通过对现有电子秤给料系统存在的主要问题进行分析 ,详细介绍了电子秤倾倒式振动给料机构的工作原理及该机构解决现有电子秤给料系统问题的方法与优势 ,最后对该机构的创新点及使用前景进行了阐述。本文对当今电子称给料系统的设计提供了一种新颖、实用的方法。
1.现有电子秤投料系统的基本状况
1.1 现有电子秤投料工作原理
一般用设置大小不同的几个投料机构的方式,粗投料机构用以提高投料速度, 细投料机构用以提高投料精度。参数设定(二门式)按称量目标值分别设定粗投值、细投值、落差值。
工作原理:启动运行 , 粗投料器及细投料器开始投料;当称量斗中物料达到粗投设定值时, 粗投料器停止工作 , 细投料器继续投料 ;当称量斗中物料达到细投设定值时, 细投料器停止投料;待空中料柱完全落入称量斗中, 即达到目标值, 称量循环完成。
1 .2 现有各类电子秤投料系统对比
各类电子秤投料系统对比如表 1 所示。
1 .3 现有电子秤投料存在的主要问题
1)通用性较差 ,仅适用于单种物料。
2)使用压缩空气时 ,低温下由于冷凝水结冰无法工作。
3)粉状物料给料速度低 。
4)为同时满足称量速度和精度 ,必须使用多个投料系统 ,结构相对复杂。
2.本设计拟解决的问题
2.1简化电子秤投料机构结构
使用一套投料机构完成粗投料、细投料, 获得原有多套机构才能实现的功能。
2 .2 提高电子秤环境适应能力
改用电气执行机构, 取消了压缩空气气源 ,降低对使用环境的要求, 消除低温环境对电子秤的限制。
2 .3 粉状物料或流动性较差物料快速高精度称量
水泥、面粉、粉煤灰等粉状物料流动性较差 , 目前多采用螺旋机投料 , 其速度、精度均难以适应需要。本设计可以解决此类物料的快速高精度称量。
3.倾倒式振动投料机构电子秤的机械结构图、电器控制图及工作原理
3.1 倾倒式振动给料机构电子秤机械结构图如图 1 所示。
各部分作用 :振动斗 1 —控制物料流动 ;板簧 2 —振动复位;振动电磁铁 3 —振动能量提供 ;翻板 4 —振动斗支撑;铰轴 5 —翻板转动中心 ;倾倒执行凸轮 6 —翻转执行驱动 ;拉簧 7 —翻转复位与减震 ; 储料斗 8 —储存物料。
3 .2 电器控制图
1)控制仪表采用日本 A &D 公司 AD4401 、日本 UNIPULSE 公司 F701 等通用称重控制仪表。
2)控制原理同一般电子秤, 即设定目标值 、粗投值、细投值、落差值与其他参数, 达到设定参数时 , 仪表输出信号驱动负载动作, 执行命令。
3)控制框图如图 2 所示 。
3 .3 工作原理
1)粗投原理
当工作指令下达后 ,凸轮 6 转动或其他执行机构运动 ,振动斗 1 向下倾斜 , 储料斗 8 出料口被打开 ,电磁铁通电,振动斗 1 倾斜振动, 物料由储料斗 8 出口向称量斗流动 ,流速取决于物料压力大小 ;流量与振动斗的倾斜角度成正比。当达到大投设定值时 ,振动斗复位,大投完成。
2)细投原理
粗投完成后, 电磁铁继续通电,振动斗 1 水平振动 ;由于振动斗 1 水平放置将储料斗 8 出口关闭 ,间隙缩小 ,此时物料的流量大大减小 , 执行细投 ;当达到落差设定值时, 振动电磁铁断电,完成细投。
4.本设计创新点
本设计创新点在于利用物料流量与振动斗倾斜时间以及倾斜角度成正比的关系, 设计倾倒式振动投料机构,振动斗在振动电磁铁作用下振动的同时,由倾倒执行机构驱动 , 在翻板的带动下绕铰轴旋转倾倒振动投料。
4 .1 无须设置大投门、小投门、微投门等多重机构
本设计结构简单, 仅需一套投料机构———振动斗即可满足全部投料要求。无须设置诸如大投门、小投门、微投门或振动斗加大投门等重复机构。
若使用 4 段凸轮曲线加上相应角度位置控制,便可同时获得 4 种投料方式(大投、中投、小投、微投),以取得更高的速度和精度。
4 .2 成本低廉
每台电子秤仅需 1 台伺服电动机、1 只振动电磁铁、1 个振动料斗便可完成原需 2 只汽缸、2 只电磁阀和 2 套给料门才能完成的工作, 成本大幅度下降。
4 .3 适用范围宽
由于对振动斗与储料斗之间的间隙无严格要求 ,且储料斗口至振动斗口距离较远 ,所以可以设置较大间隙,适应多种物料的称量。
而对于细小的粉状物料, 由于可采用迷宫式密封元件封闭储料斗出口防止漏料, 且振动斗的倾斜振动有利于物料流动, 所以可以完成粉状物料的快速称量。对于特殊物料, 如种子、茶叶等 ,由于无弧形门的机械摩擦所以无损伤。
4 .4 环境适应性强
倾倒执行机构可根据现场的实际情况选用电动、气动、液压等多种形式, 在温度较低的环境可采用电动方式,无冰冻之虞 ,所以环境适应性较强。
4 .5 无投料飞溅
弧形给料门关闭时从物流当中高速穿过, 造成物料飞溅 ,对于某些物料(如种子)的称量将会造成混批。本装置无需穿越物流, 且开合速度较低 ,故不会造成物料飞溅。
4 .6 投料速度和称量精度均比较高
若配合合理的凸轮轮廓设计, 振动料斗将缓慢复位 ,导致粗投到细投流量变化呈现过渡过程 ,极大地减小了细投的负担, 故可以尽可能设置较小的细投量, 在提高投料精度的同时提高投料速度。在为亚华种业种子公司提供的种子包装秤上就达到了单秤速度 17 包/min ,称量精度 ±1 ‰的理想结果。
5.倾倒式振动给料机构电子秤的使用前景
该电子秤能有效、便捷地解决当前化工、食品、种子、药品、军工等行业的高速度、高精度称量问题,并能大幅度降低生产成本。对于某些有特殊要求的行业尤其具有十分重要的意义。仅国内市场保守估计 ,应不少于数万台。按目前市场价值计算,每台售价为数万元 ,可产生十数亿元经济效益,有着广泛的使用前景。
