CN207291058U - 一种高精度智能粉末制片装置 - Google Patents

Abstract

一种高精度智能粉末制片装置，包括料斗系统、粉末称量装置、机械手、数控压力机、成品检测系统和脱模区，粉末称量装置设置在料斗系统下方，脱模区设置在数控压力机下方，机械手固定在机械手旋转平台上，机械手旋转平台能够带动机械手°旋转，料斗系统、粉末称量装置、机械手、数控压力机、成品检测系统和脱模区均匀围绕设置在机械手旋转平台外围上。采用上述结构，实现了自动化、智能化的粉末制片作业，从而提高生产效率，保证产品质量。

Description

一种高精度智能粉末制片装置

技术领域

本实用新型涉及粉末制片领域，特别是一种高精度智能粉末制片装置及制片方法。

背景技术

粉末制片是热电池制备重要工艺，其形状尺寸精度和质量精度对热电池性能有重要的影响。目前的粉末制片工艺主要依靠人工制作完成。手工粉末制片的工序主要有：1）人工盛取粉末至量杯中；2）通过电子分析天平去除量杯皮重后，根据要求的质量增减量杯的粉末，从而达到精确称量的目的；3）将量杯中的粉料倾倒入模具中扣好后放置压力机；4）压力机按照给定的压力和持续时间对粉末进行制片压制；5）压力完成后通过模具脱模成品。

对于精密粉末制片工艺，热片和复合片的质量精度对电池性能影响很大。人工称量主要是通过增减量杯中的粉末实现，通过观察电子分析天平上的读数来确定。通过分析可知人工精确称量粉末质量的主要局限有：1）为获取较高的质量精度通过增减两倍中的粉末过程可能很长，时间无法控制；2）要提高质量精度和称量时间，对工人要求较高，比如从业时间、身体状况和工作态度；3）工人不可避免接触粉末，粉末对工人的健康有一定影响。

人工制片主要是依靠工人将称量好的粉末倾倒入模具中，刮平后送入压力机，通过分析该工艺可知，人工制片主要有以下局限：1）将模具放入压力机有一定危险性；2）人工刮平受工人主观状况影响，因此压制成片的半径方向上密度一致性无法保证；3）简单重复劳动强度大，易疲劳；4）生产效率低下，产量低，工人长时间加班后产品质量保证有困难。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高精度智能粉末制片装置及制片方法，实现了自动化、智能化的粉末制片作业，从而提高生产效率，保证产品质量。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种高精度智能粉末制片装置，包括料斗系统、粉末称量装置、机械手、数控压力机、成品检测系统和脱模区，粉末称量装置设置在料斗系统下方，脱模区设置在数控压力机下方，机械手固定在机械手旋转平台上，机械手旋转平台能够带动机械手°旋转，料斗系统、粉末称量装置、机械手、数控压力机、成品检测系统和脱模区均匀围绕设置在机械手旋转平台外围上。

优选的方案中，所述的料斗系统包括一级料斗和二级料斗，二级料斗设置在一级料斗下方，粉末称量装置设置在二级料斗下方，二级料斗的出料口上设有流量控制阀，一级料斗的出料口上设有电磁阀，二级料斗内侧壁上设有压力传感器，压力传感器、电磁阀与控制端连接。

优选的方案中，所述的粉末称量装置包括量杯，量杯设置在重量传感器上，量杯设置在二级料斗出料口正下方，重量传感器、流量控制阀与控制端连接，整个粉末称量装置底部还设有隔振装置。

优选的方案中，所述的数控压力机包括模具，模具上方设有扇片，扇片通过驱动杆与驱动装置连接，驱动装置与控制端连接；

模具上方还设有压头，压头对粉末进行加压成型。

优选的方案中，所述的成品检测系统包括称量装置，称量装置与控制端连接。

优选的方案中，采用以下步骤进行粉末制片：

1）通过控制端控制二级料斗的流量控制阀开启并下料，当重量传感器接受到与设定阈值相同的重量信号时，将信号传输至控制端，控制端控制流量控制阀关闭；

2）机械手转移量杯内的物料至数控压力机上的模具中；

3）扇片往复运动，对模具内的物料进行抹匀；

4）数控压力机压头下压，对粉末物料进行加压成型；

5）机械手转移模具以及模具内成型的物料至脱模区；

6）机械手旋转180°，使模具开口朝下，实现脱模作业；

7）机械手将完成脱模的片状成品转移至成品检测系统中，成品检测系统对产品进行检测并对合格产品进行堆码。

优选的方案中，所述的步骤1）中二级料斗下料过程中散落的物料回收至二级料斗内，实现物料的最大利用率。

优选的方案中，所述的步骤7）中，质量不满足设定阈值的产品则作为次品进行堆码，堆码好的次品进行粉碎后，再次回收至料斗中重新处理。

本实用新型所提供的一种高精度智能粉末制片装置及制片方法，能够代替人工操作部分，实现料斗倾倒粉料后，通过设定制片质量、装好模具后即可从成品输出处得到合格的产品，提高了工业生产效率，降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的粉末称量装置原理图。

图2为本实用新型的整体结构图。

图3为本实用新型的整体俯视结构图。

图4为本实用新型的料斗系统和粉末称量装置部分结构示意图。

图5为本实用新型的图4的控制系统方框图。

图6为本实用新型的抹匀机构结构图。

图7为本实用新型的成品检测系统结构图。

图8为本实用新型的料斗系统原理图。

图9为本实用新型的机械手原理图。

图10为本实用新型的数控压力机原理图。

图中：料斗系统1，粉末称量装置2，机械手3，数控压力机4，成品检测系统5，脱模区6，机械手旋转平台7，一级料斗8，二级料斗9，流量控制阀10，量杯11，重量传感器12，隔振装置13，压力传感器14，电磁阀15，控制端16，模具17，扇片18，称量装置19，驱动杆20。

具体实施方式

实施例1：

如图中，一种高精度智能粉末制片装置，包括料斗系统1、粉末称量装置2、机械手3、数控压力机4、成品检测系统5和脱模区6，其特征是：粉末称量装置2设置在料斗系统1下方，脱模区6设置在数控压力机4下方，机械手3固定在机械手旋转平台7上，机械手旋转平台7能够带动机械手3360°旋转，料斗系统1、粉末称量装置2、机械手3、数控压力机4、成品检测系统5和脱模区6均匀围绕设置在机械手旋转平台7外围上。

优选的方案中，所述的料斗系统1包括一级料斗8和二级料斗9，二级料斗9设置在一级料斗8下方，粉末称量装置2设置在二级料斗9下方，二级料斗9的出料口上设有流量控制阀10，一级料斗8的出料口上设有电磁阀15，二级料斗9内侧壁上设有压力传感器14，压力传感器14、电磁阀15与控制端16连接。

优选的方案中，所述的粉末称量装置2包括量杯11，量杯11设置在重量传感器12上，量杯11设置在二级料斗9出料口正下方，重量传感器12、流量控制阀10与控制端16连接，整个粉末称量装置2底部还设有隔振装置13。

优选的方案中，所述的数控压力机4包括模具17，模具17上方设有扇片18，扇片18通过驱动杆20与驱动装置连接，驱动装置与控制端16连接；

模具17上方还设有压头，压头对粉末进行加压成型。

优选的方案中，所述的成品检测系统5包括称量装置19，称量装置19与控制端16连接。

实施例2：

在实施例1的基础上，采用以下步骤进行粉末制片：

1 ）通过控制端16控制二级料斗9的流量控制阀10开启并下料，当重量传感器12接受到与设定阈值相同的重量信号时，将信号传输至控制端16，控制端16控制流量控制阀10关闭；

2）机械手3转移量杯11内的物料至数控压力机4上的模具17中；

3）扇片18往复运动，对模具17内的物料进行抹匀；

4）数控压力机4压头下压，对粉末物料进行加压成型；

5）机械手3转移模具17以及模具17内成型的物料至脱模区6；

6）机械手3旋转180°，使模具17开口朝下，实现脱模作业；

7）机械手3将完成脱模的片状成品转移至成品检测系统5中，成品检测系统5对产品进行检测并对合格产品进行堆码。

优选的方案中，所述的步骤1）中二级料斗9下料过程中散落的物料回收至二级料斗内，实现物料的最大利用率。

优选的方案中，所述的步骤7）中，质量不满足设定阈值的产品则作为次品进行堆码，堆码好的次品进行粉碎后，再次回收至料斗中重新处理。

本发明中，料斗系统（1）的主要功能是：1）一级料斗余粉料检测，如果少于设定阈值则发出报警提示信号，以确保设备正常使用，一级料斗是由人工加入要加工的粉料；2）二级料斗剩余粉料检测，如果缺粉则自动从一级料斗中通过漏斗加入二级料斗；3）二级料斗粉末直接进入粉末称量装置2，如果粉末称量装置2发出信号表明满足称量需要，则有导流通道切断料斗漏料，导流通道截获的粉末通过传送带送入一级料斗；4）一级料斗和二级料斗的漏粉均有一定频率的电磁振动，以实现有效给料。

粉末称量装置2的主要功能是：1）读取重量传感器（2信号；2）通过放大滤波信号调理电路后送给控制端16；3）将采集的数据通过数字信号处理算法后得到正确的称量结果；4）将获取的称量结果与预先设定的质量精度范围比较，如果已经达到要求则发出停止送粉信号给料斗系统，并发出称量已完成的信号给机械手。

本发明中所述的扇片18主要实现在固定位置处将模具粉末摊平抹匀，以满足成片的密度一致性要求。该设备在运行过程中主要由控制端16控制两个运动：扇片18的旋转运动和向上的提升运动，扇片抹匀运动完成后给模具17施加适当的频率、幅值和持续时间的振动，从而有效实现粉末的摊平抹匀。在抹匀过程中，本发明设计的抹匀扇片形成的扇面与模具底面具有较高的平行度，保证了抹匀的精度。在抹匀过程中，为了防止振动，在底部安装有振动隔离和消除装置。

机械手3的主要功能是：1）完成粉末称量装置2的流量控制；2）夹持称量量杯11、搬运至数控压力机4并倾倒入模具17中；3）模具17自动脱模；4）吸附成品并搬运至成品检测系统5；5）合格品堆垛和次品回收吸附搬运。

数控压力机4的主要功能是：1）压力调节：根据设定的制片半径和制片压力要求输出一定压力；2）压力控制：压力持续时间和多阶段压力施加可通过触摸屏设定。

成品检测系统5的主要功能是：1）检测出品的质量是否在要求的质量精度范围；2）检查出不合精度要求的产品自动装入回收箱；3）合格品自动堆垛和次品回收；4）统计合格品和次品比例，自动分析，并发出提示或报警。

控制端16的主要功能是：1）自动称量装置控制：主要通过检测称量装置的数据输出，经过模型计算和预测控制器处理后控制粉末的流量；2）各个操作步骤的时序逻辑协调：按照给定的时间顺序实现称量、搬运自动压片等各个操作的控制；3）生产制片参数的输入设定：通过触摸屏设定生产参数，如：粉末质量、压力控制等。输出显示报警信息生产状态提示信息等；4）生产管理统计报表输出：根据操作人员要求可输出各种主要生产管理报表；5）值班人员管理：值班人员信息录入，密码登陆开启、查看、控制等不同权限管理；6）机械手运动控制：实现机械手的时序逻辑控制；7）生产环境参数检测：检测环境温度、湿度，并发出提示或报警；8）生产设备自检：对生产设备关键部件自身的检测，并发出提示或报警。

Claims (5)

1.一种高精度智能粉末制片装置，包括料斗系统（1）、粉末称量装置（2）、机械手（3）、数控压力机（4）、成品检测系统（5）和脱模区（6），其特征是：粉末称量装置（2）设置在料斗系统（1）下方，脱模区（6）设置在数控压力机（4）下方，机械手（3）固定在机械手旋转平台（7）上，机械手旋转平台（7）能够带动机械手（3）360°旋转，料斗系统（1）、粉末称量装置（2）、机械手（3）、数控压力机（4）、成品检测系统（5）和脱模区（6）均匀围绕设置在机械手旋转平台（7）外围上。

2.根据权利要求1所述的一种高精度智能粉末制片装置，其特征在于：所述的料斗系统（1）包括一级料斗（8）和二级料斗（9），二级料斗（9）设置在一级料斗（8）下方，粉末称量装置（2）设置在二级料斗（9）下方，二级料斗（9）的出料口上设有流量控制阀（10），一级料斗（8）的出料口上设有电磁阀（15），二级料斗（9）内侧壁上设有压力传感器（14），压力传感器（14）、电磁阀（15）与控制端（16）连接。

3.根据权利要求2所述的一种高精度智能粉末制片装置，其特征在于：所述的粉末称量装置（2）包括量杯（11），量杯（11）设置在重量传感器（12）上，量杯（11）设置在二级料斗（9）出料口正下方，重量传感器（12）、流量控制阀（10）与控制端（16）连接，整个粉末称量装置（2）底部还设有隔振装置（13）。

4.根据权利要求3所述的一种高精度智能粉末制片装置，其特征在于：所述的数控压力机（4）包括模具（17），模具（17）上方设有扇片（18），扇片（18）通过驱动杆（20）与驱动装置连接，驱动装置与控制端（16）连接；

模具（17）上方还设有压头，压头对粉末进行加压成型。

5.根据权利要求4所述的一种高精度智能粉末制片装置，其特征在于：所述的成品检测系统（5）包括称量装置（19），称量装置（19）与控制端（16）连接。