本发明属于衡器计量领域，涉及一种质量测量中的三坐标砝码自动搬运装置。本发明为一种砝码自动搬运系统及其应用。所述系统包括砝码和动力控制部件，滑动组件，伸缩组件和机械手；所述滑动组件和伸缩组件在所述动力控制部件驱动下配合操作，控制所述机械手搬运所述砝码。本发明提出一种高准确度质量测量中的三坐标砝码自动搬运系统，不但能方便的实现自动搬运、加载圆柱体外形的砝码，且结构紧凑，占用空间小，搬运、加载速度快，且可以自动调节速度，能够实现无冲击加载，极大的方便了工作人员的操作，节省了人力，工作效率高。
1.一种砝码自动搬运系统，所述系统包括砝码和动力控制部件；
其特征在于，系统将所述砝码沿三坐标方向自动搬运；所述系统还包括：滑动组件，伸缩组件和机械手；所述滑动组件和伸缩组件在所述动力控制部件驱动下配合操作，控制所述机械手搬运所述砝码，所述机械手固定设置在伸缩部件的一端，机械手搬运所述砝码；
所述滑动组件包括滑轨组及其配合组件；所述滑轨组中至少包括一对X轴向的横向轨道；所述滑轨组中还至少包括一条Y轴向的短轨道；所述短轨道的配合组件为滑轮组；所述短轨道通过所述滑轮组滑动设置在所述两条平行的横向轨道中间。
2.根据权利要求1所述的一种砝码自动搬运系统，其特征在于，所述滑动组件包括一条Y轴向的短轨道，且在所述该条短轨道两端通过所述的滑轮组设置在所述的横向轨道中；所述伸缩组件另一端设置在所述短轨道中。
3.根据权利要求1所述的一种砝码自动搬运系统，其特征在于，所述滑动组件包括两条Y轴向的短轨道，且在所述该两条短轨道两端分别通过所述的滑轮组平行设置在所述横向轨道中；在所述两条Y轴向短轨道中滑动设置有一根条形板；
4.根据权利要求1-3之一所述的一种砝码自动搬运系统，其特征在于， 所述的伸缩组件至少包括一个伸缩机械手臂；所述伸缩机械手臂包括一组伸缩杆，所述机械手固定在末端的伸缩杆上；在所述各个伸缩杆上设置有位置传感器；所述各个伸缩杆通过伸缩结构自下至上依次套缩，控制所述机械手沿Z轴方向运动。
5.根据权利要求4所述的一种砝码自动搬运系统，其特征在于，所述伸缩杆上的伸缩结构采用T形套接：在高一层伸缩杆前表面设置有凹槽滑道，在相接下一层伸缩杆背部对应位置设置有适配的T形凸起；
6.根据权利要求5所述的一种砝码自动搬运系统，其特征在于，所述伸缩机械手臂包括3根伸缩杆。
7.根据权利要求1-3之一所述的一种砝码自动搬运系统，其特征在于，所述机械手上设置有一组篦形齿，每个篦形齿上面包裹有橡胶条，每个篦形齿高
8-12mm，齿距为8-12mm，一组篦形齿包括6-12个。
8.根据权利要求1所述的一种砝码自动搬运系统，其特征在于，所述系统还包括一个砝码托，且在所述砝码托底端设置有支架；
设置在各个伸缩杆上的位置传感器与可编程控制器电连接，用来将信号输入给所述可编程控制器，可编程控制器控制伸缩杆的套缩运动。
9.根据权利要求8所述的一种砝码自动搬运系统，其特征在于，所述砝码托为篦形砝码托，所述篦形砝码托的外部轮廓为圆形或四边形中的一种；
篦形砝码托直径或边长为300-400mm；且所述篦形砝码托的每根篦条高18-20mm，间距为
10.根据权利要求9所述的一种砝码自动搬运系统，其特征在于，每个篦形齿高10mm，齿距为10mm；
11.根据权利要求1所述的一种砝码自动搬运系统，其特征在于，所述自动搬运系统还包括质量比较仪、磁性测量装置；且所述质量比较仪、磁性测量装置上表面上均设置有篦形砝码托；
所述系统还包括有一个长方体形状的框架结构，所述砝码，动力控制部件，质量比较仪、磁性测量装置，滑动组件，伸缩组件和机械手均设置在框架结构内；所述滑动组件中的两条X轴向的横向轨道分别设置在所述框架上部的两条长边上；所述框架的各个支腿与地面采用地脚螺栓连接，且框架采用铝合金材料或硬塑材料。
12.如权利要求1-9之一所述系统的应用，其特征在于，所述系统应用在20-100公斤砝码高准确度质量计量参数测量中。
一种砝码自动搬运系统及其应用
技术领域
[0001] 本发明属于衡器计量领域，涉及一种质量测量中用到的砝码自动搬运系统，特别是用于20-100公斤砝码高准确度质量计量参数测量实验台上使用的砝码搬运装置。
背景技术
[0002] 在砝码质量计量参数测量实验中，需要对砝码的质量、磁性等质量计量参数进行测量，以评判该砝码是否符合JJG96-2004《砝码》国家检定规程中的要求。在实验中，通常需要将砝码搬至与其质量匹配的质量比较仪和磁性测量装置上。而高准确度等级的20-100公斤砝码的测量对周围环境要求较高，需要在恒温、衡湿条件下进行测量，不可能采用低准确度等级的砝码测量中采用的电葫芦或吊车等起吊设备进行搬运。目前，尚没有专门用于高准确度20-100公斤砝码质量计量参数测量实验中搬动砝码的设备。在实验中，工作人员只能采用人工搬运的方式，对于50公斤以上的砝码，甚至需要多人参与搬运，至使工作量增大，人员劳动强度加大，工作周期加长，且一旦发生砝码不慎脱落的情况，还可能会造成人身伤害及砝码损坏甚至报废的情况。
[0003] 而且，高准确度质量测量中需要搬运加载的均为国际建议OIML R111中规定的E1、E2等级砝码，即圆柱体外形的砝码，其没有适于人工搬动的结构设计，对于20公斤及以上的砝码，由于无法单手提起，人工搬运非常困难。
发明内容
[0004] 针对以上现有技术，本发明提出一种高准确度质量测量中的三坐标砝码自动搬运系统，不但能方便的实现自动搬运、加载圆柱体外形的砝码，且结构紧凑，占用空间小，搬运、加载速度快，且可以自动调节速度，能够实现无冲击加载，极大的方便了工作人员的操作，节省了人力，工作效率高。
[0005] 本发明采用的技术方案如下：
[0006] 一种砝码自动搬运系统，用于将所述砝码沿三坐标方向自动搬运。所述系统包括砝码和动力控制部件。还包括，滑动组件，伸缩组件和机械手；所述滑动组件和伸缩组件在所述动力控制部件驱动下配合操作，控制所述机械手搬运所述砝码；
[0007] 所述滑动组件包括滑轨组及其配合组件；所述滑轨组中至少包括一对X轴向的横向轨道；所述滑轨组中还至少包括一条Y轴向的短轨道；所述短轨道的配合组件为滑轮组；所述短轨道通过所述滑轮组滑动设置在所述两条平行的横向轨道中间。
[0008] 本发明的一种实施例结构中，所述滑动组件包括一条Y轴向的短轨道，且在所述该条短轨道两端通过所述的滑轮组设置在所述的横向轨道中；所述伸缩组件一端设置在所述短轨道中；所述机械手固定设置在伸缩组件的另一端。
[0009] 本发明的另一种实施例结构中，所述滑动组件包括两条Y轴向的短轨道，且在所述该两条短轨道两端分别通过所述的滑轮组平行设置在所述横向轨道中；在所述两条Y轴向短轨道中滑动设置有一根条形板；所述伸缩组件一端固定设置在所述条形板上；所述机械手固定设置在伸缩组件的另一端。
[0010] 本发明为了实现Z轴的上下运动，所述的伸缩组件至少包括一根伸缩机械手臂；所述伸缩机械手臂包括一组伸缩杆，所述机械手固定在末端的伸缩杆上；在所述各个伸缩杆上设置有位置传感器；所述各个伸缩杆通过伸缩结构自下至上依次套缩，控制所述机械手沿Z轴方向运动。所述伸缩机械手臂包括2-6根伸缩杆。
[0011] 本发明所实现的伸缩结构的一种实施方式是：所述伸缩杆上的伸缩结构采用T形套接：在高一层伸缩杆前表面设置有凹槽滑道，在相接下一层伸缩杆背部对应位置设置有适配的T形凸起。
[0012] 本发明为了达到和实现高精确度移动，无损失搬运，所述机械手上设置有一组篦形齿，每个篦形齿上面包裹有橡胶条，每个篦形齿高8-12mm，齿距为8-12mm，一组篦形齿包括6-12个。
[0013] 与所述篦形齿相配套操作的，还包括一个砝码托，且在所述砝码托底端设置有支架；砝码放置在砝码托上。所述砝码托为篦形砝码托，所述篦形砝码托的外部轮廓为圆形或四边形中的一种；篦形砝码托直径或边长为300-400mm；且所述篦形砝码托的每根篦条高18-20mm，间距为8-12mm。
[0014] 本发明为了实现自动驱动装置中各个部件的运动，所述动力控制部件包括伺服电机和可编程控制器(PLC控制器)；
[0015] 所述设置在各个伸缩杆上的位置传感器与PLC控制器电连接，用来将信号输入给所述PLC控制器，PLC控制器控制伸缩杆的套缩运动。PLC控制器控制伸缩杆运动，还控制电机完成X轴向、Y轴向的运动，由于X轴向、Y轴向运动现有技术中有关驱动方面有相应详细描述。
[0016] 首先将自动搬运系统设置在有电源(220V、50Hz单相交流电或者380V、50Hz三相交流电)的实验室内，打开设备上的电源开关，使PLC控制器、传感器和伺服电机处于正常的工作状态，PLC控制器控制伺服电机按照设定的程序转动，从而带动伸缩杆的套缩运动。
[0017] 本发明为了实现质量比较和磁性的测量，所述自动搬运系统还包括质量比较仪、磁性测量装置；且所述质量比较仪、磁性测量装置上表面上均设置有篦形砝码托；通过所述伸缩结构，滑动组件和机械手将所述砝码无损失的搬运到所述质量比较仪、磁性测量装置的篦形砝码托上面，进行测量。
[0018] 为了实现滑动组件的固定，所述系统还包括有一个长方体形状的框架结构，所述砝码，动力控制部件，质量比较仪、磁性测量装置，滑动组件，伸缩组件和机械手均设置在框架结构内；所述滑动组件中的两条X轴向的横向轨道分别设置在所述框架上部的两条长边上。所述框架的各个支腿与地面采用地脚螺栓连接，且框架采用铝合金材料或硬塑材料。
[0019] 本发明所述的上述系统在高准确度砝码质量计量参数测量实验中应用，尤其所述系统应用在20-100公斤砝码高准确度质量计量参数测量中。
[0020] 本发明提出一种高准确度质量测量中的三坐标砝码自动搬运系统，不但能方便的实现自动搬运、加载圆柱体外形的砝码，且结构紧凑，占用空间小，搬运、加载速度快，且可以自动调节速度，能够实现无冲击加载，极大的方便了工作人员的操作，节省了人力，工作效率高。
[0021] 本技术方案中，机械手是可更换的，采用可更换的机械手，可以根据待测砝码的质量更换相应规格的机械手，实现各种质量的砝码搬运加载。
[0022] 机械手前端有多个篦形齿，每个篦形齿上面均有橡胶条，可以防止砝码底部划伤。机械手为篦形，再配合篦形砝码托，可以实现对国际建议OIML R111中规定的标准形状砝码的无损伤搬运。
[0023] 框架的支腿与地面采用地脚螺栓连接，可采用铝合金材料。由于框架采用铝合金材料，在满足强度要求的情况下，框架比较轻便，且没有磁性干扰，不会影响磁性参数的测量。采用的了X、Y坐标轨道，可以使机械手臂达到框架平面空间内的任何位置。由于质量测量设备本身加上基座的高度即约有1.8m，采用伸缩机械手臂，能够实现在3m及以下高度的试验室内的砝码搬运和加载。采用PLC控制器与交流伺服电机配合，可以精确控制机械手臂的水平、垂直运动速度，可以控制实验时间，尤其在垂直运动、启动和停止的时候可以将速度精确放慢，保证砝码不至于从机械手中脱落出来，可调节的加载速度，不会对砝码造成冲击，不损伤砝码。
附图说明
[0024] 图1是本发明一种实施例的结构示意图。图2是本发明中伸缩手臂的结构示意图；
[0025] 图3是本发明中伸缩杆连接处的结构剖面图。
[0026] 上述各幅附图将结合具体实施方式加以说明。
[0027] 其中，1-框架结构，2-框架的四条支撑腿，3-地脚螺栓，4-横向轨道，5-短轨道，6-条形板，7-伸缩杆，701-第1伸缩杆、702-第2伸缩杆、703-第3金属杆，8-位置传感器，801-第1位置传感器、802-第2位置传感器、803-第3位置传感器。702a-第2伸缩杆背面上端的T形凸起，702b-第2伸缩杆前面的滑槽，703b-第3伸缩杆前面的滑槽，9-机械手，10-篦形齿，11-篦形砝码托，12-质量比较仪，13-磁性测量装置，14-篦条，15-支架，
16-砝码，17-PLC控制器，18-伺服电机。
具体实施方式
[0028] 在具体的实施中，本发明所采取的一种实施例是，采用铝合金材料构建一个长方体形状的框架结构1，其规格为3.5m*1.5m*2.8m，框架的四条支撑腿2通过地脚螺栓3与地面固定，以达到稳固的效果。在框架上部的两条长边上各有一条横向轨道4，在两条长边轨道上有垂直于长轨道上的1.5m长的短轨道5，两条短轨道5之间的距离为400mm，短轨道两边均有滑轮在横向轨道4中，使短轨道5能够沿着横向轨道4的延伸方向平行移动。两条短轨道5上有一块垂直于短轨道5的400mm长的条形板6，条形板6两端有滑轮在短轨道5中，使条形板6能够沿着短轨道5的延伸方向移动。条形板5中部固定一个伸缩机械手臂，伸缩机械手臂在条形板5以下的部分由三截可伸缩的金属杆7组成，分别为第1金属杆
701、第2金属杆702、第3金属杆703，每根金属杆长300mm，每个金属杆上部有一个位置传感器8，分别为第1位置传感器801、第2位置传感器802、第3位置传感器803。第3金属杆顶部直接固定在条形板6下端，且第3金属杆固定不动，第1、第2金属杆背面上端有一体成型的T形凸起701a、702a，第2、第3金属杆前面有一体成型的滑槽702b、703c，第1、第2的T形凸起分别可以在第2、第3金属杆前面的滑槽中滑动。第1金属杆下面固定一个机械手
9，机械手前端为篦形，有多个篦形齿10，每个篦形齿高10mm，齿距为10mm。根据需要搬运的砝码重量级别的不同，可以更换不同规格的机械手，机械手9的规格以篦形齿的个数区分，重量级别越高的砝码选用的机械手篦形齿数量越多。在砝码质量计量参数测量的实验台上配套设有篦形砝码托11及质量比较仪12和磁性测量装置13，质量比较仪12或者磁性测量装置13上部均为篦形。
[0029] 篦形砝码托11是由篦条14组成的圆形，圆形直径约为350mm的圆形，篦条14底部有支架15，篦条14固定在支架15上，篦条14高20mm，间距为10mm。
[0030] 工作的时候，利用PLC控制器控器17和交流伺服电机18，驱动机械手9沿X、Y、Z三个坐标方向运动，机械手9前面的篦形齿10交叉穿过砝码托盘的篦条14，伸到低于砝码16底边沿的位置以下，然后移动至砝码正下端，再抬起砝码16，然后控制器控制伸缩机械手臂的第1、2、3根金属杆，第1根金属杆背部的T形突起在第2根金属杆前部的凹槽滑道中滑动，使第1根金属杆缩至第2根金属杆内，若完全缩入第2根金属杆后仍没有达到搬运高度，可控制包含有第1根金属杆的第2根金属杆，使其背部的T形突起在第3根金属杆前部的凹槽滑道中滑动，直至完全缩进第3根金属杆内。使砝码16提升至预定高度后，使伸缩机械手臂利用长、短轨道在框架空间中移动，直至相应的质量比较仪12或磁性测量装置
13上，将砝码16放在测量仪器上。
[0031] 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。
