CN102564538A - 重量比率式倾角补偿方法及皮带秤倾角补偿器 - Google Patents

Abstract

本发明申请公开了一种迥异于公知技术的皮带秤倾角补偿方法，其特征在于运用了“重量比率法”原理，包括下列步骤：(1)测量并存储水平时标码的净重；(2)测量倾斜时标码的净重，并计算补偿因子；(3)对倾斜时称得的物料重量补偿求得实际重量。本发明申请同时公开了利用上述补偿方法的皮带秤倾角补偿器，其基本组成包括：标码、标码座、标码起落机构、称重传感器、底座；其特征是：所述倾角补偿器的底板固定于输送机的纵梁上，称重传感器的支承面安装于底板上，标码座安装于传感器的受载面上，标码起落机构安装于底板上，标码起落机构升降时标码脱离或放置于标码座上，传感器即卸下或加载标码的负荷，其任何零件与皮带秤输送带不接触。

Description

重量比率式倾角补偿方法及皮带秤倾角补偿器

技术领域

本发明关于一种新颖的倾角补偿方法，尤其是一种适用于可变倾角皮带秤的倾角补偿方法，同时还涉及运用该原理的倾角补偿装置。背景技术

皮带秤是用来计量某一时间段内由其输送带运送的散状物料累计重量的计量器具。从电子皮带秤的称重原理可知，计量结果跟称重传感器测量的承载器上物料载荷值及位移传感器测量的输送带位移量两个参量有关。

皮带秤承载器上的称重传感器的底部通常由输送机的纵梁支承，与称重传感器正交的力使之产生有效应变。当输送机水平安装时，物料的重力W竖直向下，完全作用于称重传感器；当输送机的纵梁与水平面存在倾角α时，物料对于称重传感器的作用力则为重力的分力W·cosα。例如，α＝18°时，cosα＝0.951，W·cosα与W相差4.9％，这样大的误差一般是不被接受的。但若皮带输送机的倾角α是固定的，则cosα为一常数，可以通过标定来补偿其影响。然而在某些场合中，皮带秤输送机的倾角α不是固定的。例如，“堆取料机”常需要适应不同的落料点(或取料点)的高度和远近位置，因此堆取料机的皮带输送的机架不仅可以左、右旋转，同时还可以俯、仰改变倾角，但若要频繁地在每一次改变倾角之后即时进行物料试验校准显然是不可取的，因为物料试验通常需花费大量的人力、物力。所以，可变倾角皮带秤除了需要固定倾角皮带秤具备的称重传感器和输送带位移传感器之外，还需要增加配置感知倾角影响的第三个参量的装置，从而能对称重传感器的输出值进行补偿。

通过文献检索，了解到目前公知的可变倾角皮带秤均采用倾角传感器实现上述补偿作用。《电子皮带秤》(方原柏：北京，冶金工业出版社，2007)介绍了两种倾角传感器：磁阻力型倾角传感器和重力加速度型倾角传感器。此外，还有采用自整角机作为倾角传感器的。这些种类的倾角传感器的共同之处在于：先测量皮带秤输送机纵梁的倾角α，然后根据所测α的大小在称重仪表中计算出cosα值，用以对称重传感器的输出值进行补偿。然而由于余弦函数是一种非线性函数，且在皮带秤机架倾角α最常出现的小角度附近cosα的改变值很小(例如α由0°变化到1°时，cosα的相对变化量仅0.015％)，而在倾角α较大时，微小的角度变化会引起cosα的较大变化(例如α由17°变化到18°时，cosα的相对变化量达0.55％)，因此分辨力不均匀，误差也较大，补偿后的准确度难以达到期望的要求。发明内容

为了克服公知现有技术中的缺陷，本发明申请采用了不同于现有技术的倾角检测和传感原理。众所周知，力学计量一般易于获得比几何量计量更精确的结果，这是当今计量技术中的客观现实。有据于此，本发明申请针对皮带秤倾角变化对称重的影响，提出了所谓“重量比率法”。采用该种新方法，可以用不同倾角时的称重变化结果直接得出补偿因子，从而避免经测量倾角α后再据此计算cosα，克服了现有公知技术存在的缺陷，使计量准确度得以提高。本申请同时还公开了采用上述方法的的新颖皮带秤倾角补偿器结构。解决上述技术问题，

采用“重量比率法”补偿倾角变化影响的皮带秤需在皮带秤既有称重单元(包括承载器与称重传感器)之外，另增设一个“标码单元”，该单元与称重单元同样含有称重传感器，两种单元称重传感器的底部支承面均直接或间接安装在皮带秤输送机机架的纵梁上，且它们的安装底面共面或平行(当皮带秤的称重单元不止一组时，标码单元应与各称重单元都调整得一致)，当皮带秤输送机机架作俯仰运动时，两者的倾角同步改变并保持一致。但是，两者的载荷不同：称重单元的称重传感器的载荷主要是输送带上的物料重量，称重托辊与输送带接触，托辊支架将载荷传递到称重传感器上，而“标码单元”无接触输送带的构件，该单元称重传感器的主要载荷是单元自带的具有固定重量的标定用砝码(简称标码)重量，物料重量对该称重传感器则不起作用。

采用“重量比率法”的倾角补偿器的皮带秤的结构特征是：

(1)主要含有称重传感器、标码座和标码；所述称重传感器的支承面通过连接构件安装于皮带秤输送机机架的纵梁上，标码座安装于称重传感器的受载面上，标码置于标码座上。

(2)为了能及时消除称重传感器零点漂移的影响，减小补偿误差，“标码单元”可另设有标码起落机构，校零时标码提起脱离标码座，测量时标码降落于标码座上。

(3)“标码单元”的称重传感器通过输入输出引线与称重仪表的专用通道相连接；称重仪表与普通皮带秤所采用的类似，具有信号放大、模数转换和数据寄存、存储和运算等功能。

重量比率式倾角补偿方法包含下列步骤：

测量标码在水平位置时的净重并储存该值，具体为：(1)首先将皮带秤机架纵梁的倾角调整到水平位置，将具有固定重量的标码降落于标码座上，测量称重传感器加载标码时的输出值G_m(相对于非水平位置，此时测得的标码重量应为最大值)，并在此时对皮带秤的称重单元予以校准；(2)在皮带秤处于与步骤(1)同一位置，在检测标码重量的或前或后启动标码起落机构，使标码升离标码座，测量称重传感器零点输出，存储零点值G₀；(3)求得加载标码时的净输出值ΔG＝G_m-G₀。

当皮带秤输送机架的倾角改变后，测量在此位置时标码的净重并计算补偿因子，具体为：(1)当皮带秤输送机的机架倾角改变为α后，再次启动标码起落机构，仿照[012]节步骤(1)～(3)，测量在该倾角下的称重传感器零点零点值G_α0、加载标码时输出值G_αm和净输出值ΔG_α；(2)计算得cosα＝ΔG_α/ΔG。

对皮带秤机架倾斜时的称重结果予以补偿：若皮带秤机架倾斜α时称重单元测得的物料重量为W_α，则实际料重W应为W_α/cosα，因此可以用ΔG/ΔG_α作为倾角影响因子对计量结果予以修正，即W＝W_α·(ΔG/ΔG_α)。

容易看出，本发明具有以下显著优点：1)标码单元和称重单元可以按需安装于十分接近的位置，最大限度精确补偿称重单元角度变化引起的称重变化。2)标码单元和称重单元可以采用相同的传感器以及类同的安装方式，从而使称重单元角度变化后的实际情况得到精确仿真，避免了其它角度测量方式可能产生的误差。3)倾斜比率称重避免了角度值的测量误差以及由此导致的计算误差，显著提高了检测和计算精度。4)安装调试十分方便，使用可靠性高。

发明申请人按本发明补偿方法的原理制造的倾角补偿器，已成功应用于可变倾角皮带秤，对一些码头所使用的散状料堆取料机进行了改造，从而提高了计量准确度，取得了良好的实际效果。附图说明

图1是一种皮带秤倾角补偿器实施例的外形图。

图2是去除了上罩的皮带秤倾角补偿器的外形图。

图3是皮带秤倾角补偿器的正视图。

图4是皮带秤倾角补偿器的俯视图。。

图5、图6、图7是皮带秤倾角补偿器的左视图；其中：图5表示标码托叉处于水平位置，图6表示托叉处于脱离标码的位置，图7表示托叉处于托起标码的位置。

图8是皮带秤倾角补偿器主体部分爆炸图。

图中：1：标码，1-1内凹槽，1-2外凹槽；2：标码座，2-1叉形托架；3：标码起落机构，3-1拨叉，3-2拨叉轴，3-3拨叉驱动臂，3-4偏心轮，3-5电动机-减速机组；4：称重传感器，4-1称重传感器底板；5：底座，5-1支腿，5-2紧固件；6：罩，6-1传感器接线盒。具体实施方式

下面结合附图说明本发明的优选实施例。

本发明实施例的标码为圆柱形金属棒，但本发明并不对其形状予以限制，只要能保持固定重量即可；圆柱棒标码1的两头沿圆周各有两圈凹槽——内凹槽1-1和外凹槽1-2。

标码单元的称重传感器4的受载面(上面)装有标码座2，标码座设有两个叉形托架2-1，它们的间距与标码的两个内凹槽间距相等，标码落下时叉形托架卡在内凹槽中；称重传感器4的支承面(下面)安装于底板4-1上，底板安装于底座5上。

本实施例的标码起落机构采用偏心轮-拨叉形式，但本发明并不对其形式予以限制，只要能使标码升降即可，如曲轴类型、千斤顶类型等等；实施例标码起落机构设有两个拨叉3-1，它们的间距与标码的两个外凹槽间距相等，标码升起时拨叉卡在外凹槽中，两个拨叉之间有拨叉轴3-2相连，拨叉轴的一头向驱动装置——电动机-减速机组方向延伸，并装有拨叉驱动臂3-3，拨叉驱动臂开有腰圆形孔，偏心轮3-4的一头伸入该孔，另一头与电动机-减速机组3-5的输出轴相连，电动机-减速机组安装于底座5上。

[0281底座5的两头各焊接一个支腿5-1，两个支腿分别安装于皮带秤输送机机架的左右侧纵梁之上，并由紧固件5-2连接，本实施例的紧固件为调整螺栓，以方便标码单元与称重单元的平行度调整。

底座上设有罩壳6，罩上设有传感器接线盒6-1。

Claims (5)

1.一种皮带秤倾角补偿方法，包括下列步骤，其特征在于运用了“重量比率法”的工作原理：

(1)存储步骤 测量并存储皮带秤输送机架水平位置时标码的净重ΔG；

(2)比率步骤 测量输送机架倾角为α时标码的净重ΔG_α，并计算补偿因子ΔG/ΔG_α；(即1/cosα)

(3)求果步骤 将皮带秤倾角为α时称得的物料重量W_α乘以补偿因子，求得经倾角补偿后的实际重量W。

2.一种皮带秤倾角补偿器，其基本组成包括：具有固定重量的标码(1)、标码座(2)、标码起落机构(3)、标定用称重传感器(4)、底座(5)；其特征是：所述皮带秤倾角补偿器的底板固定于可变倾角皮带秤的输送机机架纵梁上，标定用称重传感器的支承面安装于底板上，标码座安装于标定用称重传感器的受载面上，标码起落机构安装于底板上，当标码起落机构升降时标码脱离或放置于标码座上，标定用称重传感器即卸下或加载标码的负荷，该装置的任何零件与皮带秤的输送带相互脱离始终不接触。

3.根据权利要求2所述皮带秤倾角补偿器，其特征在于：所述标码为圆柱状金属块，两端沿圆周各设有两圈凹槽，其中内侧一对凹槽(1-1)与标码座的一对叉形托架相配，外侧一对凹槽(1-2)与标码起落机构的一对拨叉相配。

4.根据权利要求2或3所述皮带秤倾角补偿器，其特征在于：所述标码座的两端具有支承标码的叉形托架(2-1)。

5.根据权利要求2或3所述皮带秤倾角补偿器，其特征在于：所述标码起落机构由拨叉(3-1)、拨叉轴(3-2)、拨叉驱动臂(3-3)、偏心轮(3-4)、电动机-减速机组(3-5)组成；拨叉轴位于标定用称重传感器(4)和标码座(2)的一侧铰支于底板(5)上，拨叉轴上设有一对拨叉及拨叉驱动臂，驱动臂的外伸端设有腰形槽，腰形槽内置偏心轮，两者形成动配合，偏心轮与减速机输出轴相连。

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