智能粉末涂料生产系统的制作方法

本发明属于粉末涂料生产领域，具体是一套智能粉末涂料生产系统。

背景技术：

目前，粉末涂料生产工艺中大致为三个主要生产过程或环节：预混合工艺过程、挤出压片工艺过程、研磨工艺过程。

预混合工艺过程：把粉末涂料配方中的树脂、固化剂、颜料、填料和助剂等固体颗粒或粉末状原材料混合均匀，形成半成品，转入下道工序；此道工序，需要将配方中规定的各种材料称量混合，难免皮肤、呼吸会沾染化工物质，特别是TGIC，会引起皮肤过敏等症状。

挤出压片工艺过程：挤出机的作用是将预混机混合出的半成品再次进行精细熔融混炼，并由压片机压成片状，进行粗破碎。挤出岗位是影响粉体涂料生产质量的重要环节，甚至决定成败的关键。挤出机的温度、螺杆的转速、喂料的速度、压片的厚度和温度都直接影响粉末涂料的最终品质。

研磨工艺过程：研磨的作用是将经过粗破碎的料片半成品，经研磨机研磨成粉末，并进行收集。研磨过程也是粉末涂料生产中最重要的环节；

一、粉末涂料的粒度分布是粉末涂料使用性能的重要指标；

二、粉尘是引起“矽肺”疾病的重要物质；

三、劳动强度大，人体极易疲劳；

目前这三个工艺是相对独立，又相互配合。但配合是依靠人力来完成的，费时费力。

所以粉末涂料的智能化生产一直是粉末涂料生产者所极为关注的问题。当时，由于生产工艺、技术等诸多条件的限制，实现粉末涂料的智能化或“互联网+制造”，是不可想象的。

技术实现要素：

本发明为了解决目前粉末涂料生产的各个工艺之间的衔接需要人力配合的技术问题，提供了智能粉末涂料生产系统。

本发明的技术解决方案是：

智能粉末涂料生产系统，其特征在于：包括自动调配系统、工艺控制系统、自动配料机、翻转混合机、挤出压片机、研磨称量机、包装机、码垛机、自动清洗机以及调配运输系统；

所述自动调配系统与互联网连接，工艺控制系统与自动调配系统输出端电连接，自动配料机、翻转混合机、挤出压片机、研磨称量机、包装机、码垛机以及自动清洗机分别与工艺控制系统电连接；

所述调配运输系统包括位于自动配料机和翻转混合机之间的第一滚筒输送机、位于翻转混合机和挤出压片机之间第二滚筒输送机、用于将第二滚筒输送机上的料桶提升至挤出压片机上方的积放式悬挂输送机、位于挤出压片机和研磨称量机之间的运输轨道以及位于挤出压片机和自动清洗机之间的第三滚筒输送机。

具体的，上述自动配料机包括储料罐、位于储料罐下方的下料机、位于下料机下方的料桶以及用于称量料桶重量的称量装置；所述称量装置包括用于承载料桶的称重台、称重模块、并联在称重模块的输入端的且位于称重台下方的至少两个称重传感器以及与称重模块的输出端连接的显示仪表，各个称重传感器的量程和精度均相同，所述各个称重传感器的量程之和大于客户要求的称量目标值。

具体的，上述下料机包括位于储料罐的出料管路中的螺旋叶片、通过减速机与螺旋叶片连接的喂料电机、位于螺旋叶片出料端的第一圆筒、与第一圆筒联通的第二圆筒、位于出料管路中且螺旋叶片下方的阀门以及阀门的动力源，所述第二圆筒的出口以及储料罐的出料管路均位于料桶入口的正上方，所述第一圆筒与储料罐的出料管路联通，螺旋叶片的出料方向与储料罐的出料管路的方向不平行；所述阀门的动力源为气缸，气缸的控制端为工艺控制系统,称重模块的输出端还与工艺控制系统连接。

具体的，上自动调配系统包括用于存储客户信息和产品信息的数据中心，客户信息包括公司名称、经营范围、电话、开户行、增长业绩，需求信息包括所需产品的技术性能要求、使用条件、应用区域、加工条件。

具体的，自动清洗机包括相对于地面固定不动的下机架、安装在下机架上的可升降的动力平台、设置在动力平台上的动力装置、安装在上机架下部中心位置的用于清洗桶内壁的机体转子、用于固定桶的桶固定装置、位于机体转子下方的桶输送机、位于机体转子正下方的排水装置，所述动力装置驱动机体转子旋转，所述第三滚筒输送机位于机体转子下方。

具体的，上述的机体转子包括中心轴、固定在中心轴上的上叶片和下叶片、固定在上叶片外缘和下叶片外缘的毛刷；所述中心轴通过轴承安装在上机架的下部的中心位置，中心轴的上端与动力装置的输出端连接，所述毛刷能够与桶内壁接触。

具体的，上述上叶片通过上连接杆固定在中心轴上，所述下叶片通过下连接杆固定在中心轴上，所述上连接杆和下连接杆沿着中心轴的周壁交叉分布，所述上连接杆的高度高于下连接杆的高度。

具体的，上述的桶固定装置包括底座、固定在底座上的左固定夹座和右固定夹座、铰接在左固定夹座A点上的左固定夹、铰接在右固定夹座B点上的右固定夹，左固定夹上且位于A点上方的某点和右固定夹上且位于B点下方的某点之间铰接有连杆，底座与右固定夹铰接点之外的某点之间通过第一气缸连接。

具体的，上述的排水装置包括上管道、与上管道同轴设置并且可相对上管道上下运动的下管道、设置在下管道外侧壁的支撑台、设置在上管道和下管道的支撑台之间的第二气缸。

本发明效果是：

(1)本发明通过互联网，进行客户信息及产品的信息交互，将客户的产品需求、制造材料、制造工艺等信息和生产过程融会到一起，是实现粉末涂料智能、高效、节能、环保及安全稳定生产的新型系统，同时也是“互联网+制造”的经营模式，为实现粉末涂料生产进入“中国智造2025”奠定坚实软硬件基础。

(2)自动调配系统和互联网连接，提高产品和材料的信息沟通。采用工艺控制系统和自动调配系统间的数据无缝连接，涂料工艺控制系统根据生产指令安排生产线路，调动调配运输系统，调配运输系统把各个生产环节统筹安排，自动配料机、翻转混合机、挤出压片机、研磨称量机、自动清洗机通过调配运输系统的有机配合，高效完成粉末涂料的智能化营销、管理和生产。

附图说明

图1为本发明原理示意图。

图2为自动配料机整体结构示意图。

图3为自动配料机的传感器分布示意图。

图4为自动配料机的称量装置原理图。

图5为自动配料机的下料机结构示意图。

图6为自动清洗机结构示意图；

图7为自动清洗机的排水装置结构示意图；

图8为自动清洗机的转子结构示意图；

图9为自动清洗机的桶固定装置结构示意图；

图10为本发明整体结构示意图；

图11是自动撑袋装置的整体结构示意图；

图12是自动撑袋装置的取袋机构结构示意图；

图13是本自动撑袋装置的撑袋机构结构示意图；

其中：13—储料罐，14-下料器，15-气缸，16-料桶，17-第一输送通道，18-第二输送通道，19-阀门，20-喂料电机，21-减速机，1清洗电机，2皮带，3大带轮，4动力平台，5下机架，6机体转子，7桶固定装置，8第三滚筒输送机，9排水装置，10电机座，11小带轮，12上机架，601中心轴，602上叶片，603下叶片，604毛刷，605上连杆，606下连杆，901上管道，902下管道，903支撑台，904 第二气缸，701右固定夹，702底座，703连杆，704第一气缸，705左固定夹，22.第一直线导轨，23.放袋架，24.第二直线导轨，25.第二滑块，26.换袋气缸，201.取袋底座，202.大臂气缸，203.取袋大臂，204.导轨气缸，205.升降吸盘座，206.压袋板，207.压袋气缸，501.升降导轨，502.撑袋板，503.撑袋导轨，504.撑袋气缸，505.提升滑块，506.撑袋滑块，507.撑袋平台。

具体实施方式

如图1，智能粉末涂料生产系统，包括自动调配系统、工艺控制系统、自动配料机、翻转混合机、挤出压片机、研磨称量机、包装机、码垛机、自动清洗机以及调配运输系统；所述自动调配系统与互联网连接，工艺控制系统与自动调配系统输出端电连接，自动配料机、翻转混合机、挤出压片机、研磨称量机、包装机、码垛机以及自动清洗机分别与工艺控制系统电连接；

所述调配运输系统包括位于自动配料机和翻转混合机之间的第一滚筒输送机、位于翻转混合机和挤出压片机之间第二滚筒输送机、用于将第二滚筒输送机上的料桶提升至挤出压片机上方的积放式悬挂输送机、位于挤出压片机和研磨称量机之间的运输轨道以及位于挤出压片机和自动清洗机之间的第三滚筒输送机；

智能粉末涂料生产系统的生产过程是：自动配料机配料完成后将料桶通过第一滚筒输送机运送到翻转混合机的位置，翻转混合机将料桶混合均匀，料桶放到第二滚筒输送机上，第二滚筒输送机将料桶运送到积放式悬挂输送机的提升位置，通过积放式悬挂输送机将桶运输到挤出压片机上方，将料桶里的料放到挤出压片机里挤出压片，输送小车将挤出的料片通过运输轨道运输至研磨称量机，研磨成成品粉末，再经自动称量装入塑料袋，之后由包装机包装封箱，最后由码垛机将箱码垛堆放。

下面分别介绍智能粉末涂料生产系统各个部分的结构。

一、自动调配系统，可以采用专利CN201020699277中的粉末涂料自动调配系统，会主动收集客户信息和产品信息，客户信息包括公司名称、经营范围、电话、开户行、增长业绩等等，产品信息包括所需产品的技术性能要求、使用条件、应用区域、加工条件等等。自动调配系统对产品信息进行分析，对所需材料优选，对颜色、性能进行计算，形成配方和生产工艺参数，再将生产指令传递给工艺控制系统。

二、工艺控制系统的功能如下：

1】自动调配系统将生产任务、配方和生产工艺参数下达给工艺控制系统，工艺控制系统先将生产工艺参数发送给自动配料机、翻转混合机、挤出压片机、研磨称量机、包装机、码垛机，以便挤出压片机提前升温准备；同时将料桶和配方关联；

2】料桶进入自动配料机进行配料，自动配料机按配方配料完成后，料桶交由第一滚筒输送机送入翻转混合机，物料在翻转混合机中进行充分混合，料桶再交由第二滚筒输送机运输到挤出压片机的下料站完成卸料，当满载物料的料桶进入挤出机压片系统的下料站以后，第二滚筒输送机会反馈给工艺控制系统信息，而工艺控制系统会给挤出压片机发出指令，开始运转挤出压片机，并把实时数据发回工艺控制系统，当挤出压片机运转正常后，工艺控制系统再向研磨称量机和码垛机发出工作指令，研磨称量机和码垛机开始工作，并把实时数据也发回涂料工艺控制系统；

3】当生产任务生产完毕后，工艺控制系统发出指令，料桶经第三滚筒输送机运输至自动清洗机，清洗完毕后，回到预留等待区；挤出压片机同时冲洗自身，停止运转；研磨称量码垛机停止运转，等待清理指令。

三、自动配料机，包括但不限于采用以下结构。

如图2，自动配料机包括若干储料罐，位于储料罐下方的下料机、位于下料机下方的料桶以及用于称量料桶重量的称量装置，料桶和称量装置分别只设置一个，称量装置的下方设置移动装置，因此，料桶和称量装置可以在储料罐和下料机的下方任意行走；所述称量装置包括用于承载料桶的称重台、称重模块、并联在称重模块的输入端的且位于称重台下方的至少两个称重传感器以及与称重模块的输出端连接的显示仪表，各个称重传感器的量程和精度均相同，所述各个称重传感器的量程之和大于客户要求的称量目标值。

称重模块用于将称重传感器采集的模拟信号转换为数字信号并发送给显示仪表显示，本领域技术人员可以根据此功能选择选择市面上量程合适的现有设备。

结合图3和图4，以称重500KG为例，举例说明本发明设计原理：首先明确一个事实，在其他条件相同的情况下，称重传感器的量程越小，测量精度越高，现有设计方案上，称量台下方只有一个称重传感器，如称重500kg，就必须选择量程在500kg以上的传感器，其测量精度往往精确到小数点后一位，显然精度较低，不能满足需求。而本实施例中的设计方案上有四个称重传感器，如果选择四个称重传感器称重500kg，每个称重传感器仅仅承重125kg，一百二十五千克量程的传感器，其精度可以精确的小数点后两位，四个传感器叠加的形式不仅可以实现500KG的量程，而且其精度可以精确到小数点后2位，同时满足精度和量程的要求。通过设置多个参数相同的称重传感器，一方面降低各称重传感器的量程，同时提高称重传感器的测量精度，满足不同称量精度的要求。

如图5，所述下料机包括位于储料罐的出料管路中的螺旋叶片、通过减速机与螺旋叶片连接的喂料电机、位于螺旋叶片出料端的第一输送通道、与第一输送通道联通的第二输送通道、位于出料管路中且螺旋叶片下方的阀门以及阀门的动力源气缸，所述第二输送通道的出口以及储料罐的出料管路均位于料桶入口的正上方，所述第一输送通道与储料罐的出料管路联通，螺旋叶片可以将物料排出至第一输送通道中。螺旋叶片的出料方向与储料罐的出料管路的方向不平行，具体的，螺旋叶片的出料方向为水平方向或者水平方向略向下倾斜，例如水平向下倾斜1°-30°，因此，第一输送通道的方向也可以设置为水平方向或者水平方向略向下倾斜，第二输送通道为竖直圆筒。阀门的动力源为气缸，气缸的控制端为PLC,称重模块的输出端还与PLC连接。

阀门采用目前市面上的气动蝶阀。

上述第一输送通道的横截面积小于储料罐的出料管路的横截面积。

上述第二输送通道的横截面积大于等于第一输送通道的横截面积，防止物料堆积在第一输送通道和第二输送通道的连接处。

当称重即时值和称重目标值相差较大时，阀门打开，下料管路与料桶直接连通，且下料管路横截面积较大，下料较快，保证称重速度。当称重即时值和称重目标值接近，阀门关闭，物料不能从下料管路下料，只能由螺旋叶片下料至第一输送通道管路中，由于第一输送通道管路横截面积较小，且旋转速度可调，所以，重量达到目标值时，较为精准，误差较小。该下料器即保证了称量速度快，又保证了称重精确度高。

称量完成后，料桶由第一滚筒输送机输送到翻转混合机工位。

四、翻转混合机，采用现有技术中的翻转混合机，翻转混合机的结构在此不做赘述。翻转混合机将料桶翻转使物料混合均匀，料桶由第二滚筒输送机输送到积放式悬挂输送机的提升位置，积放式悬挂输送机位于挤出压片机上方。

五、挤出压片机，采用现有技术中的挤出压片机，挤出压片机的结构在此不做赘述。

六、研磨称量机，采用现有技术中的研磨称量机，研磨称量机的结构在此不做赘述。

七、包装机。包装机包括自动上袋装置、自动撑袋装置、自动提袋装置、自动扎口机。

如图11，自动上袋装置，包括机架、固定在机架上的第一直线导轨22、在第一直线导轨22上滑动的第一滑块、固定于第一滑块上表面的放袋架23、放置在放袋架23上的放袋平板、一端通过销钉铰接在机架上的导轨座、安装在导轨座另一端的第二直线导轨24、在第二直线导轨24上滑动的第二滑块25以及铰接在机架上的用于驱动导轨座的换袋气缸26，第一滑块与第二滑块25通过销钉铰接，所述放袋平板上设置有2个放袋盒。

较优的，由于放袋盒具有一定宽度，为了更稳固的支撑放袋盒，以第一滑块运动方向作为前后方向，与前后方向垂直的为左右方向，所述第一直线导轨22为两个，每个第一直线导轨22上均设置有一个或者多个第一滑块；两个第一直线导轨22分别分布在放袋架23左右边缘的正下方，便于第二滑块25与其中一个第一滑块铰接。

所述放袋盒中设置有放袋平板。由于塑料袋具有一定高度，当上方的塑料袋被一一取走后，下方的塑料袋具有吸盘口较远，需要较大的吸力才能将塑料袋吸起来，因此，放袋盒底板的上表面和放袋平板的下表面均设置有弹簧座，弹簧座中安装有弹簧，放袋盒的底面的弹簧座通过弹簧与放袋平板下表面的弹簧座连接，随着重量的减轻，弹簧逐渐恢复弹力，向上支撑放袋平板，使放袋平板上的塑料袋始终保持距离吸盘口较近的一个状态，可以节省气源。

换袋气缸26末端通过销钉与机架铰接，换袋气缸26前端通过销钉与导轨座中部铰接。

刚开始使用时，两个放袋盒中均放置有塑料袋，吸盘依次从第一个放袋盒的上方吸走塑料袋，当第一个放袋盒的塑料袋为空时，换袋气缸的气缸头伸出，驱动导轨座旋转，从而固定在导轨座上的第二直线导轨随之旋转，在第二直线导轨上滑动的第二滑块由于与第一滑块铰接，因此，最终第一滑块在第一直线导轨上滑动，带动放袋平板在第一直线导轨上滑动，使第二个放袋盒移动到吸盘的下方，吸盘继续吸走塑料袋，人员将塑料袋补入第一个放袋盒中，当第二个放袋盒中的塑料袋也被吸空时，换袋气缸26的气缸头收回，导轨座、第一滑块、第二滑块25进行反方向动作，使第一个放袋盒回到吸盘的下方。如此反复，吸盘无需停机，吸盘下方始终有袋可取，提高了工作效率。

如图11-13的自动撑袋装置，包括机架、取袋机构、提升机构、撑袋机构、固定在机架上的固定吸盘座，升降吸盘座上固定有固定吸盘；所述取袋机构包括与机架铰接的取袋大臂、驱动取袋大臂绕机架旋转的大臂气缸、固定在取袋大臂上的导轨气缸、固定于导轨气缸活动端的升降吸盘座，所述升降吸盘座上固定有升降吸盘座；所述撑袋机构包括升降导轨、可在升降导轨上上下滑动的撑袋平台、固定在撑袋平台上的撑袋导轨、可在撑袋导轨上滑动的两个撑袋滑块、固定在每个撑袋滑块上的两个撑袋板、驱动撑袋滑块在撑袋导轨上滑动的撑袋气缸；所述提升机构包括用于驱动撑袋平台在升降导轨上上下滑动的提升气缸；大臂气缸的活动端在初始位置时，升降吸盘位于放袋工位的上方，大臂气缸的活动端在终点位置时，升降吸盘与固定吸盘的吸气方向相反。较优的，升降吸盘座上还安装有压袋板和压袋气缸；所述压袋板为L形，压袋板的转折点铰接在升降吸盘座上，所述压袋气缸的缸筒固定在升降吸盘座上，所述压袋气缸的活动端与压袋板的一端铰接；当压袋气缸的活动端伸出时，所述压袋板的一个边与升降吸盘共同夹紧袋。较优的，压袋板和压袋气缸均为两个，分别分布在升降吸盘座的两端。较优的，提升机构还包括提升支座、一端与提升支座铰接的提升导轨、在提升导轨上滑动的提升滑块，所述提升滑块与撑袋平台铰接。较优的，支座、提升导轨、提升滑块各有两个，两个提升滑块分别铰接在撑袋平台的两端。较优的，每个撑袋滑块上均固定有一个连接条，所述连接条与撑袋滑块滑动方向垂直，所述连接条的两端分别向下固定有一个撑袋板。较优的，升降吸盘为1-5个。

八、码垛机，采用现有技术中的码垛机，码垛机的结构在此不做赘述。

九、自动清洗机，包括但不限于采用以下结构。

如图6，本发明包括固定在地面上的下机架5、可在下机架5上进行上下运动的上机架12、固定安装在上机架12的顶端的动力平台4、设置在动力平台4上的动力装置、安装在上机架12下部中心位置的用于清洗桶内壁的机体转子6、用于固定桶的桶固定装置7、位于机体转子6下方的第三滚筒输送机8、位于机体转子6正下方的排水装置9，所述动力装置驱动机体转子6旋转。

上机架12可在下机架5上进行上下运动是这样实现的：上机架12与下机架5之间设置有导轨，上机架12和下机架5之间还通过第三气缸连接，这样，上机架12在第三气缸的驱动下可沿着下机架5上进行上下运动。

具体的，如图8，所述的机体转子6优先选用但不限于以下结构，机体转子6包括中心轴601、上叶片602和下叶片603，所述上叶片602通过上连接杆固定在中心轴601上，所述下叶片603通过下连接杆固定在中心轴601上，上叶片602外缘和下叶片603外缘均固定有毛刷604，所述毛刷604能够与桶内壁接触；所述中心轴601通过轴承安装在上机架12的下部的中心位置，中心轴601的上端与动力装置的输出端连接。所述的上叶片602和下叶片603可以是具有弧面的叶片或者是平面叶片，具有弧面的叶片可以对水流产生扭力，加强清洗强度。上叶片602外缘和下叶片603外缘与最接近的桶内壁之间的距离相等，上叶片602外缘和下叶片603外缘距离桶内壁有一定间距，这个间距用于容纳毛刷604。较优的，所述上连接杆和下连接杆沿着中心轴601的周壁交叉分布，所述上连接杆的高度高于下连接杆的高度。如图3所示，上叶片602为两个，两个上连接杆之间角度呈180°，下叶片603为两个，两个下连接杆之间的角度呈180°。上连接杆和下连接杆沿着中心轴601的周壁交叉分布后，相连两个连接杆之间呈90°。

具体的，所述的动力装置优先选用但不限于以下结构，动力装置包括清洗电机1、小带轮11、大带轮3和皮带2，清洗电机1通过电机座10安装在动力平台4上，清洗电机1的输出轴上安装有小带轮11，大带轮3安装在机体转子6的输入轴端，机体转子6的上端通过键与大带轮3连接。小带轮11和大带轮3桶过皮带2连接。

如图9，具体的，所述的桶固定装置7优先选用但不限于以下结构，桶固定装置7包括底座702、固定在底座702上的左固定夹座和右固定夹座、铰接在左固定夹座A点上的左固定夹705、铰接在右固定夹座B点上的右固定夹701，左固定夹705上且位于A点上方的某点和右固定夹701上且位于B点下方的某点之间铰接有连杆703，底座702与右固定夹701铰接点之外的某点之间通过第一气缸704连接。使用时，第一气缸704向右伸出，使右固定夹701的下端向右运动，根据杠杆原理，右固定夹701的上端向左运动，由于连杆703铰接在左固定夹705上且位于A点上方的某点和右固定夹701上且位于B点下方的某点之间，因而，左固定夹705的上方向右运动，从而使左固定夹705的上方和右固定夹701的上方夹紧桶体，实现桶的固定。

如图7，具体的，所述的排水装置9优先选用但不限于以下结构，排水装置9包括上管道901、下管道902和第二气缸904，下管道902与上管道901同轴设置并且可相对上管道901上下运动，下管道902外侧壁设置有支撑台903，上管道901的外侧壁均匀设置有3个气缸座，气缸座与支撑台903之间连接有第二气缸904，下管道902的底部连接排水管道。上管道901可以在第二气缸904的驱动下，相对于下管道902上下运动。

为了使输送机不影响桶中水的排出，所述第三滚筒输送机8中且清洗转子的正下方设置有方形孔或者圆形孔，孔的中部或者下部设置有排水装置9。

与本实施例配套使用的混料桶的结构如下：包括桶体，以及位于桶体下端的阀门，排水装置9的上管道901上行可以推动阀门打开。

第一气缸、第二气缸、第三气缸、清洗电机等由PLC进行控制。

自动清洗机结构简单，洗桶方便，效率较高，而且可以实现无人操作，便于在自动化生产线上应用。机体转子结构较简单，清洗效率高。固定装置能够使桶能够在指定位置固定，使桶不会偏移，能更好得与转子配合，而且在清洗过程中，使桶不至于晃动。排水装置可以实现上下运动，能够通过排水装置打开料桶下部的阀门。本发明不仅适用于颜料桶的清洗，还适用于其他领域中各种筒体的自动化清洗。

自动清洗机的工作原理是，当用过的混料桶通过第三滚筒输送机8输送到机体转子6的下方时，桶固定装置7的左固定夹705和右固定夹701在第一气缸704的驱动下，将颜料桶固定住，上机架12由第三气缸带动下行，固定在上机架12上的机体转子6进入颜料桶，同时将水灌入，清洗电机1带动机体转子6快速转动，将颜料桶清洗干净，然后排水装置9的上管道901上行，推动颜料桶下端的阀门打开，使水从排水装置9排出，上机架12由第三气缸带动上行，然后固定夹打开，滚筒输送机8运送颜料桶到指定的位置。