CN110160704A - 一种结构优化的组合砝码加载机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构优化的组合砝码加载机构，包括活塞砝码(31)；所述活塞砝码上部挂接于筒状吊篮砝码(33)的上部筒口中心处；所述吊篮砝码(33)的筒壁底部外侧连出径向的环状砝码托盘，所述砝码托盘(23)上承载了层叠设置的环状盘状砝码(22)；所述活塞砝码上部还通过连接结构连接出一个位于所述吊篮砝码(33)上方的托盘砝码(34)；所述托盘砝码上设置了一组套置的筒状砝码(20)；本发明通过三层板架结构实现砝码的加载。本发明提供一种压力检测中实现自动加载和卸载的砝码结构和布置方式，能任意重量组合加载，具有操作方便、加卸码精准的特点。同时本发明改进加载机构的整体结构设计，支撑导向结构具有稳定性高、导向性好、操作方便的特点。

Description

一种结构优化的组合砝码加载机构

技术领域

本发明涉及一种自动加砝码装置，更具体地说，涉及活塞压力计的结构改进。

背景技术

压力是工业生产中的重要工艺参数之一，在压力检测领域，经常需要检测系统压力，各种形式的压力表、压力传感器、压力变送器是压力检测的常用仪器，其应用遍及化工、石油、航空航天、汽车、发电、介质传输、供水供气等几乎所有流体相关领域。压力表性能直接关系到检测结果的质量，为了保证仪表的检测精度，必须对压力表进行定期的压力校准。如果压力检测不准确，不仅会影响生产效率，降低产品质量，甚至还会造成严重的安全事故，所以压力测量在工业生产中具有特殊的地位。因此，压力表在出厂时或使用过程中定期要进行计量校验，这就要求压力表检测校准工作方便快捷、效率高、检测结果准确。目前常用的压力表的计量校验装置为活塞压力计。活塞压力计一般包括压力产生部分与压力标定部分。压力标定一般采用一系列具有标准重量的砝码产生相应压力，因此要求加码装置及加码过程具有较好的稳定性和实用便捷性。

活塞式压力计是压力表检测校准的常用仪器，砝码一般是活塞式压力计压力表检测校准时的基准，通过特定的砝码组合形成特定的重量经过液压系统转换为液体压力施加于压力表，是压力表检测的通常做法，但是目前的活塞式压力计，砝码加载和卸载工作、判定砝码状态等工作一般由人工完成，操作者重复劳动、工作枯燥，自动化程度低，容易产生检定误差，并且手动操作易受操作者情绪、经验等因素的影响极易损坏砝码及相关部件。也就是说，活塞压力计的砝码加载方式目前主要是人工加载，砝码放置依靠人工搬运，耗时耗力、可靠性和稳定性差，自动化的加码过程和装置十分必要。

发明内容

本发明针对上述问题，本发明提供一种压力检测中实现自动加载和卸载的砝码结构和布置方式，达到自动加卸载的目的。本发明能任意重量组合加载，即在压力检测中实现砝码顺序及自由混合加载和卸载，能够达到自动加卸砝码，具有操作方便、加卸码精准的特点。同时本发明改进加载机构的整体结构设计，支撑导向结构具有稳定性高、导向性好、操作方便的特点。

为了达到上述目的，本发明提供一种结构优化的组合砝码加载机构，包括连接下部活塞杆用于称重或压力标定的活塞砝码；所述活塞砝码上部挂接于筒状吊篮砝码的上部筒口中心处；所述吊篮砝码的筒壁底部外侧连接径向的环状砝码托盘，所述砝码托盘上承载了层叠设置的环状盘状砝码；所述活塞砝码上部还通过连接结构连接出一个位于所述吊篮砝码上方的托盘砝码；所述托盘砝码上设置了一组套置的筒状砝码；所述活塞砝码、所述盘状砝码、所述筒状砝码的外围对称设置了竖向上顶气缸，并配设了多个竖向导向光轴；所述光轴和所述上顶气缸置于下板上；所述光轴中部穿设了由直线轴承连接的中间板，并在顶部与上板连接；所述中间板和上板由中间连接单元固定一体，并一体固定于所述上顶气缸的活塞顶杆顶部；所述盘状砝码设置有连接所述中间板的盘状砝码加载卸载单元；所述筒状砝码设置有连接上板的筒状砝码加载卸载单元。

优选方式下，所述筒状砝码及所述筒状砝码加载卸载单元的结构为：每一层所述筒状砝码的上端设置驱动所述筒状砝码上下移动的驱动机构；所述筒状砝码下方为用于称重或压力检测的托盘砝码；所述筒状砝码由内向外高度依次递减；每一所述筒状砝码上端外柱面设置支撑凸起；所述驱动机构包括对应每一所述筒状砝码支撑凸起圆周上间隔设置的一组水平伸缩的撑码杆，每一所述撑码杆后部连接一个撑码杆驱动气缸；各个所述撑码杆驱动气缸固定于一个由拉砝码气缸竖向驱动的托码塔架上；所述上板固定了所述拉砝码气缸。

优选方式下，所述托码塔架对应所述筒状砝码顶部的状态呈塔型结构设置；每一组所述撑码杆至少为3个；所述托码塔架和所述中间板通过连接螺钉连接，所述托码塔架和所述拉砝码气缸通过连接螺钉连接，所述上板和所述拉砝码气缸通过连接螺钉连接。

优选方式下，所述盘状砝码及所述盘状砝码加载机构为：所述盘状砝码边缘设有凸缘；所述盘状砝码加载机构包括分布在所述盘状砝码外围竖向设置的至少三个相同结构的拉码杆；多个所述拉码杆分别以绕自身轴线转动的方式同步连接了上下移动的竖向驱动单元；所述拉码杆在轴向上对应每一层所述盘状砝码的凸缘设置径向向外的搭接凸盘，每一层的所述搭接凸盘与所述盘状砝码的凸缘搭接面以所述拉码杆由下至上的方向逐渐变大，使得自所述盘状砝码与每一层所述搭接凸盘全部搭接开始，所述拉码杆转动一周由上至下的每一层所述搭接凸盘与所述盘状砝码逐一脱离搭接；其中，每一所述拉码杆通过一个轴承穿设于所述中间板，并通过定位部件与所述中间板在竖向相对固定。

优选方式下，每一所述拉码杆通过固定的齿形带轮连接环绕全部所述拉码杆以及所述盘状砝码外侧的齿形带；其中，一个所述拉码杆的一端设置了驱动所述拉码杆绕轴线自转的拉码杆驱动单元。

优选方式下，其中一个所述拉码杆的一端设置有由挡光片、光电传感器以光栅原理测量所述拉码杆转动位置从而确定所述盘状砝码加载状态的光栅单元。

优选方式下，环绕的所述齿形带轮内侧通过齿形带惰轮向外支撑于所述盘状砝码外部。

此外，所述活塞砝码与所述吊篮砝码的上部筒口接触面以锥面对位：所述吊篮砝码的砝码托盘与所述盘状砝码，以及相邻两个所述盘状砝码之间以内口处的锥面对位。每一所述筒状砝码与所述托盘砝码也以环形锥面相配合。所述托盘砝码的盘面开有两侧为环形锥面的槽，两个环形锥面分别对位相邻两个所述筒状砝码的低端面。

本发明顺序加码是指砝码按固定的重量组合和固定的加载顺序加载砝码重量，例如砝码重量为5kg、10kg、15kg、20kg……，只能按照某一固定的顺序加载，例如5kg→10kg→15kg→20kg……；自由加码是指砝码可自由组合加载重量，按任意顺序加载，例如砝码重量为5kg、10kg、15kg、20kg……，可按照5kg→10kg→15kg→20kg……的顺序加载，也可按照15kg→20kg→5kg→10kg……的顺序加载，或其他任意重量组合和任意顺序加载。

其中筒状砝码和盘状砝码主要功能用来加载，托盘砝码主要功能是用来支撑筒状砝码，吊篮砝码主要功能是用来支撑盘状砝码，活塞砝码的主要功能是在加压系统的压力传导至油缸时，能承受压力而浮起，并顶起托盘砝码和吊篮砝码，从而将已加载的筒状砝码和盘状砝码也一起顶起，实现系统相应压力的标定。

不同重量的组合和加载主要依赖筒状和盘状砝码实现。筒状砝码能实现重量的自由组合加载，盘状砝码能实现大重量砝码的顺序加载。通过筒状砝码和盘状砝码的组合加载，实现大重量条件下的重量自由组合加载。每种砝码零件之间设有锥面定位面或台阶定位面，实现砝码的准确定位和转动时不偏离初始位置。

筒状砝码和盘状砝码边缘设置凸缘，筒状砝码凸缘下方设置撑码杆，控制某一层撑码杆的伸缩以及升降可控制砝码的加载和卸载。盘状砝码凸缘下方设置拉码杆，通过旋转拉码杆使其上的不完整圆盘处于不同位置而实现不同层的盘状砝码的控制。根据检定压力表时的检定点选择不同的砝码，控制系统控制以上动作将不需要加载的砝码抬起，需要加载的砝码落下。

在检定过程中，通过油缸中的液压介质将活塞砝码顶起，而带动托盘砝码和吊篮砝码顶起。在托盘砝码下部设置位置传感器获得砝码的上下位置，设置转速传感器获得砝码转动速度。砝码旋转通过两种方式实现：一是摩擦环带动活塞而带动砝码旋转，另一是通过气嘴吹气作为检定过程中的辅助动力带动砝码旋转。

加卸码装置使用一定时间后，需要将撑码杆等顶起，离开砝码凸缘位置，取出砝码，进行重量校准，通过设置顶起气缸，将撑码杆及支撑撑码杆的托码塔等顶起，实现砝码快速和方便取出和放入。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

1、采用筒状砝码和盘状砝码的组合加载实现了大重量条件下的重量自由组合。筒状砝码的大砝码套在小砝码外部，环环相套，只能有限个砝码的自由组合，且越到中间位置砝码的重量越小。盘状砝码一个压在另一个上面，层层相压，可以有很多个同等重量的大砝码层层加载。二者组合使用，可实现大重量条件下的砝码重量自由组合。

2、在加卸载过程中所有砝码位置能保证准确定位。筒状砝码和托盘砝码之间、每层盘状砝码和相邻层盘状砝码之间、托盘砝码和活塞砝码之间、吊篮砝码和活塞砝码之间、盘状砝码和吊篮砝码之间均设置锥面，保证所有砝码之间的定位准确和可靠。

附图说明

图1是本发明组合砝码加载机构砝码的布置结构示意图。

图2是图1中A处放大结构示意图。

图3是图1中B处放大结构示意图。

图4是本发明组合砝码加载机构中筒状砝码的尺寸说明示意图。

图5是本发明组合砝码加载机构整体结构示意图。

图6是本发明组合砝码加载机构的砝码加载原理示意图。

图7是本发明组合砝码加载机构的加载导向原理结构示意图。

图8是盘状砝码加载状态的俯视结构示意图。

图9是三根拉码杆实现三个盘状砝码加载的第一状态结构示意图。

图10是三根拉码杆实现三个盘状砝码加载的第二状态结构示意图。

图11是三根拉码杆实现三个盘状砝码加载的第三状态结构示意图。

图12是三根拉码杆实现三个盘状砝码加载的第四状态结构示意图。

图13是图8三根拉码杆实现三个盘状砝码加载的俯视结构示意图。

图14是图13中拉码杆的侧视结构示意图。

图15是图13中拉码杆顶部的俯视结构示意图。

图16是四根拉码杆实现四个盘状砝码加载的俯视结构示意图。

图17是图16中拉码杆的侧视结构示意图。

图18是五根拉码杆实现五个盘状砝码加载的俯视结构示意图。

图19是图18中拉码杆的侧视结构示意图。

图20是气嘴吹动托盘砝码的装置原理示意图。

图21是托盘砝码逆时针转动的状态图。

图22是托盘砝码顺时针转动的状态图。

图23是一种光栅设置结构图。

图24是图21中圈内局部放大图。

图25是图22中圈内局部放大图。

图26是另一种光栅设置结构图。

图27是本发明组合砝码加载机构中外围导向驱动的设置原理结构示意图。

图28是图27中导向驱动设置原理的补充结构示意图。

图29是相对图28提升状态的结构示意图。

图30是相对图28和图29进一步提升检修状态的结构示意图。

图31是本发明组合砝码加载机构中底部下板的布置结构示意图。

具体实施方式

如图1-7、27-31所示，本发明组合砝码加载机构，包括连接下部活塞杆92用于称重或压力标定的活塞砝码31；所述活塞砝码31上部挂接于筒状吊篮砝码33的上部筒口中心处；所述吊篮砝码33的筒壁底部外侧连出径向的环状砝码托盘23，所述砝码托盘23上承载了层叠设置的环状盘状砝码22。所述活塞砝码31上部还通过连接结构连接出一个位于所述吊篮砝码33上方的托盘砝码34；所述托盘砝码34上设置了一组套置的筒状砝码20。所述盘状砝码22设置有独立的盘状砝码加载卸载单元。所述筒状砝码20设置有独立的筒状砝码加载卸载单元。

筒状砝码加载机构(筒状砝码加载卸载单元)可以参考中国专利201410229031.4公开了一种自由组合自动加码装置中驱动砝码上下移动的驱动机构。该专利也是设计了一种用于压力检测领域的自动加码的结构，包括一组套置的筒状砝码，每一层所述砝码的上端设置驱动所述砝码上下移动的驱动机构；所述砝码下方附带称重或压力检测机构的砝码托盘。砝码的高度由内向外依次递减；每一所述砝码上端外露的柱面开设支撑槽，对应设置支撑杆、内环、中环和外环。

最优方式下，本发明筒状砝码以及其加载机构的设置方式为：

筒状砝码包括一组套置的筒状砝码20，每一层所述筒状砝码20的上端设置驱动所述筒状砝码20上下移动的驱动机构；所述筒状砝码20下方为用于称重或压力检测的托盘砝码34；筒状砝码20由内向外高度依次递减；每一筒状砝码20上端外柱面设置支撑凸起91。

筒状砝码的驱动机构包括对应每一所述筒状砝码20支撑凸起91圆周上间隔设置的一组水平伸缩的撑码杆27，每一组所述撑码杆27至少为3个。每一撑码杆27后部连接一个撑码杆驱动气缸24；各个撑码杆驱动气缸24固定于一个由拉砝码气缸98竖向驱动的托码塔架25上。托码塔架25对应筒状砝码20顶部的状态呈塔型结构设置。

盘状砝码加载卸载单元可以选用中国专利CN201410227718.4一种顺序加码装置的支撑单元或类似整体参考该专利实现。也可以选用中国专利CN201710373500.3一种自动顺序加码机构中的加载卸载部分。

中国专利CN201410227718.4公开了一种顺序加码装置，包括一个底部设置升降机构的托板，所述托板上通过支撑单元层叠设置盘状砝码；每一层砝码边缘形成凸缘，倒置悬空搭接在所述支撑单元的支撑部件上；相邻两层之间的设置关系满足加载时不会发生干涉。此外，最底层砝码下方与所述托板之间附带称重或压力检测机构的砝码托盘。中国专利CN201710373500.3公开了一种自动顺序加码机构，包括若干盘状砝码、称重部分和加载卸载部分。称重部分包括称重盘；加载卸载部分包括支撑柱组件；每一支撑柱组件包括下部杆段为光杆段的支撑柱、依次套接光杆段的套管，以及支撑于支撑柱和套管之间的弹性体；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，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。

最优方式下，本发明盘状砝码及其加载卸载单元的设置方式为：

盘状砝码包括若干层叠、边缘设有凸缘的盘状砝码22，以及称重部分和加载卸载部分；所述称重部分包括托起所述盘状砝码称重的砝码托盘23。

所述加载卸载部分(盘状砝码加载卸载单元)包括分布在盘状砝码22外围同心方向设置的至少三个相同结构的拉码杆16；多个所述拉码杆16分别以绕自身轴线转动的方式同步连接了上下移动的竖向驱动单元。如图8所示，每一拉码杆16通过固定的齿形带轮15连接环绕全部拉码杆16以及盘状砝码22外侧的齿形带14。环绕的所述齿形带轮15内侧通过齿形带惰轮36向外支撑于盘状砝码22外部。

如图9-19所示，拉码杆16在轴向上对应每一层所述盘状砝码22的凸缘设置径向向外的搭接凸盘95。

如图9-12，图16、图18所示，侧向引线引出的凸盘95，每一层的搭接凸盘95与盘状砝码22的凸缘搭接面(如图6)以拉码杆16由下至上的方向逐渐变大，使得自所述盘状砝码22与每一层搭接凸盘95全部搭接开始所述拉码杆16转动一周由上至下的每一层搭接凸盘95与盘状砝码22逐一脱离搭接。具体如图9-12，图16、图18所示，结合图14、17、19，分别表示三个搭接凸盘95与三个盘状砝码22、四个搭接凸盘95与四个盘状砝码22，以及五个搭接凸盘95与五个盘状砝码22配合的结构。图9-12，三个搭接凸盘95与三个盘状砝码22，随着拉码杆16转动，显示出了不同搭接的状态。

根据以上表述，每一个拉码杆16的一端还设置了驱动拉码杆绕轴线自转的拉码杆角度控制装置10。本发明的竖向驱动单元包括一个由驱动组件驱动实现上下移动的中间板7；每一拉码杆16通过一个轴承13穿设于中间板7，并通过定位部件与中间板7在竖向相对固定。

此外，具体说明“搭接面”。盘状砝码22为圆盘状，搭接面为盘状砝码22与每一层所述搭接凸盘95自接触至脱离的扇形面，其大小可以以圆盘盘面扇形的角度确定。优选方式下，搭接凸盘95如图所示为绕拉码杆16轴线的不完全盘面；为保证最上层盘状砝码的加载，最上层的所述搭接凸盘95相对所述拉码杆16一个侧部方向的盘面全部缺失，从而保证最上层的所述搭接凸盘可以完全与最上层所述盘状砝码的脱离。

如图15所示，一个所述拉码杆16的一端设置有由挡光片11、光电传感器12以光栅原理测量拉码杆16转动位置从而确定盘状砝码22加载状态的光栅单元。

优选方式下，如图1所示，活塞砝码31与所述吊篮砝码33的上部筒口接触面以锥面对位；吊篮砝码33上的砝码托盘23与盘状砝码22，以及相邻两个盘状砝码22之间以内口处的锥面对位。每一所述筒状砝码20与所述托盘砝码34也以环形锥面相配合；最优方式为，所述托盘砝码34的盘面开有两侧为环形锥面的槽，两个环形锥面分别对位相邻两个筒状砝码20的低端面。

本发明的框架以及提升结构如图27-31所示。活塞砝码31、盘状砝码22、筒状砝码20的外围对称设置了竖向上顶气缸99，并配设了多个竖向导向光轴4。

如图31，所述光轴4和所述上顶气缸99置于下板9上。如图27-30，所述光轴4中部穿设了由直线轴承5连接的中间板7，并在顶部与上板8连接；所述中间板7和上板8由中间连接单元固定一体，并一体固定于所述上顶气缸99的活塞顶杆89顶部。所述上板8用作所述筒状砝码20驱动砝码上下移动驱动机构的主动部件，连接了托码塔架25；所述中间板7用作所述盘状砝码22竖向驱动单元的主动部件，连接了拉码杆16。

所述盘状砝码加载卸载单元包括一个由驱动组件驱动实现上下移动的中间板7上；每一所述拉码杆16通过一个轴承13穿设于所述中间板7，并通过定位部件与所述中间板7在竖向相对固定。

所述筒状砝码加载卸载单元包括一个固定所述拉砝码气缸98和所述托码塔架25的上板8。中间板7和上板8通过拉砝码气缸98和托码塔架25连接。

其中所述托码塔架25和中间板7通过连接螺钉88连接，托码塔架25和拉砝码气缸98通过连接螺钉87连接，上板8和拉砝码气缸98通过连接螺钉96连接。平时工作时，拉砝码气缸98可拉动托码塔架25再带动中间板7上下运动。需要顶起中间板7时，将连接螺钉93拧开，使上板8与导向光轴4分离，上顶气缸99的活塞顶杆89顶动上板8再带动拉码杆角度控制装置10即托码塔架25部分以及中间板7沿导向光轴4向上运动。

布置砝码时，活塞砝码位于大致中心位置，其上设置托盘砝码和吊篮砝码，托盘砝码上设置筒状砝码，吊篮砝码上设置盘状砝码。整体上为筒状砝码在上而盘状砝码在下的布置方式。由于筒状砝码在加载时互不影响，可以实现砝码重量的自由组合加载，而盘状砝码在加载时，上面的砝码需要压在下面的砝码上，只能实现砝码重量的顺序组合加载。通过筒状砝码和盘状砝码的组合加载，实现了大重量条件下的重量自由组合加载。

筒状砝码上部设有凸缘，在凸缘下部设置可伸缩的撑码杆，撑码杆接近凸缘的一端可伸入筒状砝码凸缘下方，对筒状砝码进行上下位置的升降操作，实现筒状砝码的加载和卸载。盘状砝码上部外侧设有凸缘，在凸缘下部设置可变换位置的拉码杆，拉码杆可伸入不同层的盘状砝码凸缘下方，控制不同层砝码的顺序加载和卸载。

筒状砝码下部设有锥面(内锥面或外锥面)，托盘砝码上相应位置也设有和筒状砝码相对应配合的锥面(筒状砝码是内锥面，则托盘砝码上相应位置设置外锥面，筒状砝码是外锥面，则托盘砝码上相应位置设置内锥面)，以实现筒状砝码的准确定位，同时保证砝码在转动过程中不发生位置偏移。盘状砝码上、下部内侧均设有内锥面或外锥面，如果某一砝码相邻上层砝码下侧是内锥面，则该层砝码上侧是外锥面，反之亦然；如果某一砝码相邻下层砝码上侧是内锥面，则该层砝码下侧是外锥面，反之亦然。通过锥面保证加卸载过程中盘状砝码位置的准确性和在转动过程中不发生位置偏移。活塞砝码上部设置台阶圆柱，托盘砝码下部设置与之相配合的台阶圆柱，如果活塞砝码上设置的是外圆柱，则托盘砝码上是内圆柱，如果活塞砝码上设置的是内圆柱，则托盘砝码上是外圆柱，通过圆柱之间的配合实现二者的准确定位。活塞砝码外缘设置外锥面，吊盘砝码内侧设置与之相配合的内锥面，通过锥面实现二者准确定位。吊盘砝码下部圆盘上表面，设置与之相邻的盘状砝码锥面相对应的内锥面或外锥面，以实现盘状砝码和吊篮砝码之间的准确定位。

托盘砝码、吊篮砝码和活塞砝码只有一件，而筒状砝码和盘状砝码为多件。各砝码重量和尺寸按如下规则确定。

重量：筒状砝码重量最轻的放在中间，根据重量依次向外排列，重量最重的在最外侧。盘状砝码重量均相等。吊篮砝码与盘状砝码重量相等。活塞砝码和托盘砝码重量之和为仪器鉴定的最小量值。

尺寸：筒状砝码的高度从中间到外侧高度依次减小，直径依次增大，满足以下关系：

直径：Di＜di+1；

高度：Hi＞Hi+1。

D为筒状砝码的外径，d为筒状砝码的内径，i为由内向外排列的筒状砝码的编号，i为自然数且i≥1。

较大的筒状砝码和盘状砝码采用分体结合式砝码，筒状砝码为环环相扣式的分体结构，在内环分体砝码外缘设置台阶以固定外环分体砝码；盘状砝码为层层相叠式的分体结构，下层砝码内侧上面和上层砝码外侧下面设置斜面，保证定位。采用分体式砝码的好处是降低了校准砝码时的仪器设备要求。本发明装置中砝码的定位可以依靠不同的形状、角度的锥面或其他方式替代。

上板8、光轴4、中间板7、下板9、托码塔架25、固定套或直线轴承3、直线轴承5和支腿1组成本发明装置的框架；筒状砝码20、托盘砝码34、盘状砝码22、吊篮砝码33和活塞砝码31组成本发明装置的砝码载荷系统；拉码杆角度控制装置10、直线轴承13、齿形带14、齿形带轮15、齿形带惰轮36、拉码杆16、撑码杆驱动气缸24和撑码杆27组成本发明装置的砝码加卸载的控制机构；皮带17、皮带轮18、电机19、吹气柱28组成本发明装置的砝码旋转驱动系统；挡光片11、光电传感器12、传感器支撑架30、距离传感器29、速度传感器37组成本发明装置的动作位置检测机构；上顶气缸99和连接柱26组成本发明装置的砝码维护时便捷操作机构。

上板8、光轴4、固定套或直线轴承3和下板9之间固定连接，中间板7和托码塔架25之间固定连接，中间板7可以通过直线轴承5沿着光轴4上下滑动；上板8、托码塔架通过拉砝码气缸98连接，拉砝码气缸98的运动可以实现托码塔架25带动撑码杆27，实现筒状砝码上下运动进行筒状砝码加卸载动作，同时，还可带动托码塔架25中间板7再带动拉码杆16上下运动，从而实现盘状砝码上下运动，进行盘状砝码加卸载动作。

安装在托码塔架25上的撑码杆驱动气缸24，驱动撑码杆27沿水平方向伸缩运动，控制其与筒状砝码凸缘的相对位置，实现不同筒状砝码的动作控制。根据筒状砝码高度，设置多层撑码杆27，在同一层上，设置多个撑码杆27，一般不少于3个。

拉码杆16下部设置有多层不完整圆盘，即存在缺口的圆盘台阶，当拉码杆16绕其自身轴线旋转时，不同层的不完整圆盘缺口与盘状砝码凸缘位于不同的相对位置，拉码杆由拉码杆角度控制装置10驱动而转动，使其上的不完整圆盘的凸出部分处于不同位置而伸入不同层的盘状砝码22的凸缘下部，实现不同盘状砝码的动作控制。多个盘状砝码层层相叠放置在吊篮砝码33上，多个筒状砝码环环相套放置在托盘砝码34上实现加载。在中板7上通过直线轴承13，设置有多个拉码杆16，一般不少于3个，其中一个拉码杆16与拉码杆角度控制装置10相连可由其带动，每个拉码杆16上均设置齿形带轮，通过齿形带将多个拉码杆连接联动，保证不同拉码杆上的不完整圆盘处于沿砝码中心对称的位置。通过设置齿形带惰轮36使齿形带张紧。

如图20-26所示，在托盘砝码周边设置吹气嘴，在托盘砝码上边缘部位设置挡风孔，当转速不足时，通过气压吹动托盘砝码增加转速。当加压系统加载，压力顶起活塞带动托盘砝码将砝码顶起，在摩擦环作用下，砝码盘带动砝码开始旋转。在托盘砝码下方设置传感器，实时测量托盘砝码转速，当转速低于摩擦环的转速后，控制系统控制气嘴对托盘砝码吹气，使托盘砝码旋转速度增加，这样保证砝码转速始终达到或超过相应标准规定的最低值，当砝码卸载或者加载，需要托盘砝码与摩擦环接触时，托盘砝码与摩擦环的转速接近，避免了相对运动速度差异产生摩擦而可能导致的磨损，以提高仪器长期使用时，计量精度的稳定性。

具体说，油缸35中的液压介质将活塞砝码31顶动，而带动已加载的砝码顶起和悬浮。当活塞未被顶起时，活塞砝码31下端面与摩擦环32上端面接触，摩擦环32带动活塞砝码31进而带动其他砝码旋转，当活塞砝码31被顶起时，加载的筒状砝码及盘状砝码、吊篮砝码、活塞砝码和托盘砝码依靠惯性继续转动，在有些情况下，当依赖惯性不足以维持砝码持续转动时，设置吹气柱28向作为独立的动力源带动砝码持续旋转。摩擦环32依靠与底板相连的电机19带动旋转。

码盘的浮起和转动过程：油缸35中的液压介质有足够压力时，将活塞砝码31顶动，而带动已加载的砝码顶起和悬浮。当活塞砝码尚未被顶起时，活塞砝码31外侧下端面与摩擦环32上端面接触，电机19通过皮带轮带动皮带17再带动摩擦环通过摩擦力带动活塞砝码31及其他砝码旋转，当活塞砝码31被顶起时，加载的筒状及盘状砝码、吊篮砝码、活塞砝码和托盘砝码依靠惯性继续转动。设置吹气柱28作为辅助动力源向托盘砝码吹气，在无外界机械摩擦力作用与砝码系统情况下，当砝码转动惯性不足以维持砝码持续转动时，能使得砝码继续旋转。

图中包括气压控制器83、加压装置84、控制装置85以及压紧螺母81。

托盘砝码34支撑于活塞砝码31之上，托盘砝码34上放置砝码，当托盘砝码34未被顶起时，活塞砝码31与下部摩擦环32接触，当活塞受到压力被顶起时，托盘砝码34及其上砝码能一同被顶起，托盘砝码34与摩擦环32脱离接触。沿托盘砝码圆周对称布置若干个气嘴，气嘴的出气口与托盘砝码的夹角为α(0≤α≤90)。当托盘砝码逆时针方向旋转时，托盘砝码的夹角如图21所示，当托盘砝码顺时针方向旋转时，托盘砝码的夹角如图22所示。气嘴与气源之间设置电磁阀，电磁阀由控制系统控制。托盘砝码34下部设置速度传感器37，较优的情况是光电传感器，在托盘砝码34下部对着传感器的一面，设置两种颜色相间的条纹等图形涂层(如图23和26)，用于速度传感器的速度信号感知，图形数量大于等于1。

在使用过程中，当托盘砝码34未被顶起时，与托盘砝码34一体的活塞砝码31与下部摩擦环32接触，摩擦环32受外力使其转动，托盘砝码34由摩擦环32带动旋转。当活塞受到压力被顶起时，托盘砝码34及其上的砝码被一同顶起，活塞砝码31与摩擦环脱离接触，此时其旋转运动由惯性维持。当惯性不足时，托盘砝码34与砝码的转速降低，被速度传感器感知，并传输信号至控制系统，控制系统控制电磁阀，气嘴28向托盘砝码34吹气，使托盘砝码转速加速，达到预定速度后，停止吹气。整个过程中，所有气嘴与托盘砝码径向夹角相同，受力均匀，除了加快速度，不打破砝码盘及砝码的平衡状态。

为实现砝码转速的测量，图中所示为本发明较优的实施原理。本发明中气嘴可以是其他气动的加快托盘砝码转速的结构形式，速度传感器可以是其他原理的计量速度的装置。

拉码杆角度控制装置16可由步进电机、伺服电机或旋转气缸等控制。

在其中一个拉码杆上设置挡光片11，拉码杆转动时带动挡光片转动，在挡光片周围设置多个光电传感器12，当拉码杆转动至不同位置时，光电传感器12能够感知其位置，从而知道拉码杆角度，可获知哪一个盘状砝码在被加卸载操作。

设置两个传感器支撑架30，其中一个用于固定距离传感器29，另一个用于固定速度传感器37。通过距离传感器29测量托码盘的高度位置，通过速度传感器37测量砝码转速。传感器支撑架30安装于与底板固定连接的滑道上(滑道可单独设置，也可借用气缸外立面的槽)。距离传感器29可用霍尔原理的传感器实现，速度传感器可用光电原理的传感器并且在托码盘下表面设置不同颜色的涂层(或粘结层)来实现。

本发明装置的工作过程主要包括：砝码的加载过程，全部砝码的卸载过程、托码盘的浮起和转动过程，砝码放入和取出装置的过程。

砝码的加载过程：活塞砝码31和托盘砝码34始终处于加载状态。筒状砝码20的加载，初始时全部筒状砝码20放在托盘砝码34上，撑码杆驱动气缸24动作，使之驱动相连接的撑码杆27伸出至不加载的筒状砝码对应的砝码凸缘下部，拉砝码气缸98动作，将要卸载的砝码提起实现筒状砝码的卸载，未卸载的砝码即加载的砝码。盘状砝码22和吊篮砝码33的加载，初始时全部盘状砝码22放在吊篮砝码33上，控制拉码杆16的转动角度，将拉码杆下方不完整圆盘凸出部分转至不加载盘状砝码或吊篮砝码33的凸缘下方，拉砝码气缸23动作，将要卸载的砝码提起实现砝码的卸载，未卸载的砝码即加载的砝码。

全部砝码的卸载过程：将所有撑码杆27伸出至对应砝码凸缘下部，同时，控制拉码杆转动角度将拉码杆下方不完整圆盘凸出部分转至所有砝码凸缘下方，拉砝码气缸23动作，带动所有砝码向上抬起，卸载所有砝码。

砝码放入和取出装置的过程：砝码需要从本装置拆下检测重量等操作时，控制撑码杆驱动气缸24和拉码杆16的转动角度，使所有砝码处于加载状态，即筒状砝码20与托盘砝码34接触，盘状砝码22与吊篮砝码33接触。将上板8与光轴4之间的连接脱开，上顶气缸99运动，顶动上板8带动托码塔架25及中间板7，再带动拉码杆16，整体向上移动，使所有砝码外露，便于放入和取出砝码。

图中所示为本发明的原理。本发明装置中拉砝码气缸98，撑码杆驱动气缸24，上顶气缸99采用气动驱动为较优的方式，但可用丝杠螺母机构、液压油缸机构、电磁驱动机构或其他可以实现直线运动的机构实现。动力装置可以相应的是气泵、电机、液压马达等。距离传感器29和速度传感器37设置于托盘砝码34的底部下方，可以将二者设置到托盘砝码34上方或其他的位置替代。拉砝码气缸98设置于托码塔架25的上方，可以将拉砝码气缸98设置于顶板8上，或者以其他可实现托码塔架25和上板8之间相对运动的方式和位置替代。本图中筒状砝码为6个，对应的托码塔有6层，每层设置的撑码杆有3个。实际中，可以根据需要，设置N个筒状砝码，托码塔层数可以≥N层，每层对应的撑码杆数量≥2个。图中盘状砝码数量为3个，每个拉码杆上设置不完整圆盘台阶数量为3个，拉码杆数量为3个。实际中，可以根据需要，设置N个盘状砝码，每个拉码杆不完整圆盘台阶数量≥N层，拉码杆的数量≥2个。拉码杆的转动角度通过位置传感器控制，3个砝码对应4个位置传感器。如设置N个砝码，则需要N+1个位置传感器，感知拉码杆的转动角度，从而实现盘状砝码的加卸载替代。此位置传感器较佳状态下为光电传感器，也可采用其他原理传感器代替。齿形带14和齿形带轮15可以设置于直线轴承13的下方，也可以设置于直线轴承13的上方。

支腿1与下板9固定，下板9上设置直线轴承3，用直线轴承3为导向光轴4定位，也可选用导套或固定套。通过导向光轴4实现下板9和上板8连接，中间板7与直线轴承5连接，通过直线轴承5可在导向光轴4上进行上下运动。上顶气缸99安装在下板9和上板8之间，气缸活塞(活塞顶杆89)和缸体分别与下板9和上板8相连接。

需要抬起上板8及砝码加卸载装置时，拧开固定上板8和导向光轴4之间的螺钉93，上顶气缸99运动，将上板8、砝码加卸载装置80及中间板7顶起，在直线轴承5外部的连接套上设置弹簧销6，在导向光轴4上设置环形槽，上顶气缸99顶起上板8、砝码加卸载装置80及中间板7时，弹簧销6插入导向光轴4的环槽中，或者不设置环形槽，弹簧销6直接插入直线滑轨4的上端面，以避免上顶气缸99突然失气时，上板8突然降落，保证砝码取出和放入时操作者的人身安全。

图中所示为本发明的原理。本发明中顶起气缸可以用丝杆螺母机构、液压油缸机构、电磁驱动机构或其他可以实现直线运动的机构实现。

本发明将筒状砝码的自由组合加码方式和盘状砝码的顺序组合加码方式联合使用，充分利用两种加码方式的优点，用较少的砝码数量和较小的体积实现了不同砝码重量的组合和加载。

此外，采用气嘴作为辅助动力带动砝码旋转，能使托码盘在无机械摩擦力作用情况下实现旋转，有效降低外界干扰。采用传感器感知砝码转速，能够实时监控砝码运转状态，提高测量结果的可靠性。采用顶起气缸顶起撑码杆及支撑撑码杆的托码塔等，可实现砝码方便的取出和放入。

本发明装置采用三板式结构，上板、下板与直线滑轨固定，构成基本框架，中间板可以在直线滑轨上运动；下板与中间板通过固定套相连接，固定套可以是直线轴承，直线滑轨通过固定套和垫板固定在下板，中间板通过直线轴承可实现上下运动；在本装置上可安装相应的控制砝码加卸载、浮起等动作的装置，实现自动加卸码。

针对目前活塞压力计加卸砝码主要依靠人工实现砝码加卸载，没有支撑导向的装置保证工作的稳定性可靠性。而采用三板结构安装直线轴承，中间板通过直线轴承在直线滑轨上运动实现加卸砝码动作，结构简单实用、可靠性和稳定性高。不会发生砝码加载时的倾斜等问题。采用顶起气缸顶起上板及控制砝码加卸载装置，可降低体力劳动，方便快捷的实现砝码放入和取出。

本发明不对系统产生显著干扰情况下，保证托盘砝码和砝码转速符合设定值。当托盘砝码转动惯性不足时，对托盘砝码施加外力使托盘砝码转动，人工施加作用力时，无法准确控制其大小，容易破坏托盘砝码原有的转动状态，降低了计量效率和读数精确性，并且可能对活塞杆产生伤害。本发明通过均匀布置在托盘砝码周围的气嘴，对托盘砝码间歇性吹气来提高转动速度，直至托盘砝码转动速度符合设定值的要求，由于气嘴均匀布置在托盘砝码周围，对托盘砝码产生的气体压力也沿托盘砝码周边均布，故托盘砝码受力是均匀的，且由于是气体吹，托盘砝码与气嘴无机械接触，故气吹增速过程不会对托盘砝码转动产生显著干扰。

本发明保证砝码卸载或加载时，托盘砝码和摩擦环接触过程中，二者转速基本一致，避免了二者接触时摩擦产生的磨损可能导致的砝码重量不准。现有的活塞压力计托盘砝码依靠操作者识别转动速度，本发明采用速度传感器可以实时检测托盘砝码的转速，当发现速度低于规定的速度时，控制系统控制气嘴吹气增加托盘砝码转速至设定值，即在整个计量过程中，托盘砝码转速能始终接近设定值(可以是摩擦环转速)，避免了二者转速不一致可能导致的摩擦。

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 (4)

1.一种结构优化的组合砝码加载机构，其特征在于，包括连接下部活塞杆(92)用于称重或压力标定的活塞砝码(31)；

所述活塞砝码(31)上部挂接于筒状吊篮砝码(33)的上部筒口中心处；所述吊篮砝码(33)的筒壁底部外侧连出径向的环状砝码托盘(23)，所述砝码托盘(23)上承载了层叠设置的环状盘状砝码(22)；

所述活塞砝码(31)上部还通过连接结构连接出一个位于所述吊篮砝码(33)上方的托盘砝码(34)；所述托盘砝码(34)上设置了一组套置的筒状砝码(20)；

所述活塞砝码(31)、所述盘状砝码(22)、所述筒状砝码(20)的外围对称设置了竖向上顶气缸(99)，并配设了多个竖向导向光轴(4)；所述光轴(4)和所述上顶气缸(99)置于下板(9)上；所述光轴(4)中部穿设了由直线轴承(5)连接的中间板(7)，并在顶部与上板(8)连接；

所述中间板(7)和上板(8)由中间连接单元固定一体，并一体固定于所述上顶气缸(99)的活塞顶杆(89)顶部；

所述盘状砝码(22)设置有连接所述中间板(7)的盘状砝码加载卸载单元；

所述筒状砝码(20)设置有连接上板(8)的筒状砝码加载卸载单元。

2.根据权利要求1所述结构优化的组合砝码加载机构，其特征在于，所述筒状砝码及所述筒状砝码加载卸载单元的结构为：

每一层所述筒状砝码(20)的上端设置驱动所述筒状砝码(20)上下移动的驱动机构；所述筒状砝码(20)下方为用于称重或压力检测的托盘砝码(34)；所述筒状砝码(20)由内向外高度依次递减；每一所述筒状砝码(20)上端外柱面设置支撑凸起(91)；

所述驱动机构包括对应每一所述筒状砝码(20)支撑凸起(91)圆周上间隔设置的一组水平伸缩的撑码杆(27)，每一所述撑码杆(27)后部连接一个撑码杆驱动气缸(24)；各个所述撑码杆驱动气缸(24)固定于一个由拉砝码气缸(98)竖向驱动的托码塔架(25)上；

所述上板(8)固定了所述拉砝码气缸(98)。

3.根据权利要求2所述结构优化的组合砝码加载机构，其特征在于，所述托码塔架(25)对应所述筒状砝码(20)顶部的状态呈塔型结构设置；每一组所述撑码杆(27)至少为3个；

所述托码塔架(25)和所述中间板(7)通过连接螺钉(18)连接，所述托码塔架(25)和所述拉砝码气缸(98)通过连接螺钉(17)连接，所述上板(8)和所述拉砝码气缸(98)通过连接螺钉(16)连接。

4.根据权利要求1所述组合砝码加载机构，其特征在于，所述盘状砝码及所述盘状砝码加载卸载单元为：

所述盘状砝码(22)边缘设有凸缘；

所述盘状砝码加载卸载单元包括分布在所述盘状砝码(22)外围竖向设置的至少三个相同结构的拉码杆(16)；多个所述拉码杆(16)分别以绕自身轴线转动的方式同步连接了上下移动的竖向驱动单元；

所述拉码杆(16)在轴向上对应每一层所述盘状砝码(22)的凸缘设置径向向外的搭接凸盘(95)，每一层的所述搭接凸盘(95)与所述盘状砝码(22)的凸缘搭接面以所述拉码杆(16)由下至上的方向逐渐变大，使得自所述盘状砝码(22)与每一层所述搭接凸盘(95)全部搭接开始所述拉码杆(16)转动一周由上至下的每一层所述搭接凸盘(95)与所述盘状砝码(22)逐一脱离搭接；

其中，每一所述拉码杆(16)通过一个轴承(13)穿设于所述中间板(7)，并通过定位部件与所述中间板(7)在竖向相对固定。