CN100507470C - 按电磁力平衡原理的称量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种按电磁力平衡原理的称量系统，包括：一个有空气间隙和屏蔽盖(12)的永久磁铁系统；在永久磁铁系统空气间隙内的线圈(13)；一根传动杆(7)，在该传动杆的较长的杠杆臂上固定线圈以及在该传动杆的较短的杠杆臂上作用由荷载承接装置传输的重量力；检测传动杆位置和设在线圈附近的位置传感器(20、21、22)以及用于调节通过线圈的电流的调节放大器(16)。本发明建议，至少一个竖立的支柱(25)在线圈和位置传感器附近与传动杆连接，它穿过屏蔽盖中的至少一个通孔(27)伸出；以及，在所述至少一个竖立的支柱上紧挨着屏蔽盖的上面设一配重(26)。由此获得一种振动优化的装置，它允许甚至在有静荷载的情况下快速称量。

Description

按电磁力平衡原理的称量系统

技术领域

本发明涉及一种按电磁力平衡原理的称量系统，包括：一个有空气间隙和屏蔽盖的永久磁铁系统；在永久磁铁的空气间隙内用于产生取决于荷载的反力的线圈；一根传动杆，在该传动杆的较长的杠杆臂上固定线圈以及在该传动杆的较短的杠杆臂上作用由荷载承接装置传输的重量力，所述由荷载承接装置传输的重量力直接作用于所述传动杆的较短的杠杆臂上或者所述由荷载承接装置传输的重量力通过其他杠杆减小后作用于所述传动杆的较短的杠杆臂上；一个检测传动杆的位置以及设在线圈附近的位置传感器；以及一个用于调节通过线圈的电流的调节放大器。

背景技术

例如由DE 37 43 073 A1已知此类称量系统。

若称量系统在荷载承接装置上有大的静荷载，例如重的称盘或辊道(它必要时还有用于驱动滚轮的电动机)，则这些静荷载必须要么通过线圈内附加的电流补偿，然而这导致附加的生热，要么在传动杆上固定配重。例如由DE 198 04 439 C1已知带配重的称量系统。在那里，传动杆超出线圈的固定位置加长以及在杆端装配重。但是这种方案只适用于缓慢地称量；在快速称量时受传动杆固有振动的干扰，此传动杆在杆的支承装置和在配重处有振动波节。这些振动通过在快速称量时迅速改变的线圈的力激发并只是逐渐衰渐，所以直至达到一个稳定的称量结果的时间比较长。

发明内容

因此，本发明的目的是提供前言所述类型的称量系统，它即使在有静荷载时也允许快速确定称量结果。

为此，本发明提供一种按电磁力平衡原理的称量系统，包括：一永久磁铁系统，它有一空气间隙和一屏蔽盖，一在永久磁铁系统空气间隙内的线圈，用于产生取决于荷载的反力，一荷载承接装置，一传动杆，线圈固定在该传动杆的较长的杠杆臂上，在该传动杆的较短的杠杆臂上作用由荷载承接装置传输的重量力，所述由荷载承接装置传输的重量力直接作用于所述传动杆的较短的杠杆臂上或者所述由荷载承接装置传输的重量力通过其他杠杆减小后作用于所述传动杆的较短的杠杆臂上，一位置传感器，它检测传动杆的位置并设在线圈附近，以及一调节放大器，用于调节通过线圈的电流，其特征为：至少一个竖立的支柱在线圈和位置传感器附近与传动杆连接，它穿过屏蔽盖中的至少一个通孔伸出；以及在所述至少一个竖立的支柱上紧挨着屏蔽盖的上面设一配重。

按本发明为达到上述目的采取的措施是，至少一个竖立的支柱在线圈和位置传感器附近与传动杆连接，支柱穿过屏蔽盖中至少一个通孔伸出；以及，在所述至少一个竖立的支柱上紧挨着屏蔽盖的上面设一配重。

采用配重在线圈和位置传感器上方的这种配置，由配重比较大的质量所产生的振动波节处于线圈的位置，所以交变的线圈力不会起振动激励作用。此外，位置传感器也至少近似处于此振动波节内，所以可能的由于其他原因激发的小的振幅，对于位置传感器没有影响，并因而对于调节回路和称量结果的确定不起作用。通过一个/多个竖立的支柱实现配重在传动杆、线圈和位置传感器上的一种沿垂直方向非常刚性的接合，所以不会产生附加的低频振动。通过将配重设在屏蔽盖的上方，使配重易于接近以及可以按一项有利的进一步发展可拆式地固定以及必要时也可以分成多个部分配重。由此可以方便地适应于不同的静荷载。

附图说明

下面借助示意图表示本发明。其中：

图1通过称量系统第一种设计的纵剖面；

图2称量系统第二种设计侧视图(部分剖切)；

图3称量系统中对于本发明重要的部分放大剖视图；以及

图4图3的一种改型。

具体实施方式

图1中的称量系统有一个固定在外壳上的系统支架1，在系统支架上通过两个带铰接部位6的挺臂4和5可沿垂直方向运动地固定荷载承接装置2。荷载承接装置2在其上部装一个用于盛放要称量的物料的称盘3，以及与称量物料的质量对应的重量力通过接合元件11传输到传动杆7较短的杠杆臂上。传动杆7通过弹性铰链8支承在系统支架1上。在传动杆7较长的杠杆臂上固定一个线圈13。线圈13处于永久磁铁系统14的空气间隙内并产生取决于荷载的反力。在这里，通过线圈13的电流的大小按已知的方式借助光学的位置传感器20、21、22和调节放大器16调整为，使得在称量物料的重量与电磁产生的反力之间存在着平衡关系。在图1中仅示意表示与线圈13的电连接。通过线圈13的电流在测量电阻15上产生一个测量电压，将它输入模/数转换器17。数字化的结果由数字信号处理装置18接收并在显示器19中数字地显示。

光学的位置传感器由光线发送器20—它的供电装置为了视图清楚起见没有表示出来、光线接收器22—它与调节放大器16的连接装置23仅示意表示、以及分瓣光圈21组成。光线发送器20和光线接收器22固定在永久磁铁系统14的屏蔽盖12上。分瓣光圈21固定在传动杆7上。在这里，分瓣光圈21在传动杆7的对置侧大体处于线圈13的轴线内。位置传感器的上述那些部分与调节放大器和线圈配合工作，对于按电磁力平衡原理的称量系统是众所周知的，所以可以省略详细的说明。

现在，按本发明的称量系统附加地有两个竖立的支柱25，它们固定在传动杆7较长的杠杆臂上以及向上方穿过屏蔽盖12中的通孔27伸出。然后在支柱25的上端固定一个配重26。在这里，所述配重的质量通常如此确定其大小，即，使得配重26和线圈13与秤盘3(包括固定在秤盘上的结构)和荷载承接装置2在力学上大体保持平衡，所以在没有荷载时通过线圈13的电流为零或近似零。

通过配重将其重心布置在大体线圈13的轴线内以及直接在屏蔽盖12的上方，线圈、位置传感器和配重构成一个紧凑的和非常稳定的单元并共同造成一个振动波节。由此将在动态的称量工作时寄生振荡的激励和寄生振荡的作用降到最低程度。

利用两个支柱25固定配重26的优点在于，通过配重的抗弯刚度提高了传动杆后部区内的抗弯刚度。由此使传动杆的固有频率向更高的频率方向移动，从而进一步改善称量系统的动态特性。

配重26有利地有扁平的盘的形状。由此使它与屏蔽盖12的形状相适应以及附加的位置需求很小。此外，由此与屏蔽盖和与永久磁铁系统的热接触比较好，所以基本上避免产生温度差。配重26的材料有利地应是非磁性的，由此，尽管屏蔽盖还存在小的剩余磁场，但并没有力作用在配重上。按一项特别有利的设计，选择也用于制造传动杆7的相同材料作为配重和支柱25的材料。由此避免在环境温度变换时产生应力。

图2表示称量系统另一种设计的侧视图，其中永久磁铁系统的区域被剖切后画出。可以看到一个荷载承接装置52，它通过形式上为一个平行导引装置的上挺臂54和下挺臂55与固定在外壳上的区域51连接。用56表示挺臂的铰接部位。在荷载承接装置52上固定传送带53，在这里只是完全示意地表示了固定的方式。称量物料的重量力从荷载承接装置52的凸出部分80经垂直的传力元件61传给杠杆82。杠杆82将一个薄的部位81支承在固定在外壳上的区域51的凸出部分84上。杠杆82是一曲杆。它将已减小和转向后大体水平的力经薄的部位83传给传动杆57，传动杆通过薄的部位58、跨梁(Stelze)60和另一个薄的部位59支承在所述固定在外壳上的区域51的凸出部分85上。传动杆57同样是一曲杆。在其较长的杠杆臂上固定用于电磁力平衡的线圈63。由DE 195 40 782 C1已知此整料制造的称量系统的几何结构，所以在这里不必阐述其详情。

磁铁系统64仍有一屏蔽盖62，它在其下侧装有位置传感器的仅示意表示的发光二极管70和光电二极管72。固定在传动杆57上的分瓣光圈71同样只是示意的。在传动杆57较长的杠杆臂57上固定一竖立的支柱75，它穿过屏蔽盖中的通孔77伸出并支承配重76。在这里，支柱75设计为板状，以达到配重在传动杆上有足够刚度的接合—尤其是对于垂直的动态力。此外，支柱尽可能远地延伸到配重的重心旁或延伸到线圈63的轴线旁或位置传感器70/71/72旁(配重的重心、线圈轴线和位置传感器至少近似处于一条垂直线上)。

为了视图清楚起见，在图1和2中没有表示例如有关连接装置的结构性详情。人们可在图3中看出这些细节，图3用放大的尺寸比例以具有两个支柱的设计为例表示称量系统对于本发明重要的部分。由图可以看出永久磁铁系统94和线圈93，线圈通过螺钉98固定在传动杆97上。支柱95在其下端有凸肩和螺杆99，它们通过螺杆旋入传动杆97中的螺纹孔内。支柱95在上端有带内螺纹的垂直盲孔。因此，配重96可通过螺钉90固定在支柱上。永久磁铁系统94在其外部的上边缘上有一环形的凸缘104，屏蔽盖92固定在其上侧。在这里，凸缘104有用于穿过传动杆97的缺口。屏蔽盖92按相应的方式有用于不接触地穿过支柱95的通孔91。对于位置传感器人们只能看到发光二极管100的固定座105和分瓣光圈101。固定座105固定在环形凸缘104上，分瓣光圈101固定在传动杆97上。

因为配重96通过螺钉90可拆地与支柱95连接，所以它可以方便地更换以及适应于在称量系统荷载承接装置上不同大小的初始荷载。

图4中表示另一种与配重的大小相匹配的可能性。与对应的图3中相同的部分用同样的符号表示并不再一次地说明。在按图4的设计中，配重106分成多个部分配重106’、106”和106”’。在最下面的第一个部分配重106’用螺钉110直接固定在支柱95上。然后借助中心螺钉111使其他的部分配重106”和106”’与第一部分配重106’连接。这种分成部分配重的优点之一是有更大的灵活性：例如，可以用三个按梯级1∶2∶4的其他部分配重在一个梯级内覆盖从1至7的范围。或可以用一种部分配重覆盖一个更大的范围，只要将不同数量的其他部分配重用螺钉固定在一起(如图4所示)。另一个优点是，只须将第一个部分配重106’用与传动杆97相同的材料制成，以避免双金属效应。其他配重部分可例如用一种比重更大的材料制成，以节省空间位置。采用单点固定，其他部分配重的热膨胀对于称量系统没有影响。其他部分配重的几何形状也是非常自由的，以及在空间位置狭窄的情况下在永久磁铁系统的上方可以使用例如宽的哑铃状的其他部分配重或宽的U形的，以及由此也可以使配重重心的高度位置与必要条件相适应。

图3中表示的结构详情和在图4中表示的配重分成多个部分配重，当然按意义也可以转用于具有按图2的支柱的设计中。

当然，按本发明的方案也可以使用于具有其他杠杆机构的称量系统中，例如使用于由DE 199 23 208 C1已知的有两个其他杠杆的称量系统中。

Claims (10)

1.按电磁力平衡原理的称量系统，包括：

—一永久磁铁系统(14、64、94)，它有一空气间隙和一屏蔽盖(12、62、92)，

—一在永久磁铁系统空气间隙内的线圈(13、63、93)，用于产生取决于荷载的反力，

—一荷载承接装置(2、52)，

—一传动杆(7、57、97)，线圈固定在该传动杆的较长的杠杆臂上，在该传动杆的较短的杠杆臂上作用由荷载承接装置传输的重量力，所述由荷载承接装置传输的重量力直接作用于所述传动杆的较短的杠杆臂上或者所述由荷载承接装置传输的重量力通过其他杠杆减小后作用于所述传动杆的较短的杠杆臂上，

—一位置传感器(20、21、22；70、71、72)，它检测传动杆的位置并设在线圈附近，以及

—一调节放大器(16)，用于调节通过线圈的电流，

其特征为：

—至少一个竖立的支柱(25、75、95)在线圈(13、63、93)和位置传感器(20、21、22；70、71、72)附近与传动杆(7、57、97)连接，它穿过屏蔽盖(12、62、92)中的至少一个通孔(27、77、91)伸出；以及

—在所述至少一个竖立的支柱上紧挨着屏蔽盖的上面设一配重(26、76、96、106)。

2.按照权利要求1所述的称量系统，其特征为：在传动杆(7、57、97)上固定两个支柱，它们穿过屏蔽盖(12、62、92)中的两个通孔(27、77、91)伸出。

3.按照权利要求1所述的称量系统，其特征为：配重(26、76、96、106)通过螺钉与所述至少一个竖立的支柱(25、75、95)可拆地连接。

4.按照权利要求1所述的称量系统，其特征为：配重(26、76、96)有盘的形状。

5.按照权利要求1所述的称量系统，其特征为：配重(26、76、96、106)用一种非磁性的材料制成。

6.按照权利要求5所述的称量系统，其特征为：配重(26、76、96)和所述至少一个竖立的支柱(25、75、95)用与传动杆(7、57、97)相同的材料制成。

7.按照权利要求1所述的称量系统，其特征为：配重(26、76、96、106)的重心大体处在线圈(13、63、93)的轴线上。

8.按照权利要求1所述的称量系统，其特征为：配重(106)分成多个部分配重(106’、106”、106”’)。

9.按照权利要求8所述的称量系统，其特征为：直接与所述至少一个竖立的支柱(25、75、95)连接的第一个部分配重(106’)和所述至少一个竖立的支柱(25、75、95)用与传动杆(7、57、97)相同的材料制成。

10.按照权利要求9所述的称量系统，其特征为：另外的那些部分配重(106”、106”’)只在一个点与所述第一个部分配重(106’)连接。

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