CN105937941A - 组合式称重传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式称重传感器，包括安装座、第一精度称重传感器、弹性支承件、第二精度称重传感器和支撑脚；弹性支承件包括上支承件、弹簧和下支承件，弹簧的顶端抵接在上支承件上，弹性支承件的底端抵接在下支承件上；所述安装座、第一精度称重传感器、上支承件、弹簧、下支承件、第二精度称重传感器和支撑脚依次压接设置；上支承件设有导力压接部，支撑脚设有导力支承部；自由状态下，导力压接部高出导力支承部；上支承件承压受力时压缩弹簧，进而带动导力压接部下移，当上支承件承压受力至预设程度时，导力压接部下移至压接在导力支承部上。本发明具有双阶连续量程，且在各阶量程内具有不同精度值。

Description

组合式称重传感器

技术领域

本发明属于称重传感器结构设计技术领域，具体涉及一种组合式称重传感器。

背景技术

目前市场上的体重电子秤，其结构主要包括载物板、显示屏、调节按钮、电源模块和用于支承载物板的称重传感器组成，其功能主要用于称重人体，且一般是当承载物体重量超过预设值后，显示屏才开始显示数值，该预设值一般是5公斤；另外，该种体重电子秤的最大量程一般是180公斤，精度值只有100克，误差较大，所以这种传统的体重电子秤平日除了称量体重外，基本上不能作为它用，尤其是不能用于作为厨房电子秤用。而现有的厨房电子秤，其精度值可达到1克甚至更小，但是其量程一般不超过10千克，所以不能作为体重秤使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有双阶连续量程、且在各阶量程内具有不同精度值的组合式称重传感器。

实现本发明目的的技术方案是：一种组合式称重传感器，其特征在于：包括安装座、第一精度称重传感器、弹性支承件、第二精度称重传感器和支撑脚；弹性支承件包括上支承件、弹簧和下支承件，弹簧的顶端抵接在上支承件上，弹性支承件的底端抵接在下支承件上；所述安装座、第一精度称重传感器、上支承件、弹簧、下支承件、第二精度称重传感器和支撑脚依次压接设置；上支承件设有导力压接部，支撑脚设有导力支承部；安装座的底壁上设有第一卡座；第一精度称重传感器设有第一固定部、第一承力形变部、和设置在第一承力形变部上的第一电阻应变片；第一固定部卡接设置在第一卡座中；第一承力形变部压接设置在上支承件上；自由状态下，导力压接部高出导力支承部；上支承件承压受力时压缩弹簧，进而带动导力压接部下移，当上支承件承压受力至预设程度时，导力压接部下移至压接在导力支承部上。

上述方案中，第一精度称重传感器的量程大于第二精度称重传感器的量程。

本发明在第一阶量程内称量时，也即导力压接部尚未下移至压接在导力支承部上时，第一精度称重传感器和第二精度称重传感器同时承受全部压力，但可以利用第二精度称重传感器单独测重，也即外接显示屏仅显示第二精度称重传感器测到的数据，其精度值是第二精度称重传感器的精度值，一般采用较高的精度，例如精度值是1克或者更小；在第二量程内称量时，也即导力压接部下移至压接在导力支承部上时，第一精度称重传感器承受了全部压力，第二精度称重传感器仅承受部分压力，其余压力则通过导力压接部直接传递至导力支承部上，所以可以利用第一精度称重传感器单独测重，也即外接显示屏仅显示第一精度称重传感器测到的数据，其精度值是第二精度称重传感器的精度值，一般采用较低的精度，例如精度值是100克或者更大；另外，本发明在第二阶量程范围内称量时，此时导力压接部下移至压接在导力支承部上，弹簧形变不再增加，也即施加在第二精度称重传感器上的压力不再增加，从而有效保护第二精度称重传感器，使其不会因承力超重而损坏；此外，本发明通过选用弹簧作为弹性支承件的核心，可以通过选用适当的弹簧使得导力压接部与导力支承部之间具有适当的间隙距离，既能降低对上支承件及支撑脚的加工精度要求，又能保证使用时的舒适感。

附图说明

图1为本发明第一种结构处于第一阶量程称重状态的一种结构示意图；

图2为图1所示组合式称重传感器处于第二阶量程称重状态的一种结构示意图；

图3为图1所示组合式称重传感器中第一精度称重传感器和第一螺钉的一种爆炸图；

图4为图3所示第一精度称重传感器和第一螺钉从另一角度观察时的一种爆炸图；

图5为图1所示组合式称重传感器中第二精度称重传感器和支撑脚的一种爆炸图；

图6为图5所示第二精度称重传感器和支撑脚从另一角度观察时的一种爆炸图；

图7是本发明第二种结构处于第一阶量程称重状态的一种结构示意图；

图8为图7所示组合式称重传感器处于第二阶量程称重状态的一种结构示意图；

图9是本发明第三种结构处于第一阶量程称重状态的一种结构示意图；

图10为图9所示组合式称重传感器处于第二阶量程称重状态的一种结构示意图；

图11是图9所示组合式称重传感器中第一精度称重传感器和封盖一种爆炸图；

图12为图11所示第一精度称重传感器和封盖从另一角度观察时的一种爆炸图；

图13是本发明第四种结构处于第一阶量程称重状态的一种结构示意图；

图14为图13所示组合式称重传感器在移除调节螺钉和弹簧时的一种结构示意图；

图15为图13所示组合式称重传感器中调节螺钉的一种结构示意图；

图16图13所示组合式称重传感器处于第二阶量程称重状态的一种结构示意图；

图17是本发明第五种结构处于第一阶量程称重状态的一种结构示意图；

图18为图17所示组合式称重传感器处于第二阶量程称重状态的一种结构示意图。

具体实施方式

(实施例1)

本实施例是一种组合式称重传感器，见图1至图6所示，包括安装座1、第一精度称重传感器2、弹性支承件3、第二精度称重传感器4和支撑脚5；弹性支承件包括上支承件31、弹簧32和下支承件33，弹簧的顶端抵接在上支承件上，弹性支承件的底端抵接在下支承件上；所述安装座、第一精度称重传感器、上支承件、弹簧、下支承件、第二精度称重传感器和支撑脚依次压接设置；上支承件设有导力压接部311，支撑脚设有导力支承部51；自由状态下，导力压接部高出导力支承部；上支承件承压受力时压缩弹簧，进而带动导力压接部下移，当上支承件承压受力至预设程度时，导力压接部下移至压接在导力支承部上。下面具体阐述本实施例的具体结构与工作原理。

安装座的底壁上设有第一卡座11，安装座的顶壁具有一个平面，用于粘结固定在外接载物板的底壁上；第一精度称重传感器设有第一固定部21、第一承力形变部22、和设置在第一承力形变部上的第一电阻应变片23，第一电阻应变片能够把第一承力形变部承压受力时产生的形变转化为电信号；第一固定部卡接设置在第一卡座中，这种卡接设置可以简化第一精度称重传感器的组装操作。

上支承件具有水平设置的联接板部312，导力压接部是从联接板部向下突出形成的环形凸台，导力支承部的顶壁上具有与导力压接部适配的环形支承面；第一承力形变部压接设置在联接板部的顶壁上。

联接板部底壁的中心处设有向下突出形成的导向滑柱313；下支承件设有安装板部331、从安装板部向上突出形成的具有滑腔的管状凸台332、设置在安装板部底壁上的第二卡座333；弹簧套设在管状凸台上，弹簧的顶端抵接在上支承件的联接板部的底壁上，弹簧的底端抵接在下支承件的安装板部的顶壁上；导向滑柱位于管状凸台的滑腔中，并可在滑腔中上下滑动，这种结构使得上支承件在导向滑柱313与管状凸台332的导向限位作用下做上下移动。第二精度称重传感器设有第二固定部41、第二承力形变部42、和设置在第二承力形变部上的第二电阻应变片43，第二电阻应变片能够把第二承力形变部承压受力时产生的形变转化为电信号；第二固定部卡接设置在第二卡座中，这种卡接设置可以简化第二精度称重传感器的组装操作；第二承力形变部压接设置在支撑脚上。

本实施例中，第二精度测力传感器是厨房用称重传感器，其量程是0至5千克，精度值可达到1克，对于本实施例来说，把0千克至5千克的称重范围作为本实施例的第一阶量程；具体来说，所述第二固定部的形状是由四条边组合形成的矩形框状，第二承力形变部的形状是由二条底边以及与该底边垂直设置的三条直边组合形成的“山”字形，第二承力形变部设置在第二固定部的矩形框内，所述第二承力形变部的三条直边中的中心直边的末端与第二固定部的一条边框中端的内侧边壁相连。该第二精度称重传感器的结构形状较为合理，易于通过冲压方式加工制造，且成本较低。

在用于制造电子秤时，一般需要四个本实施例所述的组合式称重传感器，其成品的第一阶量程的是0至20千克，可以满足日常小物件称重的需求。

本实施例中，第一精度称重传感器是人体称重传感器，其量程是0千克至50千克，精度值是100克，对于本实施例来说，把5千克至50千克的称重范围作为本实施例的第二阶量程；在用于制造电子秤时，一般需要四个本实施例所述的组合式称重传感器，其成品的第二阶量程是20至200千克，可以满足人体称重的需求。

本实施例中，第一精度称重传感器在结构上与第二精度称重传感器相似，但是在尺寸及所用板材的厚度上比第一精度称重传感器大。具体来说，所述第一固定部的形状是由四条边组合形成的矩形框状，第一承力形变部的形状是由一条底边以及与该底边垂直设置的三条直边组合形成的“山”字形，第一承力形变部设置在第一固定部的框内，所述第一承力形变部的三条直边中的中心直边的末端与第一固定部的一条边框中端的内侧边壁相连。本实施例中的第一精度称重传感器和第一精度称重传感器均适合通过冲压方式加工制造，有利于降低制造成本。另外，本实施例中所用第一精度称重传感器和第二精度称重传感器也可采用市面上广为流通、且价格较为低廉的测力传感器，从而有效降低制造成本。

本实施例中，第一精度称重传感器的第一承力形变部上设有两个第一紧固孔221；联接板部的顶壁上设有与第一紧固孔适配的两个紧固螺孔，第一承力形变部通过与紧固螺孔适配的两个第一螺钉24螺接固定在联接板部的顶壁上。具体来说，所述第一承力形变部三条直边中的位于中心直边两侧的两条直边，各设有一个第一紧固孔221；这种结构在实现第一承力形变部压接联接板部的同时，还利用第一承力形变部直接连接并定位联接板部，其结构较为简化紧凑。在具体实践中，也可通过锚接方式把联接板部的顶端锚接在第一承力形变部的底壁上，例如在联接板部的顶壁上设置两个向上凸出的锚接凸台，在第一承力形变部上设置两个锚孔，各锚接凸台穿过相应一个锚孔后锚接处理，这种锚接方式也是有效可行的。

本实施例中，第二精度称重传感器的第二承力形变部上设有两个第二紧固孔421，支撑脚的顶壁上设有与第二紧固孔适配的两个安装螺孔，第二承力形变部通过与安装螺孔适配的两个第二螺钉44固定在支撑脚的顶壁上。具体来说，所述第二承力形变部三条直边中的位于中心直边两侧的两条直边，各设有一个第二紧固孔。当然，所述支撑脚也可通过锚接方式固定设置在第二承力形变部的底壁上。例如，在支撑脚的顶壁上设置两个向上凸出的锚接凸台，各锚接凸台穿过相应一个第二紧固孔后，再进行锚固处理。这种结构在实现第二承力形变部压接支撑脚的同时，还利用第二承力形变部直接连接定位支撑脚，其结构较为简化紧凑。

本实施例中，上支承件的导力压接部和联接板部一体制成，并围合形成一腔体，第二卡座、第二精度称重传感器、弹簧和下支承件均位于该腔体中。这种结构的优点在于可以对第二精度称重传感器、弹簧和下支承件进行保护，防止外界因素对其进行干扰。在具体实践中，也可将导力压接部和联接板部各自制成分体件，最后组装在一起，也是可行的。

本实施例中弹性支承件的结构较为合理紧凑，可以较好的对弹簧进行精确定位，防止其偏心移位，另外，这种结构尤其适合快速组装及后期维护更换。此外，这种结构还充分利用了弹簧的性能优势，通过选用适当的弹簧，可以使得自由状态时，上支承件的导力压接部的底端与支撑脚的导力支承部顶端的间隙处于合适的尺寸，一般优选是1毫米至5毫米，较佳的优选尺寸是2毫米至3毫米，过大的间隙会在人体称量时给人明显的坠落感，因为此时的导力压接部必须要下移至压接在导力支承部上，也即快速下移整个上述间隙尺寸；过小的间隙会要求较高的加工精度，提高工艺难度和制造成本。

本实施例中，第一精度称重传感器的量程要大于第二精度称重传感器的量程，也即是说第一精度称重传感器的最大称重值要大于第二精度称重传感器的最大称重值，通过选取合适的弹簧，以及选择适当的导力压接部和导力支承部之间的距离，可以将第二精度称重传感器所受压力限制在其量程范围内，从而防止第二精度称重传感器因超重而被压损；这种限力保护方式的优点在于：由于应变式称重传感器的弹性形变很小，例如本实施例中第二精度称重传感器的整个量程内的形变高度差以微米计算，如果采用刚性支柱代替本实施例中的弹簧，则上支承件的导力压接部与支撑脚的导力支承部之间的间隙也必须以微米衡量，这对加工精度要求实在过高，而且考虑到材料加工成型中的误差以及温差引起的材料膨胀变化，工业上很难实现；但是如果采用弹簧放大形变，就能有效有效降低加工精度要求和制造成本。

本实施例中上支承件的外壁上设有用于安装自身整体的卡接安装部316，该卡接安装部是从上支承件外壁上向外突出形成的楔形卡齿。本实施例在使用时，一般与内置电路板和电源模块的塑料底座配合使用，这种结构的优点在于，如果在塑料底座中预留卡孔，则可通过该卡接安装部直接卡装在卡孔中，其组装操作十分便利快捷。

本实施例中，导力支承部上设有静触头71，导力压接部上设有动触头72，当该导力压接部压接在导力支承部上时，动触头压接设置在静触头上，两者实现电连接。在具体实践中，动触头和静触头电接触时，产生一个电信号给相连的外接的中央控制电路，中央控制电路接收到该信号时，在显示屏上显示第二精度称重传感器测到的数据；当中央控制电路未接收到该信号时，在显示屏上显示第一精度称重传感器测到的数据；也即是说，该动静触头组合起来可以作为显示屏显示数据自动转换的信号转换开关；这种结构，可以简化中央控制电路中CPU单元的编程。在具体实践中，还可采用其它结构，例如采用干簧管、接近开关等代替该动静触头组合。

本实施例的工作原理是：

安装座把自身承受到的压力通过第一精度称重传感器全部传递给上支承件的联接板部；上支承件在自由状态也即未承受压力时，其导力压接部高出下支承件的导力支承部；

上支承件承压受力时压缩弹簧从而下移，当安装座承压受力小于5千克力时，也即在第一阶量程范围内时，通过选择适当的弹簧以及选择适当的导力压接部和导力支承部的间距，可以使得该阶量程内称量时，导力压接部不会压接到导致支承部上，此时联接板部把自身所受全部压力传递给第二精度称重传感器，该过程中，第一精度称重传感器和第二精度称重传感器均承受了全部压力，但外接的显示屏仅显示第二精度称重传感器测到的数据，其精度值是第二精度称重传感器具有的精度值，本实施例中，该量程内的精度值是1克；

当安装座承压受力小于50千克力且大于等于5千克力时，也即在第二阶量程范围内时，导力压接部会压接在导力支承部上，此时上支承件的联接板部承受的压力，仅有一小部分传递给第二精度称重传感器，其余大部分则通过导力压接部直接传递给支撑脚的导力支承部上；由于该过程中，第一精度称重传感器承受了全部压力，所以外接的显示屏仅显示第一精度称重传感器测到的数据，其精度值是第一精度称重传感器具有的精度值，本实施例中，该量程内的精度值是100克；该第二阶量程范围内，弹簧的形变不再增大，也即第二精度称重传感器所承受的压力是在预设范围内，从而使得该过程中第二精度称重传感器不会因超重而损坏。

本实施例的结构设计较为合理，能够减小加工精度要求，降低制造成本和工艺难度；另外还能有效防止第二精度称重传感器因超重而压损；此外本实施例上支承件的外壁上设有用于安装自身整体的卡接安装部，在组装时，可整体卡装在外接塑料底座上，操作简捷便利。

(实施例2)

本实施例与上述实施例1基本相同，不同之处在于：见图7至图8所示，本实施例还包括用于调节弹性支承件整体高度的调节机构6；支撑脚的外周壁上设有外凸的止挡部52，导力压接部的外周壁上设有外螺纹区314；调节机构包括调节旋盖61和对顶旋盖62，该调节旋盖下部的内壁上设有内凸的环形防脱压接部611，上部的内壁上设有与导力压接部外螺纹区适配的内螺纹区612；所述防脱压接部套设在下支承件的位于止挡部下方的外周壁上，对顶旋盖旋设在导力支承部的外螺纹区上，并抵接在调节旋盖上；在外力作用下，所述止挡部可在导力压接部底端和导力支承部顶端之间做上下滑动。自由状态下，在弹簧的弹力作用下，防脱压接部顶接在止挡部上；当联接板部承压受力时，弹簧将受力缩短，导力压接部将带动调节旋盖和对顶旋盖下移，此时的防脱压接部611也随之下移，位于止挡部52的下方。

该种结构的优点在于：在具体实践中，弹簧由于受到其加工工艺的制约，其一致性难以保证，由于人体秤和厨房秤一般会同时采用四个组合式称重传感器，一致性难以保证的弹簧可能会导致四个称重传感器的高度略有区别，影响组装及使用，甚至当使用者拿起电子秤观察时，各下支承件的底端可能不在同一平面上，极不美观；本实施例采用调节机构调整弹簧自由状态下的整体高度，可以使得本实施例即使采用误差稍大的弹簧，也只需要把调节旋盖旋转到位，即可保证整体高度的一致性。另外，这种结构可以使得本实施例处于全部相连状态，不会互相散落导致丢失部件。

(实施例3)

本实施例与上述实施例2基本相同，不同之处在于：见图9至图12所示，本实施例中的第一精度称重传感器依然设有第一固定部、第一承力形变部、和设置在第一承力形变部上的用于检测第一承力形变部变形量的第一电阻应变片；但本实施例中的第一精度称重传感器的形状近似于反“G”字形，其第一固定部近似“C”字形，第一承力形变部的形状近似于一个较小的“C”字形，并与第一固定部相连，组合形成反“G”字形。该种第一精度称重传感器的量程与精度值均与实施例2相同，这种结构也可通过冲压方式制成，其制造工艺更加简单。安装座的底部设有封盖12，封盖和安装座围合形成一容置腔13，第一卡座和第一精度称重传感器位于该容置腔中；封盖包括中心圆孔121、内盖区122、外盖区123、以及连接内盖区和外盖区的多条螺旋弹臂124，中心圆孔设置在内盖区中心处；联接板部的中心处设有向上突出形成的圆柱台317，圆柱台的外周壁粘结固定在中心圆孔中，第一承力形变部直接压接设置在圆柱台的顶壁上。封盖与容置部配合使用，对位于容置腔中的第一精度称重传感器进行较好的保护。另外，由于可以把螺旋弹臂做得足够细小，该种结构能够充分减小安装座与上支承件的圆柱台317之间通过封盖传递的力，使其导致的误差影响对第二阶量程内的精度来说，达到忽略不计的程度。

本实施例进一步降低了对第一精度称重传感器的结构要求，并简化了组装操作，可进一步降低制造成本。

(实施例4)

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：见图13至图16所示，本实施例中，上支承件联接板部的底壁上不再设置导向滑柱313。本实施例中，联接板部的中心处设有调节孔315，下支承件的管状凸台的中心处，设有从安装板部向上凸出的圆形联接柱台334，该联接柱台的顶壁中心处设有联接螺孔335；管状凸台与圆形联接柱台围合形成环形限位槽336；弹簧的底端位于该环形限位槽内，且抵接在下支承件安装板部的顶壁上，弹簧的顶端抵接在上支承件的底壁上。

本实施例包括用于调节弹簧高度的调节机构6，该调节机构包括调节螺钉63，调节螺钉从上往下依次设有旋拧部631、滑接部632和与调节孔315适配的螺接部633，旋拧部的外径大于滑接部的外径，滑接部的形状是外壁光滑的圆柱形；所述上支承件的调节孔是台阶孔，从上往下依次是孔径较大的压接孔区3151和孔径较小的滑孔区3152，压接孔区的底壁作为压接面3153，滑孔区是孔壁光滑的圆孔；所述螺接部螺接固定在联接柱台的联接螺孔中；自由状态时，在弹簧的顶压作用下，旋拧部位于压接孔区中，且旋拧部的底壁压接在压接孔区的底壁上，也即所述压接面上；滑接部则位于滑孔区中；在外力作用下，滑接部可在滑孔区中上下滑动，从而使得上支承件可在调节螺钉滑接部的导向作用下上下移动。

这种结构通过采用调节螺钉连接上支承件和下支承件，使得弹性支承件不会因分体而丢失部件；同时通过旋动该调节螺钉，可以直接调整上支承件的导力压接部与下支承件的导力支承部之间的间隙距离，其结构比较紧凑合理。

(实施例5)

本实施例与实施例4基本相同，不同之处在于：见图17至图18所示，由于调节螺钉被上支承件和下支承件围藏其中，无法在整体组装后再次旋调，所以本实施例中的调节机构还包括调节旋盖61和对顶旋盖62；支撑脚的外周壁上设有外凸的止挡部52，导力压接部的外周壁上设有外螺纹区314；调节机构包括调节旋盖61和对顶旋盖62，该调节旋盖下部的内壁上设有内凸的环形防脱压接部611，上部的内壁上设有与导力压接部外螺纹区适配的内螺纹区612；所述防脱压接部套设在下支承件的位于止挡部下方的外周壁上，对顶旋盖旋设在导力支承部的外螺纹区上，并抵接在调节旋盖上；在外力作用下，所述止挡部可在导力压接部底端和导力支承部顶端之间做上下滑动。自由状态下，在弹簧的弹力作用下，防脱压接部顶接在止挡部上；当联接板部承压受力时，弹簧将受力缩短，导力压接部将带动调节旋盖和对顶旋盖下移，此时的防脱压接部611也随之下移，位于止挡部52的下方。

该种结构的优点在于：在具体实践中，弹簧由于受到其加工工艺的制约，其一致性难以保证，由于人体秤和厨房秤一般会同时采用四个组合式称重传感器，一致性难以保证的弹簧可能会导致四个称重传感器的高度略有区别，影响组装及使用，甚至当使用者拿起电子秤观察时，各下支承件的底端可能不在同一平面上，极不美观；本实施例采用调节机构调整弹簧自由状态下的整体高度，可以使得本实施例即使采用误差稍大的弹簧，也只需要把调节旋盖旋转到位，即可保证整体高度的一致性。另外，这种结构可以使得本实施例处于全部相连状态，不会互相散落导致丢失部件。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种组合式称重传感器，其特征在于：包括安装座、第一精度称重传感器、弹性支承件、第二精度称重传感器和支撑脚；弹性支承件包括上支承件、弹簧和下支承件，弹簧的顶端抵接在上支承件上，弹性支承件的底端抵接在下支承件上；所述安装座、第一精度称重传感器、上支承件、弹簧、下支承件、第二精度称重传感器和支撑脚依次压接设置；上支承件设有导力压接部，支撑脚设有导力支承部；安装座的底壁上设有第一卡座；第一精度称重传感器设有第一固定部、第一承力形变部、和设置在第一承力形变部上的第一电阻应变片；第一固定部卡接设置在第一卡座中；第一承力形变部压接设置在上支承件上；自由状态下，导力压接部高出导力支承部；上支承件承压受力时压缩弹簧，进而带动导力压接部下移，当上支承件承压受力至预设程度时，导力压接部下移至压接在导力支承部上。

2.根据权利要求1所述的组合式称重传感器，其特征在于：第一精度称重传感器的量程大于第二精度称重传感器的量程。