一种精确原料计量和定量投放供给机构的设计

甘东英　张钰

摘 要：现在市场上销售的自动冲奶机中，投入的奶粉量或者其他饮品的量都是靠进行投入的人来测量，并不能精确地确定投入量。文章设计了一种精确原料计量和定量投放供给，特别针对自动冲奶机中，对来自冲奶机中的奶粉或其他粉状物、液体进行定量投放的机构。

关键词：精确计量；定量投放；自动冲奶机

1 背景

目前市场上销售的冲奶机的奶粉供给机构投放方式主要有两种：第一种是采用螺旋杆旋转运动原理，通过螺旋杆的螺旋运动带动奶粉运动至出料口投放；第二种是先将奶粉投放至投料口下方的一个容器内，然后通过推动此容器至奶瓶口上方再投放奶粉。这两种方式都是通过粗略概念计量的方法来投放奶粉，无法达到精确计量的效果。所以，开发一种能精确计量原料并定量投放供给的机构是本领域技术人员要解决的问题。文章设计了一种精确原料计量和定量投放供给，特别针对自动冲奶机中，对来自冲奶机中的奶粉或其他粉状物、液体进行定量投放的机构。

2 结构设计

2.1 整体结构设计

如图1和图2所示，该机构是由入料装置、原料计量装置、出料装置构成。入料装置位于整个机构的最上端，是由一个上端开口处盖有盖子且呈偏漏斗形状的漏斗构成，漏斗底部开有长方形出口，与下方的原料计量装置相连；原料计量装置的动力由步进电机提供，步进电机通过键和其垂直上方的转盘连接，转盘通过外部的小凸槽与链条内侧的小凹槽啮合连接，链条外侧等距截取N个相同弧面空间为溶剂定量运输器，转盘、链条在由上壳体和下壳体装配形成的完全封闭轨道内运动；出料装置的动力由伺服马达提供，伺服马达上固定连接一齿轮，齿轮与其斜上方的旋转漏斗盖外表面的一弧形齿条啮合连接，旋转漏斗盖与旋转漏斗通过连接器件固定为一体，装配在上壳体与下壳体装配后形成的封闭轨道的轴向定位槽处，轴向定位槽处的下壳体底部开有一出料口，右侧的下壳体处装有插销盒，其内有一插销，和与此插销相配合使用的弹簧，便于清洁机构时锁住旋转漏斗。

2.2 工作原理

打开偏漏斗上的顶盖，加入需要定量投放的粉状物或液体（如奶粉，为便于下文叙述，后面统称为奶粉），盖好顶盖，奶粉顺着偏漏斗滑下，通过偏漏斗底部的长方形出口进入其内侧的小凹槽与转盘外部的小凸槽啮合连接，转盘通过键和其垂直下方的步进电机连接，通过控制步进电机的转动控制转盘的转动，进而控制链条的运动、奶粉的定量运输。当链条沿着上壳体和下壳体装配形成的封闭轨道运动至轴向定位槽下方的出料口时，若干个奶粉定量运输器中的奶粉通过出料口进入旋转漏斗出料。旋转漏斗与旋转漏斗盖由连接器件固定为一体，通过旋转漏斗盖外表面的一弧形齿条与伺服马达固定安装的齿轮啮合传动，进而达到由伺服马达控制旋转漏斗转动的目的，且旋转漏斗只能在垂直位置至水平位置这90°范围内转动。当旋转漏斗刚好转到垂直位置时，出料口露出，出料；当旋转漏斗旋转到非垂直位置时，出料口被旋转漏斗和漏斗盖组成的装配体遮挡住，不能出料；当旋转漏斗旋转至水平位置时，位于轴向定位槽右侧的下壳体处的插销盒内的插销在弹簧的作用下弹出，卡在旋转漏斗盖上方的卡槽处，锁住旋转漏斗，便于整个机构进行清洁工作；清洁工作结束后，使旋转漏斗倒转，旋转漏斗盖上方的卡槽通过插销卡入端斜面逐渐退出锁死状态，旋转漏斗盖正常旋转。

3 设计相关说明

该机构的设计主要有以下几个有益效果：该机构的全封闭设计，避免原料的手工投放帶来的污染，同时利用N个相同的弧面空间作为溶剂定量运输器来实现定量投放，定量精确度较高；此机构不但可用于奶粉定量投放，还可用于其他粉状物及液体的定量投放，适用范围广，并且机械自动化程度高，操作简单，劳动效率高。

参考文献

[1]王军锋，唐宏.伺服电机选型的原则和注意事项[J].装备制造技术，2009（11）：54.

[2]肖潇，杨金堂，全芳成.伺服电机的选型原则与计算[J].机床与液压，2014（22）：12.