坩埚内原料剩余量的预警装置及预警方法与流程

本发明涉及电池镀膜技术领域，尤其涉及一种坩埚内原料剩余量的预警装置和预警方法。

背景技术：

镀膜设备生产运行过程中，坩埚内的原料随着不断消耗重量降低，直至全部消耗最终接近坩埚重量。当坩埚内的原料剩余量过少时，可能会影响产品的镀膜效果，因此需要对坩埚内的原料剩余量进行实时监测，当坩埚内的原料剩余量过少时，进行及时预警。

目前通常采用下述两种方案对坩埚内的原料剩余量进行检测：

方法一，直接取出坩埚，检查坩埚内原料消耗情况，这样做有以下几点缺陷：1、需要停机开盖，造成生产等待，耗时耗力；2、破坏密封设备内部的已经调试好的生产环境，设备复机后需要重新生产工艺调试，浪费调试材料。

方法二，通过其他检测设备的数据推断可能缺料的源种类，及可能位置。这种方式有以下几点缺陷：1、不能精确定位缺料原料的种类和源装置位置；2、存在时间上的滞后，此时已有大量不合格品的出现，造成成本的浪费。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种坩埚内原料剩余量的预警装置和预警方法，不需要停机开盖，根据检测坩埚的位置是否发生变化可以判断单个坩埚内的剩余量是否达到了预警状态，避免坩埚内的原料剩余量过少。

本发明提供了一种坩埚内原料剩余量的预警装置，包括：坩埚、检测机构、永磁体、电磁铁、电源、报警和控制器，所述电磁铁和所述永磁体上下相对设置形成方向相反的磁场，且所述永磁体或所述电磁铁中的一个设置于所述外壳内与所述坩埚的底部连接；所述电源与所述电磁铁电连接，用于向所述电磁铁通预设固定电流值的直流电；所述检测机构用于检测所述坩埚的位置信号；所述控制器与所述检测机构和所述报警器连接，所述控制器用于在坩埚位置发生变化时控制所述报警器发出报警信号。

本发明还提供了一种坩埚内原料剩余量的预警方法，采用上述的预警装置，具体包括

向电磁铁持续通预设固定电流值的直流电，当确定坩埚的位置发生变化时，对坩埚内原料剩余量进行报警。

本发明的预警装置，采用电源对电磁铁通预设固定电流值的直流电，在检测过程中，电磁铁的通电电流影响电磁铁在磁场中的受力，电磁铁的通电电流越大，电磁铁在磁场中的受力越大，由于电磁铁收到的磁力和永磁体收到的磁力是一对相互作用力，随着镀膜过程中坩埚内原料的消耗，电磁铁、坩埚和原料受到的重力和磁力相互平衡，可以将坩埚带着永磁体向上推起，此时检测机构可以检测到坩埚的位置变化，由于本发明的预警装置向电磁铁通入的是预设固定值的电流，该预设固定值得电流正好能改变预设余量值的原料余量的坩埚，当控制器接收到坩埚的位置变化信号，表明坩埚内的原料余量达到了需要预警的状态，此时进行报警，避免坩埚内的原料消耗过量，引起生产安全问题。该预警装置可以实现对坩埚内原料剩余量的实时在线监测，根据坩埚的位置变化确定坩埚内的原料余量是否达到预警状态，并进行及时预警，避免坩埚内的原料剩余量过少，不影响正常的镀膜工序，且不会破坏密封设备内部已经调试好的生产环境，降低了生产成本，保证了镀膜工序的安全性，提高了镀膜效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例1提供的预警装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的预警装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的预警方法的流程示意图。

图中，1：坩埚；2：工艺层；3：隔热层；4：永磁体；5：电磁铁；51：铁芯；52：导电线圈；6：限位块；7：隔热件；8：发射极；9：接收极；10：电源；11：电流表；12：外壳；13：滑动机构；14：顶盖；15：真空腔室；16：控制器；17：报警器；18：红外传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种坩埚内原料剩余量的预警装置，包括坩埚1、外壳12、检测机构、永磁体4、电磁铁5、电源10、控制器16和报警器17，坩埚1设于外壳12内，电磁铁5与永磁体4上下相对设置形成方向相反的磁场，永磁体4或电磁铁5中的一个设置于外壳12内且与坩埚1的底部连接，永磁体4或电磁铁5中的另一个设于外壳12的下方，电源10与电磁铁5连接，用于向电磁铁5通直流电；检测机构设于密封外壳12内，用于检测坩埚1的位置信号，控制器与检测机构和报警器连接，用于在坩埚位置发生变化时控制报警器发出报警信号。

本发明实施例的预警装置，采用电源10对电磁铁5通预设固定电流值的直流电，在检测过程中，通电电流影响电磁铁5在磁场中的受力，电磁铁的通电电流越大，电磁铁5在磁场中的受力越大，由于电磁铁5收到的磁力和永磁体4收到的磁力是一对相互作用力，随着镀膜过程中坩埚内原料的消耗，电磁铁5、坩埚1和原料受到的重力和磁力相互平衡，可以将坩埚1带着永磁体4向上推起，此时检测机构可以检测到坩埚1的位置变化，由于本发明的预警装置向电磁铁通入的是预设固定值的电流，该预设固定值得电流正好能改变预设余量值的原料余量的坩埚，当控制器接收到坩埚1的位置变化信号，表明坩埚内的原料余量达到了需要预警的状态，此时进行报警，避免坩埚内的原料消耗过量，引起生产安全问题。该预警装置可以实现对坩埚内原料剩余量的实时在线检测，根据坩埚的位置变化确定坩埚内的原料余量是否达到与机构状态，并进行及时预警，避免坩埚内的原料剩余量过少，不影响正常的镀膜工序，且不会破坏密封设备内部已经调试好的生产环境，降低了生产成本，保证了镀膜工序的安全性，提高了镀膜效果。

进一步的，在本发明的一些实施例中，外壳12内还设有隔板，隔板将外壳12的内部空间分割为上下设置的第一容置腔和第二容置腔，隔板上设有连通孔，用于将第一容置腔和第二容置腔连通；坩埚1设置于第一容置腔内，永磁体4或电磁铁5中的一个设于第二容置腔内，通过连通孔与坩埚1的底部连接。隔板的设置，起到托起坩埚1的作用，保证坩埚1在生产的过程中，只可能向上运动，无法向下移动。

进一步的，在本发明的一些实施例中，该预警装置还包括限位块6，限位块6为直径自上而下逐渐缩小的圆锥形，限位块6穿过连通孔，且限位块6的上端与坩埚1的底部连接，下端与永磁体4或电磁铁5连接。连通孔的直径大于限位块6的最小直径，小于限位块6的最大直径，且连通孔与限位块6的外圆周面密封连接。限位块6的设置进一步限定了坩埚1向下移动，连通孔与限位块6的外圆周面的密封连接，避免在检测过程中，坩埚1的位置移动破坏生产中的真空环境。

进一步的，在本发明的一些实施例中，该预警装置还包括隔热件7，隔热件7连接在限位块6的下端与永磁体4或电磁铁5之间，为了减少坩埚1的热量传递到永磁体4上，可以将隔热件7设置为栅栏结构。

进一步的，在本发明的一些实施例中，第一容置腔内还设有工艺层3，该工艺层2可以是加热器，加热器可以是电阻式加热器或涡流式加热器等，加热器置于坩埚1的外侧，与坩埚1的外壁通过滑动机构13连接，滑动机构13包括滑块和滑槽，可以在坩埚1的外壁上开设滑槽，滑槽沿坩埚1的轴向设置，且滑槽的数量为多条，多条滑槽沿坩埚1的周向间隔设置，加热器上对应的设置有与滑槽配合的滑块，滑块可滑动的卡折于滑槽内；或者是，坩埚1的外壁向外凸起形成滑块，加热器内凹形成于滑块配合的滑槽。滑动机构13的设置不仅对坩埚1的上移起到导向的作用，而且使得坩埚1的上移过程更加平稳，提高了整体结构的稳定性。

进一步的，在本发明的一些实施例中，工艺层和外壳之间设置有隔热层3，隔热层3的设置避免了坩埚内的热量散失。

进一步的，在本发明的一些实施例中，检测机构包括对射传感器，对射传感器设置在外壳12的内壁上，且对射传感器的发射极8与接收极9相对设置，发射极8发出的光线与坩埚1的中轴线垂直且相交，当坩埚1的位置未发生变化时，发射极8发出的光线被坩埚1遮挡，接收极9无法接收到发射极8发设的光线，当坩埚1上移时，坩埚1不再遮挡发射极8发出的光线，接收极9能够接收到发射极8发出的光线。当接收极9能够接收到发射极8发出的光线时，也就证明坩埚1的位置发生了变化，此时，控制器控制可控电源停止增大对电磁铁5的通电电流。

另外，在本发明的另一些实施例中，检测机构还可以是红外传感器，红外传感器通过检测与坩埚1的距离，判断坩埚1的位置是否发生变化。

具体的，下面将以两个具体的实施例对本发明的预警装置的结构进行说明。

实施例1

在本实施例中，预警装置包括坩埚1、外壳12、对射传感器、永磁体4、电源10和控制器，外壳12内设有隔板，隔板将外壳12的内部空间分隔为第一容置腔和第二容置腔。其中坩埚1设置在第一容置腔内，永磁体4设置在第二容置腔内，隔板上设有连通孔，坩埚1与永磁体4之间通过限位块6和隔热件7连接，限位块6的上端与坩埚1的底部连接，下端穿过连通孔后与隔热件7连接，且限位块6中间一处横截面的直径与连通孔的直径相等。限位块6与连通孔的配合，避免了坩埚1的下移。在本实施例中，限位块6的外圆周面与连通孔的孔壁密封连接，避免了坩埚1的上移过程中，外部气体从连通孔与限位块6之间的间隙处进入到镀膜腔室内，保证在检测过程中，镀膜腔室的真空环境。

隔热件7连接在限位块6的下端与永磁体4之间，也就是说，隔热件7位于第二容置腔内，隔热件7采用栅栏结构，栅栏结构的导热率较低，减少了坩埚1的热量传递到永磁体4上。

检测机构采用对射传感器，对射传感器的发射极8和接收极9相对设置，且对射传感器的发射极8发出的光线在坩埚1位置未发生变化时，发射极8发出的光线被坩埚1的底部遮挡，当坩埚1上移时，坩埚1对光线的遮挡消失，接收极9接收到发射极8发出的光线，表明坩埚位置发生变化。在坩埚的上方设置行程限位件，用来限制坩埚上移的最大距离为h,同时，对射传感器的发射极发出的光线与永磁体的最底端的垂直距离需要小于h，才能确保坩埚的位置发生变化时，对射传感器的信号发生变化。

加热器设置在坩埚1的外侧，且在加热器和坩埚1上分别设置滑块和滑槽，滑块和滑槽相互配合，为坩埚1的上移起到良好的导向效果。

在本实施例中，永磁体4与电磁铁5离得很近，电磁铁5设置在外壳12的下方，紧贴外壳12的底壁设置与永磁体相对设置，形成相反的磁场，外壳12的底壁厚度约2mm，永磁铁在第二容置腔内，与外壳12的底面之间的具体距离不超过1厘米；另外外壳12的材质采用非铁钴镍金属，避免影响永磁体4磁场；永磁体4采用原片钕铁硼磁铁，磁力很强，直径与坩埚1的底部相近，约为200mm；电磁铁5的线圈的直径小于永磁体4的直径；这样设置的目的是将永磁体4的磁场近似为等强磁场。

导电线圈52与永磁体4之间的力是一对反作用力，随着i增大，导电线圈52受到永磁体4的作用力f逐渐增大，反过来，当电磁铁的通电电流i的值为固定值时，随着坩埚内的原料消耗，直到坩埚1(包含坩埚1、原料、限位块6、隔热件7和永磁体4)重量g大小与f相等；坩埚1整体上移，对射传感器检测到坩埚1发生了移动，由于电磁铁的通电电流是预设固定电流值，该预设固定电流值通入电磁铁，产生的力正好可以将预设阈值的原料余量的坩埚推起，因此，通过判断坩埚的位置是否发生变化，即可判断坩埚内的原料余量是否达到需要预警的预设阈值。

实施例2

如图2所示，本实施例提供的预警装置与实施例1相似，其相同部分不再赘述，二者的区别在于：本实施例中，永磁体4设置在外壳12的外部，电磁铁5设置在永磁体4的上方，且电磁铁5的铁芯51与坩埚1连接，在外壳12的底壁上设置安装孔，铁芯51的一部分位于外壳12的外部，另一部分穿过安装孔通过隔热件7、限位块6与坩埚1的底部连接，考虑到外壳12内的高温环境可能会对导电线圈52造成损坏，因此将导电线圈52缠绕在铁芯51位于外壳12外部的部分上，电源10位于外壳12的外部，通过导线与导电线圈52的两端连接，导电线圈52与电源10之间设置有电流表11，读取电源10通向导电线圈52的实时电流。

本实施例中的检测机构可以采用红外传感器18，红外传感器18设置在外壳12的内底壁上，用于测量红外传感器与坩埚的特定位置的竖直距离，当坩埚1的位置发生变化时，红外传感器18与坩埚1的距离发生变化，红外传感器18的信号也会发生变化，证明坩埚内的原料余量达到的需要预警的预设阈值，控制器17在接收到红外传感器的变化信号时，控制报警器进行报警。

如图3所示，采用上述两个实施例中的预警装置，对坩埚内原料剩余量的预警方法，主要包括以下步骤：

向电磁铁通预设固定电流值的直流电，当确定坩埚的位置发生变化时，对坩埚内原料剩余量进行报警。

预设电流值为能够引起内部原料剩余量为预设阈值的坩埚发生位置变化的电磁铁的通电电流。

在进行镀膜之前，预先确定预设固定电流值。具体的，采用坩埚内原料剩余量的检测装置，确定能将坩埚推起的电磁铁的通电电流。该坩埚内原料剩余量的检测装置与本发明上述两个实施例提供的预警装置相似，其相同之处不再赘述，该检测装置与预警装置的区别在于：检测装置的电源为可调电源，向电磁铁通入从0连续增大的电流，在电磁铁的通电电流增大的过程中，电磁铁在永磁体形成的匀强磁场中受到的磁力增加，由于电磁铁受到的磁力与永磁体受到的磁力是一对反作用力，因此，当电磁铁的通电电流增大到一定值时，形成的反作用力可以将坩埚推起，此时的电流值做为预设固定电流值，也就是说，当电流值为预设固定值时可以对用的将原料剩余量为预设阈值的坩埚推起。

在确定预设固定电流值时，将重量的预设阈值的原料加入到上述检测装置的坩埚内，该预设阈值根据实际生产需要设定，当坩埚内的原料剩余量小于或等于预设阈值时，将会影响实际的镀膜效果。向电磁铁通入连续增大的电流，在检测的过程中，停止镀膜，避免镀膜工艺对原料的消耗。检测机构检测到坩埚位置发生变化时对应的电磁铁的通电电流值即为预设固定值。

综上所述，本发明实施例提供的坩埚内原料剩余量的预警装置和预警方法，采用电源对电磁铁通预设固定电流值的直流电，在检测过程中，电磁铁的通电电流影响电磁铁在磁场中的受力，电磁铁的通电电流越大，电磁铁在磁场中的受力越大，由于电磁铁收到的磁力和永磁体收到的磁力是一对相互作用力，随着镀膜过程中坩埚内原料的消耗，电磁铁、坩埚和原料受到的重力和磁力相互平衡，可以将坩埚带着永磁体向上推起，此时检测机构可以检测到坩埚的位置变化，由于本发明的预警装置向电磁铁通入的是预设固定值的电流，该预设固定值得电流正好能改变预设余量值的原料余量的坩埚，当控制器接收到坩埚的位置变化信号，表明坩埚内的原料余量达到了需要预警的状态，此时进行报警，避免坩埚内的原料消耗过量，引起生产安全问题。该预警装置可以实现对坩埚内原料剩余量的实时在线监测，根据坩埚的位置变化确定坩埚内的原料余量是否达到预警状态，并进行及时预警，避免坩埚内的原料剩余量过少，不影响正常的镀膜工序，且不会破坏密封设备内部已经调试好的生产环境，降低了生产成本，保证了镀膜工序的安全性，提高了镀膜效果

可以理解地，在本发明的描述中，需要理解的是，所说的“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。