CN216510969U - 一种多料桶粉体送料装置及送料系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多料桶粉体送料装置及送料系统，多料桶粉体送料装置包括装置架，装置架上于料桶的上侧设置有横向导轨，横向导轨上导向移动装配有横向移动部件，横向移动部件由横向驱动机构驱动，横向移动部件包括纵向导轨，纵向导轨上导向移动装配有纵向移动部件，纵向移动部件由纵向驱动机构驱动，纵向移动部件包括导向方向沿竖向延的竖向导轨，竖向导轨上导向移动装配有竖向移动部件，竖向移动部件由竖向驱动机构驱动，竖向移动部件上连接有用于由料桶内吸料或者向料桶内送料的输料管。本实用新型提供了一种可以配合多料桶粉体送料且可以降低人工劳动强度的多料桶粉体送料装置及使用该多料桶粉体送料装置的送料系统。

Description

一种多料桶粉体送料装置及送料系统

技术领域

本实用新型涉及粉体送料领域，尤其涉及一种多料桶粉体送料装置及送料系统。

背景技术

在动力电池隔膜材料、粉末冶金和3D打印金属粉体等领域，都面临着对粉体物料进行输送运输的需求。

在规模化生产过程中，为了使得粉体反应温度变化曲线均匀，通常使用多个料桶同时进入反应炉体中进行加热，多个料桶阵列状布置。在这种情况下，多采用大型轮轨式窑车和多个料桶作为粉体载体同步进行加热的工艺技术，由此，产生的技术问题就是料桶中如何实现进料出料，即如何将生料（未经加工的粉体）倒入料桶，以及如何将熟料（已经加工过的粉体）收集到大型料仓中进行存储。

对于熟料而言，由于连续生产的料桶中温度超过60℃以上，有的料桶中心温度超过200℃，工作环境温度高，传统技术采用人工下料费时费力，难于满足连续生产需求，且容易出现烫伤事故。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以配合多料桶粉体送料且可以降低人工劳动强度的多料桶粉体送料装置；本实用新型的目的还在于提供一种使用该多料桶粉体送料装置的送料系统。

为解决上述技术问题，本实用新型中多料桶粉体送料装置的技术方案如下：

一种多料桶粉体送料装置，包括装置架，装置架上于料桶的上侧设置有导向方向沿左右方向延伸的横向导轨，横向导轨上导向移动装配有横向移动部件，横向移动部件由横向驱动机构驱动，横向移动部件包括导向方向沿前后方向延伸的纵向导轨，纵向导轨上导向移动装配有纵向移动部件，纵向移动部件由纵向驱动机构驱动，纵向移动部件包括导向方向沿竖向延的竖向导轨，竖向导轨上导向移动装配有竖向移动部件，竖向移动部件由竖向驱动机构驱动，竖向移动部件上连接有用于由料桶内吸料或者向料桶内送料的输料管。

纵向移动部件上设置有相机支架，相机支架上固定有用于朝下拍摄料桶的工业相机。

横向驱动机构、纵向驱动机构和竖向驱动机构均为由PLC控制的电机驱动机构。

横向驱动机构包括固定于装置架上的横向齿条，横向驱动机构还包括设置于横向移动部件上的横向动力伺服电机，横向动力伺服电机的动力输出端连接有横向动力齿轮减速箱，横向动力齿轮减速箱的动力输出端连接有与横向齿条咬合传动的横向动力齿轮。

竖向驱动机构包括固定于竖向移动部件上的竖向齿条，竖向驱动机构还包括设置于纵向移动部件上的竖向动力伺服电机，竖向动力伺服电机的动力输出端连接有蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机的动力输出端连接有与竖向齿条咬合传动的竖向动力齿轮，蜗轮蜗杆减速机的减速比不小于60。

本实用新型中送料系统的技术方案为：

送料系统，包括轨道和用于在轨道上行走的送料小车，送料小车上分布有多个上端敞开的料桶，送料系统还包括多料桶粉体送料装置，多料桶粉体送料装置包括装置架，装置架上于料桶的上侧设置有导向方向沿左右方向延伸的横向导轨，横向导轨上导向移动装配有横向移动部件，横向移动部件由横向驱动机构驱动，横向移动部件包括导向方向沿前后方向延伸的纵向导轨，纵向导轨上导向移动装配有纵向移动部件，纵向移动部件由纵向驱动机构驱动，纵向移动部件包括导向方向沿竖向延的竖向导轨，竖向导轨上导向移动装配有竖向移动部件，竖向移动部件由竖向驱动机构驱动，竖向移动部件上连接有用于由料桶内吸料或者向料桶内送料的输料管。

纵向移动部件上设置有相机支架，相机支架上固定有用于朝下拍摄料桶的工业相机。

横向驱动机构、纵向驱动机构和竖向驱动机构均为由PLC控制的电机驱动机构。

横向驱动机构包括固定于装置架上的横向齿条，横向驱动机构还包括设置于横向移动部件上的横向动力伺服电机，横向动力伺服电机的动力输出端连接有横向动力齿轮减速箱，横向动力齿轮减速箱的动力输出端连接有与横向齿条咬合传动的横向动力齿轮。

竖向驱动机构包括固定于竖向移动部件上的竖向齿条，竖向驱动机构还包括设置于纵向移动部件上的竖向动力伺服电机，竖向动力伺服电机的动力输出端连接有蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机的动力输出端连接有与竖向齿条咬合传动的竖向动力齿轮，蜗轮蜗杆减速机的减速比不小于60。

本实用新型的有益效果为：使用时，送料小车载着多个料桶移动至横向移动部件和纵向移动部件的下侧，横向移动部件横向移动，纵向移动部件纵向移动，可以改变输料管的平面位置，使得输料管移动到与料桶对应的位置，随后竖向移动部件带动输料管上下移动，输料管用于由料桶内吸料或者向料桶内送料，从而完成料桶内粉料的出料或入料过程，不需要人工进行出料或入料，降低了工人的劳动强度。

附图说明

图1是本实用新型中送料系统的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中多料桶粉体送料装置的结构示意图；

图3是图2中横向移动部件与装置架的配合示意图；

图4是图2中竖向移动部件与装置架的配合示意图；

图5是图2中真空吸料头的结构示意图；

图6是图5的立体结构图；

图7是图1中工业相机与竖向移动部件的配合示意图；

图8是工业相机的移动路线图；

图中：1、料桶；2、送料小车；3、真空吸料头；4、装置架；5、横向齿条；6、横向导轨；7、横梁；8、纵向移动滑块；9、导管；10、同步连接杆；11、纵向齿条；12、纵向动力齿轮；13、纵向导轨；14、纵向动力伺服电机；15、纵向滑台连接板；16、竖向动力伺服电机；17、涡轮蜗杆减速机；18、竖向动力齿轮；19、竖向齿条；20、输料管；21、竖向移动滑块；22、气动马达；23、旋转动作驱动齿轮；24、轴承；25、导引头；26、真空发生器；27、弹性破碎片；28、相机支架；29、工业相机；30、横向移动部件；31、进料孔。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。

本实用新型中送料系统的实施例如图1~8所示：包括多料桶粉体送料装置，还包括轨道和用于在轨道上行走的送料小车2，送料小车上分布有多个上端敞开的料桶1，多个是指不少于三个，本实施例中，料桶1共有20个，20个料桶以4*5的分布方式矩阵式分布。

多料桶粉体送料装置包括装置架4，装置架包括位于轨道两侧的装置架支腿和固定于装置架支腿顶部的顶部框架，顶部框架为方框框架结构，装置架旁设置有位置开关，当送料小车移动到顶部框架下侧时，送料小车触发位置开关信号，送料小车停止运动，送料小车位于顶部框架的下侧对应位置。

顶部框架的前后两侧设置有导向方向沿左右方向延伸的横向导轨6，横向导轨6上导向移动装配有横向移动部件30，横向移动部件由横向驱动机构驱动，横向移动部件包括导向方向沿前后方向延伸的纵向导轨13，纵向导轨13上导向移动装配有纵向移动部件，纵向移动部件由纵向驱动机构驱动，纵向移动部件包括导向方向沿竖向延的竖向导轨，竖向导轨上导向移动装配有竖向移动部件，竖向移动部件由竖向驱动机构驱动，竖向移动部件上连接有用于由料桶内吸料的输料管20，输料管的上端连接有导管。

在本实施例中，横向驱动机构、纵向驱动机构和竖向驱动机构均为由PLC控制的电机驱动机构。

横向驱动机构包括固定于顶部框架前后两侧的横向齿5条，横向驱动机构还包括设置于横向移动部件30上的横向动力伺服电机，横向移动部件30包括横梁7，横向动力伺服电机与横梁7相连，横向动力伺服电机的动力输出端连接有横向动力齿轮减速箱，横向动力齿轮减速箱的动力输出端连接有与横向齿条咬合传动的横向动力齿轮。

纵向驱动机构包括固定于横向移动部件上的纵向齿条11，纵向驱动机构还包括设置于纵向移动部件上的纵向动力伺服电机14，纵向动力伺服电机14的动力输出端连接有纵向动力齿轮减速箱，纵向动力齿轮减速箱的动力输出端连接有与纵向齿条11咬合传动的纵向动力齿轮12。

竖向驱动机构包括固定于竖向移动部件上的竖向齿条19，竖向驱动机构还包括设置于纵向移动部件上的竖向动力伺服电机16，竖向动力伺服电机16的动力输出端连接有蜗轮蜗杆减速机17，蜗轮蜗杆减速机17的动力输出端连接有与竖向齿条咬合传动的竖向动力齿轮18，蜗轮蜗杆减速机17的减速比不小于60。

竖向移动部件为滑板结构，竖向移动部件上连接有用于由料桶内吸料的输料管20，输料管20的上端连接有导管。输料管的下端具有真空吸料头3，真空吸料头包括吸料头本体，吸料头本体上通过轴承24转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的导引头25，吸料头本体上固定有气动马达22，气动马达22的输出轴上连接有旋转动作驱动齿轮23，旋转动作驱动齿轮23驱动导引头25绕其转动轴线转动。导引头的下端具有两个对称布置的进料孔31，导引头25的上侧设置有真空发生器26，真空发生器26固定于吸料头本体上。导引头的外周对称布置有两个弹性破碎片27。

纵向移动部件上设置有相机支架28，相机支架上固定有用于朝下拍摄料桶的工业相机29。

本实用新型的使用过程如下：送料小车沿轨道行驶至装置架旁，通过设置在轨道地面上的位置开关信号停止送料小车的运动，实现送料小车的定位，工业相机逐个定位料桶和吸料的过程中，送料小车保持不动，直至完成整车所有料桶的吸料过程，进入下一个送料小车的下料循环。利用PLC控制纵向移动滑块移动至如图8所示的坐标原点，使得工业相机29的光轴对准按照计算所得的位置，在运动过程中，真空吸料头上限位置保持高于料桶最上端，以免发生干涉现象。

纵向移动滑块移动停止运动一段时间后进行拍摄，并将图像输入一个工业计算机中，包括对准的圆形料桶和其它不完整的圆形料桶，为相机的拍摄区域。

在工业计算机中采用模板匹配的方法确定图像中心与料桶上端中心的相对位置，使用标准图片（像素值小于拍摄图片）在拍摄照片中进行滑动比较，找到与标准图片相似度最高的图片，并且分析标定标准图片32中的最大圆的圆心和半径，采用选举法霍夫圆检测方法通过调整参数值得到料桶外圆的圆心像素坐标和半径。

以料桶外圆尺寸和外圆半径像素长度的比例关系确定圆心偏移尺寸值，同样比例关系计算标准图片圆心与拍摄图片中心的偏移量。

将偏移量（XY轴）数据传输至运动控制PLC中并转动伺服电机拖动纵向移动滑块移动，使得真空吸料头3对准料桶上端中心位置，然后真空吸料头3在竖向动力伺服电机的驱动下向下移动，并打开真空发生器26和气动马达22的开关开始吸料，直到料桶底部位置，完成单个料桶粉体的吸料工作。重复以上过程，将送料小车上所有料桶中的粉体输送至料仓内，完成一个送料小车循环。

采用工业相机摄像方法逐个检测料桶中心与数控定位位置的差值，并利用运动型PLC实现桁架三维坐标定位，使用真空吸料方法提升真空度，设计增大气流流速提高气流的携粉能力，实现了不确定位置多个料桶粉体下料的自动化吸料。

本实用新型解决的技术问题：

1、利用真空吸料方法实现自动下料，将多个料桶中的粉体收集到料仓中，首先需要将真空吸料头配合工业相机逐个定位于料桶上方。

1.1、三维定位运动机构如图2所示，在装置架4上设置两个对称的横向齿条5和横梁7上的齿轮相配合并使用横向动力伺服电动机驱动，采用横向导轨6和横梁上的滑块配合保证运动方向；在横梁上，设置纵向移动滑块8，采用纵向动力伺服电机14和减速齿轮箱驱动纵向动力齿轮12转动，通过固定于横向框架上并与纵向动力齿轮12啮合的纵向齿条11反作用力推动纵向滑台连接板15和纵向移动快8纵向移动，并以纵向导轨13保证运动方向和精度，实现定位如图3所示；上下方向运动机构如图4所示，竖向动力伺服电机16通过蜗轮蜗杆减速机17使上下方向动力齿轮转动带动连接于竖向移动滑块21和固结于其上的竖向齿条19上下移动，运动方向同样由导轨和滑块确定，竖向移动滑块21上固定连接输料管20，保证真空吸料头3的运动稳定性，并且通过蜗轮蜗杆减速比大于60以维持自锁。

1.2 通过以上设计，实现如图2所示的行走三维坐标系XYZ方向，其中，XY方向运动点构成的平面覆盖如图1所示的送料小车2停止区域，并各向外扩展300mm以上，保证不同送料小车和测量装置移动空间。Z轴方向上，通过设计上竖向移动滑块的高度，使得真空吸料头3最低位置达到料桶底部，最高位置高于通过送料小车的最高点位置。

1.3 真空吸料头结构如图5所示，气动马达22输出轴连接旋转动作驱动齿轮23驱动导引头25进行旋转，导引头25通过轴承24与真空发生器26动连接，在吸料过程中旋转吸附粉体送入输料管中，为了增大吸附作用，进料孔使用与竖直方向对称的2个贯穿孔结构，能够形成外部空气气流通过并携带表面粉体，并且在受力上对称消除偏摆力；更进一步的，在真空吸料头结构中设置真空发生器26，使用向上的高速气流增加局部真空度，增加携粉效果。粉体在热加工后会硬度较大，难于直接吸附，所以在导引头25外侧设置弹性破碎片27，在导引头35下端和外侧的破碎片凸起部分在旋转过程中与粉体表面接触并破碎粉体，由气流作用携带粉体并输运至粉体传送管20中。

2. 采用图像方法进行位置测量，用无接触方式确定较大范围内的料桶上端表面中心的相对位置，如图6所示，在真空吸料头的旁边设置一个相机支架28，固定于纵向移动滑块8的侧边上，支架下平面水平，工业相机29安装于相机支架28上，相机的方向竖直向下，并且光轴与粉体传送管20中心线的距离d使得相机所摄照片图像不包含吸料口部分，消除影响图片分析质量。

在本实用新型的其它实施例中：如果送料小车每次的位置是绝对固定的，各个料桶每次的位置均为一致的，工业相机也可以不设，此时不需要每次去拍摄料桶的位置，采用固定程序，让真空吸料头去吸每一个料桶中的粉料；当然本实用新型中的输料管也可以是用于向料桶内送料；横向驱动机构、纵向驱动机构和竖向驱动机构也可以不是电机驱动机构，比如说通过气缸、液压缸或电动推杆等来实现对应部件的横向移动、纵向移动和竖向移动。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种多料桶粉体送料装置，其特征在于：包括装置架，装置架上于料桶的上侧设置有导向方向沿左右方向延伸的横向导轨，横向导轨上导向移动装配有横向移动部件，横向移动部件由横向驱动机构驱动，横向移动部件包括导向方向沿前后方向延伸的纵向导轨，纵向导轨上导向移动装配有纵向移动部件，纵向移动部件由纵向驱动机构驱动，纵向移动部件包括导向方向沿竖向延的竖向导轨，竖向导轨上导向移动装配有竖向移动部件，竖向移动部件由竖向驱动机构驱动，竖向移动部件上连接有用于由料桶内吸料或者向料桶内送料的输料管。

2.根据权利要求1所述的多料桶粉体送料装置，其特征在于：纵向移动部件上设置有相机支架，相机支架上固定有用于朝下拍摄料桶的工业相机。

3.根据权利要求1所述的多料桶粉体送料装置，其特征在于：横向驱动机构、纵向驱动机构和竖向驱动机构均为由PLC控制的电机驱动机构。

4.根据权利要求1所述的多料桶粉体送料装置，其特征在于：横向驱动机构包括固定于装置架上的横向齿条，横向驱动机构还包括设置于横向移动部件上的横向动力伺服电机，横向动力伺服电机的动力输出端连接有横向动力齿轮减速箱，横向动力齿轮减速箱的动力输出端连接有与横向齿条咬合传动的横向动力齿轮。

5.根据权利要求1~4任意一项所述的多料桶粉体送料装置，其特征在于：竖向驱动机构包括固定于竖向移动部件上的竖向齿条，竖向驱动机构还包括设置于纵向移动部件上的竖向动力伺服电机，竖向动力伺服电机的动力输出端连接有蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机的动力输出端连接有与竖向齿条咬合传动的竖向动力齿轮，蜗轮蜗杆减速机的减速比不小于60。

6.送料系统，包括轨道和用于在轨道上行走的送料小车，送料小车上分布有多个上端敞开的料桶，其特征在于：送料系统还包括多料桶粉体送料装置，多料桶粉体送料装置包括装置架，装置架上于料桶的上侧设置有导向方向沿左右方向延伸的横向导轨，横向导轨上导向移动装配有横向移动部件，横向移动部件由横向驱动机构驱动，横向移动部件包括导向方向沿前后方向延伸的纵向导轨，纵向导轨上导向移动装配有纵向移动部件，纵向移动部件由纵向驱动机构驱动，纵向移动部件包括导向方向沿竖向延的竖向导轨，竖向导轨上导向移动装配有竖向移动部件，竖向移动部件由竖向驱动机构驱动，竖向移动部件上连接有用于由料桶内吸料或者向料桶内送料的输料管。

7.根据权利要求6所述的送料系统，其特征在于：纵向移动部件上设置有相机支架，相机支架上固定有用于朝下拍摄料桶的工业相机。

8.根据权利要求6所述的送料系统，其特征在于：横向驱动机构、纵向驱动机构和竖向驱动机构均为由PLC控制的电机驱动机构。

9.根据权利要求6所述的送料系统，其特征在于：横向驱动机构包括固定于装置架上的横向齿条，横向驱动机构还包括设置于横向移动部件上的横向动力伺服电机，横向动力伺服电机的动力输出端连接有横向动力齿轮减速箱，横向动力齿轮减速箱的动力输出端连接有与横向齿条咬合传动的横向动力齿轮。

10.根据权利要求6~9任意一项所述的送料系统，其特征在于：竖向驱动机构包括固定于竖向移动部件上的竖向齿条，竖向驱动机构还包括设置于纵向移动部件上的竖向动力伺服电机，竖向动力伺服电机的动力输出端连接有蜗轮蜗杆减速机，蜗轮蜗杆减速机的动力输出端连接有与竖向齿条咬合传动的竖向动力齿轮，蜗轮蜗杆减速机的减速比不小于60。

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