CN108146665A - 一种煤样自动加样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤样自动加样装置，属于机械自动化技术领域，解决了现有技术中煤样加样精度低、自动化程度低的问题。包括煤样瓶、拧盖单元、煤样瓶翻转单元、加样头组件、搅拌单元、转盘升降单元、称重单元和转盘；拧盖单元用于打开或关闭煤样瓶的瓶盖；煤样瓶翻转单元与加样头组件固定连接，用于翻转加样头组件；搅拌单元与加样头组件的加样轴固定连接，用于驱动加样头组件的加样轴轴向和旋转运动；加样头组件的出料口位于转盘的坩埚工位的上方；称重单元位于转盘的坩埚工位的下方，用于称量坩埚工位中的煤样的质量；转盘升降单元与转盘固定连接，用于驱动转盘轴向和旋转运动。上述煤样自动加样装置用于煤样加样。

Description

一种煤样自动加样装置

技术领域

本发明涉及机械自动化技术领域，尤其涉及一种煤样自动加样装置。

背景技术

随着火电厂对管理水平和经济效益的要求不断提高，对煤样检测系统的精细化和智能化的要求也不断提高，其中，煤样的自动加样是实现煤样检测精细化和智能化的关键步骤之一。

现有技术中，煤样加样通常采用人工加样，加样过程存在加样精度低、自动化程度低、加样时间长、加样效率低等问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种煤样自动加样装置，解决了现有技术中煤样加样精度低、自动化程度低、加样时间长、加样效率低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种煤样自动加样装置，包括煤样瓶、拧盖单元、煤样瓶翻转单元、加样头组件、搅拌单元、转盘升降单元、称重单元和转盘；拧盖单元用于打开或关闭煤样瓶的瓶盖；煤样瓶翻转单元与加样头组件固定连接，用于翻转加样头组件；搅拌单元驱动加样头组件的加样轴轴向和旋转运动；加样头组件的出料口位于转盘的坩埚工位的上方；称重单元位于转盘的坩埚工位的下方，用于称量坩埚工位中的煤样的质量；转盘升降单元与转盘固定连接，用于驱动转盘轴向和旋转运动。

进一步地，拧盖单元包括拧盖轴、拧盖驱动单元、拧盖供气单元和拧盖气抓；拧盖轴的上端与拧盖气抓固定连接；拧盖轴为中空结构，拧盖供气单元通过拧盖轴与拧盖气抓的气体进口连通；拧盖驱动单元驱动拧盖轴做轴向和旋转运动。

进一步地，拧盖驱动单元包括拧盖丝母组件以及驱动拧盖丝母组件周向运动和轴向运动的拧盖伺服电机；拧盖丝母组件与拧盖轴转动连接。

进一步地，煤样瓶翻转单元包括翻转气缸以及与翻转气缸固定连接的夹持部件；翻转气缸包括齿条、齿轮和挡块，齿轮与齿条啮合，挡块固设于齿轮的其中一个齿上。

进一步地，齿轮的外缘上开设有多个调档孔，挡块通过调档孔与齿轮的齿可拆卸地固接。

进一步地，加样头组件包括出料器、加样轴和驱动器；加样轴的上端与驱动器的输出轴固定连接，驱动器驱动加样轴做旋转和轴向运动；加样轴的下端插入出料器的出料口，且与出料口的内壁相接触；加样轴的下端设有容煤槽，容煤槽与出料口的内壁构成容煤空间。

进一步地，加样头组件还可以包括固设于出料器的侧壁的压盖，加样轴的上端通过压盖与出料器的侧壁转动连接。

进一步地，搅拌单元包括搅拌轴、驱动搅拌轴做轴向和旋转运动的驱动单元、供气单元以及夹持加样头组件的加样轴的夹持机构；搅拌轴为中空结构，搅拌轴的一端与夹持机构连通，另一端与供气单元连通。

进一步地，转盘升降单元包括转盘、升降轴、升降丝杠、升降减速机、第一步进电机、第二步进电机和升降丝母；升降轴的一端与转盘固接，另一端与升降减速机的输出轴固接，升降减速机的输入轴与第一步进电机固定连接；升降丝杠与第二步进电机的输出轴固接，升降丝母与升降减速机固接。

进一步地，升降减速机的输出轴为中空结构，升降轴插入升降减速机的输出轴；升降轴为中空结构，升降丝杠插入升降轴。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：

a)本发明提供的煤样自动加样装置实现了煤样加样的全自动化，人工参与少，加样精度高，从而降低了工作人员的数量和劳动强度，缩短了加样时间，提高了加样效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例一的自动加样装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一的拧盖单元的结构示意图；

图3为本发明实施例一的拧盖单元的侧视图；

图4为本发明实施例一的拧盖单元的俯视图；

图5为本发明实施例一的煤样瓶翻转单元的结构示意图；

图6为图5的A-A剖视图；

图7为本发明实施例一的煤样瓶翻转单元的俯视图；

图8为本发明实施例一的煤样瓶翻转单元位于初始位置时，翻转气缸的局部示意图；

图9为本发明实施例一的加样头组件的结构示意图；

图10为图9的局部示意图；

图11为本发明实施例一的加样头组件的侧视图；

图12为本发明实施例一的加样头组件的俯视图；

图13为本发明实施例一的搅拌单元的结构示意图；

图14为图13的A-A剖视图；

图15为图14的局部示意图；

图16为本发明实施例一的搅拌单元的俯视图；

图17为本发明实施例一的转盘升降单元的结构示意图；

图18为图17的A-A剖视图；

图19为图17的B-B剖视图。

附图标记：

1-拧盖单元；101-拧盖轴；102-拧盖气抓；103-拧盖基座；104-拧盖上连接座；105-拧盖中间连接座；106-拧盖下连接座；107-拧盖换向阀；108-拧盖滑环组件；109-拧盖滑环座；1010-拧盖滑环；1011-拧盖旋转接头；1012-拧盖气动接头；1013-拧盖丝母组件；1014-拧盖伺服电机；1015-拧盖丝母座；1016-拧盖丝母；1017-拧盖粗调伺服电机；1018-拧盖微调伺服电机；1019-拧盖行星减速机；1020-拧盖同步组件；1021-拧盖上限位开关；1022-拧盖下限位开关；1023-拧盖限位挡块；2-煤样瓶翻转单元；201-翻转气缸；202-齿条；203-齿轮；204-挡块；205-轴座；206-角座；207-翻转气抓；208-翻转夹爪；209-调档孔；2010-液压缓冲器；2011-磁控开关；3-加样头组件；301-出料器；302-加样轴；303-容煤槽；304-压盖；305-端盖；306-弹簧；307-通孔；308-下限位部；309-搅拌部；4-搅拌单元；401-搅拌轴；402-气抓座；403-转接法兰；404-手指；405-搅拌上限位开关；406-搅拌下限位开关；407-感应部；408-搅拌丝母座；409-搅拌丝母；4010-第一伺服电机；4011-第二伺服电机；4012-行星减速机；4013-减速机同步轮；4014-减速机同步带；4015-伺服电机同步轮；4016-伺服电机同步带；4017-搅拌轴同步轮；4018-搅拌气动接头；4019-搅拌旋转接头；5-转盘升降单元；501-转盘；502-升降轴；503-升降丝杠；504-升降减速机；505-第一步进电机；506-第二步进电机；507-升降丝母；508-下托板；509-支撑轴；5010-支承座；5011-升降下限位开关；5012-升降上限位开关；5013-丝杠联轴器；5014-丝杠联轴器外法兰；5015-升降丝杠轴承；5016-升降丝杠轴承座；5017-转接轴；5018-减速机联轴器；5019-减速机联轴器外法兰；6-称重单元；7-转盘；8-机体。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

实施例一

本实施例提供了一种煤样自动加样装置，如图1至图19所示，包括煤样瓶、拧盖单元1、煤样瓶翻转单元2、加样头组件3、搅拌单元4、转盘升降单元5、称重单元6、转盘7和机体8，拧盖单元1、煤样瓶翻转单元2、转盘升降单元5、称重单元6均安装在机体8上；拧盖单元1用于打开或关闭煤样瓶的瓶盖；煤样瓶翻转单元2与加样头组件3固定连接，用于翻转加样头组件3；搅拌单元4与加样头组件3的加样轴固定连接，用于驱动加样头组件3的加样轴轴向和旋转运动；加样头组件3的出料口位于转盘7的坩埚工位的上方，加样头组件3中的煤样落入坩埚工位中；称重单元6位于转盘7的坩埚工位的下方，用于称量坩埚工位中的煤样的质量；转盘升降单元5与转盘7固定连接，用于驱动转盘7轴向和旋转运动。

实施时，煤样瓶固设于拧盖单元1上，开启拧盖单元1，煤样瓶的瓶身与瓶盖相对转动，使得瓶身与瓶盖分离，完成煤样瓶的开盖，关闭拧盖单元1；其次，开启煤样瓶翻转单元2，加样头组件3顺时针翻转140度，当瓶身与加样头组件3的入料口对正时，再次开启拧盖单元1，使得瓶身与加样头组件的入料口固接，关闭拧盖单元1，拧盖单元1松开瓶身，再次开启煤样瓶翻转单元2，加样头组件3逆时针旋转140度，恢复至初始位置，煤样瓶中的煤样落入加样头组件3中，此时加样头组件3的出料口位于坩埚工位的上方；再次，开启转盘升降单元5，驱动转盘7向下旋转运动，使得转盘的坩埚工位与称重单元6相接触，显示坩埚工位的重量；然后，开启搅拌单元4，驱动加样头组件3的搅拌杆轴向和旋转往复运动，煤样陆续从加样头组件3的出料口落入坩埚工位内，达到规定的重量后，搅拌单元4停止运动，加样头组件3的出料口关闭，单个坩埚工位的加样完成，转盘升降单元5驱动转盘7向上旋转运动，当下一个坩埚工位位于加样头组件3的下方时，反向转动，使得转盘的坩埚工位与称重单元6相接触，重复加样过程，直至完成所有坩埚工位的加样；最后，开启煤样瓶翻转单元2，加样头组件3顺时针翻转140度，关闭煤样瓶翻转单元2，开启拧盖单元1，使得瓶身与加样头组件3分离，再次关闭拧盖单元1，再次开启煤样瓶翻转单元2，加样头组件3逆时针翻转140度，回复至初始位置，开启拧盖单元，使瓶盖与瓶身拧成一体，从而完成整个的煤样加样过程。

与现有技术相比，本实施例提供的煤样自动加样装置实现了煤样加样的全自动化，人工参与少，加样精度高，从而降低了工作人员的数量和劳动强度，缩短了加样时间，提高了加样效率。

具体来说，上述拧盖单元1，如图2至图4所示，包括拧盖轴101、拧盖驱动单元、拧盖供气单元(图中未示出)和拧盖气抓102。其中，拧盖轴101与机体8转动连接，拧盖轴101的上端与拧盖气抓102固定连接；拧盖轴101为中空结构，拧盖供气单元通过拧盖轴101与拧盖气抓102的气体进口连通；拧盖驱动单元与机体8固定连接，拧盖驱动单元驱动拧盖轴101做轴向和旋转运动。

实施时，拧盖气抓102夹持瓶身，机体8与瓶盖可拆卸地固接，供气单元中的压缩空气通过拧盖轴101输入到拧盖气抓102中，使得拧盖气抓102夹紧瓶身；开启拧盖驱动单元，拧盖驱动单元驱动拧盖轴101以及拧盖气抓102进行轴向运动和周向运动(即螺旋运动)，导程为8毫米，该导程大小可根据瓶身和瓶盖之间的螺纹任意匹配，适应不同的煤样瓶，并进一步带动瓶身相对于瓶盖进行轴向运动和周向运动，使得带动瓶身远离或靠近瓶盖，从而完成自动拧盖。

需要说明的是，拧盖驱动单元驱动拧盖轴101做轴向和旋转运动的方式，可以采用直线电机或丝母和丝杠相互配合来实现拧盖轴101的轴向运动，通过旋转电机来实现拧盖轴101的旋转运动，或者现有技术中，其他任何能够实现拧盖轴101轴向和旋转运动的驱动单元均可，在此不一一限定。

与现有技术相比，本发明提供的拧盖单元1，在拧盖过程中，无需压紧瓶身和瓶盖，使得拧盖过程顺畅，不会出现卡滞现象。并且，采用拧盖气抓102夹持瓶身，能够适时地调整拧盖气抓102的夹持空间，使其能够夹持各种形状和规格的瓶身。上述拧盖单元1结构紧凑，高度集成，控制精度高，控制简单调试方便。

此外，上述拧盖单元1的拧盖轴101为中空结构，采用中心供气的方式，避免了供气单元的气管缠绕的问题。

具体来说，上述机体8包括拧盖单元支架，该拧盖单元支架可以包括拧盖基座103、拧盖上连接座104、拧盖中间连接座105和拧盖下连接座106；拧盖上连接座104的下端与拧盖基座103的上表面固定连接，拧盖下连接座106的上端与拧盖基座103的下表面固定连接；拧盖轴101穿过拧盖基座103，拧盖轴101的上端通过拧盖中间连接座105与拧盖气抓102固定连接；驱动单元与拧盖下连接座106固定连接。

为了能够实现拧盖气抓102的正转和反转，拧盖轴101可以通过拧盖换向阀107与拧盖气抓102的气体进口连通；拧盖换向阀107与机体8固定连接。

为了控制拧盖气抓102的夹持力，拧盖轴101可以通过减压阀(图中未示出)与供气单元连接。减压阀能够控制通入拧盖气抓102的压缩空气的压力，从而控制拧盖气抓102的夹持力，防止拧盖气抓102与瓶身之间由于夹持力不足而产生的滑动以及由于夹持力过大而产生的瓶身变形等问题。

为了实现拧盖换向阀107与外部电源之间的连接，上述拧盖单元1还可以包括套设于拧盖轴101外侧的拧盖滑环组件108；拧盖换向阀107通过拧盖滑环组件108与外部电源(图中未示出)电气连接。在拧盖过程中，拧盖换向阀107随着拧盖轴101转动，而外部电源处于固定状态，为了实现旋转体(拧盖换向阀107)与固定体(外部电源)之间的电连接和信号连接，两者可以通过拧盖滑环组件108连接。

具体来说，拧盖滑环组件108可以包括拧盖滑环座109以及与拧盖滑环座109转动连接的拧盖滑环1010；拧盖滑环座109与机体8固定连接，拧盖滑环1010通过花键套与拧盖轴101连接。

为了实现供气单元、拧盖轴101和拧盖气抓102之间的密封连通，供气单元可以通过拧盖旋转接头1011与拧盖轴101的下端连接；同样地，拧盖气抓102可以通过拧盖气动接头1012与拧盖轴101的上端连接。而为了防止拧盖轴101发生攒动，保证整体结构的稳定性，拧盖轴101的上端可以依次通过涨紧套和旋转法兰与机体8连接。

对于驱动单元，其可以包括拧盖丝母组件1013以及驱动拧盖丝母组件1013周向运动和轴向运动的拧盖伺服电机1014；拧盖伺服电机1014与机体8固定连接；拧盖丝母组件1013通过螺纹与拧盖轴101转动连接。采用拧盖伺服电机1014的扭矩控制模式，根据拧盖所需扭矩量控制拧盖伺服电机1014的输出扭矩量，无需另外设置扭矩传感器，就能够控制瓶身和瓶盖之间的松紧度，结构简单紧凑。

具体来说，拧盖丝母组件1013包括拧盖丝母座1015以及与拧盖丝母座1015固定连接的多个拧盖丝母1016；多个拧盖丝母1016通过螺纹与拧盖轴101转动连接。

为了进一步精确控制瓶身和瓶盖之间的松紧度，拧盖伺服电机1014包括拧盖粗调伺服电机1017、拧盖微调伺服电机1018和拧盖行星减速机1019；拧盖微调伺服电机1018的动力输出轴与拧盖行星减速机1019的动力输入轴固定连接，拧盖行星减速机1019的动力输出轴通过拧盖同步组件1020与拧盖丝母1016连接；拧盖粗调伺服电机1017的动力输出轴通过拧盖同步组件1020与拧盖丝母1016连接。拧盖初始阶段，可以采用拧盖粗调伺服电机1017驱动拧盖轴101转动，实现拧盖轴101周向和轴向的大幅度运动，当瓶身和瓶盖之间的松紧度接近预设值时，可以采用拧盖微调伺服电机1018与拧盖行星减速机1019驱动拧盖轴101转动，使得拧盖轴101周向和轴向的小幅度运动，从而实现瓶身和瓶盖之间的松紧度的精确控制。

其中，对于拧盖同步组件1020的结构，其可以包括主动同步轮、同步带和被动同步轮，主动同步轮通过同步带与被动同步轮连接。示例性地，拧盖行星减速机1019的动力输出轴依次通过涨紧套、主动同步轮、同步带、被动同步轮和螺钉与拧盖丝母1016连接；拧盖粗调伺服电机1017的动力输出轴依次通过涨紧套、主动同步轮、同步带、被动同步轮和螺钉与拧盖丝母1016连接。

为了防止拧松瓶盖的过程中瓶身与瓶盖距离过大，或者拧紧瓶盖的过程中瓶身与瓶盖之间的拧紧力过大，机体8的下端可以设有拧盖上限位开关1021和拧盖下限位开关1022；拧盖轴101的下端可以设有拧盖限位挡块1023，拧盖限位挡块1023位于拧盖上限位开关1021和拧盖下限位开关1022之间。拧紧瓶盖过程中，拧盖轴101在驱动单元的驱动下向上螺旋运动，当瓶身与瓶盖之间的拧紧力达到预设预紧力后，拧盖轴101上的拧盖限位挡块1023与拧盖上限位开关1021相接触，驱动单元停止工作，拧盖轴101停止运动；拧松瓶盖过程中，拧盖轴101在驱动单元的驱动下向下螺旋运动，当瓶身与瓶盖距离达到预设距离后，拧盖轴101上的拧盖限位挡块1023与拧盖下限位开关1022相接触，驱动单元停止工作，拧盖轴101停止运动。

对于煤样瓶翻转单元2，如图5至图8所示，其包括翻转气缸201和夹持部件。其中，翻转气缸201与机体8固定连接，夹持部件与翻转气缸201固定连接；翻转气缸201包括齿条202、齿轮203和挡块204；齿轮203与齿条202啮合；挡块204固设于齿轮203的其中一个齿上。

实施时，夹持部件通气、夹紧煤样瓶(图中未示出)；翻转气缸201通气，夹持部件转动，并进一步带动煤样瓶转动，实现煤样瓶的翻转；当煤样瓶翻转至设定位置后，设于齿轮203上的挡块204能够进行制动，翻转气缸201反转，从而带动煤样瓶翻转至初始位置。

与现有技术相比，本实施例提供的煤样瓶翻转单元2采用翻转气缸201作为驱动单元，依次驱动夹持部件和煤样瓶翻转，不需要减速机和相应的传动组件，从而简化了煤样瓶翻转单元2的结构，提高了整个装置的集成度，缩短了煤样瓶翻转单元2的制造周期，节约了制造成本。

并且，由于煤样瓶翻转单元2的结构简单，驱动过程简单，使得夹取煤样瓶和旋转速度快。

具体来说，煤样瓶翻转单元2还可以包括轴座205和角座206；翻转气缸201通过轴座205与机体8固定连接，夹持装置通过角座206与翻转气缸201的输出轴固定连接。

上述夹持部件包括翻转气抓207和翻转夹抓208；翻转气抓207与翻转气缸201的输出轴固定连接；翻转夹抓208与翻转气抓207固定连接。

为了实现旋转角度可调节，齿轮203的外缘上开设有多个调档孔209，挡块204通过调档孔209与齿轮203的齿可拆卸地固接。这样，可以通过调节挡块204在齿轮203的外缘上的位置，实现煤样瓶翻转单元2的翻转角度的任意调节。

考虑到调档孔209设置过多会影响齿轮203的结构稳定性，齿轮203的外缘上可以每隔10°～20°设置一个调档孔209，也就是说，为了能够实现360°转动，齿轮203的外缘上可以设置18～36个调档孔209。

通常情况下，在煤样化验过程中，煤样瓶需要的翻转角度为140°，也就是说，当煤样瓶翻转单元2位于初始位置时，其中一个调档孔209与初始位置之间的夹角为140°，从而实现煤样瓶翻转单元2140°翻转，也就是说，挡块204设置在齿轮203的位置能够使得煤样瓶翻转单元2实现140°翻转。

为了避免煤样瓶翻转单元2突然制动时发生过大抖动，上述煤样瓶翻转单元2还包括设于翻转气缸201上的液压缓冲器2010。当煤样瓶转动至接近设定位置时，挡块204与液压缓冲器2010先接触，从而能够避免煤样瓶翻转单元2突然制动时发生过大抖动。

同时，为了使翻转气缸201能够及时感应制动，上述煤样瓶翻转单元还包括与翻转气缸201的供气单元连接的磁控开关2011，磁控开关2011感应挡块204的位置。

对于加样头组件3，如图9至图12所示，包括出料器301、加样轴302和驱动器(图中未示出)；加样轴302的上端与驱动器的输出轴固定连接，驱动器驱动加样轴302做旋转和轴向运动；加样轴302的下端插入出料器301的出料口，且与出料口的内壁相接触；加样轴302的下端设有容煤槽303，容煤槽303与出料口的内壁构成容煤空间。

实施时，出料器301的入料口与煤样瓶连通(例如，两者可以通过双头螺纹连接，螺距为8毫米)，煤粉充满出料器301，可以理解的是，此时煤粉也会充满容煤空间；驱动器驱动加样轴302旋转向下运动，容煤槽303的侧壁与出料口的下端分离，容煤空间从封闭的空间变成开放的空间，煤粉在重力的作用下从容煤空间的开口处落入出料口下方的坩埚内，实现煤粉加样；当容煤空间中的煤粉全部落入出料口下方的坩埚内后，驱动器反转，驱动加样轴302旋转向上运动，容煤槽303的侧壁与出料口的内壁重新形成封闭的容煤空间；驱动器继续驱动加样轴302旋转向上运动，容煤槽303的侧壁与出料口的上端分离，容煤空间又一次从封闭的空间变为开放的空间，此时，容煤空间的开口处于出料器301中，出料器301中的煤粉会从该开口进入到容煤槽303中，进而填满容煤槽303；驱动器驱动加样轴302再次旋转向上运动，在加样轴302上下旋转动的过程中，实现煤粉的非连续加样。

与现有技术相比，本实施例提供的加样头组件3，加样轴302可以旋转和轴向运动，在加样轴302的下端设有容煤槽303，容煤槽303与出料口的内壁构成封闭的容煤空间。这样，在加样轴302上下旋转运动的过程中，容煤槽303能够不断地重复取样和加样，实现煤粉的非连续加样，由于每次煤粉的加样量较小，从而可以提高加样精度。同时，在加样过程中，通过控制容煤空间的开口的大小，可以高精度的控制煤粉的加样量，通过控制加样轴302上下运动的频率，可以控制加样的速度。实验证明，上述加样头组件3的加样误差控制在5毫克范围内。

此外，由于上述加样头组件3在加样过程中没有震动，从而避免了粉末飞扬的现象，减少了煤粉对化验环境的污染。

需要说明的是，在煤粉加样过程中，出料器301的轴线处于倾斜状态，加样轴302的轴线处于竖直状态。

驱动器驱动加样轴302做轴向和旋转运动的方式，可以采用直线电机或丝母和丝杠相互配合来实现加样轴302的轴向运动，通过旋转电机来实现加样轴302的旋转运动，或者现有技术中，其他任何能够实现加样轴向和旋转运动的驱动单元均可，在此不一一限定。

对于容煤槽303的形状，其横截面的形状可以为三角形、四边矩形、梯形或其它任意不规则的形状均可，但是，考虑到容煤槽303中的折角会残存煤粉，因此，容煤槽303的横截面形状可以为三角形，也就是说，容煤槽303由两个侧壁构成。

通常情况下，加样头组件3会采用超声清洗，为了避免加样头组件3漂浮于超声清洗的水面之上，上述加样头组件3还可以包括固设于出料器301的侧壁的压盖304，压盖304和出料器301通过螺纹拧成一体，加样轴302的上端通过压盖304与出料器301的侧壁转动连接。压盖304增加了加样头组件3的整体重量，使其在超声清洗的过程中可以全部浸没在水面下，方便加样头组件3的清洗。

为了避免出料器301翻转过程中，煤粉残存在出料器301中，压盖304的下端面与出料器301的内壁相接；出料器301的内壁与压盖304相接部分的倾斜角度α小于或等于压盖304的下端面的倾斜角度β。由于在完成煤粉加样后，出料器301中的煤粉需要倒回至煤样瓶中，为了防止煤粉残存在出料器301中，可以使出料器301的内壁与压盖304相接部分的倾斜角度α小于或等于压盖304的下端面的倾斜角度β，也就是说，相对于压盖304的下端面，出料器301的内壁与压盖304相接部分向下弯折。这样，当出料器301沿顺时针翻转为出料器301的轴线处于竖直状态时，压盖304的下端面朝下，煤粉在重力的作用下会全部倒回至煤样瓶中，而不会残存在压盖304上，从而不会对后续的清洗过程造成影响。

加样轴302的上端可以设置端盖305，端盖305与压盖304转接。示例性地，端盖305可以与加样轴302可拆卸地固接。

为了能够促进加样轴302旋转向上运动进行复位，上述加样头组件3还包括弹簧306，弹簧306套设于加样轴302的外侧；弹簧306的一端与端盖305固接，弹簧306的另一端抵在压盖304的内壁，且与压盖304转动连接。由于弹簧306的一端固定在压盖304上，另一端可以随端盖305一起运动，在驱动器驱动加样轴302旋转向下运动过程中，端盖305也向下运动，使得弹簧306被压缩，始终存在向上的回弹力；当驱动器驱动加样轴302旋转向上运动时，弹簧306的向上的回弹力能够促进加样轴302旋转向上运动进行复位。

为了在超声清洗过程中，水能够充满出料器301和压盖304中的所有空间，压盖304上设有多个通孔307。通孔307的设置使得水能够进入到压盖304和加样轴302之间的空间，从而能够对压盖304的内部、弹簧306以及加样轴302位于压盖304的部分进行充分地清洗。

同样地，为了防止加样轴302旋转向上运动完全脱离出料器301的出料口，加样轴302的下端、容煤槽303的上方固设有下限位部308；下限位部308卡在压盖304的下端面。由于下限位部308设在压盖304与容煤槽303之间，在加样轴302旋转向上运动过程中，压盖304会先与下限位部308接触，对加样轴302进行止动，从而防止加样轴302旋转向上运动完全脱离出料器301的出料口，避免了煤粉脱离加样轴302的限制直接从出料口落入出料口下方的坩埚内中。

对于下限位部308的形状，其可以为连续的环状凸起或者多个非连续的凸起。考虑到连续的环状凸起，在出料器301翻转过程中，煤粉残存在环状凸起与加样轴302的侧壁之间的夹角处，因此，下限位部308为多个非连续的凸起。由于非连续的凸起与加样轴302之间的夹角空间较小，能够减少煤粉残存在下限位部308与加样轴302之间的夹角处的量，从而能够减小对后续的清洗过程造成影响。

为了进一步减小对后续的清洗过程造成影响，上述凸起的形状可以为弧形，弧形的角度小于或等于180°，这样弧形的凸起与加样轴302之间的夹角会大于或等于90°，在重力的作用下，煤粉很难残存在下限位部308与加样轴302之间的夹角处，从而进一步减小了对后续的清洗过程造成影响。

为了促进煤粉进入容煤槽303中，加样轴302的下端、容煤槽303的上方固设有搅拌部309。由于煤粉颗粒之间的作用力较大，随着煤粉不断地进入容煤槽303，如果煤粉颗粒之间不能够充分地运动，在容煤槽303的周围会出现空隙，使得即使加样轴302上下旋转运动，也不会有煤粉进入容煤槽303中，从而导致加样失败，搅拌部309的设置，能够促进煤粉颗粒之间的运动，使得容煤槽303周围的空间始终充满煤粉，从而能够保证加样头组件3工作的稳定性。

上述搅拌单元4，如图13至图16所示，包括搅拌轴401、驱动搅拌轴401做轴向和旋转运动的驱动单元、供气单元和夹持加样头组件3的加样轴的夹持机构；搅拌轴401为中空结构，搅拌轴401的一端与夹持机构连通，另一端与供气单元连通。

实施时，开启驱动单元，驱动单元驱动搅拌轴401以及夹持机构进行轴向和旋转运动，从而对煤样进行搅拌。

与现有技术相比，本实施例提供的搅拌单元4中驱动单元能够驱动搅拌轴401轴向和旋转运动，使得夹持机构能够在搅拌轴401的带动下进行轴向和旋转运动(螺旋式或脉冲式等复杂运动)，对煤样进行充分地搅拌使煤样更加疏松，有利于煤样的掉落。并且，上述搅拌单元4的结构紧凑，控制精度高。

此外，上述搅拌单元4的搅拌轴401为中空结构，采用中心供气的方式，避免了供气单元的气管缠绕的问题。

需要说明的是，驱动单元驱动搅拌轴401做轴向和旋转运动的方式，可以采用直线电机或丝母和丝杠相互配合来实现搅拌轴401的轴向运动，通过旋转电机来实现搅拌轴401的旋转运动，或者现有技术中，其他任何能够实现搅拌轴401轴向和旋转运动的驱动单元均可，在此不一一限定。

具体来说，上述夹持机构可以包括搅拌气抓座402以及安装在搅拌气抓座402上的两指气抓，两指气抓通过螺钉与搅拌气抓座402固定连接，搅拌气抓座402通过转接法兰403与搅拌轴401固定连接，搅拌气抓座402通过涨紧套与转接法兰403固定连接；两指气抓与搅拌轴401的内部空间连通。

为了提高搅拌单元4的适应性，两指气抓的气抓指上可拆卸地固接有手指404。考虑到两指气抓的气抓指的尺寸相对固定，使得两指气抓所能夹持的部件的尺寸有限，通过更换手指404的尺寸，可以使搅拌单元4能够夹持任何尺寸的加样轴，从而提高搅拌单元4的适应性。

为了防止搅拌轴401在轴向运动幅度过大，上述搅拌单元4还可以包括用于对搅拌轴401进行轴向限位的限位组件。考虑到，如果搅拌轴401向上运动的幅度过大，会导致搅拌杆离开煤样，从而无法对煤样进行搅拌，如果搅拌轴401向下运动的幅度过大，则会导致搅拌杆触碰煤样容器的底部，限位组件可以对搅拌轴401进行轴向限位，从而防止搅拌轴401的轴向运动幅度过大。

具体来说，限位组件可以包括搅拌上限位开关405、搅拌下限位开关406和感应部407；搅拌上限位开关405和搅拌下限位开关406设于驱动单元上，感应部407设于搅拌轴401上；感应部407位于搅拌上限位开关405和搅拌下限位开关406之间。搅拌轴401向上运动，当感应部407与搅拌上限位开关405的位置相对应时，可以触发搅拌上限位开关405，使得驱动单元断电，搅拌轴401停止运动，从而对搅拌轴401向上运动进行限位，避免搅拌杆离开煤样；搅拌轴401向下运动，当感应部407与搅拌下限位开关406的位置相对应时，可以触发搅拌下限位开关406，使得驱动单元断电，搅拌轴401停止运动，从而对搅拌轴401向下运动进行限位，避免搅拌杆的触碰煤样容器的底部。

对于驱动单元的结构，示例性地，其可以包括丝母组件以及驱动丝母组件旋转的伺服电机，丝母组件与搅拌轴401螺纹连接，从而能够实现搅拌轴401的旋转运动。具体来说，丝母组件包括搅拌丝母座408和搅拌丝母409；搅拌丝母409与搅拌丝母座408固定连接，搅拌丝母409与搅拌轴401螺纹连接。示例性地，搅拌丝母座408和搅拌丝母409的数量均可以为多个，且搅拌丝母座408和搅拌丝母409一一对应。

为了扩大伺服电机的转速范围，精确控制搅拌杆的转速，伺服电机可以包括第一伺服电机4010、第二伺服电机4011和行星减速机4012；第一伺服电机4010的动力输出轴与行星减速机4012的动力输入轴固定连接，行星减速机4012的动力输出轴通过同步组件与其中一个丝母组件连接；第二伺服电机4011的动力输出轴通过同步组件与另一个丝母组件连接。第一伺服电机4010与行星减速机4012相互配合输出的转速较低，第二伺服电机4011输出的转速较高，从而扩大伺服电机的转速范围。

具体来说，同步组件包括减速机同步轮4013、减速机同步带4014、伺服电机同步轮4015、伺服电机同步带4016和搅拌轴同步轮4017；行星减速机4012的动力输出轴依次通过减速机同步轮4013、减速机同步带4014和搅拌轴同步轮4017与丝母组件连接；第二伺服电机4011的动力输出轴依次通过伺服电机同步轮4015、伺服电机同步带4016和搅拌轴同步轮4017与丝母组件连接。

示例性地，行星减速机4012的动力输出轴可以通过涨紧套与减速机同步轮4013连接，同样地，第二伺服电机4011的动力输出轴可以通过涨紧套与伺服电机同步轮4015连接，搅拌轴同步轮4017通过螺钉与搅拌轴401固定连接。

为了实现供气单元、搅拌轴401和气爪组件之间的密封连通，搅拌轴401通过搅拌气动接头4018与气抓组件连通；搅拌轴401通过搅拌旋转接头4019与供气单元连通。

为了实现上述搅拌单元4的自动化，其还可以包括电磁阀，搅拌轴401通过电磁阀与气抓组件连通，电磁阀与外部控制器信号连接，外部控制系统控制电磁阀打开，气抓组件通气，夹紧搅拌杆进行轴向和旋转运动，外部系统控制电磁阀关闭，气抓组件的气抓指在气抓组件内部弹簧的作用下自动打开，释放搅拌杆，完成煤样的搅拌。

对于转盘升降单元5，如图17至图19所示，包括转盘501、升降轴502、升降丝杠503、升降减速机504(例如，蜗轮蜗杆减速机)、第一步进电机505、第二步进电机506和升降丝母507；升降丝杠503与升降丝母507套合构成丝杠丝母组件，两者螺纹连接；升降轴502的一端与转盘501固接，另一端与升降减速机504的输出轴固接，升降减速机504的输入轴与第一步进电机505固定连接；升降丝杠503与第二步进电机506的输出轴固接，升降丝母507与升降减速机504的外壳(例如，两者可以通过安装座固接)固接。

实施时，首先，第一步进电机505转动，依次带动升降减速机504、带动升降轴502和转盘501转动一定角度，使得称重杆对准需要称重的坩埚；接着，第一步进电机505停止转动，第二步进电机506正向转动，带动升降丝杠503正向转动，在升降丝杠503和升降丝母507相互配合的作用下，升降丝母507向下运动，并依次带动升降轴502和转盘501向下运动，使得坩埚底部与称重杆相接触，称重杆称得坩埚内的煤粉重量；然后，第二步进电机506反向转动，带动升降丝杆503反向转动，在升降丝杠503和升降丝母507相互配合的作用下，升降丝母507向上运动，并依次带动升降轴502和转盘501向上运动，使得坩埚底部与称重杆分离；最后，第一步进电机505转动，依次带动升降减速机504、带动升降轴502和转盘501再次转动一定角度，使得称重杆对准另一个需要称重的坩埚。重复上述步骤，直到完成所有坩埚内的煤粉的称重。

与现有技术相比，本实施例提供的转盘升降单元5采用升降丝杆503和升降丝母507相互配合，来实现转盘501的轴向运动，由于升降丝杠503的长度能够根据设计进行调整，从而能够增大转盘501的行程。同时，升降丝杠503的形状为规则的柱状，可以根据步进电机的脉冲数、丝杆的行程准确地得到转盘501的行程，控制简单，且能够提高转盘501的行程的精确性，避免转盘501的行程过小无法对坩埚内的煤样进行称重的问题。

为了提高上述转盘升降单元5整体结构的紧凑性，升降减速机504的输出轴可以为中空结构，升降轴502插入升降减速机504的输出轴。利用升降减速机504的输出轴的中空结构，将升降轴502插入升降减速机504中，不仅能够提高两者连接的稳定性，还能够减小升降轴502所占用的空间，提高转盘升降单元5整体结构的紧凑性。

为了进一步提高上述转盘升降单元5整体结构的紧凑性，升降轴502也可以为中空结构，升降丝杠503插入升降轴502。同样地，利用升降轴502的中空结构，将升降丝杠503插入升降轴502中，为升降丝杆503的轴向运动提供了足够的空间，从而进一步提高了转盘升降单元5整体结构的紧凑性。

为了提高整体结构的稳定性，上述转盘升降单元5还可以包括下托板508、支撑轴509和支承座5010；其中，支承座5010、支撑轴509和下托板508从上至下依次固定连接；下托板508与升降丝杠503转动连接；支撑轴509与升降减速机504的外壳滑动连接，支撑轴509通过支承座5010与外部支架固接。下托板508、支撑轴509和支承座5010不仅能够为升降减速机504提供一个安装环境，还能够通过支承座5010与外部支架连接，使得上述转盘升降单元5悬挂固定在外部支架上。同时，考虑到升降丝杠503与下托板508之间的配合以及支撑轴509与升降减速机504的外壳之间的配合，需要将下托板508与升降丝杠503设置为转动连接，支撑轴509与升降减速机504的外壳设置为滑动连接。

为了进一步提高整体结构的稳定性，支撑轴509的数量可以为多个，多个支撑轴509均匀分布在下托板508的外缘。

为了防止升降减速机504在轴向运动过程中碰撞下托板508和支承座5010，可以下托板508上设置升降下限位开关5011，支承座5010上设有升降上限位开关5012。升降丝杠503和升降丝母507驱动升降减速机504向下运动，当升降减速机504接近下托板508时，升降下限位开关5011发送限位信号，使得第二步进电机506关闭，升降减速机504停止运动，实现升降减速机504的下限位；同样地，升降丝杠503和升降丝母507驱动升降减速机504向上运动，当升降减速机504接近支承座5010时，升降上限位开关5012发送限位信号，使得第二步进电机506关闭，升降减速机504停止运动，实现升降减速机504的上限位。

对于升降丝杠503和第二步进电机506的连接方式，升降丝杠503可以通过丝杠联轴器5013以及与丝杠联轴器5013套合的丝杠联轴器外法兰5014与第二步进电机506的输出轴固接。通过丝杠联轴器5013和丝杠联轴器外法兰5014相互配合，能够实现升降丝杠503和第二步进电机506的稳定固接，提高转盘升降单元5的结构稳定性。

为了实现升降丝杠503与下托板508的转动连接，升降丝杠503可以通过升降丝杠轴承5015以及与升降丝杠轴承5015配合的升降丝杠轴承座5016支撑在丝杠联轴器外法兰5014上；升降丝杠503通过升降丝杠轴承5015和升降丝杠轴承座5016与下托板508转动连接，升降丝杠503与升降丝杠轴承5015固定连接，升降丝杠轴承座5016与下托板508固定连接。通过升降丝杠轴承5015和升降丝杠轴承座5016的相互配合，不仅能够实现升降丝杠503与下托板508的转动连接，还能够将升降丝杠503支撑在丝杠联轴器外法兰5014上，实现升降丝杠503与第二步进电机506的稳定连接。

考虑到升降减速机504的输出轴通常为中空结构，为了使第一步进电机505的输出轴能够更好地与升降减速机504的输入轴连接，上述转盘升降单元5还包括转接轴5017，升降减速机504的输入轴通过转接轴5017与第一步进电机505的输出轴固定连接。通过更换不同的转接轴5017，可以实现不同类型的第一步进电机505和不同类型的升降减速机504之间的连接，提高转盘升降单元5的适应性。

示例性的，转接轴5017的直径大于第一步进电机505的输出轴。这是因为，通常第一步进电机505的输出轴的直径小于升降减速机504的输入轴的内径，将转接轴5017的直径设置为大于第一步进电机505的输出轴，能够实现第一步进电机505的输出轴到升降减速机504的输入轴之间的过渡。

同样地，转接轴5017的输入端与第一步进电机505的输出轴也可以通过减速机联轴器5018以及与减速机联轴器5018套合的减速机联轴器外法兰5019，转接轴5017的输出端可以通过相互配合的键和键槽与升降减速机504的输入轴连接。

由于升降轴502的轴向行程和周向转角的精确度决定了转盘501的轴向行程和周向转角的精确度，因此，对于升降轴502的固定方式采用轴向固定和周向固定相结合，示例性地，升降轴502可以通过螺母与升降减速机504的输出轴轴向固定；升降轴502通过相互配合的键和键槽与升降减速机504的输出轴周向固定。双向固定的方式，能够避免升降轴502发生轴向和周向晃动，从而能够将升降减速机504的周向运动和升降丝杠503的轴向运动精确地传送至转盘501，提高转盘升降单元5的控制精度。

需要说明的是，上述各部件之间，如果是固定连接，固定连接的方式可以采用螺钉、螺栓和螺母或焊接均可，在此不一一限定。

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揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤样自动加样装置，其特征在于，包括煤样瓶、拧盖单元、煤样瓶翻转单元、加样头组件、搅拌单元、转盘升降单元、称重单元和转盘；

所述拧盖单元用于打开或关闭煤样瓶的瓶盖；所述煤样瓶翻转单元与加样头组件固定连接，用于翻转加样头组件；所述搅拌单元驱动加样头组件的加样轴轴向和旋转运动；所述加样头组件的出料口位于转盘的坩埚工位的上方；所述称重单元位于转盘的坩埚工位的下方，用于称量坩埚工位中的煤样的质量；所述转盘升降单元与转盘固定连接，用于驱动转盘轴向和旋转运动。

2.根据权利要求1所述的煤样自动加样装置，其特征在于，所述拧盖单元包括拧盖轴、拧盖驱动单元、拧盖供气单元和拧盖气抓；

所述拧盖轴的上端与拧盖气抓固定连接；所述拧盖轴为中空结构，所述拧盖供气单元通过拧盖轴与拧盖气抓的气体进口连通；

所述拧盖驱动单元驱动拧盖轴做轴向和旋转运动。

3.根据权利要求2所述的煤样自动加样装置，其特征在于，所述拧盖驱动单元包括拧盖丝母组件以及驱动拧盖丝母组件周向运动和轴向运动的拧盖伺服电机；所述拧盖丝母组件与拧盖轴转动连接。

4.根据权利要求1所述的煤样自动加样装置，其特征在于，所述煤样瓶翻转单元包括翻转气缸以及与所述翻转气缸固定连接的夹持部件；

所述翻转气缸包括齿条、齿轮和挡块，所述齿轮与齿条啮合，所述挡块固设于齿轮的其中一个齿上。

5.根据权利要求4所述的煤样自动加样装置，其特征在于，所述齿轮的外缘上开设有多个调档孔，所述挡块通过调档孔与齿轮的齿可拆卸地固接。

6.根据权利要求1所述的煤样自动加样装置，其特征在于，所述加样头组件包括出料器、加样轴和驱动器；

所述加样轴的上端与驱动器的输出轴固定连接，所述驱动器驱动加样轴做旋转和轴向运动；

所述加样轴的下端插入出料器的出料口，且与出料口的内壁相接触；

所述加样轴的下端设有容煤槽，所述容煤槽与出料口的内壁构成容煤空间。

7.根据权利要求6所述的煤样自动加样装置，其特征在于，所述加样头组件还可以包括固设于出料器的侧壁的压盖，所述加样轴的上端通过压盖与出料器的侧壁转动连接。

8.根据权利要求1所述的煤样自动加样装置，其特征在于，所述搅拌单元包括搅拌轴、驱动搅拌轴做轴向和旋转运动的驱动单元、供气单元以及夹持加样头组件的加样轴的夹持机构；

所述搅拌轴为中空结构，所述搅拌轴的一端与夹持机构连通，另一端与供气单元连通。

9.根据权利要求1所述的煤样自动加样装置，其特征在于，所述转盘升降单元包括转盘、升降轴、升降丝杠、升降减速机、第一步进电机、第二步进电机和升降丝母；

所述升降轴的一端与转盘固接，另一端与升降减速机的输出轴固接，升降减速机的输入轴与第一步进电机固定连接；升降丝杠与第二步进电机的输出轴固接，升降丝母与升降减速机固接。

10.根据权利要求1所述的煤样自动加样装置，其特征在于，所述升降减速机的输出轴为中空结构，所述升降轴插入升降减速机的输出轴；

所述升降轴为中空结构，所述升降丝杠插入升降轴。