意图；
图5为本发明中封口组件的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1至图5所示，本实施例公开了一种全自动浆料配比球磨机，包括基座1、物料投放装置2、球磨装置3、数据采样单元和电控单元；
所述球磨装置3包括电机一31和球磨组件32，所述球磨组件32固定在所述基座1上，所述电机一31用于带动所述球磨组件32运行，所述球磨组件32上方开有进料口；在进料口上装一个由所述单片机控制的封口组件33，用于防止球磨组件32中的物料洒出；
所述物料投放装置2包括电机二21、旋转盘22和若干投料箱23，所述投料箱23的出料口231带有电动开关232；所述旋转盘22设置在所述球磨组件32上方，所述电机二21用于带动所述旋转盘22旋转，所述旋转盘22上安装有呈圆周分布的若干投料箱23；所述旋转盘22旋转使若干所述投料箱23交替经过所述进料口上方；
所述数据采样单元包括用于拍摄球磨组件32内部图案的摄像头41以及用于采集球磨装置3内部压力的压力传感器模块42；
所述电控单元包括单片机、触摸屏模块52和智能终端；所述触摸屏模块52与所述单片机电性连接，所述智能终端与所述单片机无线连接；所述单片机用于控制所述电机一31、电机二21和电动开关232；所述单片机还用于接收所述摄像头41和压力传感器模块42所发送的数据。
本发明的有益效果是：使用单片机对所述电机一31、电机二21和电动开关232进行控制，使得电机一31、电机二21和电动开关232的操作完全数字化；同时所述摄像头41和压力传感器模块42像所述单片机发送数据用于向智能终端反馈设备情况；通过智能终端与单片机的数据传输来操控本发明，整体结构简单合理，不需要人工操作，全自动化操作，且适合应用工业物联网操作。
进一步，所述物料投放装置2还包括升降机构24，所述升降机构24包括固定端241和沿着所述固定端241做升降运动的升降件242，所述旋转盘22旋转连接在所述升降件242上，所述电机二21的定子与所述升降件242固定，所述电机二21的转子与所述旋转盘22固定；所述单片机还用于控制所述升降机构24。
采用上述进一步方案的有益效果是：在需要添加物料时，升降机构24下降，使得出料口231抵近所述球磨组件32上方开有进料口，避免物料洒出；在所述球磨组件32运行时，出料口231由升降机构24带动上升，避免球磨组件32和出料口231发生撞击；
进一步，所述球磨组件32包括磨桶321、叶轮322和磨球323，所述磨桶321固定在所述基座1上方；所述磨桶321底部开孔，所述电机一31的定子固定在所述基座1上，所述电机一31的转子从所述开孔穿入到所述磨桶321内，所述叶轮322位于所述磨桶321内，所述叶轮322与所述电机一31的转子固定。
采用上述进一步方案的有益效果是：将物料添加进入到磨桶321中，叶轮322在电机一31的带动下高速旋转，通过叶轮322撞击磨球323使得磨球323、叶轮322和物料之间相互撞击，进而粉碎物料，整体结构简单合理。
进一步，所述封口组件33包括轴座331、丝杆332、螺母333、电机三334和盖板335；所述磨桶321顶部一体设置有顶板，所述进料口位于所述顶板上，所述顶板上还开有一个窄缝；所述轴座331固定在所述顶板上表面，所述轴座331设置有两个；所述丝杆332旋转连接在所述轴座331上；所述螺母333螺纹连接在所述丝杆332上；所述电机三334连接在所述丝杆332一端；所述盖板335一端与所述螺母333固定，另一端从所述窄缝穿过并沿着所述顶板下表面延伸，用于遮挡所述进料口。
采用上述进一步方案的有益效果是：整体结构占用空间较小，由电机三334带动便于自动化控制。
进一步，所述电机一31的转子上固定有电磁锁芯311；所述叶轮322的旋转中心开有与所述电磁锁芯311适配的安装孔；所述电磁锁芯311适配的插入到所述安装孔内，所述电机一31的转子和定子之间安装有导电滑环312，所述电磁锁芯311与所述导电滑环312电连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用电磁锁芯311连接叶轮322，二者之间无刚性连接，便于安装，不仅可以避免叶轮322与物料卡死时容易损坏电机一31；而且可以吸附磁性物质，如在球磨含铀物质时，通过添加巯基磁性材料，使得铀离子被吸附到巯基磁性材料上，巯基磁性材料被吸附到叶轮322上，同时可以执行除杂和球磨作业。
进一步，所述电磁锁芯311包括中空管3111、内芯3112、弹簧3113和弹珠3114；
所述中空管3111侧壁上分布有若干圆形通孔；
所述内芯3112安装在所述中空管3111内，所述内芯3112外壁上开有若干切槽，所述切槽与所述圆形通孔一一对应，所述切槽底部开有一个盲孔，所述弹簧3113安装在所述盲孔中，所述弹珠3114安装在所述切槽内，并且所述弹珠3114的外侧嵌入到所述圆形通孔中；所述内芯3112为中空结构，所述内芯3112内部设置有线圈绕组3115，所述绕组与所述导电滑环312电连接：
所述安装孔内壁上开有若干与所述弹珠3114适配的凹孔。
采用上述进一步方案的有益效果是：整体结构简单合理，使得叶轮322表现为磁性，且电机一31的转子和叶轮322之间无刚性连接，但可以带动叶轮322旋转。
进一步，所述单片机为STM32。
采用上述进一步方案的有益效果是：单片机作为控制核心的单片机主要完成以下工作：摄像头驱动初始化；串口初始化；I/O电机初始化；数据采集；数据上报。单片机对摄像头驱动初始化，即通过对相应的I/O口进行初始化，也就是上电复位。通过设置摄像头采集的图像输出窗口，可以调整图像输出大小或者缩放模式。对DCMI的初始化后，配置DCMI的工作模式和设置DMA，即可完成摄像头驱动的初始化和实现图像数据的采集。本系统的核心是使用单片机结合摄像头完成远程监控系统，单片机不仅需要完成图像数，还需对相应指令进行解析，另外，单片机接收到通过智能终端发送的数据信息，进过解码后，先依次检测是否为控制指令和设置指令，并执行相应的操作，同时将摄像头采集到的图像数据和命令响应结果发送到智能终端中。本系统中需要驱动两部分电机，分别处于球磨机地盘位置以及滴液加料驱动位置，均使用42步进电机进行驱动，电机的转速与脉冲频率成正比，电机转过的角度与脉冲数成正比。所以控制脉冲数和脉冲频率就可以精确调速。利用定时器TIM2和定时器TIM3构造一个主从定时器，TIM2作为主定时器控制电机的转速，TIM3作为从定时器控制电机的转动角度。设置引脚功能A0控制电机转速，A3为控制按键，A11控制电机是否为锁死状态，A12控制电机正反转。设TIM2的定时周期为nPDTemp2,预分频值为OCPolarity2，TIM3的定时周期为nPDTemp3,预分频值为OCPolarity3,因此其脉冲周期为0.0002s。单片机作为控制程序的主要组成部分，在选择使用的单片机型号时，需要考虑到单片微型计算机的内存、操作速度、性能、I/O端口、定时器等因素，因此选择STM32F103来作为本设计的核心组件，其高性能可以降低数据处理的时间。
进一步，所述触摸屏模块52为TSC2046。
采用上述进一步方案的有益效果是：TSC2046的PENIRQ脚在触摸屏被按下的时候输出低电平，没有按下的时候输出高电平。在STM32给TSC2046发送命令的时候，次引脚也会产生错误的低电压脉冲，此时应在发送命令之前先禁止TSC2046的中断线，发送命令后再重新使能中断。
进一步，所述压力传感器模块42为MPX4250。MPX4250是一种线性度极强的一种压力传感器，它的线性范围为20-250kpa,测量范围也比较广泛，适用于大多数场合的压力检测。这类传感器可以测量吸入歧管中的绝对空气压力，这种压力传感器是将双极运算放大器和薄膜电阻网络，X型应变仪集成在一个芯片上，以提供高的输出电压，温度补偿范围为-40～+125℃，测量方式绝压A型。当压力传感器感受到数值达到预设状态时，反馈信息至封口组件33，利用PWM波驱动封口组件33，进行球磨机的封口。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种全自动浆料配比球磨机，其特征在于，包括基座(1)、物料投放装置(2)、球磨装置(3)、数据采样单元和电控单元；
所述球磨装置(3)包括电机一(31)和球磨组件(32)，所述球磨组件(32)固定在所述基座(1)上，所述电机一(31)用于带动所述球磨组件(32)运行，所述球磨组件(32)上方开有进料口；在进料口上装一个由所述单片机控制的封口组件(33)，用于防止球磨组件(32)中的物料洒出；
所述物料投放装置(2)包括电机二(21)、旋转盘(22)和若干投料箱(23)，所述投料箱(23)的出料口(231)带有电动开关(232)；所述旋转盘(22)设置在所述球磨组件(32)上方，所述电机二(21)用于带动所述旋转盘(22)旋转，所述旋转盘(22)上安装有呈圆周分布的若干投料箱(23)；所述旋转盘(22)旋转使若干所述投料箱(23)交替经过所述进料口上方；
所述数据采样单元包括用于拍摄球磨组件(32)内部图案的摄像头(41)以及用于采集球磨装置(3)内部压力的压力传感器模块(42)；
所述电控单元包括单片机、触摸屏模块(52)和智能终端；所述触摸屏模块(52)与所述单片机电性连接，所述智能终端与所述单片机无线连接；所述单片机用于控制所述电机一(31)、电机二(21)和电动开关(232)；所述单片机还用于接收所述摄像头(41)和压力传感器模块(42)所发送的数据。
2.根据权利要求1所述的一种全自动浆料配比球磨机，其特征在于，所述物料投放装置(2)还包括升降机构(24)，所述升降机构(24)包括固定端(241)和沿着所述固定端(241)做升降运动的升降件(242)，所述旋转盘(22)旋转连接在所述升降件(242)上，所述电机二(21)的定子与所述升降件(242)固定，所述电机二(21)的转子与所述旋转盘(22)固定；所述单片机还用于控制所述升降机构(24)。
3.根据权利要求1所述的一种全自动浆料配比球磨机，其特征在于，所述球磨组件(32)包括磨桶(321)、叶轮(322)和磨球(323)，所述磨桶(321)固定在所述基座(1)上方；所述磨桶(321)底部开孔，所述电机一(31)的定子固定在所述基座(1)上，所述电机一(31)的转子从所述开孔穿入到所述磨桶(321)内，所述叶轮(322)位于所述磨桶(321)内，所述叶轮(322)与所述电机一(31)的转子固定。
4.根据权利要求3所述的一种全自动浆料配比球磨机，其特征在于，所述封口组件(33)包括轴座(331)、丝杆(332)、螺母(333)、电机三(334)和盖板(335)；
所述磨桶(321)顶部一体设置有顶板，所述进料口位于所述顶板上，所述顶板上还开有一个窄缝；
所述轴座(331)固定在所述顶板上表面，所述轴座(331)设置有两个；所述丝杆(332)旋转连接在所述轴座(331)上；所述螺母(333)螺纹连接在所述丝杆(332)上；所述电机三(334)连接在所述丝杆(332)一端；
所述盖板(335)一端与所述螺母(333)固定，另一端从所述窄缝穿过并沿着所述顶板下表面延伸，用于遮挡所述进料口。
5.根据权利要求3所述的一种全自动浆料配比球磨机，其特征在于，所述电机一(31)的转子上固定有电磁锁芯(311)；所述叶轮(322)的旋转中心开有与所述电磁锁芯(311)适配的安装孔；所述电磁锁芯(311)适配的插入到所述安装孔内，所述电机一(31)的转子和定子之间安装有导电滑环(312)，所述电磁锁芯(311)与所述导电滑环(312)电连接。
6.根据权利要求5所述的一种全自动浆料配比球磨机，其特征在于，所述电磁锁芯(311)包括中空管(3111)、内芯(3112)、弹簧(3113)和弹珠(3114)；
所述中空管(3111)侧壁上分布有若干圆形通孔；
所述内芯(3112)安装在所述中空管(3111)内，所述内芯(3112)外壁上开有若干切槽，所述切槽与所述圆形通孔一一对应，所述切槽底部开有一个盲孔，所述弹簧(3113)安装在所述盲孔中，所述弹珠(3114)安装在所述切槽内，并且所述弹珠(3114)的外侧嵌入到所述圆形通孔中；所述内芯(3112)为中空结构，所述内芯(3112)内部设置有线圈绕组(3115)，所述绕组与所述导电滑环(312)电连接：
所述安装孔内壁上开有若干与所述弹珠(3114)适配的凹孔。
7.根据权利要求1所述的一种全自动浆料配比球磨机，其特征在于，所述单片机为STM32。
8.根据权利要求7所述的一种全自动浆料配比球磨机，其特征在于，所述触摸屏模块(52)为TSC2046，在所述STM32给TSC2046发送命令之前先禁止TSC2046的中断线，发送命令后再重新使能中断。
9.根据权利要求1所述的一种全自动浆料配比球磨机，其特征在于，所述压力传感器模块(42)为MPX4250。
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