阅读说明：本技术 流量测量装置与方法 (Flow measuring device and method ) 是由 伊斯梅尔·巴斯克斯·加西亚 卡洛斯·佩雷斯·贝坦索斯 若泽·特里戈·科利亚索 里卡多·洛里多· 于 2018-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种流量测量系统,更具体地,涉及一种适于测量施加到多个零件上的密封剂的流动速率的流量测量系统,所述流量测量系统包括多个流量计,每个流量计与流体注射器流体连通,并且所述多个流量计配置为生成、处理和传输与所注射流体的流动速率相关的信号。(The present invention relates to a flow measurement system, and more particularly, to a flow measurement system adapted to measure a flow rate of a sealant applied to a plurality of parts, the flow measurement system including a plurality of flow meters, each flow meter in fluid communication with a fluid injector, and the plurality of flow meters configured to generate, process, and transmit signals related to the flow rate of the injected fluid.)

流量测量装置与方法

技术领域

本发明属于流量测量系统领域，更具体地，涉及用于流体施加系统的流量测量系统领域。

背景技术

当前，大多数流体注射过程都依靠手动操作来监测和控制施加到零件上的流体量。上述监测和控制过程，包括测量、记录和调整所施加的流体量，在每个阶段都需要操作人员的物理存在。该监测和控制过程是手动的、耗时的并且是零散的，这导致整体过程的性能较差。典型的复合干膜(compound dry film)重量监测过程如下：

1.在实验室天平中称量一组原始零件；

2.标记零件，以用于识别；

3.将零件送入机器；

4.在机器输出零件时识别并恢复零件；

5.在炉中加热零件以除去挥发性元素；

6.在实验室天平中称量零件；

7.计算重量差并将其与参考值进行对比。

此过程可能需要超过二十分钟，并且通常每四个小时执行一次。在现有技术中，施加过程长达四个小时不被监控，这意味着在每分钟输出两千个零件的典型的液体施加系统中，约有五十万个零件的生产没有任何控制。此外，使用该手动操作获得的重量值未达到所需的精度。这个操作步骤还高度依赖于操作员的技能和培训，并在过程中产生波动性，这在竞争激烈的行业中是不允许的。

为了克服由上述手动操作引起的问题，可以在流体施加系统的流体供应中使用流量测量系统，例如流量计，从而连续地监测流动速率(flow rate)。然而，已知的流量计通常体积大、重量高且价格贵，并且显示出不精确性，这使得它们无法在这些应用中使用。

此外，大量的流体施加系统是旋转系统，其在注射流体时高速旋转。这些旋转装置承受很高的惯性应力，因此妨碍了上述流量计在旋转系统中的使用。旋转系统的空间不足也是使用这些流量计的一个问题。

尽管尚未成功地改善生产工艺的整体性能，但仍在努力提供解决方案。工业界仍然执行手动重量控制的事实，部分地证实了已知的解决方案不能解决这些问题。

从当前的现有技术水平来看，不可能自动地监测高速旋转流体施加系统中每个单独的注射器分配的流体量。

发明内容

本发明通过一种如权利要求1所述的用于测量流量的系统、一种如权利要求11所述的用于测量流量的方法以及一种如权利要求14所述的用于控制将流体施加到多个零件的系统，提供了一种针对前述问题的可选的、可靠的、有效的解决方案。

在第一发明方面，本发明提供了一种流量测量系统，用于对多个零件的流体施加系统，所述流量测量系统适于测量施加至多个所述零件中的每个零件的流体的流动速率，所述流体施加系统包括：

多个支撑装置，配置为用于支撑所述多个零件；

多个流体注射器，多个所述流体注射器布置在流体施加平台中，多个所述流体注射器适于注射流体；

其中所述流量测量系统包括：

多个流量计，每个所述流量计与其中一个所述流体注射器流体连通，多个所述流量计被配置为生成、处理和传输与所注射的流体的流动速率相关的信号；

至少一第一信号处理装置，适于处理多个所述流量计的流动速率信号；以及

流体测量平台，所述流体测量平台适于至少保持多个所述流量计；

并且其中，所述流体施加系统配置为生成与将流体施加到零件相关的一个或多个信号，并且可操作地连接于所述第一信号处理装置。

在全文中，“零件”将被理解为经受流体施加过程的任何种类的物体，例如罐盖。

术语“流体”应理解为具有实质流体行为的物质，包括液体和糊状物质，以及包含固体或气体的混合物，例如密封剂化合物；化合物、密封剂、密封化合物或密封剂化合物必须视为等同术语。

将理解的是，流体施加系统是旨在向零件输送或施加流体的装置或系统、或将流体输送或施加在零件上的装置或系统。

术语“流体注射器”应被理解为能够随意释放流体的流体施加系统的元件。

在本文中，术语“信号处理装置”将被理解为能够接收输入信号、处理所述信号并发射或发送输出信号的任何装置，例如可编程逻辑计算机(PLC)或射频发射器-接收器。

在全文中，流量计将被理解为一种能够感测流体的流动速率并产生与注射流体的流量相关的任何类型的信号的装置。在一可能的实施方式中，流量计包括一感测装置，所述感测装置执行测量；以及一处理元件，所述处理元件生成相关信号并发射所述相关信号。

有利地，流量测量系统可以在流体施加过程中与流体施加系统一起使用，在所述流体施加过程中，流量计的精度至关重要，并且流量计的物理特性使得它们不能被安装在现有的流体施加系统中。为此，提供了一种流体测量平台，在该流体测量平台上可以安装流量计以及其辅助元件，而不会妨碍流体施加系统的正常运行，并且无需进行较多的改动。尽管可以使用所有注射器共用的单个流量计，例如在流体供应线的起点，但是由于每个注射器的流动速率都不同，因此每次都必须手动对其进行调整。然而，本发明提出为每个注射器使用高精度流量计，其为每个注射器提供单独的流动速率值。有利地，与将流体施加到零件相关的信号允许信号处理装置对已处理零件的数量进行计数，作为计算所施加密封剂的量的变量。

在一特定实施例中，流体施加系统是旋转流体施加系统，并且流体测量平台配置成与所述旋转流体施加系统的流体施加平台一起旋转。

有利地，旋转流体施加系统包括多个流体注射器，多个所述流体注射器以基本径向对称的方式布置在绕轴线旋转的流体施加平台上，并且所述流体测量平台保持所述多个流量计，所述多个流量计与所述流体施加系统绕同一轴线旋转。作为另一个优点，多个流量计的布置不会增加流体施加平台的惯性应力，并且同时，多个流量计与多个流体注射器保持流体连通。

在一特定实施例中，所述流体施加系统包括位于至少一所述支撑装置中的一个或多个位置传感器，所述位置传感器配置为生成与将流体施加到零件相关的信号，并且所述第一信号处理装置可操作地连接于一个或多个位置传感器，并且所述第一信号处理装置配置为利用与将流体施加到零件相关的信号对已处理的零件的数量进行计数。

有利地，位置传感器使得信号处理装置能够确定在流体施加位置中存在零件，这在正常操作中表示将流体施加到零件，并因此使得信号处理装置能够对已处理零件的数量进行计数，作为计算所施加密封剂的量的变量。

在一特定实施例中，与将流体施加到零件相关的信号是注射器的打开信号、或注射器的关闭信号、或两者都是。

在一特定实施例中，所述流量测量系统还包括至少一第二信号处理装置，所述第二信号处理装置适于处理每个流量计的流量信号或与将流体施加到零件相关的信号，或适于处理两者，并且可操作地连接于所述第一信号处理装置。

有利地，所述第二信号处理装置允许减少由第一信号通信装置执行的操作的数量，并且可以将第一信号通信装置放置在相对于所述流体施加系统较远的位置，从而减少了物理上布置在流体测量平台内部的元件的数量。

在一特定实施例中，流体测量平台适于保持第一信号处理装置、或第二信号处理装置、或两者。

有利地，第一和/或第二信号通信装置被布置在流体测量平台上或流体测量平台中，基本上在多个流量计附近，使得第一和/或第二信号通信装置可以接收流动速率信号。

在一特定实施例中，多个所述流量计中的流量计为高精度流量计，优选为电磁流量计。

有利地，电磁流量计提供了安装在非常有限的体积内的流体测量平台中所需的精度和轻度。另一个优点是，电磁流量计在使用前不需要校准，并且流体类型的改变不需要在开启注射过程之前做任何额外的准备。

在一特定实施例中，多个所述流量计基本上布置在所述流体测量平台的外部。

有利地，出于维护目的，多个流量计的外部布置使得能够容易地接近流量计及其元件。

在一特定实施例中，所述多个流量计基本上布置在所述流体测量平台的内部。

有利地，多个流量计的内部布置减小了更多的惯性应力，并且能够实现紧凑的设计。

在一特定实施例中，所述流体测量平台包括多个开口，多个所述开口配置为使得能够在每个流量计与至少第一处理装置之间形成可操作的连接，或者使得能够在多个流量计与多个流体注射器之间形成流体连通，或使得两者都能形成。

有利地，这些开口能够使多个元件连通内部，例如，当多个流量计布置在外部时，处理装置与流量计之间的有线连通，或者当多个流量计布置在内部时，流体供应导管以及多个流量计与注射器之间的流体连通。

在一特定实施例中，所述流体测量平台包括基本对称的形状。

有利地，具有基本径向对称的流体测量平台能够实现质量的均匀分布。

在一特定实施例中，所述第二信号处理装置包括至少一信号通信装置，所述信号通信装置可操作地连接到多个所述流量计，并且所述信号通信装置可操作地连接到所述第一信号处理装置。

有利地，通信装置使得能够在信号处理装置之间、或者在信号处理装置与流量计之间、或者上述两者全部实现无线信号通信。作为另一优点，如果信号太弱而不能被直接处理，则信号通信装置能够进行信号放大。

在第二发明方面，本发明提供一种用于测量流体施加系统中的流量的方法，所述流体施加系统用于将流体施加到多个零件，所述流体施加系统包括如前述实施例中的任意流量测量系统，其中，所述方法包括以下步骤：

a.在所述第一信号处理装置中输入初始数据；

b.开启流体注射；

c.用流量计测量流体注射量；

d.向第一信号处理装置发送与流动速率相关的信号；

e.生成与将流体施加到零件相关的信号，并将其发送到第一信号处理装置；

f.利用与流动速率相关的信号和所述初始数据，确定流体注射量；

g.将计算出的流体注射量的结果输出到显示装置并存储该结果。

有利地，所述方法使得能够在如先前发明方面所述的具有流量测量系统的流体施加系统中对流量进行测量和记录，而无需执行纯手工过程并提供足够的精度。

在一特定实施例中，所述方法还包括在步骤e和f之间的步骤，所述步骤从第二信号处理装置向第一信号处理装置传输与流动速率相关的信号、或与将流体施加到零件相关的信号、或传输两者。

有利地，如果流量测量系统包括第二信号处理装置，则一个或多个信号被放大并从第二信号处理装置传输到第一信号处理装置，从而允许在遭受严重干扰的环境中使用本发明。

在一特定实施例中，对一个或多个信号(例如与流动速率相关的信号、或与将流体施加到零件相关的信号、或上述两者)收集和分组以便传输。有利地，这种处理信号的方式简化了信号处理装置之间的通信，并使流体测量系统能够管理更多的流量计。

在一特定实施例中，流体注射量表示为每个零件的干流体(dry fluid)的重量。

有利地，以干流体或干膜(dry film)重量计的流体量值反映了在没有挥发性元素的情况下，残留在零件中的化合物的量。

在第三发明方面，本发明提供了一种用于控制将流体施加到多个零件上的系统，所述系统包括如前述发明方面中任一项权利要求的流量测量系统。

本说明书中描述的所有特征(包括权利要求、说明书和附图)和/或所描述的方法的所有步骤可以以任何组合方式进行组合，除了这些相互排斥的特征和/或步骤的组合以外。

附图说明

鉴于本发明的详细描述，本发明的这些和其他特征和优点将变得清楚地被理解，本发明从本发明的优选实施方式并参照附图变得显而易见，该优选实施方式仅作为示例给出，并且不限于此。

图1该图示出了流量测量系统的一实施例的透视图。

图2该图示出了流量测量系统的一实施例的侧视图。

图3该图示出了流量测量系统的一实施例的俯视图。

图4a-4c这些图示出了信号处理装置的三个可能的实施例。

具体实施方式

本发明旨在自动监测施加到零件(9)上的密封化合物的量，即：测量和记录所施加的密封剂的干膜重量。在一个实施例中，本发明与高速旋转密封剂施加系统结合使用，该系统包括安装在旋转流体施加平台(3)中的多个针头注射器(2)。为了满足注射的精度和高速要求，使用了电磁流量计(4)。

本发明可以用在新的流体施加系统上，或者可以通过简单的改装而安装在现有装置上。

流体施加系统

流体施加系统是高速旋转的流体施加系统，例如，旋转密封剂注射机；其容纳单个零件(9)，并使用流体注射器(2)在每个零件上施加精确量的密封剂。在这种类型的旋转密封剂注射机中，密封剂流体通过与流体进料罐(12)流体连通的相应管道连续地输送到旋转的注射器(2)，该流体进料罐实质上是用于容纳将要被注射器(2)所施加的流体的加压旋转罐。在某些情况下，旋转流体施加机施加在每个零件(9)的密封剂的干重低至约14mg，上述干重在约±3mg的非常窄的范围内，速率为每分钟约2000个零件(9)。

所述实施例的高速旋转密封剂注射机在图1、图2和图4a-4c中用虚线描绘，高速旋转密封剂注射机包括八个支撑装置(10)、八个流体注射器(2)，流体注射器连接到流体施加平台(3)，该流体施加平台在中心旋转流体进料罐(12)的下方旋转，上述结构件在图2和图4a-4c中以虚线表示，并围绕竖直轴线设置。支撑装置(10)和流体注射器(2)均以基本径向对称的方式分布，例如与相邻元件间隔约45°。

所描述的实施例的流体施加平台(3)是圆柱形的，包括用于保持流体注射器(2)的多个臂(11)，并且流体施加平台(3)绕竖直轴线旋转。

对于每个支撑装置(10)，高速旋转密封剂注射机都有一个或多个位置传感器(8)，用于指示零件(9)处于施加位置，并向注射器(2)发出指令以对产品进行注射。实际上，该信号充当将流体施加到零件(9)的指示器，并被第一信号处理装置(7)用来对被注射器(2)施加过的零件(9)的数量进行计数。在另一个实施例中，与将流体施加到零件(9)相关的信号由流体施加系统控制处理器利用注射器(2)打开和/或关闭信号来生成。该注射器(2)打开和/或关闭信号向每个注射器发出命令，以开始和/或停止向零件(9)施加流体。该传感器还可以测量施加时间。零件(9)计数器也可以执行生成计数信号的任务。

流量测量系统

流量测量系统(1)使用与相应的流体注射器(2)流体连通的高精度流量计(4)监测每个单独的注射器(2)分配的密封剂的流动速率。为了满足精度要求，流量计(4)需要足够的精度以检测在几毫秒内施加的小于1毫克的量。此外，流量计(4)需要在高速旋转的不同温度条件下工作。能够满足这些要求的唯一类型的流量计(4)是基于电磁感应的电磁流量计(4)。

电磁流量计(4)的主要缺点之一是它们会产生微弱的信号，在信号发射或使用之前应对信号进行放大或处理。因此，这些流量计(4)通常包括具有相关电源和其他元件的电子元件，这使得电磁流量计(4)笨重。为了避免流量计(4)产生的这些问题，即惯性应力和空间不足，本发明提出增加旋转流体测量平台(6)，该旋转流体测量平台(6)适于保持流量计(4)及相关元件，并在高速条件下运行。

图1至图3所示的实施例示出了八个电磁流量计(4)，其通过连接臂附接到圆柱形流体测量平台(6)。圆柱形流体测量平台(6)与流体施加平台(3)一起旋转，以使每个流量计(4)大致位于流体连通的对应流体注射器(2)的上方。在图1至图3的实施例中，流量计(4)和流体注射器(2)之间的流体连通是通过管道实现的。在图1至图3中，为了易于观察，仅示出了流体测量平台(6)外部的一个管道，尽管这种布置并不旨在限制流体连通装置的数量或位置。

流体测量平台(6)实质上是中空的，并且被设计成安装在流体进料罐(12)和流体施加平台(3)之间。如图1所示，流体测量平台(6)为流量计(4)和能够处理流量信号并具有其他功能的信号处理装置(5、7)提供了所需的空间。在图1至图4a-4c所示的实施例中，流量计(4)的感测元件位于流体测量平台(6)的外部，并且相关元件位于流体测量平台(6)的内部。在其他实施例中，流量计(4)的感测元件被放置在流体测量平台(6)的内部，并且使得能够流体连通的导管被放置在测量平台(6)内。

图3示出了叠加到流体施加平台(3)上的流体测量平台(6)的俯视图。该视图允许观察者查看流量计(4)和注射器(2)。尽管在图3中为便于观察者而以一定的角度偏移示出了这两个元件，但是这种布置并不旨在限制流体测量平台(6)和流体施加平台(3)的位置。

信号处理装置

与每个注射器(2)施加的流动速率相关的信号由各自的流量计(4)生成，并且随后优选地通过有线或无线连接发射到接收装置。

根据一个实施例，在图1和图4a上所示，流动速率信号由第一信号处理装置(7)接收，例如PLC或SCADA装置，其能够向用户显示流动速率数据，使用该流动速率数据进行干膜重量计算，或在控制过程中利用流动速率数据或派生数据，以及用于其他可能的用途。在该实施例中，第一信号处理装置(7)被放置在流体测量平台(6)的内部，从而能够实现系统(1)的紧凑设计。

可选地，流量测量系统(1)包括第二信号处理装置(5)，第二信号处理装置(5)包括可操作地连接于第一信号处理装置(7)并放置在流量测量平台(6)内部的射频发射器，以使得流动速率信号被发射到位于流体测量平台(6)外部的第一信号处理装置(7)。因此，第一信号处理装置(7)可以放置在相对于系统(1)较远的位置。如图4c所示，后一种选择减少了第二信号处理装置(5)在测量平台(6)内部执行的操作次数，使得设计更加紧凑，从而减小了尺寸，并允许在第一信号处理装置(7)的测量平台(6)的外部进行集成，以作为流体施加系统的现有控制系统的一部分。这样设置还可以实现处理装置的主从布局，这对于改善信号处理装置(5、7)之间的通信特别有用，并且使得操作人员能够更容易信号处理装置。

根据图4b所示的另一个实施例，第一和第二信号处理装置(5、7)位于流体测量平台(6)的内部。

一旦生成并发送了流动速率信号，第一和第二信号处理装置(5、7)中的一个或两个将处理流动速率信号，然后将结果信号显示给用户，例如显示在计算机屏幕，或者用作控制系统的输入信号。

流量测量方法

流量测量方法开始于将初始数据提供给流量测量系统(1)的步骤，借助于诸如键盘或无线装置的接口元件将所述初始数据输入到第一信号处理装置(7)中。该初始数据包括流体数据(例如：密度、固体化合物的比例等)和其他数据(例如：重量规格、允许的范围等)。这些信号将用于计算所施加流体的重量。

然后，流体施加系统开启流体施加过程，在流体加压的情况下，开始旋转。当运动时，多个位置传感器(8)配置为检测零件(9)的存在，当零件(9)就位时，多个位置传感器(8)发出与将流体施加到零件(9)相关的信号。所述信号用于对已处理零件的数量(9)进行计数。然后提起注射器(2)的针头，将密封剂施加在零件(9)上。向注射器(2)发出指令以注射产品的信号也可以用于对已处理零件(9)的数量进行计数。已处理零件(9)的总量将用于计算每个零件(9)和每个注射器(2)施加的流体的干重。

当向注射器(2)注入密封剂时，上游流量计(4)测量施加给每个注射器(2)的密封剂的流动速率。流量计(4)生成流量信号速率，然后直接或间接地将流量信号速率传输到第一信号处理装置(7)，第一信号处理装置(7)接收并处理流动速率信号。然后，将与流动速率相关的信号与初始数据、以及已处理零件(9)的数量一起用于计算每个零件(9)和注射器(2)施加的密封剂的重量。

作为最后一步，所施加的密封剂的重量的结果值显示给用户，或者作为控制过程的变量信号输入。另外，可以记录干重值以及其他值，例如处理时间、不合格零件(9)的数量和其他统计值，以供以后考虑。本发明还具有能够显示光和/或声音信号的功能，或者具有如果所施加的密封剂重量值超出允许范围则触发另一种类型信号的功能，从而通知操作人员系统正在施加不正确量的流体，并应采取适当的纠正措施。