通過對現(xiàn)有電子秤給料系統(tǒng)存在的主要問題進(jìn)行分析 ,詳細(xì)介紹了電子秤傾倒式振動給料機(jī)構(gòu)的工作原理及該機(jī)構(gòu)解決現(xiàn)有電子秤給料系統(tǒng)問題的方法與優(yōu)勢 ,最后對該機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新點(diǎn)及使用前景進(jìn)行了闡述。本文對當(dāng)今電子稱給料系統(tǒng)的設(shè)計提供了一種新穎、實用的方法。

1.現(xiàn)有電子秤投料系統(tǒng)的基本狀況

1.1  現(xiàn)有電子秤投料工作原理

一般用設(shè)置大小不同的幾個投料機(jī)構(gòu)的方式,粗投料機(jī)構(gòu)用以提高投料速度, 細(xì)投料機(jī)構(gòu)用以提高投料精度。參數(shù)設(shè)定(二門式)按稱量目標(biāo)值分別設(shè)定粗投值、細(xì)投值、落差值。

工作原理:啟動運(yùn)行 , 粗投料器及細(xì)投料器開始投料;當(dāng)稱量斗中物料達(dá)到粗投設(shè)定值時, 粗投料器停止工作 , 細(xì)投料器繼續(xù)投料 ;當(dāng)稱量斗中物料達(dá)到細(xì)投設(shè)定值時, 細(xì)投料器停止投料;待空中料柱完全落入稱量斗中, 即達(dá)到目標(biāo)值, 稱量循環(huán)完成。

1 .2 現(xiàn)有各類電子秤投料系統(tǒng)對比

各類電子秤投料系統(tǒng)對比如表 1 所示。

1 .3 現(xiàn)有電子秤投料存在的主要問題

1)通用性較差 ,僅適用于單種物料。

2)使用壓縮空氣時 ,低溫下由于冷凝水結(jié)冰無法工作。

3)粉狀物料給料速度低 。

4)為同時滿足稱量速度和精度 ,必須使用多個投料系統(tǒng) ,結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。

2.本設(shè)計擬解決的問題

2.1簡化電子秤投料機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)

使用一套投料機(jī)構(gòu)完成粗投料、細(xì)投料, 獲得原有多套機(jī)構(gòu)才能實現(xiàn)的功能。

2 .2 提高電子秤環(huán)境適應(yīng)能力

改用電氣執(zhí)行機(jī)構(gòu), 取消了壓縮空氣氣源 ,降低對使用環(huán)境的要求, 消除低溫環(huán)境對電子秤的限制。

2 .3 粉狀物料或流動性較差物料快速高精度稱量

水泥、面粉、粉煤灰等粉狀物料流動性較差 , 目前多采用螺旋機(jī)投料 , 其速度、精度均難以適應(yīng)需要。本設(shè)計可以解決此類物料的快速高精度稱量。

3.傾倒式振動投料機(jī)構(gòu)電子秤的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖、電器控制圖及工作原理

3.1  傾倒式振動給料機(jī)構(gòu)電子秤機(jī)械結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。

各部分作用 :振動斗 1 —控制物料流動 ;板簧 2 —振動復(fù)位;振動電磁鐵 3 —振動能量提供 ;翻板 4 —振動斗支撐;鉸軸 5 —翻板轉(zhuǎn)動中心 ;傾倒執(zhí)行凸輪 6 —翻轉(zhuǎn)執(zhí)行驅(qū)動 ;拉簧 7 —翻轉(zhuǎn)復(fù)位與減震 ; 儲料斗 8 —儲存物料。

3 .2 電器控制圖

1)控制儀表采用日本 A &D 公司 AD4401 、日本 UNIPULSE 公司 F701 等通用稱重控制儀表。

2)控制原理同一般電子秤, 即設(shè)定目標(biāo)值 、粗投值、細(xì)投值、落差值與其他參數(shù), 達(dá)到設(shè)定參數(shù)時 , 儀表輸出信號驅(qū)動負(fù)載動作, 執(zhí)行命令。

3)控制框圖如圖 2 所示 。

3 .3 工作原理

1)粗投原理

當(dāng)工作指令下達(dá)后 ,凸輪 6 轉(zhuǎn)動或其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動 ,振動斗 1 向下傾斜 , 儲料斗 8 出料口被打開 ,電磁鐵通電,振動斗 1 傾斜振動, 物料由儲料斗 8 出口向稱量斗流動 ,流速取決于物料壓力大小 ;流量與振動斗的傾斜角度成正比。當(dāng)達(dá)到大投設(shè)定值時 ,振動斗復(fù)位,大投完成。

2)細(xì)投原理

粗投完成后, 電磁鐵繼續(xù)通電,振動斗 1 水平振動 ;由于振動斗 1 水平放置將儲料斗 8 出口關(guān)閉 ,間隙縮小 ,此時物料的流量大大減小 , 執(zhí)行細(xì)投 ;當(dāng)達(dá)到落差設(shè)定值時, 振動電磁鐵斷電,完成細(xì)投。

4.本設(shè)計創(chuàng)新點(diǎn)

本設(shè)計創(chuàng)新點(diǎn)在于利用物料流量與振動斗傾斜時間以及傾斜角度成正比的關(guān)系, 設(shè)計傾倒式振動投料機(jī)構(gòu),振動斗在振動電磁鐵作用下振動的同時,由傾倒執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動 , 在翻板的帶動下繞鉸軸旋轉(zhuǎn)傾倒振動投料。

4 .1 無須設(shè)置大投門、小投門、微投門等多重機(jī)構(gòu)

本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單, 僅需一套投料機(jī)構(gòu)———振動斗即可滿足全部投料要求。無須設(shè)置諸如大投門、小投門、微投門或振動斗加大投門等重復(fù)機(jī)構(gòu)。

若使用 4 段凸輪曲線加上相應(yīng)角度位置控制,便可同時獲得 4 種投料方式(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

每臺電子秤僅需 1 臺伺服電動機(jī)、1 只振動電磁鐵、1 個振動料斗便可完成原需 2 只汽缸、2 只電磁閥和 2 套給料門才能完成的工作, 成本大幅度下降。

4 .3 適用范圍寬

由于對振動斗與儲料斗之間的間隙無嚴(yán)格要求 ,且儲料斗口至振動斗口距離較遠(yuǎn) ,所以可以設(shè)置較大間隙,適應(yīng)多種物料的稱量。

而對于細(xì)小的粉狀物料, 由于可采用迷宮式密封元件封閉儲料斗出口防止漏料, 且振動斗的傾斜振動有利于物料流動, 所以可以完成粉狀物料的快速稱量。對于特殊物料, 如種子、茶葉等 ,由于無弧形門的機(jī)械摩擦所以無損傷。

4 .4 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)

傾倒執(zhí)行機(jī)構(gòu)可根據(jù)現(xiàn)場的實際情況選用電動、氣動、液壓等多種形式, 在溫度較低的環(huán)境可采用電動方式,無冰凍之虞 ,所以環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)。

4 .5 無投料飛濺

弧形給料門關(guān)閉時從物流當(dāng)中高速穿過, 造成物料飛濺 ,對于某些物料(如種子)的稱量將會造成混批。本裝置無需穿越物流, 且開合速度較低 ,故不會造成物料飛濺。

4 .6 投料速度和稱量精度均比較高

若配合合理的凸輪輪廓設(shè)計, 振動料斗將緩慢復(fù)位 ,導(dǎo)致粗投到細(xì)投流量變化呈現(xiàn)過渡過程 ,極大地減小了細(xì)投的負(fù)擔(dān), 故可以盡可能設(shè)置較小的細(xì)投量, 在提高投料精度的同時提高投料速度。在為亞華種業(yè)種子公司提供的種子包裝秤上就達(dá)到了單秤速度 17 包/min ,稱量精度 ±1 ‰的理想結(jié)果。

5.傾倒式振動給料機(jī)構(gòu)電子秤的使用前景

該電子秤能有效、便捷地解決當(dāng)前化工、食品、種子、藥品、軍工等行業(yè)的高速度、高精度稱量問題,并能大幅度降低生產(chǎn)成本。對于某些有特殊要求的行業(yè)尤其具有十分重要的意義。僅國內(nèi)市場保守估計 ,應(yīng)不少于數(shù)萬臺。按目前市場價值計算,每臺售價為數(shù)萬元 ,可產(chǎn)生十?dāng)?shù)億元經(jīng)濟(jì)效益,有著廣泛的使用前景。