一种高精度微量快速自动称量装置的制作方法

1.本实用新型涉及粉末状产品的高精度称量技术领域，尤其涉及一种高精度微量快速自动称量装置。


背景技术：

2.无论是矿物加工、食品还是化工等行业，均需对颗料或粉末状产品进行检测，这就涉及到微量物料的高精度称量。目前，检验样品的称量工作主要通过人工进行天平填料称量，时间长、效率低、对工人的操作技能要求高，尤其是在物料称量工作量较大的情况下，更容易出现导致称量结果不精确的不利因素。本实用新型实施例提供了一种可适应粉末状、颗粒物料的大批量、快速、高精度自动称量装置。
3.在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本实用新型背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。


技术实现要素：

4.为解决上述存在的问题，本实用新型公开了一种高精度微量快速自动称量装置，适用于粉末状、颗粒物料的大批量、快速、高精度自动称量。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.本实用新型的一种高精度微量快速自动称量装置包括：
7.机架底座，其具有水平的上表面以及通孔；
8.给料机构，其支承于所述上表面，所述给料机构包括，
9.移动滑台，其安装在所述上表面，
10.震动电机，其可移动地安装在移动滑台上，
11.震动给料槽，其安装在所述震动电机，所述震动给料槽整体截面为v形，底部采用u形槽连接过渡，其在移动滑台的带动下移动到预定位置后将粉末物料震入器皿内；v形u形槽设计了避免粒度离析，保证了样品均一性，底部u型槽降低了底部物料承受的压力，便于气体整流，
12.悬空支撑底座，其经由支柱穿过所述通孔以非接触地贯穿所述机架底座；
13.称量机构，其支承于所述悬空支撑底座以悬空于所述机架底座上方，所述称量机构包括，
14.电子天平，其包括带有可开闭的门的可封闭结构，
15.开门气缸，其连接所述门；
16.器皿堆栈，其支承于所述机架底座，其包括，
17.托盘定位滑台，其支承于所述上表面，托盘定位滑台设有多个滑轮，
18.器皿托盘，其可拆卸连接于所述滑轮，器皿托盘包括设在端部的限位传感器和容纳器皿托盘内的多个器皿；
19.器皿抓取机构，其设置于所述机架底座上，其包括，
20.x轴行走机构，其固定安装在所述上表面，
21.y轴行走机构，其连接在x轴行走机构上且在x轴方向上可移动，
22.z轴行走机构，其连接在y轴行走机构上且在y轴方向上可移动，
23.器皿夹爪，其在z轴方向上可移动地连接在z轴行走机构上以夹取器皿置于电子天平上或将器皿从电子天平上取下。
24.所述的一种高精度微量快速自动称量装置中，高精度微量快速自动称量装置还包括余料清除机构，其包括，
25.升降气缸，其设置在机架底座上且位于所述震动给料槽一侧，升降气缸固定有高度调节板，
26.可伸缩风管，其设置在机架底座上且位于所述震动给料槽另一侧以与所述升降气缸平行对置，所述可伸缩风管包括安装在上端的吸尘嘴，吸尘嘴固定于高度调节板上且朝下悬空于震动给料槽上方，所述可伸缩风管连接吸尘器。
27.所述的一种高精度微量快速自动称量装置中，高精度微量快速自动称量装置还包括plc控制系统，其电连接所述给料机构、余料清除机构、称量机构、器皿堆栈和器皿抓取机构。
28.所述的一种高精度微量快速自动称量装置中，所述给料机构、余料清除机构、称量机构和器皿堆栈依次排布于机加底座，所述器皿抓取机构邻近所述器皿堆栈设置。
29.所述的一种高精度微量快速自动称量装置中，余料收集机构还包括伸缩气缸和与伸缩气缸相连接料托盘，伸缩气缸安装在震动给料槽前端底部。
30.所述的一种高精度微量快速自动称量装置中，所述吸尘嘴外形适配于所述震动给料槽的槽形。
31.所述的一种高精度微量快速自动称量装置中，所述可伸缩风管竖直穿过机架底座，下端与吸尘器连接。
32.所述的一种高精度微量快速自动称量装置中，所述震动给料槽内设置有防尘挡板。
33.所述的一种高精度微量快速自动称量装置中，所述门包括前玻璃门和后玻璃门，第一开门气缸固定在所述前玻璃门上，第二开门气缸固定在所述后玻璃门上。
34.所述的一种高精度微量快速自动称量装置中，所述震动电机与移动滑台之间安装有减震机构。
35.在上述技术方案中，本实用新型提供的一种高精度微量快速自动称量装置，具有以下有益效果：本实用新型解决现有试验检测领域中称量倒料效率低下、自动化程度低、结构复杂的问题，实现了粉末状物料的高精度微量自动化快速称量，一方面将工人从纯手动给料称量的工作环境中解脱出来，另一方面节约了时间，提高效率，同时还具有余料清除功能，杜绝了残余物料的污染问题；plc实时向控制系统反馈称量数据，通过控制震动电机的震动方式(持续震动和点振)精确控制震动给料槽内的物料给料量，进而实现精确的微量自动称量，本实用新型可以提高自动化程度、实现人机分离的目的。
附图说明
36.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是高精度微量快速自动称量装置的一个实施例的俯视结构示意图；
38.图2是高精度微量快速自动称量装置的一个实施例的主视示意图。
39.图3是高精度微量快速自动称量装置的一个实施例的正视示意图。
40.图4是高精度微量快速自动称量装置的一个实施例的余料收集机构的结构示意图。
41.图5是高精度微量快速自动称量装置的一个实施例的器皿堆栈结构示意图。
42.图6是高精度微量快速自动称量装置的一个实施例的器皿以及器皿托盘结构示意图。
具体实施方式
43.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
44.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
45.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
46.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
47.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
48.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。
49.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通
过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
50.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。
51.如图1-6所示，在一个实施例中，本实用新型的一种高精度微量快速自动称量装置中，
52.机架底座100，其具有水平的上表面以及通孔；
53.给料机构1，其支承于所述上表面，所述给料机构1包括，
54.移动滑台11，其安装在所述上表面，
55.震动电机13，其可移动地安装在移动滑台11上，
56.震动给料槽14，其安装在所述震动电机13，所述震动给料槽14整体截面为v形，底部采用u形槽连接过渡，其在移动滑台11的带动下移动到预定位置后将粉末物料震入器皿内；v形u形槽设计了避免粒度离析，保证了样品均一性，底部u型槽降低了底部物料承受的压力，便于气体整流，
57.悬空支撑底座6，其经由支柱穿过所述通孔以非接触地贯穿所述机架底座100；
58.称量机构3，其支承于所述悬空支撑底座6以悬空于所述机架底座100上方，所述称量机构3包括，
59.电子天平31，其包括带有可开闭的门的可封闭结构，
60.开门气缸，其连接所述门；
61.器皿堆栈4，其支承于所述机架底座100，其包括，
62.托盘定位滑台41，其支承于所述上表面，托盘定位滑台41设有多个滑轮，
63.器皿托盘42，其可拆卸连接于所述滑轮，器皿托盘42包括设在端部的限位传感器和容纳器皿托盘42内的多个器皿；
64.器皿抓取机构5，其设置于所述机架底座100上，其包括，
65.x轴行走机构52，其固定安装在所述上表面，
66.y轴行走机构53，其连接在x轴行走机构52上且在x轴方向上可移动，z轴行走机构54，其连接在y轴行走机构53上且在y轴方向上可移动，
67.器皿夹爪51，其在z轴方向上可移动地连接在z轴行走机构54上以夹取器皿置于电子天平31上或将器皿从电子天平31上取下。
68.所述的一种高精度微量快速自动称量装置的优选实施例中，高精度微量快速自动称量装置还包括余料清除机构2，其包括，
69.升降气缸21，其设置在机架底座100上且位于所述震动给料槽14一侧，升降气缸21固定有高度调节板，
70.可伸缩风管23，其设置在机架底座100上且位于所述震动给料槽14另一侧以与所述升降气缸21平行对置，所述可伸缩风管23包括安装在上端的吸尘嘴22，吸尘嘴22固定于高度调节板上且朝下悬空于震动给料槽14上方，所述可伸缩风管23连接吸尘器。
71.所述的一种高精度微量快速自动称量装置的优选实施例中，高精度微量快速自动
称量装置还包括plc控制系统，其电连接所述给料机构1、余料清除机构2、称量机构3、器皿堆栈4和器皿抓取机构5。
72.所述的一种高精度微量快速自动称量装置的优选实施例中，所述给料机构1、余料清除机构2、称量机构3和器皿堆栈4依次排布于机加底座，所述器皿抓取机构5邻近所述器皿堆栈4设置。
73.所述的一种高精度微量快速自动称量装置的优选实施例中，余料收集机构还包括伸缩气缸和与伸缩气缸相连接料托盘，伸缩气缸安装在震动给料槽14前端底部。
74.所述的一种高精度微量快速自动称量装置的优选实施例中，所述吸尘嘴22外形适配于所述震动给料槽14的槽形。
75.所述的一种高精度微量快速自动称量装置的优选实施例中，所述可伸缩风管23竖直穿过机架底座100，下端与吸尘器连接。
76.所述的一种高精度微量快速自动称量装置的优选实施例中，所述震动给料槽14内设置有防尘挡板。
77.所述的一种高精度微量快速自动称量装置的优选实施例中，所述门包括前玻璃门和后玻璃门，第一开门气缸固定在所述前玻璃门上，第二开门气缸固定在所述后玻璃门上。
78.所述的一种高精度微量快速自动称量装置的优选实施例中，所述震动电机13与移动滑台11之间安装有减震机构12。
79.在一个实施例中，高精度微量快速自动称量装置包括机架底座100、给料机构1、余料清除机构2、称量机构3、器皿堆栈4、器皿抓取机构5和plc控制系统组成，其特征是：机架底座100上安装有给料机构1、余料清除机构2、器皿堆栈4和器皿抓取机构5，称量机构3设置在悬空支撑底座6上，悬空支撑底座6通过四根支柱穿过机架底座100，使得称量机构3悬空在机架底座100上方；给料机构1、余料清除机构2、称量机构3和器皿堆栈4自后向前排布，器皿抓取机构5紧邻器皿堆栈4设置；
80.所述给料机构1，包括移动滑台11、减震机构12、震动电机13、震动给料槽14和余料收集机构15；移动滑台11安装在机架底座100上，震动电机13安装在移动滑台11上，震动电机13与移动滑台11之间安装有减震机构12，震动给料槽14安装在震动电机13上。在移动滑台11的带动下，震动给料槽14可以伸入电子天平的玻璃防风罩内，且在控制器控制下，正好调整到电子天平的秤盘正上方；采用震动的方式将煤样等粉状样品均匀、缓慢地震入器皿内；称量时，震动给料槽14前端伸入电子天平内，不称量或者称量结束后，移动滑台11带动震动给料槽14移出天平。秤盘、玻璃防风罩均为电子天平的一部分，不在本专利保护权利要求内。
81.所述余料清除机构2，包括升降气缸21、吸尘嘴22、可伸缩风管23和吸尘器；升降气缸21和可伸缩风管23均设置在机架底座100上，且分别位于震动给料槽14的两侧，二者平行对应，升降气缸21上固定有高度调节板，可伸缩风管23的上端安装有吸尘嘴22，吸尘嘴22通过固定在高度调节板上实现与升降气缸21的相连，吸尘嘴22朝下悬空在震动给料槽14的正上方；可伸缩风管23竖直穿过机架底座100，下端与吸尘器连接。
82.所述称量机构3，包括电子天平31、第一开门气缸32和第二开门气缸33；第一开门气缸32固定在电子天平31前玻璃门上，第二开门气缸33固定在电子天平31后玻璃门上，开门气缸用于将玻璃门向一侧推开；只有在震动给料槽14伸入电子天平玻璃防风罩内时，后
玻璃门才打开，只有在器皿抓取机构5抓取器皿置于电子天平31的秤盘上时或将器皿从电子天平31秤盘上取下时，电子天平前玻璃门才打开，其余时间均关闭；
83.所述器皿堆栈4，包括托盘定位滑台41、器皿托盘42和各类器皿；托盘定位滑台41设置在天平正前方的机架底座100上，器皿托盘42放置在托盘定位滑台41上，可以被取下，器皿放置在器皿托盘42上面，器皿托盘42表面可同时放置多个器皿，多个器皿可为同类器皿，也可以是不同型号不同用途器皿，依据实际需要调整；托盘定位滑台41上配置有滑轮，器皿托盘42可在滑轮上前后移动，以便于被机械手或人工抓取，此外，托盘定位滑台41最前端设置有限位传感器，用于感应器皿托盘42是否放置准确。
84.所述器皿抓取机构5，包括器皿夹爪51和控制器皿夹爪51移动的x轴行走机构52、y轴行走机构53和z轴行走机构54，器皿夹爪51连接在z轴行走机构54上，z轴行走机构54连接在y轴行走机构53上，y轴行走机构53连接在x轴行走机构52上，x轴行走机构52通过支撑机构固定安装在机架底座100上；器皿夹爪51的功能为将器皿置于电子天平31上或将器皿从电子天平31上取下；
85.所述plc用于编程控制所述各类机构装置动作及每个动作停顿时间。
86.在一个实施例中，所述给料机构1的震动给料槽14前端底部设置有余料收集机构15，所述余料收集机构15包括伸缩气缸151和接料托盘152，接料托盘152与伸缩气缸151相连，伸缩气缸151安装在震动给料槽14前端底部；震动给料槽14伸入电子天平后采用震动方式将煤样等粉状样品均匀、缓慢地震入器皿内，当给料量满足需求后，停止震动给料；但此时仍有部分样品位于震动给料槽14最前端边缘，为防止这些样品掉落，影响整个称量过程，此时余料收集机构15会在伸缩气缸151的推动下从震动给料槽14底部伸出，用于承接震动给料槽14最前端边缘可能会掉落的样品；伸出后的余料收集机构15与震动给料槽14一起，在移动滑台11的带动下移出天平防风罩。
87.在一个实施例中，所述给料机构1的震动给料槽14内设置有防尘挡板141；防尘挡板的主要功能为：防止震动过程中给料槽内的物料向给料槽后端移动；防止吸尘过程中，吸尘嘴中紊乱的气流将给料槽内的残留样品吹向给料槽后端。
88.在一个实施例中，所述余料清除机构2的吸尘嘴22外形与震动给料槽14的槽形吻合；吸尘嘴22的主要功能是通过真空方式吸收清扫震动给料槽14和余料收集机构15内可能存在的余料。
89.在一个实施例中，称量机构3设置在悬空支撑底座6上，悬空支撑底座6通过四根多根支柱穿过机架底座100，不与机架底座100接触，使得称量机构3悬空在机架底座100上方，以杜绝震动电机对天平产生不利的震动影响。
90.在一个实施例中，所有机构的运动均由plc控制系统统一协调控制，并由各类定位传感器、限位传感器等精确定位；电子天平自带的称重传感器在线实时向控制系统反馈当前的重量数据；器皿定位传感器用于检测器皿抓取机构5将器皿放置在天平秤盘上的预定位置；限位传感器用于检测各类滑台、行走机构的移动距离。
91.在一个实施例中，高精度微量快速自动称量装置的工作过程为：
92.a.开机启动自动称量装置，第一开门气缸32将电子天平31前玻璃门打开；
93.b.器皿夹爪51抓取器皿托盘42上的器皿，在x轴行走机构52、y轴行走机构53和z轴行走机构54的带动下，从电子天平31的前门移送到电子天平31的秤盘正上方，并将器皿放
在秤盘的正中间；器皿夹爪51退出天平防风罩，第一开门气缸32将电子天平31前玻璃门关闭；
94.c.电子天平在plc控制下进行第一次去皮处理，称量数据清零；
95.d.人工或机械手将要称量的粉末状物料放入所述震动给料槽14的防尘挡板141前端内；
96.e.第二开门气缸33将电子天平31后玻璃门打开；震动给料槽14在移动滑轨11的带动下伸入电子天平并在秤盘正上方停止，震动给料槽14的下料口与器皿正好对接；
97.f.震动电机按照一定的频率持续震动，震动给料槽14上的物料被均匀震动摊平并向前端移动，持续均匀地落入器皿内；
98.g.电子天平通过plc持续向控制系统反馈实际称量数据变化值，当实际称量数值达到目标称量值的80％-98％，优选范围为90％-95％，震动电机停止震动；
99.h.待电子天平通过plc向控制系统反馈的称量数据稳定后，控制系统控制震动电机通过点震逐次震动，将极微量的物料震入器皿内，每次只震动一次后停止震动，等待称量数据稳定；
100.i.重复步骤h，直至实际称量数值与目标称量值的差值绝对值＜1％称准到0.0002g，停止震动；
101.j.称量结束后，安装在震动给料槽14前端底部的接料托盘152在伸缩气缸151的推动下伸出到震动给料槽14前端下面，以防止震动给料槽14内剩余的物料掉入天平内；
102.k.移动滑台11向后移动，将接料托盘152和震动给料槽14的前端从电子天平31的后门移出，紧接着第二开门气缸33将电子天平的后玻璃门关闭；若5s内感应到实际称量数值与目标称量值的差值绝对值＞1％，则继续重复步骤e、h和i；若超过5s实际称量数值仍与目标称量值的差值绝对值＜1％，则不再增加添料步骤。
103.l.升降气缸21带动吸尘嘴22下落，将震动给料槽14和接料托盘152内剩余的余料吸收干净，通过与吸尘嘴22联通的吸尘器完成，余料通过可伸缩风管23转移到吸尘器内；与此同时，器皿夹爪51在x轴行走机构52、y轴行走机构53和z轴行走机构54的带动下，抓取盛有物料的器皿从电子天平31的前门移出，并转移到器皿托盘42上原来的位置，等待人工或机械取走；
104.具体操作过程中，可采用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管理系统以便于实现全过程的信息化管理。
105.在一个实施例中，控制系统在依序控制各机构完成预设动作时，还具有记录样品信息、器皿重量、器皿编号、称量数据、称量时间等数据信息和输出功能。
106.在一个实施例中，装置具有样品摊平功能，可由下述三种中的一种或者多种共同构成：给料时，震动料槽在一定范围内移动，使物料均匀分布在器皿底部；器皿夹爪上设置有气动震动器，可在样品称量结束后，夹持器皿的过程中震动器皿，使样品在器皿中均匀分布；皿托盘上设置有气动震动器，称量完成后的器皿放在托盘上，托盘发生震动，带动器皿震动，使器皿中的物料均匀分布。
107.在一个实施例中，只有在震动给料槽14伸入电子天平玻璃防风罩内时，后玻璃门才打开，只有在器皿抓取机构5抓取器皿置于电子天平31的秤盘上时或将器皿从电子天平31秤盘上取下时，电子天平前玻璃门才打开，其余时间均关闭，以尽可能降低周围环境对电
子天平精度的影响。
108.最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
109.以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。