CN106197624B - 称重传感器以及电子天平 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种称重传感器及电子天平，称重传感器包括承载部；固定部，包括尾端部、自尾端部的前端面向前延伸的延伸部以及自延伸部的前端面分别向前延伸形成的第一支撑部和第二支撑部，第一支撑部、第二支撑部及延伸部之间形成容置空间，承载部至少部分置于容置空间内，承载部与第一支撑部、第二支撑部和延伸部均为分离式设置；平行导向部，将尾端部与承载部连接在一起，平行导向部、尾端部以及承载部形成收容空间，延伸部设于收容空间内；杠杆，设于收容空间外侧。连接簧片，将承载部与杠杆连接在一起；支点簧片，将第一支撑部、第二支撑部与杠杆连接在一起。本发明的称重传感器的结构简单，体积小巧，组装方便，成本经济，性能优越。

Description

称重传感器以及电子天平

技术领域

本发明涉及一种称重传感器，尤其涉及一种用于电子天平的称重传感器。

背景技术

目前电子天平使用的称重传感器基本上都是电磁力补偿式，其通常由大量的压铸成型件等机械零件组装而成。虽然生产制造技术已经成熟，但是随着技术的不断发展完善，对电子天平内所使用的称重传感器提出了更高的要求，比如体积小，精度高，量程大，成本低，组装简单等。这样一来，传统的以压铸件为主要组装部件的称重传感器(以下简称全组装式传感器)由于体积大，零件繁多，装配复杂，组装公差大，质量不够稳定而受到技术发展的制约。

虽然已经有厂家加工出高度集成的单模块称重传感器，如US6886418B2,DE20007781U1,US201110315458A1中所述的称重传感器，其主要结构件如承载部、杠杆、固定部、平行导向部等由很窄的线切割槽或者数控机床加工槽区分开来，但加工工艺复杂，加工成本比较高，报废率高；还有厂家生产出半集成化的称重传感器，如US6472618B1，主要部件如承载部、平行导向部、固定部是通过机加工而成的一体化结构，但是结构布置不合理，存在装配不方便，单级杠杆难于实现大的杠杆比，四角性能较差等缺陷。

为了解决上述不足之处，本发明提出了一种改进的称重传感器，以克服现有技术中存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种配合紧密、体积小、装配制造容易、成本低且性能优异的称重传感器。

根据本发明的一个方面，提供一种称重传感器，包括：承载部；固定部，所述固定部包括尾端部、自尾端部的前端面向前延伸的延伸部以及自延伸部的前端面分别向前延伸形成的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部、第二支撑部以及延伸部之间形成容置空间，所述承载部至少部分置于所述容置空间内，所述承载部与第一支撑部、第二支撑部和延伸部均为分离式设置；平行导向部，所述平行导向部将尾端部与承载部连接在一起，所述平行导向部、尾端部以及承载部形成收容空间，所述延伸部设于收容空间内，所述平行导向部包括上平行导向片以及下平行导向片，所述上平行导向片以及下平行导向片均与延伸部之间设有距离。此设置使传感器结构紧凑，支撑部的强度和刚度很高，称重传感器的体积小，加工、安装容易，性能好。

所述承载部、平行导向部以及固定部为一体式结构，由整块材料一体成型而成，所述一体式结构可以是压铸成型的一体式结构，也可以是机加工成型的一体式结构，或者是压铸配合机加工成型得到的一体式结构。

杠杆，所述杠杆设于收容空间外侧，杠杆更加集成化。所述杠杆为对称式框形结构，相对于非对称的单边结构对称结构使得杠杆工作时平衡稳定性能更优。所述杠杆包括内部校准砝码承重支架和杠杆本体，所述内部校准砝码承重支架和杠杆本体是一体化结构，尤其在大量程时，这样能使性能更好；在另一变化例中，内部校准砝码承重支架也可以直接安装在承载体上，尤其对于中小量程，这样布置成本低，性能好。

连接簧片，所述连接簧片将承载部与杠杆连接在一起以用作杠杆的力传递部。支点簧片，所述支点簧片将第一支撑部、第二支撑部与杠杆连接在一起以用作杠杆的支撑点。所述支点簧片包括将第一支撑部与杠杆连接在一起的第一支点簧片和将第二支撑部与杠杆连接在一起的第二支点簧片，所述第一支点簧片与第二支点簧片分布在连接簧片的两边。优选地，第一支点簧片和第二支点簧片以连接簧片对称设置。

所述第一支撑部前端面设有用于安装第一支点簧片的第一安装区域，所述第二支撑部的前端面设有用于安装第二支点簧片的且与第一安装区域共面的第二安装区域，所述承载部的前端面包括用于安装连接簧片的第三安装区域，所述第三安装区域与第一安装区域和第二安装区域为非共面设置。此非共面的距离差，会影响杠杆的杠杆比，因此，不同的距离差可以适应不同的量程。

所述承载部包括主体部以及自主体部的前端面向前延伸形成的附加部，所述附加部横截面上的面积小于主体部横截面上的面积。此设置便于控制第三安装区域的形位公差精度，提高传感器的称量性能，降低加工成本。

所述上平行导向片以及下平行导向片在其两端处上和/或下表面上设有沿横向延伸的凹槽，所述上下平行导向片在凹槽处形成薄片，优选地至少一端的凹槽(或每一凹槽)被一个开口分成左右两部分。所述凹槽处形成的薄片可为如下结构：双面弧形结构、单面弧形结构、双面方形结构或者单面方形结构。其中双面弧形结构或单面弧形结构更容易消除应力集中的影响，性能较好；而双面方形结构或者单面方形结构更容易加工，成本更低。

所述上平行导向片和下平行导向片在横向方向上靠近尾端部的宽度是固定部的宽度，优先大于靠近承载部的上、下平行导向片的宽度。这样能使传感器的四角性能更好。

根据本发明的又一方面，还提供一种电子天平，包括如上所述的称重传感器。

本发明提供的电子天平及其称重传感器相较于现有技术，具有如下优势：提出了一种介于全组装式称重传感器和高度集成的单模块称重传感器之间的新型传感器，而且称重传感器的结构更加简单，合理，体积更加小巧，组装更加方便，成本更加经济，性能更加优异。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1为本发明的称重传感器的立体分解图。

图2为本发明的称重传感器的部分立体图。

图3为图2的A-A向剖视图。

图4为本发明另一实施例的部分立体图。

图5为本发明杠杆的立体图。

图6为本发明另一实施例的内校支架的立体图。

具体实施方式

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。

参见图1，本发明提供一种称重传感器100，其包括集成化模块1、杠杆2、连接簧片3、支点簧片41及42、线圈5、内校砝码6、内校砝码驱动机构7。

请参阅图2以及图3所示，集成化模块1包括承载部11、固定部12以及将承载部11与固定部12连接起来的平行导向部13。在本实施方式中，承载部11、固定部12以及平行导向部13为一体式的机构，由整块材料一体成型而成。所述一体式结构可以是压铸成型的一体式结构，也可以是机加工成型的一体式结构，或者是压铸配合机加工成型得到的一体式结构，如此设置，可以使称重传感器100具有结构简单、体积小巧、组装方便、成本经济以及性能可靠等优点。

承载部11包括主体部111、自主体部111的前端面向前延伸形成的附加部112以及自主体部111的上表面向上延伸形成的连接部113。附加部112在横截面上的面积小于主体部111在横截面上的面积，此设置便于控制第三安装区域1121的形位公差精度，提高传感器的称量性能，降低加工成本。

固定部12包括尾端部121、自尾端部121的前端面向前延伸形成的延伸部122以及自延伸部122的前端面分别向前延伸形成的第一支撑部123和第二支撑部124。所述第一支撑部123和第二支撑部124及延伸部122之间设有容置空间125，容置空间125为贯通式结构，主体部111置于容置空间125内且与容置空间之间为分离式设置。当力施加在承载部11上，承载部11在容置空间125内发生沿竖直方向的移动。在本发明中，承载部11可以部分或者全部设于容置空间125内，此设置使传感器结构紧凑，支撑部的强度和刚度很高，体积小，性能好，加工、安装容易。

所述第一支撑部123前端面设有用于安装第一支点簧片41的第一安装区域1231，所述第二支撑部124的前端面设有用于安装第二支点簧片42的且与第一安装区域1231共面的第二安装区域1241，所述承载部11的前端面包括用于安装连接簧片3的第三安装区域1121，所述第三安装区域1121与第一安装区域1231和第二安装区域1241为非共面设置。此非共面的距离差，会影响杠杆的杠杆比，因此，不同的距离差可以适应不同的量程。

延伸部122上设有将承载部11与延伸部122分开的分离槽1221。分离槽1221位于收容空间14内该分离槽1221优选地为机加工的方式成型，使结构更加紧凑。

平行导向部13将尾端部121与承载部11连接在一起，平行导向部13、尾端部121以及承载部11形成一个收容空间14，延伸部122设于收容空间14内，通过该布置减少了集成化模块1所占用的体积，材料成本也较低。

平行导向部13包括上平行导向片131以及下平行导向片132。上平行导向片131以及下平行导向片132在靠近承载部11处的上和/或下表面上设有凹槽1321，在靠近尾端部121处的上和/或下表面上设有凹槽1322，凹槽1321之间和凹槽1322之间形成薄片。优选地凹槽1321被一个开口1323分成左右两部分，凹槽1322被一个开口1324分成左右两部分。当然靠近承载部11的凹槽1321也可以不被开口分成左右两部分。当力施加在承载部11后，平行导向部13被带动，上平行导向片131以及下平行导向片132沿竖直方向平行移动。当加载时，凹槽1321之间形成的薄片、凹槽1322之间形成的薄片产生弹性变形，凹槽1321、凹槽1322的机加工精度已经很高，四角误差只需要进行微调即可。所述凹槽1321之间形成的薄片、凹槽1322之间形成的薄片可为如下结构：双面弧形结构、单面弧形结构、双面方形结构或者单面方形结构，其中双面弧形结构或单面弧形结构更容易消除应力集中的影响，性能较好；而双面方形结构或者单面方形结构更容易加工，成本更低。

上平行导向片131和下平行导向片132在靠近尾端部121的宽度是固定部12的宽度，优先大于靠近承载部11的上平行导向片131和下平行导向片132的宽度，这样能使传感器的四角性能更好。

请参阅图5所示，杠杆2可以为一体式的对称框形机构，相对于非对称的单边结构，对称结构使得杠杆2工作时平衡稳定性能更优。杠杆2设于收容空间14外侧，杠杆2更加集成化。把内部校准砝码承重支架21和杠杆本体22集成为一个一体式机械件，尤其在大量程时，性能更好。在另一变化例中，如图6所示，内部校准砝码承重支架21'也可以直接安装在承载体11上的连接部113处，尤其对于中小量程，这样布置成本低，性能好。

连接簧片3的一端固定在附加部112的第三安装区域1121上，另一端固定在杠杆2上。连接簧片3将承载部11与杠杆2连接在一起以用作杠杆2的力传递部。当载荷加载在承载部部11上后，连接簧片3把力传递给杠杆2，杠杆2失去平衡，经过杠杆2的长臂放大后，杠杆2的尾端上的光电检测缝23偏离原先的平衡位置。光电位移传感器检测到通过杠杆2上的光电检测缝23的光通量发生变化，反馈给称重传感器电路装置促使其产生对应的补偿电流。此电流流经位于杠杆长臂端的线圈5，线圈5在固定磁场中产生补偿力(或称为平衡力)，使杠杆2重新回到平衡状态，即杠杆检测缝23回到平衡位置。补偿电流经电子天平的电路部分进行一系列的数据采集、数据处理即可得到加载载荷的实际重量。

在本实施方式中，支点簧片4为两个。支点簧片4将第一支撑部123、第二支撑部124与杠杆2连接在一起以用作杠杆2的支撑点。所述支点簧片包括将第一支撑部123与杠杆2连接在一起的第一支点簧片41和将第二支撑部124与杠杆2连接在一起的第二支点簧片42。所述第一支点簧片41与第二支点簧片42分布在连接簧片3的两边，优选地，第一支点簧片41和第二支点簧片42以连接簧片3对称设置。

图4为本发明的另一实施例，其与上一实施例的不同是：第一支撑部123'的前端面为阶梯状，且第一安装区域1231'向内偏移一定的距离。第二支撑部124'的前端面为阶梯状，且第二安装区域1241'向内偏移一定的距离。第一支点簧片41的一端固定在第一安装区域1231'上，另一端固定在杠杆2上；第二支点簧片42的一端固定在第一安装区域1241'上，另一端固定在杠杆2上。通过该设置可以改变杠杆的杠杆比，以便满足不同的称量范围需求。

本发明还提供一种电子天平，其包括如上所述的称重传感器100，并具有结构更加简单，体积更加小巧，组装更加方便，成本更加经济，性能更加可靠等特点。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (10)

1.一种称重传感器，其特征在于，包括：

承载部；

固定部，所述固定部包括尾端部、自尾端部的前端面向前延伸的延伸部以及自延伸部的前端面分别向前延伸形成的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部、所述第二支撑部以及所述延伸部之间形成容置空间，所述承载部至少部分置于所述容置空间内，所述承载部与所述第一支撑部、所述第二支撑部和所述延伸部均为分离式设置；

平行导向部，所述平行导向部将所述尾端部与所述承载部连接在一起，所述平行导向部、所述尾端部以及所述承载部形成收容空间，所述延伸部设于收容空间内，所述平行导向部包括上平行导向片以及下平行导向片，所述上平行导向片以及所述下平行导向片均与所述延伸部之间设有距离；

其中，所述承载部、所述平行导向部以及所述固定部为一体式结构；

杠杆，所述杠杆设于所述收容空间外侧；

连接簧片，所述连接簧片将所述承载部与所述杠杆连接在一起以用作所述杠杆的力传递部；

支点簧片，所述支点簧片将所述第一支撑部、所述第二支撑部与所述杠杆连接在一起以用作所述杠杆的支撑点。

2.如权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，所述支点簧片包括第一支点簧片及第二支点簧片，所述第一支撑部前端面设有用于安装所述第一支点簧片的第一安装区域，所述第二支撑部的前端面设有用于安装所述第二支点簧片的且与第一安装区域共面的第二安装区域，所述承载部的前端面包括用于安装所述连接簧片的第三安装区域，所述第三安装区域与第一安装区域和第二安装区域为非共面设置。

3.如权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，所述承载部包括主体部以及自主体部的前端面向前延伸形成的附加部，所述附加部横截面上的面积小于所述主体部横截面上的面积。

4.如权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，所述承载部、所述平行导向部、以及所述固定部为整块材料通过机加工得到的一体式结构。

5.如权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，所述上平行导向片以及所述下平行导向片在其两端处上和/或下表面上设有沿横向延伸的凹槽，所述上下平行导向片在凹槽处形成薄片，至少一端的凹槽被一个开口分成左右两部分，所述凹槽处形成的薄片可为如下结构：双面弧形结构、单面弧形结构、双面方形结构或者单面方形结构。

6.如权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，所述上平行导向片以及所述下平行导向片在横向方向上靠近所述尾端部的宽度大于靠近所述承载部处的宽度。

7.如权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，所述杠杆为对称式框形结构。

8.如权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，所述杠杆包括内部校准砝码承重支架和杠杆本体，所述内部校准砝码承重支架和杠杆本体是一体式结构。

9.如权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，所述称重传感器还包括内部校准砝码承重支架，所述内部校准砝码称重支架连接在所述承载部上。

10.一种电子天平，其特征在于，其包括如权利要求1至9任一项所述的称重传感器。