CN204027667U - 一种自动定量准静态称重装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动定量准静态称重装置。它包括料仓、减压调流单元、机架、给料单元、称量单元以及控制单元；其机架用于安装料仓、给料单元、称量单元及控制单元，其中料仓上安装减压调流单元，其下部与机架相连，机架内安装给料单元，给料单元上部是缓冲斗，缓冲斗下部连接固定容杯，固定容杯与滑动容杯是以套装的方式组合到一起的，滑动容杯能够移动到称量单元内部，称量单元在给料单元下部，由传感器、秤斗底门、秤斗以及秤斗底门开闭气缸组成，本实用新型确保在准确度等级及精度等级不发生变化的情况下，实现较现有产品及技术更高的称量速度。将大宗物料通过称量，快速划分成为等量的小包装规格。其制造工艺简单、成本低廉、使用可靠。

Description

一种自动定量准静态称重装置

一、技术领域

本实用新型涉及一种称重装置，特别是一种按照预定重量，以高精度和高速度称量物料的自动定量准静态称重装置。 

二、背景技术

作为自动称量包装机的核心装置，自动定量称重方法及装置已广泛的应用于港口、商贸、化工、粮食、食品等领域。称重分为静态称重和动态称重两大类。日常生活中人们遇到的称重主要是静态称重，如磅秤，电子秤等，静态称重是指在秤体和所称物体之间达到静态平衡后再进行称量，无需考虑所称物体的冲力、动态过程等因素，设计简单，精度比较高。 

有很多情况下需要我们在正常作业时测量出物体的重量，而且在这种情况下其重量往往是一个随时间变化的量。例如，在粮食包装的过程，取市场上25公斤一袋的精装大米为例，在对大米进行色选、抛光之后，通过提升机送入料仓，大米从料仓下落到秤斗的过程中实时测量，并发出控制信号；这种动态称重系统有着如下的特点： 

(1)被测对象处于非静止状态，在具有加速度的情况下进行测量。 

(2)在短时间内进行快速精确测量，既要保持良好的时间响应特性，又要保证精度。 

(3)多用于在线自动测量系统中。 

在动态过程中要考虑被测对象冲力、秤体振动、空中余料等因素。 

另外，动态称重不同于静态称重的一个重要原因是因为动态称重有一个动态过程，因为被测对象是时刻变化的，传感器从一个状态变化到另一个状态要经历一个过渡过程，由于在过渡过程中，测量值与实际重量值相差很大，难以满足精度上的要求。只有系统趋于平稳后，才能得到准确的测量值。 

对于现有技术存在的问题如下： 

1、虽然静态称重有着速度快、精度高、结构简单的特点，但在实际生产过程中往往需要将大宗物料通过称量，快速划分成为等量的小包装规格，这是静态称量所难以满足的。 

2、动态定量称重过程中当加快称重速度时，由于物料冲击和空中飞料等干扰因素将影响难于保证在准确度等级及精度等级不发生变化的情况下，实现较高的称量速度。目前解决这一矛盾的手段主要是通过增加称重装置来提高生产率，这样做既增加了设备成本，同时又降低了系统的可靠性。 

三、实用新型内容

本实用新型针对上述技术的缺陷，设计一种自动定量准静态称重装置，在确保在准确度等级及精度等级不发生变化的情况下，实现较现有产品及技术更高的称量速度。将大宗物料通过称量，快速划分成为等量的小包装规格。同时该装置又具有制造工艺简单、成本低廉、使用可靠的优点。 

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是： 

一种自动定量准静态称重装置，它包括料仓、减压调流单元、机架、给料单 元、称量单元以及控制单元；机架用于安装料仓、给料单元、称量单元及控制单元，其中料仓上安装减压调流单元，其下部与机架相连，机架内安装给料单元，给料单元上部是缓冲斗，缓冲斗下部连接固定容杯，固定容杯与滑动容杯是以套装的方式组合到一起的，该滑动容杯能够移动到称量单元内部，称量单元在给料单元下部，由传感器、秤斗底门、秤斗以及秤斗底门开闭机构组成，传感器一端与机架连接同时控制单元电连接，另一端与秤斗连接，秤斗底门安装在秤斗下部与秤斗铰接，秤斗底门开闭机构一端与秤斗铰接，另外一端与秤斗底门铰接；所述安装在料仓上的减压调流单元，由减压板、隔离板、连接杆、弹簧、料位开关、弹簧挂耳组成，减压板安装在料仓内，两侧为导流面，连接杆与减压板连接，在料仓内连接杆两边装有隔离板与料仓内耳座条孔紧贴，同时料仓在对应位置开有导向条孔，连接杆可沿导向条孔上下移动，在移动过程中隔离板始终能够遮挡住料仓内耳座上条孔，连接杆两端与弹簧挂接，弹簧另一端与弹簧挂耳挂接，弹簧挂耳上开有多个通孔，可调节弹簧预紧力的大小，料位开关安装在料仓上与连接杆正对同时与控制单元电连接；所述给料单元缓冲斗与机架连接，进料口宽度W1大于料仓出料口宽W2，进料口中心与料仓出料口中心偏移布置，导流角β取值范围为20°至90°；所述给料单元的固定容杯与缓冲斗下部连接，固定容杯与缓冲斗的导流角α取值范围为0°至70°之间，也可增加软连接便于实际使用过程中方便调整角度α的值至最佳；所述滑动容杯是由容杯驱动机构带动沿着固定容杯上下移动的，动力源可以是电机、压缩空气、液压或者是存在于系统内部的重力场，通过滑轮、齿轮齿条、气缸、液压缸等方式驱动；所述滑动容杯的滑移行程可通过调整限位块的位置进行调整； 所述滑动容杯底部设有弧形底门，弧形底门与滑动容杯铰接，弧形底门驱动机构有两段预定行程，弧形底门驱动机构一端与滑动容杯铰接另外一端与弧形底门铰接，弧形底门下端与刮板连接，刮板的刮料深度可调；所述弧形底门下开有长方形或圆形的孔。 

与现有技术相比本实用新型的有益效果是： 

1.在称量过程的二个阶段，该装置都能够实现准静态称量，有效避免了动态称量的不足同时又兼顾了静态称量的优点，能够确保在准确度等级及精度等级不发生变化的情况下，实现较现有产品及技术更高的称量速度，将大宗物料通过称量，速划分成为等量的小包装规格。 

具体描述如下： 

当系统处于称量过程时，为一动态过程满足数学模型： 

$[m+M\left(t\right)]\stackrel{\·\·}{x}\left(t\right)+c_1\left(t\right)\stackrel{\·}{x}\left(t\right)+c_{0}x\left(t\right)=M\left(t\right)g+F\left(t\right);$

其中： 

m——为秤体自身重量； 

M(t)——为被称量物料质量； 

c₀——为秤体等效刚度； 

c₁(t)——为阻尼系数； 

x(t)——为秤体相对参考零点的位移； 

g——为重力加速度； 

F(t)——物体下落的冲击力； 

当系统稳定后满足静态称量的条件，数学模型如下： 

c₀X＝Mg； 

X——为秤体相对参考零点的最终位移； 

M——为被称量物料的最终质量； 

当第一阶段称量开始前，滑动容杯处于秤斗底部，此时打开弧形底门由于落料差h很小因而由物体下落时产生的冲击力F(t)很小，同时滑动容杯内部的物料产生的压力使得x(t)很快便接近位移X，由于秤斗底门与滑动容杯内部物料直接接触，使得系统阻尼系数c₁(t)瞬时增大，基本吸收了由冲击力F(t)，以及滑动容杯随后向上滑动过程中由物料的堆积流动产生的干扰，有效消除了系统的振荡。当滑动容杯到达设定行程时，弧形底门关闭至细给料状态，同时弧形底门上的刮板刮去秤斗内顶部的物料，使得弧形底门底部与秤斗内部物料脱离，此时给料量达到待称量物料重量G的95％左右，并且的值趋于零，系统的称量过程为一准静态称量过程，控制单元能够在误差范围以内快速准确的测得称量值。 

接着开始第二阶段的称量，此时的秤体内部由于有了约95％左右的物料，系统自身的惯性增加内部阻尼增大，由于细给料量非常小，滑动容杯的弧形底门与物料的高度差h是一个很小的定值，所以产生的物体下落冲击力F(t)变得非常小，此时的值依旧趋于零，系统的称量过程仍为一准静态称量过程，由于空中余料的落料高度值h很小同时也很稳定，使得控制单元能够根据测量值以及空中余料快速准确的判断最终测量结果，当达到预设值G时关闭弧形底门，称量结束。 

2.供料稳定，由于料仓内部安装了减压调流装置以及给料单元设置了缓冲斗，使得缓冲斗以下的物料压力始终保持在一个较稳定的状态，因此使得弧形底门出口压力保持稳定，提高了设备称量值的稳定性。 

3.减少了以往由于秤斗加料或放料时，引起秤斗内部空气的流动产生的干扰，由于在第一阶段称量过程中或第三阶段秤斗底门开始放料过程中，滑动容杯的上移或下滑使得秤斗内部的充填空间基本保持不变，减少了空气流动对秤斗造成的干扰。 

四、附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图。 

附图2是图1的A向结构示意图。 

附图3是图2中料仓的B向结构示意图。 

附图4是图2中I处局部放大的示意图。 

附图5是图1中给料装置在细给料状态时的局部示意图。 

附图6是本实用新型当系统处于动态称量过程时，满足的数学模型图。 

附图标记说明：料仓1，机架2，缓冲斗3，限位块4，固定容杯5，容杯驱动气缸6，滑动容杯7，弧形底门驱动气缸8，传感器9，弧形底门10，刮板11，控制单元12，秤斗底门13，秤斗14，秤斗底门开闭气缸15，减压板16，隔离板17，连接杆18，弹簧19，料位开关20，弹簧挂耳21，料仓内耳座22； 

五、具体实施方式

本实用新型所设计的一种自动定量准静态称重装置。 

一种自动定量准静态称重装置，它包括料仓1、减压调流单元、机架2、给料单元、称量单元以及控制单元12；机架2用于安装料仓1、给料单元、称量单元及控制单元12，其中料仓1上安装减压调流单元，其下部与机架2相连，机架2内安装给料单元，给料单元上部是缓冲斗3，缓冲斗3下部连接固定容杯5，固定容杯5与滑动容杯7是以套装的方式组合到一起的，该滑动容杯7能够移动到称量单元内部，称量单元在给料单元下部，由传感器9、秤斗底门13、秤斗14以及秤斗底门开闭气缸15组成，传感器9一端与机架2连接同时控制单元12电连接，另一端与秤斗14连接，秤斗底门13安装在秤斗14下部与秤斗14铰接，秤斗底门开闭气缸15一端与秤斗14铰接，另外一端与秤斗底门13铰接； 

所述安装在料仓1上的减压调流单元，由减压板16、隔离板17、连接杆18、弹簧19、料位开关20、弹簧挂耳21组成，减压板16安装在料仓1内，两侧为导流面，连接杆18与减压板16连接，在料仓1内连接杆18两边装有隔离板17与料仓内耳座22条孔紧贴，同时料仓1在对应位置开有导向条孔，连接杆18可沿导向条孔上下移动，在移动过程中隔离板17始终能够遮挡住料仓内耳座22上条孔，连接杆两端与弹簧19挂接，弹簧19另一端与弹簧挂耳21挂接，弹簧挂耳21上开有多个通孔，可调节弹簧预紧力的大小，料位开关20安装在料仓1上与连接杆18正对同时与控制单元12电连接； 

所述给料单元缓冲斗3与机架2连接，进料口宽度W1大于料仓1出料口宽W2，进料口中心与料仓1出料口中心偏移布置，此例中导流角β取值为45°； 

所述给料单元的固定容杯5与缓冲斗3下部连接，此例中固定容杯5与缓冲斗3的导流角α值为25°； 

所述滑动容杯7是由容杯驱动气缸6带动沿着固定容杯上下移动的；所述滑动容杯7的滑移行程可通过调整限位块4的位置进行调整； 

所述滑动容杯7底部设有弧形底门10，弧形底门10与滑动容杯7铰接，弧形底门驱动气缸8有两段预定行程，弧形底门驱动气缸8一端与滑动容杯7铰接另外一端与弧形底门10铰接，弧形底门10下端与刮板11连接，刮板11的刮料深度可调；弧形底门下开有长方形或圆形的孔，此例中弧形底门10下开有一40mm长20mm宽的长方形孔，保证细给料时的称量精度及速度。 

在该实施例中，一种自动定量准静态称重方法将整个称量过程分为两个阶段：首先，完成第一阶段的准静态称量过程，根据需要依据待称量物料重量G，通过限位块4设定给料单元的滑动容杯7行程，使得滑动容杯7在行程结束后秤斗14内物料的充填量，能够达到待称量物料重量G的95％左右，计量开始前滑动容杯7下落至距离秤斗14底部L的位置，该距离的设置用于开启滑动容杯7的弧形底门10，料仓1内的物料通过缓冲斗3充填至固定容杯5及滑动容杯7中，计量时滑动容杯7的弧形底门10打开，按照设定行程向上滑动，滑动容杯7中物料充填至秤斗14中，当预设行程结束后滑动容杯7的弧形底门10关闭至细给料状态，同时弧形底门10上的刮板11刮去秤斗14内顶部的物料，使得弧形底门10底部与秤斗14内的物料脱离，同时将落料高度初始值稳定的保证在h，此时控制单元12检测秤斗14内物料的重量，第一阶段称量过程完成。 

接着，完成第二阶段的准静态称量过程，此时滑动容杯7的弧形底门10关闭至细给料状态，控制单元12实时检测秤斗14内物料的重量，当空中量大小与秤斗14内物料之和等于预设值G时称量结束弧形底门10完全关闭。 

当系统处于称量过程时，为一动态过程满足数学模型： 

$[m+M\left(t\right)]\stackrel{\·\·}{x}\left(t\right)+c_1\left(t\right)\stackrel{\·}{x}\left(t\right)+c_{0}x\left(t\right)=M\left(t\right)g+F\left(t\right);$

其中： 

m——为秤体自身重量； 

M(t)——为被称量物料质量； 

c₀——为秤体等效刚度； 

c₁(t)——为阻尼系数； 

x(t)——为秤体相对参考零点的位移； 

g——为重力加速度； 

F(t)——物体下落的冲击力； 

当系统稳定后满足静态称量的条件，数学模型如下： 

c₀X＝Mg； 

X——为秤体相对参考零点的最终位移； 

M——为被称量物料的最终质量； 

当第一阶段称量开始前，滑动容杯7处于秤斗14底部，此时打开弧形底门10由于落料差h很小因而由物体下落时产生的冲击力F(t)很小，同时滑动容杯7内部的物料产生的压力使得x(t)很快便接近位移X，由于秤体14与滑动容杯内7 部物料直接接触，使得系统阻尼系数c₁(t)瞬时增大，基本吸收了由冲击力F(t)以及滑动容杯7随后向上滑动过程中，由物料的堆积流动产生的干扰，有效消除了系统的振荡。当滑动容杯7到达设定行程时，弧形底门10关闭至细给料状态，同时弧形底门10上的刮板11刮去秤斗14顶部的物料，使得滑动容杯7底部与秤斗14脱离，此时给料量达到待称量物料重量G的95％左右，并且的值趋于零，系统的称量过程为一准静态称量过程，控制单元12能够快速准确的测得称量值。 

接着开始第二阶段的称量，此时的秤体14内部由于有了约95％左右的物料，系统自身的惯性增加内部阻尼增大，由于细给料量非常小，滑动容杯7的弧形底门10与物料的高度差h是一个很小的定值，所以产生的物体下落冲击力F(t)变得非常小，此时的值依旧趋于零，系统的称量过程仍为一准静态称量过程，由于空中余料的落料高度值h很小同时也很稳定，使得控制单元12能够根据测量值以及空中余料快速准确的判断最终测量结果，当达到预设值时关闭弧形底门10，称量结束。 

由于料仓1内部安装了减压调流装置以及给料单元设置了缓冲斗3，使得缓冲斗3以下的物料压力始终保持在一个较稳定的状态，因此使得弧形底门10出口压力保持稳定，提高了设备称量值的稳定性。 

最后完成第三阶段秤斗14的放料，此时秤斗底门13打开，物料随之排出秤斗14，与此同时滑动容杯7下滑使得秤斗14内部的充填空间基本保持不变，减少了空气流动对秤斗14造成的干扰，当物料排放完毕后秤斗底门13关闭，整个称量过程完成等待控制器12发出信号进行下一周期的称量。 

本实用新型所述结构或零部件的安装位置或方向时所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等是以所给视图方位为依据。 

Claims (8)

1.一种自动定量准静态称重装置，它包括料仓(1)、减压调流单元、机架(2)、给料单元、称量单元以及控制单元(12)；其特征在于：机架(2)用于安装料仓(1)、给料单元、称量单元及控制单元(12)，其中料仓(1)上安装减压调流单元，其下部与机架(2)相连，机架(2)内安装给料单元，给料单元上部是缓冲斗(3)，缓冲斗(3)下部连接固定容杯(5)，固定容杯(5)与滑动容杯(7)是以套装的方式组合到一起的，滑动容杯(7)能够移动到称量单元内部，称量单元在给料单元下部，由传感器(9)、秤斗底门(13)、秤斗(14)以及秤斗底门开闭气缸(15)组成，传感器(9)一端与机架(2)连接同时控制单元(12)电连接，另一端与秤斗(14)连接，秤斗底门(13)安装在秤斗(14)下部与秤斗(14)铰接，秤斗底门开闭气缸(15)一端与秤斗(14)铰接，另外一端与秤斗底门(13)铰接。 

2.根据权利要求1所述的一种自动定量准静态称重装置，其特征在于：安装在料仓(1)上的减压调流单元，由减压板(16)、隔离板(17)、连接杆(18)、弹簧(19)、料位开关(20)、弹簧挂耳(21)组成，减压板(16)安装在料仓(1)内，两侧为导流面，连接杆(18)与减压板(16)连接，在料仓(1)内连接杆(18)两边装有隔离板(17)与料仓内耳座(22)条孔紧贴，同时料仓(1)在对应位置开有导向条孔，连接杆(18)可沿导向条孔上下移动，在移动过程中隔离板(17)始终能够遮挡住料仓内耳座(22)上条孔，连接杆(18)两端与弹簧(19)挂接，弹簧(19)另一端与弹簧挂耳(21)挂接，弹簧挂耳(21)上开有多个通孔，可调 节弹簧(19)预紧力的大小，料位开关(20)安装在料仓(1)上与连接杆(18)正对同时与控制单元(12)电连接。 

3.根据权利要求1所述的一种自动定量准静态称重装置，其特征在于：给料单元缓冲斗(3)与机架(2)连接，进料口宽度W1大于料仓出料口宽W2，进料口中心与料仓(1)出料口中心偏移布置，导流角β取值范围为20°至90°。 

4.根据权利要求1所述的一种自动定量准静态称重装置，其特征在于：给料单元的固定容杯(5)与缓冲斗(3)下部连接，固定容杯(5)与缓冲斗(3)的导流角α取值范围为0°至70°之间，也可增加软连接便于实际使用过程中方便调整角度α的值至最佳。 

5.根据权利要求1所述的一种自动定量准静态称重装置，其特征在于：滑动容杯(7)是由容杯驱动气缸(6)带动沿着固定容杯(5)上下移动的，也可以是由电机、液压或者是存在于系统内部的重力场，通过滑轮、齿轮齿条、液压缸等方式驱动。 

6.根据权利要求1所述的一种自动定量准静态称重装置，其特征在于：所述滑动容杯(7)的滑移行程可通过调整限位块(4)的位置进行调整。 

7.根据权利要求1所述的一种自动定量准静态称重装置，其特征在于：所述滑动容杯(7)底部设有弧形底门(10)，弧形底门(10)与滑动容杯(7)铰接，弧形底门驱动气缸(8)有两段预定行程，弧形底门驱动气缸(8)一端与滑动容杯(7)铰接另外一端与弧形底门(10)铰接，弧形底门(10)下端与刮板(11)连接，刮板(11)的刮料深度可调。 

8.根据权利要求7所述的一种自动定量准静态称重装置，其特征在于：所述弧形底门(10)下开有长方形或圆形的孔。