專利名稱：可控給粉裝置及控制給粉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可控給粉裝置，還涉及用這種裝置控制給粉的方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在20世紀(jì)末涌現(xiàn)出了多種新的機械制造技術(shù)，如微細(xì)加工技術(shù)、快速原型制造技術(shù)等。其中一些制造技術(shù)以微納米粉體材料作為原料，來制造機械零件或者成形具有特殊性能的材料。隨著這些制造技術(shù)的發(fā)展，在借鑒粉末涂層技術(shù)和涂裝技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了諸如高壓靜電噴粉技術(shù)、高壓無空氣噴粉技術(shù)等噴粉或者給粉技術(shù)及裝置。其技術(shù)原理可以總結(jié)為微納米粉體材料在動力源，如壓縮氣體、機械泵等的作用下，形成粉末流，粉末流從噴嘴中以一定速度噴出，從而實現(xiàn)噴粉。隨著機械零件向微小化、高精密的方向以及材料向智能化方向的發(fā)展，制造技術(shù)對微納米粉體材料操作技術(shù)提出了新的要求，比如粉體材料的給粉速度，給粉量以及粉體材料給出后的落點進行精確控制?，F(xiàn)行噴粉技術(shù)雖然在一定程度上可以控制噴粉的速度，但對噴出粉體材料的量和落點的控制精度相對較低，難以滿足現(xiàn)代精密制造技術(shù)的要求，需要開發(fā)新的給粉裝置及其控制技術(shù)，能精確控制微納米粉體材料的流量及落點。
文獻“The effect of particles in different sizes on the mechanical properties of sprayformed steel composites[J].Kenneth Petersen，Allan Schroder Pedersen，Nini Pryds，et al.Materials Science and Engineering，2002，A32640-50”中介紹了利用噴射共沉積技術(shù)制造粉體顆粒增強金屬基復(fù)合材料的方法，其中介紹了一種對粉體材料進行操作的技術(shù)。其原理為利用機械攪拌器把容器中的粉體顆粒材料攪拌成煙霧狀，再通入惰性氣體，氣體依靠產(chǎn)生負(fù)壓吸附帶著粉體材料從噴嘴噴出，實現(xiàn)給粉。
由于此技術(shù)在進行給粉之前，要將粉體顆粒材料攪拌成煙霧狀，其本身處于不穩(wěn)定狀態(tài)，密度不均，再加上靠氣流產(chǎn)生的負(fù)壓吸附來帶動粉體材料形成氣體和粉體的混合流，具有一定壓力的混合流從噴嘴噴出將發(fā)生膨脹而分散，這些因素直接影響粉體材料的流量和落點的控制精度，致使控制能力低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)對粉體材料量和落點的控制精度低的不足，本發(fā)明提供一種可控給粉裝置，本發(fā)明還提供用這種裝置控制給粉的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種可控給粉裝置，包括粉桶1、步進電機螺旋輸粉器2、步進電機驅(qū)動器3、電腦控制系統(tǒng)4、支架8和CCD高速攝像系統(tǒng)9，特別是還包括毛細(xì)管5、微型致動器6、微型致動器驅(qū)動器7；支架8是一個E型臺，步進電機螺旋輸粉器2與粉桶1連通置于臺面上，電腦控制系統(tǒng)4直接控制步進電機驅(qū)動器3和微型致動器驅(qū)動器7，并接收從CCD高速攝像系統(tǒng)傳來的信號，步進電機驅(qū)動器3與步進電機螺旋輸粉器2電連接，微型致動器驅(qū)動器7與微型致動器6電連接；毛細(xì)管5置于支架8E型臺中間的凸臺上，其上端與支架8E型臺撓性固定，開口正對步進電機螺旋輸粉器2的出粉口，其下端與微型致動器剛性連接。
所述的毛細(xì)管是漏斗形，其下端口經(jīng)為10微米到200微米。
所述的微型致動器是壓電陶瓷驅(qū)動。
一種上述可控給粉裝置控制給粉的方法，包括下述步驟1)在粉桶中裝入適量的微納米粉體材料；2)啟動電腦控制系統(tǒng)，控制步進電機驅(qū)使螺旋桿旋轉(zhuǎn)，把粉桶中微納米粉體材料向毛細(xì)管中充粉；3)啟動微型致動器驅(qū)動器，控制微型致動器振動，迫使毛細(xì)管中粉體流出；4)啟動CCD高速攝像系統(tǒng)，在線測量粉體流量，根據(jù)實際要求改變微型致動器驅(qū)動參數(shù)，控制粉體流量。
本發(fā)明的有益效果是，由于采用了微致動器結(jié)合毛細(xì)管，可控制粉體材料從毛細(xì)管中流出的始停以及流量，使定量給粉，特別是微量給粉得以實現(xiàn)；采用微致動器結(jié)合計算機，使給粉可實現(xiàn)計算機控制，實現(xiàn)自動化；CCD高速攝像系統(tǒng)的使用，使給粉過程能實現(xiàn)在線監(jiān)測；尤其是利用微致動器提供給粉的動力，使粉末流流出后不會發(fā)生形變，使粉體材料的精確定位能得以實現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明可控給粉裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明利用可控給粉裝置控制給粉的方法流程圖。
圖中，1-粉桶 2-步進電機螺旋輸粉器 3-步進電機驅(qū)動器 4-電腦控制系統(tǒng) 5-毛細(xì)管6-微型致動器 7-微型致動器驅(qū)動器 8-支架 9-CCD高速攝像系統(tǒng)——粉體材料流動路線——控制信號路線。
具體實施例方式
實施例1參考圖1，振動毛細(xì)管定量給粉裝置包括粉桶1、步進電機螺旋輸粉器2、步進電機驅(qū)動器3、電腦控制系統(tǒng)4、毛細(xì)管5、微型致動器6、微型致動器驅(qū)動器7、CCD高速攝像系統(tǒng)9及支架8。電腦控制系統(tǒng)4直接控制步進電機驅(qū)動器3和微型致動器驅(qū)動器7，從而控制步進電機螺旋輸粉器2和微型致動器6。步進電機螺旋輸粉器2動作后就能把粉桶1中的粉體輸入到毛細(xì)管5中，微型致動器6動作對毛細(xì)管5提供一定頻率的振動，驅(qū)使粉體從毛細(xì)管5中流出，控制微型致動器6，從而能精確控制給粉開始、停止及給粉的流量。
支架8是一個E型臺，步進電機螺旋輸粉器2與粉桶1連通置于臺面上，電腦控制系統(tǒng)4直接控制步進電機驅(qū)動器3和微型致動器驅(qū)動器7，并接收從CCD高速攝像系統(tǒng)傳來的信號，步進電機驅(qū)動器3與步進電機螺旋輸粉器2電連接，微型致動器驅(qū)動器7與微型致動器6電連接；毛細(xì)管5置于支架8E型臺中間的凸臺上，其上端與支架8E型臺撓性固定，開口正對步進電機螺旋輸粉器2的出粉口，其下端與微型致動器剛性連接。
步進電機螺旋輸粉部件2主要由步進電機和螺旋桿以及腔體組成，步進電機軸與螺旋桿直接連接，固定在腔體兩端的軸承上。微型致動器6是指壓電陶瓷驅(qū)動的微型致動器。
毛細(xì)管由95料玻璃做成，內(nèi)徑10毫米的玻璃在加熱后，拉成漏斗形，下端毛細(xì)孔經(jīng)為0.01毫米；微型致動器由壓電陶瓷制成，可以在不同的頻率和電壓下產(chǎn)生振動，完全由電腦控制；CCD監(jiān)測系統(tǒng)為UNIQUC610高速攝像系統(tǒng)，可對所攝圖像進行在線處理，得到參數(shù)。
步進電機螺旋輸粉部件選用高精密小型步進電機和精密螺旋機構(gòu)，步進電機和螺旋機構(gòu)直接連接，通過控制步進電機可以控制進入毛細(xì)管中的粉體材料的流量和總量。毛細(xì)管的形狀像漏斗，上端撓性固定在支架上，接收輸粉部件輸出的粉體材料，下端為口徑很小的毛細(xì)輸出口，直徑根據(jù)不同的粉體材料可在10微米到200微米范圍內(nèi)選擇，下端與微型致動器剛性連接，可使微型致動器產(chǎn)生的微小位移傳到毛細(xì)管下端，引起毛細(xì)管的振動，迫使毛細(xì)管中的粉體材料從毛細(xì)管中流出。
實施例2具體的控制方法是步進電機驅(qū)動器直接連到電腦上，通過軟件編程可以控制驅(qū)動器的工作狀態(tài)，從而控制步進電機螺旋輸粉部件的工作狀態(tài)，通過電腦可以容易的控制步進電機螺旋輸粉部件的開始、停止以及速度。微型致動器驅(qū)動器與電腦直接相連，通過電腦可以控制驅(qū)動器的工作狀態(tài)和改變驅(qū)動參數(shù)，利用CCD高速攝像系統(tǒng)實時檢測毛細(xì)管輸出粉體材料的流量，反饋參數(shù)到電腦，通過比較來調(diào)整驅(qū)動器的驅(qū)動參數(shù)，控制微型致動器的振動頻率和振幅，從而達到調(diào)節(jié)毛細(xì)管粉體輸出量的大小。
具體過程是首先把所用的粉體材料加入到粉桶中，電腦控制步進電機螺旋輸粉部件工作，則可把粉體從粉桶中導(dǎo)入到毛細(xì)管中，啟動微型致動器，迫使毛細(xì)管做一定頻率的振動，其中的粉體材料在振動作用下，從毛細(xì)管輸出，打開CCD高速攝像系統(tǒng)，檢測流量，反饋數(shù)值到電腦控制系統(tǒng)，比較，調(diào)節(jié)驅(qū)動參數(shù)，達到理想的數(shù)值。
把激光打印機所用直徑10um以下的碳粉直接加到毛細(xì)管的上端，啟動微型致動器，碳粉在振動下，從毛細(xì)管下端流出，打開監(jiān)測系統(tǒng)，對粉體流進行拍攝，實時分析，改變微型致動器的驅(qū)動參數(shù)，從CCD高速攝像系統(tǒng)實時分析結(jié)果可以看到，隨著參數(shù)的改變，粉體的流速在變，說明控制效果良好。
權(quán)利要求
1.一種可控給粉裝置，包括粉桶(1)、步進電機螺旋輸粉器(2)、步進電機驅(qū)動器(3)、電腦控制系統(tǒng)(4)、支架(8)和CCD高速攝像系統(tǒng)(9)，其特征在于還包括毛細(xì)管(5)、微型致動器(6)、微型致動器驅(qū)動器(7)；支架(8)是一個E型臺，步進電機螺旋輸粉器(2)與粉桶(1)連通置于臺面上，電腦控制系統(tǒng)(4)直接控制步進電機驅(qū)動器(3)和微型致動器驅(qū)動器(7)，并接收從CCD高速攝像系統(tǒng)傳來的信號，步進電機驅(qū)動器(3)與步進電機螺旋輸粉器(2)電連接，微型致動器驅(qū)動器(7)與微型致動器(6)電連接；毛細(xì)管(5)置于支架(8)E型臺中間的突臺上，其上端與支架(8)E型臺撓性固定，開口正對步進電機螺旋輸粉器(2)的出粉口，其下端與微型致動器剛性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控給粉裝置，其特征在于所述的毛細(xì)管是漏斗形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控給粉裝置，其特征在于所述的微型致動器是壓電陶瓷驅(qū)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可控給粉裝置，其特征在于所述的毛細(xì)管下端經(jīng)為10微米到200微米。
5.一種權(quán)利要求1所述可控給粉裝置控制給粉的方法，其特征在于包括下述步驟1)在粉桶中裝入適量的微納米粉體材料；2)啟動電腦控制系統(tǒng)，控制步進電機驅(qū)使螺旋桿旋轉(zhuǎn)，把粉桶中微納米粉體材料向毛細(xì)管中充粉；3)啟動微型致動器驅(qū)動器，控制微型致動器振動，毛細(xì)管中粉體流出；4)啟動CCD高速攝像系統(tǒng)，在線測量粉體流量，根據(jù)實際要求改變微型致動器驅(qū)動參數(shù)，控制粉體流量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可控給粉裝置及控制給粉的方法，其裝置包括步進電機螺旋輸粉器(2)、步進電機驅(qū)動器(3)、電腦控制系統(tǒng)(4)和CCD高速攝像系統(tǒng)(9)，特別是還包括毛細(xì)管(5)、微型致動器(6)、微型致動器驅(qū)動器(7)；電腦控制系統(tǒng)(4)控制微型致動器驅(qū)動器(7)，毛細(xì)管(5)置于支架(8)E型臺中間的突臺上，其上端與支架(8)E型臺撓性固定，開口正對步進電機螺旋輸粉器(2)的出粉口，其下端與微型致動器剛性連接。其方法是當(dāng)微納米粉體材料充向毛細(xì)管時，啟動微型致動器驅(qū)動器，控制微型致動器振動，使粉體從毛細(xì)管中按照控制指令流出。由于采用了采用微致動器結(jié)合毛細(xì)管，可控制粉體材料從毛細(xì)管中流出的始停以及流量，使定量給粉得以實現(xiàn)。
文檔編號B65G53/66GK1947858SQ20061010468
公開日2007年4月18日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月30日
發(fā)明者齊樂華, 楊方, 黃華, 羅俊, 蔣小珊 申請人:西北工業(yè)大學(xué)