CN101395454B - 具有隅负荷传感器的上置秤盘秤 - Google Patents

具有隅负荷传感器的上置秤盘秤 Download PDF

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Abstract

对于一种上置秤盘秤,具有秤盘,其支承在力测量系统(5)的至少一个力接收器(7)上,还具有隅负荷传感器,其在称量物体在秤盘上处于偏心位置时发送信号,建议,隅负荷传感器(10)具有平的底面,它利用该底面可以安放或者固定在秤的秤盘或底盘上,隅负荷传感器具有平的上面,秤盘(4)可以安放或者固定在该上面上,以及隅负荷传感器(10)通过无力反作用的连接(21)与位置固定的校正电子装置(22)连接。由此隅负荷传感器可以用于任意的秤结构并可以很容易地加装。

Description

具有隅负荷传感器的上置秤盘秤
技术领域
本发明涉及一种上置秤盘秤,具有秤盘,其支承在力测量系统的至少一个力接收器上,还具有一个隅负荷传感器,其在称量物体在秤盘上处于偏心位置上时发送信号。
背景技术
这种类型的秤例如在DE30 03 862C2或者DE38 11 942C2中有所介绍。
所公开的这种秤的缺点是,隅负荷传感器与力接收器或者与底盘一体化。由此为每种秤型号都必须单独设计隅负荷传感器和现有的秤根本不可能或者只能花费非常大开支才能加装。
DE299 18 562U1的目标也是给秤加装隅负荷传感器。那里在秤盘上具有至少两个相互间有距离并与秤盘的中心相距的力测量传感器以及用于移动称量物体的和秤盘的重心的装置。但称量物体的这种移动需要或者借助操作人员或者复杂且易出现故障的机械(特别是在高负荷下)并延长了测量时间。此外,DE299 18 562U1在隅负荷传感器的具体构成方面仅介绍说,它例如利用应变计(DMS)测量例如秤盘的弹性变形或者底盘的弹性变形。通过利用秤盘或者底盘作为隅负荷传感器的弹性件,隅负荷传感器也要取决于秤盘或底盘的结构,从而可加装性的目标只能非常有限地实现。
发明内容
本发明的目的在于,为开头所述类型的秤提供一种可容易加装的隅负荷传感器。
该目的依据本发明由此得以实现,即隅负荷传感器具有平的底面,它利用该底面可以安放或者固定在秤的秤盘或者底盘上,隅负荷传感器具有平的上面,秤盘可以安放或者固定在该上面上,以及隅负荷传感器通过无力反作用的连接与位置固定的校正电子装置连接。
通过所提供的具有平的底面和上面的几何形状构成,隅负荷传感器例如可以直接安放在现有的秤盘上并可以在上面放置其他新的秤盘。或者在具有秤盘和底盘的秤上,隅负荷传感器可以直接安放在底盘上并且现有的秤盘可以直接放置到隅负荷传感器的平的上面上。固定连接在此方面具有优点,但不一定非得如此。不像在DE299 18 562U1中所设计的那样改变称量物体的位置,更合适的是,将隅负荷传感器的输出信号输送给校正电子装置并在那里计算校正隅负荷误差-正如DE30 03 862C2和DE38 11 942C2已经设计的那样。信号传递在此方面无力反作用地进行-例如通过无线电连接或者光学连接。隅负荷传感器的信号在此方面依据目的在传递之前数字化,以取得更大的抗干扰性。然后通过外部校正电子装置进行计算的隅负荷校正,具有优点的是例如通过PC进行,其通过标准化的数据输出端获得秤的称量信号并从隅负荷传感器获得隅负荷信号。由此无需影响秤电子装置。
隅负荷传感器在一种具有优点的构成中具有垂直设置的短管形式,两端上携带端法兰。端法兰在此方面形成平的底面或上面和设置在其间的管件允许使用DMS。
附图说明
下面借助示意性附图对本发明进行说明。其中:
图1示出秤、隅负荷传感器和校正电子装置的概览图;
图2以一种示例性构成的放大剖面示出隅负荷传感器;
图3以仰视图示出根据图2的隅负荷传感器;
图4以第二种构成的剖面示出隅负荷传感器;以及
图5以第三种构成的剖面示出隅负荷传感器。
具体实施方式
从图1可以看出常用的秤1,具有显示器2、通过力接收器7与力测量系统5连接的底盘3、秤盘4和数据输出端6。秤的这些部件普遍公知并因此无须赘述;特别是力测量系统5可以按照任意的原理,例如借助电磁的力平衡或者借助具有DMS的弹簧体工作。
秤盘4在依据本发明的秤上现在不是直接安放在底盘3上,更合适的是,处于底盘3上的是隅负荷传感器10并在该隅负荷传感器10上才放置秤盘4。隅负荷传感器10在图2中再次以剖面放大示出和在图3中以仰视图示出。隅负荷传感器10由短管11以及上法兰12和下法兰13组成。法兰12和13具有孔14,隅负荷传感器利用这些孔可以固定在底盘或秤盘上。特别是底盘与隅负荷传感器之间的连接对于可重复实现地确定称量物体重心的位置来说至关重要。图1因此示出保证隅负荷传感器与底盘之间固定连接的固定螺钉15。与此相比,秤盘4与隅负荷传感器10之间的连接在测量技术上并不严格,这里在某些情况下形状配合的定位装置16就足够了。尽管如此上法兰12也具有孔14,以便可以实现秤盘与隅负荷传感器之间的固定连接。
隅负荷传感器10在其管形部分(管)11上优选具有四个DMS17,它们检测管壁在称量物体影响下的垂直压曲。为此图2中可以看到的两个DMS共同与两个固定电阻以公知方式相互连接成惠斯登电桥。如果称量物体准确处于虚线所示的对称线18上并因此准确处于力接收器7上,那么两个DMS17同等压曲并在桥式电路上不产生对角电压并因此没有产生输出信号。而如果称量物体相反例如略微向右偏移,那么右侧的DMS比左侧的DMS稍微更强压曲,其电阻因此变化更大,从而产生作为隅负荷传感器输出信号的对角电压。另两个DMS在图2的图平面的前面和后面处于管11上,并在称量物体在与图2的图平面垂直的方向上偏离中心的情况下,以相应的方式发送隅负荷信号。不言而喻,也可以为每个测量方向在管上使用四个DMS并因此惠斯登电桥上的固定电阻通过DMS取代。输出信号由此加倍。
两个隅负荷信号在电子装置19上在需要时放大和数字化,以便可以将其通过无线连接21传输到发送和接收单元20。无线的无线电连接(例如蓝牙)和无线的光学连接普遍公知,因此无须介绍数据传输的细节。同样公知的是这种数据连接这样构成,使电子装置19工作所需的(较小)能量同样一起传输。通过无线的数据和能量传输产生无力反作用的连接并同时避免通过电池或者这类部件在隅负荷传感器上带来的所有问题。
发送和接收单元20向在图1中通过PC实现的校正电子装置22继续发送数字化隅负荷信号。PC此外从秤的标准的数字的数据输出端6获得由秤测定的称量信号并然后可以计算出隅负荷校正值(参见下面的章节)并显示/输出校正的称量信号(也就是不使用秤的标准显示器2)。
在所介绍的隅负荷传感器与确定的秤一起第一次调试时,首先将任意的称量物体居中放置到秤盘上并因此与力接收器7对中心地放置并确定秤显示。随后将称量物体例如向右(在图1的图示中)移动并记录/储存隅负荷传感器的信号和秤显示的变化。随后将称量物体向左移动并同样记录/储存隅负荷传感器的信号和秤显示的变化。需要时可以为称量物体的不同偏心位置重复同一过程。从例如与隅负荷传感器的信号相关的秤显示变化的图形中可以计算出校正方程,该校正方程提供与称量物体的位置无关的称量结果。将该校正方程储存在校正电子装置22上并在以后的测量时用于校正。明确指出的是,在多种秤中,结果显示与称量物体在秤盘上的位置的相关性不大。因此刚才介绍的与称量物体在秤盘上的位置相关的秤显示的变化只能在非常高分辨率的秤上确定,例如在所谓的比较仪秤上确定;此外,这些变化始终是很小的数值。因此一般情况下直线方程足够用于校正称量结果。但通过将PC作为校正电子装置使用,在需要时还可以校正非线性相关性或者也校正与负荷相关的隅负荷相关性。前面对于方向右/左所介绍的内容以相同的方式为与此垂直的方向重复实施并也为该方向测定和储存隅负荷校正方程或隅负荷校正系数。因为隅负荷校正一般情况下仅以很少的位数进行,所以自然对隅负荷传感器-信号的分辨率和可重复实现性的要求也不高。
通过所介绍的具有平的底面和上面的隅负荷传感器的几何形状,保证在具有平的秤盘或平的底盘的秤上非常容易的可加装性。但在不同成形的秤盘或底盘情况下,如果从平的接触面出发,专用转接件的制造更加简单。不言而喻,平的底面或平的上面也指这种几何形状,其中例如在隅负荷传感器的底面上环绕每个固定孔14存在小厚度的凸起部(未示出)并且所述凸起部再共同确定一个平面;或者在上面在上部的孔14内各自插入橡胶缓冲器,其上可以放置秤盘。
通过所介绍的隅负荷信号的外部评估并通过外部校正,既不需要影响现有秤的机械装置也不需要影响现有秤的电子装置,从而由此也简化了可加装性。
在所介绍的例子中,隅负荷传感器与底盘之间采用螺纹连接。不言而喻,也可以使用其他任意的连接技术,例如像铆接或者粘接。形状配合的定位装置也多种多样,其中,必须通过切口或者类似手段防止隅负荷传感器扭转。
在图1所示的例子中,底盘3通过一个力测量系统的一个力接收器支承。不言而喻,依据本发明的隅负荷传感器也可以在这类秤上使用,其中底盘或者秤盘通过三个或者四个力接收器与一个力测量系统或者与三个或者四个力测量系统连接。隅负荷传感器10的适当位置在这种情况下是这样的,即对称线18基本设置在各个单个力接收器之间的中心上。但对称线18的准确位置对测量精度并无大碍,因为通过所介绍的校准在调试隅负荷传感器时同时校准所述准确位置。
图4以剖面示出隅负荷传感器的第二种构成。该隅负荷传感器30也由具有法兰32和33的管31组成。法兰32和33在该构成中盘形构成。在管31的对称轴线18上,支承棒34将上和下端法兰连接。管31的壁相当薄,从而在中心位置上的称量物体的重力大部分通过支承棒34接收。在称量物体处于偏心位置的情况下,隅负荷-扭矩则相反优先由具有DMS17的管31接收,因为支承棒34相对于弯曲来说相当软。于是,在与根据图2和3的构成中仅管11的横截面相比支承棒34和管31的相同的总横截面的情况下,基本信号在两种构成中称量物体处于中心的情况下相同。但在称量物体处于偏心位置的情况下,管31上的DMS信号明显大于管11上的DMS信号,因为管31的壁厚明显小于管11的壁厚。
图4中隅负荷传感器的制造例如可以这样进行,使支承棒34、管31和所述一个法兰整体制造,制造所述另一具有用于支承棒的在中心的孔的法兰,以及两个部分随后例如通过焊接相互连接。如果管31具有分布在圆周上的多个(例如八个)孔,通过这些孔可以借助激光加工空腔的话,也可以由一个部件制造。
图5以剖面示出隅负荷传感器的第三种构成。与图4相同的部件采用相同的附图标记标注并不再说明。管41在该构成中具有波纹膜片-管的形状,由此该管对垂直力的刚性更小并因此对隅负荷-扭矩的灵敏度更大。此外,在管41的内侧上可以使用附加的DMS17′,其中,DMS17′在负荷时被压曲,而在该构成中管41外侧上的DMS17则在负荷下伸展。由此可以利用伸展和压曲的DMS构成完整的惠斯登电桥并由此同样产生隅负荷传感器40的更大的电输出信号。
不言而喻,图5中DMS也可以在管41的水平区域42和/或者42′上使用。在这些水平区域内产生压曲的和伸展的区,从而利用DMS可以取得两个符号的信号。由此取消在图5中管41内侧上的困难应用。
不言而喻,根据图5的波纹管式构成也可以在无支承棒的构成中使用。这种非常软和灵敏的结构特别适用于低的负荷。此外,隅负荷传感器在具有支承棒的构成中的灵敏度可以由此提高,即支承棒上通过收缩产生具有更小横截面的区域(未示出)。这种具有更小横截面的短的区域相对于垂直力对挠性影响很小,但对弯曲刚度影响很大。
在前面的内容中始终由此出发,即隅负荷传感器用于计算校正秤的隅负荷。但不言而喻,隅负荷传感器的信号也可以用于确定称量物体的重心:如果隅负荷传感器的输出信号为零,那么称量物体的重心准确处于隅负荷传感器的对称线18上;在已知称量物体重量的情况下,由隅负荷传感器输出信号的数值可以确定重心的侧面偏移。
隅负荷传感器此外还可以使秤的制造变得容易:取代将秤调准到100%隅负荷自由度,更加物美价廉的是秤在制造过程期间仅粗略调准和所述隅负荷自由度通过隅负荷传感器和校正电子装置获得。于是,在按照模块化原理加工的框架内,中等分辨率的秤例如可以隅负荷调准地制造并直接销售;然后高分辨率的秤简单地通过附加装入隅负荷传感器和校正电子装置而由这些基本装置制造。
为使隅负荷传感器与校正电子装置为无力反作用连接,在上述内容中介绍了无线电连接和光学连接。不言而喻,也可以使用实际上无力反作用的有线连接。例如金带连接常用于这种目的。在正确设计的情况下,这些连接在下述意义上同样是无力反作用的,即金带的力小于秤的分辨率,因此不影响秤的精确度。
附图标记列表
1           秤
2           显示
3           底盘
4           秤盘
5           力测量系统
6           数据输出端
7           力接收器
10          隅负荷传感器
11          管
12          法兰
13          法兰
14          孔
15          固定螺钉
16          形状配合的定位装置
17、17′    应变计(DMS)
18          对称线
19          电子装置
20          发送和接收单元
21          无力反作用(例如无线)的连接
22          校正电子装置,例如PC
30          隅负荷传感器
31          管
32          法兰(盘形)
33          法兰(盘形)
34          支承棒
40          隅负荷传感器
41          管
42、42′    水平区

Claims (13)

1.上置秤盘秤,具有秤盘,所述秤盘支承在力测量系统(5)的至少一个力接收器(7)上;还具有隅负荷传感器,所述隅负荷传感器在称量物体在所述秤盘上处于偏心位置时发送信号;其特征在于:所述隅负荷传感器(10、30、40)具有平的底面,所述隅负荷传感器利用所述底面可以安放或者固定在所述秤的所述秤盘或者底盘(3)上;所述隅负荷传感器具有平的上面,秤盘(4)可以安放或者固定到所述上面上;以及所述隅负荷传感器(10、30、40)通过无力反作用的连接(21)与位置固定的校正电子装置(22)连接。
2.按权利要求1所述的上置秤盘秤,其特征在于,所述隅负荷传感器(10、30、40)具有垂直设置的、两侧具有法兰(12、13;32、33)的管(11、31、41)的形式。
3.按权利要求2所述的上置秤盘秤,其特征在于,所述法兰(32、33)构成为端盘,以及在两个所述端盘之间在所述管(31、41)的对称轴线(18)上设置支承棒(34)。
4.按权利要求2或3所述的上置秤盘秤,其特征在于,所述管(11、31、41)的直径大于高度。
5.按权利要求2所述的上置秤盘秤,其特征在于,至少一个法兰(12、13;32、33)具有固定孔。
6.按权利要求2所述的上置秤盘秤,其特征在于,所述管(41)具有至少一个如在波纹管上那样的凸起部。
7.按权利要求2所述的上置秤盘秤,其特征在于,至少四个应变计(17)以垂直的测量方向使用在所述管(11、31、41)上。
8.按权利要求1所述的上置秤盘秤,其特征在于,所述无力反作用的连接(21)通过无线电连接实现。
9.按权利要求8所述的上置秤盘秤,其特征在于,所述隅负荷传感器(10、30、40)的电子装置(19)的供电同样通过所述无线电连接进行。
10.按权利要求1所述的上置秤盘秤,其特征在于,所述无力反作用的连接(21)通过光学连接实现。
11.按权利要求10所述的上置秤盘秤,其特征在于,所述隅负荷传感器(10、30、40)的电子装置(19)的供电同样通过所述光学连接进行。
12.按权利要求1所述的上置秤盘秤,其特征在于,在隅负荷传感器(10、30、40)上固定模数转换器。
13.按权利要求1所述的上置秤盘秤,其特征在于,所述校正电子装置(22)实施所述秤的输出信号的数字化校正并通过相应的编程的PC实现所述秤的所述输出信号的数字化校正。
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