粉体物料的称重方法及称重装置与流程

本发明涉及一种固相粉体物料的称重方法及采用的称重装置，属于计量检测技术领域。

背景技术：

现代工业生产领域中，某些领域诸如纺织印染领域，以其特有的原料、产品和生产方式与计量称重特别是粉状物料的计量称重有着密不可分的联系。

粉体物料具有流动属性，而流动性受到水分的影响。通常粉体水分增加时导致流动性变差，表现在粉体趋于粘聚并有较大的附着性，水分越大其附着性越强，流动性则越差，造成粉体物料整体流动性也不均匀。而且，当粉体物料的仓储时间越长，粉体物料更容易结块，其流动性能就越差、越不均匀。

粉体物料从仓储容器输送到计量称重容器，一般通过管道并串接可控开度调节阀，使得高位仓储容器内的粉体物料在重力作用下可控的与低位计量称重容器实现粉体物料传输，或者采用调速螺旋绞刀等其他方式实现粉体物料从仓储容器输送到计量称重容器，随后采用现代电子称重计量系统控制调节阀开度或螺旋绞刀转速，实现定量计量称重。

然而，由于存在上述粉体物料流动的不均匀性，甚至粉体物料的结块，调节阀开度、螺旋绞刀转速与放料量是非线性的，因此，不易实现精准可控定量称重放料，时常造成计量称重容器里粉状物料过量。现有技术不得不依靠人工去除过量的粉体物料。有些粉体物料会散发到空气中，有毒、易燃、强腐蚀、高粉尘，极不适合工作人员接触，长期吸入、接触容易导致工作人员慢性中毒引发重疾，严重危害工作人员身体健康；对于易燃粉体，工作人员还必须穿戴防静电工作服，操作前释放人体静电，整个取回过量粉体的操作必须符合操作规程，繁琐复杂，稍有疏忽，就有安全隐患。另外，人工去除过量的粉体存在着操作人员不同，取回的粉体量也不同，带有操作人员主观操作的不确定性，取回、称重的过程往往需要重复多次，计量称重效率低下，严重影响工业生产的连续性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能高效、快速和准确地对粉体物料进行称重的方法。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种能满足对粉体物料进行高效、快速和准确称重的装置。

为解决上述技术问题，本发明采用这样一种粉体物料的称重方法，所述粉体存贮在物料仓内，该方法包括：将所述粉体从物料仓输送至计量称重容器内进行称重的步骤；在所述称重步骤设有将计量称重容器内的过量粉体从计量称重容器内自动取出的步骤。

作为上述方法的优选实施方案，在所述自动取出步骤后设有将称重完毕计量称重容器内的粉体排出并输送至配比罐的步骤。

作为上述方法的优选实施方案，所述粉体有若干种，若干种粉体分别存贮在各自独立的物料仓内，若干种粉体分别从各自独立的物料仓输送至计量称重容器内进行称重；所述计量称重容器内的过量粉体通过真空吸力取出方式或者通过机械手取出方式或者通过插管插入取出方式从计量称重容器内自动取出。

为满足将计量称重容器内的过量粉体自动取出，本发明采用这样一种称重装置，包括粉体仓储单元、粉体计量称重单元和控制与数据处理单元；所述粉体计量称重单元包括安装在机架上的计量称重容器和对计量称重容器内的粉体进行称重的称重仪器，所述称重仪器与所述控制与数据处理单元电连接，该称重装置还包括将计量称重容器内的过量粉体从计量称重容器内自动取出的自动取出单元，所述自动取出单元与所述控制与数据处理单元电连接。

作为本发明的一种优选实施方案，所述自动取出单元包括粉体料面高度传感器、取回装置和回收桶；所述粉体料面高度传感器与所述计量称重容器或机架固定连接，所述取回装置包括圆筒形外管、嵌套在所述外管内腔的圆筒形内管、提升机构和横移机构；所述外管、内管的筒底形状相同且分别设有若干个间隔布置的格栅和弧形孔，在所述外管的管壁上且位于外管弧形孔的上方设有若干个竖直、间隔布置的腰圆孔，在所述内管的管壁上且位于内管格栅的上方设有竖直布置的矩形长腰圆孔，所述内管与第一电机的输出轴相连并由第一电机驱动转动，所述第一电机驱动内管转动一定角度时，所述外管筒底的弧形孔完全被所述内管筒底的格栅覆盖封闭，同时所述外管管壁上的腰圆孔与所述内管管壁上的矩形长腰圆孔重合贯通；所述提升机构包括第二电机、由所述第二电机驱动转动的齿轮、与所述齿轮啮合配合且竖直布置的齿条以及固定安装在所述齿条底部的支架，所述外管、第一电机分别与所述支架固定连接；所述横移机构包括第三电机、由所述第三电机驱动转动的同步轮、与所述同步轮啮合配合的同步带、水平布置的滑块和滑轨，所述第三电机、滑轨分别固定安装在所述机架上，所述滑块固定安装在所述同步带上且滑块与滑轨滑动配合，所述第二电机固定安装在所述滑块上，在所述滑块上还固定安装有齿条稳定轮，所述齿条稳定轮与所述齿条啮合配合且与所述齿轮相对设置，所述粉体料面高度传感器、第一电机、第二电机和第三电机分别与所述控制与数据处理单元电连接。

作为本发明的另一种优选实施方案，所述自动取出单元包括粉体料面高度传感器、取回装置和回收桶；所述粉体料面高度传感器与所述计量称重容器或机架固定连接，所述取回装置包括螺旋铰刀、套装在所述螺旋铰刀外壁面上的筒管、提升机构和横移机构；所述螺旋铰刀与第一电机的输出轴相连并由第一电机驱动转动，所述提升机构包括第二电机、由所述第二电机驱动转动的齿轮、与所述齿轮啮合配合且竖直布置的齿条以及固定安装在所述齿条底部的支架，所述筒管、第一电机分别与所述支架固定连接；所述横移机构包括第三电机、由所述第三电机驱动转动的同步轮、与所述同步轮啮合配合的同步带、水平布置的滑块和滑轨，所述第三电机、滑轨分别固定安装在所述机架上，所述滑块固定安装在所述同步带上且滑块与滑轨滑动配合，所述第二电机固定安装在所述滑块上，在所述滑块上还固定安装有齿条稳定轮，所述齿条稳定轮与所述齿条啮合配合且与所述齿轮相对设置，所述粉体料面高度传感器、第一电机、第二电机和第三电机分别与所述控制与数据处理单元电连接。

作为本发明的又一种优选实施方案，所述自动取出单元包括相机、悬臂式三轴机械手和回收桶，所述相机、悬臂式三轴机械手分别与所述控制与数据处理单元电连接。

作为本发明的一种改进，所述粉体仓储单元包括若干个独立的物料仓以及分别安装在每个独立物料仓底部的物料仓下料管，在每个所述物料仓下料管上均安装有第一截止阀，所述粉体有若干种，若干种粉体分别存贮在各自独立的物料仓内，所述若干个独立的物料仓水平并列排列且固定安装在物料仓储架上，所述物料仓储架由水平移动机构驱动作水平横移，所述粉体计量称重单元还包括与计量称重容器相连通的粉体接料管以及安装在所述粉体接料管上的粉体流量调节阀，所述粉体接料管位于所述物料仓下料管的下方，所述第一截止阀、水平移动机构和粉体流量调节阀分别与所述控制与数据处理单元电连接。

作为本发明的优选实施方案，该称重装置还包括粉体称重完毕排出单元，所述粉体称重完毕排出单元包括风机、软管和配比罐，所述软管的两端分别与风机出风口、计量称重容器相连通；在所述计量称重容器的底部安装有粉体出料管，所述粉体出料管与配比罐相连通，在所述粉体出料管上安装有第二截止阀；所述风机、第二截止阀分别与所述控制与数据处理单元电连接。

在本发明中，所述水平移动机构优选包括第四电机、由所述第四电机驱动转动的物料仓齿轮、与所述物料仓齿轮啮合配合且水平布置的物料仓齿条，所述物料仓齿条固定安装在所述物料仓储架底部，所述物料仓储架底部还安装有若干个滚轮，所述第四电机固定安装在所述机架上，在每个所述物料仓下料管的一侧均安装有位置传感器，所述第四电机、各位置传感器分别与所述控制与数据处理单元电连接，所述控制与数据处理单元优选是具有人机界面的数字控制器或者工控机。

采用上述粉体物料的称重方法及称重装置后，本发明具有以下有益效果：

本发明通过在称重方法的称重步骤中设置将过量粉体自动取出步骤，以及在称重装置中设置将过量粉体从计量称重容器内自动取出的自动取出单元后，彻底避免了粉体取回工作人员在有毒、有害环境里工作，保证工作人员身体健康免受侵害，进一步保障了易燃粉体处理过程中的本质安全操作，杜绝事故隐患；同时解决了目前粉体配料系统存在的依靠人工去除过量粉体精度低，取回粉体量受操作人员主观操作的影响大，计量称重效率低下，生产连续性差等问题，获得了取回粉体量精度高，提高了生产效率，生产运行连续稳定，能更好地满足实际生产需要等有效效果。

本发明通过设置多个独立的物料仓以及自动取出单元的精准取出过量粉料，能精确地控制原料比例，产品质量高。

本发明称重装置的简单结构，生产成本低，速度快，工作效率高，更好地满足了粉体物料精准称重配料的要求。

附图说明

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

图1为本发明称重装置的一种结构示意图。

图2为本发明称重装置中自动取出单元的第一种优选实施例结构示意图。

图3为图2中外管筒底的一种俯视示意图。

图4为图2中内管筒底的一种俯视示意图。

图5为本发明称重装置中自动取出单元的第二种优选实施例结构示意图。

具体实施方式

为提高工作效率，更好地满足粉体物料精准称重配料的要求，本发明采用了如图1至图5所示的粉体物料的称重方法及称重装置。

所述粉体物料的称重方法，所述粉体存贮在物料仓内，该方法包括：将所述粉体从物料仓输送至计量称重容器内进行称重的步骤；在所述称重步骤中还设有将计量称重容器内的过量粉体从计量称重容器内自动取出的步骤。

作为上述方法的优选实施方案，在所述自动取出步骤后设有将称重完毕计量称重容器内的粉体排出并输送至配比罐的步骤。在本发明中，所述称重完毕的粉体优选通过风压进行气力输送方式排出并输送至配比罐。

作为上述方法的优选实施方案，所述粉体有若干种，若干种粉体分别存贮在各自独立的物料仓内，若干种粉体分别从各自独立的物料仓输送至计量称重容器内进行称重，称重完毕的粉体最终分别从计量称重容器内排出并输送至配比罐进行配料；所述计量称重容器内的过量粉体优选通过真空吸力取出方式或者通过机械手取出方式或者通过插管插入取出方式等从计量称重容器内自动取出。

为满足将计量称重容器内的过量粉体自动取出，本发明采用这样一种称重装置，如图1所示，其包括粉体仓储单元a、粉体计量称重单元b和控制与数据处理单元e；所述粉体计量称重单元b包括固定安装在机架1上的计量称重容器21和对计量称重容器21内的粉体进行称重的称重仪器22，图中未示粉体，所述称重仪器22可采用称重模块，也可以是电子秤等，所述称重仪器22与所述控制与数据处理单元e电连接，该称重装置还包括将计量称重容器21内的过量粉体从计量称重容器21内自动取出的自动取出单元c，所述自动取出单元c与所述控制与数据处理单元e电连接。

作为本发明的一种优选实施方案，如图1至图4所示，所述自动取出单元c包括粉体料面高度传感器30、取回装置和回收桶31；所述粉体料面高度传感器30优选为超声波高度传感器，所述粉体料面高度传感器30通过支架与所述计量称重容器21固定连接或直接与机架1固定连接，所述取回装置包括圆筒形外管32、嵌套在所述外管32内腔的圆筒形内管33、提升机构和横移机构；所述外管32、内管33的材质均为不锈钢，所述外管32、内管33的筒底形状相同且分别设有若干个间隔布置的格栅3a和弧形孔3b，图3、图4所示的格栅3a与弧形孔3b成90°间隔布置，当然也可成30°、45°、60°等角度间隔布置，在所述外管32的管壁上且位于外管弧形孔3b的上方设有若干个竖直、间隔布置的腰圆孔3c，在所述内管33的管壁上且位于内管格栅3a的上方设有竖直布置的矩形长腰圆孔3d，所述内管33与第一电机34的输出轴相连并由第一电机34驱动转动，所述第一电机34驱动内管33转动一定角度时，例如图3、图4所示转动90°时，所述外管32筒底的弧形孔3b完全被所述内管33筒底的格栅3a覆盖封闭，同时所述外管32管壁上的腰圆孔3c与所述内管33管壁上的矩形长腰圆孔3d重合贯通；所述提升机构包括第二电机35、由所述第二电机35通过减速器驱动转动的齿轮36、与所述齿轮36啮合配合且竖直布置的齿条37以及固定安装在所述齿条37底部的圆筒形支架38，所述外管32、第一电机34分别与所述支架38固定连接；所述横移机构包括第三电机39a、由所述第三电机39a通过减速器驱动转动的同步轮39b、与所述同步轮39b啮合配合的同步带39c、水平布置的滑块39d和滑轨39e，所述第三电机39a、滑轨39e分别固定安装在所述机架1上，所述滑块39d固定安装在所述同步带39c上且滑块39d与滑轨39e滑动配合，所述第二电机35固定安装在所述滑块39d上，在所述滑块39d上还固定安装有齿条稳定轮36a，所述齿条稳定轮36a与所述齿条37啮合配合且与所述齿轮36相对设置，所述粉体料面高度传感器30、第一电机34、第二电机35和第三电机39a分别与所述控制与数据处理单元e电连接。

作为本发明的另一种优选实施方案，如图5所示，所述自动取出单元c包括粉体料面高度传感器30、取回装置和回收桶31；所述粉体料面高度传感器30优选为超声波高度传感器，所述粉体料面高度传感器30通过支架与所述计量称重容器21固定连接或直接与机架1固定连接，所述取回装置包括螺旋铰刀32a、套装在所述螺旋铰刀32a外壁面上的筒管33a、提升机构和横移机构；所述螺旋铰刀32a与第一电机34的输出轴相连并由第一电机34驱动转动，所述提升机构包括第二电机35、由所述第二电机35通过减速器驱动转动的齿轮36、与所述齿轮36啮合配合且竖直布置的齿条37以及固定安装在所述齿条37底部的圆筒形支架38，所述筒管33a、第一电机34分别与所述支架38固定连接；所述横移机构包括第三电机39a、由所述第三电机39a通过减速器驱动转动的同步轮39b、与所述同步轮39b啮合配合的同步带39c、水平布置的滑块39d和滑轨39e，所述第三电机39a、滑轨39e分别固定安装在所述机架1上，所述滑块39d固定安装在所述同步带39c上且滑块39d与滑轨39e滑动配合，所述第二电机35固定安装在所述滑块39d上，在所述滑块39d上还固定安装有齿条稳定轮36a，所述齿条稳定轮36a与所述齿条37啮合配合且与所述齿轮36相对设置，所述粉体料面高度传感器30、第一电机34、第二电机35和第三电机39a分别与所述控制与数据处理单元e电连接。在本发明中，所述取回装置也可采用筒管33a，并在筒管33a的上端安装真空泵，其它结构相同，采用真空吸力方式将过量粉体取出，图中未示。

作为本发明的又一种优选实施方案，所述自动取出单元c包括安装在计量称重容器21上方或内腔的相机、常规的悬臂式三轴机械手和回收桶31，图中未示相机和悬臂式三轴机械手，所述相机、悬臂式三轴机械手分别与所述控制与数据处理单元e电连接。工作时，由相机直接判断粉体堆积高度，在控制与数据处理单元e控制下，悬臂式三轴机械手取回过量粉体并放入回收桶31内。

在本发明中，如图1所示，所述粉体仓储单元a包括若干个独立的物料仓11以及分别安装在每个独立物料仓11底部的竖直物料仓下料管12，图中所示物料仓11有三个，当然可以有更多个，在每个所述物料仓下料管12上均安装有第一截止阀13，所述粉体有若干种，若干种粉体分别存贮在各自独立的物料仓11内，所述若干个独立的物料仓11水平并列排列且固定安装在物料仓储架14上，所述物料仓储架14由水平移动机构驱动作水平横移，所述粉体计量称重单元b还包括与计量称重容器21相连通的粉体接料管23以及安装在所述粉体接料管23上的粉体流量调节阀24，所述粉体接料管23位于所述物料仓下料管12的下方，所述第一截止阀13、水平移动机构和粉体流量调节阀24分别与所述控制与数据处理单元e电连接。

作为本发明的优选实施方案，如图1所示，该称重装置还包括粉体称重完毕排出单元d，所述粉体称重完毕排出单元d包括风机41、软管42和配比罐43，所述风机41优选为罗茨风机，所述软管42的两端分别与风机41出风口、计量称重容器21相连通；在所述计量称重容器21的底部安装有粉体出料管25，所述粉体出料管25与配比罐43相连通，在所述粉体出料管25上安装有第二截止阀26；所述风机41、第二截止阀26分别与所述控制与数据处理单元e电连接。

在本发明中，如图1所示，所述水平移动机构包括第四电机15、由所述第四电机15通过减速器驱动转动的物料仓齿轮16、与所述物料仓齿轮16啮合配合且水平布置的物料仓齿条17，所述物料仓齿条17固定安装在所述物料仓储架14底部，所述物料仓储架14底部还安装有若干个滚轮14a，滚轮14a可在机架1上滚动，所述第四电机15固定安装在所述机架1上，在每个所述物料仓下料管12的一侧均安装有位置传感器18，所述第四电机15、各位置传感器18分别与所述控制与数据处理单元e电连接，所述控制与数据处理单元e优选是具有人机界面的数字控制器或者工控机。

作为本发明的一种优选工作过程如下：数字控制器e控制第四电机15通过物料仓齿轮16、物料仓齿条17驱动物料仓储架14横移，当数字控制器e收到物料仓11的位置传感器18发出的到位信号，说明物料仓下料管12已与粉体接料管23对接完成。

数字控制器e打开第一截止阀13，按人机界面设定的粉体物料所需的定量值，控制开度地打开粉体流量调节阀24，这时，物料仓11内的粉体在重力的作用下，通过物料仓下料管12、第一截止阀13、粉体接料管23、粉体流量调节阀24，堆积到计量称重容器21内。在整个粉体下落堆积到计量称重容器21内的过程中，数字控制器e不断接收称重仪器22传输来的粉体重量值，并根据工艺要求在人机界面设定的粉体所需的定量值，数字控制器e实时调节粉体流量调节阀24的开度，使得最终计量称重容器21内的粉体物料重量逼近工艺定量值。满足工艺定量值后，数字控制器e关闭第一截止阀13和粉体流量调节阀24。

然而，由于粉状物料流动的不均匀性、乃至粉状物料的结块，一般会造成计量称重容器21内的粉体重量大于工艺定量值。当计量称重容器21内粉体过量时，数字控制器e立即启动过量粉体取回程序，同时关闭第一截止阀13和粉体流量调节阀24，数字控制器e接受超声波粉体料面高度传感器30的数据，计算出取回装置中内、外管33、32插入粉体的深度，即确定应该取回粉体的重量，数字控制器e控制第一电机34驱动内管33顺时针转动90度，使外管32筒底的弧形孔3b完全被所述内管33筒底的格栅3a覆盖封闭，同时所述外管32管壁上的腰圆孔3c与所述内管33管壁上的矩形长腰圆孔3d重合贯通，第二电机35按计算的插入粉体深度将内、外管33、32插入粉体，粉体经内、外管33、32管壁腰圆孔进入内管33内腔，数字控制器e控制第二电机35提升内、外管33、32离开计量称重容器21后，关闭第二电机35，启动第三电机39a，将内、外管33、32移到回收桶31上方，关闭第三电机39a，启动控制第一电机34逆时针转动90度，使外管32筒底的弧形孔3b与内管33筒底的弧形孔3b重合贯通，将过量粉体置于回收桶31内，随后数字控制器e再分别先后控制第一电机34、第二电机35、第三电机39a，将取回装置复归原处，至此，符合工艺要求的定量称重完毕。另外，需要说明的是，第二优选实施例与第一优选实施例的区别在于，第二优选实施例的取回装置为螺旋铰刀装置，螺旋铰刀32a由第一电机34控制正转/反转，完成粉体取回/粉体排出，第二电机35、第三电机39a完成取回装置抬起/平移，将粉体放入回收桶31内。

称重结束后，开启第二截止阀26，启动罗茨风机41，罗茨风机41产生的风压，将计量称重容器21内的粉体物料输送到配比罐43。

本发明的方法和称重装置经过试用，能精准取出过量粉料，提高了工作效率，保证了生产运行连续稳定，取得了良好的效果。