一种液体注配料装置及方法发明专利

专利名称：一种液体注配料装置及方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410816519.0

专利申请（专利权）人：浙江理工大学
权利人地址：浙江省杭州市经济技术开发区白杨街道2号大街928号

专利发明（设计）人：高梵,方涛,梁鸣,孙妍,罗涛,高鹏城,徐欢,任锟,李永国

专利摘要：本发明涉及一种液体注配料装置及方法，包括：支撑模块、注塑模块、控制模块和称重模块；支撑模块包括对接立柱和对接模组底板，对接模组底板上安装有导轨；注塑模块包括料筒集装板、注塑阀集装板和料筒，若干料筒安装在料筒集装板上，料筒集装板通过若干根支撑柱固定于注塑阀集装板上；控制模块包括活动基板和基准板，活动基板与基准板之间沿Y轴方向滑动连接；活动基板与注塑阀集装板之间沿X轴方向滑动连接。本发明的有益效果是：本发明通过导轨电机、X轴伺服电机、Y轴动力气缸的协同控制，实现了对多个料筒位置的精确调节，并使得装置不再受限于单一配方，能够灵活应对多种液体的配比和定位需求。

主权利要求：
1.一种液体注配料装置，其特征在于，包括：
支撑模块，所述支撑模块包括沿Z轴方向设置的对接立柱（10）和沿Y轴方向设置的对接模组底板（31），所述对接模组底板（31）上安装有导轨；
注塑模块，所述注塑模块包括料筒集装板（11）、注塑阀集装板（14）和料筒（30），若干料筒（30）安装在所述料筒集装板（11）上，所述料筒集装板（11）通过若干根支撑柱（12）固定于注塑阀集装板（14）上；所述注塑阀集装板（14）中心有若干料孔（13），所述料孔（13）下方设置有阀装；所述料筒（30）通过软管（32）连接对应的料孔（13）；所述阀装包括注塑外壳（16）和阀座（17）；
控制模块，所述控制模块包括活动基板（24）和基准板（22），所述活动基板（24）与基准板（22）之间沿Y轴方向滑动连接，所述基准板（22）中心具有孔洞；所述活动基板（24）与注塑阀集装板（14）之间沿X轴方向滑动连接；
称重模块，所述称重模块用于对阀装落下的原料进行称重；
液体注配料方法，包括：
S1、获取液体配方信息，所述液体配方信息包括目标液体名称和目标液体重量；
S2、根据所述目标液体名称，X轴伺服电机（29）带动注塑模块在X轴方向进行移动，使目标料筒所在的料筒列对准导轨，所述目标料筒装有目标液体；Y轴动力气缸（21）带动注塑模块和支撑模块在Y轴方向进行移动，使目标料筒所对应阀装的阀座（17）对准基准板（22）中心的空洞处；
S3、导轨电机（9）带动丝杆（3）上的滑块（2）移动，使连接在滑块（2）上的气动阀连接目标料筒上方的进气口（301）；
S4、通过所述气动阀向所述目标料筒输入气体，目标料筒挤出液体原料，所述液体原料进入阀装并落入称重模块；
S5、在液体注入重量达到所述目标液体重量时，停止注入液体。
2.根据权利要求1所述的液体注配料装置，其特征在于，所述导轨包括底板（7）、设置于所述底板（7）上的线轨（8）和支撑座（4）、设置于所述底板（7）前后的前固定板（6）和后固定板（1）、设置于所述线轨（8）上的滑块（2），所述前固定板（6）和后固定板（1）之间通过丝杆（3）相连，所述支撑座（4）靠近前固定板（6）的一侧设置有联轴器（5）；所述前固定板（6）的一侧设有导轨电机（9）。
3.根据权利要求1所述的液体注配料装置，其特征在于，所述注塑阀集装板（14）下方沿X轴方向连接有X轴直线导轨（15）；所述活动基板（24）上方设置有X轴滑块垫高块（19），所述X轴滑块垫高块（19）上方设有X轴滑块（18）；所述X轴滑块（18）与所述X轴直线导轨（15）滑动连接。
4.根据权利要求3所述的液体注配料装置，其特征在于，所述基准板（22）上方沿Y轴方向连接有Y轴直线导轨（23）；所述活动基板（24）下方设置有Y轴滑块（25），所述Y轴滑块（25）与所述Y轴直线导轨（23）滑动连接。
5.根据权利要求4所述的液体注配料装置，其特征在于，基准板（22）下方置有Y轴动力气缸（21），Y轴动力气缸（21）前端置有Y轴气缸推板（20），活动基板（24）与Y轴气缸推板（20）连接；活动基板（24）上方置有X轴伺服电机（29）。
6.根据权利要求5所述的液体注配料装置，其特征在于，X轴伺服电机（29）下方依次通过减速机（28）、减速机法兰（27）和减速机支架（26）与活动基板（24）连接。
7.根据权利要求6所述的液体注配料装置，其特征在于，所述基准板（22）为U字型板，所述Y轴直线导轨（23）设置在基准板（22）的两侧。
8.根据权利要求1所述的液体注配料装置，其特征在于，S1中，目标液体名称包括单一液体名称或多种液体名称；在目标液体名称包括多种液体的名称时，所述液体配方信息还包括滴加顺序。 说明书 : 一种液体注配料装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及注配料技术领域，更确切地说，它涉及一种液体注配料装置及方法。背景技术[0002] 在液体的制备过程中，尤其是在化工、医药、食品等精细工业领域，经常需要将多种不同种类和比例的液体原料进行精确混合，以达到特定的生产标准和质量要求。传统的液体注配料方法主要依赖于手动操作或简易的机械设备，这些方式存在明显的局限性和不足之处。[0003] 手动操作，尽管具有某种程度的灵活性，但人为因素导致的结果不可重复以及精度较低，使得每次注料之间难以保持高度一致性，从而引发成品质量的显著波动。另一方面，传统的机械装置往往设计用于处理单一的配方或液体类型。当生产需求变更，需要更换或调整液体配方时，这些设备通常需要经过复杂的手动调整和重新配置，这一过程不仅耗时而且劳力密集，极大地影响了生产效率。发明内容[0004] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种液体注配料装置及方法。[0005] 第一方面，提供了一种液体注配料装置，包括：[0006] 支撑模块，所述支撑模块包括沿Z轴方向设置的对接立柱和沿Y轴方向设置的对接模组底板，所述对接模组底板上安装有导轨；[0007] 注塑模块，所述注塑模块包括料筒集装板、注塑阀集装板和料筒，若干料筒安装在所述料筒集装板上，所述料筒集装板通过若干根支撑柱固定于注塑阀集装板上；所述注塑阀集装板中心有若干料孔，所述料孔下方设置有阀装；[0008] 控制模块，所述控制模块包括活动基板和基准板，所述活动基板与基准板之间沿Y轴方向滑动连接，所述基准板中心具有孔洞；所述活动基板与注塑阀集装板之间沿X轴方向滑动连接；[0009] 称重模块，所述称重模块用于对阀装落下的原料进行称重。[0010] 作为优选，所述导轨包括底板、设置于所述底板上的线轨和支撑座、设置于所述底板前后的前固定板和后固定板、设置于所述线轨上的滑块，所述前固定板和后固定板之间通过丝杆相连，所述支撑座靠近前固定板的一侧设置有联轴器；所述前固定板的一侧设有导轨电机。[0011] 作为优选，所述注塑阀集装板下方沿X轴方向连接有X轴直线导轨；所述活动基板上方设置有X轴滑块垫高块，所述X轴滑块垫高块上方设有X轴滑块；所述X轴滑块与所述X轴直线导轨滑动连接。[0012] 作为优选，所述基准板上方沿Y轴方向连接有Y轴直线导轨；所述活动基板下方设置有Y轴滑块，所述Y轴滑块与所述Y轴直线导轨滑动连接。[0013] 作为优选，基准板下方置有Y轴动力气缸，Y轴动力气缸前端置有Y轴气缸推板，活动基板与Y轴气缸推板连接；活动基板上方置有X轴伺服电机。[0014] 作为优选，X轴伺服电机下方依次通过减速机、减速机法兰和减速机支架与活动基板连接。[0015] 作为优选，所述基准板为U字型板，所述Y轴直线导轨设置在基准板的两侧。[0016] 作为优选，所述料筒通过软管连接对应的料孔；所述阀装包括注塑外壳和阀座。[0017] 第二方面，提供了一种液体注配料方法，由第一方面任一所述的装置执行，包括：[0018] S1、获取液体配方信息，所述液体配方信息包括目标液体名称和目标液体重量；[0019] S2、根据所述目标液体名称，X轴伺服电机带动注塑模块在X轴方向进行移动，使目标料筒所在的料筒列对准导轨，所述目标料筒装有目标液体；Y轴动力气缸带动注塑模块和支撑模块在Y轴方向进行移动，使目标料筒所对应阀装的阀座对准基准板中心的空洞处；[0020] S3、导轨电机带动丝杆上的滑块移动，使连接在滑块上的气动阀连接目标料筒上方的进气口；[0021] S4、通过所述气动阀向所述目标料筒输入气体，目标料筒挤出液体原料，所述液体原料进入阀装并落入称重模块；[0022] S5、在液体注入重量达到所述目标液体重量时，停止注入液体。[0023] 作为优选，S1中，目标液体名称包括单一液体名称或多种液体名称；在目标液体名称包括多种液体的名称时，所述液体配方信息还包括滴加顺序。[0024] 本发明的有益效果是：[0025] 1.本发明通过导轨电机、X轴伺服电机、Y轴动力气缸的协同控制，实现了对多个料筒位置的精确调节。本发明使得装置不再受限于单一配方，而是能够灵活应对多种液体的配比和定位需求。同时，本发明通过提高机器对不同液体配置能力，大幅增强了装置的适用性和生产效率。[0026] 2.本发明在注料过程中，通过气阀控制技术来管理阀座的开启与关闭，实现液体的准确注入。这种控制机制解决了传统装置中无法及时开关液体阀门的问题，有效提升了注料过程的精准度。[0027] 3.本发明引入了高精度电子秤，该电子秤能够实时监测并测量注入液体的质量，将数据即时反馈至主机端。主机根据这些精确的数据控制气阀的关闭时机，解决了传统装置在注料过程中存在的误差问题。这种闭环控制系统不仅实现了注料过程的全自动化，也显著提高了液体配料的精度，确保了生产过程的稳定性和产品质量的一致性。附图说明[0028] 图1为一种液体注配料装置的结构示意图；[0029] 图2为导轨装置的主视示意图；[0030] 图3为支撑模块的主视示意图；[0031] 图4为支撑模块的俯视示意图；[0032] 图5为控制模块的主视示意图；[0033] 图6为控制模块的俯视示意图；[0034] 图7为控制模块的侧视示意图；[0035] 图8为注塑模块的主视示意图；[0036] 图9为注塑模块的侧视示意图；[0037] 图10为电子秤示意图；[0038] 图11为料筒的排列示意图；[0039] 附图标记说明：后固定板1、滑块2、丝杆3、支撑座4、联轴器5、前固定板6、底板7、线轨8、导轨电机9、对接立柱10、料筒集装板11、支撑柱12、料孔13、注塑阀集装板14、X轴直线导轨15、注塑外壳16、阀座17、X轴滑块18、X轴滑块垫高块19、Y轴气缸推板20、Y轴动力气缸21、基准板22、Y轴直线导轨23、活动基板24、Y轴滑块25、减速机支架26、减速机法兰27、减速机28、X轴伺服电机29、料筒30、进气口301、对接模组底板31、软管32、电子秤33、烧杯34。具体实施方式[0040] 下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。[0041] 实施例1：[0042] 如图1所示，本申请实施例1提供了一种液体注配料装置，包括：支撑模块、注塑模块、控制模块。[0043] 如图3和图4所示，支撑模块包括沿Z轴方向设置的对接立柱10和沿Y轴方向设置的对接模组底板31，两块对接立柱10支撑并固定对接模组底板31，对接模组底板31上安装有导轨。[0044] 如图2所示，导轨包括底板7、设置于底板7上的线轨8和支撑座4、设置于底板7前后的前固定板6和后固定板1、设置于线轨8上的滑块2，前固定板6和后固定板1之间通过丝杆3相连，支撑座4靠近前固定板6的一侧设置有联轴器5；前固定板6的一侧设有导轨电机9。导轨电机9通过电信号控制滑块2的运动。[0045] 如图8和图9所示，注塑模块包括料筒集装板11、注塑阀集装板14和料筒30。其中，料筒集装板11通过若干根支撑柱12连接固定于注塑阀集装板14上；若干料筒30安装在料筒集装板11上。其中，料筒30在料筒集装板11上的排列方式多种多样。在一种可选的实现方式中，料筒30呈矩阵形式排列在料筒集装板11。示例地，料筒集装板11上固定有a×b个料筒，其中a表示料筒集装板11上沿x轴方向布置的料筒30的行数，b表示料筒集装板11上沿y轴方向布置的料筒30的列数。在另一种可选的实现方式中，料筒30之间采用相邻两行错开的排列方式，示例地，料筒集装板11上固定有a×b个料筒，其中a表示料筒集装板11上沿x轴方向布置的料筒30的行数，b表示每行料筒30的数量。如图11所示，设有8×20个料筒。[0046] 此外，注塑阀集装板14中心有若干料孔13，料孔13下方设置有阀装，阀装包括注塑外壳16和阀座17。若干料筒30与若干料孔13之间一一对应，通过软管32连接，液体注配料通过软管32进行输送。[0047] 注塑阀集装板14下方沿X轴方向连接有两块X轴直线导轨15；活动基板24上方设置有两块X轴滑块垫高块19，X轴滑块垫高块19上方设有两块X轴滑块18；X轴滑块18与X轴直线导轨15滑动连接。[0048] 如图5‑图7所示，控制模块包括活动基板24和基准板22，活动基板24与基准板22之间沿Y轴方向滑动连接，基准板22中心具有孔洞；活动基板24与注塑阀集装板14之间沿X轴方向滑动连接。[0049] 具体的，基准板22为U字型板，上方沿Y轴方向置有两块Y轴直线导轨23，导轨分居基准板22两侧，Y轴直线导轨23上方有自由滑动的Y轴滑块25，Y轴滑块导轨固定于活动基板24下方，使活动基板24可以在Y轴直线导轨23上沿Y轴方向滑动。[0050] 基准板22下方置有Y轴动力气缸21，Y轴动力气缸21前端置有Y轴气缸推板20，活动基板24与Y轴气缸推板20连接，使Y轴动力气缸能控制活动基板24在Y轴直线导轨23上滑动。[0051] 活动基板24上方置有X轴伺服电机29，X轴伺服电机29控制注塑模块在X轴滑块19上的移动。X轴伺服电机29下方依次通过减速机28、减速机法兰27和减速机支架26与活动基板24连接。具体的，减速机支架26支撑减速机法兰27，减速机法兰27连接减速机28与X轴伺服电机29的轴，实现转速与扭矩的调节，满足不同的工作条件和负载需求，减速机28置于X轴伺服电机29下方，用于减低伺服电机转速、增加扭矩同时保护X轴伺服电机29。[0052] 需要说明的，支撑模块中的对接立柱10与控制模块中的活动基板24固定，使整个支撑模块在X轴方向上固定。注塑模块中的两块X轴直线导轨15置于控制模块中的X轴滑块18上方，使整个注塑模块能够在X轴方向上水平移动，并且受控制模块上的X轴伺服电机29控制。[0053] 实施例2：[0054] 在实施例1的基础上，本申请实施例2提供了更具体的液体注配料装置，包括：支撑模块、注塑模块、控制模块和称重模块。[0055] 支撑模块包括沿Z轴方向设置的对接立柱10和沿Y轴方向设置的对接模组底板31，所述对接模组底板31上安装有导轨。[0056] 注塑模块包括料筒集装板11、注塑阀集装板14和料筒30，若干料筒30安装在所述料筒集装板11上，所述料筒集装板11通过若干根支撑柱12固定于注塑阀集装板14上；所述注塑阀集装板14中心有若干料孔13，所述料孔13下方设置有阀装。[0057] 控制模块包括活动基板24和基准板22，所述活动基板24与基准板22之间沿Y轴方向滑动连接，所述基准板22中心具有孔洞；所述活动基板24与注塑阀集装板14之间沿X轴方向滑动连接。[0058] 如图10所示，称重模块包括电子秤33和烧杯34，用于对阀装落下的原料进行称重。[0059] 在上述实施例的基础上，本实施例还提供了一种液体注配料系统，包括主机和上述的液体注配料装置。主机可以为电脑、手机等装置，用于向液体注配料装置提供电信号，以驱动X轴伺服电机29、Y轴动力气缸21和导轨电机9工作，并带动相关部件运动。此外，主机还用于根据称重模块反馈的数据，控制阀座的开关。[0060] 需要说明的，本实施例中与实施例1相同或相似的部分可相互参考，在本申请中不再赘述。[0061] 实施例3：[0062] 在实施例2的基础上，本申请实施例3提供了一种液体注配料方法，包括：[0063] S1、获取液体配方信息，所述液体配方信息包括目标液体名称和目标液体重量。[0064] 示例地，进行液体制备时，首先操作人员需在主机内导入或输入液体配方信息。目标液体为单一液体时，所获取的目标液体名称为某一料筒30中所装液体的名称，如目标液体名称为A；目标液体由多种液体混合形成时，所获取的名称包括多个料筒30中所装液体的名称，如目标液体名称包括A、B、C。并且，不同液体之间的滴加顺序会影响最终得到的目标液体的品质。因此，在目标液体名称包括多种液体的名称时，液体配方信息还包括滴加顺序，比如，滴加顺序为：先滴加A，再滴加B，最后滴加C。此时，目标液体重量也包括多个参数，比如目标液体A、B、C对应的目标液体重量可以分别记为MA、MB和MC。[0065] S2、根据所述目标液体名称，X轴伺服电机29带动注塑模块在X轴方向进行移动，使目标料筒所在的料筒列对准导轨，所述目标料筒装有目标液体；Y轴动力气缸21带动注塑模块和支撑模块在Y轴方向进行移动，使目标料筒所对应阀装的阀座17对准基准板22中心的空洞处。[0066] 具体的，主机预配置有位置信息，在获取液体名称时，可以确定对应的目标料筒位置，并生成对应的电信号传递给X轴伺服电机29，使其带动注塑模块在X轴方向上的移动。比如，目标液体为A，主机确定其对应的目标料筒在料筒集装板11中的位置为（a1，b1）。其中，b1表示沿Y轴方向布置的第b1行料筒30，a1表示b1行料筒中沿X轴方向的第a1个料筒30。具体的，X轴直线导轨15可在X轴滑块18上移动，X轴伺服电机29在减速机28的保护下接收到主机的电信号，并带动注塑模块在X轴方向上的移动，使目标料筒所在的料筒列对准导轨下方相应位置。比如，在目标料筒位置为（a1，b1）时，将横坐标为a1的若干料筒组成的料筒列对准导轨。需要说明的，在料筒30按矩阵形式排列时，横坐标相同的料筒30对应有一条料筒列；而在相邻两行料筒30错开排列时，如图11所示，横坐标相同的料筒30对应有两条料筒列，并分别对应纵坐标为奇数和偶数的情况。[0067] 此外，主机传递电信号至Y轴动力气缸21，使其带动活动基板及注塑、支撑模块在Y轴方向上的移动。具体的，Y轴直线导轨23可在Y轴滑块25上移动，Y轴动力气缸21接收到主机的电信号，推动Y轴气缸推板20，使活动基板24连带注塑、支撑两模块在Y轴方向上移动，使目标料筒对应的阀装阀座17对准基准板22中心的空洞处，使阀装中落下的原料能够落入下方称重模块的烧杯34中。[0068] S3、导轨电机9带动丝杆3上的滑块2移动，使连接在滑块2上的气动阀连接目标料筒上方的进气口301。[0069] 具体的，滑块2在丝杆3上沿Y轴方向移动，导轨电机9在电信号下带动丝杆3转动，使滑块2的位置移动至下方目标料筒的上方，固定在滑块2上的气动阀会受主机控制向下方位移，进而能够与料筒30上方的进气口准确连接。[0070] S4、通过所述气动阀向所述目标料筒输入气体，目标料筒挤出液体原料，所述液体原料进入阀装并落入称重模块。[0071] S5、在液体注入重量达到所述目标液体重量时，停止注入液体。[0072] 称重模块中的电子秤33会将已滴加原料质量反馈给主机，主机及时控制气动阀的开启或关闭，从而控制阀座17的开关。比如，在目标液体重量为MA时，若称重模块获取的液体注入重量小于MA，则继续通过气动阀向目标料筒输入气体，阀座17继续向烧杯34注入液体；若称重模块获取的液体注入重量等于MA，则关闭气动阀，停止向目标料筒输入气体，从而阀座17也停止向烧杯34注入液体。[0073] 需要说明的，S2‑S5仅例举了一种液体原料的滴加落料过程，配置液体时所需的多种原料滴加，即可重复以上操作。[0074] 此外，在目标液体制备完成后，本申请实施例可以对液体配方信息进行更新，比如，重新在主机内导入或输入液体配方信息。进而，本申请使得装置不再受限于单一配方，并且更换液体配方的方式较为简单，无需对注配料装置进行复杂的手动调整和重新配置，提高了生产效率。[0075] 具体的，本实施例所提供的方法为实施例2提供的系统对应的方法，因此，在本实施例中与实施例2相同或相似的部分，可相互参考，在本申请中不再赘述。

专利地区：浙江

专利申请日期：2024-06-24

专利公开日期：2024-09-03

专利公告号：CN118371180B