一种高精度称量装置及称量方法

技术领域

本发明涉及高精度称量技术领域，特别是涉及一种高精度称量装置及称量方法。

背景技术

现有称量领域中，传统称重的开斗都是与称重传感器直接固定连接，其开斗大多采用气缸开闭合斗或使用步进电机开闭合斗，以实现物料的进出，气缸或步进电机与称重的开斗一体，气源管路、动作元件等都会对称量精度造成一定的影响，且上述称量机构的自身重量对整体称量精度影响较大，尤其在高精度称量中影响更大。

发明内容

基于此，有必要针对传统称重机构的结构设计和自身重量对高精度称量影响很大的问题，提供一种高精度称量装置及称量方法。

本发明采用以下技术方案实现，一种高精度称量装置，包括：

机架；

称重机构，包括称重传感器和称重板，所述称重传感器安装在所述机架上，用于称量物料，所述称重板安装在所述称重传感器的顶部，用于放置称量斗；

称量斗，放置在所述称重板上，用于盛放物料；

顶升机构，安装在所述机架上，所述顶升机构的移动端升降范围包括所述称重板水平面的上方和下方，且所述顶升机构的移动端与所述称量斗的底部接触，用于带动称量斗升降；

翻转机构，包括翻转部和夹持部，所述翻转部安装在所述机架上，用于带动夹持部翻转，所述夹持部的一端与所述翻转部连接，另一端与所述称量斗对应，用于夹持或松开称量斗。

作为优选实例，所述称重板上开设有避空槽，所述顶升机构的移动端穿过避空槽与所述称量斗的底部接触。

作为优选实例，所述称重板的面积小于所述称量斗的底面积。

作为优选实例，所述称重板上固定连接有限位板，用于导向和限定称量斗的位置。

作为优选实例，所述称量斗包括斗状部和矩形部，所述斗状部和所述矩形部固定连接，所述矩形部与所述夹持部、所述限位板的位置相对应。

作为优选实例，所述顶升机构包括顶升气缸和顶板，所述顶升气缸的本体与所述机架固定连接，所述顶升气缸的活塞杆与所述顶板固定连接，所述顶板与所述称量斗的底部接触。

作为优选实例，所述翻转部包括伸缩气缸、连杆和转轴，所述伸缩气缸的一端与所述机架转动连接，另一端与所述连杆的其中一端转动连接，所述连杆的另一端与所述转轴固定连接，所述转轴相对所述机架的坐标位置不变，用于带动所述夹持部旋转。

作为优选实例，所述夹持部包括：

安装板，与所述转轴固定连接；

夹持气缸，固定连接在所述安装板上；

两个夹爪，分别与所述夹持气缸的两个活塞部固定连接，用于对称量斗进行夹持。

作为优选实例，还包括轴承座，所述轴承座套设在所述转轴上，且与所述机架固定连接，用于限定转轴位置和保持转轴稳定性。

本发明还提供了一种高精度称量方法，其使用了上述的高精度称量装置进行称量，包括以下步骤：

S1、初始状态时，所述顶升气缸的活塞杆下降，所述称量斗落在所述称重板上，所述夹持部打开，此时所述称量斗与所述称重机构形成独立整体，物料落入所述称量斗中进行称量；

S2、所述称重传感器称量所述称量斗的重量达到设定目标值，停止物料投入；

S3、停止物料投入后，所述顶升气缸的活塞杆上升，将所述称量斗从所述称重板上顶起，随后所述夹持部夹紧所述称量斗后，所述顶升气缸的活塞杆下降；

S4、所述翻转部通过所述夹持部带动所述称量斗翻转，将物料倒入包装袋或包装盒，随后所述翻转部带动所述称量斗复位，所述顶升气缸的活塞杆重新上升顶起所述称量斗；

重复循环完成S1-S4的过程，对物料进行高精度称量。

本申请的有益效果在于：

1、本发明在称量时，称量传感器、称重板和称量斗形成独立整体，该独立整体相对传统称重机构而言，大大地降低了称量时称重机构的自身重量，较大的提高了称重精度。

2、本发明通过翻转机构对称量斗内的物料进行下料，避免了使用气缸或步进电机对称量斗进行开闭合，称量斗与执行机构、气源管路、液压管路等隔绝不接触，减少了外部因素对称量精度的影响。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为图1的俯视示意图；

图3为本发明中称重机构和顶升机构的安装结构示意图；

图4为本发明中称量斗的结构示意图；

图5为本发明中翻转机构的结构示意图；

图6为本发明翻转倒料时的结构示意图。

机架1、称重机构2、称重传感器21、称重板22、避空槽23、限位板24、称量斗3、斗状部31、矩形部32、顶升机构4、顶升气缸41、顶板42、翻转机构5、翻转部51、伸缩气缸511、连杆512、转轴513、夹持部52、安装板521、夹持气缸522、夹爪523、垫块524、轴承座53。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请一并参阅图1和图2，现对本发明实施例提供的高精度称量装置进行说明。

一种高精度称量装置，包括机架1、称重机构2、称量斗3、顶升机构4和翻转机构5。其中，机架1为本装置的安装基座，放置在地面上，或通过地脚螺栓进行固定后使用。

请参阅图3，称重机构2包括称重传感器21和称重板22。称重传感器21可采用光电式、液压式或电容式，将其安装固定在机架1上，称重板22则安装在称重传感器21的顶部，即安装在称重传感器21的输入端。顶升机构4包括顶升气缸41和顶板42。顶升气缸41与机架1固定连接，根据现场实际情况也可安装在称重传感器21一侧，在不影响称重传感器21工作的情况下进行固定即可，顶板42则与顶升气缸41的活塞杆固定连接，用于顶起称量斗3的底部。在本实施例中，称重板22上开设有一避空槽23，避空槽23为矩形或圆形，其形心位于称量斗3的正下方。顶板42在竖直方向上设置为Z型，防止与下方称重传感器21干涉。该顶板42的顶面与避空槽23匹配，使得顶板42的上部分能够穿过避空槽23与称量斗3的底部接触，带动称量斗3进行升降。

在另一个实施例中，称重板22上不开槽孔，将称重板22的面积设计的较称量斗3的底部小些，即使得称重板22竖直方向上的轮廓线位于称量斗3的底部轮廓内，或部分位于轮廓内。顶板42从称重板22的侧面支撑在称量斗3不与称重板22面域重合的地方，同样能够起到带动称量斗3升降的作用。上述两种实施例中的称重板22上均可安装限位板24。限位板24一般对称设置有两个，包括一倾斜部和竖直部，竖直部与称重板22固定连接，倾斜部与竖直部一体成型，从而能够引导称量斗3准确落在称重板22中心位置，有利于称量。

如图4所示，本申请所使用的称量斗3具体包括斗状部31和矩形部32。矩形部32与斗状部31均为薄壁结构。该矩形部32底部封盖，上部与斗状部31焊接或一体成型。需要说明的是，矩形部32在形状上为立方体或长方体，其中一对竖直方向的对称侧边宽度与限位板24相匹配，另一对竖直方向的对称侧边则与翻转机构5接触。

请一并参阅图2和图5。在本实施例中，翻转机构5包括翻转部51和夹持部52。该翻转部51包括伸缩气缸511、连杆512和转轴513。伸缩气缸511的缸体(或活塞杆)与机架1转动连接，伸缩气缸511的活塞杆(或缸体)与连杆512的一端转动连接。连杆512的另一端则与转轴513的一端固定连接，伸缩气缸511和连接杆512之间形成一个摇杆机构，带动转轴513自转。为了保持转轴513相对机架1的坐标位置不变，只进行自转。在本实施中，还额外设置了轴承座53，轴承座53固定在机架1上，同时套设在转轴513上，对转轴513润滑的同时，保持转轴513的旋转位置和稳定性。

夹持部52包括安装板521、夹持气缸522和两个夹爪523。安装板521的一侧与转轴513固定连接，夹持气缸522采用市售的非标SMC型气缸，其活塞杆位于缸体的两侧，通过气源带动同时相向或相背移动。两个夹爪523分别与夹持气缸522的两个活塞杆固定连接，通过两个夹爪523相向或相背移动对称量斗3进行夹持或放开。两夹爪523相互靠近的一侧还固定连接有垫块524，垫块524为橡胶垫材质，与称量斗3直接接触，减少夹爪523与称量斗3之间的碰撞。为保持夹持部52稳定转动，将物料倒入指定位置，在另一个实施例中，轴承座53也可替换为固定杆，固定杆的一端与机架1固定连接，另一端与安装板521的一侧铰接。该安装板521的铰接点同时与转轴513固定连接，安装板521以铰接点和转轴513为中心进行旋转，通过限制安装板521的位置来保证转轴513能够旋转。

值得一提的是，本申请可以应用在自动化生产线中完成自动高精度称量和上下料，也可以单独进行使用。上述中所提到的气缸不局限于气缸，根据实际情况可选择电缸、液压油缸等替换部件，完成上述的功能即可。这些执行部件、气源管道、油压管道等无论怎么安装，其不能与称量斗3、称重板22进行接触与固定，使得在测量时，称量斗3、称重板22和称重传感器21单独形成独立整体，排出其它因素的干扰，最大程度的保证高精度测量的准确性。

请参照图1和图6，图1为待称重时的状态示意图，图6则为翻转倒料时的状态示意图，使用本申请所提出的高精度称量装置进行称量，其称量方法包括以下步骤：

S1、初始状态时，控制顶升气缸41的活塞杆下降，称量斗3落在称重板22上，夹持部52打开，此时称量斗3与称重机构2形成独立整体，物料落入称量斗3中进行称量。

S2、称重传感器21称量称量斗3的重量达到设定目标值，停止物料投入。

S3、停止物料投入后，顶升气缸41的活塞杆上升，将称量斗3从称重板22上顶起，随后夹持部52夹紧称量斗3后，顶升气缸41的活塞杆下降。

S4、翻转部51通过夹持部52带动称量斗3翻转，将物料倒入包装袋或包装盒，随后翻转部51带动称量斗3复位，顶升气缸41的活塞杆重新上升顶起称量斗3。

重复循环完成S1-S4的过程，对物料进行高精度称量。

以称量硅料为例，人工使用高精度秤对硅料进行手动称量，称量结果作为对照组，将该称量过的硅料使用本申请中的高精度称量装置和称量方法再次进行称量，称量结果作为实验组；采用上述方式选取10种不同重量的硅料进行称量，得到10组对称组和实验组数据，计算每组对照组和实验组数据之间误差，10组实验之间的误差平均化之后，本申请的称重精度可达到0.05％。综上所述，本申请的高精度称量装置和称量方法，能够大大的降低称重机构自身重量，且排除了外部因素对称量的干扰，大大的提高了称重精度，尤其是在高精度称量案例中更加能够体现优势。

与现有技术相比，本申请的高精度称量装置包括机架1、称重机构2、称量斗3、顶升机构4和翻转机构5，通过顶升机构4的设置，能够带动称量斗3上升或下降，当顶升机构4带动称量斗3上升时，称量斗3与称重机构2脱离，随后称量斗3在翻转机构5带动下进行下料，当顶升机构4带动称量斗3下降时，直至称量斗3与称重板22接触，此时顶升机构4继续下降并与称量斗3脱离，此时称量斗3与称重传感器21、称重板22之间形成独立整体，物料落入称量斗3中后进行称量，避免了外部气源管路、动作元件等对称量精度的影响，同时称量时的独立整体，本身重量较轻，也避免了大重量机构自身重量对整体称量精度的影响，本申请特别适用于高精度的称量场景中。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。