通過對現有電子秤給料系統存在的主要問題進行分析 ,詳細介紹了電子秤傾倒式振動給料機構的工作原理及該機構解決現有電子秤給料系統問題的方法與優勢 ,最后對該機構的創新點及使用前景進行了闡述。本文對當今電子稱給料系統的設計提供了一種新穎、實用的方法。

1.現有電子秤投料系統的基本狀況

1.1  現有電子秤投料工作原理

一般用設置大小不同的幾個投料機構的方式,粗投料機構用以提高投料速度, 細投料機構用以提高投料精度。參數設定(二門式)按稱量目標值分別設定粗投值、細投值、落差值。

工作原理:啟動運行 , 粗投料器及細投料器開始投料;當稱量斗中物料達到粗投設定值時, 粗投料器停止工作 , 細投料器繼續投料 ;當稱量斗中物料達到細投設定值時, 細投料器停止投料;待空中料柱完全落入稱量斗中, 即達到目標值, 稱量循環完成。

1 .2 現有各類電子秤投料系統對比

各類電子秤投料系統對比如表 1 所示。

1 .3 現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 ,結構相對復雜。

2.本設計擬解決的問題

2.1簡化電子秤投料機構結構

使用一套投料機構完成粗投料、細投料, 獲得原有多套機構才能實現的功能。

2 .2 提高電子秤環境適應能力

改用電氣執行機構, 取消了壓縮空氣氣源 ,降低對使用環境的要求, 消除低溫環境對電子秤的限制。

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 , 目前多采用螺旋機投料 , 其速度、精度均難以適應需要。本設計可以解決此類物料的快速高精度稱量。

3.傾倒式振動投料機構電子秤的機械結構圖、電器控制圖及工作原理

3.1  傾倒式振動給料機構電子秤機械結構圖如圖 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 —翻板轉動中心 ;傾倒執行凸輪 6 —翻轉執行驅動 ;拉簧 7 —翻轉復位與減震 ; 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, 即設定目標值 、粗投值、細投值、落差值與其他參數, 達到設定參數時 , 儀表輸出信號驅動負載動作, 執行命令。

3)控制框圖如圖 2 所示 。

3 .3 工作原理

1)粗投原理

當工作指令下達后 ,凸輪 6 轉動或其他執行機構運動 ,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。當達到大投設定值時 ,振動斗復位,大投完成。

2)細投原理

粗投完成后, 電磁鐵繼續通電,振動斗 1 水平振動 ;由于振動斗 1 水平放置將儲料斗 8 出口關閉 ,間隙縮小 ,此時物料的流量大大減小 , 執行細投 ;當達到落差設定值時, 振動電磁鐵斷電,完成細投。

4.本設計創新點

本設計創新點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系, 設計傾倒式振動投料機構,振動斗在振動電磁鐵作用下振動的同時,由傾倒執行機構驅動 , 在翻板的帶動下繞鉸軸旋轉傾倒振動投料。

4 .1 無須設置大投門、小投門、微投門等多重機構

本設計結構簡單, 僅需一套投料機構———振動斗即可滿足全部投料要求。無須設置諸如大投門、小投門、微投門或振動斗加大投門等重復機構。

若使用 4 段凸輪曲線加上相應角度位置控制,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、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格要求 ,且儲料斗口至振動斗口距離較遠 ,所以可以設置較大間隙,適應多種物料的稱量。

而對于細小的粉狀物料, 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 ,由于無弧形門的機械摩擦所以無損傷。

4 .4 環境適應性強

傾倒執行機構可根據現場的實際情況選用電動、氣動、液壓等多種形式, 在溫度較低的環境可采用電動方式,無冰凍之虞 ,所以環境適應性較強。

4 .5 無投料飛濺

弧形給料門關閉時從物流當中高速穿過, 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計, 振動料斗將緩慢復位 ,導致粗投到細投流量變化呈現過渡過程 ,極大地減小了細投的負擔, 故可以盡可能設置較小的細投量, 在提高投料精度的同時提高投料速度。在為亞華種業種子公司提供的種子包裝秤上就達到了單秤速度 17 包/min ,稱量精度 ±1 ‰的理想結果。

5.傾倒式振動給料機構電子秤的使用前景

該電子秤能有效、便捷地解決當前化工、食品、種子、藥品、軍工等行業的高速度、高精度稱量問題,并能大幅度降低生產成本。對于某些有特殊要求的行業尤其具有十分重要的意義。僅國內市場保守估計 ,應不少于數萬臺。按目前市場價值計算,每臺售價為數萬元 ,可產生十數億元經濟效益,有著廣泛的使用前景。