高精度旋转式分装蠕动泵及控制方法与流程

本发明涉及蠕动泵技术领域，特别是涉及一种高精度旋转式分装蠕动泵及控制方法。

背景技术：

蠕动泵一般适用于流体物料的输送，其物料输送原理是通过在两个转动辊子之间的一段泵管形成“枕”形流体，从而实现物料的输送。现有的蠕动泵结构，由于转动辊子之间是间隔设置的，因此，每次送料结束后，其转动辊子停止的位置是不确定的，从而在下一次进行物料输送时，导致转动辊子的起始位置不一致，从而不容易控制送料的精度。除此之外，每次送料结束后，辊子停止转动，泵管内的物料有可能在惯性作用下继续流动从而出现滴料或漏料现象，或者由于泵管内的物料失去了继续流动的推动力，从而导致回流等问题出现。上述问题均会影响蠕动泵的送料精度。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：为了提高现有技术中蠕动泵的送料精度，本发明提供一种高精度旋转式分装蠕动泵及控制方法，在送料的每个阶段结束后，使各个机构都增加复位的动作，从而使蠕动泵每次送料均处于相同的位置，以提高控制精度。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种高精度旋转式分装蠕动泵，包括泵座，以及设置在泵座上的软管送料滚轮组件、输料软管、可复位挤压机构和夹管机构，其中，所述输料软管沿圆周方向盘绕在软管送料滚轮组件的外围，所述可复位挤压机构能够挤压在软管送料滚轮组件外围的输料软管上，且可复位挤压机构和软管送料滚轮组件之间的输料软管形成送料部，所述送料部一端向外延伸形成进料端，另一端向外延伸形成出料端，管内液体物料由进料端进入经送料部由出料端输出，所述夹管机构设置在出料端和送料部之间的输料软管上，停止送料时，夹管机构用于夹紧输料软管，同时实现送料部变形的还原以及出料端的关断。

为了使提高蠕动泵的控制精度，主要是控制好输料软管的送料部各个结构的动过过程。因此，可以设计一个在送料部循环产生挤压力的机构，具体的，所述可复位挤压机构包括滑动压块、滑块压紧驱动机构和弹性导向复位机构，其中，滑动压块能够循环运动，而能够驱动滑动压块产生循环往复的直线运动的机构具有多种实现方式，本发明中是通过产生压紧力的滑块压紧驱动机构和产生恢复弹力的弹性导向复位机构相互配合来实现的。其中，所述滑动压块正对所述软管送料滚轮组件的一侧上设有弧形挤压面，背向弧形挤压面的一侧设有凸轮抵接面，所述弧形挤压面左右两侧的滑动压块支撑在弹性导向复位机构上，所述滑块压紧驱动机构能够产生驱动力驱动滑动压块在弹性导向复位机构上向靠近送料部的方向运动，且将送料部压紧在滑动压块和软管送料滚轮组件之间，所述弹性导向复位机构在滑动压块压紧送料部时能够产生使滑动压块远离送料部的弹性势能，且当滑块压紧驱动机构作用在滑动压块上的驱动力消失后，滑动压块在弹性导向复位机构的弹性势能作用下复位至起始位置。

滑块压紧驱动机构可以采用丝杠、气缸或其他传动机构来实现，本发明中优选采用凸轮机构实现，具体的，滑块压紧驱动机构包括凸轮、凸轮支架以及凸轮驱动电机，所述凸轮连接在凸轮驱动电机的输出轴上，且通过凸轮支架支撑在泵座上，凸轮驱动电机能够带动凸轮在凸轮支架上摆动，所述凸轮的摆动端曲面能够抵在滑动压块的凸轮抵接面上且使滑动压块产生靠近软管送料滚轮组件的运动，且当凸轮向上摆动脱离滑动压块后，滑动压块能够在弹性导向复位机构的作用下运动到起始位置。

弹性导向复位机构用于使滑动压块每次都能复位到起始位置，具体的，所述弹性导向复位机构为两组，通过底板安装在泵座上，且分别设置在滑动压块的左右两侧，每组弹性导向复位机构包括压块导向柱、压块导向套和复位弹簧，所述压块导向柱的上下两端分别固定在底板的第一支撑部和第二支撑部上，第一支撑部靠近凸轮一侧，第二支撑部靠近滚轮组件一侧，所述压块导向套嵌在滑动压块内，且套设在压块导向柱上，压块导向套能够带动滑动压块在压块导向柱上沿轴线方向滑动，所述复位弹簧支撑在滑动压块设有弧形挤压面的一侧，且位于滑动压块和第二支撑部之间。底板上平行设置第一支撑部、第二支撑部和第三支撑部，其中，第一支撑部和第二支撑部用于安装弹性导向复位机构，第三支撑部用于对输料软管进行限位定位以及便于滚轮组件的盖板的安装。

为了避免回流和漏料，蠕动泵增设了夹管机构配合软管送料滚轮组件控制输料软管的通断，具体的，所述夹管机构包括夹头、夹板以及夹头驱动机构，所述夹头和夹板分别设置在出料端的输料软管两侧，且所述夹头驱动机构能够驱动夹头靠近夹板实现出料端的夹紧关断，或者驱动夹头远离夹板实现出料端的放松打开。

驱动夹头实现直线伸缩运动的驱动机构的实现方式包括但不限于采用电机丝杠、气缸、齿轮齿条等方式，本发明为了说明其方案的可行性给出一种具体实现方式，但是直线伸缩运动不限于该种方式，具体的夹头驱动机构包括管夹座、夹头导向柱、夹头滚轮组件、夹头滑块和夹头限位板，其中，夹头导向柱通过管夹座与泵座相对固定连接，夹头滑块两侧滑动连接在夹头导向柱上，且通过夹头滚轮组件驱动夹头滑块在夹头导向柱上往复运动，所述夹头限位板固定在管夹座靠近输料软管的一端，且夹头限位板中部设有夹头导向孔，所述夹头一端连接在夹头滑块上，另一端正对夹头导向孔，且在夹头滑块的带动下能够在夹头导向孔内伸缩运动，且所述夹头限位板与夹板平行设置形成输料软管的限位通道。

其中，夹头滚轮组件包括夹头滚轮支架、至少一个夹头滚轮和夹头滚轮驱动电机，所述夹头滚轮上下两端连接在夹头滚轮支架上，且夹头滚轮驱动电机通过夹头滚轮支架带动夹头滚轮周向旋转，从而推动夹头滑块在夹头导向柱上运动，实现输料软管的夹紧关断。

进一步，为了保证软管出料端的稳定，所述夹管机构还包括至少一个软管限位压条，所述软管限位压条与夹板平齐，且位于输料软管的一侧，软管限位压条底部固定在泵座上，顶部向上延伸且具有朝向输料软管的弯曲部，所述弯曲部和管夹座共同形成输料软管的限位孔。装配时，输料软管的出料端从限位孔和限位通道内穿过，当输料软管内充满物料时，输料软管膨胀，弯曲部将输料软管压在管夹座上，同时夹头限位板与夹板将输料软管夹持在限位通道内，从而实现输料软管的出料端的定位，保证出料端稳定，提高物料输送的精度。

蠕动泵的原理是通过连续循环的挤压力推动物料实现输送，比较常规的方式就是通过等间隔设置在同一圆周上多个滚轮（辊子）实现的，本发明中也采用了滚轮的结构，具体的，软管送料滚轮组件包括送料滚轮支架、至少两个送料滚轮、送料滚轮驱动电机以及盖板，所述送料滚轮沿周向均匀分布在送料滚轮支架上，且送料滚轮驱动电机通过送料滚轮支架能够驱动送料滚轮沿周向旋转，所述盖板罩设在送料滚轮支架的外侧用于对内部送料滚轮支架进行支撑以及对送料滚轮进行防护。

一种蠕动泵控制方法，包括上述的蠕动泵，还包括送料阶段和停止阶段，其中，

送料阶段包括以下步骤：

送料时，夹管机构的夹头远离夹板且复位至起始位置，输料软管的出料端处于放松打开状态；可复位挤压机构的滑动压块下压将输料软管的送料部夹持在滑动压块和软管送料滚轮组件之间，软管送料滚轮组件的送料滚轮开始转动，挤压输料软管开始输送物料，当输送的物料（液体或膏状介质）达到需求时，进入停止阶段。

停止阶段包括以下步骤：

输送完成后，首先，送料滚轮驱动电机停止转动，送料滚轮停止送料；当送料滚轮停止运行后管内物料不再继续传输；夹头滚轮驱动电机转动，驱动夹头滚轮转动，夹头滚轮推动夹头滑块从而带动夹头从夹头限位板的限位孔内穿过，夹头靠近输料软管，直至夹紧关断输料软管的出料端；然后，可复位挤压机构复位，凸轮抬起至最高位置，滑动压块远离输料软管，抬起至起始位置，使输料软管的送料部处于不被压缩的状态；同时，送料滚轮复位，以最近的角度旋转至起始位置，等待进入下一个物料输送期间。

进一步，为了保证输送的精度，在送料阶段之前还包括排空阶段，所述排空阶段具体包括以下步骤：

首先，夹管机构的夹头松开，且处于起始位置，可复位挤压机构的滑动压块下压将输料软管的送料部夹持在滑动压块和软管送料滚轮组件之间，软管送料滚轮组件的送料滚轮开始转动送料，使物料充满输料软管，排出输料软管内的气体；然后，通过夹管机构的夹头夹紧关断输料软管的出料端，软管送料滚轮组件停止送料；并且可复位挤压机构和软管送料滚轮组件均复位至起始位置。

夹管机构夹紧输料软管的出料端，除了关闭出料端停止送料外，还可以避免物料的回流以及漏料、滴料等。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种高精度旋转式分装蠕动泵及控制方法，通过运动机构控制可以达到每次输送的介质量在比较精准的范围内，在每一次动作后，各个机构都进行复位，每次送料的起始位置是固定的，比传统的蠕动泵一直挤压软管运行控制的精度要高，此旋转式又相比于直线循环的方式来的效率更高。

除此之外，输送完成后，软管送料滚轮组件和可复位挤压机构均进行复位，使输料软管处于松弛状态，不会一直处于挤压变形状态，从而减小对输料软管的磨损变形，从而可以进一步提高控制精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明最佳实施例的结构示意图。

图2是输料软管的结构示意图。

图3是蠕动泵内部的结构示意图。

图4是可复位挤压机构的结构示意图。

图5是滑动压块的结构示意图。

图6是弹性导向复位机构的结构示意图。

图7是底板的结构示意图。

图8是软管支撑机构的结构示意图。

图9是软管送料滚轮组件的结构示意图。

图10是软管送料滚轮组件的结构示意图（无盖板）。

图11是夹管机构的立体结构示意图。

图12是夹管机构的主视结构示意图（无输料软管）。

图中：100、泵座，200、输料软管，201、送料部，202、进料端，203、出料端，300、软管送料滚轮组件，400、可复位挤压机构，500、夹管机构，1、软管内撑，2、软管导套，3、凸轮，4、凸轮支架，5、凸轮驱动电机，6、滑动压块，61、弧形挤压面，62、凸轮抵接面，63、导向孔，7、弹性导向复位机构，71、压块导向柱，72、压块导向套，73、复位弹簧，74、弹簧安装块，8、送料滚轮支架，9、送料滚轮，10、送料滚轮驱动电机，11、盖板，12、软管支架，121、c形槽，13、底板，131、第一支撑部，132、第二支撑部，133、固定压块，14、夹头，15、夹板，16、夹头导向柱，17、夹头滚轮支架，18、夹头滚轮，19、夹头滚轮驱动电机，20、夹头滑块，21、夹头限位板，211、限位孔，22、软管限位压条，221、弯曲部，23、管夹座。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-图3所示，本发明的一种高精度旋转式分装蠕动泵，包括泵座100，以及设置在泵座100上的软管送料滚轮组件300、输料软管200、可复位挤压机构400和夹管机构500，其中，如图2所示，输料软管200包括依次连接的进料端202、送料部201和出料端203，进料端202主要与供料设备连接，用于物料的输入；送料部201用于通过挤压力使软管变形从而提供物料流动的动力，实现物料的输送以及送料量的精确控制；出料端203用于将物料输出，定量提供给下游装置和设备。图2仅是本发明输料软管200的结构示意图，输料软管200的形状包括但不限于图2所示，其进料端202和出料端203可以朝向不同的方向。输料软管200沿圆周方向盘绕在软管送料滚轮组件300的外围，所述可复位挤压机构400能够挤压在软管送料滚轮组件300外围的输料软管200上，且可复位挤压机构400和软管送料滚轮组件300之间的输料软管200形成送料部201，所述送料部201一端向外延伸形成进料端202，另一端向外延伸形成出料端203，管内液体物料由进料端202进入经送料部201由出料端203输出，所述夹管机构500设置在出料端203和送料部201之间的输料软管200上，停止送料时，夹管机构500用于夹紧输料软管200，同时实现送料部201变形的还原以及出料端203的关断。

如图4所示，可复位挤压机构400包括滑动压块6、滑块压紧驱动机构和弹性导向复位机构7，如图5所示，滑动压块6正对所述软管送料滚轮组件300的一侧上设有弧形挤压面61，背向弧形挤压面61的一侧设有凸轮抵接面62，且滑动压块6左右两端分别设置导向孔63，导向孔63内设有压块导向套72，压块导向套72套设在压块导向柱71上，且与压块导向柱71滑动连接。弧形挤压面61左右两侧的滑动压块6支撑在弹性导向复位机构7上，所述滑块压紧驱动机构能够产生驱动力驱动滑动压块6在弹性导向复位机构7上向靠近送料部201的方向运动，且将送料部201压紧在滑动压块6和软管送料滚轮组件300之间，所述弹性导向复位机构7在滑动压块6压紧送料部201时能够产生使滑动压块6远离送料部201的弹性势能，且当滑块压紧驱动机构作用在滑动压块6上的驱动力消失后，滑动压块6在弹性导向复位机构7的弹性势能作用下复位至起始位置。

如图4所示，滑块压紧驱动机构包括凸轮3、凸轮支架4以及凸轮驱动电机5，所述凸轮3连接在凸轮驱动电机5的输出轴上，且通过凸轮支架4支撑在泵座100上，凸轮驱动电机5能够带动凸轮3在凸轮支架4上摆动，所述凸轮3的摆动端曲面能够抵在滑动压块6的凸轮抵接面62上且使滑动压块6产生靠近软管送料滚轮组件300的运动，且当凸轮3向上摆动脱离滑动压块6后，滑动压块6能够在弹性导向复位机构7的作用下运动到起始位置。本实施例中凸轮3的摆动端曲面上设有一个小滚轮，通过小滚轮滚动减小凸轮3与凸轮抵接面62上的摩擦力，使动作更加顺畅。

如图6所示，弹性导向复位机构7用于使滑动压块6每次都能复位到起始位置，具体的，所述弹性导向复位机构7为两组，通过底板13安装在泵座100上，且分别设置在滑动压块6的左右两侧，每组弹性导向复位机构7包括压块导向柱71、压块导向套72和复位弹簧73，如图7所示，底板13上平行设置第一支撑部131、第二支撑部132和固定压块133，其中，第一支撑部131和第二支撑部132用于安装弹性导向复位机构7，固定压块133朝向送料滚轮9的一侧设有滚轮轨迹弧面。所述压块导向柱71的上下两端分别固定在底板13的第一支撑部131和第二支撑部132上，第一支撑部131靠近凸轮3一侧，第二支撑部132靠近滚轮组件一侧，所述压块导向套72嵌在滑动压块6内，且套设在压块导向柱71上，压块导向套72能够带动滑动压块6在压块导向柱71上沿轴线方向滑动，所述复位弹簧73支撑在滑动压块6设有弧形挤压面61的一侧，且位于滑动压块6和第二支撑部132之间。为了便于压块导向柱71的安装，第一支撑部131和第二支撑部132上设有u形开口，通过矩形片和螺钉将压块导向柱71的上下两端固定在u形开口内。复位弹簧73为内外两个，内侧复位弹簧73的一端直接安装在第二支撑部132上，为了避让第二支撑部132上的u形开口，在第二支撑部132靠近滚轮的一侧增加了弹簧安装块74，以便于外侧复位弹簧73的安装。

如图4和图8所示，底板13远离凸轮3的一侧设置有软管支撑机构，所述软管支撑机构包括软管支架12，软管支架12固定在泵座100上，且左右两侧设有c形槽121，输料软管200嵌在c形槽121内，保持其位置稳定；为了避免输料软管200相互靠近，在软管支架12的外侧还有软管内撑1和软管导套2，软管内撑1位于输料软管200的内环，且左右两端也设有c形槽121，软管导套2嵌入在c形槽121内，输料软管200的进料端202和出料端203分别从软管导套2内穿过，用于对输料软管200进行限位定位以及便于滚轮组件的盖板11的安装。

蠕动泵的原理是通过连续循环的挤压力推动物料实现输送，比较常规的方式就是通过等间隔设置在同一圆周上多个滚轮（辊子）实现的，如图9和图10所示，本发明中也采用了滚轮的结构，具体的，软管送料滚轮组件300包括送料滚轮支架8、至少两个送料滚轮9、送料滚轮驱动电机10以及盖板11，本实施例中采用了四个沿圆周均匀分布的送料滚轮9，可以保证送料的效率和精度；所述送料滚轮9沿周向均匀分布在送料滚轮支架8上，且送料滚轮驱动电机10通过送料滚轮支架8能够驱动送料滚轮9沿周向旋转，所述盖板11罩设在送料滚轮支架8的外侧用于对内部送料滚轮支架8进行支撑以及对送料滚轮9进行防护。

如图11-图12所示，夹管机构500包括夹头14、夹板15以及夹头驱动机构，所述夹头14和夹板15分别设置在出料端203的输料软管200两侧，且所述夹头驱动机构能够驱动夹头14靠近夹板15实现出料端203的夹紧关断，或者驱动夹头14远离夹板15实现出料端203的放松打开。夹头驱动机构包括管夹座23、夹头导向柱16、夹头滚轮组件、夹头滑块20和夹头限位板21，其中，夹头导向柱16通过管夹座23与泵座100相对固定连接，夹头滑块20两侧滑动连接在夹头导向柱16上，且通过夹头滚轮组件驱动夹头滑块20在夹头导向柱16上往复运动，所述夹头限位板21固定在管夹座23靠近输料软管200的一端，且夹头限位板21中部设有夹头导向孔，所述夹头14一端连接在夹头滑块20上，另一端正对夹头导向孔，且在夹头滑块20的带动下能够在夹头导向孔内伸缩运动，且所述夹头限位板21与夹板15平行设置形成输料软管200的限位通道。其中，夹头滚轮组件包括夹头滚轮支架17、至少一个夹头滚轮18和夹头滚轮驱动电机19，本实施例中夹头滚轮18为两个，沿径向对称设置，夹头滑块20上设有与夹头滚轮18匹配的圆弧形轨迹槽。所述夹头滚轮18上下两端连接在夹头滚轮支架17上，且夹头滚轮驱动电机19通过夹头滚轮支架17带动夹头滚轮18周向旋转，从而推动夹头滑块20在夹头导向柱16上运动，实现输料软管200的夹紧关断。

为了保证软管出料端203的稳定，所述夹管机构500还包括至少一个软管限位压条22，所述软管限位压条22与夹板15平齐，且位于输料软管200的一侧，软管限位压条22底部固定在泵座100上，顶部向上延伸且具有朝向输料软管200的弯曲部221，所述弯曲部221和管夹座23共同形成输料软管200的限位孔211。装配时，输料软管200的出料端203从限位孔211和限位通道内穿过，当输料软管200内充满物料时，输料软管200膨胀，弯曲部221将输料软管200压在管夹座23上，同时夹头限位板21与夹板15将输料软管200夹持在限位通道内，从而实现输料软管200的出料端203的定位，保证出料端203稳定，提高物料输送的精度。

一种蠕动泵控制方法，包括上述的蠕动泵，还包括排空阶段、送料阶段和停止阶段，现结合本实施例中蠕动泵的结构，对各个阶段的步骤进行详细说明：

蠕动泵上电开机后先对其进行复位，复位后各个机构均处于起始位置，本实施例中各部件起始位置：凸轮3抬起至最高位置，滑动压块6抬起至脱离输料软管200的位置，送料滚轮9旋转至设定的起始位置，夹头14抬起至脱离输料软管200的位置。起始位置是可以通过位置传感器，编码器等标定的。

为了使物料输送均匀，保证精度，需要将输料软管200中的空气排空，使物料充满管内，因此，排空阶段具体包括以下步骤：

首先，夹管机构500的夹头14保持在起始位置，凸轮驱动电机5旋转带动凸轮3从最高位置向下摆动至最低位置，凸轮3摆动端的曲面抵在滑动压块6的凸轮抵接面62上，推动滑动压块6下压将输料软管200的送料部201夹持在滑动压块6和送料滚轮9之间，送料滚轮9开始转动送料，使物料充满输料软管200，排出输料软管200内的气体；此时，夹管机构500是不挤压输料软管200的，因此，不影响气体的排出。当管内气体排空后，夹头滚轮驱动电机19转动，驱动夹头滚轮18转动，夹头滚轮18推动夹头滑块20从而带动夹头14从夹头限位板21的限位孔211内穿过，夹头14靠近输料软管200，直至夹紧关断输料软管200的出料端203；同时，送料滚轮驱动电机10停止转动，送料滚轮9停止送料，并且凸轮驱动电机5反向旋转，凸轮3和滑动压块6均复位至起始位置；送料滚轮驱动电机10以最近的角度旋转，带动送料滚轮9复位至起始位置。

排空管内气体后，进入正常的定量送料阶段，每次送料的量由客户根据需求进行设置，送料阶段包括以下步骤：

送料时，夹头滚轮驱动电机19反向转动，带动夹头滚轮18反向转动至起始位置，夹头滚轮18拉动夹头滑块20从限位孔211内缩回远离夹板15且复位至起始位置，夹头14远离输料软管200，输料软管200的出料端203处于放松打开状态；凸轮驱动电机5旋转带动凸轮3从最高位置向下摆动至最低位置，凸轮3摆动端的曲面抵在滑动压块6的凸轮抵接面62上，迫使滑动压块6向送料滚轮9方向移动到限定位置，滑动压块6下压将输料软管200的送料部201夹持在滑动压块6和送料滚轮9之间，送料滚轮9开始按设定的圈数或角度转动，挤压输料软管200开始输送物料，当输送的物料（液体或膏状介质）达到需求时，进入停止阶段。

停止阶段包括以下步骤：

输送完成后，首先，送料滚轮驱动电机10停止转动，送料滚轮9停止送料；当送料滚轮9停止运行后管内物料不再继续传输；夹头滚轮驱动电机19转动，驱动夹头滚轮18转动，夹头滚轮18推动夹头滑块20从而带动夹头14从夹头限位板21的限位孔211内穿过，夹头14靠近输料软管200，直至夹紧关断输料软管200的出料端203；当夹管机构500挤压住输料软管200到位后（挤压住输料软管200也可以控制输送介质不流动），可复位挤压机构400复位，凸轮3旋转一定角度，抬起至最高位置，此时由于凸轮3离开滑动压块6，则在内置复位弹簧73的弹簧力下滑动压块6向凸轮3方向移动，滑动压块6远离输料软管200，抬起至起始位置，使输料软管200的送料部201处于不被压缩的状态；同时，送料滚轮9复位，以最近的角度旋转至起始位置，等待进入下一个物料输送期间。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。