專(zhuān)利名稱(chēng):微機(jī)控制雙懸臂皮帶秤的制作方法
本實(shí)用新型是應(yīng)用于建材、化工、冶金、煤炭等行業(yè)的配料及計(jì)量的皮帶秤。
目前在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中使用的皮帶秤主要有二種，一種是托輥式長(zhǎng)皮帶秤，這種秤在我國(guó)已有十幾個(gè)工廠(chǎng)生產(chǎn)，如上海華東電子儀器廠(chǎng)引進(jìn)的日本大和衡器廠(chǎng)的多輥皮帶秤，遼寧營(yíng)口儀器三廠(chǎng)引進(jìn)的美國(guó)梅立克公司的多輥皮帶秤。它們存在的主要問(wèn)題是秤體結(jié)構(gòu)比較龐大，價(jià)格昂貴，影響計(jì)量精度的因素較多，如皮帶的松緊，安裝角度的精確程度，跑偏量的大小，機(jī)械加工的質(zhì)量等，因此技術(shù)要求較高，安裝操作維修困難。由于這些原因使其在中小企業(yè)中很難應(yīng)用。還有一種是單懸臂式皮帶秤，是目前我國(guó)自行生產(chǎn)的較先進(jìn)的電子秤，國(guó)內(nèi)有代表性的產(chǎn)品是無(wú)錫建材設(shè)備廠(chǎng)生產(chǎn)的DCM－1型電子皮帶秤。這種秤采用了單懸臂秤體連續(xù)計(jì)量的方法，這就要求皮帶運(yùn)行速度Vt恒定，單位時(shí)間給料量qt恒定，這樣才能保持皮帶有效長(zhǎng)度上的物料均勻分布，使單位長(zhǎng)度上物重qL為常數(shù)。而在實(shí)際使用中以上三個(gè)參數(shù)是不可能都保持恒定的，因此就造成了一些難以解決的問(wèn)題，使用中往往采用調(diào)qt的方法，使qL×Vt＝常數(shù)，保持計(jì)量準(zhǔn)確，而調(diào)整過(guò)程中qL是個(gè)不穩(wěn)定參數(shù)，因此在長(zhǎng)期運(yùn)行中往往由于不均勻給料引起物料重心移動(dòng)，造成計(jì)量誤差。同時(shí)連續(xù)給料過(guò)程中很難修正另點(diǎn)漂移造成的誤差；幾乎無(wú)法消除物料沖擊造成的振動(dòng)誤差，灰塵累積誤差；用于配料過(guò)程中由于單位時(shí)間給料量不穩(wěn)定，難以保證配料比的精度；而且整機(jī)調(diào)整困難。
本實(shí)用新型的目的是提供一種體積小，造價(jià)低、精度高、自動(dòng)化程度高、調(diào)整方便的計(jì)量裝置。
本實(shí)用新型針對(duì)目前廣泛使用的單懸臂皮帶秤，及其連續(xù)計(jì)量的方法所造成的一些缺點(diǎn)，采用了雙懸臂結(jié)構(gòu)秤體，多路采集放大檢測(cè)系統(tǒng)，及微計(jì)算機(jī)控制的連續(xù)運(yùn)行、定量給料、間斷稱(chēng)重的計(jì)量方法，從原理上克服了單懸臂結(jié)構(gòu)存在的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型的主要特征是采用了吊掛在秤體支柱上的雙懸臂結(jié)構(gòu)，和將框式皮帶輸送機(jī)懸掛在雙懸臂上，并采用二至四個(gè)荷重傳感器，這種結(jié)構(gòu)就保證了荷重傳感器的受力不受物料分布不均的影響，所稱(chēng)重物料按其在皮帶輸送機(jī)上的不同分布，按此例反應(yīng)到位于不同位置的傳感器上。由荷重傳感器輸出的多路荷重電壓信號(hào)經(jīng)多路積分放大器放大并相加求和，然后通過(guò)輸入接口電路將求和后的荷重電壓信號(hào)變換為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，輸入微計(jì)算機(jī)，由微計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)量和比較，并根據(jù)計(jì)量、比較的結(jié)果發(fā)出指令，控制整個(gè)系統(tǒng)完成連續(xù)運(yùn)行、定量給料、間斷稱(chēng)重的工作流程。
本實(shí)用新型具有造價(jià)低，體積小，安裝調(diào)整方便，計(jì)量、配比精度高，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。
圖1是雙懸臂皮帶秤秤體側(cè)視圖。
圖2為吊掛支座〔15〕的側(cè)視圖。
圖3是懸臂的俯視圖。
圖4是雙懸臂皮帶秤檢測(cè)、控制方框圖。
圖5是雙路積分放大器原理圖。
圖6為外設(shè)控制電路〔37〕的原理圖。
圖7是報(bào)警電路原理圖。
現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型加以詳細(xì)描述。
在圖1、圖2、圖3中描繪了本實(shí)用新型秤體部分的視圖，圖3所示雙懸臂為一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，懸臂〔22〕為一曲臂，懸臂〔25〕為一直臂。懸臂〔22〕和〔25〕一端裝有用于平衡自身重量用的可調(diào)平衡鉈〔23〕，另一端裝有壓板〔16〕作用到荷重傳感器〔17〕上，這一端同時(shí)裝有吊掛支座〔15〕，通過(guò)吊掛支座〔15〕使雙懸臂秤體和皮帶輸送機(jī)相聯(lián)，將皮帶輸送機(jī)懸掛在雙懸臂〔22〕、〔25〕上。雙懸臂〔22〕、〔25〕，通過(guò)十字彈簧片〔21〕、吊耳〔20〕懸掛在秤體支柱〔26〕上，形成一個(gè)支點(diǎn)。本實(shí)用新型可以根據(jù)不同需要，采用二至四個(gè)荷重傳感器〔17〕。荷重傳感器〔17〕則可以裝在秤體的同側(cè)、對(duì)角線(xiàn)位置或四角的傳感器支座〔18〕上。雙懸臂可根據(jù)需要采用直臂〔22〕或曲臂〔25〕，或一直臂〔22〕，一曲臂〔25〕。圖1和圖2所示吊掛支座〔15〕由兩個(gè)τ型支架〔31〕、〔32〕，上、下刀口〔29〕，吊環(huán)〔28〕及吊環(huán)墊〔30〕組成。τ形支架〔32〕用緊固螺栓固定在雙懸臂上，τ形支架〔31〕和〔32〕各銷(xiāo)入一個(gè)刀口〔29〕，τ形支架〔31〕刀口向下，τ形支架〔32〕刀口向上，兩個(gè)τ形支架〔31〕、〔32〕通過(guò)吊掛于上、下刀口上的吊環(huán)〔28〕聯(lián)接。刀口〔29〕和吊環(huán)〔28〕間裝有吊環(huán)墊〔30〕。
本實(shí)用新型的電子計(jì)量控制部分的組成及連接、檢測(cè)和控制方框圖見(jiàn)圖4，在稱(chēng)量物料重量的作用下，傳感器〔17〕輸出隨物料重量變化的電壓信號(hào)，這個(gè)信號(hào)送到多路積分放大器〔33〕。多路積分放大器〔33〕的輸入端與傳感器〔17〕連接，輸出端與輸入接口電路〔34〕的輸入端連接。多路積分放大器〔33〕對(duì)傳感器〔17〕輸入的各路信號(hào)分別進(jìn)行放大，然后相加求和，輸出一路反應(yīng)物料重量的模擬電壓信號(hào)，輸入接口電路〔34〕將這個(gè)模擬電壓信號(hào)變換為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，然后送到微計(jì)算機(jī)〔35〕。微計(jì)算機(jī)〔35〕的輸入端與輸入接口電路〔34〕連接，輸出端與輸出接口電路〔36〕的輸入端連接。輸出接口電路〔36〕的輸出端與外設(shè)控制電路〔37〕和報(bào)警電路〔38〕連接，外設(shè)控制電路〔37〕的輸出端與振動(dòng)給料器〔39〕連接。
多路積分放大器〔33〕是放大級(jí)〔40〕和加法器〔41〕所組成，圖5所示為一雙路積分放大器原理圖，如果需要n路積分放大器，則可在圖5中A點(diǎn)聯(lián)接n個(gè)放大級(jí)〔40〕。圖5所示放大級(jí)〔40〕和加法器〔41〕采用集成運(yùn)放構(gòu)成，也可采用分立元件構(gòu)成。放大器〔40〕是由集成運(yùn)放Ic1構(gòu)成的電阻電橋放大器，來(lái)自傳感器〔17〕的二路信號(hào)分別加到二個(gè)放大器〔40〕的集成運(yùn)放IC1的反相輸入端。電路中集成運(yùn)放IC1、IC2、IC3的反饋支路分別并聯(lián)積分電容C1、C2、C3，此電容過(guò)小時(shí)，積分效果差，對(duì)抑制振動(dòng)干擾不利；過(guò)大時(shí)，則使時(shí)間常數(shù)加大，有稱(chēng)重滯后現(xiàn)象，一般采用0.1μf到1μf。電路中采用多路放大時(shí)，如n路時(shí)，則加權(quán)電阻Ra1、Ra2……Ran的并聯(lián)值應(yīng)基本等于加法器〔41〕的電阻Ri；當(dāng)Ra1、Ra2……Ran之間的阻值均相等時(shí)，加法器〔41〕完成11的加法任務(wù)，改變它們之間的比值，則可改變各路信號(hào)在總輸出信號(hào)中占有的比例。電路中IC3可連接成放大器或電壓跟隨器。
輸入接口板〔34〕和輸出接口板〔36〕均采用與微計(jì)算機(jī)〔35〕相匹配通用接口板。
外設(shè)控制電路〔37〕采用如圖6所示電路，也可采用其它控制電路。
圖7是報(bào)警電路〔38〕的原理圖，是由數(shù)字集成電路構(gòu)成的間歇音頻振蕩器，經(jīng)兩級(jí)直接耦合晶體管放大器帶動(dòng)喇叭發(fā)聲，聲響報(bào)警電路的控制由晶體管BG4的導(dǎo)通或截止，控制聲響電路的電源實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)用新型采用了連續(xù)運(yùn)行、定量給料、間斷稱(chēng)重的自動(dòng)計(jì)量方式?；竟ぷ鬟^(guò)程如下當(dāng)物料加到皮帶輸送機(jī)輸送皮帶〔5〕上時(shí)，物料重量通過(guò)皮帶輸送機(jī)長(zhǎng)腳〔2〕及吊掛支架〔15〕，作用到雙懸臂〔22〕、〔25〕上，并通過(guò)雙懸臂〔22〕、〔25〕上的壓板〔16〕作用到各荷重傳感器〔17〕上。多路積分放大器〔33〕對(duì)各荷重傳感器〔17〕輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大、相加，輸出一隨物料重量變化的模擬電壓信號(hào)，然后將這個(gè)模擬電壓信號(hào)輸至輸入接口電路〔34〕，由輸入接口電路〔34〕將模擬電壓信號(hào)變換為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，此數(shù)字信號(hào)送到微計(jì)算機(jī)〔35〕進(jìn)行計(jì)量，并與微計(jì)算機(jī)〔35〕內(nèi)預(yù)置的重量值數(shù)字信號(hào)比較。當(dāng)微計(jì)算機(jī)〔35〕計(jì)量值接近預(yù)置值時(shí)，微計(jì)算機(jī)〔35〕發(fā)出指令，經(jīng)輸出接口電路〔36〕送給外設(shè)控制電路〔37〕控制減緩給料器〔39〕的給料速度；當(dāng)微計(jì)算機(jī)〔35〕計(jì)量值達(dá)到預(yù)定值時(shí)，微計(jì)算機(jī)〔35〕發(fā)出指令經(jīng)輸出接口電路〔37〕送給外設(shè)控制電路〔37〕，控制給料器〔39〕停止給料，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延遲，微計(jì)算機(jī)〔35〕計(jì)算出這次稱(chēng)量的實(shí)際值，完成一次稱(chēng)量的加載過(guò)程。同時(shí)皮帶輸送機(jī)仍在繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，進(jìn)入卸載過(guò)程，傳感器〔17〕受力逐漸減小，輸出電壓信號(hào)也不斷變小，直到秤上物料重量不大于最小起動(dòng)值時(shí)，微計(jì)算機(jī)〔35〕通過(guò)輸出接口電路〔36〕向外設(shè)控制電路〔37〕發(fā)出加載起動(dòng)信號(hào)，控制給料器〔39〕重新給料，進(jìn)行下一種稱(chēng)重。在計(jì)量過(guò)程中，當(dāng)前一秤計(jì)量值與預(yù)定值有一誤差±△P時(shí)，后一秤在計(jì)量過(guò)程中則自動(dòng)修正±△P值，保證后一秤和前一秤的平均值等于預(yù)定平均值。本系統(tǒng)可通過(guò)微機(jī)同時(shí)進(jìn)行多達(dá)8臺(tái)秤的計(jì)量和配料。
本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，可結(jié)合附圖加以實(shí)現(xiàn)，圖1給出了本實(shí)用新型秤體實(shí)施例的一個(gè)側(cè)視圖，圖中皮帶輸送機(jī)的機(jī)架采用四條長(zhǎng)腳〔2〕和四條短腳〔12〕，長(zhǎng)腳〔2〕和吊掛支架〔15〕相聯(lián)，四條短腳〔12〕和皮帶輸送機(jī)底板〔11〕聯(lián)接，在底板〔11〕上裝有電機(jī)〔6〕和減速器〔7〕，使皮帶輸送機(jī)重心降低，穩(wěn)定運(yùn)行，電機(jī)〔6〕和減速器〔7〕之間的傳動(dòng)是靠皮帶輪〔9〕、〔10〕之間三角皮帶完成。主動(dòng)滾筒〔4〕通過(guò)輸送皮帶〔5〕聯(lián)接從動(dòng)滾筒〔14〕，從動(dòng)滾筒〔14〕上裝有自調(diào)螺栓〔13〕，用于調(diào)節(jié)輸送皮帶〔5〕的松緊。皮帶輪〔8〕通過(guò)傳動(dòng)皮帶和固定在主動(dòng)滾筒〔4〕上的皮帶輪〔3〕相聯(lián)。圖2是吊掛支座〔15〕的側(cè)視圖，τ形支架〔31〕和〔32〕上各消入一刀口〔29〕，支架〔31〕上刀口向下，支架〔32〕上刀口向上，上、下刀口〔29〕通過(guò)C形吊環(huán)〔28〕聯(lián)接。τ形支架〔32〕通過(guò)緊固螺栓和雙懸臂〔22〕、〔25〕相聯(lián)，τ形支架〔31〕通過(guò)緊固螺栓和皮帶輸送機(jī)長(zhǎng)腳〔2〕相聯(lián)。雙懸臂〔22〕和〔25〕通過(guò)四對(duì)十字彈簧片〔21〕、吊耳〔20〕和秤體支柱〔26〕相聯(lián)，組成以十字彈簧片為支點(diǎn)的杠桿系統(tǒng)，并使雙懸臂〔22〕、〔25〕懸掛在秤體支柱〔26〕上。雙懸臂〔22〕、〔25〕采用圖3所示結(jié)構(gòu)，一端裝有二個(gè)可調(diào)平衡鉈〔23〕，和螺桿〔25〕，另一端有螺孔，用于和T形支架〔32〕及壓板〔16〕聯(lián)接。本實(shí)施例中懸臂〔22〕為直臂，懸臂〔25〕為曲臂。采用二個(gè)荷重傳感器〔17〕，裝于秤體一側(cè)的傳感器支座〔18〕上。為防止積灰在秤體底座〔19〕上管有防塵罩〔27〕。
電子計(jì)量控制系統(tǒng)采用雙路積分放大器，電路原理圖是圖5，電路中積分電容C1、C2、C3的容量均為0.68μf，加權(quán)電阻Ra1和Ra2的阻值均為5.1KΩ。電阻R1、R2、R9、的阻值分別為2KΩ、2.2KΩ、1KΩ、電阻Ri、R5、R8的阻值均為2.4KΩ，電阻R3、R4、R6、R7的阻值均為5.1KΩ，電位器W1、W2、W4、W6均為10KΩ，W3可采用10～30KΩ，W5可采用20～51KΩ，IC1、IC2、IC3均為μA741。
微計(jì)算機(jī)〔35〕采用適用于工業(yè)應(yīng)用的TRS－80系統(tǒng)。
輸入接口電路〔34〕采用由ADC0809等元件構(gòu)成的通用Z－80輸入接口板。
輸出接口板〔36〕采用由74L139、74L273等元件構(gòu)成的通用光電隔離輸出接口板。
外設(shè)控制電路〔37〕和報(bào)警電路〔38〕分別采用圖6和圖7所示電路。給料器〔39〕為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的設(shè)備。
本實(shí)用新型具有較高的計(jì)量、配比精度和自動(dòng)化程度。主要用于建材、化工、冶金、煤炭等行業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上的配料及計(jì)量，如水泥生產(chǎn)線(xiàn)上的配料和計(jì)量，也可用于其它行業(yè)的累加計(jì)量。
權(quán)利要求
1.一種由框式皮帶輸送機(jī)、吊掛支座、懸臂秤體、電子計(jì)量控制系統(tǒng)組成的皮帶秤，其特征在于a.秤體部分采用了雙懸臂結(jié)構(gòu)，兩個(gè)框架式懸壁通過(guò)四對(duì)彈簧片和吊耳吊掛在四個(gè)秤體支柱上；b.框式皮帶輸送機(jī)通過(guò)四個(gè)吊掛支座懸掛在秤體的雙懸臂上；c.采用二個(gè)荷重傳感器安裝在秤體一側(cè)或?qū)俏恢玫膫鞲衅髦ё?，或用四個(gè)荷重傳感器安裝在秤體二側(cè)的四個(gè)傳感器支座上；d.電子計(jì)量控制系統(tǒng)由傳感器、多路積分放大器組成的多路采集放大檢測(cè)系統(tǒng)及微機(jī)控制電路所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的皮帶秤，其特征在于吊掛支座〔15〕為雙刀口結(jié)構(gòu)，由τ形支架〔31〕、〔32〕，上、下刀口〔29〕，吊環(huán)〔28〕及吊環(huán)墊〔30〕所組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的皮帶秤，其特征在于雙懸臂可采用二個(gè)直臂、二個(gè)曲臂或一直臂和一曲臂。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或權(quán)利要求
3所述的皮帶秤，其特征在于懸臂框架上裝有平衡鉈〔23〕和平衡鉈調(diào)節(jié)桿〔24〕。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的皮帶秤，其特征在于各路傳感器〔17〕的輸出端接到多路積分放大器〔33〕的反相輸入端；多路積分放大器〔33〕通過(guò)輸入接口電路〔34〕與微計(jì)算機(jī)〔35〕相聯(lián)；微計(jì)算機(jī)〔35〕通過(guò)輸出接口電路〔36〕與外設(shè)控制電路〔37〕及報(bào)警電路〔38〕相聯(lián)；外設(shè)控制電路〔37〕與外設(shè)給料器〔39〕相聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1或權(quán)利要求
5所述的皮帶秤，其特征在于多路積分放大器〔33〕是由集成運(yùn)放電路構(gòu)成的放大級(jí)〔40〕和加法器〔41〕組成；來(lái)自不同傳感器〔17〕的電壓信號(hào)分別加在各放大級(jí)〔40〕中IC1的反相輸入端，構(gòu)成橋路信號(hào)放大級(jí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的皮帶秤，其特征在于放大級(jí)〔40〕中的IC1，和加法器〔41〕中的IC2、IC3的反饋支路上分別并聯(lián)有積分電容C1、C2、C3。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的皮帶秤，其特征在于積分電容C1、C2、C3的容量在0.1μf到1μf之間。
專(zhuān)利摘要
本實(shí)用新型由框式皮帶輸送機(jī)、吊掛支座、雙懸臂秤體和電子計(jì)量控制系統(tǒng)組成。它采用雙懸臂結(jié)構(gòu)使物料重量同時(shí)作用到二至四個(gè)傳感器上，在皮帶輸送機(jī)和雙懸臂秤體間采用雙刀口吊掛支座，并采用多路采集放大檢測(cè)系統(tǒng)及微機(jī)控制連續(xù)運(yùn)行、定量給料、間斷稱(chēng)重的計(jì)量方法。計(jì)量過(guò)程不受物料沖擊和分布不均及皮帶輸送速度變化等因素的影響，具有較高的計(jì)量精度和配比精度，自動(dòng)化程度較高。適用于建材、化工、煤炭等行業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)上的配料和計(jì)量。
文檔編號(hào)G01G11/04GK86207515SQ86207515
公開(kāi)日1987年9月23日 申請(qǐng)日期1986年10月22日
發(fā)明者張殿卿, 李秉 , 汪錫, 張玉, 呂鈞, 袁茂, 李秉錄, 汪錫琦, 張玉東, 呂鈞峰, 袁茂竹 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan