CN205958091U - 一种自动化微量容积法粉末称量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动化微量容积法粉末称量装置，包括第一搅拌机、传输桶、粉料杯和容量杯；所述第一搅拌机上设有进料口和出料口，所述第一搅拌机内设有用于偏心的第一螺杆、第二螺杆以及第一伺服电机和第二伺服电机；所述出料口相对于所述第二螺杆靠下设置；所述出料口通过传输桶与所述粉料杯连接；所述粉料杯内设有第二搅拌机，所述第二搅拌机包括驱动装置、搅拌杆和搅拌叶片，所述搅拌叶片向下倾斜设置于所述搅拌杆上，所述粉料杯底部设置有粉料出料口；所述粉料杯通过气动元件水平移动；还包括一容量杯，所述容量杯的杯口与所述粉料出料口外切；所述定容量杯底部设有活门，所述活门通过活门伺服机构控制开闭。

Description

一种自动化微量容积法粉末称量装置

技术领域

本实用新型属于自动化称量技术领域，具体涉及一种自动化微量容积法粉末称量装置。

背景技术

目前国内针对粉末状固体的称量主要是电子天平,相关的容积法称量主要应用于液体称量。电子天平的称量可以达到精确，但是称量需要一定的稳定时间，称量速度较长且用电子天平实现自动化称量难度大且不稳定。电子天平称量需要放置一段时间的达到稳定状态后进行读数，难以实现自动化定量称量，尤其是对高精度微量粉末的称量，很难进行定量。主要原因，自动加粉末状固体慢慢逼近目标重量的过程复杂且稳定时间长，过程中一旦超过目标重量很难回头，精度很难控制。容积法称量目前主要用于液体的定量称量，由于液体本身的特性与固体粉末不一样，液体的连通性可以确保容积，且液体没有固体本身的固体张力，不需要考虑固体相互之间的支撑作用带来的密度不均匀的影响。液体的密度是均匀的，容积法定量称量的前提就是密度。密度一致，体积一致，则称量的结果就是可靠的，唯一的。

所以，目前制约着粉末状固体采用容积法定容称量的主要因素是粉末本身密度和称量的体积。本实用新型主要针对这制约粉末状固体容积法定量称量的这两个因素进行分析并解决，以此实现传统电子天 平称量所无法完成的粉末状固体的自动化、快速、超精、微量、定量称量。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种容积法自动化超精微量定量称量方法，解决了现有技术中存在的问题：面对粉末状固体的微量定量称量提供高效、精准的自动化称量工具。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种自动化微量容积法粉末称量装置，包括第一搅拌机、传输桶、粉料杯和定容量杯；

所述第一搅拌机上设有进料口和出料口，所述第一搅拌机内设有用于偏心搅拌的第一螺杆、第二螺杆以及带动所述第一螺杆转动的第一伺服电机和带动所述第二螺杆转动的第二伺服电机；所述出料口相对于所述第二螺杆靠下设置；

所述第一搅拌机的出料口通过传输桶与所述粉料杯连接；

所述粉料杯内设有第二搅拌机，所述第二搅拌机包括驱动装置、搅拌杆和搅拌叶片，所述搅拌叶片向下倾斜设置于所述搅拌杆上，所述驱动装置用于带动所述搅拌杆转动；所述粉料杯底部设置有粉料出料口；

所述粉料杯底部设有推料送料装置，所述推料送料装置包括推料平板和第推料气缸；所述推料平板通过推料气缸推动粉料杯移动；

所述定容量杯的杯口与所述粉料出料口外切；所述定容量杯底部 设有落料活门，所述落料活门通过第三伺服电机控制；

还包括一控制器，所述第一伺服电机、第二伺服电机、第二搅拌机、第三伺服电机分别通过第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路和第四驱动电路与所述控制器连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述第一搅拌机内设有料位光电传感器，所述料位光电传感器与所述控制器的输入端连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述第二搅拌机箱体为抛物线形结构。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述第一伺服电机为永磁交流伺服同步电机。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述粉料出料口设有刮料机构。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述粉料杯内设有容量传感器，所述容量传感器与所述控制器的输入端连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述定容量杯还设有量杯清理刷。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述定容量杯内设有偏压装置。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述第一螺杆包括螺杆本体和与所述螺杆本体连接的弧形搅拌叶，所述弧形搅拌叶一端与螺杆本体连接，另一端连接有倾斜设置的连接杆，所述连接杆与所述弧形搅拌叶铰接；

所述螺杆本体分别与所述圆弧形搅拌叶和连接杆呈55度夹角和45度夹角。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型自动化称量、称量速度更快、微量称量精度高、连续称量稳定性高，面对粉末状固体的微量定量称量提供高效、精准的自动化称量工具。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种自动化微量容积法粉末称量装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的推料送料装置的结构示意图；

图3为本实用新型提供的螺杆的结构示意图；

图4为本实用新型提供的刮料结构的结构示意图；

图5为本实用新型提供的一种自动化微量容积法粉末称量装置得电路图；

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

0、第一伺服电机；1、第一搅拌机；2、第一螺杆；201、螺杆本体；202、弧形搅拌叶；203连接杆；3、第二伺服电机；4、第二螺杆；5、刮料机构；6、第二搅拌机；601、驱动装置；7、捅杆；8、定容量杯；9、落料活门；10、第二搅拌机；11、粉料杯；12、偏压 装置；13、第二搅拌机搅拌片；14、推料送料装置；1401、第一推料平板；1402、推料气缸；15、传输桶；16、粉料出料口；17、控制器；18、第一驱动电路；19、第二驱动电路；20、第三驱动电路；21、第四驱动电路；22、料位光电传感器；23、容量传感器；24、清理刷；26、第三伺服电机。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参照附图1-5所述，本实用新型提供的一种自动化微量容积法粉末称量装置，包括第一搅拌机1、传输桶15、粉料杯11和定容量杯8；所述第一搅拌机1上设有进料口和出料口，所述第一搅拌机1内设有用于偏心搅拌的第一螺杆2、第二螺杆4以及带动所述第一螺杆2转动的第一伺服电机0和带动所述第二螺杆4转动的第二伺服电机3；所述出料口相对于所述第二螺杆4靠下设置；

所述第一搅拌机1的出料口通过传输桶15与所述粉料杯11连接；所述粉料杯11内设有第二搅拌机6，所述第二搅拌机6包括驱动装置601、搅拌杆和搅拌叶片13，所述搅拌叶片13向下倾斜设置于所述搅拌杆上，所述驱动装置用于带动所述搅拌杆转动；所述粉料杯11底部设置有粉料出料口；

所述粉料杯11底部设有推料送料装置14，所述推料送料装置14包括推料平板1401和推料气缸1402；所述粉料杯11为两个，所述推料装置14为两个，每个所述推料平板分别通过其对应的推料气缸1402推动对应的粉料杯11移动；

所述定容量杯8的杯口与所述粉料出料口外切；所述定容量杯8底部设有落料活门9，所述落料活门9通过第三伺服电机26控制开 闭；

还包括一控制器17，所述第一伺服电机0、第二伺服电机3、第二搅拌机6、第三伺服电机16分别通过第一驱动电路18、第二驱动电路19、第三驱动电路20和第四驱动电路21与所述控制器17连接。进一步地，为了及时得知第一搅拌机1内的物料质量，所述第一搅拌机1内设有料位光电传感器22，所述料位光电传感器22与所述控制器17的输入端连接。

进一步地，所述第二搅拌机6箱体为抛物线形结构。第二搅拌机6箱体设计为抛物线形，便于底部粉料能翻转到上面。

进一步地，所述第一伺服电机0为永磁交流伺服同步电机。其具有控制精度高，高效节能等特点，是当代伺服控制系统优先选用的电机。

进一步地，为了将精密螺杆缝隙中的粉料刮落至粉料杯中，所述粉料出料口16设有刮料机构5。所述刮料机构5优选刮料钩。

进一步地，为了监听粉料杯的实时容量，所述粉料杯11内设有容量传感器23，所述容量传感器23与所述控制器17的输入端连接。

进一步地，所述定容量杯8还设有清理刷24。同时，定容量杯8内设有捅杆7,使得清理更加干净。

进一步地，所述定容量杯8内设有偏压装置12。

进一步地，所述第一螺杆2包括螺杆本体201和与所述螺杆本体201连接的弧形搅拌叶202，所述弧形搅拌叶202一端与螺杆本体201连接，另一端连接有倾斜设置的连接杆203，所述连接杆203与所述弧形搅拌叶202铰接；

所述螺杆本体201分别与所述弧形搅拌叶202和连接杆203呈55度夹角和45度夹角。

使用本实用新型时，各种不同原料的装料过程，原料初始位置位于第一搅拌机。搅拌机出料前必须确保已经充分搅拌，可以通过两个第一搅拌机交替工作完成搅拌的时间过渡。人工加料后搅拌机必须保证至少若干小时的搅拌时间，根据原料性质确定具体的搅拌时间。螺杆第一搅拌机由第一伺服电机驱动偏心的特制螺杆匀速搅拌粉料，特制螺杆不仅有水平搅拌力，还有一个将底部料粉搅翻到上部的翻转力，保证使不同密度、粒度的粉料搅拌均匀，为了克服重力对粉料均匀度的影响，第一搅拌机在整个工作期间是连续工作的。第一搅拌机中的粉料是依据工艺定期添加的；第一搅拌机箱体设计为抛物线形，便于底部粉料能翻转到上面；进料都设置在搅拌机的顶部，便于添加粉料。第二搅拌机中粉料出口处，粉料通过重力落入到精密螺杆缝隙中，由第二伺服电机驱动螺杆转动进行粉料传送，在粉料出口处由刮料机构进行刮料，将精密螺杆缝隙中的粉料刮落至粉料杯中。通过这种送料机构出料确保出料的精细化控制，定时定量的对粉料杯进行加料。精密螺杆送料机出料到粉料杯中，每次出料保证可以正常定量称量若干次，粉料杯中附有容量传感器用于监听粉料杯的实时容量，粉料杯的容量变化将反馈到出料事件中。出料受粉料杯的当前容量影响，系统实时监测并调节容量确保粉料杯容量在一定范围内变化，确保粉料杯推料时底部压力处于某个均衡范围内。

粉料杯在推料过程中有一个运动的加减速过程，这个震动会使得粉料杯中不同粒度粉料分布不均，因此粉料杯中设计了一款杯搅拌机构进行持续搅拌，确保粉料杯中粉料密度均匀，以此应对原料沉积造 成的阻塞和密度变化。杯搅拌机构距离粉料杯底部距离为约3mm，搅拌机构的搅拌片为倾斜向下的压片用以对出料孔进行压料出料，出料孔位于搅拌片的外半径0.3-0.6位置，此时角速度的相对影响较小，出料孔各个面积的压力几乎一致。出料孔直径与粉料杯直径比1:5-1:10之间，此时出料效果最佳。杯搅拌机构的搅拌速度根据粉料材料确定，总体上颗粒度越小的则搅拌速度越高。

粉料杯出料到定容量杯机构，定容量杯机构则通过定容的方式完成装料准备，此时定容量杯机构中已经完成装料，原料质量＝原料假密度*定容体积。定容量杯机构的定容体积可以根据生产情况进行微调以调整产品生产过程中装料的质量。其中粉料杯底部口壁为开放状态，壁口与料杯平板无缝贴合，推送出料一气呵成，出料时粉料杯壁口水平切出定容量杯机构口，粉料恰好水平装满定容量杯机构，确保定容体积。粉料杯往返推送出料到定容机构后，等待出料信号进行出料并将原料释放。接收到出料信号后，定容量杯机构底部送料活门打开，释放原料下落到接料杯。机构另外配置特制孔刷对定容量杯机构孔内壁进行沾料清扫，孔刷直接由上至下贯穿出料孔，完成出料孔内壁和活门机构挡料片的清理，清理的壁沾原料也会落入接料杯。到此定量称量结束，称量结果可以通过电子天平称量进行校验。

通过本实用新型进行称取试验验证，实验材料：食用盐；实验方式：气缸驱动自动推装料；目标重量：2.500g；接料杯重量1.216g，实验数据如下表:

通过上述表格可知：

平均值：2.49954g 标准差σ：2.109985mg 方差：4.45204E-03mg。

根据实验结果，针对食用盐一类的固体颗粒可达到1‰～1％的精度，且可以保证重复性和稳定性。

本方案除了上述食用盐的实验以外，还有针对面粉、玉米粉、水泥粉、腻子粉等一类粉状物体进行了实验验证。总体实验材料分为两种，一种为类似食用盐的颗粒状固体，一种为类似面粉的粉末状固体。其中前一种固体颗粒整体流散性比较好，依靠固体颗粒本身重力作用 即可实现装料。另外一种粉末状固体流散性较差，需要添加外力压力进行装料。在针对这一类固体粉末进行定量称量时需要提高搅拌速度，加大偏心压力，同时延长装料时间，以此确保装料的充盈度，保证每次定量称量的重复性。针对粉末状固体的定量称量结果得到粉末状固体称量精度可达到5‰～1％之间。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种自动化微量容积法粉末称量装置，其特征在于：包括第一搅拌机、传输桶、粉料杯和定容量杯；

所述第一搅拌机上设有进料口和出料口，所述第一搅拌机内设有用于偏心搅拌的第一螺杆、第二螺杆以及带动所述第一螺杆转动的第一伺服电机和带动所述第二螺杆转动的第二伺服电机；所述出料口相对于所述第二螺杆靠下设置；

所述第一搅拌机的出料口通过传输桶与所述粉料杯连接；

所述粉料杯内设有第二搅拌机，所述第二搅拌机包括驱动装置、搅拌杆和搅拌叶片，所述搅拌叶片向下倾斜设置于所述搅拌杆上，所述驱动装置用于带动所述搅拌杆转动；所述粉料杯底部设置有粉料出料口；

所述粉料杯底部设有推料送料装置，所述推料送料装置包括推料平板和推料气缸；所述推料平板通过推料气缸推动粉料杯移动；

所述定容量杯的杯口与所述粉料出料口外切；所述定容量杯底部设有落料活门，所述落料活门通过第三伺服电机控制；

还包括一控制器，所述第一伺服电机、第二伺服电机、第二搅拌机、第三伺服电机分别通过第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路和第四驱动电路与所述控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动化微量容积法粉末称量装置，其特征在于：所述第一搅拌机内设有料位光电传感器，所述料位光电传感器与所述控制器的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种自动化微量容积法粉末称量装置，其特征在于：所述第二搅拌机箱体为抛物线形结构。

4.根据权利要求1所述的一种自动化微量容积法粉末称量装置，其特征在于：所述第一伺服电机为永磁交流伺服同步电机。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种自动化微量容积法粉末称量装置，其特征在于：所述第一搅拌机出料口设有刮料机构。

6.根据权利要求5所述的一种自动化微量容积法粉末称量装置，其特征在于：所述粉料杯内设有容量传感器，所述容量传感器与所述控制器的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的一种自动化微量容积法粉末称量装置，其特征在于：所述定容量杯还设有量杯清理刷。

8.根据权利要求7所述的一种自动化微量容积法粉末称量装置，其特征在于：所述定容量杯内设有偏压装置。

9.根据权利要求8所述的一种自动化微量容积法粉末称量装置，其特征在于：所述第一螺杆包括螺杆本体和与所述螺杆本体连接的弧形搅拌叶，所述弧形搅拌叶一端与螺杆本体连接，另一端连接有倾斜设置的连接杆，所述连接杆与所述弧形搅拌叶铰接；

所述螺杆本体分别与所述弧形搅拌叶和连接杆呈55度夹角和45度夹角。