本發(fā)明涉及機械加工生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其是一種攪拌機及避免其下料裝置堵滿的方法。

背景技術(shù)：

攪拌機是機械加工生產(chǎn)領(lǐng)域不可或缺的一種設(shè)備，可將不同的原料混在一起，也可將現(xiàn)成的材料混合搭配成一種新的材料，常用的攪拌機上方設(shè)置有進料管，下端設(shè)置有攪拌槽，在使用過程中攪拌機下料裝置中的儲料倉儲料多少無法控制以致儲料過滿，攪拌倉的攪拌電機時常堵轉(zhuǎn)以致燒壞電機，同時起不到攪拌下料的作用，安全性也不高；且常用的攪拌機中只設(shè)置有一個攪拌軸，攪拌的效率不高，因而需要設(shè)計一種可控制以期達到正常安全使用且攪拌效率高的設(shè)備。

本發(fā)明就是為了解決以上問題而進行的改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種攪拌效率高，避免了下料裝置堵滿，減少了驅(qū)動電機損壞的一種攪拌機及避免其下料裝置堵滿的方法。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種攪拌機，包括下料裝置、提料機構(gòu)和進料槽，所述進料槽位于下料裝置的上端，所述提料機構(gòu)位于進料槽的一側(cè)，所述下料裝置中設(shè)置有攪拌倉、攪拌軸及卸料槽，所述下料裝置的一側(cè)設(shè)置有攪拌驅(qū)動機構(gòu)，所述攪拌軸設(shè)置有一對且位于攪拌倉內(nèi)，攪拌驅(qū)動機構(gòu)通過傳動皮帶與攪拌軸相連，所述攪拌倉的上端通過進料管與進料槽的底端相連；所述攪拌倉和攪拌驅(qū)動機構(gòu)均安裝于下料裝置下端的支架上，攪拌倉的底端設(shè)置有卸料槽；

所述提料機構(gòu)包括有傳送帶、提料槽和提料驅(qū)動機構(gòu)，所述傳送帶的頂端設(shè)置有齒輪，提料驅(qū)動機構(gòu)位于齒輪的下端，傳送帶的底端安裝于支架上，所述提料槽安裝于傳送帶上，提料槽和傳送帶采用嚙合齒輪的傳動方式使提料槽可在傳送帶上上下移動，所述傳送帶通過齒輪與提料驅(qū)動機構(gòu)相連，所述提料驅(qū)動機構(gòu)通過鏈條帶動傳送帶上下來回移動；

所述進料槽位于提料機構(gòu)的一側(cè)，進料槽通過固定桿安裝于支架上，所述進料槽的上端位于齒輪的側(cè)下方；

進一步的，所述攪拌驅(qū)動機構(gòu)位于提料機構(gòu)和攪拌倉之間；

更進一步的，所述進料槽的槽頂設(shè)置有超聲波測距傳感器，所述超聲波測距傳感器為壓電傳感器，所述壓電傳感器由兩個壓電晶片和共振板構(gòu)成，壓電晶片的一側(cè)設(shè)置有電極端，共振板安裝于壓電晶片的上端；

該攪拌機上還設(shè)置有PLC控制裝置，所述PLC控制裝置分別與超聲波測距傳感器和提料驅(qū)動機構(gòu)相連，所述PLC控制裝置與提料驅(qū)動機構(gòu)之間設(shè)置有兩個繼電器，所述PLC控制裝置的輸出模塊與兩個繼電器相連，所述繼電器和提料驅(qū)動機構(gòu)之間設(shè)置有通路閥門；

具體的，包括超聲波測距傳感器測距的方法、PLC程序設(shè)計的方法和PLC控制裝置對提料驅(qū)動機構(gòu)的控制方法；

所述超聲波測距傳感器測距的方法，其實施步驟為：

超聲波的指向性強，能量消耗緩慢，遇到障礙物后反射效率高，測距時由安裝在同一位置的超聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收，由定時器計時，首先由發(fā)射器向特定方向發(fā)射超聲波并同時啟動定時器計時，超聲波在介質(zhì)傳播途中一旦遇到障礙物后就被反射回來，當(dāng)接收器收到反射波后立即停止計時，這樣，定時器就記錄下了超聲波自發(fā)射點至障礙物之間往返傳播經(jīng)歷的時間t(s)；由于單片機內(nèi)部定時器的計時實際上是對機器周期T機的計數(shù)，設(shè)計中時鐘頻率fosc取12MHz，設(shè)計數(shù)值N，則

T機＝12/fosc＝1μs，t＝N T機＝N*10-6(s)

S＝170*N*T機＝170*N/106(m)

或S＝17*N/103(cm)；

所述PLC程序設(shè)計的方法，其實施步驟為：

(1)繪制系統(tǒng)的功能圖；

(2)設(shè)計梯形圖程序；

(3)根據(jù)梯形圖編寫指令表程序；

(4)對程序進行模擬調(diào)試及修改，直到滿足控制要求為止，調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能；

首先評估PLC控制任務(wù)，然后進行PLC機型的選擇，然后對控制流程進行設(shè)計，之后在分別對控制柜設(shè)計及布線，和對程序設(shè)計，在控制柜設(shè)計及布線后進行PLC的安裝，在聯(lián)機調(diào)試；在程序設(shè)計后，對程序檢測和調(diào)試，然后模擬運行，之后聯(lián)機調(diào)試；聯(lián)機調(diào)試若滿足要求在進行程序備份，最后投入使用，若不滿足要求，則修改軟、硬件，繼續(xù)聯(lián)機調(diào)試；

所述PLC控制裝置對提料驅(qū)動機構(gòu)的控制方法，其實施步驟為：

選擇OMRON PLC，該PLC的模塊有：CPU，I/O模塊，ID212，OC224，AD003模塊；

選擇其他配套部件：繼電器，通路閥門和PC機；

由PC機通過RS-232串口通訊連接OMRON的PLC，對PLC進行編程和監(jiān)控；PLC的I/O模塊分別接入輸入、輸出信號，其中輸入模塊連接到通路閥門上的兩個位置傳感器；

設(shè)置PLC控制裝置所控制閥門的限位值；

當(dāng)PLC接收到超聲波測距傳感器發(fā)送過來的脈沖信號后，在與所設(shè)閥門的限位值進行比較，當(dāng)超過限位值時關(guān)閉通路閥門，提料驅(qū)動機構(gòu)停止送料，當(dāng)?shù)陀谙尬恢禃r開啟通路閥門，提料驅(qū)動機構(gòu)繼續(xù)工作；通過繼電器的吸合來控制通路閥門的開關(guān)，繼而實現(xiàn)對提料驅(qū)動機構(gòu)動作的控制；

其中，超聲波測距傳感器的主要組成部分是壓電晶片，當(dāng)壓電晶片受發(fā)射電脈沖激勵后產(chǎn)生振動，即可發(fā)射聲脈沖，是逆壓電效應(yīng)；當(dāng)超聲波作用于晶片時，晶片受迫振動引起的形變可轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，是正壓電效壓；前者用于超聲波的發(fā)射，后者用于超聲波的接收；超聲波測距傳感器上設(shè)置有兩壓電晶片，每個壓電晶片上均設(shè)置有一電極，當(dāng)壓電晶片的兩電極外加信號，其頻率等于壓力晶片的固有振蕩頻率時，壓電晶片將會發(fā)生共振使共振板振動，便產(chǎn)生超聲波，反之，如果兩電極間未外加電壓，當(dāng)共振板接超聲波時，將壓迫壓電晶片作振動，將機械能轉(zhuǎn)化為電信號，這時它就成為波傳感器。

通過PLC的輸出模塊OC224控制兩個繼電器，繼電器具有兩組常開常閉輸出觸點，1組為開閥輸出觸點，2組為關(guān)閥輸出觸點；當(dāng)PLC接收到超聲波測距傳感器發(fā)送過來的脈沖信號后，開閥時，當(dāng)閥門開度大于或等于所設(shè)閥門限位值時開閥輸出觸點動作，閥門開度小于所設(shè)閥門限位值時開閥輸出觸點動作，閥門開度小于所設(shè)閥門限位值時開閥輸出觸點復(fù)位；關(guān)閥時，當(dāng)閥門關(guān)到零位且21s內(nèi)無脈沖輸入時關(guān)閥輸出觸點動作；若21s內(nèi)有脈沖輸入，則延時21s關(guān)閥輸出觸點動作；通過繼電器的吸合來控制通路閥門的開關(guān)，繼而實現(xiàn)提料驅(qū)動機構(gòu)動作。

PLC控制裝置具有自動歸零與自動調(diào)滿功能，當(dāng)通路閥門開度小于歸零范圍值或閥門開度距滿量程小于滿度調(diào)節(jié)范圍值，且時間大于或等于所設(shè)值穩(wěn)定時間值時，PLC自動控制閥門進行歸零或自動調(diào)滿。

在實驗中，由閥門上的位置傳感器計算閥門的開度。

當(dāng)閥門先離開A傳感器，后離開B傳感器時，表示閥門在關(guān)閥；當(dāng)閥門先離開B傳感器，后離開A傳感器時，表示閥門在開閥；傳感器接收到的是一個脈沖信號，通過位置傳感器的采集信號來記下通路閥門的開關(guān)狀態(tài)。

在上位機中用編程軟件CX-programmer編寫梯形圖，然后把梯形圖下載到PLC中運行，在上位機的組態(tài)軟件中進行控制和監(jiān)控，通路閥門開關(guān)量的多少可由組態(tài)軟件界面輸入的圈數(shù)值確定；組態(tài)界面做好后，開閥、關(guān)閥、停止、總開關(guān)等控件的控制和動作可以直接在組態(tài)界面中很直觀形象地進行操作。

工作原理為：超聲波的指向性強，能量消耗緩慢，遇到障礙物后反射效率高，測距時由安裝在同一位置的超聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收，由定時器計時，首先由發(fā)射器向特定方向發(fā)射超聲波并同時啟動定時器計時，超聲波在介質(zhì)傳播途中一旦遇到障礙物后就被反射回來，當(dāng)接收器收到反射波后立即停止計時，這樣，定時器就記錄下了超聲波自發(fā)射點至障礙物之間往返傳播經(jīng)歷的時間t(s)，由于常溫下超聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s，所以發(fā)射點距障礙物之間的距離為：

S＝340t/2＝170t (1)

由于單片機內(nèi)部定時器的計時實際上是對機器周期T機的計數(shù)，設(shè)計中時鐘頻率fosc取12MHz，設(shè)計數(shù)值N，則

T機＝12/fosc＝1μs，t＝N T機＝N*10-6(s)

S＝170*N*T機＝170*N/106(m)

或S＝17*N/103(cm) (2)

程序中按式(2)計算距離；

在超聲波測量系統(tǒng)中，頻率取得太低，外界的雜音干擾較多；頻率取得太高，在傳播的過程中衰減較大，故在超聲波測量中，常使用40KHz的超聲波。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：攪拌倉中設(shè)置有攪拌軸設(shè)置有一對，在攪拌過程中使攪拌的更充分，攪拌的效率更高；進料槽頂端設(shè)置有超聲波測距傳感器，通過該傳感器測出進料槽內(nèi)的物料前后位置的不同，產(chǎn)生不同的信號并發(fā)送給PLC控制裝置，通過PLC控制裝置來控制提料驅(qū)動機構(gòu)的啟動和關(guān)閉，繼而實現(xiàn)了對進料槽內(nèi)物料的控制，避免了下料裝置堵滿，減少了驅(qū)動電機的損壞。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提出的一種攪拌機的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明提出的一種攪拌機的側(cè)視圖。

圖3是本發(fā)明提出的超聲波測距傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明提出的PLC控制裝置的設(shè)計步驟圖。

其中，1、下料裝置，2、提料機構(gòu)，3、進料槽，11、攪拌倉，12、攪拌軸，13、卸料槽，14、攪拌驅(qū)動機構(gòu)，21、傳送帶，22、提料槽，23、提料驅(qū)動機構(gòu)，24、齒輪，31、固定桿，32、超聲波測距傳感器，321、壓電晶片，322、共振板。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合圖示與具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。

參照圖1、圖2、圖3、圖4所示，該一種攪拌機，包括下料裝置1、提料機構(gòu)2和進料槽3，所述進料槽3位于下料裝置1的上端，所述提料機構(gòu)2位于進料槽3的一側(cè)，所述下料裝置1中設(shè)置有攪拌倉11、攪拌軸12及卸料槽13，所述下料裝置1的一側(cè)設(shè)置有攪拌驅(qū)動機構(gòu)14，所述攪拌軸12設(shè)置有一對且位于攪拌倉11內(nèi)，攪拌驅(qū)動機構(gòu)14通過傳動皮帶與攪拌軸12相連，所述攪拌倉11的上端通過進料管與進料槽3的底端相連；所述攪拌倉11和攪拌驅(qū)動機構(gòu)14均安裝于下料裝置1下端的支架上，攪拌倉11的底端設(shè)置有卸料槽13；

所述提料機構(gòu)2包括有傳送帶21、提料槽22和提料驅(qū)動機構(gòu)23，所述傳送帶21的頂端設(shè)置有齒輪24，提料驅(qū)動機構(gòu)23位于齒輪24的下端，傳送帶21的底端安裝于支架上，所述提料槽22安裝于傳送帶21上，提料槽22和傳送帶21采用嚙合齒輪的傳動方式使提料槽22可在傳送帶21上上下移動，所述傳送帶21通過齒輪24與提料驅(qū)動機構(gòu)23相連，所述提料驅(qū)動機構(gòu)23通過鏈條帶動傳送帶21上下來回移動；

所述進料槽3位于提料機構(gòu)2的一側(cè)，進料槽3通過固定桿31安裝于支架上，所述進料槽3的上端位于齒輪24的側(cè)下方；

進一步的，所述攪拌驅(qū)動機構(gòu)14位于提料機構(gòu)2和攪拌倉11之間；

更進一步的，所述進料槽3的槽頂設(shè)置有超聲波測距傳感器32，所述超聲波測距傳感器32為壓電傳感器，所述壓電傳感器由兩個壓電晶片321和共振板322構(gòu)成，壓電晶片321的一側(cè)設(shè)置有電極端，共振板322安裝于壓電晶片321的上端；

該攪拌機上還設(shè)置有PLC控制裝置，所述PLC控制裝置分別與超聲波測距傳感器32和提料驅(qū)動機構(gòu)23相連，所述PLC控制裝置與提料驅(qū)動機構(gòu)23之間設(shè)置有兩個繼電器，所述PLC控制裝置的輸出模塊與兩個繼電器相連，所述繼電器和提料驅(qū)動機構(gòu)之間設(shè)置有通路閥門；

具體的，包括超聲波測距傳感器測距的方法、PLC程序設(shè)計的方法和PLC控制裝置對提料驅(qū)動機構(gòu)的控制方法；

所述超聲波測距傳感器測距的方法，其實施步驟為：

超聲波的指向性強，能量消耗緩慢，遇到障礙物后反射效率高，測距時由安裝在同一位置的超聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收，由定時器計時，首先由發(fā)射器向特定方向發(fā)射超聲波并同時啟動定時器計時，超聲波在介質(zhì)傳播途中一旦遇到障礙物后就被反射回來，當(dāng)接收器收到反射波后立即停止計時，這樣，定時器就記錄下了超聲波自發(fā)射點至障礙物之間往返傳播經(jīng)歷的時間t(s)；由于單片機內(nèi)部定時器的計時實際上是對機器周期T機的計數(shù)，設(shè)計中時鐘頻率fosc取12MHz，設(shè)計數(shù)值N，則

T機＝12/fosc＝1μs，t＝N T機＝N*10-6(s)

S＝170*N*T機＝170*N/106(m)

或S＝17*N/103(cm)；

所述PLC程序設(shè)計的方法，其實施步驟為：

繪制系統(tǒng)的功能圖；

設(shè)計梯形圖程序；

根據(jù)梯形圖編寫指令表程序；

對程序進行模擬調(diào)試及修改，直到滿足控制要求為止，調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能；

首先評估PLC控制任務(wù)，然后進行PLC機型的選擇，然后對控制流程進行設(shè)計，之后在分別對控制柜設(shè)計及布線，和對程序設(shè)計，在控制柜設(shè)計及布線后進行PLC的安裝，在聯(lián)機調(diào)試；在程序設(shè)計后，對程序檢測和調(diào)試，然后模擬運行，之后聯(lián)機調(diào)試；聯(lián)機調(diào)試若滿足要求在進行程序備份，最后投入使用，若不滿足要求，則修改軟、硬件，繼續(xù)聯(lián)機調(diào)試；

所述PLC控制裝置對提料驅(qū)動機構(gòu)的控制方法，其實施步驟為：

(1)選擇OMRON PLC，該PLC的模塊有：CPU，I/O模塊，ID212，OC224，AD003模塊；

(2)選擇其他配套部件：繼電器，通路閥門和PC機；

(3)由PC機通過RS-232串口通訊連接OMRON的PLC，對PLC進行編程和監(jiān)控；PLC的I/O模塊分別接入輸入、輸出信號，其中輸入模塊連接到通路閥門上的兩個位置傳感器；

(4)設(shè)置PLC控制裝置所控制閥門的限位值；

當(dāng)PLC接收到超聲波測距傳感器32發(fā)送過來的脈沖信號后，在與所設(shè)閥門的限位值進行比較，當(dāng)超過限位值時關(guān)閉通路閥門，提料驅(qū)動機構(gòu)23停止送料，當(dāng)?shù)陀谙尬恢禃r開啟通路閥門，提料驅(qū)動機構(gòu)23繼續(xù)工作；通過繼電器的吸合來控制通路閥門的開關(guān)，繼而實現(xiàn)對提料驅(qū)動機構(gòu)23動作的控制。

超聲波的指向性強，能量消耗緩慢，遇到障礙物后反射效率高，測距時由安裝在同一位置的超聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收，由定時器計時，首先由發(fā)射器向特定方向發(fā)射超聲波并同時啟動定時器計時，超聲波在介質(zhì)傳播途中一旦遇到障礙物后就被反射回來，當(dāng)接收器收到反射波后立即停止計時，這樣，定時器就記錄下了超聲波自發(fā)射點至障礙物之間往返傳播經(jīng)歷的時間t(s)，由于常溫下超聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s，所以發(fā)射點距障礙物之間的距離為：

S＝340t/2＝170t (1)

由于單片機內(nèi)部定時器的計時實際上是對機器周期T機的計數(shù)，設(shè)計中時鐘頻率fosc取12MHz，設(shè)計數(shù)值N，則

T機＝12/fosc＝1μs，t＝N T機＝N*10-6(s)

S＝170*N*T機＝170*N/106(m)

或S＝17*N/103(cm) (2)

程序中按式(2)計算距離；

在超聲波測量系統(tǒng)中，頻率取得太低，外界的雜音干擾較多；頻率取得太高，在傳播的過程中衰減較大，故在超聲波測量中，常使用40KHz的超聲波。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：攪拌倉中設(shè)置有攪拌軸設(shè)置有一對，在攪拌過程中使攪拌的更充分，攪拌的效率更高；進料槽頂端設(shè)置有超聲波測距傳感器，通過該傳感器測出進料槽內(nèi)的物料前后位置的不同，產(chǎn)生不同的信號并發(fā)送給PLC控制裝置，通過PLC控制裝置來控制提料驅(qū)動機構(gòu)的啟動和關(guān)閉，繼而實現(xiàn)了對進料槽內(nèi)物料的控制，避免了下料裝置堵滿，減少了驅(qū)動電機的損壞。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。