一種自動微量節流粉末稱量裝置及稱量方法與流程

本發明屬于自動化計量技術領域，具體涉及一種可實現自動微量節流控制的粉末稱量裝置及利用該稱量裝置進行稱量的稱量方法。

背景技術：

目前，國內針對微細粉末狀固體的稱量主要是通過天平補料稱量方式和容積法定量稱量。其中天平補料稱量精度高但其稱量過程中天平的穩定需要的時間較長稱量速度慢，即使快速響應的電子天平也會存在一定的波動性，影響最終稱量結果的精確度。補料稱量過程中一旦出現超量的情況則只能重新稱量，如此大大降低了稱量效率。容積法定量稱量主要用于液體定量稱量，容積法的粉末狀固體稱量受粉末本身及外界狀態影響因素較多，難以完成粉末狀固體的高精準稱量作業，另外容積法稱量為定量稱量作業，無法適用于變化量的稱量作業，調試難度大，控制方法單一。

所以，目前現有技術對于固體細微粉末的稱量方式，影響稱量精度及效率，同時對于變量作業稱量也有一定局限性。基于現有技術的不足的思考，及分析，對于目前現有技術的細微粉末稱量方式及裝置的改進，對于提高稱量精度和稱量效率，實現固體粉末自動化的快、精、準稱量作業具有推進意義。

技術實現要素：

本發明的目的在于一定程度上解決現有技術的不足，提供了一種可以實現自動化調節及控制的微量節流粉末稱量裝置及稱量方法，面對粉末狀固體的微量稱量具有高效、精準的技術特點。

本發明方案提出一種自動微量節流粉末稱量裝置，包括裝置本體、設置在裝置本體上的容料機構及稱量機構，所述容料機構上部設有升降機構及由升降機構進行高度調節的攪拌機構，下部設有料斗轉移機構，所述容料機構包括容料倉及聚料環，設置在容料倉上部的加料斗及設置在容料倉底部的節流器，所述節流器設有節流孔，所述料斗轉移機構包括轉移料斗，所述稱量機構包括稱量支架及電子天平，稱量支架連接所述轉移料斗與電子天平，所述天子天平通過稱量轉移料斗的重量變化以實現粉末稱量。

進一步的方案，本方案裝置還包括設置于節流器底部的微調機構，所述微調機構包括與所述節流孔配合設置的掏料柱。

進一步的方案，所述節流孔包括主節流孔、一級微調補料孔及二級微調補料孔，所述主節流孔孔徑、一級微調補料孔孔徑、二級微調補料孔孔徑依次變小。

進一步的方案，所述掏料柱設有向內凹陷的掏料槽，所述掏料槽設有向下傾斜的傾斜面，以方便料體滑落。

進一步的方案，所述攪拌機構包括攪拌器及控制攪拌器動作的攪拌電機，所述攪拌器包括連接攪拌電機的攪拌連接軸及設置于連接軸側方的攪拌片及設于連接軸下方的節流錐。

進一步的方案，所述節流錐呈呈倒錐形，所述攪拌片包括向節流錐方向傾斜的傾斜片，所述傾斜片傾斜角度與所述容料倉內表面傾斜角度一致。

進一步的方案，所述升降機構包括升降電機及與升降電機連接的線性模組，所述線性模組通過“l”形升降板與所述攪拌電機連接。

進一步的方案，所述轉移料斗包括收攏料斗及位于聚料環正下方的接料料斗，所述接料料斗底部連接翻倒軸，所述翻倒軸底部連接稱量支架，所述翻倒軸包含翻倒導向弧，所述翻倒導向弧中心位置包含撥料棒，所述翻倒軸通過撥料棒撥動翻倒導向弧帶動翻轉，所述撥料棒沿翻倒導向弧運動。

進一步的方案，所述料斗轉移機構還包括轉移導軌及推動氣缸，所述轉移導軌連接轉移托盤及推動氣缸，所述轉移托盤上放置轉移料杯，所述轉移托盤通過推動氣缸進行定位轉移。

本發明方案還提出一種利用上述裝置進行物料粉末稱量的自動微量節流粉末稱量方法，所述方法包括：通過加料斗向容料倉內加入待稱量物料粉末，根據稱重目標值調節升降機構，所述升降機構帶動攪拌機構下降，所述攪拌機構開啟攪拌動作，所述攪拌片伴隨攪拌使得物料向攪拌軸中心聚攏，使得位于容料機構內的物料通過聚料環落入轉移料斗，所述天子天平通過稱量轉移料斗的重量變化以實現物料的稱量。

本方案的有益效果體現在：

1、本方案提出的自動微量節流粉末稱量裝置及稱量方法可以實現對粉末狀固體的微量稱量提供高效、精準的自動化稱量工具。裝置設置升降機構伺服電機高精度控制升降過程，精細化調節稱量節流過程，升降電機通過升降線性模組連接“l”形升降板上下運動。可以實現精確控制，進而提升稱量精度及準確度。

2、本方案中電子天平為高精度快速稱量天平，稱量精度達±1mg，稱量速度1.5秒，數據提取速度可達15次/秒。該電子天平可以進行快速稱量反饋以便裝置快速響應進行節流調節。

3、本方案提出的裝置還包括微調機構，所述微調機構包括與所述節流孔配合設置的掏料柱。當稱量接近尾聲，為了快速有效的做最后的毫克級補料，配備了三個微調補料結構，三個微調補料結構通過節流孔配合掏料柱進行微量補料，三個掏料柱根據掏料孔配置成1:5:25的比例，通過微調機構組可以有效的快速補料，面對尾聲稱量能夠快速有效，面對大量程稱量可以配合節流孔有效的縮短稱量時間。微調機構通過極端距離的氣缸動力補料，每次補料范圍可控，通過補料柱的斜面結構的掏料槽和氣缸短距離的慣性震動可確保微調補料穩定可靠。

4、節流錐攪拌軸帶有回旋斜面攪拌片以及節流尾錐，回旋斜面攪拌片能夠有效的進行粉末攪拌同時進行粉末中心聚攏，聚攏的粉末圍繞在攪拌軸心附近，伴隨節流尾錐的自轉及升降運動流出。節流尾錐為倒錐結構，錐面高度光潔，粉末伴隨自轉沿錐面離心流出，錐面通過升降調節可調節粉末流出速度，通過自轉速度調節可調節粉末攪拌速度并實時預防粉末凝結阻塞。

5、本方案還包括料斗轉移機構，所述料斗轉移機構通過翻料撥棒沿著轉移料斗的翻料弧度軌道翻轉一定角度后，翻料料斗依靠自身重力自由落體式翻轉將粉料倒入料杯，倒入料杯的同時由于慣性與料杯的碰撞能夠有效的將粉末殘余震落，以此達到翻倒干凈的效果。推移氣缸撥動推移導軌使得導軌上的料杯有序轉移，實現自動化稱量傳送。其中轉移料斗為重心偏心料斗，料斗只要偏轉很小的角度就會自由落體式翻轉。料斗前端配有導向收攏錐形漏斗，可以有效防止粉末翻撒并能進行粉末聚攏收斂，轉移過程穩定可靠。

附圖說明

圖1為本發明一種自動微量節流粉末稱量裝置示意圖；

圖2為本發明節流器結構示意圖；

圖3為本發明掏料柱結構示意圖；

圖4為本發明攪拌機構中攪拌器結構示意圖；

圖5為本發明料斗轉移機構中轉移料斗結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及具體實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖1所示，本發明方案提出一種自動微量節流粉末稱量裝置，包括裝置本體01、設置在裝置本體01上的容料機構3及稱量機構5，所述容料機構3上部設有升降機構1及由升降機構1進行高度調節的攪拌機構2，下部設有料斗轉移機構，所述容料機構3包括容料倉31及聚料環32，設置在容料倉31上部的加料斗30及設置在容料倉31底部的節流器33，所述節流器33設有節流孔，所述節流孔包括主節流孔331、一級微調補料孔332及二級微調補料孔333，所述主節流孔孔徑、一級微調補料孔孔徑、二級微調補料孔孔徑依次變小。也即主節流孔孔徑大于一級微調補料孔孔徑大于二級微調補料孔孔徑。本方案裝置還包括設置于節流器33底部的微調機構4，所述微調機構4包括與所述節流孔配合設置的掏料柱41。也就是說掏料柱41包含三種不同尺寸的柱子，所述掏料柱41設有向內凹陷的掏料槽411，所述掏料槽411設有向下傾斜的傾斜面4111，以方便掏料柱41將料體粉末從容料倉31內帶出時快速滑落。三種柱子通過節流孔進行微量補料，三種掏料柱根據節流孔的孔徑配置成1:5:25的調節比例，與一級微調補料孔332對應的一級級微調一次補料0～5mg，一般補料2～3mg，小一級微調一次補料0～25mg，一般補料10～15mg，與主節流孔331對應的大一級微調一次補料0～125mg，一般補料80～100mg。通過微調機構4可以有效的快速微量補料，面對尾聲稱量能夠快速有效，面對大量程稱量可以配合節流孔有效的縮短稱量時間。微調機構4通過極端距離的氣缸動力補料，每次補料范圍可控，通過掏料柱41的斜面結構和氣缸短距離的慣性震動可確保微調補料穩定可靠。本發明裝置還包括料斗轉移機構，所述料斗轉移機構包括轉移料斗63，所述稱量機構5包括稱量支架51及電子天平，稱量支架51連接所述轉移料斗63與電子天平，所述天子天平通過稱量轉移料斗63的重量變化以實現粉末稱量。

再如圖1及圖4所示，本發明裝置還包括攪拌機構2，所述攪拌機構2包括攪拌器22及控制攪拌器22動作的攪拌電機21，所述攪拌器22包括連接攪拌電機21的攪拌連接軸221及設置于連接軸221側方的攪拌片222及設于連接軸下方的節流錐223。所述節流錐223呈倒錐形，所述攪拌片222包括向節流錐223方向傾斜的傾斜片2221，所述傾斜片2221與攪拌片222夾角角度與所述容料倉內表面傾斜角度一致。攪拌片222與傾斜片2221旋轉形成回旋面，回旋斜面能夠有效的進行粉末攪拌同時進行粉末中心聚攏，聚攏的粉末圍繞在軸心附近，伴隨節流尾錐的自轉及升降運動流出。節流錐223為倒錐結構，錐面高度光潔，粉末伴隨自轉沿錐面離心流出，錐面通過升降調節可調節粉末流出速度，通過自轉速度調節可調節粉末攪拌速度并實時預防粉末凝結阻塞。

再如圖1所示，所述升降機構1包括升降電機11及與升降電機11連接的線性模組12，所述線性模組12通過“l”形升降板13與所述攪拌電機21連接。升降電機11為易燃易爆粉末專用防爆伺服電機，伺服電機高精度控制升降過程，精細化調節稱量節流過程，升降電機11通過升降線性模組12連接“l“型”升降板13上下運動。線性模組12提供高精度同軸限位定位功能，精準定位升降位置。“l“型”升降板13為剛性連接裝置，連接攪拌機構2調節節流攪拌位置。

具體如圖5所示，所述轉移料斗63包括收攏料斗631及位于聚料環32正下方的接料料斗632。，所述接料料斗632底部連接翻倒軸633，所述翻倒軸633包含翻倒導向弧635，所述翻倒導向弧635中心位置包含撥料棒634，所述撥料棒634與翻倒導向弧635不接觸。料斗轉移機構中的撥料棒634沿著轉移料斗63的翻倒導向弧635翻轉一定角度后，收攏料斗631依靠自身重力自由落體式翻轉將粉料倒入當前收攏料斗下方等待接料的轉移料杯65，倒入的同時由于慣性與料杯的碰撞能夠有效的將粉末殘余震落，以此達到翻倒干凈的效果。所述料斗轉移機構還包括轉移導軌61及推動氣缸62，推移氣缸62撥動推移托盤64使得導軌上的托盤64有序轉移，托盤64上的轉移料杯65依次進入收攏料斗下方的等待接料位置，實現自動化稱量傳送。接料料斗632料斗前端配有導向收攏料斗631，可以有效防止粉末翻撒并能進行粉末聚攏收斂，轉移過程穩定可靠。

在如圖1所示，本發明裝置還包括廢料回收機構，所述廢料回收機構包括廢料回收支架71以及與廢料回收支架71連接的廢料杯72，廢料回收支架71為l形廢料接收結構，支架接收端放置廢料杯72。廢料杯72放置位置高于轉移料杯65的位置，確保接廢料時能夠截斷料杯接料，且能夠使得轉移料斗63翻倒不完全，轉移料斗63翻倒角度小于45度，廢料回收僅用于稱量過量時翻倒出一部分粉末即可，這樣可以大大減少重新稱量的時間。

本發明方案還公開一種利用上述裝置對物料粉磨進行稱重的稱重方法，具體稱量控制流程如下：

根據稱量目標值計算并調節升降機構1下降位置以及下降速度，下降位置越大，下降速度越快節流流量越大。裝置根據稱量目標值預判節流流量速度。面對較大稱量目標值可在升降機構調節流量的同時啟動微調裝置進行快速補料。攪拌機構2開啟攪拌聚料，粉末均勻攪拌且中心聚攏。節流孔伴隨節流錐223的自轉、升降離心式流出粉末。電子天平每秒讀數15次，根據電子天平讀數進行反饋調節升降電機升降位置，進而調節稱量粉末的流量。

升降電機11根據稱量結果反復升降調節粉末稱量節流孔與節流錐223的相對接觸位置以此達到稱量調節目的。稱量值越接近稱量目標值，則節流孔流速越低，以此有效控制稱量結果不超量。整體稱量過程為先快后慢，越接近目標值稱量值增速越慢。升降結構1根據稱量值與目標值的相對關系進行平衡調節：稱量速度過慢則自反饋調節升降機構下降，稱量速度過快則自反饋調節升降機構上升。稱量接近目標值達到稱量尾聲時，啟動微調機構4，根據目標差值組合調用微調機構4進行微調補料，微調補料完成后繼續通過稱量反饋結果重新計算組合微調補料。反復執行微調補料直到稱量達到目標值。

面對異常稱量過量情況，觸發廢料回收動作，回收廢料時，轉移料斗僅翻倒一小部分廢料，然后接著稱量。異常過量僅過量幾毫克的量，所以傾倒角度＜45度，僅需倒出一部分粉末即可接著稱量以此提高稱量有效節拍。

稱量達到目標值的合格稱量結構則觸發粉末轉移動作，粉末轉移時轉移料斗傾倒全部粉末后則觸發下一輪稱量。轉移機構在下一輪稱量的過程中同步粉末轉移，推送料杯，以此有效提高連續的稱量節拍。

本方案提出的自動微量節流粉末稱量裝置及稱量方法可以實現對粉末狀固體的微量稱量提供高效、精準的自動化稱量工具。

應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。