化工粉料精确称量装置的制作方法

本实用新型涉及一种粉料称量设备，具体为一种化工粉料精确称量装置。

背景技术：

粉料精准称量广泛应用于热电池生产、led制造、火药配制等领域，高精度自动称量技术对提高产品生产效率、降低生产成本、节约人力资源和提升产品品质具有十分重要的意义。在当前粉料称量生产中存在如下几个方面的问题：(一)主要以手工称量为主，自动化程度低，属于劳动密集型工作；(二)要求操作人员的熟练程度高，企业生产成本高，生产效率低；(三)生产原料主要是粉末或颗粒状化工产品，直径不大于10nm，易被人体吸附，对身体健康造成损伤；(四)由于某些粉料具有高粘度的特性，黏连的粉料只有在克服黏连的物理作用力时才会在重力作用下落下，由于物理黏连的不确定性，导致每次的落料量不一致，因而产生较大的落料偏差。

技术实现要素：

针对现有技术中粉料称量设备自动化程度低、无法实现粉料高精度控制等不足，本实用新型要解决的问题是提供一种人工介入少、称量效率高且称量精度准确的化工粉料精确称量装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供一种化工粉料精确称量装置，包括称量机构以及设于称量机构上方的落料机构，落料机构包括料斗、搅拌组件及落粉组件，其中搅拌组件安装于料斗中，落粉组件安装于料斗的出料口处；落粉组件包括支撑结构、丝杠电机、阀板以及压簧，其中支撑结构安装于料斗的出料口底端，阀板安装于料斗的出料口处，阀板与丝杠电机的输出轴通过传动件进行传动连接；压簧设于阀板底部与支撑结构之间。

所述传动件包括线性导轨、丝杠、丝母以及拖板，其中丝杠与丝杠电机的输出轴连接，丝母与丝杠进行啮合传动连接，拖板固定连接在丝母上，拖板同时与阀板固定连接。

还具有线性导轨，其轴向水平设置，以侧立形式固定安装于称量装置总体框架上，拖板通过滑块与线性导轨滑动连接；

搅拌组件包括包括搅拌电机、搅拌翅、y形笼式搅拌头以及柔性料刷，其中搅拌电机的输出轴与连杆3同轴固定连接，连杆底端与y形笼式搅拌头相连，搅拌翅与连杆用螺钉固联；柔性料刷通过连接件与连杆侧壁固定连接，柔性料刷刷面与料斗内壁接触。

支撑结构为板状结构件，该结构件底部两侧分别安装压簧，料斗安装于主体框架中。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型高精度自动化粉料称量装置，人工介入少、称量效率高、称量精度准确，并可预先编译称量程序，可在无需人工干预的条件下进行批量化自动称量。

2.本实用新型的称量控制器采用闭环控制策略，与丝杠电机、称量传感器和搅拌电机等设备保持实时通讯，通过实时获取传感器称量的重量数据，在低时延的条件下，通过控制送粉机构的启停和开口大小进行精度控制，进而保证了称量的效率和准确度。

3.本实用新型机架整体采用防风设计，避免空气流动干扰称量结果；在连杆的末端安装了y形笼式搅拌头，可防止粉料黏连，保证粉料顺畅下落；称量控制器通过rs232接口与称量传感器电性连接，称量控制器可通过rs232、rs485、can或以太网与工控机电性连接。

4.本实用新型落粉组件通过调节开口大小可用于快速投料和精准投料；称量传感器在线实时向控制系统反馈当前的落料重量数据；称量控制器采用闭环控制，通过读取落料重量数据的反馈信息控制落粉组件启停；搅拌组件用于改善料斗内粉体的流动性；该落粉设备将工人从纯手工操作的环境中解脱出来，提高生产效率，节约人力资源，同时也避免了粉尘颗粒对人体健康造成的不良影响。

附图说明

图1为本实用新型高精度自动化粉料称量装置结构示意图；

图2为本实用新型的k向结构示意图；

图3为图2沿a-a线的剖视结构示意图；

图4为料斗出料口结构示意图。

其中，1主体框架，2为搅拌翅，3为连杆，4为搅拌电机，5为线性导轨，6为y形笼式搅拌头，7为料斗，8为柔性料刷，9为机架，10为称量平台，11为阀板，12为装料杯，13为红外传感器，14为压簧，15为丝杠电机，16为支撑结构，17为丝杠，18为丝母，19为拖板。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步阐述。

如图1～2所示，本实用新型提供一种化工粉料精确称量装置，包括称量机构以及设于称量机构上方的落料机构，装料机构包括料斗7、搅拌组件及落粉组件，其中搅拌组件安装于料斗7中，落粉组件安装于料斗7的出料口处；落粉组件包括支撑结构16、丝杠电机15、阀板11以及压簧14，其中支撑结构16安装于料斗7的出料口底端，阀板11安装于料斗7的出料口处，阀板11与丝杠电机15的输出轴通过传动件进行传动连接；压簧14设于阀板11底部与支撑结构之间。

如图3所示，传动件包括线性导轨5、丝杠17、丝母18以及拖板19，其中丝杠17与丝杠电机15的输出轴连接，丝母18与丝杠17进行啮合传动连接，拖板19固定连接在丝母18上，拖板19同时与阀板11固定连接。

本实用新型安装有线性导轨5，其轴向水平设置，以侧立形式固定安装于称量装置的主体框架1内侧，拖板19通过滑块与线性导轨5滑动连接；

如图1～2所示，本实施例中，搅拌组件包括包括搅拌电机4、搅拌翅2、y形笼式搅拌头6以及柔性料刷8，其中搅拌电机4的输出轴与连杆3同轴固定连接，连杆3底端与y形笼式搅拌头6相连，搅拌翅2与连杆3用螺钉固联；柔性料刷8通过连接件与连杆3侧壁固定连接，柔性料刷8刷面与料斗7内壁接触。支撑结构16为板状结构件，该结构件底部两侧分别安装压簧14，料斗7安装于主体框架1中。

本实用新型化工粉料精确称量装置自带反馈控制系统，包括称量传感器、称量控制器、红外传感器13以及工控机；称量控制器通过rs232接口与称量传感器进行通讯连接，称量控制器可通过rs232、rs448、can或以太网接口与工控机连接，红外传感器13与工控机的输入端相连。

称量机构的料斗7用于放置待称量的粉料。搅拌电机4带动柔性料刷8和y形笼式搅拌头6旋转，达到疏松粉料，使粉料下落流畅的目的。搅拌电机4同时带动柔性料刷8紧贴料斗侧壁旋转，避免粉料黏附。如图4所示，y形笼式搅拌头6外侧壁与料斗4出料口内侧壁的距离为x1，阀板11下料口边缘与料斗7出料口内侧壁的水平距离为x2，y形笼式搅拌头6下端面与阀板11的距离为y1，设计上保证x1与y1为一微小的数值，工作过程中由于搅拌电机4带动y形笼式搅拌头6旋转，可以有效避免粉料在料斗7出料口侧壁和阀板11上方出现物理黏连现象，使粉料时刻保持流畅状态。搅拌头采用y形笼式结构，可以使料斗7出料口上方的粉料及时补充到位。在称量过程即将结束时，需要将阀板11下料口边缘与料斗7出料口内侧壁的水平距离x2控制在非常小的数值上，并通过y形笼式搅拌头6扫过微小的下料口来精确控制下料速度，因为y形笼式搅拌头6投影为y字形，相邻两次扫过下料通道的间隔角度为120°，通过合理的搅拌速度可使粉料在称量末期精确流畅的下落。y形笼式搅拌头6与搅拌电机4之间采用分体结构设计，方便安装、拆卸、清洗和调节高度。设备整体框架主要由作为称量装置的机架9、位于机架9上用于固定料斗7和搅拌电机4等部件的钢结构1组成，在紧凑的结构设计中实现了各个组件可快速分离，使设备具有非常高的维护性。

落粉机构的阀板11通过下方压簧14提供的预紧力，阀板11通过压簧14预紧，使阀板11紧密地压合在料斗7出料口的下端面，此结构设计可自动补偿阀板11和料斗7出料口之间由于磨损产生的缝隙或偏差，保证良好的密封性，有效地避免粉料的残留，避免了不同批次粉料之间的混料。阀板11的驱动部件选用丝杠电机，可保证阀板开口的变化控制在微米级，从而保证称量精度。

反馈控制系统根据剩余待称重量控制料斗搅拌的速度和漏料执行机构的漏料速度。待测量完毕后可通过rs232、rs485、can或以太网上传给工控机，并对称量结果进行统计处理。通过使用触摸屏工控机，便于触控操作，也可通过可视化编程，快速设定具体的粉料称量值、称量过程等参数，并实时获取当前的称量状态。称量平台10用于承载称量传感器并进行水平调节及高度调节。称量平台10上安装的红外传感器13在感应到装料杯12后，自动开启称粉程序。称量平台10内部装有通讯功能的称量传感器，用于在线实时向称量控制器反馈当前的重量数据。

柔性料刷8、搅拌翅2、y形笼式搅拌头6、料斗7及阀板11等结构件优选防腐蚀防静电材料，以适应粉料活泼的化学性质。结构件优选不锈钢制成，表面进行钝化处理。电气元件采用较高的ip防护等级，避免粉料进入器件内部造成短路或元器件腐蚀。

根据实际生产需要，综合考虑设备性价比及适用范围。以较为常用的称重范围0.01g～150g、精度0.005g的称量装置为例(传感器的测量范围：0～220g，精度：0.001g)，对热电池生产中所使用的加热粉、正极粉、隔膜粉及负极粉的称量过程主要包括以下步骤：

1)将要称量的粉料倒入料斗7内，将装料杯12置于称量传感器上；当红外传感器13感应到装料杯12时，搅拌电机4自动启动，料斗7内的粉料在搅拌电机7的驱动下落入阀板11上；

2)根据目标称量值，称量控制器控制丝杠电机15启动，丝杠17转动，通过丝母18的位移带动拖板19移动，驱动阀板11的开口打开，完成第一次送粉，通过实时读取的称量传感器数据比对拟合理论形成投料数据，以极快的响应通过丝杠电机15调节阀板11开口的大小来控制粉料流速。

3)当称量传感器反馈的实际称量数值达到目标称量值的90％-95％时，丝杠电机15启动，丝杠17转动，通过丝母18的位移带动拖板19向左或向右移动，使与拖板19连接的驱动阀板11进行左右移动，进而调节落料机构开口尺寸，以控制落料速度；

4)当称量传感器反馈的实际称量数值达到目标称量值时，丝杠电机15控制阀板11使开口关闭，称量完成。

5)称量结束后，工人将装料杯12中的粉料倒入指定的容器或模具内，换入清洁的料杯并将当次用过的料杯进行清理整洁；

6)如此往复可以完成多次称量作业。

具体操作过程中，可将工人替换成工业机器人以实现无人化作业；可将称量时间和称量数值上传到车间内的生产管理系统以便于实现整个制造流程的信息化管理。

本实用新型通过机械结构和电气结构的有机配合以及软件的合理优化，仅需不到30s，即可完成步骤1)～步骤6)的称量过程。本实用新型能够实现粉末的精准自动称量，将工人从纯手工操作的环境中解脱出来，提高生产效率，节约人力资源，同时也避免了粉尘颗粒对人体健康造成的不良影响。