CN101893470B - 可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平。其在固定平台上方中心处固定有天平立柱，在天平立柱上端设有天平横梁，在天平横梁两端设有天平秤盘，用于支撑天平横梁两端的两个开关立柱固定在开关平台上，开关平台固定在呈倒三角形的升降支柱上，升降支柱底端与升降平台相连接，可转动的凸轮与升降平台相连；它还包括设在天平立柱外围并固定在固定平台上方的若干根偏载受力支柱，在偏载受力支柱上方固定有偏载受力平台，升降支柱两侧穿过偏载受力平台和固定平台固定在升降平台上方；在偏载受力平台与开关平台之间设有可上下升降的若干个升降轴。本发明所述的天平可确保砝码交换时，天平立柱不会弯曲，进而提高天平复现质量量值能力。

Description

可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平
技术领域
本发明属于质量计量技术领域，具体涉及一种应用于为准确复现砝码质量而设计的下皿式杠杆天平，其可有效防止天平立柱弯曲，提高重复性。 
背景技术
质量量值传递过程中，砝码是主标准器，砝码是从属于的天平实物量具，天平主要用于复现砝码质量量值。因此，天平称量性能是质量量传能力的重要组成部分，有了高准确度的砝码，还必须配套高准确度的天平，才能构建高准确度的砝码标准装置。 
根据《JJG99-2006砝码检定规程》的规定，质量量传全部采用替代法。采用杠杆式天平作为质量量传的配套设备时，天平的一个秤盘作为配重盘，另一个秤盘作为称量盘。在称量盘上量传砝码的基本操作步骤是：(1)根据被检砝码选定标准砝码和天平；(2)在天平称量盘上复现标准砝码质量；(3)在天平称量盘上复现被检砝码质量；(4)在天平称量盘上复现标准砝码质量；(5)计算被检砝码和标准砝码的质量差值。为得到更高的测量准确度，步骤(2)到(4)可多次循环。 
图1为目前采用的传统杠杆式天平结构示意图，其主要包括固定在固定平台9上方的天平立柱8，设在天平立柱8上方的天平横梁2，以及在天平横梁2两端的天平秤盘6；开关立柱4和开关平台5用于支撑天平横梁2两端，开关立柱4和开关平台5与升降支柱8和升降平台10相连并实现升降，用手可转动凸轮系统，带动升降支柱8和升降平台10升降，进而带动开关立柱4和开关平台5升降。 
在天平使用过程中，常出现砝码交替前后，天平示值发生改变。分析天平示值改变的原因，首先怀疑砝码在秤盘上的位置发生改变，产生偏载误差，通过刻意放大偏载程度验证，发现偏载误差不是主要原因。继续分析，并逐项排出，最后怀疑是被检砝码和标准砝码在天平称量盘上交替时，天平配重盘上的配重不变，而称量盘空载，对天平立柱产生很大弯矩，使天平立柱变形，在称量盘上重新加载，即横梁平衡后，立柱弯曲恢复状态未知，天平示 值改变。通过实验，验证了怀疑的正确性，如图1所示，天平秤盘6上的载荷不等时，通过开关立柱4、开关平台5，不等载荷作用在升降支柱7上，使升降支柱7变形，由于升降支柱7与天平立柱8联系在一起，引起天平立柱8的变形。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种确保砝码交换时，天平立柱不会弯曲，进而提高天平复现质量量值能力的可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平。 
实现本发明目的的技术方案：一种可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平，其包括固定平台，在固定平台上方中心处固定有天平立柱，在天平立柱上端设有天平横梁，在天平横梁两端设有天平秤盘，用于支撑天平横梁两端的两个开关立柱固定在开关平台上，开关平台固定在呈倒三角形的升降支柱上，升降支柱底端与升降平台相连接，可转动的凸轮与升降平台相连；它还包括设在天平立柱外围并固定在固定平台上方的若干根偏载受力支柱，在偏载受力支柱上方固定有偏载受力平台，升降支柱两侧穿过偏载受力平台和固定平台固定在升降平台上方；在偏载受力平台与开关平台之间设有可上下升降的若干个升降轴。 
如上所述的一种可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平，其所述的升降轴为2个，对称设置在开关平台正下方，并连接在偏载受力平台上。 
如上所述的一种可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平，其所述的偏载受力支柱为4根，呈矩形对称固定在固定平台上。 
如上所述的一种可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平，其所述的凸轮与电机相连。 
本发明的效果在于： 
本发明针对砝码交换时，杠杆式天平立柱弯曲，对测量结果产生较大影响的现状，提出一种设有独立支撑机构的下皿式杠杆天平，其可承载配重盘对天平立柱的弯矩，防止天平立柱弯曲。 
在质量计量领域，最关心测量设备的重复性，重复性越小越好。采用本发明所述的天平测量结果与传统天平测量结果进行对比，具体见表1和表2 (10次测量结果，利用贝塞尔公式计算标准偏差得到重复性)。由表1和表2可知，传统天平上的测量数据重复性为18.2mg，采用本发明天平的测量数据重复性为14.8mg。 
表1传统天平测量结果 
Figure G2009101428684D00031
说明：实验采用两块F1等级砝码，按重复性要求进行；实验载荷20kg。 
表2本发明天平测量结果 
说明：实验采用两块F1等级砝码，按重复性要求进行；实验载荷20kg。 
附图说明
图1为传统杠杆式天平结构示意图； 
图2为本发明所述的可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平结构示意图； 
图3为本发明所述的可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平使用流程示意图； 
图中：1.天平中刀；2.天平横梁；3.天平边刀；4.开关立柱；5.开关平台；6.天平秤盘；7.升降支柱；8.天平立柱；9.固定平台；10.升降平台；11.凸轮；12.升降轴；13.偏载受力平台；14.偏载受力支柱；15.电机。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明所述的可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平作进一步描述。 
如图2所示，本发明所述的可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平，其包括固定平台9，在固定平台9上方中心处固定有天平立柱8，在天平立柱8上端设有天平横梁2，在天平横梁2两端各设有一个天平中刀1和天平秤盘6，用于支撑天平横梁2两端的两个开关立柱4固定在开关平台5上，开关平台5固定在呈倒三角形的升降支柱7上，升降支柱7底端与升降平台10相连接，可转动的凸轮11与升降平台10相连，凸轮11还与电机15相连。在天平立柱8外围设有4根偏载受力支柱14，4根偏载受力支柱14呈矩形对称固定在固定平台9上方，偏载受力平台13固定在偏载受力支柱14上方，呈倒三角形的升降支柱7两边穿过偏载受力平台13和固定平台9固定在升降平台10上方。在偏载受力平台13与开关平台5之间设有可上下升降的2个升降轴12，2个升降轴12对称设置在开关平台5正下方，并连接在偏载受力平台13上。 
本发明所述的可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平初态时，如图2所示，天平处于关闭状态，在天平秤盘6上加载标准砝码。在使用过程，如图3所示： 
(a)通过电机15驱动凸轮11，使升降平台10下降，从而依次带动升降支柱7、升降轴12、开关平台5、开关立柱4下降，下降到位后，天平秤盘6上的载荷作用于天平横梁2上，天平开始读数； 
(b)读数结束后，通过电机15驱动凸轮11，使升降平台10上升，从而依次带动升降支柱7、升降轴12、开关平台5、开关立柱4上升，上升到位后，天平秤盘6上的载荷通过开关立柱4作用于升降平台10，升降平台10的受力通过升降轴12传递到偏载受力平台13上，偏载受力平台13上的力，通过偏载受力支柱14传递到固定平台9上； 
(c)卸载天平秤盘6上的标准砝码，此时对天平横梁2的偏载由固定平台12承载； 
(d)在天平秤盘6上加载被检砝码，通过电机15驱动凸轮11，使升降平台10下降，从而依次带动升降支柱7、升降轴12、开关平台5、开关立柱4下降，下降到位后，秤盘上的载荷作用于天平横梁2上，天平开始读数； 
(e)读数结束后，通过电机15驱动凸轮11，使升降平台10上升，从而 依次带动升降支柱7、升降轴12、开关平台5、开关立柱4上升，上升到位后，秤盘上的载荷通过开关立柱4作用于升降平台10，升降平台10的受力通过升降轴12传递到偏载受力平台13上，偏载受力平台13上的力，通过偏载受力支柱14传递到固定平台9上； 
(f)卸载天平秤盘6上的被检砝码，此时对天平横梁2的偏载由固定平台9承载，并在天平秤盘6上加载标准砝码，最后如图2所示。 
重复上述操作步骤，可实现在标准砝码和被检砝码的质量差值称量过程中，杠杆式天平立柱不受大的弯矩作用，能有效防止天平立柱弯曲。 

Claims (4)

1.一种可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平，其包括固定平台(9)，在固定平台(9)上方中心处固定有天平立柱(8)，在天平立柱(8)上端设有天平横梁(2)，在天平横梁(2)两端设有天平秤盘(6)，用于支撑天平横梁(2)两端的两个开关立柱(4)固定在开关平台(5)上，开关平台(5)固定在呈倒三角形的升降支柱(7)上，升降支柱(7)底端与升降平台(10)相连接，可转动的凸轮(11)与升降平台(10)相连；其特征在于：它还包括设在天平立柱(8)外围并固定在固定平台(9)上方的若干根偏载受力支柱(14)，在偏载受力支柱(14)上方固定有偏载受力平台(13)，升降支柱(7)两边穿过偏载受力平台(13)和固定平台(9)固定在升降平台(10)上方；在偏载受力平台(13)与开关平台(5)之间设有可上下升降的若干个升降轴(12)。
2.根据权利要求1所述的一种可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平，其特征在于：所述的升降轴(12)为2个，对称设置在开关平台(5)正下方，并连接在偏载受力平台(13)上。
3.根据权利要求1所述的一种可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平，其特征在于：所述的偏载受力支柱(14)为4根，呈矩形对称固定在固定平台(9)上。
4.根据权利要求1至3所述的任意一种可防止天平立柱弯曲的下皿式杠杆天平，其特征在于：所述的凸轮(11)与电机(15)相连。
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