一种差分减重式比例配料计量装置及混料系统

技术领域

本发明涉及比例配料计量技术领域，具体而言，涉及一种差分减重式比例配料计量装置及混料系统。

背景技术

在塑料、冶金、食品、化工、包装、医药等诸多行业，需要用到各种称重计量设备满足原料的比例配料计量需求。物料(添加剂)的比例配料系统是流程工艺的关键环节，它能直接影响到产品的成分组成，从而影响到生产质量、成本、效率、能耗等指标。

随着过程工业(process industry)的不断发展，已出现了多种针对上述比例配料计量问题的比例配料计量设备，如：容积式和称重式的配料计量设备。虽然上述设备在一定程度上能够实现比例配料计量的目的，但是现有的设备无法实现精准稳定的动态称重计量，满足高效率高强度实时性强的连续自动化生产需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种差分减重式比例配料计量装置及混料系统，能够提升动态称重计量的准确性和稳定性，并提升配料计量效率。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例的一方面，提供一种差分减重式比例配料计量装置，包括固定座以及设置在所述固定座上的称量座，所述称量座与所述固定座之间设置有分别与所述固定座和所述称量座连接的称重传感器，所述称量座上设置有料斗，以及设置在料斗上的给料装置，所述固定座用于和混料仓连接，且所述给料装置和所述称重传感器分别与控制器连接，所述控制器用于根据接收到的称重传感器输出数据的减少量控制所述给料装置的运行状态，所述料斗内的物料用于通过所述给料装置输送至所述混料仓。

可选地，所述固定座包括相互连接的第一支撑座和第二支撑座，所述称量座包括相互连接的第一座体和第二座体，其中，所述第二支撑座用于和所述混料仓连接，且所述第二座体设置在所述第二支撑座内，所述料斗与所述第二座体连接，所述第一座体通过所述称重传感器与所述第一支撑座连接。

可选地，所述料斗包括相互连通的容置仓和集料仓，所述容置仓上设置有多个观察窗，用于观察所述容置仓内物料的使用情况，所述集料仓的底部设置有与所述集料仓滑动连接的卸料板，用于清空所述集料仓内剩余的物料。

可选地，所述差分减重式比例配料计量装置还包括设置在固定座上的补料辅助组件，所述补料辅助组件包括支撑架，以及与所述支撑架连接的补料平台，所述补料平台上开设有补料口，所述补料口通过连接软管与所述容置仓连通。

可选地，所述给料装置包括驱动电机，以及与所述驱动电机传动连接的给料螺杆，所述第二座体上开设有安装孔，所述料斗包括插设于所述安装孔的料斗销，所述第二座体上还设置有紧固件，以使所述料斗销与所述第二座体之间通过所述紧固件固定连接，所述给料螺杆依次穿设于所述料斗和所述料斗销内，且所述料斗销与所述给料螺杆之间设置有给料缸，所述给料缸的出料端用于伸入至所述混料仓内，所述给料缸与所述料斗销之间设置有减振套。

可选地，所述给料装置还包括连接座，所述驱动电机通过所述连接座与所述集料仓连接，且所述集料仓与所述连接座之间设置有减振垫，所述集料仓与所述连接座之间设置有快速搭扣，以使所述集料仓和所述连接座之间快速拆装，其中，所述快速搭扣包括设置在所述连接座上的公扣，以及在集料仓上设置的能够与所述公扣相扣合的母扣。

可选地，所述固定座上分别设置有第一固定接头和第二固定接头，与所述称重传感器的连接的第一线缆通过所述第一固定接头固定；与所述驱动电机连接的第二线缆通过所述第二固定接头固定，且所述第二线缆通过快速插头与所述驱动电机连接。

可选地，所述控制器包括处理器，以及与所述处理器连接的显示屏，其中，所述处理器与终端设备通信连接，且所述处理器包括处理模块，以及分别与所述处理模块连接的自主学习模块和信息接收模块。

本申请实施例的另一方面，提供一种混料系统，包括如上所述任意一项所述的差分减重式比例配料计量装置，以及与所述差分减重式比例配料计量装置连接的混料仓，所述混料仓包括一腔体，以及分别设置在所述腔体相对两侧壁的入料口和出料口，所述腔体设置所述入料口相邻的侧壁上设置有多个安装口，多个所述安装口分别和透明盖板连接以及至少一个所述差分减重式比例配料计量装置连接。

可选地，所述腔体内还设置有辅料仓，所述辅料仓包括与所述安装口连通的第一通道，以及与所述出料口对应的第二通道，以使所述差分减重式比例配料计量装置的料斗内物料能够通过辅料仓进入所述混料仓，且使从入料口落下的主料沿辅料仓的外壁分股落下。

本发明实施例的有益效果包括：

本申请实施例提供的差分减重式比例配料计量装置及混料系统，通过固定座以及设置在固定座上的称量座，方便通过固定座与混料仓之间实现多方位的安装，以提升差分减重式比例配料计量装置的适用性。通过将称重传感器设置在固定座和称量座之间，且分别与固定座和称量座连接，有利于保证称重传感器的稳定抵持，以保证称量的准确性。通过在称量座上设置料斗，以及在料斗上设置给料装置，以便于通过称重传感器实时对称量座、料斗、给料装置以及料斗内的物料进行称重，以便于控制器根据称重传感器的输出信号控制给料装置的排出流量，以实现精准控制混料的目的。采用上述方式，通过给料装置排出的流量与称重传感器检测到的减少的重量一致，以便于控制器根据称重传感器的输出信号控制给料装置的排出流量，混料过程无需中断，在提升动态称重计量的准确性和稳定性的同时，有利于提升配料计量效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的差分减重式比例配料计量装置与混料仓配合的结构示意图之一；

图2为图1的爆炸示意图之一；

图3为图1的爆炸示意图之二；

图4为本发明实施例提供的差分减重式比例配料计量装置与混料仓配合的结构示意图之二；

图5为本发明实施例提供的混料系统的结构示意图之一；

图6为本发明实施例提供的混料系统的结构示意图之二；

图7为本发明实施例提供的混料系统的结构示意图之三。

图标：100-差分减重式比例配料计量装置；110-固定座；112-第一支撑座；114-第二支撑座；116-第一固定接头；118-第二固定接头；120-称量座；122-第一座体；124-第二座体；1242-安装孔；126-紧固件；130-称重传感器；140-料斗；142-容置仓；144-集料仓；146-观察窗；148-卸料板；149-料斗销；150-给料装置；151-驱动电机；152-给料螺杆；153-给料缸；154-减振套；155-连接座；156-公扣；157-母扣；158-第二线缆；159-快速插头；160-补料辅助组件；162-支撑架；164-补料平台；1642-补料口；166-连接软管；200-混料仓；210-腔体；212-入料口；214-出料口；216-安装口；218-透明盖板；220-辅料仓；222-第一通道；224-第二通道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

目前市场上常用的比例配料技术有容积法和称重法，采用容积法定量计量是通过控制被充填物料的容积来实现定量充填的。结构简单，不需要称重装置，成本较低，充填效率高。但是容积式定量计量根据被充填物料的不同而有较大变动，主要依赖于被充填物料比重的稳定性、物料颗粒的大小均匀程度以及物料的吸湿性和松散程度等特性，受物料的局限性较大。

称重法又包括增重式批次计量和差分减重式批次计量，增重式批次计量需要在下料过程中不断称重，根据称重结果反馈控制下料量，由于物料是连续下落的，当下料关闭时，仍有部分物料在空中，造成计量误差较大等问题。差分减重式批次计量与增重式批次计量相反，将喂料机构与物料进行整体称重，这意味着，失重式避开了空中物料的问题，当喂料机构运转时，喂料机构内存储的物料减少，减少的重量就是我们想要的重量。当达到目标重量时，喂料机构停止动作，比例配料工作完成。本申请基于差分减重式批次计量的形式，以提升动态称重计量的准确性和稳定性，并提升配料计量效率。

请参照图1和图3，本申请实施例提供一种差分减重式比例配料计量装置100，包括固定座110以及设置在固定座110上的称量座120，称量座120与固定座110之间设置有分别与固定座110和称量座120连接的称重传感器130，称量座120上设置有料斗140，以及设置在料斗140上的给料装置150，固定座110用于和混料仓200连接，且给料装置150和称重传感器130分别与控制器连接，控制器用于根据接收到的称重传感器130输出数据的减少量控制给料装置150的运行状态，料斗140内的物料用于通过给料装置150输送至混料仓200。

具体的，称重传感器130是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置，示例的，称重传感器130通过加载到称量座120上的作用力，使称重传感器130的弹性体引起弹性变形。使粘贴在它表面的电阻应变片(转换元件)也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化(增大或减小)，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流)，从而完成了将外力变换为电信号的过程。控制器根据此电信号判断重量的变化情况。

通过设置在称量座120上的料斗140，以及设置在料斗140上的给料装置150，当给料装置150动作时，使料斗140内的物料排出。称重传感器130用于检测料斗140、给料装置150以及料斗140内物料的总重量，依此来检测重量的实时变化量，以便于控制器根据实际需要控制给料装置150的启停。需要说明的是，料斗140内的物料包括固体和液体的任意一种形态，当料斗140内盛放固体物料(如颗粒、微型颗粒、粉末等)时，可采用电机与螺杆配合的形式进行物料的排出，当料斗140内盛放液体物料(粘稠、非粘稠等)时，可采用泵体与阀门配合的形式进行物料的排出。其中，给料装置150的运行状态包括运行或停止，以及物料排出的速率等状态。

本申请实施例提供的差分减重式比例配料计量装置100及混料系统，通过固定座110以及设置在固定座110上的称量座120，方便通过固定座110与混料仓200之间实现多方位的安装，以提升差分减重式比例配料计量装置100的适用性。通过将称重传感器130设置在固定座110和称量座120之间，且分别与固定座110和称量座120连接，有利于保证称重传感器130的稳定抵持，以保证称量的准确性。通过在称量座120上设置料斗140，以及在料斗140上设置给料装置150，以便于通过称重传感器130实时对称量座120、料斗140、给料装置150以及料斗140内的物料进行称重，以便于控制器根据称重传感器130的输出信号控制给料装置150的排出流量，以实现精准控制混料的目的。采用上述方式，通过给料装置150排出的流量与称重传感器130检测到的减少的重量一致，以便于控制器根据称重传感器130的输出信号控制给料装置150的排出流量，混料过程无需中断，在提升动态称重计量的准确性和稳定性的同时，有利于提升配料计量效率。

如图2和图3所示，固定座110包括相互连接的第一支撑座112和第二支撑座114，称量座120包括相互连接的第一座体122和第二座体124，其中，第二支撑座114用于和混料仓200连接，且第二座体124设置在第二支撑座114内，料斗140与第二座体124连接，第一座体122通过称重传感器130与第一支撑座112连接。

具体的，本申请实施例对第一支撑座112和第二支撑座114的设置形式不做具体限制，示例的，第一支撑座112和第二支撑座114可采用中空的框体结构，这样一来，在当称重传感器130与第一支撑座112连接时，可以设置在第一支撑座112的框体内，这样一来，可以对称重传感器130起到保护的作用，避免称重传感器130受外界环境影响碰撞而影响称重传感器130使用的稳定性。同时，第一支撑座112采用框体结构在一定程度上能够起到防尘的作用，有利于减少对称重传感器130的维护。

同样的，当第二支撑座114采用框体结构时，便于与第二座体124之间配合，以使第二座体124设置在第二支撑座114内，以使相互间更加紧凑。另外，为了提升对称重传感器130的防护效果，第一座体122可采用板状结构，这样一来，可以避免称量座120上有物料散落时影响称重传感器130的正常使用，使得第一座体122和第二支撑座114之间形成全方位的防护，有利于保证称重传感器130使用的稳定性。

如图4所示，料斗140包括相互连通的容置仓142和集料仓144，容置仓142上设置有多个观察窗146，用于观察容置仓142内物料的使用情况，集料仓144的底部设置有与集料仓144滑动连接的卸料板148，用于清空所述集料仓144内剩余的物料。

具体的，容置仓142用于容纳物料，集料仓144用于收集物料，以便于物料顺畅的排出。其中，集料仓144位于容置仓142之下，以便于物料通过自身重力滑落至集料仓144内。通过在集料仓144底部设置有与集料仓144滑动连接的卸料板148，在需要将料仓内的物料更换品类时，可以将卸料板148滑出，以便于快速对集料仓144内剩余物料的进行清理，以提升更换的物料的纯净度。需要说明的是，本申请实施例对观察窗146的设置形式不做具体限制，示例的，观察窗146可以设置为矩形，也可以设置为圆形或椭圆形等，可以根据设置的位置和所需的空间进行灵活设置。

如图2所示，差分减重式比例配料计量装置100还包括设置在固定座110上的补料辅助组件160，补料辅助组件160包括支撑架162，以及与支撑架162连接的补料平台164，补料平台164上开设有补料口1642，补料口1642通过连接软管166与容置仓142连通。

具体的，支撑架162与固定座110的第二支撑座114连接，因此，补料辅助组件160的重量并不被称重传感器130检测，在通过称重传感器130测量重量时，无需选择较大量程的称重传感器130，有利于提升检测精度。通过与支撑架162连接的补料平台164，在需要补充物料时，可通过补料平台164的补料口1642进行补料。在实际使用中，当称重传感器130检测的数值达到预设区间的下限时，控制器发出电信号启动补料装置(图中未示出)进行自动补料操作，随着补料的进行，称重传感器130实时检测到了重量变化，当称重传感器130检测的数值达到预设区间的上限时，控制器发出电信号关闭补料装置的补料操作，补料完成。

在补料过程中，物料通过与补料口1642连接的连接软管166落下，对下落的物料可以起到减振的作用，落下的物料经过连接软管166的减振缓冲作用并沿容置仓142的内壁滑下，同时，补料辅助组件160的重量和振动也不会影响到料斗140的称重，保证系统的称重准确性和稳定性。并且有利于提升物料补充时的平稳性，从而减小了称重传感器130检测数据的波动，有利于提升检测的质量和可靠性。

如图3和图4所示，在本申请的可选实施例中，给料装置150包括驱动电机151，以及与驱动电机151传动连接的给料螺杆152，第二座体124上开设有安装孔1242，料斗140包括插设于安装孔1242的料斗销149，第二座体124上还设置有紧固件126，以使料斗销149与第二座体124之间通过紧固件126固定连接，给料螺杆152依次穿设于料斗140和料斗销149内，且料斗销149与给料螺杆152之间设置有给料缸153，给料缸153的出料端用于伸入至混料仓200内，给料缸153与料斗销149之间设置有减振套154。

具体的，通过与驱动电机151传动连接的给料螺杆152，给料螺杆152依次穿设于料斗140和料斗销149内，给料螺杆152在驱动电机151的带动作用下，将料斗140内的物料从料斗140内传送至料斗销149处，由于料斗销149与给料螺杆152之间设置有给料缸153，因此物料沿给料缸153传送至混料仓200内。通过将料斗销149插设于第二座体124的安装孔1242内，有利于使料斗140与称量座120之间稳定的连接。再通过第二座体124上设置的紧固件126，以使料斗销149与第二座体124之间通过紧固件126固定连接。其中，紧固件126可采用手轮螺钉拧紧固定，在拆装时无需借助其他工具，有利于料斗140与称量座120之间的快速拆装。

另外，通过在给料缸153与料斗销149之间设置减振套154，在通过给料螺杆152进行物料传送时，可以对给料缸153处产生的振动进行缓冲减振，以更好的阻隔振动的进一步传导，有利于减小振动对称重传感器130产生的影响，以利于提升称重传感器130使用的稳定性以及称重的准确性。

如图3所示，给料装置150还包括连接座155，驱动电机151通过连接座155与集料仓144连接，且集料仓144与连接座155之间设置有减振垫，集料仓144与连接座155之间设置有快速搭扣，以使集料仓144和连接座155之间快速拆装，其中，快速搭扣包括设置在连接座155上的公扣156，以及在集料仓144上设置的能够与公扣156相扣合的母扣157。

具体的，连接座155作为与集料仓144连接的载体，起到连接固定的作用，同时，由于驱动电机151运行时具有一定的振动，通过在集料仓144与连接座155之间设置减振垫，有利于隔绝振动的传导，以减小对称重传感器130的干扰，有利于提升称重传感器130使用的稳定性以及称重的准确性。通过在集料仓144与连接座155之间设置快速搭扣，有利于实现集料仓144和连接座155之间的快速拆装。当需要将集料仓144与连接座155之间拆卸时，可通过掰动集料仓144上的母扣157(活动扣)使其与连接座155上的公扣156(静止扣)解除扣合关系，以进行拆卸操作。当需要将集料仓144与连接座155之间连接时，使连接座155与集料仓144对应，并掰动集料仓144上的母扣157使其与连接座155上的公扣156相扣合，以进行装配操作。

如图3和图4所示，固定座110上分别设置有第一固定接头116和第二固定接头118，与称重传感器130的连接的第一线缆通过第一固定接头116固定；与驱动电机151连接的第二线缆158通过第二固定接头118固定，且第二线缆158通过快速插头159与驱动电机151连接。

具体的，称重传感器130上引出的第一线缆通过第一固定接头116固定，而第一固定接头116设置在固定座110上，这样一来，第一线缆的重量不会被称重传感器130检测到，有利于减少接线造成的干扰。同样的，驱动电机151上引出的第二线缆158通过第二固定接头118固定，而第二固定接头118设置在固定座110上，这样一来，检测到的第二线缆158的重量是确定的，不会影响到称重传感器130称重计量的稳定性。另外，第二线缆158通过快速插头159与驱动电机151连接，可以实现快速插拔，有利于提升装配接线效率。

在本申请的可选实施例中，控制器包括处理器，以及与处理器连接的显示屏，其中，处理器与终端设备通信连接，且处理器包括处理模块，以及分别与处理模块连接的自主学习模块和信息接收模块。

具体的，显示屏可作为操作人员进行操作的触控界面，也可以作为状态显示的界面，使整个工作过程更加直观，操作更加方便。将处理器与终端设备通信连接，有利于实现物联网等控制信号的输入和输出，有利于实现远程监控和控制。其中，处理器的处理模块可根据下料目标值，并采用FLC模糊逻辑控制算法，以驱动给料装置150动作。处理器的主动学习模块包含在线学习算法模块、模糊规则库模块以及离线学习模块，作为双馈控制网络之一的前馈通道。处理器可根据FLC模糊逻辑控制算法根据每次实时下料的误差值(由下料目标值减去称重传感器130减少值)以及模糊规则库通过模糊逻辑运算，输出控制量(驱动电机151转速脉冲)，以控制给料装置150进行实际动态下料。称重传感器130能够实时的检测到重量的减少量，作为双馈控制网络之二的反馈通道。在线学习模块和离线学习模块为模糊规则库模块提供数据源，以便模糊规则库模块能够自适应动态调整规则，进一步给FLC模糊逻辑控制提供更精准的控制。通过在线学习能够快速达到下料目标值改变后的下料精度，而通过离线学习模块可以使控制器自动建立经验规则，有利于第一次下料就接近下料目标值。除此之外在线学习模块还具备主动消除下料环境中的干扰问题，如下料过程中出现的设备振动问题。

采用上述形式，通过自主学习，自动补偿振动引起的称重计量干扰，减少或补偿称重计量误差，保障比例配料的高精度和稳定性，具备更强的工厂及设备自身振动环境适应性。

如图2、图5和图6所示，本申请实施例还提供一种混料系统，包括前述实施例中的差分减重式比例配料计量装置100，以及与差分减重式比例配料计量装置100连接的混料仓200，混料仓200包括一腔体210，以及分别设置在腔体210相对两侧壁的入料口212和出料口214，腔体210设置入料口212相邻的侧壁上设置有多个安装口216，多个安装口216分别和透明盖板218连接以及至少一个差分减重式比例配料计量装置100连接。

需要说明的是，本申请实施例对混料仓200的设置形式不做具体限制，示例的，混料器可采用任意多边形，或按照生产工艺路线将混料器设计成直线、曲线或折线形，从而实现多个差分减重式比例配料计量装置100的配置模式，从而实现一种主料，辅以多种辅料，或者多种原料之间的比例配料的应用需求。采用上述的模块化设计，方便的实现多种方位的安装，以使主料辅料能够连续均匀的混合，即使主料和辅料的密度、颗粒度大小存在差异，也能强制的均匀混合。其中，入料口212和出料口214可分别设置在腔体210的上下表面或左右表面，示例的，当入料口212和出料口214分别设置在腔体210的上下表面时，主料和辅料均可依靠自身重力落下并混匀。当入料口212和出料口214分别设置在腔体210的左右表面时，可根据混料的种类和多少，在混料器内设置传动机构，在主料水平传送过程中，使不同的辅料均匀落下，进行同步传送，以达到混料的目的。

通过腔体210相对两侧壁的入料口212和出料口214，以及腔体210设置入料口212相邻的侧壁上设置有多个安装口216，方便主料从入料口212进入混料仓200内，并且使辅料通过差分减重式比例配料计量装置100也进入混料仓200内，以实现所需的均匀混料操作。另外，通过在腔体210的侧壁上设置多个安装口216，可根据实际需要取下透明盖板218为差分减重式比例配料计量装置100，以便于多种物料的混料操作。其中，通过透明盖板218，也可以观察混料仓200内的混料情况。需要说明的是，本申请实施例对安装口216的设置形式不做具体限定，只要能够保证透明盖板218与差分减重式比例配料计量装置100根据需要进行互换即可，示例的，多个安装口216可设置为同等大小，也可以根据实际需要设置为不同的大小，以根据实际需要进行适配。

如图6和图7所示，在本申请的可选实施例中，腔体210内还设置有辅料仓220，辅料仓220包括与安装口216连通的第一通道222，以及与出料口214对应的第二通道224，在主料采用自由下落的形式进行混料时，以使差分减重式比例配料计量装置100的料斗140内物料能够通过辅料仓220进入混料仓200，且使从入料口212落下的主料沿辅料仓220的外壁分股落下。

具体的，辅料仓220位于混料仓200内，当主料从入料口212下落过程中，在辅料仓220的遮挡作用下，分别沿辅料仓220的外壁分两股均匀落下。辅料仓220通过与安装口216连通的第一通道222，使得给料缸153通过第一通道222伸入至辅料仓220内，并通过第二通道224流出，进一步与同步均匀落下主料混合，从而达到主料和辅料均匀混合的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。