一種衡器型式評價自動載入系統

《一種衡器型式評價自動載入系統》是中國計量科學研究院於2009年6月19日申請的發明專利，該專利的申請號為2009100872019，公布號為CN101832811A，公布日為2010年9月15日，發明人是蔡常青、王健、鐘瑞麟等，該專利屬於衡器計量領域。

《一種衡器型式評價自動載入系統》所述系統包括驅動機構、載入機構和載入支撐結構；所述系統還包括一個載荷傳遞部件，且所述驅動機構通過所述載荷傳遞部件與所述的載入機構連線；該發明由於提供了一種溫箱內可自動載入系統，且該系統的電氣驅動裝置放在溫箱外部，延長了機構使用壽命。同時自動載入過程，減少了人員因素對測試環境的影響。

2014年11月6日，《一種衡器型式評價自動載入系統》獲得第十六屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《一種衡器型式評價自動載入系統》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種衡器型式評價自動載入系統
• 公布號：CN101832811A
• 公布日：2010年9月15日
• 申請號：2009100872019
• 申請日：2009年6月19日
• 申請人：中國計量科學研究院
• 地址：北京市朝陽區北三環東路18號
• 發明人：蔡常青、王健、鐘瑞麟、吳鯤、姚弘、丁京鞍、孫橋、張躍、李濤、過立雄、張強
• 分類號：G01G23/01（2006.01）I
• 代理機構：北京思創畢升專利事務所
• 類別：發明專利
• 代理人：劉明華

專利背景

在計量領域中，針對各種類型的衡器，無論是機械衡器、電子衡器、還是由於特殊用途的附加要求而進行增補或改裝的衡器，或由於特種技術而設計的衡器。需要對技術指標進行校準和計量，以滿足規定衡器的要求。在對衡器的評價實驗中，溫度和濕度等外界條件應當滿足實驗要求。針對300-3000千克衡器的型式評價實驗，2009年6月前已有技術中只能是整機在常溫下進行，採用電葫蘆吊裝砝碼，人工手動操作，勞動強度大，由於人員參與，對測量環境造成了干擾，影響了測量準確度。

2009年6月前已有技術中為了模擬溫度、濕度條件下衡器型式實驗，需要在溫箱內實施，只能進行模組實驗，無法進行整機實驗。由於人為載入對於精確度產生了影響。

同時若實現溫箱自動整機載入，由於自動載入系統坐落於溫箱內部，電氣機構等驅動部件在溫箱裡，零部件在溫、濕環境下易受到損壞，造成自動載入系統不能正常工作。

發明內容

專利目的

針對2009年6月前已有技術中存在的技術問題，《一種衡器型式評價自動載入系統》實現了發明目的。提供了一種溫箱內可自動載入系統，無需人為參與。該系統的電氣驅動裝置放在溫箱外部，延長了機構使用壽命，減少了人員因素對測試環境的影響，還能實現不同載荷的自動組合，還能實現無衝擊載入。

技術方案

《一種衡器型式評價自動載入系統》所述系統包括驅動機構、載入機構和載入支撐結構；所述系統還包括一個載荷傳遞部件，且所述驅動機構通過所述載荷傳遞部件與所述的載入機構連線；所述驅動機構包括電機，用於產生驅動力；所述載荷傳遞部件包括螺桿，通過所述螺桿將驅動力傳遞給所述的載入機構，驅動載入動作；所述支撐載入結構包括一個橫樑框架，用於支撐所述的載入機構。

為了實現載入過程，所述載入機構包括載入框架、套筒和砝碼固定結構；所述螺桿與載入框架固定連線；所述載入框架包括一個支撐圓盤和一組所述套筒，所述每一個套筒垂直剛性固定在所述載入框架上；所述的每一個砝碼固定結構包括砝碼固定爪；且在每一個套筒上剛性套接固定一組砝碼固定結構。

為了使載入的異形砝碼與套筒連線，所述每一組砝碼固定結構垂直套接在每一個套筒上，且在所述每個套筒間的同一水平高度上設定有相同的砝碼固定結構；在所述砝碼固定爪上設定有砝碼的定位結構，且在砝碼上設定有互相適配的固定爪定位結構，所述互相適配的定位結構為凸凹卡接形式、掛接、套接方式或吸附力連線中的一種。

在實踐中，所述載入機構中套筒的數量為3-6個；所述每一個套筒上剛性套接砝碼固定結構的數量為10-15個。

優選的，所述載入機構中套筒的數量為3個；所述每一個套筒上剛性套接砝碼固定結構的數量為10個。

系統中，驅動機構用於驅動載入機構，實現載入過程。為了實現該目的，所述驅動機構還包括控制單元和電源；所述控制單元包括控制模組和驅動模組；所述驅動模組包括伺服電機、直線軸承、同步帶和滾珠絲槓；所述同步帶與伺服電機的軸以及所述滾珠絲槓中的滾珠連線。而滾珠和絲槓配合使轉動變成直線運動。

所述控制模組將驅動指令傳遞給所述伺服電機，交流伺服電機通電後轉動，通過同步帶使滾珠轉動，由於滾珠轉動帶動所述滾珠絲槓中的絲槓上下直線位移運動，所述絲槓與所述螺桿剛性連線，進而驅動所述載入機構進行載入。

為了精確實現自動載入，所述驅動機構中還包括位移感測器；所述控制單元中還包括信號處理單元和信號輸出單元；所述位移感測器將所述螺桿上下位移信號傳輸給所述信號處理單元，所述信號處理單元根據位移量計算出對應的載入負荷的位置，並將所述信號通過所述信號輸出單元輸出，實現負荷的準確載入。

為了在載入時減少對承載器表面的衝擊，所述系統還包括一個限位機構，所述限位機構設定在所述套筒中，且設定在所述每組套筒的下端；所述限位機構為一組限位鋼棒。所述每根限位鋼棒分別穿過各個套筒，且所述限位鋼棒與所述載入橫樑框架剛性連線。

為了減少外界對載入過程干擾，提高精確度，所述系統還包括一個溫箱，所述溫箱設定在所述橫樑框架內；溫箱內包含所述的載入機構和承載器；且在所述溫箱的頂端設定有螺桿孔，所述的螺桿通過螺桿孔探進溫箱與所述載入框架固定連線；所述系統還包括一個維修通道，設定在所述橫樑框架上。

考慮到載入盤的剛度，將上端載入盤用整體用線切割及加工中心按設計功能完成機加工，所述載入框架採用不鏽鋼1Cr18Ni9Tc（304）材料製成。

改善效果

該發明由於提供了一種溫箱內可自動載入系統，且該系統的電氣驅動裝置放在溫箱外部，延長了機構使用壽命。同時自動載入過程，減少了人員因素對測試環境的影響。該發明針對不同的砝碼載入盤，實現了不同載荷的自動組合，由於系統中還設定了限位機構，實現無衝擊載入。

附圖說明

圖1為該發明一種衡器型式評價自動載入系統的結構示意圖；

圖2為該發明側面結構示意圖。

權利要求

1.《一種衡器型式評價自動載入系統》所述系統包括驅動機構、載入機構和載入支撐結構；其特徵在於，所述系統還包括一個載荷傳遞部件，且所述驅動機構通過所述載荷傳遞部件與所述的載入機構連線；所述驅動機構包括電機，用於產生驅動力；所述載荷傳遞部件包括螺桿，通過所述螺桿將驅動力傳遞給所述的載入機構，驅動載入動作；所述支撐載入結構包括一個橫樑框架，用於支撐所述的載入機構；所述載入機構包括載入框架、套筒和砝碼固定結構；所述螺桿與載入框架固定連線；所述載入框架包括一個支撐圓盤和一組所述套筒，所述每一個套筒垂直剛性固定在所述載入框架上；所述的每一個砝碼固定結構包括砝碼固定爪；且在每一個套筒上剛性套接固定一組砝碼固定結構；所述每一組砝碼固定結構垂直套接在每一個套筒上，且在所述每個套筒間的同一水平高度上設定有相同的砝碼固定結構；在所述砝碼固定爪上設定有砝碼的定位結構，且在砝碼上設定有互相適配的固定爪定位結構，所述互相適配的定位結構為凸凹卡接形式、掛接、套接方式或吸附力連線中的一種。

2.根據權利要求1所述的一種衡器型式評價自動載入系統，其特徵在於，所述載入機構中套筒的數量為3-6個；所述每一個套筒上剛性套接砝碼固定結構的數量為10-15個。

3.根據權利要求2所述的一種衡器型式評價自動載入系統，其特徵在於，所述載入機構中套筒的數量為3個；所述每一個套筒上剛性套接砝碼固定結構的數量為10個。

4.根據權利要求1所述的一種衡器型式評價自動載入系統，其特徵在於，所述驅動機構還包括控制單元和電源；所述控制單元包括控制模組和驅動模組；所述驅動模組包括伺服電機、直線軸承、同步帶和滾珠絲槓；所述同步帶與伺服電機的軸以及所述滾珠絲槓中的滾珠連線；所述控制模組將驅動指令傳遞給所述伺服電機，伺服電機通過同步帶，帶動所述滾珠絲槓中的絲槓上下直線位移運動，所述絲槓與所述螺桿剛性連線，進而驅動所述載入機構進行載入。

5.根據權利要求1或6所述的一種衡器型式評價自動載入系統，其特徵在於，所述驅動機構中還包括位移感測器；所述控制單元中還包括信號處理單元和信號輸出單元；所述位移感測器將所述螺桿上下位移信號傳輸給所述信號處理單元，所述信號處理單元根據位移量計算出對應的載入負荷的位置，並將所述信號通過所述信號輸出單元輸出，實現負荷的準確載入。

6.根據權利要求1所述的一種衡器型式評價自動載入系統，其特徵在於，所述系統還包括一個限位機構，用於載入時減少對承載器表面的衝擊；所述限位機構設定在所述套筒中，且設定在所述每組套筒的下端；所述限位機構為一組限位鋼棒，所述每根限位鋼棒分別穿過各個套筒，且所述限位鋼棒與所述載入橫樑框架剛性連線。

7.根據權利要求1所述的一種衡器型式評價自動載入系統，其特徵在於，

所述系統還包括一個溫箱，用於減少外界對載入過程干擾，提高精確度；所述溫箱設定在所述橫樑框架內；溫箱內包含所述的載入機構和承載器；且在所述溫箱的頂端設定有螺桿孔，所述的螺桿通過螺桿孔探進溫箱與所述載入框架固定連線；所述系統還包括一個維修通道，設定在所述橫樑框架上。

8.根據權利要求1所述的一種衡器型式評價自動載入系統，其特徵在於，所述載入框架採用不鏽鋼1Cr18Ni9Tc（304）材料製成。

實施方式

圖1為該發明一種衡器型式評價自動載入系統的結構示意圖和圖2為該發明側面結構示意圖；圖中，一種衡器型式評價自動載入系統，所述系統包括驅動機構2、載入機構和載入支撐結構；所述系統還包括一個載荷傳遞部件，且所述驅動機構2通過所述載荷傳遞部件與所述的載入機構連線；所述驅動機構2包括電機，用於產生驅動力；所述載荷傳遞部件包括螺桿7，通過所述螺桿7將驅動力傳遞給所述的載入機構，驅動載入動作；所述支撐載入結構包括一個橫樑框架6，用於支撐所述的載入機構。

為了實現載入過程，所述載入機構包括載入框架5、套筒8和砝碼固定結構；所述螺桿7與載入框架5固定連線；所述載入框架5包括一個支撐圓盤和一組所述套筒8，所述每一個套筒8垂直剛性固定在所述載入框架5上；所述的每一個砝碼固定結構包括砝碼固定爪9；且在每一個套筒8上剛性套接固定一組砝碼固定結構。

為了使載入的異形砝碼11與套筒8連線，所述每一組砝碼固定結構垂直套接在每一個套筒8上，且在所述每個套筒8間的同一水平高度上設定有相同的砝碼固定結構；在所述砝碼固定爪9上設定有砝碼11的定位結構，且在砝碼11上設定有互相適配的固定爪定位結構，所述互相適配的定位結構為凸凹卡接形式。

所述載入機構中套筒8的數量為3個；所述每一個套筒8上剛性套接砝碼固定結構的數量為10個。

系統中，驅動機構用於驅動載入機構，實現載入過程。為了實現該目的，所述驅動機構還包括控制單元和電源；所述控制單元包括控制模組和驅動模組；所述驅動模組包括伺服電機、直線軸承、同步帶和滾珠絲槓；所述同步帶與伺服電機的軸以及所述滾珠絲槓中的滾珠連線。而滾珠和絲槓配合使轉動變成直線運動。

所述控制模組將驅動指令傳遞給所述伺服電機，交流伺服電機通電後轉動，通過同步帶使滾珠轉動，由於滾珠轉動帶動所述滾珠絲槓中的絲槓上下直線位移運動，所述絲槓與所述螺桿剛性連線，進而驅動所述載入機構進行載入。

為了精確實現自動載入，所述驅動機構中還包括位移感測器；所述控制單元中還包括信號處理單元和信號輸出單元；所述位移感測器將所述螺桿上下位移信號傳輸給所述信號處理單元，所述信號處理單元根據位移量計算出對應的載入負荷的位置，並將所述信號通過所述信號輸出單元輸出，實現負荷的準確載入。

為了在載入時減少對承載器表面的衝擊，所述系統還包括一個限位機構，所述限位機構設定在所述套筒中，且設定在所述每組套筒的下端；所述限位機構為一組限位鋼棒10。所述每根限位鋼棒10分別穿過各個套筒8，且所述限位鋼棒10與所述載入橫樑6框架剛性連線。

為了減少外界對載入過程干擾，提高精確度，所述系統還包括一個溫箱1，所述溫箱1設定在所述橫樑框架6內；溫箱1內包含所述的載入機構和承載器12；且在所述溫箱1的頂端設定有螺桿孔，所述的螺桿通過螺桿孔探進溫箱1與所述載入框架5固定連線；所述系統還包括一個維修通道3，設定在所述橫樑框架6上。

考慮到載入盤的剛度，將上端載入盤用整體用線切割及加工中心按設計功能完成機加工，所述載入框架5採用不鏽鋼1Cr18Ni9Tc（304）材料製成。

具體實現中，將不鏽鋼組成的異形砝碼11懸掛在溫箱1內。所述驅動機構設定在橫樑框架上。載入過程通過伺服電機、滾珠絲槓及直線軸承和控制單元，計算機進行載入，用計算機發出控制指令，控制單元發出控制信號給伺服電機，伺服電機動作，進而帶動滾珠絲槓及螺桿運動，進行實現砝碼全自動載入及數據採集。位移感測器根據螺桿的位移量確定砝碼的載入行程，由初級砝碼的位置開關判定砝碼的零點位置，通過直線軸承控制垂直運動。載入盤是與三根套筒剛性連線的圓盤，它連線在滾珠絲槓下方。每一層異型砝碼之間的距離是固定的，10毫米的距離，異型砝碼的厚度120毫米隨著滾珠絲槓和框架的下降，異型砝碼跟著下降，每下降10毫米就可以載入1級砝碼。上一級砝碼與下一級砝碼接觸後，隨著砝碼框架的下降，爪和砝碼自然脫離。

考慮到載入盤的剛度，將上端載入盤用整體線切割及加工中心按設計功能完成機加工，材料不鏽鋼1Cr18Ni9Tc（304）。為了防止吊掛與衡器台面的相撞，下端最後一級利用限位棒，防止下端支撐轉角不會衝擊被檢衡器台面。驅動機構置於溫箱之外。

砝碼升降機構用松下伺服電機及伺服控制器進行驅動，用同步帶及滾珠絲槓進行傳動，Z向位移用位移感測器進行位移的精度傳動，驅動機構固定於溫箱上端的樑上。

榮譽表彰

2014年11月6日，《一種衡器型式評價自動載入系統》獲得第十六屆中國專利優秀獎。