本發(fā)明屬于自動化稱量技術領域，具體涉及一種自動化微量容積法粉末稱量裝置。

背景技術：

目前國內針對粉末狀固體的稱量主要是電子天平,相關的容積法稱量主要應用于液體稱量。電子天平的稱量可以達到精確，但是稱量需要一定的穩(wěn)定時間，稱量速度較長且用電子天平實現(xiàn)自動化稱量難度大且不穩(wěn)定。電子天平稱量需要放置一段時間的達到穩(wěn)定狀態(tài)后進行讀數(shù)，難以實現(xiàn)自動化定量稱量，尤其是對高精度微量粉末的稱量，很難進行定量。主要原因，自動加粉末狀固體慢慢逼近目標重量的過程復雜且穩(wěn)定時間長，過程中一旦超過目標重量很難回頭，精度很難控制。容積法稱量目前主要用于液體的定量稱量，由于液體本身的特性與固體粉末不一樣，液體的連通性可以確保容積，且液體沒有固體本身的固體張力，不需要考慮固體相互之間的支撐作用帶來的密度不均勻的影響。液體的密度是均勻的，容積法定量稱量的前提就是密度。密度一致，體積一致，則稱量的結果就是可靠的，唯一的。

所以，目前制約著粉末狀固體采用容積法定容稱量的主要因素是粉末本身密度和稱量的體積。本發(fā)明主要針對這制約粉末狀固體容積法定量稱量的這兩個因素進行分析并解決，以此實現(xiàn)傳統(tǒng)電子天平稱量所無法完成的粉末狀固體的自動化、快速、超精、微量、定量稱量。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種容積法自動化超精微量定量稱量方法，解決了現(xiàn)有技術中存在的問題：面對粉末狀固體的微量定量稱量提供高效、精準的自動化稱量工具。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種自動化微量容積法粉末稱量裝置，包括第一攪拌機、傳輸桶、粉料杯和定容量杯；

所述第一攪拌機上設有進料口和出料口，所述第一攪拌機內設有用于偏心攪拌的第一螺桿、第二螺桿以及帶動所述第一螺桿轉動的第一伺服電機和帶動所述第二螺桿轉動的第二伺服電機；所述出料口相對于所述第二螺桿靠下設置；

所述第一攪拌機的出料口通過傳輸桶與所述粉料杯連接；

所述粉料杯內設有第二攪拌機，所述第二攪拌機包括驅動裝置、攪拌桿和攪拌葉片，所述攪拌葉片向下傾斜設置于所述攪拌桿上，所述驅動裝置用于帶動所述攪拌桿轉動；所述粉料杯底部設置有粉料出料口；

所述粉料杯底部設有推料送料裝置，所述推料送料裝置包括推料平板和第推料氣缸；所述推料平板通過推料氣缸推動粉料杯移動；

所述定容量杯的杯口與所述粉料出料口外切；所述定容量杯底部設有落料活門，所述落料活門通過第三伺服電機控制；

還包括一控制器，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第二攪拌機、第三伺服電機分別通過第一驅動電路、第二驅動電路、第三驅動電路和第四驅動電路與所述控制器連接。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述第一攪拌機內設有料位光電傳感器，所述料位光電傳感器與所述控制器的輸入端連接。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述第二攪拌機箱體為拋物線形結構。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述第一伺服電機為永磁交流伺服同步電機。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述粉料出料口設有刮料機構。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述粉料杯內設有容量傳感器，所述容量傳感器與所述控制器的輸入端連接。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述定容量杯還設有量杯清理刷。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述定容量杯內設有偏壓裝置。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，所述第一螺桿包括螺桿本體和與所述螺桿本體連接的弧形攪拌葉，所述弧形攪拌葉一端與螺桿本體連接，另一端連接有傾斜設置的連接桿，所述連接桿與所述弧形攪拌葉鉸接；

所述螺桿本體分別與所述圓弧形攪拌葉和連接桿呈55度夾角和45度夾角。

通過上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明自動化稱量、稱量速度更快、微量稱量精度高、連續(xù)稱量穩(wěn)定性高，面對粉末狀固體的微量定量稱量提供高效、精準的自動化稱量工具。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的一種自動化微量容積法粉末稱量裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的推料送料裝置的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的螺桿的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的刮料結構的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明提供的一種自動化微量容積法粉末稱量裝置得電路圖；

圖中數(shù)字和字母所表示的相應部件名稱：

0、第一伺服電機；1、第一攪拌機；2、第一螺桿；201、螺桿本體；202、弧形攪拌葉；203連接桿；3、第二伺服電機；4、第二螺桿；5、刮料機構；6、第二攪拌機；601、驅動裝置；7、捅桿；8、定容量杯；9、落料活門；10、第二攪拌機；11、粉料杯；12、偏壓裝置；13、第二攪拌機攪拌片；14、推料送料裝置；1401、第一推料平板；1402、推料氣缸；15、傳輸桶；16、粉料出料口；17、控制器；18、第一驅動電路；19、第二驅動電路；20、第三驅動電路；21、第四驅動電路；22、料位光電傳感器；23、容量傳感器；24、清理刷；26、第三伺服電機。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。

參照附圖1-5所述，本發(fā)明提供的一種自動化微量容積法粉末稱量裝置，包括第一攪拌機1、傳輸桶15、粉料杯11和定容量杯8；所述第一攪拌機1上設有進料口和出料口，所述第一攪拌機1內設有用于偏心攪拌的第一螺桿2、第二螺桿4以及帶動所述第一螺桿2轉動的第一伺服電機0和帶動所述第二螺桿4轉動的第二伺服電機3；所述出料口相對于所述第二螺桿4靠下設置；

所述第一攪拌機1的出料口通過傳輸桶15與所述粉料杯11連接；所述粉料杯11內設有第二攪拌機6，所述第二攪拌機6包括驅動裝置601、攪拌桿和攪拌葉片13，所述攪拌葉片13向下傾斜設置于所述攪拌桿上，所述驅動裝置用于帶動所述攪拌桿轉動；所述粉料杯11底部設置有粉料出料口；

所述粉料杯11底部設有推料送料裝置14，所述推料送料裝置14包括推料平板1401和推料氣缸1402；所述粉料杯11為兩個，所述推料裝置14為兩個，每個所述推料平板分別通過其對應的推料氣缸1402推動對應的粉料杯11移動；

所述定容量杯8的杯口與所述粉料出料口外切；所述定容量杯8底部設有落料活門9，所述落料活門9通過第三伺服電機26控制開閉；

還包括一控制器17，所述第一伺服電機0、第二伺服電機3、第二攪拌機6、第三伺服電機16分別通過第一驅動電路18、第二驅動電路19、第三驅動電路20和第四驅動電路21與所述控制器17連接。進一步地，為了及時得知第一攪拌機1內的物料質量，所述第一攪拌機1內設有料位光電傳感器22，所述料位光電傳感器22與所述控制器17的輸入端連接。

進一步地，所述第二攪拌機6箱體為拋物線形結構。第二攪拌機6箱體設計為拋物線形，便于底部粉料能翻轉到上面。

進一步地，所述第一伺服電機0為永磁交流伺服同步電機。其具有控制精度高，高效節(jié)能等特點，是當代伺服控制系統(tǒng)優(yōu)先選用的電機。

進一步地，為了將精密螺桿縫隙中的粉料刮落至粉料杯中，所述粉料出料口16設有刮料機構5。所述刮料機構5優(yōu)選刮料鉤。

進一步地，為了監(jiān)聽粉料杯的實時容量，所述粉料杯11內設有容量傳感器23，所述容量傳感器23與所述控制器17的輸入端連接。

進一步地，所述定容量杯8還設有清理刷24。同時，定容量杯8內設有捅桿7,使得清理更加干凈。

進一步地，所述定容量杯8內設有偏壓裝置12。

進一步地，所述第一螺桿2包括螺桿本體201和與所述螺桿本體201連接的弧形攪拌葉202，所述弧形攪拌葉202一端與螺桿本體201連接，另一端連接有傾斜設置的連接桿203，所述連接桿203與所述弧形攪拌葉202鉸接；

所述螺桿本體201分別與所述圓弧形攪拌葉202和連接桿203呈55度夾角和45度夾角。

使用本發(fā)明時，各種不同原料的裝料過程，原料初始位置位于第一攪拌機。攪拌機出料前必須確保已經(jīng)充分攪拌，可以通過兩個第一攪拌機交替工作完成攪拌的時間過渡。人工加料后攪拌機必須保證至少若干小時的攪拌時間，根據(jù)原料性質確定具體的攪拌時間。螺桿第一攪拌機由第一伺服電機驅動偏心的特制螺桿勻速攪拌粉料，特制螺桿不僅有水平攪拌力，還有一個將底部料粉攪翻到上部的翻轉力，保證使不同密度、粒度的粉料攪拌均勻，為了克服重力對粉料均勻度的影響，第一攪拌機在整個工作期間是連續(xù)工作的。第一攪拌機中的粉料是依據(jù)工藝定期添加的；第一攪拌機箱體設計為拋物線形，便于底部粉料能翻轉到上面；進料都設置在攪拌機的頂部，便于添加粉料。第二攪拌機中粉料出口處，粉料通過重力落入到精密螺桿縫隙中，由第二伺服電機驅動螺桿轉動進行粉料傳送，在粉料出口處由刮料機構進行刮料，將精密螺桿縫隙中的粉料刮落至粉料杯中。通過這種送料機構出料確保出料的精細化控制，定時定量的對粉料杯進行加料。精密螺桿送料機出料到粉料杯中，每次出料保證可以正常定量稱量若干次，粉料杯中附有容量傳感器用于監(jiān)聽粉料杯的實時容量，粉料杯的容量變化將反饋到出料事件中。出料受粉料杯的當前容量影響，系統(tǒng)實時監(jiān)測并調節(jié)容量確保粉料杯容量在一定范圍內變化，確保粉料杯推料時底部壓力處于某個均衡范圍內。

粉料杯在推料過程中有一個運動的加減速過程，這個震動會使得粉料杯中不同粒度粉料分布不均，因此粉料杯中設計了一款杯攪拌機構進行持續(xù)攪拌，確保粉料杯中粉料密度均勻，以此應對原料沉積造成的阻塞和密度變化。杯攪拌機構距離粉料杯底部距離為約3mm，攪拌機構的攪拌片為傾斜向下的壓片用以對出料孔進行壓料出料，出料孔位于攪拌片的外半徑0.3-0.6位置，此時角速度的相對影響較小，出料孔各個面積的壓力幾乎一致。出料孔直徑與粉料杯直徑比1:5-1:10之間，此時出料效果最佳。杯攪拌機構的攪拌速度根據(jù)粉料材料確定，總體上顆粒度越小的則攪拌速度越高。

粉料杯出料到定容量杯機構，定容量杯機構則通過定容的方式完成裝料準備，此時定容量杯機構中已經(jīng)完成裝料，原料質量＝原料假密度*定容體積。定容量杯機構的定容體積可以根據(jù)生產(chǎn)情況進行微調以調整產(chǎn)品生產(chǎn)過程中裝料的質量。其中粉料杯底部口壁為開放狀態(tài)，壁口與料杯平板無縫貼合，推送出料一氣呵成，出料時粉料杯壁口水平切出定容量杯機構口，粉料恰好水平裝滿定容量杯機構，確保定容體積。粉料杯往返推送出料到定容機構后，等待出料信號進行出料并將原料釋放。接收到出料信號后，定容量杯機構底部送料活門打開，釋放原料下落到接料杯。機構另外配置特制孔刷對定容量杯機構孔內壁進行沾料清掃，孔刷直接由上至下貫穿出料孔，完成出料孔內壁和活門機構擋料片的清理，清理的壁沾原料也會落入接料杯。到此定量稱量結束，稱量結果可以通過電子天平稱量進行校驗。

通過本發(fā)明進行稱取試驗驗證，實驗材料：食用鹽；實驗方式：氣缸驅動自動推裝料；目標重量：2.500g；接料杯重量1.216g，實驗數(shù)據(jù)如下表:

通過上述表格可知：

平均值：2.49954g 標準差σ：2.109985mg 方差：4.45204E-03mg。

根據(jù)實驗結果，針對食用鹽一類的固體顆?？蛇_到1‰～1％的精度，且可以保證重復性和穩(wěn)定性。

本方案除了上述食用鹽的實驗以外，還有針對面粉、玉米粉、水泥粉、膩子粉等一類粉狀物體進行了實驗驗證?？傮w實驗材料分為兩種，一種為類似食用鹽的顆粒狀固體，一種為類似面粉的粉末狀固體。其中前一種固體顆粒整體流散性比較好，依靠固體顆粒本身重力作用即可實現(xiàn)裝料。另外一種粉末狀固體流散性較差，需要添加外力壓力進行裝料。在針對這一類固體粉末進行定量稱量時需要提高攪拌速度，加大偏心壓力，同時延長裝料時間，以此確保裝料的充盈度，保證每次定量稱量的重復性。針對粉末狀固體的定量稱量結果得到粉末狀固體稱量精度可達到5‰～1％之間。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。