专利名称：一体化砝码体积测量装置的制作方法
技术领域：
本发明属于计量领域，尤其涉及一体化砝码体积测量装置，是用于0MLR111规定 形状的lkg_20kg砝码的体积测量。
背景技术：
现有技术中0MLR111规定形状的砝码体积测量采用液体静力法。采用机械式天 平，天平称量侧称量盘下端通过竖直连杆连接一个测量托盘，测量托盘浸没在液体溶液筒 的液面下。现有技术具体的测量过程是在天平测量侧称量盘内放入待测砝码，在配衡侧称量 盘内放入配衡砝码，平衡后，取下待测砝码；然后将砝码放入溶液筒液面下面的测量托盘 上，由于浮力的作用，天平不再平衡；在测量侧托盘上添加标准砝码调整平衡，根据测量侧 托盘上添加标准砝码的质量计算出待测量砝码的体积。由于现有技术中的测量装置结构，在测量过程需要采用人工操作，机械天平放置 在近1米高的液体溶液筒上方的一定高度上，需要工作人员手工搬运待测量砝码到天平 上，还需要再将待测量砝码放入水中的测量托盘上。对于精确计量过程中需要尽可能减少 人为干预所带来的测量误差。另外人工搬运费时耗力，效率低，同时对于20kg的砝码，人工 搬运比较困难，给精确的试验测量工作带来了极大的不便。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的技术问题，研发了一种一体化砝码体积测量装 置，对比现有技术，本发明增加了双转盘联动砝码加载部件和砝码放置部件，其实现了自动 加载，避免了人工搬运砝码所出现的技术问题。本发明为了实现上述发明目的，采用了如下的技术方案，一体化砝码体积测量装置，包括称量单元和砝码加载单元；所述砝码通过所述的 砝码加载单元自动加载到所述称量单元上进行质量称量，根据称量的质量得到所述砝码的 体积数据；所述称量单元包含一组不同介质条件下的称量部件，用于分别将所述砝码放入到 不同介质环境进行质量称量；所述砝码加载单元包括加载驱动部件和加载部件；所述加载驱动部件中包括驱动 电机和转杆；所述转杆在驱动电机的驱动下运动；所述加载部件包括一组加载盘，所述加 载盘上设置有加载区；所述转杆和所述加载盘连接，并控制加载盘运动；所述放置在加载 区上的砝码在所述转杆的带动下放置在所述称量部件上，进行质量称量。为了测量的得到砝码的体积数据，需要在不同的介质环境下测量砝码的质量，因 此所述称量单元至少包含两组不同介质条件下的称量部件，一组为在大气环境下的称量部 件，另一组为液体环境下的称量部件，所述称量部件为天平；所述在大气环境下的称量部件包括砝码测量台A，且在所述砝码测量台A的上表面设置有支撑篦结构；所述在液体环境下的称量部件包括砝码测量台B和液体溶液筒，且在所述砝码测 量台B的上表面设置有另一支撑篦结构；所述砝码测量台B浸入到所述液体溶液筒中；所述两组称量部件设置为一体结构或分体结构。当所述两组称量部件设置为一体结构时，本发明采�。鲈诖笃肪诚碌某屏� 部件和在液体环境下的称量部件均设置在所述天平上；所述天平的称量区上端有砝码测量 台A，砝码测量台A上端为支撑篦结构，称量区下端通过连杆连接有测量托盘，测量托盘浸 没在所述液体溶液筒的液体溶液中；所述砝码测量台B设置在测量托盘上，即所述两组称 量部件设置为一体结构。本发明为了实现电驱动加载的过程，砝码加载单元中的加载驱动部件包括一个控 制箱，控制箱内设置有驱动电机，控制器和螺纹导向机构；控制箱壁上开设有转杆孔，所述 转杆的一端通过所述转杆孔与所述螺纹导向结构啮合；通过所述控制器控制驱动电机，所 述驱动电机与螺纹导向机构电连接，驱动螺纹导向机构转动，进而使所述转杆转动角度或 者旋入、旋出转杆孔。为了实施加载，需要一个加载媒介，因此所述砝码加载单元中的加载部件为一组 加载盘，所述转杆与各个加载盘固定连接；通过转杆的各个加载盘保持水平；在所述各个 加载盘边缘上设置有一组加载盘支撑篦；所述每个加载盘之间的垂直距离范围250mm 500mmo本发明所提供的实施例，所述加载部件包含两个加载盘，所述转杆与各个加载盘 固定连接；通过转杆的各个加载盘保持水平；在所述各个加载盘边缘上对称设置有一对加 载盘支撑篦；所述两个加载盘之间的垂直距离250mm 500mm ；所述两个加载盘的外部轮廓形状相同，均为椭圆形，其长边直径是短边直径的1. 5 至2. 0倍，且在椭圆加载盘的长边直径两端分别设置有所述圆形加载盘支撑篦。为了实现全过程自动加载，所述砝码加载单元包括一个砝码放置组件，其包括支 撑柱和砝码支撑臂，砝码支撑臂端部为加载篦，砝码支撑臂另一端伸入到所述支撑柱的阶 梯形滑道中，所述砝码支撑臂可以在滑道中滑动，使所述加载篦到达需要加载的位置。所述砝码放置组件还包括顶丝，所述顶丝设置在所述砝码支撑臂和支撑柱滑道的 连接处，用于固定砝码支撑臂在滑道的位置；所述砝码支撑臂端部的加载篦的形状与所述加载盘支撑篦的形状相同。本发明中篦型结构是实现加载效果的技术指标，所述砝码测量台A、B上端的支撑 篦结构、加载盘两端的加载盘支撑篦以及砝码加载臂端部的加载篦的形状相同，且均为圆 形；其各个结构包含的篦齿间距均相同；所述加载盘支撑篦的篦齿高度低于所述砝码测量台A、B上端的支撑篦结构的篦 齿高度。本发明针对的砝码采用lkg_20kg ；所述装置中各个部件采用铝合金；本发明中所述液体环境为二次去离子水。本发明实施例采用了双转盘联动装置，该双转盘装置联动带有两个椭圆转盘，且 转盘两侧均有支撑篦，结合砝码加载装置，可以实现机械完成全部的砝码体积测量过程，省 去了人工搬运砝码的繁重体力工作，极大地提高了试验的可操作性，提高了工作效率。通过
5采用控制器控制驱动电机，进而驱动设备运行的方式，使操作更加简便，自动化水平高，试 验准确性强，满足了试验室砝码体积测量的要求。
图1 一体化砝码体积测量装置整体结构示意图；图2本发明实施例双转盘联动装置的控制箱的剖面图；图3 —体化砝码体积测量装置工作状态1示意4 一体化砝码体积测量装置工作状态2示意5转盘上的支撑篦与砝码测量台上支撑篦的位置关系图；图6 —体化砝码体积测量装置工作状态3示意图；图7 —体化砝码体积测量装置工作状态4示意图；图8 一体化砝码体积测量装置工作状态5示意图；将结合具体实施方式
对上述各幅附图进行详细说明
具体实施例方式一体化砝码体积测量装置包括用于砝码质量称量的装置和装有液体溶液的筒，砝 码质量称量装置的称量区上端有砝码测量台，砝码测量台上端是支撑篦，称量区下端通过 连杆连接有测量托盘，测量托盘浸没在液体溶液筒的液体溶液中。一体化砝码体积测量装 置还包括双转盘联动装置和砝码加载装置。双转盘联动装置包括转杆和控制箱，转杆下端 固定一个转盘，转杆中部固定另一转盘，两个转盘形状相同，转盘为椭圆形，其长边直径是 短边直径的1. 5至2. 0倍，椭圆转盘的长边直径两端分别加工有圆形支撑篦。所述的转杆 上端伸入到控制箱中，控制箱固定在固定架上，转杆可以沿控制箱中的竖直长孔上下移动， 以实现固定在转杆上的椭圆转盘的上升、下降；砝码加载装置包括支撑柱以及横置的砝码 支撑臂，砝码支撑臂端部为加载篦，砝码支撑臂另一端伸入到支撑柱的阶梯形滑道中，砝码 加载装置还包括顶丝。砝码支撑臂可以在滑道中滑动，使加载篦到达需要加载的位置。双转盘联动装置的控制箱中有开口向下的竖直长孔，转杆上端伸入到竖直长孔 中，竖直长孔最下端为螺纹导向机构，转杆上端加工有外螺纹，转杆的外螺纹与螺纹导向机 构的内螺纹啮合，槽箱中装有驱动电机和控制器，通过控制器控制驱动电机，驱动电机驱动 螺纹导向机构转动，使转杆转动角度或者旋入竖直长孔或旋出竖直长孔。砝码测量台上端的支撑篦结构、椭圆加载盘两端的支撑篦以及砝码加载臂端部的 加载篦的形状相同，且均为圆形，其上面包含的篦齿间距均相同；椭圆加载盘两端的支撑篦 的篦齿高度低于砝码测量台上端的支撑篦的篦齿高度。如图1所示，一体化砝码体积测量装置，包括天平1和液体溶液筒2，天平的称量区 上端有砝码测量台A，砝码测量台A上端为支撑篦4结构，称量区下端通过连杆5连接有测 量托盘6，测量托盘6浸没在液体溶液筒2的液体溶液中。一体化砝码体积测量装置还包括 双转盘联动装置和砝码加载装置。双转盘联动装置包括转杆9和控制箱10，转杆9下端固 定一个加载盘11，转杆9中部固定另一加载盘12，两个加载盘形状相同，加载盘为椭圆形， 其长边直径是短边直径的1. 5至2. 0倍，椭圆加载盘的长边直径两端分别加工有圆形支撑 篦13，20。转杆9上端伸入到控制箱10中，控制箱10固定在固定架19上。砝码加载装置
6包括支撑柱14以及横置的砝码支撑臂15，砝码支撑臂15端部为加载篦16，砝码支撑臂15 另一端伸入到砝码支撑柱14的阶梯形滑道17中，砝码支撑臂15可以在滑道17中滑动，使 加载篦16到达需要加载的位置。图2示出了控制箱10的具体结构，双转盘联动装置的控制箱10中有开口向下的 竖直长孔100，双转盘联动装置的转杆9上端伸入到竖直长孔100中，竖直长孔100最下端 为螺纹导向机构101，转杆9上端加工有外螺纹，转杆9的外螺纹与螺纹导向机构101的内 螺纹啮合，控制箱10中装有驱动电机102和控制器103，通过控制器103控制驱动电机102， 驱动电机102与螺纹导向机构101电连接，驱动螺纹导向机构101转动，使转杆9转动角度 或者旋入竖直长孔或旋出竖直长孔100。进行砝码体积测量操作时，如图3所示，先转动砝码加载装置中的砝码支撑臂15 端部的顶丝18，使砝码支撑臂沿着轨道17滑动，直至砝码支撑臂15端部的加载篦16到达 双转盘联动装置中加载盘12靠近砝码加载装置侧的支撑篦13-1上方。调节顶丝18使加 载篦16上的砝码缓缓落在支撑篦13-1上，移开砝码支撑臂15。如图4所示，利用控制器104控制驱动电机103，调节双转盘联动装置的转杆9，使 其转过180度角，使加载盘12上的支撑篦13-1转至天平1砝码测量台A的支撑篦结构4 上方，控制转杆9沿着控制箱10中的竖直长孔100旋出，缓缓下落，直至加载盘12上的支 撑篦13-1的篦齿低于砝码测量台A上支撑篦结构4的篦齿高度，即加载盘12上的支撑篦 13-1不再支撑砝码重量，此时，利用天平1进行质量测量，得出砝码在空气中质量。此时加 载盘12上的支撑篦13-1与砝码测量台A上支撑篦结构4的位置关系如图5所示。如图6所示，利用控制器103控制驱动电机102，操纵转杆9，缓缓升起加载盘12， 使其上面的支撑篦13-1篦齿穿过支撑篦结构4的篦齿，使支撑篦13-1托起砝码。旋转加 载盘12，使其转过180度角，使支撑篦13-1转至砝码加载装置侧。利用砝码加载装置的顶 丝18调节砝码支撑臂15位置，使加载篦16支撑起砝码。如图7所示，调节顶丝18，使砝码支撑臂15下移，利用控制器103控制驱动电机 102，操纵转杆9，使转杆9旋入竖直长孔，使加载盘11升出液面，将砝码放至加载盘11靠近 砝码加载装置的支撑篦20-1上。如图8所示，调节顶丝18，移开砝码支撑臂15，利用控制器103控制驱动电机102， 操纵转杆9，使加载盘11旋转180度角，使加载盘11的支撑篦20-1转至测量托盘6上砝码 测量台B的支撑篦结构8上方。使转杆9旋出控制箱10的竖直长孔100，使加载盘11下 落，落入液体溶液中，使加载盘11缓缓下落，直至加载盘11上的支撑篦20-1的篦齿低于砝 码测量台B上支撑篦结构8的篦齿高度，即加载盘11上的支撑篦20-1不再支撑砝码重量。 此时，利用天平1进行质量测量，得出砝码在液体溶液中质量。根据测得的砝码在空气中的质量以及砝码在液体溶液中质量计算出砝码的体积， 整个的测试过程中不需要人工操作，测试过程实现了自动化，测试结果精确。上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本 发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本 发明上述具体实施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是一个具体的实施例，而并 不具有限制性的意义。
权利要求
一体化砝码体积测量装置，包括称量单元和砝码加载单元；所述砝码通过所述的砝码加载单元自动加载到所述称量单元上进行质量称量，根据称量的质量得到所述砝码的体积数据；所述称量单元包含一组不同介质条件下的称量部件，用于分别将所述砝码放入到不同介质环境进行质量称量；其特征在于，所述砝码加载单元包括加载驱动部件和加载部件；所述加载驱动部件中包括驱动电机和转杆；所述转杆在驱动电机的驱动下运动；所述加载部件包括一组加载盘，所述加载盘上设置有加载区；所述转杆和所述加载盘连接，并控制加载盘运动；所述放置在加载区上的砝码在所述转杆的带动下放置在所述称量部件上，进行质量称量。
2.根据权利要求1所述的一体化砝码体积测量装置，其特征在于，所述称量单元至少包含两组不同介质条件下的称量部件，一组为在大气环境下的称量 部件，另一组为液体环境下的称量部件，所述称量部件为天平；所述在大气环境下的称量部件包括砝码测量台A，且在所述砝码测量台A的上表面设 置有支撑篦结构；所述在液体环境下的称量部件包括砝码测量台B和液体溶液筒，且在所述砝码测量台 B的上表面设置有另一支撑篦结构；所述砝码测量台B浸入到所述液体溶液筒中；所述两组称量部件设置为一体结构或分体结构。
3.根据权利要求2所述的一体化砝码体积测量装置，其特征在于，所述在大气环境下的称量部件和在液体环境下的称量部件均设置在所述天平上；所述 天平的称量区上端有砝码测量台A，砝码测量台A上端为支撑篦结构，称量区下端通过连杆 连接有测量托盘，测量托盘浸没在所述液体溶液筒的液体溶液中；所述砝码测量台B设置 在测量托盘上，即所述两组称量部件设置为一体结构。
4.根据权利要求1所述的一体化砝码体积测量装置，其特征在于，所述砝码加载单元中的加载驱动部件包括一个控制箱，控制箱内设置有驱动电机、控 制器和螺纹导向机构；控制箱壁上开设有转杆孔，所述转杆的一端通过所述转杆孔与所述 螺纹导向结构啮合；通过所述控制器控制驱动电机，所述驱动电机与螺纹导向机构电连接， 驱动螺纹导向机构转动，进而使所述转杆转动角度或者旋入、旋出转杆孔。
5.根据权利要求1所述的一体化砝码体积测量装置，其特征在于，所述砝码加载单元中的加载部件为一组加载盘，所述转杆与各个加载盘固定连接；通 过转杆的各个加载盘保持水平；在所述各个加载盘边缘上设置有一组加载盘支撑篦；所述 每个加载盘之间的垂直距离范围在250mm 500mm。
6.根据权利要求5所述的一体化砝码体积测量装置，其特征在于，所述加载部件包含两个加载盘，所述转杆与各个加载盘固定连接；通过转杆的各个加 载盘保持水平；在所述各个加载盘边缘上对称设置有一对加载盘支撑篦；所述两个加载盘 之间的垂直距离250mm 500mm ；所述两个加载盘的外部轮廓形状相同，均为椭圆形，其长边直径是短边直径的1.5至 2. 0倍，且在椭圆加载盘的长边直径两端分别设置有所述圆形加载盘支撑篦。
7.根据权利要求1所述的一体化砝码体积测量装置，其特征在于，所述砝码加载单元包括一个砝码放置组件，其包括支撑柱和砝码支撑臂，砝码支撑臂 端部为加载篦，砝码支撑臂另一端伸入到所述支撑柱的阶梯形滑道中，所述砝码支撑臂可 以在滑道中滑动，使所述加载篦到达需要加载的位置。
8.根据权利要求7所述的一体化砝码体积测量装置，其特征在于，所述砝码放置组件还包括顶丝，所述顶丝设置在所述砝码支撑臂和支撑柱滑道的连接 处，用于固定砝码支撑臂在滑道的位置；所述砝码支撑臂端部的加载篦的形状与所述加载盘支撑篦的形状相同。
9.根据权利要求2，5-8之一所述的一体化砝码体积测量装置，其特征在于，所述砝码测量台A、B上端的支撑篦结构、加载盘两端的加载盘支撑篦以及砝码加载臂 端部的加载篦的形状相同，且均为圆形；其各个结构包含的篦齿间距均相同；所述加载盘支撑篦的篦齿高度低于所述砝码测量台A、B上端的支撑篦结构的篦齿高度。
10.根据权利要求1或2所述的一体化缺码体积测量装置，其特征在于， 所述砝码采用lkg-20kg ；所述装置中各个部件采用铝合金；所述液体环境为二次去离子水。
全文摘要
本发明涉及一体化砝码体积测量装置，是用于OMLR111规定形状的1kg-20kg砝码的体积测量。一体化砝码体积测量装置，包括砝码驱动部件和砝码加载装置。砝码驱动部件包括转杆和控制箱，转杆下端固定一对加载盘，两个盘形状相同，转杆伸入到控制箱中。砝码加载装置包括支撑柱及横置的砝码支撑臂，砝码支撑臂端部为加载篦，砝码支撑臂另一端伸入到支撑柱的阶梯形滑道中，砝码支撑臂可以在滑道中滑动，使加载篦到达需要加载的位置。该装置可实现机械完成全部的砝码体积测量过程，极大地提高了试验的可操作性，提高了工作效率。通过采用控制器控制驱动电机，进而驱动设备运行的方式，使操作更加简便。
文档编号G01F17/00GK101936759SQ201010263128
公开日2011年1月5日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者丁京鞍, 姚弘, 张跃, 王健, 王肖磊, 蔡常青, 钟瑞麟 申请人:中国计量科学研究院
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