CN101438138B - 用于电子天平的荷重测量机构以及装配这种机构的方法 - Google Patents

Abstract

一种整体式第二杠杆构成构件(A)，其安装在一种构造上，其中第一杠杆构件(5)装配在由固定块(1)、浮动框(2)以及上、下副杠杆(3，4)组成的罗泊威尔机构中。通过将力点部(9)和支点部(8)经螺钉紧固孔(8a，9a)安装在所述罗泊威尔机构上安装整体式第二杠杆构成构件(A)，从而总体装配荷重测量机构。在螺钉紧固时，螺钉的转矩由连接部(10)承载，并且该连接部(10)在整体式第二杠杆构成构件(A)安装好之后移去。在电子天平的荷重测量机构中，可容易地并且可靠地安装所述第二杠杆构件。

Description

用于电子天平的荷重测量机构以及装配这种机构的方法

技术领域

本发明涉及一种电磁平衡式天平(以下称为“电子天平”)，并且具体地涉及一种用于电子天平的荷重测量机构以及装配这种荷重测量机构的方法。

背景技术

在电子天平的电磁力产生部形成有由永久磁体组成的磁场，并且关于形成在该磁场中的空间部设置了绕组(磁力线圈)以便与该磁场相交。称量物的荷重经杠杆机构传输至该电磁力产生部并试图使整体形成和设置在该电磁部中的杠杆机构的磁力线圈移位。该构造使得该磁力线圈关于其的移位通过使电流通过该磁力线圈产生的洛仑兹力(Lorentz force)达到平衡，并且由此时的用电量计算出称量物的荷重。

本申请的图7示意性地示出上述电子天平中的荷重测量机构。该机构中，罗泊威尔机构(Roberval′s mechanism)由上、下副杠杆50、51、通过施加在称量盘56上的称量物的荷重移位的移位构件(以下称为“浮动框”)52以及固定于称量装置主体的固定块58构成；杠杆构件54通过是连接构件的悬挂带53关于该罗泊威尔机构构成，以便可借助于支点55摇动。

上述构造中，施加在称量盘56上的称量物的荷重W被该罗泊威尔机构引导以传输至杠杆构件54，并且杠杆构件54试图在荷重W的作用下沿着X方向移位。关于该移位的电力供应至靠近电磁部中的永久磁铁57设置的磁力线圈60，以便产生用于使杠杆构件54达到平衡的洛仑兹力，并且该电力量转换为称量物的荷重从而测量称量物的荷重W。

此处，图7的构造仅示意性地示出电子天平的荷重测量机构的原理；实际设备中，荷重测量机构部具有相当复杂的结构，例如具有双杠杆结构以具有更大的杠杆比，或者具有各种组合设置的电子电路。

另一方面，预计称量装置整体尺寸缩小的需要今后会进一步更严。该问题的解决方法之一是，荷重测量机构有必要具有高杠杆比的杠杆机构以便通过小容量电磁部测量比较大的荷重。这种情况下，由于通过一个杠杆构件设定的杠杆比有限，所以采取通过连接多个杠杆构件大幅增加杠杆比的方法。

通常对图7所示的荷重测量机构采取一种通过弹性材料、铝材等装配那些构成为分离的部件的方法。然而，通过此类装配方法缩小机构的尺寸有限。此外，需要人力和时间，并且更需要高度经验；例如，仪器误差的产生依赖于装配时的拧紧度等，或者在装配后执行微调。

根据上述观点，提出了一种构造，其中预先整体形成荷重测量机构使得可大致省略该机构的装配工艺。该构造中，例如，对铝等金属块进行加工以形成相连的罗泊威尔部、杠杆部等；荷重测量机构必需的部分由一个金属块形成。

虽然可通过如以上所述的构造避免上述装配工艺中的问题，但是又发生了其他如下问题。

要由金属块构成整体式机构，就需要执行诸如线切割和精细切削加工之类的高精度和复杂的加工处理。从而，与其中制造分离的部件的传统装配类型的情况相比大幅增加了加工部件的成本。进一步地，如果金属块中的加工部分局部加工不当，则由于它是整体式的，所以整块都不能用；因而产品的产量低，这也是价格上升的重要原因。同样地，如果在电子天平的使用阶段荷重测量机构中发生故障，则由于不可能更换部件，不得不更换整个整体式荷重测量机构使得修理成本不可避免地高。

根据上述观点，上述完全整体式荷重测量机构在构成为真实机器的阶段具有关于产品产量、维护等方面的问题。

考虑到这点，已提出了一些常规的建议，通过只将荷重测量机构的一部分整体化以实现机构的容易装配并降低产品制造成本。

在现有技术文献日本实用新型申请公开No.S64-5127所示的设备中，其中通过预先进行机加工形成支点、杠杆部等的薄板经垫片螺钉紧固，从而总体构成具有罗泊威尔机构和杠杆机构的荷重测量机构。通过由多个部件构成，任何有缺陷的部件都可被更换使得预计产品产量与完全整体式构造相比大幅提高。

上述现有技术文献的设备中，具有通过切削形成的支点或杠杆部的两块形状相同的薄板被螺钉紧固至垫片的两侧以总体构成罗泊威尔机构和杠杆机构。因此，在上述两块薄板的附接状态下即使是微小的误差也能在整个罗泊威尔机构和杠杆机构中产生扭曲而导致荷重测量中的故障。因此，需要细心装配。另外，该设备具有通过沿水平方向设置的紧固螺钉固定的沿竖直方向接收实际荷重的罗泊威尔机构在其中的构造；因此存在所述构件的附接位置被测量装置不能提供的荷重和稳定性能改变的可能性。

日本专利申请公开No.2002-148105中描述的发明中，罗泊威尔机构和杠杆机构的一部分由金属块整体构成，并且长梁连接至金属块的杠杆部以设定高杠杆比；除了所述长梁部外它是完全整体式的并具有与上述完全整体式构造相同的问题。同样地，日本专利申请No.2570405具有整体式的主要部分并且也具有与上述完全整体式构造相同的问题。

日本专利申请公开No.2001-066178中描述的发明具有不对称构造，其中双杠杆构造中的第二杠杆设置在罗泊威尔机构的一侧；它不需要与由两块形状相同的薄板组成的杠杆部一样执行微调以便完全匹配两个构件的附接；然而，该构造中存在的问题是由于第二杠杆在罗泊威尔机构的侧部突出定位，不能够充分满足在借助于组件数量减少降低装配误差和降低成本的同时缩小机构尺寸的需要。

另外，日本专利申请公开No.2000-283829，其目标是克服完全整体式机构的低产量并提供一种等同于完全整体式机构的紧凑和高性能的荷重传输机构，描述了一种具有罗泊威尔机构和用于通过罗泊威尔机构引导将施加的荷重传输至电磁部的荷重传输梁的电磁平衡式天平中的结构，该结构包括：整体式罗泊威尔机构部，其中通过在荷重接收部与固定部之间形成的空间部形成起罗泊威尔作用的部分；荷重传输梁；以及荷重传输梁的要成为支点的构件和要成为力点的构件，其中构成支点和力点的构件的附接部形成在空间部中，使得荷重传输梁的支点和力点定位在空间部中。然而，它具有的问题是它不能充分满足诸如所述机构的容易装配和装配后的微调最少之类的需要。

其他相关的现有技术文献包括日本专利申请公开No.2002-148105、美国专利No.4799561、美国专利No.5962818、美国专利No.6472618B1、美国专利No.6787714B2、美国专利No.6861593B2、欧洲申请No.EP1189043A1、德国专利No.DE19804439C1、德国专利No.DE1034272B3和德国专利No.DE10332400B3，但是这些文献描述的发明中没有一个解决了所有上述技术问题。

发明内容

本发明的目标是提供一种具有电磁平衡式荷重测量机构的电子天平，该机构的装配容易并且因此装配该机构后的微调不必要或最少，且该机构提供了高性能并且尺寸小。

为了实现上述目标，本发明具有以下构造。

本发明涉及一种电子天平的荷重传输机构，所述荷重传输机构是具有双杠杆结构的荷重测量机构，所述双杠杆结构具有第一杠杆构件和连接至所述第一杠杆构件的第二杠杆构件，并且所述荷重传输机构的特征在于被构造成使得所述第二杠杆构件具有支点部、连接至所述第一杠杆构件的力点部以及形成在同一平面上杠杆部的至少一部分，所述第一杠杆构件设置在罗泊威尔机构(由固定块、浮动框以及上副杠杆和下副杠杆组成)或罗泊威尔中，并且同时所述第二杠杆构件附接至所述罗泊威尔机构的一侧。

另外，本发明涉及一种用于装配电子天平的荷重传输机构的方法，其特征在于所述第二杠杆构件的支点部和力点部中至少一个形成为使得其两端通过所述第二杠杆构件的主体和连接部连接至所述杠杆构件的主体，并且所述连接部在所述第二杠杆构件被螺钉紧固至所述罗泊威尔机构和所述第一杠杆构件后移去。

所述第二杠杆部由平板状薄板形成并通过螺钉紧固附接至所述罗泊威尔机构的一侧，使得所述荷重测量机构容易装配，可缩小尺寸，并且基本上不需要与在采用两块形状相同的薄板的情况中一样的装配后的微调。

所述支点部和所述力点部是所述第二杠杆构件的部件，它们的两端经所述第二杠杆构件的主体和所述连接部连接至所述第二杠杆构件的主体。因此，该连接部增加了在用螺钉将所述第二杠杆构件附接至所述罗泊威尔机构时所述杠杆部的刚度并在装配时克服了螺钉紧固的扭矩。另外，通过在螺钉紧固完成后移去所述连接部，即使不具备特别技能的人也能正确并安全地装配所述荷重测量机构；能够以高产量生产高性能荷重测量机构。

附图说明

图1是本发明的电子天平的荷重测量机构的分解透视图；

图2是示出其中图1所示的荷重测量机构的装配已经完成的状态的侧视图；

图3示出第二实施方式的整体式第二杠杆构成构件的构造，其中(A)是所述杠杆构件的侧视图，(B)是平面图，(C)是侧视图，并且(D)是示出所述连接部的移去状态的侧视图；

图4是示出第三实施方式的整体式第二杠杆构成构件的侧视图；

图5是示出第四实施方式的整体式第二杠杆构成构件的侧视图；

图6是示出第五实施方式的整体式第二杠杆构成构件的侧视图；并且

图7是示出电子天平的示意性构造的示意图。

具体实施方式

所述第二杠杆构件的支点部、力点部和杠杆部的一部分由薄板形成以便处于同一平面上，并且定位在所述电磁部的磁力线圈设置作为在经所述力点部与所述支点部相对的端部的荷重点部；设置在所述罗泊威尔机构一侧上的所述第二杠杆构件的杠杆部的端部以弯曲方式形成使得所述磁力线圈定位在所述电磁部，其中所述磁力线圈设定在该端部。

实施方式1

本发明的荷重测量机构中，用于将称量物的荷重传输至所述电磁部的荷重传输机构大体上由包含第一杠杆构件或具有设置在一侧的第一杠杆构件的罗泊威尔机构以及构成附接至所述罗泊威尔机构一侧的第二杠杆部的整体式第二杠杆构件(以下称为“整体式第二杠杆构成构件”)组成。

图1是示出上述荷重测量机构的荷重传输机构的构造的分解图，省略了所述电磁部。

图中符号“A”表示的构件是所述整体式第二杠杆构成构件；除所述整体式第二杠杆构成构件A外都是构成包含所述第一杠杆构件的罗泊威尔机构的构件。

它们中，将首先描述所述罗泊威尔机构的构成，并且其次将描述附接至所述罗泊威尔机构的第二杠杆构件的构成。

参考标号1表示固定块，参考标号2表示用于接收称量物荷重的浮动框，参考标号3表示上副杠杆，并且参考标号4表示下副杠杆；通过螺钉紧固这四个构件构成罗泊威尔机构。

参考标号5表示第一杠杆构件，所述第一杠杆构件以下列构造设置在所述罗泊威尔机构中。

参考标号11A、11B表示形成所述第一杠杆构件的支点的弹性构件，所述弹性构件形成有上、下螺钉紧固部；各下螺钉紧固部被螺钉紧固至固定块1，上螺钉紧固部被螺钉紧固至第一杠杆构件5端部的两侧，并且第一杠杆构件5以由这些成为所述支点的弹性构件11A、11B以可摇动的方式构成。

参考标号12表示构成悬挂带的弹性构件，所述弹性构件的下螺钉紧固部被螺钉紧固至浮动框2，并且所述弹性构件的上螺钉紧固部被螺钉紧固至所述第一杠杆构件的浮动框附接部，所述浮动框附接部在所述部分的中间以宽度L1突出以用于附接支点弹性构件11A、11B。因而第一杠杆构件5被构造成在所述罗泊威尔机构的引导下以L1比L2的杠杆比与所述浮动框的上升和下降动作一致地摇动，其中L2是所述支点附接部与稍后描述的螺孔5a之间的距离，所述螺孔5a是用于附接所述第二杠杆构件的力点的部分。

接下来将描述第二杠杆构件A的构造。

如在图2所示的第二实施方式中，整体式第二杠杆构成构件A由薄板形成或者形成为这种构造：其中形成有所述支点部、力点部等的薄板附接至构成所述杠杆部的薄板。

整体式第二杠杆构成构件A中，参考标号6表示的部分是构成第二杠杆的第二杠杆部，并且其端部向所述罗泊威尔机构侧弯曲，并且在其端部设置了构成所述电磁部的一部分的磁力线圈7。

同时，支点部8形成在所述第二杠杆部的另一端，并且力点部9与支点部8相邻地形成，所述力点部9是要连接至第一杠杆构件5的连接构件。参考标号8a、9a表示设置在支点部8和力点部9中的螺钉紧固孔。参考标号10表示连接部，所述连接部连接至与连接至第二杠杆部6侧的连接部相对的支点部8和力点部9的端部。连接部10被构造为承载支点部8和力点部9的框架。

具有上述构造的整体式第二杠杆构成构件A以下列方式与所述罗泊威尔机构连接。

亦即，穿过支点部8的螺钉紧固孔8a插入的螺钉被拧紧至所述整体构成的罗泊威尔机构的固定块1的螺孔1a；同样地，穿过力点部9的螺钉紧固孔9a插入的螺钉被拧紧至第一杠杆构件5的螺孔5a从而将力点部9固定于第一杠杆构件5。

从稍后描述的图2及后图的整体式第二杠杆构成构件的构造可显现，支点部8和力点部9与第二杠杆部6之间的连接部极薄地形成并具有物理薄弱结构以提供第二杠杆部6的平稳摇动动作。因此，如果试图不用连接构件10将支点部8和力点部9螺钉紧固，则所述螺钉的转矩在拧紧时传输至支点部8和力点部9并且上述薄部不能够抵抗该转矩使得支点部8和力点部9的附接极有可能移位；即使装配引起的移位很少也不可避免地要在装配后进行微调；多数情况下装配中的扭曲导致性能下降。

反之，当形成连接部10时，所述整体式第二杠杆构成构件的刚度足够高，螺钉紧固的转矩被连接部10侧承载以避免所述转矩传输至上述薄部，并且整个整体式第二杠杆构成构件A可容易地附接在适当状态下。当整体式第二杠杆构成构件A的附接已完成时，移去连接部10。这种情况下，如果要从整体式第二杠杆构成构件A的主体移去的部分预先以相当薄的形状形成，具有在螺钉紧固时的转矩可被承载的范围内降低的刚度，则可用诸如钳子和夹钳之类的工具容易地移去连接部10。

尽管未直接涉及本申请的发明，但是当然磁力线圈7在整体式第二杠杆构成构件A附接时设置在所述电磁部中的预定位置。

图2示出上述构造的荷重测量机构装配后的状态。参考标号13表示电磁部；设置在整体式第二杠杆构成构件A一端上的磁力线圈7容纳并设置在电磁铁13中。参考标号14表示称量盘；称量盘14上的称量物的荷重W经称量盘14传输而使浮动框2移位。亦即，浮动框2在称量盘14上的称量物的荷重作用下试图沿着X1方向下降，并且该动作起作用而引起第一杠杆构件5的另一端借助于悬挂带12和支点弹性构件11A、11B沿着Y1方向上升。

第一杠杆构件5的该动作传输至与第一杠杆部5连接的整体式第二杠杆构成构件A的力点部9，所述动作起作用而引起力点部9与是所述支点的支点部8一起沿着Y2方向上升，并且进一步作为杠杆部6沿着Y3方向上升的放大动作传输至磁力线圈7，其杠杆比是支点部8与力点部9之间的距离与支点部8与磁力线圈7之间的距离的比。电力供应至磁力线圈7以便沿着Y3方向取消该动作并使该动作达到平衡，并且由该电力的供应量计算出称量物的荷重。图中以格状图案示出的部分是要在所述机构装配后移去的连接部10。

实施方式2

图3示出本发明的第二实施方式。

虽然图1所示的整体式第二杠杆构成构件A由一个构件整体构成，但是在本实施方式中，其构造是使得构成所述支点部和力点部的部分关于主要由杠杆部6组成的整体式第二杠杆构成构件A的主体由另一种材料的薄板形成，并且该薄板以固定方式设置在主体A上。

电子天平中，称量物的荷重需要可靠地传输至所述电磁部；因此，整个整体式第二杠杆构成构件A需要具有比较高的刚度；相反，所述支点部和力点部需要诸如弹性材料之类的容易变形并在变形后容易复原的高柔性材料以提供所述杠杆的灵敏动作。因此在本实施方式中，该变形部形成构件B由弹性材料构成，并且其构造是使得所述部分B以固定方式设置并结合到由诸如铝之类的轻质高刚度材料构成的整体式第二杠杆构成构件A的主体内。

可利用诸如堵缝和螺钉紧固之类的适当方法来将变形部形成构件B附接至整体式第二杠杆构成构件A。图中，与上述实施方式1相同的构件全部用相同的参考标号表示。相同的图(D)示出变形部形成构件B中的连接部10移去的状态；可依赖于所述装配过程的设定任意决定是如图所示一次性移去一套连接部10还是将其分为几个部分接连移去。薄部8b是实际起所述支点作用的支点部8的部分。

实施方式3

图4所示的第三实施方式中，支点部8的支点8b被构造成连接至变形部形成构件B的上升部8a，定位在所述整体式第二杠杆构成构件的后端。该实施方式具有高度相同的起支点部8的支点作用的部分和起力点部9的力点作用的部分，并且其具有的优点在于可提供具有良好的重心平衡的电磁平衡式天平。

实施方式4

图5示出了第四实施方式。该实施方式中，连接在具有螺钉紧固孔9a的力点附接部与整体式第二杠杆构成构件A的杠杆部6之间的支点部9的部分形成为冲击吸收部9b。具体地，在图示的构造中，该冲击吸收部9b形成为波形使得其侧面形状大体是Z形。借助这种构造，当由在所述称量盘上落下称量物的大冲击通过第一杠杆构件施加至力点部9的连接部时，例如，呈波形的冲击吸收部9b可通过变形以便伸长其波形来吸收所述冲击，并防止在所述荷重测量机构侧产生损坏。

虽然上述冲击吸收部可直接形成在不具备如图1所示的变形部形成构件的整体式第二杠杆构成构件A上，但是如果它与图示的构造一样形成在变形部形成构件B上，则由于变形部形成构件B本身由弹性材料构成所以可更有效地吸收冲击。虽然定位在整体式第二杠杆构成构件A后端的上升部在图示的构造中被构造为整体式第二杠杆构成构件A的主体的部分Aa，但是当然它也可以是以如图4所示的实施方式3的方式形成在变形部形成构件B侧的上升部Ba。

实施方式5

图6示出第五实施方式。该实施方式是上述第四实施方式的变型，并且其特征在于力点部9的冲击吸收部9b的结构与上述波形相比形成为环形。在冲击吸收部9b采用该形状的构造中，当与前述实施方式相比产生更大的冲击时冲击分散在整个环形部分上使得其变形；它是称量特别大的重量的电子天平优选地采用的构造。

工业实用性

虽然本发明已被描述为是要附接至电子天平的荷重测量机构的整体式第二杠杆构成构件，但是将预定构件附接(螺钉紧固)至预定附接对象并且其后移去已整体形成的所述附接部的连接部的方法可广泛应用于其他技术领域，主要是精密机械部件的领域。

另外，虽然在以上实施方式中已利用具有连接至设置在罗泊威尔机构中的第一杠杆构件的第二杠杆构件的整体式第二杠杆构成构件的示例描述具有力点部和支点部的整体式杠杆构件，但是当然也可去掉所述第一杠杆构件并使具有所述整体式杠杆构件的构造是唯一杠杆构件。

Claims (8)

1.一种电子天平的荷重测量机构，所述荷重测量机构被构造成利用通过由罗泊威尔机构引导而起作用的杠杆将称量物的荷重传输至电磁部，其中杠杆主体以及连接至所述杠杆主体的支点部和力点部被构造为整体式杠杆构件使得它们定位在同一平面上，并且使得该整体式杠杆构件的所述支点部和所述力点部中的每个的一端被构造成固定到所述罗泊威尔机构的一个侧部。

2.如权利要求1所述的电子天平的荷重测量机构，其中，所述整体式杠杆构件的所述支点部和所述力点部的所述罗泊威尔机构侧的附接端被构造为通过可移去的连接部连接至所述整体式杠杆构件主体。

3.如权利要求1或2所述的电子天平的荷重测量机构，其中，所述整体式支点部和力点部构造为与杠杆构成构件主体分开的整体式变形部形成构件，并且该整体式变形部形成构件固定地设置在所述杠杆构成构件上。

4.如权利要求1所述的电子天平的荷重测量机构，其中，在所述力点部的罗泊威尔机构侧附接部与整体式杠杆构件主体侧连接部之间形成冲击吸收部，所述冲击吸收部由于瞬时冲击而变形以吸收所述冲击。

5.如权利要求1所述的电子天平的荷重测量机构，其中，第一杠杆构件结合于所述罗泊威尔机构侧，所述整体式杠杆构件被构造为整体式第二杠杆构成构件，所述力点部的所述罗泊威尔机构侧附接端部被构造成附接至该第一杠杆构件，并且整个机构是双杠杆结构。

6.一种电子天平的荷重测量机构，所述荷重测量机构被构造成利用通过由罗泊威尔机构引导而起作用的杠杆将称量物的荷重传输至电磁部，所述荷重测量机构包括：

第一杠杆构件，所述第一杠杆构件结合于由固定块、浮动框、上副杠杆和下副杠杆组成的罗泊威尔机构；以及

整体式第二杠杆构件，所述整体式第二杠杆构件附接至结合有所述第一杠杆构件的构造，

其中附接所述整体式第二杠杆构件使得其力点部和支点部经螺钉紧固孔附接至所述罗泊威尔机构侧。

7.一种用于装配电子天平的荷重测量机构的方法，所述荷重测量机构利用通过由罗泊威尔机构引导而起作用的杠杆将称量物的荷重传输至电磁部，其中杠杆部被构造为整体形式使得杠杆主体与连接至该杠杆主体的支点部和力点部定位在同一平面上，所述支点部和力点部通过连接部连接至整体式杠杆构成构件主体侧，该整体式杠杆构件的所述支点部和所述力点部被螺钉紧固至所述罗泊威尔机构侧，并且所述连接部在完成螺钉紧固后移去。

8.一种用于装配电子天平的荷重测量机构的方法，所述荷重测量机构利用通过由罗泊威尔机构引导而起作用的杠杆将称量物的荷重传输至电磁部，该方法包括以下步骤：

将第一杠杆构件结合于由固定块、浮动框、上副杠杆和下副杠杆组成的罗泊威尔机构；

通过螺钉紧固将整体式第二杠杆构件附接至结合有所述第一杠杆构件的构造；以及

在所述第二杠杆构件的附接完成后移去所述第二杠杆构件的承载由所述螺钉紧固形成的螺钉转矩的部分。

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