粉料计量装置及自动化生产线的制作方法

本发明涉及粉料自动称重计量技术领域，尤其涉及一种粉料计量装置及自动化生产线。

背景技术：

粉状材料(简称“粉料”)作为一种常见的材料状态，常被作为原材料用于各种实验或加工生产中。对于实验室、精细化工及军工产品等对原材料的配比要求必要严格的领域内，粉料的重量精度要求也较高，如何准确称取规定重量的粉料也越来越受到关注。

现有技术中，对于精度要求比较严格的粉料的称重需要依靠人工操作计量工具来实现称取一种重量的粉料，以电子天平作为计量工具为例，先取出一定量的粉料放入电子天平的托盘中，观察电子天平的显示重量，如果显示重量超过预设重量，则从托盘中取出部分粉料，如果显示重量小于预设重量，则向托盘中添加部分粉料，并重复上述过程直到显示重量达到预设重量。

但是，这种称重方法需要依靠人工来实现，效率低，质量得不到保证，无法应用于大规模的自动化生产线。

技术实现要素：

本发明提供一种粉料计量装置及自动化生产线，以克服现有技术中依靠人工称取粉料，效率低的问题。

本发明提供一种粉料计量装置，包括：本体以及推动件，所述本体上形成有沿垂向贯穿所述本体的容纳孔，所述推动件的一端形成有与所述容纳孔形状相配合的配合部，所述配合部伸入所述容纳孔中，并与所述容纳孔的内壁共同围成顶部开口的容纳腔，所述容纳腔用于容纳粉料；且所述推动件能够相对所述本体沿垂向移动到预设位置，以获取预设重量的所述粉料。

如上所述的粉料计量装置，其中，所述容纳孔包括容纳段以及内螺纹段，所述推动件包括与所述容纳段形状相配合的配合段以及与所述内螺纹段相配合的外螺纹段；所述配合段构成所述配合部，并与所述容纳段共同围成所述容纳腔；所述外螺纹段能够相对所述内螺纹段沿垂向移动，以使所述推动件相对所述本体移动到预设位置。

如上所述的粉料计量装置，其中，所述容纳段沿垂向的长度小于等于所述配合段沿垂向的长度。

如上所述的粉料计量装置，其中，所述容纳段的内表面为光滑曲面，所述配合段朝向所述容纳腔的顶面为平面。

如上所述的粉料计量装置，其中，所述容纳段的直径尺寸小于所述内螺纹段的直径尺寸。

如上所述的粉料计量装置，还包括第一驱动器；所述第一驱动器的驱动端与所述推动件背离所述配合部的一端传动连接，用于带动所述推动件相对所述本体移动到预设位置。

如上所述的粉料计量装置，还包括第二驱动器；所述第一驱动器与所述本体固定连接，所述第二驱动器的驱动端也与所述推动件背离所述配合部的一端传动连接，用于带动所述本体与所述推动件一起旋转，以使高出于所述容纳腔的粉料可以在离心力的作用下被去除。

如上所述的粉料计量装置，其中，所述第一驱动器为第一电机，所述第二驱动器为第二电机。

如上所述的粉料计量装置，还包括控制器，所述控制器与所述第一驱动器和所述第二驱动器电连接，所述控制器用于控制所述第一驱动器带动所述推动件相对所述本体移动到预设位置；并用于控制所述第二驱动器带动所述推动件与所述本体一起旋转；还用于控制所述第一驱动器与所述第二驱动器同时动作，使所述推动件与所述本体一起旋转的同时，所述推动件还相对所述本体沿垂向移动，以取出所述容纳腔内的全部所述粉料。

本发明还提供一种自动化生产线，包括填料装置、收集装置以及如上所述的粉料计量装置，所述填料装置安装于所述容纳腔的顶部，用于向所述粉料计量装置中填满粉料，所述收集装置罩设在所述粉料计量装置外，用于收集所述粉料。

本发明提供的粉料计量装置及自动化生产线，通过设置本体以及推动件，本体上形成有沿垂向贯穿本体的容纳孔，推动件的一端形成有与容纳孔形状相配合的配合部，配合部能够伸入容纳孔中，并与容纳孔的内壁共同围成顶部开口的容纳腔；且推动件能够相对本体沿垂向移动到预设位置，以使容纳腔的体积达到预设值，通过将粉料填满容纳腔来实现称取预设重量的粉料的目的，效率高，精度高，能够应用于自动化生产线。

附图说明

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明不局限于下述的具体实施方式。

图1为本发明粉料计量装置的整体结构示意图；

图2为本发明粉料计量装置粉料高出于容纳腔的结构示意图；

图3为本发明粉料计量装置粉料与容纳腔齐平的结构示意图。

附图标记说明：

1：本体；

11：容纳孔；

12：容纳腔；

13：容纳段；

14：内螺纹段；

2：推动件；

21：配合段；

22：外螺纹段；

3：粉料。

具体实施方式

粉状材料(简称“粉料”)作为一种常见的材料状态，常被作为原材料用于各种实验或加工生产中。对于实验室、精细化工及军工产品等对原材料的配比要求必要严格的领域内，对粉料的重量精度要求也较高，粉料的称量重量在1-30g内，精度一般要求在±0.003g以下，如何准确称取规定重量的粉料也越来越受到关注。

现有技术中，对于精度要求比较严格的粉料的称重需要依靠人工操作计量工具来实现称取一种重量的粉料，以电子天平作为计量工具为例，先取出一定量的粉料放入电子天平的托盘中，观察电子天平的显示重量，如果显示重量超过预设重量，则从托盘中取出部分粉料，如果显示重量小于预设重量，则向托盘中添加部分粉料，并重复上述过程直到显示重量达到预设重量。

但是，这种称重方法需要依靠人工来实现，效率低，质量得不到保证，无法应用于大规模的自动化生产线。

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种粉料计量装置及自动化生产线，以提高粉料称量精度及称量效率。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明不局限于下述的具体实施方式。

图1为本发明粉料计量装置的整体结构示意图；请结合图1，本实施例提供一种粉料计量装置，包括：本体1以及推动件2，本体1上形成有沿垂向贯穿本体1的容纳孔11，推动件2的一端形成有与容纳孔11形状相配合的配合部，配合部伸入容纳孔11中，并与容纳孔11的内壁共同围成顶部开口的容纳腔12，容纳腔12用于容纳粉料；且推动件2能够相对本体1沿垂向移动到预设位置，以获取预设重量的粉料。

具体地，粉料计量装置可以应用于以粉料为原料或产出的自动化生产线，其可以包括本体1和推动件2，本体1和推动件2可以共同形成用于容纳粉料的容纳腔12，通过控制容纳腔12体积的大小，可以得到预设重量的某种粉料。

本体1作为形成粉料计量装置的主要部件，其内部可以形成有沿垂向贯穿本体1的容纳孔11。垂向可以为与重力方向相平行的方向。本体1的结构可以有多种，例如本体1可以为块状结构，块状结构的内部可以通过钻孔或切削加工形成容纳孔11，又例如本体1可以为薄壁类筒状结构，可以通过铸造等一体加工而成。

容纳孔11的形状可以有多种，例如其可以为横截面随延伸方向发生变化的变截面结构，也可以为横截面不随延伸方向发生变化的恒定截面，在此不做具体限定。另外，其横截面形状也可以有多种，例如方形或三角形等多种形状，优选地，容纳孔11可以为恒定横截结构，其横截面可以为圆形，从而方便计算粉料重量。

推动件2作为形成粉料计量装置的另一主要部件，其一端可以形成有配合部，配合部可以伸入容纳孔11中，另外，配合部的形状可以与容纳孔11的形状相配合，即配合部的尺寸可以与容纳孔11的截面尺寸相同，以使配合部和容纳孔11的内壁可以共同形成顶部开口的容纳腔12。推动件2的结构可以有多种，例如其可以为杆状结构，配合部可以为形成在杆状结构一端并沿周向凸出于推动件2；又例如推动件2可以为块状结构，其伸入容纳腔12的端面可以形成配合部。配合部与推动件2可以为一体成型的一体件，也可以通过装配工艺固定连接，在此不做具体限定。

推动件2能够相对本体1沿垂向方向移动以达到预设位置，预设位置与所需称量的粉料重量有关。以需要称重预设重量的粉料为例，通过已知粉料的密度可以获得该预设重量所对应的粉料体积，并通过计算容纳腔12的横截面积得到容纳腔12的高度，即推动件2的顶面与容纳孔11内壁的相对位置，也即预设位置。

推动件2与本体1的传动方式可以有多种，例如推动件2可以为固定件，本体1可以相对推动件2运动，又或者本体1可以为固定件，推动件2可以相对本体1运动。此外，推动件2与本体1的连接方式可以有多种，例如，推动件2可以与液压缸或气缸的活塞杆连接，通过活塞杆的伸缩可以实现推动件2相对本体1的运动；又例如，推动件2可以连接有电机，推动件2与本体1之间可以通过齿轮齿条或蜗轮蜗杆等方式实现运动。

当需要称量预设重量的粉料时，可以通过驱动推动件2或本体1使两者发生相对运动，从而改变容纳腔12的深度，当移动到预设位置时，可以通过填料装置向容纳腔12中添加粉料，当容纳腔12充满粉料后，可以停止填充，从而达到称量预设重量粉料的作用。

本发明提供的粉料计量装置，通过设置本体以及推动件，本体上形成有沿垂向贯穿本体的容纳孔，推动件的一端形成有与容纳孔形状相配合的配合部，配合部能够伸入容纳孔中，并与容纳孔的内壁共同围成顶部开口的容纳腔；且推动件能够相对本体沿垂向移动到预设位置，以使容纳腔的体积达到预设值，通过将粉料填满容纳腔来实现称取预设重量的粉料的目的，效率高，精度高，能够应用于自动化生产线。

进一步地，在另一个实施例中，容纳孔11包括容纳段13以及内螺纹段14，推动件2包括与容纳段13形状相配合的配合段21以及与内螺纹段14相配合的外螺纹段22；配合段21构成配合部，并与容纳段13共同围成容纳腔12；外螺纹段22能够相对内螺纹段14沿垂向移动，以使推动件2相对本体1移动到预设位置。

具体地，本体1可以为沿垂向延伸的圆柱形，容纳孔11可以为沿圆柱形轴线延伸的圆柱形孔，容纳孔11可以包括容纳段13和内螺纹段14，容纳段13可以位于内螺纹段14的顶部。推杆2可以为沿垂向延伸的圆柱状杆，其可以包括配合段21和外螺纹段22，外螺纹段22可以位于配合段21的底部，配合段21的形状可以与容纳段13的形状相配合，以使配合段21和容纳段13紧密接触，配合段21可以形成配合部，并与容纳段13共同围成顶部开口的容纳腔12，即配合段21的顶面可以作为容纳腔12的底壁，容纳段13的内壁可以作为容纳腔12的侧壁。另外，容纳段13的直径尺寸可以大于或者等于内螺纹段14的直径尺寸，在此不做具体限定。

内螺纹段14可以与外螺纹段22形成螺纹传动连接，以实现推动件2和本体1的相对运动，螺纹传动结构简单，容易实现，通过控制转速可以实现精确计量，提高粉料称量的精度。

进一步地，容纳段13的直径尺寸可以小于内螺纹段14的直径尺寸，从而提高容纳腔12的刚度，提高寿命。

更进一步地，容纳段13沿垂向的长度小于等于配合段21沿垂向的长度。

具体地，当称量到预设重量的粉料后，可以驱动本体1和推动件2使得两者相对运动，从而减少容纳腔12的深度，将容纳腔12内的粉料全部推出进行收集，容纳段13沿垂向的长度小于等于配合段21沿垂向的长度可以保证所有粉料都被推出，提高粉料收集的精度。

另外，容纳段13的内表面为光滑曲面，配合段21朝向容纳腔12的顶面为平面，及容纳腔12的底壁及侧壁都为光滑面，避免粉料附着于容纳腔12表面，从而方便准确计量粉料的体积，提高称量精度。

在上述实施例的基础上，粉料计量装置，还包括第一驱动器；第一驱动器的驱动端与推动件2背离配合部的一端传动连接，用于带动推动件2相对本体1移动到预设位置。

具体地，粉料计量装置还包括第一驱动器，第一驱动器的驱动端与推动件2背离配合部的一端传动连接，从而带动推动件2运动，以使推动件2相对本体1运动到预设位置，即本体1可以先保持固定，推动件2移动以实现改变容纳腔12体积的目的。

第一驱动器可为现有技术中常见的驱动器，例如电机、液压泵、气泵等装置，在此不做具体限定，优选地，第一驱动器可以为能够带动推动件2转动的电机。第一驱动器的驱动端可以通过齿轮减速机构等传动机构与推动件2背离配合部的一端连接，实现运动。

图2为本发明粉料计量装置粉料高出于容纳腔的结构示意图；图3为本发明粉料计量装置粉料与容纳腔齐平的结构示意图。

请结合图2和图3，粉料计量装置，还包括第二驱动器；第一驱动器与本体1固定连接，第二驱动器的驱动端也与推动件2背离配合部的一端传动连接，用于带动本体1与推动件2一起旋转，以使高出于容纳腔12的粉料3可以在离心力的作用下被去除。

具体地，为了保证称量的粉料3能够达到预设重量，填料装置向容纳腔12填充粉料3时，当检测到容纳腔12外部有粉料3溢出后可以停止填充，但是停止后，由于粉料3的形态特性，在容纳腔12的顶部依然堆积有部分粉料3，这部分粉料3在容纳腔12顶部形成凸起，可以参考图2。对于精度要求不太高或容纳腔12的直径较小时，该部分粉料3可以满足计量精度的要求，但是对于精度要求较高且容纳腔12的直径较大时，该部分粉料3可能会对精度造成不利影响。

为了除去凸出于容纳腔12顶部的部分粉料3，粉料计量装置还可以包括第二驱动器，第二驱动器的驱动端可以与推动件2背离配合部的一端传动连接，优选地，该连接可以避开第一驱动器的驱动端与推动件2的连接位置，从而避免发生干涉。第一驱动器还可以与本体1固定连接。第二驱动器能够带动推动件2和本体1以及固定在本体1上的第一驱动器一起运动。

第二驱动器可为现有技术中常见的驱动器，例如电机、液压泵、气泵等装置，在此不做具体限定，优选地，第二驱动器可以为能够带动推动件2转动的电机。第二驱动器的驱动端可以通过齿轮减速机构等传动机构与推动件2背离配合部的一端连接，实现运动。

当推动件2在第一驱动器的作用下移动到相对本体1的预设位置后，填料装置可以向容纳腔12填充粉料3，粉料3填充完毕后，第二驱动器可以带动推动件2与本体1以及第一驱动器12一起转动，凸出于容纳腔12顶部的部分粉料3，可以在离心力的作用下被甩出，使得粉料计量装置内的粉料3为预设重量，精度更高。

优选地，第一驱动器为第一电机，第二驱动器为第二电机，结构较为简单。

在上述实施例的基础上，粉料计量装置还包括控制器，控制器与第一驱动器和第二驱动器电连接，控制器用于控制第一驱动器带动推动件2相对本体1移动到预设位置；并用于控制第二驱动器带动推动件2与本体1一起旋转；还用于控制第一驱动器与第二驱动器同时动作，使推动件2与本体1一起旋转的同时，推动件2还相对本体1沿垂向移动，以取出容纳腔12内的全部粉料3。

具体地，粉料计量装置的完整工作过程可以包括三个工作阶段，第一工作阶段第一驱动器动作，推动件2相对本体1移动到预设位置，填料装置向容纳腔12内填充粉料3；第二工作阶段，第二驱动器动作，推动件2和本体1一起旋转，从而将凸出于容纳腔12的粉料3去除；第三工作阶段，第一驱动器和第二驱动器同时动作，推动件2可以相对本体1向上移动，将粉料3推出容纳腔12，同时，推动件12可以与本体1一起旋转，将推出的粉料3在离心力的作用下远离粉料计量装置，从而进行收集。

粉料计量装置可以包括控制器，控制器可以与第一驱动器和第二驱动器电连接，从而控制第一驱动器和第二驱动器在上述三个工作阶段进行切换，实现填料以及送料。控制器可以为现有技术中常见的控制器结构，例如单片机及arm芯片等，在此不做具体限定。当粉料计量装置应用于自动化生产线时，控制器可以为自动化生产线的控制设备。

本发明还提供一种自动化生产线，包括填料装置、收集装置以及粉料计量装置，粉料计量装置，包括：本体1以及推动件2，本体1上形成有沿垂向贯穿本体1的容纳孔11，推动件2的一端形成有与容纳孔11形状相配合的配合部，配合部伸入容纳孔11中，并与容纳孔11的内壁共同围成顶部开口的容纳腔12，容纳腔12用于容纳粉料；且推动件2能够相对本体1沿垂向移动到预设位置，以获取预设重量的粉料。填料装置安装于容纳腔12的顶部，用于向粉料计量装置中填满粉料，收集装置罩设在粉料计量装置外，用于收集粉料3。

具体地，自动化生产线可以为使用粉料3作为原料，或者产出粉料3的生产线，其对粉料3的重量有着严格的要求。粉料计量装置的结构和功能与上述实施例相同，具体可以参考上述实施例，在此不再赘述。

填料装置可以为现有技术中能够实现上料的装置，其可以包括储料容器和与储料容器连接的出料口，出料口可以位于容纳腔12开口的顶部，粉料3可以有储料容器的出料口流出并在重力的作用下进入容纳腔12内，实现原料填充。

收集装置可以为罩设在粉料计量装置周围的罩体，其底部或周侧可以形成有连接孔，当粉料计量装置工作在第三工作阶段时，容纳腔12内的全部粉料3在离心力的作用下向远离粉料计量装置的方向移动，当粉料3接触到收集装置的罩体后，可以从连接孔进行收集。

当需要称量预设重量的粉料3时，可以通过驱动推动件2或本体1使两者发生相对运动，从而改变容纳腔12的深度，当移动到预设位置时，可以通过填料装置向容纳腔12中添加粉料3，当容纳腔12充满粉料3后，可以停止填充，从而达到称量预设重量粉料3的作用。当称量完成，推动件2可以继续相对本体1向上运动，从而将粉料3推出容纳腔12外，通过收集装置可以收集全部粉料3。

本发明提供的粉料计量装置，通过设置填料装置、收集装置以及粉料计量装置，其中，粉料计量装置包括本体以及推动件，本体上形成有沿垂向贯穿本体的容纳孔，推动件的一端形成有与容纳孔形状相配合的配合部，配合部能够伸入容纳孔中，并与容纳孔的内壁共同围成顶部开口的容纳腔；且推动件能够相对本体沿垂向移动到预设位置，以使容纳腔的体积达到预设值，通过将粉料填满容纳腔来实现称取预设重量的粉料的目的，效率高，精度高，能够应用于自动化生产线。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；除非另有明确的规定和限定，“安装”、“连接”等术语均应广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。