CN113819992A - 一种用于大质量砝码量值传递的自动检定装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大质量砝码量值传递的自动检定装置及其工作方法。该装置包括中央立柱、横梁、对称设置在横梁两侧的托盘、配衡砝码自动加载机构、砝码小车；托盘与横梁上的吊耳通过不脱离稳定装置连接。该装置针对大质量砝码加载居中困难的问题，采用自动归中技术，将置于称量盘不同位置的砝码或被测物，通过旋转盘的升降，配合称量盘在重力作用下的摆动将偏载的砝码移动到中心位置。

Description

一种用于大质量砝码量值传递的自动检定装置及其工作方法

技术领域

本发明具体涉及一种用于大质量砝码量值传递的自动检定装置及其工作方法，属于砝码检定设备的技术领域。

背景技术

大质量砝码覆盖航空航天、汽车、船舶、动车、机械重工等国家重点支持和重点发展领域，是衡器检定或校准的唯一标准器，其检测的需求在不断增加，而且由于衡器是我国贸易结算中的主要计量器具，其示值准确性是贸易结算中的重要技术依据，所以大质量砝码量值的稳定性和可靠性更呈现其重要特质，甚至影响整个衡器产业的良性发展。

目前国内的砝码检测装置大部分都为手动检测，通过人工操作在质量比较仪或双盘杠杆式机械大天平上加、卸载进行质量检测。然而，手动检测装置由于操作人员在操作时产生的误差会严重影响检定结果。尤其是大质量砝码标准砝码多以大量20kg的标准砝码叠加实现，称量过程中需要反复加减砝码，加卸载砝码操作繁琐，不仅给检测人员带来搬运不便，而且完成一个砝码检定耗时很长，这对纯电子衡器或者纯机械天平都有一定的时间蠕变影响。因此实现自动加载和自动化操作，减少温度漂移和时间蠕变的影响是目前大质量砝码量值传递急需解决的问题。

对于杠杆式天平，当天平工作时其杠杆平衡机构中的刀承支承于边刀，天平休止时刀承离开边刀，天平刀子处于休息状态；完成大质量砝码的量值传递采用ABA、ABBA或AB1B2B3…A的方式，一个测量循环内称量盘上要多次交替加卸载标准砝码和被检砝码，天平持续处于工作和休息状态，每次开天平刀子刀承相对位置有可能有微小位移从而引起系统误差，使得砝码量传精度也会受到影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于大质量砝码量值传递的自动检定装置。

本发明还提供一种上述自动检定装置的工作方法。

发明概述：本装置是一套大质量砝码的智能化自动检定装置，用于F2及以下等级50kg～200kg大砝码的检定。该装置从加卸配衡砝码、被检砝码、标准砝码，到数据处理、出具检定记录等均实现智能化。该装置采用量值传递中的比对传递原理，利用电磁天平，在称量盘上进行标准砝码和被检砝码的同量值比对；在已知标准砝码质量值、材料密度和温度、空气密度和大气压等参数情况下，通过比对得到质量差值，再借助数学模型得到被检砝码的折算质量值或折算质量修正值。

本发明的技术方案为：

一种用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，包括中央立柱、横梁、对称设置在横梁两侧的托盘、配衡砝码自动加载机构、砝码小车；托盘与横梁上的吊耳通过不脱离稳定装置连接；配衡砝码自动加载机构设置在左侧托盘底部；砝码小车设置在右侧托盘底部；砝码小车顶部设置有可转动的矩形旋转托盘，矩形旋转托盘通过第一升降台设在砝码小车上；矩形旋转托盘上设置有两块梳状镂空结构区域，右侧托盘的上表面设置有与所述梳状镂空结构相配合的梳状凸起结构；

所述不脱离装置包括自上而下依次设置的第一托架、第二托架和固定支架；第二托架通过第二吊杆与吊耳连接；第一托架通过第一吊杆与托盘连接；第二托架上设置有第二托杆；固定支架上均匀设置有四个第一托杆；第一托架分别与第一托杆、第二托杆的顶端不连接接触；所述固定支架固定设置在中央立柱上；

配衡砝码自动加载机构包括自上而下依次设置的多个配衡砝码，多个配衡砝码串接在套杆上；套杆上设置有锥套结构，配衡砝码的中心位置设置有与锥套结构相配合的锥形凹槽，套杆通过锥套结构、锥形凹槽的配合与配衡砝码套接；套杆的顶端与左侧托盘连接；配衡砝码的下侧设置有用于托起配衡砝码的第二升降台。

中央立柱是天平的躯干，起承上启下的作用。不脱离稳定装置增加天平稳定性；在不脱离状态时，天平称量系统处于工作状态，只是称量盘被托起，在此状态下也可以进行加卸砝码，不影响计量性能。左侧盘为配衡系统安置配衡砝码，右侧托盘为称量盘，用于交替放置标准砝码和被检砝码。

优选的，所述第二托杆的顶端为弧面结构；所述第一托架的下侧面上设置有与所述弧面结构相配合的弧形凹槽。

优选的，配衡砝码自动加载机构配备的砝码自上而下依次为0kg、50kg、50kg、100kg，其中“0kg”段为右侧托盘空盘时的配重起点。

砝码小车具有砝码旋转交换功能，其载重能力超过标准砝码和被检砝码同时加载时的总重量，并可实现右侧托盘梳状凸起结构上两块砝码旋转交换的目的(标准砝码和被检砝码交替加卸载)。

优选的，所述检定装置为双臂机械杠杆结构；横梁截面为菱形结构，横梁材质为硬铝合金。横梁的上述特征重量轻、刚性强、耐腐蚀，降低了由于环境温、湿度等影响而引起的天平计量误差，提高了天平的稳定性和正确性。

优选的，横梁两端对称设置有电磁阻尼器。电磁阻尼器阻尼力的大小根据称量的要求设定，使横梁迅速达到平衡位置。

优选的，所述吊耳为十字吊耳结构。采用十字吊耳结构减少由于装卸冲击而引起的系统误差，保证天平的稳定性和正确性。

优选的，标准砝码为10个20kg和1个10kg的F1等级砝码；标准砝码200kg为10个20kg组合，100kg为5个20kg组合,50kg为2个20kg和1个10kg组合。

一种上述检定装置的工作方法，包括步骤如下：

1)系统采用分段配衡方式，根据被检砝码的量值自上而下依次提取砝码；

2)通过矩形旋转托盘的升降，实现右侧托盘上砝码的加载和卸载，并通过砝码小车将砝码运出或送入右侧托盘；

具体的，将砝码从右侧托盘卸下的方法为：第一升降台将矩形旋转托盘升起，矩形旋转托盘把加载在右侧托盘上的砝码托起，由砝码小车将砝码从称量区运至准备区；

将砝码从砝码小车送入右侧托盘的方法为：小车在准备区将标准砝码和被检砝码分别放置在矩形旋转托盘的两侧相应位置，小车由准备区运动到称量区，矩形旋转托盘下降，砝码落到称量盘上，完成砝码的自动加载；

3)砝码自动归中，具体步骤如下：

3.1)矩形旋转托盘下降，砝码落于右侧托盘上；当砝码位置不在托盘中心时，在重力作用下右侧托盘偏离中心位置；

3.2)矩形旋转托盘上升，砝码回到矩形旋转托盘上，右侧托盘在重力的作用下向中心位置偏移，砝码重心与托盘中心的距离减小；

重复以上步骤，直到砝码偏载量在设定范围之内，消除砝码偏载对测量结果的影响。

其中，所述不脱离装置的工作方法如下：称量时第二托杆托起第一托架，托盘与吊耳连接，天平处于称量状态；一次称量完成，需换砝码时，第一托架由第一托杆托起，托盘与吊耳分离。所述不脱离装置的设计，可以在进行加卸载砝码操作，而刀子刀承不用脱离，天平始终处于“开”的状态；提高工作效率，同时避免了传统天平在“开”状态时加减砝码会对刀子造成损毁的隐患。所述不脱离装置的设计，可以在天平始终处于“开”的状态，即刀子刀承不用脱离状态，进行加卸载砝码操作；提高工作效率，避免在一个检定循环内反复“开关”天平，同时避免了传统天平在“开”状态时因误操作加减砝码而对刀子造成损毁的隐患。

本发明的有益效果为：

1.本装置根据需要系统自动选择ABA或ABBA测量循环方式(A代表标准砝码，B代表被检砝码，砝码检定需采用这种闭环的测量方式，即先测一次标准砝码再测一次或两被检砝码，再侧一次标准砝码，然后根据测量数据用公式计算出被检砝码的实际数值，减少标准砝码的搬运次数，一次加装即可在封闭空间内实现被检砝码的检定；减少因多次装卸砝码对计量准确性的影响。同时减少标准砝码搬运次数，可以有效地保护标准砝码，减小磨损伤害。

2.针对大质量砝码加载居中困难的问题，采用自动归中技术，将置于称量盘不同位置的砝码或被测物，通过旋转盘的升降，配合称量盘在重力作用下的摆动将偏载的砝码移动到中心位置。

3.不脱离装置的设计，在完成整个砝码量值传递循环内天平始终处于工作状态，天平称量系统不被托起；即刀子、刀承不脱离，刀子、刀承相对位置不发生变化，保证天平的称量精度。

附图说明

图1为本发明所述用于大质量砝码量值传递的自动检定装置的结构示意图；

图2为配衡砝码自动加载机构的机构示意图；

图3为不脱离稳定装置的结构示意图；

图4为矩形旋转托盘的结构示意图；

图5(a)为砝码自动归中过程中，矩形旋转托盘下降，砝码落于右侧托盘上的示意图；

图5(b)为砝码自动归中过程中，矩形旋转托盘上升，砝码回到矩形旋转托盘的示意图；

图5(c)为砝码自动归中过程中，矩形旋转托盘再次下降，砝码重新落于右侧托盘的示意图；

图6为锥套结构与锥形凹槽配合的结构示意图；

其中，1、横梁，2、吊耳，3、中央立柱，4、右侧托盘，5、砝码小车，6、矩形旋转托盘，7、第二升降台，8、配衡砝码自动加载机构，8.1、套杆，9、左侧托盘，10、不脱离稳定装置，10.1、第二吊杆，10.2、第二托杆，10.3、第二托架，10.4、第一托杆，10.5、固定支架，10.6、第一吊杆，10.7、第一托架。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

如图1-4所示。

一种用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，包括中央立柱3、横梁1、对称设置在横梁两侧的托盘、配衡砝码自动加载机构8、砝码小车5；托盘与横梁1上的吊耳2通过不脱离稳定装置10连接；配衡砝码自动加载机构8设置在左侧托盘9底部；砝码小车5设置在右侧托盘4底部；砝码小车5顶部设置有可转动的矩形旋转托盘6，矩形旋转托盘6通过第一升降台设在砝码小车5上；矩形旋转托盘6上设置有两块梳状镂空结构区域，右侧托盘4的上表面设置有与所述梳状镂空结构相配合的梳状凸起结构；

所述不脱离装置10包括自上而下依次设置的第一托架10.7、第二托架10.3和固定支架10.5；第二托架10.3通过第二吊杆10.1与吊耳2连接；第一托架10.7通过第一吊杆10.6与托盘连接；第二托架10.3上设置有第二托杆10.2；固定支架10.5上均匀设置有四个第一托杆10.4；第一托架10.7分别与第一托杆10.4、第二托杆10.2的顶端不连接接触；所述固定支架10.5固定设置在中央立柱3上；

配衡砝码自动加载机构8包括自上而下依次设置的多个配衡砝码，多个配衡砝码串接在套杆8.1上；套杆8.1上设置有锥套结构，配衡砝码的中心位置设置有与锥套结构相配合的锥形凹槽，套杆8.1通过锥套结构、锥形凹槽的配合与配衡砝码套接；套杆8.1的顶端与左侧托盘连接；配衡砝码的下侧设置有用于托起配衡砝码的第二升降台7。锥套结构如图6所示。

中央立柱3是天平的躯干，起承上启下的作用。不脱离稳定装置10增加天平稳定性；在不脱离状态时，天平称量系统处于工作状态，只是称量盘被托起，在此状态下也可以进行加卸砝码，不影响计量性能。左侧盘为配衡系统安置配衡砝码，右侧托盘为称量盘，用于交替放置标准砝码和被检砝码。

实施例2

如实施例1所述的用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，进一步的，所述第二托杆10.2的顶端为弧面结构；所述第一托架10.7的下侧面上设置有与所述弧面结构相配合的弧形凹槽。

实施例3

如实施例1所述的用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，进一步的，配衡砝码自动加载机构8配备的砝码自上而下依次为0kg、50kg、50kg、100kg，其中“0kg”段为右侧托盘4空盘时的配重起点。

砝码小车5具有砝码旋转交换功能，其载重能力超过标准砝码和被检砝码同时加载时的总重量，并可实现右侧托盘梳状凸起结构上两块砝码旋转交换的目的(标准砝码和被检砝码交替加卸载)。

实施例4

如实施例1所述的用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，进一步的，所述检定装置为双臂机械杠杆结构；横梁1截面为菱形结构，横梁材质为硬铝合金。横梁1的上述特征重量轻、刚性强、耐腐蚀，降低了由于环境温、湿度等影响而引起的天平计量误差，提高了天平的稳定性和正确性。

实施例5

如实施例1所述的用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，进一步的，横梁1两端对称设置有电磁阻尼器。电磁阻尼器阻尼力的大小根据称量的要求设定，使横1梁迅速达到平衡位置。

实施例6

如实施例1所述的用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，进一步的，所述吊耳2为十字吊耳结构。采用十字吊耳结构减少由于装卸冲击而引起的系统误差，保证天平的稳定性和正确性。

实施例7

如实施例1所述的用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，进一步的，标准砝码为10个20kg和1个10kg的F1等级砝码；标准砝码200kg为10个20kg组合，100kg为5个20kg组合,50kg为2个20kg和1个10kg组合。

实施例8

一种实施例1-7任意一项所述检定装置的工作方法，包括步骤如下：

1)系统采用分段配衡方式，根据被检砝码的量值自上而下依次提取砝码；具体的配衡原理:如图2所示，“0kg”砝码固定在套杆8.1上。在“关天平”状态时，所有配衡砝码被第二升降台7托起，没有挂在套杆8.1上。当控制系统设置“配衡砝码”为50kg,则第二升降台7下降相应位置使最上面“50kg”配衡砝码通过锥套结构挂在套杆8.1上，即被加载到天平左盘上。设置“配衡砝码”为100kg，第二升降台7继续下降，第二个“50kg”配衡砝码也挂在套杆8.1上，此时天平左盘加载的配衡重量为“50kg+50kg”。当设置“配衡砝码”为200kg，第二升降台7继续下降，“100kg”的配衡砝码挂在套杆8.1上，实现配衡重量为“50kg+50kg+100kg”。通过控制系统控制第二升降台7的升降实现配衡砝码的自动加卸载。

2)通过矩形旋转托盘6的升降，实现右侧托盘4上砝码的加载和卸载，并通过砝码小车5将砝码运出或送入右侧托盘4；

具体的，将砝码从右侧托盘4卸下的方法为：第一升降台将矩形旋转托盘6升起，矩形旋转托盘6把加载在右侧托盘4上的砝码托起，由砝码小车5将砝码从称量区运至准备区；

将砝码从砝码小车5送入右侧托盘4的方法为：小车在准备区将标准砝码和被检砝码分别放置在矩形旋转托盘6的两侧相应位置，小车由准备区运动到称量区，矩形旋转托盘6下降，砝码落到称量盘上，完成砝码的自动加载；

3)砝码自动归中，具体步骤如下：如图5(a)-图5(c)所示。

3.1)矩形旋转托盘6下降，砝码落于右侧托盘4上；当砝码位置不在托盘中心时，在重力作用下右侧托盘4偏离中心位置；

3.2)矩形旋转托盘6上升，砝码回到矩形旋转托盘6上，右侧托盘4在重力的作用下向中心位置偏移，砝码重心与托盘中心的距离减小；

重复以上步骤，直到砝码偏载量在设定范围之内，消除砝码偏载对测量结果的影响。

其中，所述不脱离装置10的工作方法如下：称量时第二托杆10.2托起第一托架10.7，托盘与吊耳2连接，天平处于称量状态；一次称量完成，需换砝码时，第一托架10.7由第一托杆托10.4起，托盘与吊耳2分离。其中，第二吊杆10.1的升降依靠的是相应的电控设备，本实施例使用的是电机及齿轮、齿条结构。不脱离装置10的设计，可以在进行加卸载砝码操作，而刀子刀承不用脱离，天平始终处于“开”的状态；提高工作效率，同时避免了传统天平在“开”状态时加减砝码会对刀子造成损毁的隐患。所述不脱离装置的设计，可以在天平始终处于“开”的状态，即刀子刀承不用脱离状态，进行加卸载砝码操作；提高工作效率，避免在一个检定循环内反复“开关”天平，同时避免了传统天平在“开”状态时因误操作加减砝码而对刀子造成损毁的隐患。

Claims (8)

1.一种用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，其特征在于，包括中央立柱、横梁、对称设置在横梁两侧的托盘、配衡砝码自动加载机构、砝码小车；托盘与横梁上的吊耳通过不脱离稳定装置连接；配衡砝码自动加载机构设置在左侧托盘底部；砝码小车设置在右侧托盘底部；砝码小车顶部设置有可转动的矩形旋转托盘，矩形旋转托盘通过第一升降台设在砝码小车上；矩形旋转托盘上设置有两块梳状镂空结构区域，右侧托盘的上表面设置有与所述梳状镂空结构相配合的梳状凸起结构；

所述不脱离装置包括自上而下依次设置的第一托架、第二托架和固定支架；第二托架通过第二吊杆与吊耳连接；第一托架通过第一吊杆与托盘连接；第二托架上设置有第二托杆；固定支架上均匀设置有四个第一托杆；第一托架分别与第一托杆、第二托杆的顶端不连接接触；所述固定支架固定设置在中央立柱上；

配衡砝码自动加载机构包括自上而下依次设置的多个配衡砝码，多个配衡砝码串接在套杆上；套杆上设置有锥套结构，配衡砝码的中心位置设置有与锥套结构相配合的锥形凹槽，套杆通过锥套结构、锥形凹槽的配合与配衡砝码套接；套杆的顶端与左侧托盘连接；配衡砝码的下侧设置有用于托起配衡砝码的第二升降台。

2.根据权利要求1所述的用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，其特征在于，所述第二托杆的顶端为弧面结构；所述第一托架的下侧面上设置有与所述弧面结构相配合的弧形凹槽。

3.根据权利要求1所述的用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，其特征在于，配衡砝码自动加载机构配备的砝码自上而下依次为0kg、50kg、50kg、100kg，其中“0kg”段为右侧托盘空盘时的配重起点。

4.根据权利要求1所述的用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，其特征在于，所述检定装置为双臂机械杠杆结构；横梁截面为菱形结构，横梁材质为硬铝合金。

5.根据权利要求1所述的用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，其特征在于，横梁两端对称设置有电磁阻尼器。

6.根据权利要求1所述的用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，其特征在于，所述吊耳为十字吊耳结构。

7.根据权利要求1所述的用于大质量砝码量值传递的自动检定装置，其特征在于，标准砝码为10个20kg和1个10kg的F1等级砝码；标准砝码200kg为10个20kg组合，100kg为5个20kg组合,50kg为2个20kg和1个10kg组合。

8.一种如权利要求1-7任意一项所述检定装置的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)系统采用分段配衡方式，根据被检砝码的量值自上而下依次提取砝码；

2)通过矩形旋转托盘的升降，实现右侧托盘上砝码的加载和卸载，并通过砝码小车将砝码运出或送入右侧托盘；

具体的，将砝码从右侧托盘卸下的方法为：第一升降台将矩形旋转托盘升起，矩形旋转托盘把加载在右侧托盘上的砝码托起，由砝码小车将砝码从称量区运至准备区；

将砝码从砝码小车送入右侧托盘的方法为：小车在准备区将标准砝码和被检砝码分别放置在矩形旋转托盘的两侧相应位置，小车由准备区运动到称量区，矩形旋转托盘下降，砝码落到称量盘上，完成砝码的自动加载；

3)砝码自动归中，具体步骤如下：

3.1)矩形旋转托盘下降，砝码落于右侧托盘上；当砝码位置不在托盘中心时，在重力作用下右侧托盘偏离中心位置；

3.2)矩形旋转托盘上升，砝码回到矩形旋转托盘上，右侧托盘在重力的作用下向中心位置偏移，砝码重心与托盘中心的距离减小；

重复以上步骤，直到砝码偏载量在设定范围之内，消除砝码偏载对测量结果的影响；

其中，所述不脱离装置的工作方法如下：称量时第二托杆托起第一托架，托盘与吊耳连接，天平处于称量状态；一次称量完成，需换砝码时，第一托架由第一托杆托起，托盘与吊耳分离。

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