CN108020301A - 一种粉末自动称量设备及其称量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粉末自动称量设备及其称量方法，包括送粉机构、称量传感器、搅拌机构、微量送粉机构、称量控制器及料杯，称量设备采用质量法原理，按照产品规格参数的要求自动对来料粉体进行逐份称量；送粉机构包括两级粉料传输方式，分别用于快速投料和精准投料；称量传感器在线时时向控制系统反馈当前的重量数据；称量控制器采用闭环控制，通过读取重量数据控制送粉机构启停；搅拌机构用于增加料斗内粉体的流动性；粉尘浓度检测仪器在线检测粉体浓度，将数据及时反馈给控制系统；静电消除器放置在粉体料斗和落料口处，用于消除静电。本发明将工人从纯手工操作的环境中解脱出来，提高了生产效率，节约人力资源，同时也避免了粉尘颗粒对人体健康造成的不良影响。

Description

一种粉末自动称量设备及其称量方法

技术领域

本发明涉及一种粉末自动称量设备及其称量方法，用于按照产品规格参数的要求自动对来料粉体进行逐份称量。

背景技术

粉料精准称量在LED制造、热电池制造等领域都有广泛的需求。当前在生产中存在以下几个方面的问题：一是主要以手工制作为主，自动化程度不高；二是对操作人员的熟练化程度要求高，生产效率低。因此开发出一套粉末自动称量设备很有必要，可以有效解决企业成产过程中的实际问题。

发明内容

针对目前粉体称量过程中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种粉末自动称量设备及其称量方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的称量设备包括送粉机构、安装支架、称量传感器、微量送粉机构、称量控制器及料杯，其中送粉机构及称量传感器分别安装在安装支架上，所述料杯放置在称量传感器上，所述微量送粉机构与送粉机构相连、并位于所述料杯的上方；所述送粉机构包括伺服电机、落料腔体、送料螺杆及料斗，所述微量送粉机构包括储料腔体、多功能电机、搅拌轴及搅拌叶片，该落料腔体安装在所述安装支架上，上方连接有所述料斗，所述落料腔体内转动安装有送料螺杆，该送料螺杆的一端与安装在落料腔体上的所述伺服电机相连，通过该伺服电机驱动旋转、将由所述料斗落下的粉料输送到储料腔体，完成第一级送料；所述储料腔体与落料腔体相连通，所述多功能电机安装在储料腔体上，输出端分别连接有位于储料腔体内、可旋转的搅拌叶片以及可升降的搅拌轴，通过所述多功能电机驱动搅拌轴升降，控制粉料由所述储料腔体底部落入所述料杯中，完成第二级送料，落入该料杯中的粉料通过所述称量传感器称量；所述称量传感器、伺服电机及多功能电机分别与所述称量控制器电连接。

其中：所述安装支架上还安装有搅拌机构，该搅拌机构包括动力源及搅拌杆，所述动力源固接在安装支架上，所述搅拌杆的一端与该动力源的输出端相连，另一端伸入所述料斗内，对料斗内的粉料进行搅拌；所述搅拌轴的上端与多功能电机的输出端相连，下端为末端锥形口，在靠近下端的部位设有用于充满定量粉料的槽口，所述搅拌轴在完成一次升降的过程中由该槽口定量带出粉料落入所述料杯；所述末端锥形口为倒置的锥台状结构，通过所述多功能电机驱动搅拌轴的升降调节该末端锥形口的张口尺寸，即调节该末端锥形口的圆周表面与所述储料腔体底部落料口之间的间隙；所述称量传感器的一侧设有用于检测称量设备周边粉尘浓度的粉尘浓度检测检测仪器；所述储料腔体底部开有落料口，在靠近该落料口的位置设有消除称量过程中产生的粉体静电的静电消除器，所述静电消除器与所述称量控制器电连接。

本发明粉末自动称量设备的称量方法，具体步骤为：

A.将要称量的粉料倒入所述料斗内，启动称量设备；

B.根据目标称量值，所述称量控制器控制伺服电机驱动送料螺杆完成第一次送料，粉料被送入到所述储料腔体内，由底部的落料口下落至所述料杯中，同时读取所述称量传感器反馈到称量控制器的数据，根据称量与伺服电机转速的关系时时调节所述伺服电机的转速；

C.在第一次送料的过程中，所述多功能电机保持匀速旋转运动，驱动所述搅拌叶片对储料腔体内的粉料进行搅拌，增加粉料的流动速度；

D.当所述称量传感器反馈的实际称量数值达到目标称量值的90％～95％时，所述多功能电机驱动搅拌轴开始调节末端锥形口的张口尺寸，降低粉料下落流量；

E.当所述称量传感器反馈的实际称量数值达到目标称量值的95％～98％时，所述多功能电机驱动搅拌轴实现直线往复运动，在此过程中，当搅拌轴收缩进储料腔体内时，承载定量的粉料，当所述搅拌轴伸到储料腔体外时，粉料由于重量作用落入所述料杯中，如此往复数次，直至称量完成。

其中：所述搅拌轴的上端与多功能电机的输出端相连，下端为末端锥形口，在靠近下端的部位设有用于充满定量粉料的槽口；当所述槽口收缩进储料腔体内时，该槽口内充满定量的粉料，当所述槽口伸到储料腔体外时，粉料由于重量作用落入料杯中，如此往复数次，直至称量完成；称量结束后，将所述料杯中的粉料倒入模具内后，换入清洁的料杯并将当次用过的料杯进行清理整洁；所述末端锥形口为倒置的锥台状结构，所述张口尺寸即为该末端锥形口在搅拌轴的升降过程中与所述储料腔体底部落料口之间的间隙。

本发明的优点与积极效果为：

本发明能够实现粉末的精准自动称量，将工人从纯手工操作的环境中解脱出来，提高了生产效率，节约人力资源，同时也避免了粉尘颗粒对人体健康造成的不良影响。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中送粉机构的结构示意图；

图3为图2中搅拌轴的结构示意图；

其中：1为送粉机构，2为安装支架，3为称量传感器，4为微量送粉机构，5为称量控制器，6为粉尘浓度检测仪器，7为静电消除器，8为触摸屏，9为料杯，10为伺服电机，11为送料螺杆，12为料斗，13为储料腔体，14为多功能电机，15为搅拌轴，16为末端锥形口，17为槽口，18为搅拌叶片，19为落料腔体，20为搅拌机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括送粉机构1、安装支架2、称量传感器3、微量送粉机构4、称量控制器5、粉尘浓度检测仪器6、静电消除器7、触摸屏8及料杯9，其中送粉机构1及称量传感器3分别安装在安装支架2上，料杯9放置在称量传感器3上，微量送粉机构4与送粉机构1相连、并位于料杯9的上方。称量传感器3可以是称量传感器，也可以采用具有通讯功能的电子天平，用于在线时时向控制系统反馈当前的重量数据。

如图2所示，送粉机构1包括伺服电机10、落料腔体19、送料螺杆11及料斗12，落料腔体19固定在安装支架2上，上方连接有料斗12，落料腔体19内转动安装有送料螺杆11，该送料螺杆11的一端与固定在落料腔体19上的伺服电机10相连。通过伺服电机10直接驱动送料螺杆11旋转，将由料斗12落下的粉料输送到微量送粉机构4的储料腔体13中，完成第一级送料，用于快速向料杯9中投料。为了便于料斗12内的粉料能够通畅落料，本发明在安装支架2上还安装了搅拌机构20，该搅拌机构20包括动力源(可为气动马达或电机驱动)及搅拌杆，动力源固接在安装支架2上，搅拌杆的一端与该动力源的输出端相连，另一端伸入料斗12内，对料斗12内的粉料进行搅拌。

如图2、图3所示，微量送粉机构4包括储料腔体13、多功能电机14、搅拌轴15及搅拌叶片18，储料腔体13与落料腔体19相连通，多功能电机14安装在储料腔体13上，该多功能电机14能够实现轴向平动及绕中心轴线旋转的两个自由度，即多功能电机14的输出端分别连接有位于储料腔体13内、可旋转的搅拌叶片18以及可升降的搅拌轴15。搅拌轴15的上端与多功能电机14的输出端相连，下端为末端锥形口16，该末端锥形口16为倒置的锥台状结构，通过多功能电机14驱动搅拌轴15的升降调节末端锥形口16的张口尺寸，即调节末端锥形口16的圆周表面与储料腔体13底部开设的落料口之间的间隙，进而调控落粉流速。在搅拌轴15靠近下端的部位设有用于充满定量粉料的槽口17，通过多功能电机14驱动搅拌轴15升降，搅拌轴15在完成一次升降的过程中由该槽口17定量带出粉料落入料杯9中，完成第二级送料，用于精准投料；落入料杯9中的粉料通过称量传感器3称量。槽口17的尺寸由称量精度、粉体材料决定，用于精确调节落料量。搅拌叶片18由多功能电机14驱动旋转，用于搅拌储料腔体13中的粉料，避免粉料下落过程出现“架桥”等现象。

如图1所示，在称量传感器3的一侧设有粉尘浓度检测检测仪器6，用于检测称量设备周边的粉尘浓度，当超过警戒值时进行报警，保证生产安全。储料腔体13底部开有落料口，在靠近该落料口的位置设有静电消除器7，消除称量过程中产生的粉体静电。

本发明的称量传感器3、静电消除器7、伺服电机10及多功能电机14分别与称量控制器5电连接，称量控制器5采用闭环控制，通过读取称量传感器3称量的重量数据控制送粉机构1启停。称量控制器5还电连接有触摸屏8，用于操作工人设置具体的粉料称量值等参数。

本发明与粉料直接接触的零部件，包括料斗12、送料螺杆11、落料腔体19、储料腔体13、搅拌轴15及搅拌叶片18都采用防腐蚀性的材料(如不锈钢材质)，或表面喷涂防腐蚀漆面。本发明的所有电器元件采用较高的IP防护等级，避免金属类粉体进入器件内部造成短路。

本发明的称量控制器5为现有技术。本发明的称量传感器3为市购产品，购置于梅特勒—托利多国际贸易(上海)有限公司，型号为ML203T。粉尘浓度检测仪器6为市购产品，购置于青岛旭宇环保科技有限公司，型号为GCG1000。静电消除器7为市购产品，购置于菲舍尔静电设备有限公司，型号为3810。多功能电机14为市购产品，购置于海顿科克直线传动公司，型号为LR43HM4R。

本发明粉末自动称量设备采用质量法原理，按照产品规格参数的要求自动对来料粉体进行逐份称量。以人工辅助操作为例，具体称量步骤为：

A.工人将要称量的粉料倒入料斗12内，并启动称量设备开始称量；同时，微量送粉机构4自动启动对料斗12内的粉料进行搅拌促进粉料流动性，具体驱动方式气动马达或者电机等方式；

B.根据目标称量值，称量控制器5控制伺服电机10驱动送料螺杆11完成第一次送料，粉料被送入到储料腔体13内，由底部的落料口下落至料杯9中，同时读取称量传感器3反馈到称量控制器5的数据，根据称量与伺服电机10转速的关系时时调节伺服电机10的转速；

C.在第一次送料的过程中，多功能电机14保持匀速旋转运动，驱动搅拌叶片18对储料腔体13内的粉料进行搅拌，增加粉料的流动速度；

D.当称量传感器3反馈的实际称量数值达到目标称量值的90％～95％时，多功能电机14驱动搅拌轴15开始调节末端锥形口16的张口尺寸，降低粉料下落流量；

E.当称量传感器3反馈的实际称量数值达到目标称量值的95％～98％时，多功能电机14驱动搅拌轴15实现直线往复运动，在此过程中，当搅拌轴15上的槽口17收缩进储料腔体13内时，该槽口17内充满定量的粉料，当搅拌轴15上的槽口17伸到储料腔体13外时，粉料由于重量作用落入料杯9中，如此往复数次，直至称量完成。

称量结束后，将料杯9中的粉料倒入容器后模具内，换入清洁的料杯并将当次用过的料杯进行清理整洁。如此往复可以完成多次称量作业。具体操作过程中，可将工人替换成工业机器人以实现无人化作业；可将称量时间和称量数值上传到车间内的生产管理系统以便于实现整个制造流程的信息化管理。

Claims (10)

1.一种粉末自动称量设备，其特征在于：包括送粉机构(1)、安装支架(2)、称量传感器(3)、微量送粉机构(4)、称量控制器(5)及料杯(9)，其中送粉机构(1)及称量传感器(3)分别安装在安装支架(2)上，所述料杯(9)放置在称量传感器(3)上，所述微量送粉机构(4)与送粉机构(1)相连、并位于所述料杯(9)的上方；所述送粉机构(1)包括伺服电机(10)、落料腔体(19)、送料螺杆(11)及料斗(12)，所述微量送粉机构(4)包括储料腔体(13)、多功能电机(14)、搅拌轴(15)及搅拌叶片(18)，该落料腔体(19)安装在所述安装支架(2)上，上方连接有所述料斗(12)，所述落料腔体(19)内转动安装有送料螺杆(11)，该送料螺杆(11)的一端与安装在落料腔体(19)上的所述伺服电机(10)相连，通过该伺服电机(10)驱动旋转、将由所述料斗(12)落下的粉料输送到储料腔体(13)，完成第一级送料；所述储料腔体(13)与落料腔体(19)相连通，所述多功能电机(14)安装在储料腔体(13)上，输出端分别连接有位于储料腔体(13)内、可旋转的搅拌叶片(18)以及可升降的搅拌轴(15)，通过所述多功能电机(14)驱动搅拌轴(15)升降，控制粉料由所述储料腔体(13)底部落入所述料杯(9)中，完成第二级送料，落入该料杯(9)中的粉料通过所述称量传感器(3)称量；所述称量传感器(3)、伺服电机(10)及多功能电机(14)分别与所述称量控制器(5)电连接。

2.按权利要求1所述粉末自动称量设备，其特征在于：所述安装支架(2)上还安装有搅拌机构(20)，该搅拌机构(20)包括动力源及搅拌杆，所述动力源固接在安装支架(2)上，所述搅拌杆的一端与该动力源的输出端相连，另一端伸入所述料斗(12)内，对料斗(12)内的粉料进行搅拌。

3.按权利要求1所述粉末自动称量设备，其特征在于：所述搅拌轴(15)的上端与多功能电机(14)的输出端相连，下端为末端锥形口(16)，在靠近下端的部位设有用于充满定量粉料的槽口(17)，所述搅拌轴(15)在完成一次升降的过程中由该槽口(17)定量带出粉料落入所述料杯(9)中。

4.按权利要求3所述粉末自动称量设备，其特征在于：所述末端锥形口(16)为倒置的锥台状结构，通过所述多功能电机(14)驱动搅拌轴(15)的升降调节该末端锥形口(16)的张口尺寸，即调节该末端锥形口(16)的圆周表面与所述储料腔体(13)底部落料口之间的间隙。

5.按权利要求1所述粉末自动称量设备，其特征在于：所述称量传感器(3)的一侧设有用于检测称量设备周边粉尘浓度的粉尘浓度检测检测仪器(6)。

6.按权利要求1所述粉末自动称量设备，其特征在于：所述储料腔体(13)底部开有落料口，在靠近该落料口的位置设有消除称量过程中产生的粉体静电的静电消除器(7)，所述静电消除器(7)与所述称量控制器(5)电连接。

7.一种权利要求1至6任一权利要求所述粉末自动称量设备的称量方法，其特征在于：具体步骤为：

A.将要称量的粉料倒入所述料斗(12)内，启动称量设备；

B.根据目标称量值，所述称量控制器(5)控制伺服电机(10)驱动送料螺杆(11)完成第一次送料，粉料被送入到所述储料腔体(13)内，由底部的落料口下落至所述料杯(9)中，同时读取所述称量传感器(3)反馈到称量控制器(5)的数据，根据称量与伺服电机(10)转速的关系时时调节所述伺服电机(10)的转速；

C.在第一次送料的过程中，所述多功能电机(14)保持匀速旋转运动，驱动所述搅拌叶片(18)对储料腔体(13)内的粉料进行搅拌，增加粉料的流动速度；

D.当所述称量传感器(3)反馈的实际称量数值达到目标称量值的90％～95％时，所述多功能电机(14)驱动搅拌轴(15)开始调节末端锥形口(16)的张口尺寸，降低粉料下落流量；

E.当所述称量传感器(3)反馈的实际称量数值达到目标称量值的95％～98％时，所述多功能电机(14)驱动搅拌轴(15)实现直线往复运动，在此过程中，当搅拌轴(15)收缩进储料腔体(13)内时，承载定量的粉料，当所述搅拌轴(15)伸到储料腔体(13)外时，粉料由于重量作用落入所述料杯(9)中，如此往复数次，直至称量完成。

8.按权利要求7所述的称量方法，其特征在于：所述搅拌轴(15)的上端与多功能电机(14)的输出端相连，下端为末端锥形口(16)，在靠近下端的部位设有用于充满定量粉料的槽口(17)；当所述槽口(17)收缩进储料腔体(13)内时，该槽口(17)内充满定量的粉料，当所述槽口(17)伸到储料腔体(13)外时，粉料由于重量作用落入料杯(9)中，如此往复数次，直至称量完成。

9.按权利要求7所述的称量方法，其特征在于：称量结束后，将所述料杯(9)中的粉料倒入模具内后，换入清洁的料杯并将当次用过的料杯进行清理整洁。

10.按权利要求7所述的称量方法，其特征在于：所述末端锥形口(16)为倒置的锥台状结构，所述张口尺寸即为该末端锥形口(16)在搅拌轴(15)的升降过程中与所述储料腔体(13)底部落料口之间的间隙。