CN107607188A - 砝码自动取放*** - Google Patents

Abstract

一种砝码自动取放***，包括：砝码存储架(1)，包括以阵列形式设置的多个砝码存储工位；支撑框架，包括彼此垂直设置的X轴框架(2)和Z轴框架(4)；滑动模块(13)，设置于X轴框架(2)上且能够沿X轴框架(2)移动，滑动模块(13)包括能够沿Y轴方向伸缩的可伸缩支架(14)；机械臂，包括大臂(5)和连接于大臂(5)末端的小臂(6)，大臂(5)设置于可伸缩支架(14)上，且能够沿Z轴方向伸缩，小臂(6)能够绕大臂(5)的竖直方向轴线转动；以及控制模块，用于控制滑动模块(13)的移动、可伸缩支架(14)和大臂(5)的伸缩、以及小臂(6)的转动，从而从砝码存储工位取出砝码(7)或者将砝码(7)放置于砝码存储工位。

Description

砝码自动取放***

技术领域

本发明涉及质量计量技术领域，特别涉及一种砝码自动取放***。

背景技术

砝码常用于质量计量领域，在使用过程中，需要使用上一级砝码来对下一级的砝码进行质量量值传递(即测量)。在使用砝码质量标准的时候，需要对其进行有效的存储，避免复杂环境条件下的灰尘、水分附着在砝码表面，导致砝码质量值发生变化，进而影响其稳定性而不能长时间使用。

高准确度砝码无法使用常规的起吊装置来进行使用，因为这样会损伤砝码表面而影响其质量值。在进行大质量砝码质量测量时，例如对500kg的待测砝码进行测量，就需要使用10个50kg的砝码进行测量，有的实验室条件达不到这样的要求，没有高等级的50kg砝码，此时就需要使用25个20kg砝码进行质量的比较。如此大量的砝码如果仍然采用吊装的方式逐个的使用，效率非常低，而且更容易对砝码带来损坏，甚至对人身或者其他设备造成伤害。

本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种砝码自动取放***，其能够实现砝码的密集存储和自动取放，极大地方便了工作人员的操作，在节省人力的同时提高了工作效率。

本发明采用以下解决方案：

一种砝码自动取放***，其特征在于，包括：

砝码存储架，包括以阵列形式设置的多个砝码存储工位；

支撑框架，包括彼此垂直设置的X轴框架和Z轴框架；

滑动模块，所述滑动模块设置于所述X轴框架上且能够沿所述X轴框架移动，所述滑动模块包括能够沿Y轴方向伸缩的可伸缩支架；

机械臂，包括大臂和连接于所述大臂末端的小臂，所述大臂设置于所述可伸缩支架上，且能够沿Z轴方向伸缩，所述小臂能够绕所述大臂的竖直方向轴线转动；以及

控制模块，用于控制所述滑动模块的移动、所述可伸缩支架和所述大臂的伸缩、以及所述小臂的转动，从而从所述砝码存储工位取出砝码或者将砝码放置于所述砝码存储工位。

优选地，所述砝码自动取放***还包括用于覆盖所述砝码存储架、支撑框架和机械臂的壳体。

优选地，所述砝码存储架的底部设置有用于容纳所述砝码的环形凹槽。

优选地，所述砝码自动取放***还包括砝码加载盒，所述砝码加载盒的底部设置有用于容纳所述砝码的环形凹槽。

优选地，所述砝码加载盒的外周设置防护栏，顶部设置防护罩。

优选地，所述砝码自动取放***还包括导轨和能够沿所述导轨滑动的移动载体，所述砝码加载盒设置于所述移动载体上。

优选地，所述砝码为颈部设置有凹槽的圆柱体，所述圆柱体的上表面设置有向上凸出的凸起，所述圆柱体的下表面设置能够与所述凸起相配合的凹陷。

优选地，所述小臂的末端设置有与所述凹槽相配合的U型夹持部件。

优选地，所述控制模块包括处理器和驱动电机，所述处理器配置为发出控制指令，指示所述驱动电机驱动所述滑动模块的移动、所述可伸缩支架和所述大臂的伸缩、以及所述小臂的转动。

优选地，所述处理器配置为根据每个砝码存储工位的状态，所述状态是砝码在位状态或者砝码缺位状态，统计所述砝码存储架上砝码的总数。

本发明的有益效果包括：

1、通过阵列式砝码存储架，实现大量砝码的密集存储；

2、机械臂能够实现三个方向的平移运动和绕竖直方向的转动，可以根据控制指令到达砝码存储架的任意位置，实现砝码的自动取放；

3、通过壳体覆盖砝码存储架，能有效的使砝码不受外界环境如灰尘的干扰，易于保持砝码值的长期稳定性；

4、为本***特别设计专用砝码，该砝码易于夹持，且在存放时稳定性高，不易滑动；

5、结构紧凑，占用空间小，传递砝码速度快，特别适用于20kg和50kg砝码的存储和取放。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据示例性实施例的砝码自动取放***的立体图；

图2示出了用于根据示例性实施例的砝码自动取放***的砝码的示意图；

图3示出了根据示例性实施例的砝码自动取放***的小臂的示意图；

图4示出了根据示例性实施例的砝码自动取放***的砝码存储架的俯视图；

图5示出了根据示例性实施例的砝码自动取放***的砝码加载盒的立体图。

附图标记说明：

1-砝码存储架，2-X轴框架，3-辅助框架，4-Z轴框架，5-大臂，6-小臂，61-夹持部件，7-砝码，8-壳体，9-砝码加载盒，10-防护栏，11-导轨，12-移动载体，13-滑动模块，14-可伸缩支架。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下，底、顶、前、后、左、右、内、外”通常是在本发明提供的砝码自动取放***正常使用的情况下定义的，具体地可参考图1所示的图面方向。

图1示出了根据示例性实施例的砝码自动取放***的立体图，图2示出了用于根据示例性实施例的砝码自动取放***的砝码的示意图，图3示出了根据示例性实施例的砝码自动取放***的小臂的示意图，图4示出了根据示例性实施例的砝码自动取放***的砝码存储架的俯视图，图5示出了根据示例性实施例的砝码自动取放***的麻烦加载盒的立体图。

以下参考图1-5描述根据示例性实施例的砝码自动取放***。如图1-5所示，根据示例性实施例的砝码自动取放***包括砝码存储架1、支撑框架、滑动模块13、机械臂和控制模块。

砝码存储架1包括以阵列形式设置的多个砝码存储工位，即砝码存储架1具有多层，每层包括多个砝码存储工位，从而形成阵列形式设置的多个砝码存储工位。每个砝码存储工位用于存储一个砝码7。可以为每个砝码存储工位设置唯一的编号或地址，通过该编号或地址标识每个砝码存储工位的位置，从而可以通过控制指令控制机械臂末端到达该砝码存储工位，进行砝码的存放或取出操作。

支撑框架包括彼此垂直设置的X轴框架2和Z轴框架4。与其名称相对应，X轴框架2沿水平X轴方向设置，Z轴框架4沿Z轴方向设置(X轴、Y轴、Z轴的方向如图1中箭头所示)。支撑框架还可以包括L形的辅助框架3。支撑框架的主要作用是支撑承载其上的滑动模块13和机械臂。

滑动模块13设置于X轴框架2上且能够沿X轴框架2移动，滑动模块13包括能够沿Y轴方向伸缩的可伸缩支架14。通过滑动模块13沿X轴框架2的移动和可伸缩支架14沿Y轴方向的伸缩，可以实现设置于其上的机械臂沿X轴和Y轴方向的位移。

机械臂包括大臂5和连接于大臂5末端的小臂。其中，大臂5设置于可伸缩支架14上，且能够沿Z轴方向伸缩，通过滑动模块13与大臂5的组合运动，可以带动大臂5末端的小臂6到达操作空间内的任意位置，从而可以靠近砝码存储架的指定砝码存储工位。小臂6能够绕所述大臂5的竖直方向轴线转动，从而可以将砝码从指定的砝码存储工位取出，或者将砝码放入指定的砝码存储工位。

控制模块接收控制指令，并根据控制指令控制滑动模块13的移动、可伸缩支架14和大臂5的伸缩，使得大臂末端到达操作空间内的指定位置，控制模块还控制小臂6的转动，从而从指定的砝码存储工位取出砝码或者将砝码放置于指定的砝码存储工位。

本发明实施例通过阵列式砝码存储架实现了大量砝码的密集存储，机械臂能够实现三个方向的平移运动和绕竖直方向的转动，可以根据控制指令到达砝码存储架的任意位置，实现砝码的自动取放，极大地减轻操作人员的工作强度，提高工作效率。

作为优选方案，根据示例性实施例的砝码自动取放***还包括用于容纳砝码存储架1的壳体8。更为优选地，壳体8的顶面、底面和三个侧面均由玻璃制成，可以罩住砝码存储架1，避免外界的灰尘等污染物落在砝码表面上。壳体8的第四个侧面敞开，便于机械臂的操作。

作为优选方案，辅助框架和Z轴框架固定至地面，它们需要支撑很大的重量，需要靠地面的支撑实现整个***的稳定。因此，辅助框架和Z轴框架采用铝合金材质，一方面满足强度要求，另一方面自身的重量较轻。此外，铝合金没有磁性的干扰，不会对长期存储在工位上的砝码造成影响。

作为优选方案，砝码存储架1的底部设置有用于容纳砝码7的环形凹槽，如图4所示。环形凹槽的直径与砝码相适应，从而环形凹槽可以刚好将砝码7限定于其中，防止砝码7滑动。环形凹槽还可以辅助砝码定位，在通过机械臂将砝码7放置于砝码存储架1中时，即使机器臂有微小的位移误差，砝码7也可以通过环形凹槽实现复位。

传统的砝码支撑托盘采用插齿结构从底部对砝码进行支撑，在砝码较重或者需要加载砝码时，这种底部支撑方式不易于砝码保持稳定。因此本发明实施例特别设计颈部开槽的砝码，采用颈部夹取方式夹取砝码。作为优选方案，砝码7为颈部设置有凹槽的圆柱体，夹取砝码时，可以通过夹持器夹住颈部的凹槽，实现夹取。为此，小臂6的末端设置有与凹槽相配合的U型夹持部件61(见图3)。

此外，砝码上下叠放于砝码存储架中时，虽然有外框架保持砝码不易晃动，但是，如果砝码底部是平面，砝码仍然容易滑动，一方面造成砝码表面摩擦损伤砝码，另一方面也会影响砝码存储架的稳定性。因此，在优选方案中，圆柱形砝码的上表面设置有向上凸出的凸起，圆柱体的下表面设置能够与凸起相配合的凹陷。这样当一个砝码叠放在另一个砝码上时，凹陷和凸起刚好配合，实现了砝码的逐个嵌套，尽量避免晃动。

在很多情况下，需要多个砝码组合使用，例如需要使用10个50kg砝码，组成500kg质量标准与待测砝码进行比较。这时需要多次进行砝码的加载和卸载，这显然是进行大质量测量中最耗费人力的工作。为了减轻操作人员的工作量，在优选实施例中设置砝码加载盒9。砝码加载盒9的底部与砝码存储架的底部类似，设置有用于容纳砝码7的环形凹槽，二种环形凹槽的作用也是相同的。砝码加载盒9的外周设置防护栏10，防护栏10可以将砝码7限制在砝码加载盒9中，还可以通过吊车进行起吊。更为优选地，砝码加载盒9顶部设置防护罩，起吊时，防护罩可以随砝码加载盒9一起被吊起，可在砝码加载盒起吊或者移动过程中防止砝码移动，保护砝码及操作人员的人身安全。

为了保证强度，砝码加载盒9可使用无磁不锈钢制成。所使用的材料，无论强度还是磁性等参数，都需要满足标准砝码的要求。

此外，为了便于将砝码加载盒9及其中容纳的砝码作为一个整体使用，可以设计砝码加载盒9的质量，使其与待加载的砝码的质量相等。例如，用于容纳50kg砝码的砝码加载盒9的自重也为50kg，其容纳9个50kg砝码，从而整体构成500kg的质量标准。同理，用于容纳20kg砝码的砝码加载盒9的自重也为20kg，其容纳9个20kg砝码，从而整体构成200kg的质量标准。通过这种设计，组成不同标称值的组合砝码来使用。为了达到这样的目的，在砝码加载盒9加工完成后，可对其质量进行测量，以确定其实际质量值。

作为优选方案，可以设置导轨11和能够沿导轨11滑动的移动载体12，移动载体12例如是小车等。砝码加载盒9设置于移，动载体12上，在砝码加载盒9中加载完所需的砝码之后，移动载体12可沿着导轨移动到其他区域，进行下一步测量。

作为优选方案，控制模块可以包括处理器和驱动电机。其中，处理器被配置为：

指定砝码存储架1的每个砝码存储工位的编号或地址，每个砝码存储工位的编号或地址用于标识其在砝码存储架1中的位置；

对滑动模块和机械臂的位置进行初始定位及复位；

接收操作人员发出的操作指令；

发出控制指令，指示驱动电机驱动滑动模块13移动到指定位置，驱动滑动模块13和大臂5伸缩到指定长度，以及驱动小臂6转动到指定角度；

发出控制指令，指示驱动电机的转速，一般情况下，当机械臂没有夹持砝码时，滑动模块13的移动速度、滑动模块13和大臂5的伸缩速度以及小臂6的转动速度可以稍快，以提高工作效率，当机械臂夹持砝码时，上述速度稍慢，维持机械臂稳定运动没有冲击，且不碰到砝码本体，以免造成砝码质量损失；

根据砝码存储架的每个砝码存储工位的状态，所述状态是砝码在位状态或者砝码缺位状态，统计砝码存储架上砝码的总数。

作为优选方案，驱动电机可包括四个伺服电机，这四个伺服电机根据处理器所发出的控制指令分别驱动滑动模块13的移动、可伸缩支架14的伸缩、大臂5的伸缩、以及小臂6的转动，从而实现砝码取放操作。

根据各砝码存储工位的编号或地址，可以确定各砝码存储工位的物理位置，参考各电机的初始状态和当前状态，可以确定大臂5和小臂6的位置及姿态，基于这些信息，当接收到操作指令时(例如操作人员发出操作指令要求取出或放置某个砝码存储工位的砝码时)，处理器可以向驱动电机发出控制指令，使得驱动电机将各部件驱动到指定位置，完成操作。

实施例1

实施例中的砝码自动取放***包括砝码存储架1，其高6层，每层包括10个砝码存储工位。砝码存储架1的最下层存储10个50kg的砝码，其余五层共存储50个20kg砝码，砝码存储架1中的砝码总质量为1.5t。在放置砝码时，由于50kg砝码质量较大，因此将其放置在底层，以保持整个砝码存储架1的稳定。

靠近砝码存储架1设置导轨11和在导轨11上滑动的移动载体12，砝码加载盒9设置在移动载体12上。如图5所示，砝码加载盒9的底部设置有环形凹槽，用于容纳砝码，其每层可容纳9个50kg的砝码，共450kg，砝码加载盒9自重50kg，与砝码共同构成500kg的质量标准。

支撑框架包括彼此垂直设置的X轴框架2和Z轴框架4，还包括辅助框架3，其中辅助框架和Z轴框架固定于地面。

滑动模块13设置于X轴框架上且能够沿X轴框架移动，滑动模块13包括可伸缩支架14，其能够沿Y轴方向伸缩，从而带动其上的大臂5沿Y轴方向运动。大臂5也是可伸缩的，其可沿Z轴方向伸缩。小臂6固定于大臂5末端且能够绕大臂5转动，小臂6的末端为U型夹持部件61，用于夹持砝码7的凹槽。通过四个驱动电机分别驱动滑动模块13的移动、可伸缩支架14的伸缩、大臂5的伸缩、以及小臂6的转动，从而实现砝码取放操作。

在开始操作之前，通过计算机进行以下操作：

1)对每个砝码存储工位赋予初始地址；

2)统计砝码存储架的每个砝码存储工位的状态，统计砝码存储架上砝码的总数；

3)对滑动模块和机械臂的位置进行初始定位。

然后，根据实施例的砝码自动取放***根据操作人员的操作指令自动执行砝码取放操作。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种砝码自动取放***，其特征在于，包括：

砝码存储架(1)，包括以阵列形式设置的多个砝码存储工位；

支撑框架，包括彼此垂直设置的X轴框架(2)和Z轴框架(4)；

滑动模块(13)，所述滑动模块(13)设置于所述X轴框架(2)上且能够沿所述X轴框架(2)移动，所述滑动模块(13)包括能够沿Y轴方向伸缩的可伸缩支架(14)；

机械臂，包括大臂(5)和连接于所述大臂(5)末端的小臂(6)，所述大臂(5)设置于所述可伸缩支架(14)上，且能够沿Z轴方向伸缩，所述小臂(6)能够绕所述大臂(5)的竖直方向轴线转动；以及

控制模块，用于控制所述滑动模块(13)的移动、所述可伸缩支架(14)和所述大臂(5)的伸缩、以及所述小臂(6)的转动，从而从所述砝码存储工位取出砝码(7)或者将砝码(7)放置于所述砝码存储工位。

2.根据权利要求1所述的砝码自动取放***，其特征在于，还包括用于容纳所述砝码存储架(1)的壳体(8)。

3.根据权利要求1所述的砝码自动取放***，其特征在于，所述砝码存储架(1)的底部设置有用于容纳所述砝码的环形凹槽。

4.根据权利要求1所述的砝码自动取放***，其特征在于，还包括砝码加载盒(9)，所述砝码加载盒(9)的底部设置有用于容纳所述砝码(7)的环形凹槽。

5.根据权利要求4所述的砝码自动取放***，其特征在于，所述砝码加载盒(9)的外周设置防护栏(10)，顶部设置防护罩。

6.根据权利要求4所述的砝码自动取放***，其特征在于，还包括导轨(11)和能够沿所述导轨(11)滑动的移动载体(12)，所述砝码加载盒(9)设置于所述移动载体(12)上。

7.根据权利要求1所述的砝码自动取放***，其特征在于，所述砝码(7)为颈部设置有凹槽的圆柱体，所述圆柱体的上表面设置有向上凸出的凸起，所述圆柱体的下表面设置能够与所述凸起相配合的凹陷。

8.根据权利要求7所述的砝码自动取放***，其特征在于，所述小臂(6)的末端设置有与所述凹槽相配合的U型夹持部件(61)。

9.根据权利要求1所述的砝码自动取放***，其特征在于，所述控制模块包括处理器和驱动电机，所述处理器配置为发出控制指令，指示所述驱动电机驱动所述滑动模块(13)的移动、所述可伸缩支架(14)和所述大臂(5)的伸缩、以及所述小臂(6)的转动。

10.根据权利要求9所述的砝码自动取放***，其特征在于，所述处理器配置为根据每个砝码存储工位的状态，所述状态是砝码在位状态或者砝码缺位状态，统计所述砝码存储架(1)上砝码的总数。