粉體精密稱量裝置及其稱量方法
2023-05-23 02:04:01
專利名稱：粉體精密稱量裝置及其稱量方法
技術領域：
本發明屬於粉體精密稱量技術領域，特別涉及一種粉體精密稱量裝置及其稱量方法。
背景技術：
粉體的稱量裝置應用於製藥和軍事工業等領域。如何能夠準確而可靠地稱取所需 粉體，這對於保證藥品質量和軍品合格率具有重要的作用。目前，對粉體進行精密稱量的方 法有兩種，一種是採用手工稱量，另一種是採用帶有螺旋擠出機構的稱量裝置。採用手工稱 量的方法可以較準確地稱取所需粉體，但易稱錯且稱量重複精度不夠，致使藥品性能和軍 品性能的一致性無法得到保證；而採用帶有螺旋擠出機構的稱量裝置雖然可以較精確地稱 取所需粉體，但這種螺旋擠出機構工作時會產生粉體結塊，致使送料管產生堵塞現象，從而 降低粉體稱量的精度；此外，這種稱量裝置驅動電機轉動時，由於電機從高速到低速的切換 跨度大，會使粉體的進料過程不流暢，甚至會出現停滯現象，因此延長了粉體稱量時間。
發明內容
為克服上述現有方法的缺陷，本發明提供了一種粉體精密稱量裝置及其稱量方 法。通過彈簧固定銷調節彈簧的螺距，從而調節送料管中粉體的出料量，以減少送料管產生 堵塞的現象；根據粉體稱量設定值、偏差值及設定範圍使伺服電機以五種不同的速度轉動， 從而帶動彈簧軸轉動，可提高粉體進料過程的流暢性並減少手工稱量易出錯的現象，實現 快速、準確而可靠地稱量粉體。本發明的技術解決方案如下一種粉體精密稱量裝置，包括驅動控制系統、送料系統和稱量系統，其中所述驅動控制系統包括控制器、伺服電機驅動器、伺服電機、聯軸器和軸承，所述 聯軸器的一端連接伺服電機的輸出軸，所述聯軸器的另一端連接所述軸承的一端，所述軸 承的另一端連接彈簧軸；所述PLC控制器用於根據粉體稱量設定值和偏差值及設定範圍發 指令給所述伺服電機驅動器；所述送料系統包括漏鬥、送料座、送料管、彈簧軸、彈簧和彈簧固定銷，所述漏鬥與 送料座相連接，所述送料座與送料管連接，所述彈簧軸設於所述送料管內，所述彈簧套設於 所述彈簧軸上，所述彈簧固定銷固定於所述彈簧軸上並與所述彈簧牴觸連接；所述稱量系統包括料盒和與控制器相連接的電子天平，所述料盒位於送料管出口 處且設置於電子天平的託盤上。所述的粉體稱量設定值是Ai、A2、A3、A4、A5，其中，A1的選取範圍是期望粉體稱量值 的15% 30%，A2的選取範圍是期望粉體稱量值的3% 13%，A3的選取範圍是期望粉體 稱量值的 8%，A4的選取範圍是期望粉體稱量值的0. 0. 9%, A5的選取範圍是 期望粉體稱量值的0. 1 % 0. 9 %。進一步地，所述的偏差值是Ei、E2、E3、E4、E5，它們的數值取值範圍分別是~的士0. 士0. 5%、A2 的 士0. 士0. 5%、A3 的 士0. 士0. 5%、A4 的 士0. 士0. 5%,A5 的 士0. 士0. 5% ；進一步地，所述的設定範圍是RpRyRyRp R5,其中，R1 = A^E1, R2 = A2+E2，R3 = A3+E3，R4 = A4+E4，R5 = A5+E5o進一步地，所述不同速度為所述控制器在1秒內發給伺服電機驅動器的脈衝數V」 V2, V3> V4, V5，其中V1的選取範圍是30000 90000，V2的選取範圍是10000 29000，V3的 選取範圍是1500 9000，V4的選取範圍是600 1000，V5的選取範圍是50 550。進一步地，所述的期望粉體稱量值的範圍為0. 05g 100g。進一步地，所述彈簧固定銷的數量為兩個，所述兩個彈簧固定銷之間的距離為 60mm IOOmm0進一步地，所述彈簧的螺距範圍是2mm 20mm。本發明還提供一種粉體精密稱量方法，採用上述粉體精密稱量裝置，其特徵在於 包括以步驟1)初始化粉體稱量設定值、偏差值及伺服電機的驅動參數；2)伺服電機以速度V1驅動彈簧軸轉動；3)判斷稱量值是否到達設定範圍R1,如果是，則進入步驟4)，否則轉步驟2)；4)伺服電機以速度V2驅動彈簧軸轉動；5)判斷稱量值是否到達設定範圍R2,如果是，則進入步驟6)，否則轉步驟4)；6)伺服電機以速度V3驅動彈簧軸轉動；7)判斷稱量值是否到達設定範圍R3,如果是，則進入步驟8)，否則轉步驟6)；8)伺服電機以速度V4驅動彈簧軸轉動；9)判斷稱量值是否到達設定範圍R4,如果是，則進入步驟10)，否則轉步驟8)；10)伺服電機以速度V5驅動彈簧軸轉動；11)判斷稱量值是否到達設定範圍R5,如果是，則進入步驟12)，否則轉步驟10)；12)伺服電機停止驅動彈簧軸轉動，轉步驟1)。與在先技術相比，本發明具有下列技術效果1、通過彈簧固定銷調節彈簧的螺距，從而調節送料管中粉體的出料量，以減少送 料管產生堵塞的現象，改善粉體稱量的精度。2、根據粉體稱量設定值及偏差值，減少手工稱量易稱錯現象，增強粉體稱量的可 靠性。3、通過伺服電機以五種不同的速度轉動，使粉體流暢進料，減少停滯現象，縮短粉體稱量時間。
圖1是本發明採用的粉體精密稱量裝置的結構框圖；圖2是本發明採用的粉體精密稱量控制方法的流程具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細描述，但本實施例並不用於限制本發明。實施例一如圖1所示，一種粉體精密稱量裝置，包括驅動控制系統、送料系統和稱量系統， 其中所述驅動控制系統包括控制器1 (本實施例中為PLC控制器)、伺服電機驅動器2、伺服電機3、聯軸器4和軸承5，所述聯軸器4的一端連接伺服電機3的輸出軸，聯軸器4的 另一端連接所述軸承5的一端，所述軸承5的另一端連接彈簧軸9 ；所述PLC控制器1根據 粉體稱量設定值和偏差值及設定範圍發指令給所述伺服電機驅動器2，使伺服電機驅動器 2驅動所述伺服電機3，所述伺服電機3分別以從高速至低速的不同速度帶動聯軸器4轉 動，所述聯軸器4的轉動帶動所述軸承5轉動，所述軸承5再驅動送料系統的彈簧軸9進行 轉動，使粉體向送料管8的出口處輸送；所述送料系統包括漏鬥6、送料座7、送料管8、彈簧軸9、彈簧10和彈簧固定銷13， 所述漏鬥6與送料座7相連接本實施例中為垂直連接，所述送料座7與送料管8連接本實 施例中為水平連接，所述彈簧軸9設於所述送料管8內，所述彈簧10套設於所述彈簧軸9 上，所述彈簧固定銷13固定於所述彈簧軸9上並與所述彈簧10牴觸連接；當所述漏鬥6將 粉體收集進送料座7後，所述彈簧軸9通過轉動將送料座7處的粉體輸送到送料管8出口 處，使該處的粉體落入稱量系統的料盒11中；所述稱量系統包括料盒11和與所述控制器1相連接的電子天平12，所述料盒11 位於所述送料管8出口處的下方且設置於電子天平12的託盤上，所述電子天平12對料盒 11中的粉體進行稱量並將稱量值送入PLC控制器1，再由PLC控制器1對該稱量值進行處理。進一步地，所述的期望粉體稱量值的範圍為0. 05g 100g，本實施例選10g。進一步地，所述的粉體稱量設定值是~、4、^、~、~，其中A1選取期望粉體稱量值 的22%，A2選取期望粉體稱量值的8%，A3選取期望粉體稱量值的8%，A4的選取範圍是期 望粉體稱量值的0. 3%, A5的選取範圍是期望粉體稱量值的0. 5%。進一步地，所述的偏差值是Ep E2, E3、E4、E5，它們的數值取值範圍分別是~的 士0. 5%,A2 的 士0. 5%,A3 的 士0. 5%,A4 的 士0. 5%,A5 的 士0. 5% ；進一步地，所述的設定範圍是R1、R2> R3> R4> R5,其中 R1 = A^E1, R2 = A2+E2，R3 = A3+E3，R4 = A4+E4，R5 = A5+E5o進一步地，所述不同速度是PLC控制器在1秒內發給伺服電機驅動器2的脈衝數 ^^、^，其中力選取為30000，相應的進粉速度是1.75g/s，V2選取為10000，相應的 進粉速度是0. 58g/s, V3選取為1500，相應的進粉速度是0. 08g/s, V4選取為600，相應的進 粉速度是0. 04g/s, V5選取為50，相應的進粉速度是0. 004g/s。進一步地，所述彈簧固定銷的數量為兩個，所述兩個彈簧固定銷之間的距離為 90mmo進一步地，所述彈簧10的螺距選取為5mm。實施例二如圖2所示，一種粉體精密稱量方法，採用實施例一中所述的粉體精密稱量裝置， 具體包括以下步驟
1)初始化粉體稱量設定值、偏差值及伺服電機3的驅動參數；2)伺服電機3以速度V1驅動彈簧軸9轉動；3)判斷稱量值是否到達設定範圍R1，如果是，則進入步驟4)，否則轉步驟2)；4)伺服電機3以速度V2驅動彈簧軸9轉動；5)判斷稱量值是否到達設定範圍R2,如果是，則進入步驟6)，否則轉步驟4)；6)伺服電機3以速度V3驅動彈簧軸9轉動；7)判斷稱量值是否到達設定範圍R3,如果是，則進入步驟8)，否則轉步驟6)；8)伺服電機3以速度V4驅動彈簧軸9轉動；9)判斷稱量值是否到達設定範圍R4,如果是，則進入步驟10)，否則轉步驟8)；10)伺服電機3以速度V5驅動彈簧軸9轉動；11)判斷稱量值是否到達設定範圍R5,如果是，則進入步驟12)，否則轉步驟10)；12)伺服電機3停止驅動彈簧軸9轉動，轉步驟1)。上述實施例一、實施二中，所述PLC控制器1的型號為CJ1G-CPU45H，所述伺服電機 驅動器2的型號為ADAX4-01NS，所述伺服電機3的型號為ADMA-01SAC，所述聯軸器4的型 號為 LK6-20-0810。所述送料系統中的送料管8的內徑為15. 7mm，送料管8長度為120mm，彈簧軸9的 軸外徑為11. 7mm。所述稱量系統中電子天平12的型號為XS203S。上述實施二中，所述粉體稱量設定值A1是期望粉體稱量值的22%，A2是期望粉體 稱量值的8%，A3是期望粉體稱量值的8，A4是期望粉體稱量值的0. 3%, A5是期望粉體稱 量值的0.5% ；所述的偏差值E1是A1的士0.5%、E2是A2的士0.5%、E3是A3的士0.5%、 E4 是 A4 的 士0. 5%、E5 是 A5 的 士0. 5% ；所述的速度 V1 是 30000，V2 是 10000，V3 是 1500，V4 是600，V5是50 ；所述的期望粉體稱量值為10g。根據本實施例的驅動控制結果可知，本發明採用的粉體精密稱量裝置及其控制方法可使粉體稱量準確度達士 10mg、進料稱粉時間不超過20s，並減少手工稱量易稱錯現象， 增強了粉體稱量的可靠性。以上所述的實施例僅用於說明本發明的技術思想及特點，其目的在使本領域內的 技術人員能夠了解本發明的內容並據以實施，當不能僅以本實施例來限定本發明的專利範 圍，即凡依本發明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發明的專利範圍內。
權利要求
一種粉體精密稱量裝置，其特徵在於包括驅動控制系統、送料系統和稱量系統，其中所述驅動控制系統包括控制器(1)、伺服電機驅動器(2)、伺服電機(3)、聯軸器(4)和軸承(5)，所述聯軸器(4)的一端連接伺服電機(3)的輸出軸，所述聯軸器(4)的另一端連接軸承(5)的一端，所述軸承(5)的另一端連接彈簧軸(9)；所述控制器(1)用於根據粉體稱量設定值和偏差值及設定範圍發指令給伺服電機驅動器(2)；所述送料系統包括漏鬥(6)、送料座(7)、送料管(8)、彈簧軸(9)、彈簧(10)和彈簧固定銷(13)，所述漏鬥(6)與送料座(7)相連接，所述送料座(7)與送料管(8)連接，所述彈簧軸(9)設於所述送料管(8)內，所述彈簧(10)套設於所述彈簧軸(9)上，所述彈簧固定銷(13)固定於所述彈簧軸(9)上並與所述彈簧(10)牴觸連接；所述稱量系統包括料盒(11)和與控制器(1)相連接的電子天平(12)，所述料盒(11)位於送料管(8)出口處且設置於電子天平(12)的託盤上。
2.根據權利要求1所述的粉體精密稱量裝置，其特徵在於所述的粉體稱量設定值是A」 A2、A3、A4、A5,其中，A1的選取範圍是期望粉體稱量值的 15% 30%，A2的選取範圍是期望粉體稱量值的3% 13%，A3的選取範圍是期望粉體稱 量值的 8%，A4的選取範圍是期望粉體稱量值的0. 0. 9%, A5的選取範圍是期 望粉體稱量值的0. 1 % 0. 9 %。
3.根據權利要求2所述的粉體精密稱量裝置，其特徵在於所述的偏差值是EpEyEyEpE5,它們的數值取值範圍分別是A1的士0. 士0.5%、 八2的 士0. 士0. 5%、六3的 士0. 士0. 5%、六4的 士0. 士0. 5%、六5的 士0. 士0. 5%。
4.根據權利要求3所述的粉體精密稱量裝置，其特徵在於所述的設定範圍是禮、&、民、R4、R5，其中，R1 = A EijR2 = A2+E2，R3 = A3+E3，R4 = A4+E4，R5 = A5+E5o
5.根據權利要求4所述的粉體精密稱量裝置，其特徵在於所述不同速度為所述控制器⑴在1秒內發給伺服電機驅動器⑵的脈衝數A、V2、V3、 V4、V5，其中V1的選取範圍是30000 90000，V2的選取範圍是10000 29000，V3的選取範 圍是1500 9000，V4的選取範圍是600 1000，V5的選取範圍是50 550。
6.根據權利要求5所述的粉體精密稱量裝置，其特徵在於 所述的期望粉體稱量值的範圍為0. 05g 100g。
7.根據權利要求6所述的粉體精密稱量裝置，其特徵在於所述彈簧固定銷(13)的數量為兩個，所述兩個彈簧固定銷(13)之間的距離為60mm IOOmm0
8.根據權利要求7所述的粉體精密稱量裝置，其特徵在於 所述彈簧(10)的螺距範圍是2mm 20mm。
9.一種粉體精密稱量方法，採用權利要求1至8中任一權利要求所述的粉體精密稱量 裝置，其特徵在於包括以步驟1)初始化粉體稱量設定值、偏差值及伺服電機(3)的驅動參數；2)伺服電機(3)以速度V1驅動彈簧軸(9)轉動；3)判斷稱量值是否到達設定範圍R1,如果是，則進入步驟4)，否則轉步驟2)；4)伺服電機(3)以速度V2驅動彈簧軸(9)轉動；5)判斷稱量值是否到達設定範圍R2,如果是，則進入步驟6)，否則轉步驟4)；6)伺服電機(3)以速度V3驅動彈簧軸(9)轉動；7)判斷稱量值是否到達設定範圍R3,如果是，則進入步驟8)，否則轉步驟6)；8)伺服電機(3)以速度V4驅動彈簧軸(9)轉動；9)判斷稱量值是否到達設定範圍R4,如果是，則進入步驟10)，否則轉步驟8)；10)伺服電機(3)以速度V5驅動彈簧軸(9)轉動；11)判斷稱量值是否到達設定範圍R5,如果是，則進入步驟12)，否則轉步驟10)；12)伺服電機(3)停止驅動彈簧軸(9)轉動，轉步驟1)。
全文摘要
一種粉體精密稱量裝置及其稱量方法，所述裝置包括驅動控制系統、送料系統和稱量系統，所述驅動控制系統包括控制器、伺服電機驅動器、伺服電機、聯軸器和軸承；所述送料系統包括漏鬥、送料座、送料管、彈簧軸、彈簧和彈簧固定銷；所述稱量系統包括料盒和與所述控制器相連接的電子天平。本發明通過彈簧固定銷調節彈簧的螺距，從而調節送料管中粉體的出料量，以減少送料管產生堵塞的現象；根據粉體稱量設定值、偏差值及設定範圍使伺服電機以五種不同的速度轉動，從而帶動彈簧軸轉動，可提高粉體進料過程的流暢性並減少手工稱量易出錯的現象，實現快速、準確而可靠地稱量粉體。
文檔編號G01G13/08GK101813509SQ201010101210
公開日2010年8月25日 申請日期2010年1月26日 優先權日2010年1月26日
發明者劉唯, 劉正國, 江曉軍, 秦琴 申請人:上海第二工業大學