多杯自动循环称重水蒸气透过率测试装置的制作方法

本发明涉及塑料薄膜、薄片、复合膜等软包装材料水蒸气透过率的装置，具体涉及一种多杯自动循环称重水蒸气透过率测试装置。

背景技术：

塑料包装广泛应用于食品药品包装的各个领域，包装材料的阻隔性是产品保质的关键因素。所谓阻隔性，通常是指包装材料对氧气、水蒸气的阻隔能力，阻隔能力越强，空气中的氧气、水蒸气就越不容易进入包装内部，自然也不会对包装内部的内容物产生影响，阻隔能力强的包装材料通常被称为高阻隔材料，反而则被称为低阻隔材料。包装材料对氧气、水蒸气的阻隔能力是产品保质期长短的关键因素之一，通常来讲，高阻隔材料的保质期一般是长于低阻隔材料保质期的。

目前杯式法是包装材料阻碍水蒸气透过能力的测试方法之一，标准杯式法测试装置包括恒温恒湿箱、天平、透湿杯，测试过程是：首先由人工进行制样、封杯，然后将透湿杯放入到恒温恒湿箱中，特定时间间隔后，取出透湿杯称重，如此循环，直到透湿杯的重量变化稳定为止，通过单位时间内透湿杯重量的变化来计算试样的水蒸气透过率等指标。

标准杯式法水蒸气透过率测试装置存在如下不足：

(1)透湿杯人工称量；

(2)测试过程不连续，影响测试结果精度

(3)测试周期长、效率低，透湿杯容易混淆；

(4)测试结果误差大；

(5)循环测试机构复杂，故障率高、成本高；

后续发展研究的测试装置都是通过带动称重天平上下升降或者带动透湿杯的托板上下升降对透湿杯的重量进行间断测试，其带动升降的装置一般都采用凸轮机构，在测试过程中，凸轮机构持续运转，为实现称重天平对透湿杯的精准测量，则需要对凸轮机构实现精准控制，同时还需精准控制凸轮机构与带动透湿杯的托板转动的装置之间的相互配合，对装置本身的控制要求较高，不易操作；而且，其装置组成结构复杂，容易发生损耗，故障率高，且不易维修。

对水蒸气透过率测试效率、准确性要求高的场合，现有的测试装置、检测方法均无法满足要求，造成物力资源与人力资源的浪费，限制了相关产业的发展。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，解决现有杯式法水蒸气透过率测试误差大、人工称重、测试效率低、测试过程不连续、循环测试结构复杂、故障率高等问题，提供一种多杯自动循环称重水蒸气透过率测试装置，是仅旋转透湿杯托盘即可实现多杯循环称重的高效可靠经济结构，测量精度高、测试效率高、操作简单。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

多杯自动循环称重水蒸气透过率测试装置，包括环境腔，所述环境腔内设有透湿杯托盘，所述透湿杯托盘上置有至少一组透湿杯组件，所述透湿杯组件包括围成同一圆圈的多个透湿杯；所述透湿杯托盘通过连接机构与旋转装置连接，所述透湿杯托盘与至少一个称重装置相配合，所述称重装置侧部配合设置第一过渡部件，透湿杯在旋转至称重装置处时与第一过渡部件配合，第一过渡部件限制透湿杯以设定移动轨迹逐步提升至称重装置上进行称重。在称重装置处配合设置第一过渡部件，第一过渡部件将透湿杯提升至称重装置上对透湿杯进行称重，此过程为透湿杯自动进行，透湿杯转动中自动沿第一过渡部件移动至称重装置，无需其他控制，测试效率更高，操作更为简单，不会因其他机构的配合不可靠而导致测量精度不高；另外，在透湿杯托盘上设置围绕成一圈的透湿杯组件，在开动测试装置进行测试的过程中，由旋转装置带动透湿杯托盘转动，可以连续测试多个透湿杯上试样的水蒸气透过率。

环境腔为一通过湿度控制装置进行控制的恒湿腔。

优选的，所述称重装置在与第一过渡部件对立的位置设置第二过渡部件，第二过渡部件使得透湿杯完成称重后沿第二过渡部件移动以脱离称重装置。在透湿杯完成称重后可沿第二过渡部件顺滑的离开称重装置，透湿杯可轻慢落回至透湿杯托盘上。

优选的，所述第一过渡部件和第二过渡部件为一体式结构。

所述透湿杯托盘的高度高于称重装置，透湿杯放置于透湿杯托盘上时透湿杯的底部低于称重装置。

所述第一过渡部件和第二过渡部件均包括一带有弧度的曲面，所述曲面沿透湿杯的旋转方向延伸至称重装置的上表面。

所述曲面包括靠近称重装置的第一面和远离称重装置的第二面，所述第二面的高度低于第一面。

所述第一面与称重装置的上表面相平齐。透湿杯经曲面的第二面至第一面，进而提升至称重装置上。

所述第一面和第二面之间通过圆滑过渡弧面连接。使透湿杯沿曲面移动过程更为顺滑，不会产生磕碰。

或者，所述第一过渡部件和第二过渡部件均包括导向板，所述导向板两侧具有卡合部分，所述卡合部分与透湿杯的下部相卡合，所述导向板沿透湿杯的旋转方向延伸至称重装置的上表面。透湿杯移动至第一过渡部件处时，透湿杯与导向板相卡合，在继续移动过程中，透湿杯在导向板的限位下逐步提升至称重装置上。完成称重后，透湿杯沿第二过渡部件逐步下降至脱离称重装置。

第一过渡部件的所述导向板的高度沿透湿杯的旋转方向依次升高，第二过渡部件的所述导向板的高度沿透湿杯的旋转方向依次降低，所述导向板靠近称重装置的一端与称重装置的上表面相平齐。透湿杯沿第一过渡部件的导向板逐步升高高度，进而移动至称重装置上进行称重；完成称重后可沿第二过渡部件的导向板逐步降低高度，进而逐步脱离称重装置。

或者，所述第一过渡部件和第二过渡部件均包括滑轨，所述滑轨与透湿杯下侧部的滑轮相配合，所述滑轨沿透湿杯的旋转方向延伸至称重装置的上表面。透湿杯转动至第一过渡部件时，透湿杯的滑轮与滑轨相配合，透湿杯沿滑轨逐步提升至称重装置上；完成称重后，透湿杯沿第二过渡部件逐步下滑脱离称重装置。

第一过渡部件的所述滑轨的高度沿透湿杯的旋转方向依次升高，第二过渡部件的所述滑轨的高度沿透湿杯的旋转方向依次降低，所述滑轨靠近称重装置的一端与称重装置的上表面相平齐。

或者，所述第一过渡部件和第二过渡部件均包括皮带，所述皮带与透湿杯底部相配合，所述皮带延伸至称重装置上表面；

优选的，第一过渡部件的所述皮带的高度沿透湿杯的旋转方向依次升高，第二过渡部件的所述皮带的高度沿透湿杯的旋转方向依次降低，所述皮带靠近称重装置的一端与称重装置的上表面相平齐。

所述透湿杯托盘上设有与透湿杯匹配的定位孔，定位孔的尺寸小于透湿杯的截面尺寸；通过定位孔定位透湿杯的位置，将定位孔的尺寸设置成小于透湿杯尺寸，使透湿杯可以卡在定位孔上进而完成测试。

所述称重装置包括称重天平，称重天平顶部连接有天平托盘；天平托盘可以托起透湿杯，对透湿杯的重量进行测量。

所述旋转装置包括与连接机构连接的传动机构，传动机构与动力装置连接；通过动力装置由传动机构带动透湿杯托盘转动，在一个透湿杯测试完毕后对另一透湿杯进行测试，实现测试过程的连续性。

优选的，所述动力装置为步进电机或伺服电机；可以精确控制旋转角度。

优选的，所述连接机构与编码器连接，编码器与控制器通信，控制器控制动力装置动作；在动力装置本身不带有角度控制功能的部件时，通过编码器和控制器的配合，使动力装置旋转角度精确控制。

优选的，所述透湿杯组件数量为两组及以上，两组及以上透湿杯组件的透湿杯围成的圆圈呈同心圆；在透湿杯托盘上设置多圈透湿杯组件，透湿杯托盘转动至称重区时，同时对多个透湿杯进行测试，提高测试效率。

进一步的，同心圆上的透湿杯一一对应设置，一一对应的透湿杯位于同心圆的同一半径上；使形成同心圆的透湿杯组件同步转至称重装置处进行同步称重，方便对旋转装置的控制操作。

进一步优选的，每组透湿杯组件的多个透湿杯在圆圈上均匀布设；对旋转装置的旋转角度设定方便，设定一次即可进行一圈透湿杯的测试。

进一步的，所述称重装置与透湿杯组件的数量相等；称重装置与透湿杯组件数量相对应，同时测试多个试样的水蒸气透过率。

所述透湿杯为杯型容器，透湿杯开口由被测试样封口；杯型容器内可盛放固体或液体，将被测试样设置在透湿杯杯口，进而检测试样的水蒸气透过率。

优选的，所述试样与透湿杯开口之间设置有密封件；用以形成密闭空间，使得试样的水蒸气透过率测试更加准确。

本发明的工作原理为：

旋转装置带动透湿杯托盘转动，透湿杯托盘上的透湿杯转动至称重装置处时，过渡部件使透湿杯沿透湿杯托盘相对向上移动，透湿杯被提升至称重装置上，称重装置对透湿杯进行称重，完成透湿杯内试样水蒸气透过率的测试。

本发明的有益效果为：

采用本发明的装置，在对塑料薄膜、薄片、复合膜等软包装材料进行水蒸气透过率测试时，整个测试过程全自动完成，无须人工干预，测量结果精准，同时只需控制旋转装置运作，带动透湿杯托盘转动，透湿杯在移动至称重装置处时可自行沿第一过渡部件提升至称重装置上进行称重，完成水蒸气透过率测试。

本发明透湿杯托盘上通过同心圆定位孔可同时测多个试样，测试效率极大提高，结构简单，一键式操作，简单方便，降低了测试成本。

另外，本发明测试装置可将测试数据通过嵌入式智能控制单元进行传输与共享，嵌入式智能控制单元提供丰富的外围接口，方便测试数据的联网与共享，大大提高了数据的利用价值，可应用于食品药品包装领域用杯式法测试水蒸气透过率的各种场合，具有良好的应用和推广价值。

附图说明

图1为本发明实施例1测试装置结构示意图；

图2为实施例1透湿杯托盘的俯视图；

图3为本发明透湿杯沿第一过渡部件调整的示意图；

图4为本发明实施例2称重装置两侧均设置过渡部件的示意图；

图5为本发明实施例2的透湿杯托盘的俯视图；

图6为本发明实施例3的第一过渡部件的设置示意图；

图7为本发明实施例4的第一过渡部件的设置示意图；

图8为本发明实施例5测试装置结构示意图；

图9为实施例5透湿杯托盘的俯视图；

图中，1为环境腔，2为透湿杯托盘，3为透湿杯，4为连接机构，5为传动机构，6为电机，7为编码器，8为第一过渡部件，9为天平托盘，10为称重天平，11为定位孔，12为第二过渡部件，13为导向板，14为卡合部分，15为滑轨，16为滑轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1-图2所示，杯式称重法水蒸气透过率测试装置，包括环境腔1，环境腔1内设有透湿杯托盘2，透湿杯托盘2上置有一组透湿杯组件，透湿杯组件包括围成同一圆圈的多个透湿杯3；透湿杯托盘2通过连接机构4与旋转装置连接，透湿杯托盘2与称重装置相配合，称重装置侧部配合设置第一过渡部件8，透湿杯3在旋转至称重装置处时与第一过渡部件配合，第一过渡部件限制透湿杯以设定移动轨迹逐步提升至称重装置上进行称重，第一过渡部件8使得透湿杯3在旋转至称重装置处时被提升至称重装置上完成称重。在称重装置处配合设置第一过渡部件，第一过渡部件将透湿杯提升至称重装置上对透湿杯进行称重，此过程为透湿杯自动进行，透湿杯转动中自动沿第一过渡部件移动至称重装置，无需其他控制，测试效率更高，操作更为简单，不会因其他机构的配合不可靠而导致测量精度不高；另外，在透湿杯托盘上设置围绕成一圈的透湿杯组件，在开动测试装置进行测试的过程中，由旋转装置带动透湿杯托盘转动，可以连续测试多个透湿杯上试样的水蒸气透过率。

透湿杯托盘2的高度高于称重装置，透湿杯3放置于透湿杯托盘2上时透湿杯3的底部低于称重装置。

称重装置包括称重天平10，称重天平10顶部连接有天平托盘9；天平托盘可以托起透湿杯，对透湿杯的重量进行测量。

如图3所示，第一过渡部件8包括一带有弧度的曲面，曲面沿透湿杯3的旋转方向延伸至称重装置的上表面。

曲面包括靠近称重装置的天平托盘9的第一面和远离称重装置的天平托盘9的第二面，第二面的高度低于第一面。

第一面与称重装置的天平托盘9的上表面相平齐。透湿杯3经曲面的第二面至第一面，进而提升至称重装置上。

第一面和第二面之间通过圆滑过渡弧面连接。使透湿杯沿曲面移动过程更为顺滑，不会产生磕碰。

透湿杯托盘2上设有与透湿杯3匹配的定位孔11，定位孔11的尺寸小于透湿杯3的截面尺寸，定位孔11在透湿杯托盘2上围成一圈(定位孔11位于以透湿杯托盘2中心为圆心的某一直径的圆上)；通过定位孔11定位透湿杯3的位置，将定位孔11的尺寸设置成小于透湿杯3尺寸，使透湿杯可以卡在定位孔上进而完成测试。

旋转装置包括与连接机构4连接的传动机构5，传动机构5与电机6连接；通过电机6由传动机构5带动透湿杯托盘2转动，在一个透湿杯3测试完毕后转至下一待测透湿杯3位置进行测试，实现测试过程的连续性。旋转装置也可以是气缸或其他等效功能机构。

连接机构4与编码器7连接，编码器7与控制器通信，控制器控制电机6动作；通过编码器7和控制器的配合，使电机6旋转角度精确控制。

透湿杯3为杯型容器，可盛放固体或液体，如干燥剂或水等，杯口用被测试样封口，试样与透湿杯之间有密封部件用以形成密闭空间。

连接机构4与环境腔1连接的地方用密封件密封，称重天平8与天平托盘9的连接件与环境腔1之间用密封件密封。

该测试装置的测试过程如下：

往透湿杯3中注入蒸馏水，然后用待测薄膜封杯后将透湿杯3放置到透湿杯托盘2上的定位孔11中，启动试验，电机6带动透湿杯托盘2旋转特定的角度，透湿杯3与第一过渡部件8相配合，透湿杯3沿第一过渡部件8的曲面逐步平稳移动到称重装置上面，旋转角度精度由编码器测试反馈，透湿杯3脱离透湿杯托盘2，重量完全落在了称重天平托盘2上，数据稳定后称重结束，透湿杯托盘2在电机6的带动下，透湿杯3脱离称重天平8，透湿杯3落回至透湿杯托盘2上的定位孔11中，旋转至下一个待测透湿杯3的位置，依次往复，直至试验结束。

实施例2：

如图4-5所示，称重装置在与第一过渡部件8对立的位置设置第二过渡部件12，第二过渡部件12使得透湿杯3完成称重后沿第二过渡部件12移动以脱离称重装置。在透湿杯完成称重后可沿第二过渡部件顺滑的离开称重装置，透湿杯可轻慢落回至透湿杯托盘上。

第二过渡部件12采用与实施例1中第一过渡部件8相同的结构。

第一过渡部件8和第二过渡部件12可以为分体结构，也可以为一体式结构，类似于钟的断面形式。

实施例3：

如图6所示，第一过渡部件8包括导向板13，导向板13两侧具有卡合部分14，卡合部分14与透湿杯3的下部相卡合，导向板13沿透湿杯3的旋转方向延伸至称重装置的上表面。透湿杯移动至第一过渡部件处时，透湿杯与导向板相卡合，在继续移动过程中，透湿杯在导向板的限位下逐步提升至称重装置上。导向板13可以通过支撑体固定于环境腔底部。导向板还可以设置在透湿杯托盘上部，导向板与透湿杯上部相卡和，可以实现相同的功能，使透湿杯旋转中沿导向板逐步平稳移动至称重装置上。

第一过渡部件8的导向板13的高度沿透湿杯3的旋转方向依次升高，导向板13靠近称重装置的一端与称重装置的上表面相平齐。透湿杯沿第一过渡部件的导向板逐步升高高度，进而移动至称重装置上进行称重。

第二过渡部件12可以采用与本实施例中第一过渡部件8相同的结构，完成称重后，透湿杯沿第二过渡部件逐步下降至脱离称重装置。第二过渡部件12的导向板13的高度沿透湿杯3的旋转方向依次降低，完成称重后可沿第二过渡部件的导向板逐步降低高度，进而逐步脱离称重装置。

实施例4：

如图7所示，第一过渡部件8包括滑轨15，滑轨15与透湿杯3下侧部的滑轮16相配合，滑轨15沿透湿杯3的旋转方向延伸至称重装置的上表面。透湿杯转动至第一过渡部件时，透湿杯的滑轮与滑轨相配合，透湿杯沿滑轨逐步提升至称重装置上。滑轨可以通过支撑体固定于环境腔底部。滑轨还可以设置在透视杯托盘上部，滑轨与透湿杯上部设置的滑轮相配合，可以实现相同功能，使透湿杯旋转中沿导向板逐步平稳移动至称重装置上。滑轨和滑轮还可以替换为齿轮齿条配合机构。

第一过渡部件8的滑轨15的高度沿透湿杯3的旋转方向依次升高，滑轨15靠近称重装置的一端与称重装置的上表面相平齐。

第二过渡部件12可以采用与本实施例中第一过渡部件8相同的结构，完成称重后，透湿杯沿第二过渡部件逐步下滑脱离称重装置。第二过渡部件12的滑轨15的高度沿透湿杯的旋转方向依次降低。

第一过渡部件8和第二过渡部件12也可以采用其他诸如皮带等任何可以使透湿杯沿其平稳移动至称重装置上的结构。

实施例5：

如图8-图9所示，透湿杯托盘2上的透湿杯组件为两组，两组透湿杯组件的透湿杯3围成的圆圈呈同心圆，两圈透湿杯组件的透湿杯3呈径向分布，即：两个同心圆上的透湿杯3一一对应设置，一一对应的透湿杯3位于以同心圆为圆心的同一半径上，每一圆圈上的透湿杯3在圆上均匀布设，同心圆上的相邻透湿杯3之间的夹角是相等的，保证两组透湿杯组件的两个透湿杯3同步称重；在透湿杯托盘上设置两圈透湿杯组件，透湿杯托盘2转动至称重区时，同时对两个透湿杯3进行测试，提高测试效率。

在透湿杯托盘2上设置两圈定位孔11，定位孔11分布在两个同心圆上，每个圆周上定位孔13的个数不定。

相应的，与透湿杯3配合的称重天平8为两个，称重天平8的数量与透湿杯同心圆的数量相等。第一过渡部件8也设置两个。

测试装置的其他组成结构与实施例1相同。

该测试装置的测试过程如下：

往透湿杯3中注入蒸馏水，然后用待测薄膜封杯后将透湿杯3放置到透湿杯托盘2上的定位孔11中，启动试验，电机6带动透湿杯托盘2旋转特定的角度，透湿杯3与第一过渡部件8相配合，透湿杯3沿第一过渡部件8的曲面逐步平稳移动到称重装置上面，旋转角度精度由编码器测试反馈，透湿杯3脱离透湿杯托盘2，重量完全落在了称重天平托盘2上，数据稳定后称重结束，透湿杯托盘2在电机6的带动下，透湿杯3脱离称重天平8，透湿杯3落回至透湿杯托盘2上的定位孔11中，旋转至下一个待测透湿杯3的位置，依次往复，直至试验结束。可以一次对两个透湿杯进行称重，在一次测试过程中能够测试多组透湿杯，提高测试效率。

实施例6：

透湿杯托盘2上的透湿杯组件为三组以上，三组以上透湿杯组件的透湿杯3围成的圆圈呈同心圆，多圈透湿杯组件的透湿杯3呈径向分布，即：每组透湿杯组件的透湿杯3数量相等，且同心圆上的透湿杯3一一对应设置，一一对应的透湿杯3位于以同心圆为圆心的同一半径上，保证多组透湿杯组件的多个透湿杯3同步称重；在透湿杯托盘2上设置三圈以上定位孔11，定位孔11分布在多个同心圆上，每个圆周上定位孔11的个数不定。

相应的，与透湿杯3配合的称重天平8为三个以上，称重天平的数量与透湿杯同心圆的数量相等。

测试装置的其他组成结构与实施例1相同。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。