CN107238429B - 一种自动顺序加码机构 - Google Patents

Abstract

本发明一种自动顺序加码机构，包括若干盘状砝码4、称重部分和加载卸载部分。称重部分包括称重盘11；加载卸载部分包括支撑柱组件3；每一支撑柱组件3包括下部杆段为光杆段的支撑柱31、依次套接光杆段的套管33，以及支顶于支撑柱和套管之间的弹簧32；支撑柱的上部杆段以及套管的外部轴向间隔设置外凸的支撑台阶69，支撑柱光杆段的下端固定于水平设置、由驱动机构驱动升降的升降平台2上；每一套管设置有用于限定其下降至最低位置的外部支撑体5。本发明为了减小竖直方向的尺寸，降低制造难度，提高设备的运行精度，提供一种自动顺序加码机构，通过结构设计，旨在满足特定体积下扩增砝码数量，进而达到结构紧凑、测量范围增加的目的。

Description

一种自动顺序加码机构

技术领域

本发明涉及一种自动加砝码装置，更具体地说，涉及应用于压力检测领域的自动加砝码装置。

背景技术

现有技术的自动加码机构，支撑柱为非等距制成机构，砝码的边沿距离底面(或顶面)的距离也不是恒定的，支撑柱的制造难度高，并且由于砝码的边沿尺寸种类繁多，在制造时出错的几率较高，而且在装配砝码时由于各个砝码的通用性差，在使用设备时也容易犯错。特别是自动加码机构的盘状砝码驱动机构和筒状砝码加载机构所占空间较大，竖直方向所占空间过大造成零部件制造困难，在保证实现高压的情况下保证较高的运行精度比较困难。

发明内容

本发明为了减小竖直方向的尺寸，降低制造难度，提高设备的运行精度，提供一种自动顺序加码机构，通过结构设计，旨在满足特定体积下扩增砝码数量，进而达到结构紧凑、测量范围增加的目的。本发明适用于砝码加载层数要求较多而加码机构体积又有限的场合。本发明还因此提供了一种同类加码机构扩增测量范围的方案。

为了达到上述目的，本发明提供一种自动顺序加码机构，包括层叠设置的若干盘状砝码、称重部分和加载卸载部分。其中，所述称重部分包括位于所述盘状砝码下方用于称重的称重盘。所述加载卸载部分包括分布在所述盘状砝码外围同心方向设置的至少三个相同结构的支撑柱组件；每一所述支撑柱组件包括下部杆段为光杆段的支撑柱、套接所述光杆段的套管，以及支顶于所述支撑柱和套管之间以及/或者相邻所述套管之间的弹簧；所述支撑柱的上部杆段以及所述套管的外部轴向间隔设置外凸的支撑台阶，所述支撑台阶分别对应各层所述盘状砝码外凸的凸缘设置；所述支撑柱光杆段的下端通过螺栓螺母结构固定于水平设置、由驱动机构驱动升降的升降平台上。此外，每一所述套管设置有用于限定其下降至最低位置的外部支撑体。

优选方式下，在所述支撑柱光杆段的底端与升降平台之间穿设有底撑砝码。相邻两个所述盘状砝码的接触面分别设置凸出和凹进的对位结构。所述套管为一个。所述套管和支撑柱之间通过键槽和销键连接方式实现连接。各个所述支撑柱通过各自顶端的螺栓螺母组件限定在一个盘状或环状定位体上。

本发明进一步改进在于，所述称重部分还包括底部外边缘固定连接所述称重盘的筒形套，所述盘状砝码层叠套于所述筒形套外。

优选方式下，各个所述盘状砝码的厚度相等。

本发明优点在于

1、支撑柱分成固定式和活动式两大部分(可根据砝码个数的不同进行适当调整)，支撑柱的间距基本相同，加工制造难度降低；

2、砝码厚度相同，架构尺寸相同，制造和使用的通用性好，操作员不易犯错。

3、加码速度反应快，通过样机试验，每次通过升降4mm的支撑柱即可完成一块砝码的加载或卸载。

4、通过改变特殊砝码外缘的轴向位置调整砝码间距离统一砝码间距。

附图说明

图1是本发明自动顺序加码机构一种实施例的原理结构示意图。

图2是本发明自动顺序加码机构的俯视结构示意图。

图3是图1实施例称重盘与砝码加载时的状态示意图。

图4是图1实施例中称重部分的结构示意图。

图5是图1实施例中加载卸载部分与砝码的配合结构原理示意图。

图6是图5中本发明加码机构的加载卸载部分结构原理示意图。

图7是图1实施例支撑柱组件结构示意图。

图8是图1实施例支撑柱组件分解结构示意图。

图9是本发明自动顺序加码机构具体设计尺寸的原理示意图。

具体实施方式

如图1～8所示，本发明紧凑型自动顺序加码机构的结构包括由下到上逐次加载或由上到下逐次卸载的多个层叠的盘状砝码4，以及用于承载所述盘状砝码4加载实现测量功能的柱套组件。

图3和4示出了本发明用于称重部分的部件组成结构——柱套组件1，包括中部承重筒形套66，以及位于承重筒形套66底部外边缘固定连接的称重盘11，称重盘11位于盘状砝码4下方，用于盘状砝码4的加载。而标号1的组件是用于校准称重盘11和承重筒形套66称重精度的设备。图3示出称重部分的原理，称重盘的具体称重方式未示出，选用现有技术的可行方案即可。

图5～8示出了本发明用于砝码加载和非加载状态下支撑部分的部件组成结构。盘状砝码4的外柱面设置有向外的凸缘，在非加载状态下，每一盘状砝码 4通过凸缘搭接在支撑物上实现支撑；而在加载状态下，支撑物撤离，每一盘状砝码4通过底面坐于下层盘状砝码上。所述盘状砝码4的外部同心方向设置至少三个相同结构的支撑柱组件3；三个是由于三点确定一个平面的要求，根据需要也可以是多个支撑点位于一个平面内支撑在砝码4下部。

每一支撑柱组件3包括下部杆段为光杆段的支撑柱31、套接所述光杆段的套管33以及套于光杆段、支顶于所述支撑柱31和套管33之间的弹簧32。所述支撑柱31光杆段的下端设置螺栓螺母结构，用于固定连接下部水平设置、由驱动机构驱动升降的升降平台2。所述支撑柱31的上部杆段以及所述套管33的外部轴向间隔设置外凸的支撑台阶69，该支撑台阶69即为上述支撑物。

此外，如图2和图6所示，套管33设置有用于限定其下降至最低位置的外部支撑体5，如图2所示，支撑体5通常连接于整个加码机构的机架结构上；也就是说，升降平台2的驱动机构与支撑体5的位置相对是固定的。图6中，各个支撑柱31还通过各自顶端的螺栓螺母组件限定在一个盘状或环状定位体6 上。

图7和8所示，为了防止套管33绕支撑柱31的转动，又要保证二者之间轴向可以相对移动，因此二者之间通过键槽39和销键连接方式实现连接。此外，可以根据需要，在支撑柱31光杆段的底端与升降平台2之间设置底撑砝码 34，该底撑砝码34可以通过其他结构予以代替，优选方式下设置为砝码结构。

图1～8所示加码机构加载过程为：升降平台2相对称重盘11向下移动，带动支撑柱组件3下降，支撑在支撑柱组件3支撑台阶69上的盘状砝码4也跟着下降，当最底层砝码落于称重盘11上之后，最底层砝码的支撑台阶脱离，之后依次由下至上砝码层叠，而层叠后相应的支撑台阶脱离砝码，完成加载工作。当最底层的套管33被支撑体5限定，不能再往下移动时，支撑柱31继续下移，从而弹簧32压缩，直至支撑柱31的支撑台阶由下至上依次脱离各层砝码4，从而完成需要的加码操作。

图1～8所示加码机构卸载过程，与上述过程相反，升降平台2相对称重盘 11向上移动，带动支撑柱组件3上升，在支撑柱组件3的支撑台阶69由上至下依次搭接住盘状砝码4升起，相应盘状砝码由上至下依次完成卸载。

本发明加码机构中，砝码的厚度、盘状砝码外部凸缘的厚度、完全卸载状态下砝码之间的距离，支撑台阶的厚度及相邻台阶的距离，以及如弹簧尺寸、键槽尺寸等尺寸关系根据具体的机构需求设计实现。砝码厚度可以是不等厚，相同名称部件不同位置的尺寸也可以是不同尺寸，但需要满足不发生干涉且满足称重要求为准。本发明提供了一种优化的方案，即相同名称部件的结构基本一致，尺寸基本一致，从而达到标准化设计的目的，但无论砝码厚度是否一致砝码之间的距离相等，当加码或卸码时驱动电机运动的距离相等，有利于控制。

如附图1～8所示最优实施例，盘状砝码分成3种：吊篮砝码、通用砝码和特殊砝码(见下文详述)。具体以图9为例，说明如下：

根据国家标准对活塞式压力计的强制规定，盘状砝码的最大外径不能大于290mm，且每个砝码重量为10kg，则限定砝码厚度为：a

砝码卸载后间隙为：b(2≤b≤6)

砝码数量：x(x≤11，250Mpa压力计x＝11)

支撑柱组件支撑台阶厚度＝砝码边沿厚＝t(根据强度和空间紧凑需要t＝3)

支撑柱组件支撑台阶间距：T

一、设计

当采用固定式支撑柱时(一般砝码数在n<6时)

砝码加载(砝码脱离支撑柱)约0.5～1mm，取1mm，

·加载第一个砝码时，支撑柱下降1mm；

·加载第二个砝码时，支撑柱下降b+1mm；

·加载第三个砝码时，支撑柱下降2b+1mm；

·……………………

·加载第n个砝码时，支撑柱下降(n-1)b+1mm。

即此时支撑柱共下降(n-1)b+1

但此时第一个砝码必须做到砝码边沿上侧

距离支撑柱的制成台下面距离不小于3mm，则：

T-(n-1)×b+1＞3……………………(1)

如：b＝5，T＝30时，带入式(1)中整理得：

n≤5.8，此时取N＝5。也就是说制成柱最多能加载5块砝码，此时再多就会发生干涉而无法工作。

为了解决这个问题设计了如下结构，以能完成11个砝码的加载功能。

二、方案

当砝码数量11个时，上面那种固定式支撑柱则会发生砝码上升时砝码边沿上侧与支撑柱下侧干涉的现象，则需要把发生干涉的砝码以下的支撑柱部分制成可动部分，如图6。活动支撑柱部分(支撑柱上部杆段)在固定支撑的作用下不仅能让开干涉，又能完成支撑砝码的作用。同理，活动支撑柱部分(套管33) 同样适应上面的公式(1)。

如图1所示，为完成加码系统的功能现把砝码分成3部分：吊篮砝码88、通用砝码87和特殊砝码86。其中吊篮砝码88既起到砝码的作用，又承担承载其他砝码的功能，特殊砝码86的设定为了布置压缩弹簧留有足够空间而设定。如图6所示，此时吊篮砝码由升降平台支撑，其余砝码由支撑柱支撑。

加载砝码时升降平台带动支撑柱下降，每下降bmm(砝码间隙)即加载一个砝码在承重杆上，第一个加载的是吊篮砝码，依次自下向上逐个加载砝码。加吊篮砝码时支撑柱上砝码间距不变，之后每加一个砝码最下方的砝码相对支撑柱向上移动bmm。

由公式(1)得：当加第n个砝码时最下方砝码边沿的上面距离活动支撑柱最下沿的下面距离为T-(n-1)×b+1＞3(这里砝码的厚度a＝25，T＝26，b＝4) 则n<7即n取6时为加码极限距离为4mm。因为吊篮砝码加载不受其影响，则此时共加载7个砝码，在加载另外4个砝码时图6中的固定支撑块在升降平台继续下降加码时把活动支撑柱向上抬起，在加载剩余的4个砝码时保证极限距离4mm不变，这样既完成了加码，也保证了砝码和支撑柱不干涉。

当压力表的量程不同时需要加载不同数量的砝码来测量，因此根压力测量的量程不同，活塞式压力计的砝码数量也不同，为了能检测250Mpa以内的任意压力表，压力计的盘状10kg砝码数量不少于11个。

此砝码自动加载机构加载时吊篮砝码加载在承重杆上，盘状砝码加载在吊篮砝码上。每个砝码(吊篮砝码和盘状砝码)重量为10000克，根据测量要求顺序加载以上砝码，达到测量要求。而卸载时只要顺序从上到下把砝码依次卸载即可，而这里卸载时采用沿着砝码周边120度均匀分布的砝码支撑柱的升降对盘状砝码进行加载和卸载。当砝码支撑柱在图中状态开始上升时卸载第一块砝码，继续上升陆续卸载第二块、第三块……第十块以及吊篮砝码。但是吊篮砝码与承重杆之间、盘状砝码与吊篮砝码之间、盘状砝码与砝码支撑柱之间有着相互的间隙量的要求。由于砝码的最大直径和每个砝码的重量都有着严格的要求，所以设备外形尺寸不宜过大，具体要求如下：

1、根据国家标准的要求测量时承重杆和加载的吊篮砝码和盘状砝码在旋转的时候在压力的作用下上浮。因此，砝码支撑柱与加载的盘状砝码要有0.5～1mm 的间隙。

2、承重杆在测量时需要带着加载的若干砝码上浮1.5～2mm，以保证测量时不和除了支撑杆和砝码之外的任何物体有接触或摩擦。因此加载后的砝码也会随着承重杆上升1.5～2mm，因此随着吊篮砝码和承重杆一起上升的盘状砝码不能与砝码支撑柱的上沿接触。

3、盘状砝码在卸载时被砝码支撑柱撑起，测量时已加载的砝码随着吊篮砝码和承重杆一起旋转，与卸载的盘状砝码有相对转动，因此反复加码和卸码可能出现两砝码不同心现象，并可能使得这种现象越来越严重，最后失效。因此必须克服。

根据以上描述，本发明如下方面对本发明做了限定：

1)支撑柱为分体式支撑，分为活动部分和固定部分，活动部分与固定部分可以轴向相对运动，活动部分可以是多个。活动部分与固定部分间设置弹簧，以使活动部分在砝码非加载条件下向下复位；设置固定支撑，固定支撑与活动部分以及固定部分均可产生轴向相对运动，并设置于活动部分某一台阶之下，当活动部分下移至某位置，该台阶与固定支撑接触时，活动部分由固定支撑支撑，而与固定部分间产生相对运动。

2)固定支撑杆上设置大于两个活动部分时，活动部分与固定部分间设置弹簧，活动部分与活动部分间设置弹簧，以使活动部分在砝码非加载条件下向下复位；设置固定支撑，固定支撑与活动部分以及固定部分均可产生轴向相对运动，并设置于每个活动部分某一台阶之下，当活动部分下移至某位置，该台阶与固定支撑接触时，活动部分由固定支撑支撑，而与固定部分间产生相对运动。

3)砝码台阶的尺寸特征与支撑柱台阶的尺寸特征(在图中直接用变量表示尺寸，)

4)砝码中部位锥面，可实现自定位。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动顺序加码机构，包括层叠设置的若干盘状砝码(4)、称重部分和加载卸载部分，其特征在于，

所述称重部分包括位于所述盘状砝码(4)下方用于称重的称重盘(11)；

所述加载卸载部分包括分布在所述盘状砝码(4)外围同心方向设置的至少三个相同结构的支撑柱组件(3)；每一所述支撑柱组件(3)包括下部杆段为光杆段的支撑柱(31)、套接所述光杆段的套管(33)，以及支顶于所述支撑柱(31)和套管(33)之间以及/或者相邻所述套管(33)之间的弹簧(32)；所述支撑柱(31)的上部杆段以及所述套管(33)的外部轴向间隔设置外凸的支撑台阶(69)，所述支撑台阶(69)分别对应各层所述盘状砝码(4)外凸的凸缘设置；所述支撑柱(31)光杆段的下端通过螺栓螺母结构固定于水平设置、由驱动机构驱动升降的升降平台(2)上；

此外，每一所述套管(33)设置有用于限定其下降至最低位置的外部支撑体(5)。

2.根据权利要求1所述自动顺序加码机构，其特征在于，在所述支撑柱(31)光杆段的底端与升降平台(2)之间穿设有底撑砝码(34)。

3.根据权利要求1所述自动顺序加码机构，其特征在于，相邻两个所述盘状砝码(4)的接触面分别设置凸出和凹进的对位结构。

4.根据权利要求1所述自动顺序加码机构，其特征在于，所述套管(33)为一个。

5.根据权利要求1所述自动顺序加码机构，其特征在于，所述套管(33)和支撑柱(31)之间通过键槽(39)和销键连接方式实现连接。

6.根据权利要求1所述自动顺序加码机构，其特征在于，各个所述支撑柱(31)通过各自顶端的螺栓螺母组件限定在一个盘状或环状定位体(6)上。

7.根据权利要求1所述自动顺序加码机构，其特征在于，所述称重部分还包括底部外边缘固定连接所述称重盘(11)的筒形套(66)，所述盘状砝码(4)层叠套于所述筒形套(66)外。

8.根据权利要求1～6任一所述自动顺序加码机构，其特征在于，各个所述盘状砝码(4)的厚度相等。