CN107076604B - 具有自由浮动的称量盘的秤 - Google Patents

具有自由浮动的称量盘的秤 Download PDF

Info

Publication number
CN107076604B
CN107076604B CN201580047497.5A CN201580047497A CN107076604B CN 107076604 B CN107076604 B CN 107076604B CN 201580047497 A CN201580047497 A CN 201580047497A CN 107076604 B CN107076604 B CN 107076604B
Authority
CN
China
Prior art keywords
weighing
weighing pan
force
balance
pan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201580047497.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107076604A (zh
Inventor
D·雷伯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Metler Toledo Co Ltd
Original Assignee
Metler Toledo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metler Toledo Co Ltd filed Critical Metler Toledo Co Ltd
Publication of CN107076604A publication Critical patent/CN107076604A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107076604B publication Critical patent/CN107076604B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G7/00Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups
    • G01G7/02Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action
    • G01G7/04Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action with means for regulating the current to solenoids
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G21/00Details of weighing apparatus
    • G01G21/18Link connections between the beam and the weigh pan
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G21/00Details of weighing apparatus
    • G01G21/18Link connections between the beam and the weigh pan
    • G01G21/20Link connections between the beam and the weigh pan for precision weighing apparatus
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G21/00Details of weighing apparatus
    • G01G21/23Support or suspension of weighing platforms
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G23/00Auxiliary devices for weighing apparatus
    • G01G23/01Testing or calibrating of weighing apparatus
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01GWEIGHING
    • G01G7/00Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups
    • G01G7/02Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Level Indicators Using A Float (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

一种用于操作秤(1)的方法,秤具有称量盘(3)、至少六个位置传感器和称量机构(4),其中,称量机构包括至少六个电磁机构(5),其中的每个均包括至少一个永磁体(6)和至少一个力线圈(7),其中,在称量过程中,电磁机构(5)根据力线圈相对于称量盘(3)的相应位置和定向通过使电流流过力线圈而产生在六个自由度上作用在称量盘(3)上的补偿力(Fc1–Fc6),具有以下步骤:‑借助于所述至少六个位置传感器(8)在所有三个维度上测量称量盘(3)的位置;‑同时调节每个力线圈(7)中流过的相应电流,从而补偿力(Fc1–Fc6)通过它们相应的力矩的和将使称量盘在六个自由度上相对于平移和旋转移位保持在预定的自由浮动且不变的位置;和‑由相应力线圈(7)中流过的电流的大小来计算称量结果。

Description

具有自由浮动的称量盘的秤
技术领域
本发明涉及一种具有自由浮动的称量盘的秤。
背景技术
为了以高精度来称量质量体,现有技术解决方案是使用基于磁力补偿原理的秤。在该类型的秤中,作用在称量盘上的力通过引导件并通过挠性枢轴(flexure pivot)传递至杠杆系统。杠杆系统的最后杠杆借助于陷没于永磁体中的力线圈而保持在不变的位置。流过力线圈的必须的电流大小被测量并用于确定称量结果。
传统磁力补偿秤将作用在称量盘上的所有力矩隔离,从而仅测量重力方向上的力。该概念的缺点是:额外的力可能出现在重力方向上,并使称量信号有误。因此,秤应设置成:使得称重传感器的作用线、及施加被测量的力所沿着的以及称重传感器敏感度最高所沿着的轴线定向成尽可能靠近重力方向。这通过调节秤的水平位置来实现。
另外,在称量物体的重心不位于称重传感器的作用线上的情况下可能产生其他错误。相应的偏心负载力未传递至称重传感器,且不能被考虑到测量结果内。偏心负载力只能通过另外的传感器来估计和修正。
还不利的是,力可出现在不同的枢轴点和挠性联结中,从而可影响秤的精度。此外,杠杆和挠性枢轴对热尤其敏感,因而经常成为称量结果的误差源。
在现有技术中,具有电磁力补偿系统的秤公开于US 5485784,其中,重力在无机械接触的情况下从称量盘直接传递至磁力补偿系统。因此,没有在传统磁力补偿秤的枢轴点和传递杠杆中所产生的那种力损失。重力通过具有两个力线圈的系统来补偿。另外,无源磁体竖直地布置,从而用来使力补偿系统稳定在重力方向上。因此,无源磁体保证了秤的正确水平位置。另外,无源磁体补偿了由于偏心放置的负载而引起的力矩。在该设置中,补偿仅取决于磁力和无源磁体相对于彼此的布置情况。它未匹配于偏心负载力。因此,不能估计偏心负载力对称量结果所影响的程度。因此,该系统对于最高分辨率称量结果的秤来说过于不准确。
JP2005127858A公开了一种称量装置,其具有至少六个磁单元和引导元件,以将负载室保持在无接触的浮动位置。每个磁单元均包括两个线圈、两个电磁体和一个永磁体。铁磁材料的引导元件相对于每个磁单元布置,所述引导元件固定至负载室。磁单元相对于引导元件布置成防止负载室的任何平移和旋转。每个引导元件与相应的磁单元之间的距离通过每个磁单元的位置传感器来测量。
当称量物体置于负载室中后,对电流进行调节,以便稳定磁单元与引导元件之间的距离。当位置稳定时,将电流向着零逐渐调节。磁单元的吸引力因而改变,且因此磁单元与引导元件之间的距离、以及负载室的位置被改变。当电流达到零时,测量磁单元与相应的引导元件之间的距离。由磁单元与相应的引导元件之间的距离以及磁体的磁导率来计算称量物体的重量。使用霍尔元件来优化电流的调节以及磁单元与引导元件之间的距离的调节。
JP2005127858A中所公开的称量装置具有的优点是,线圈中的电流被设成零。因此,线圈中不产生额外的热。由此限制了对磁体特性的影响。
然而,基于距离来确定重量具有明显缺点。磁场和距离之间的非线性函数关系一方面使得距离更难以调节,另一方面导致重量确定中的不准确。
该秤的另一缺点是具有在所有侧上都被磁体承载的封闭的负载室。封闭的负载室重于称量盘。由于其所谓的静重,负载室限制了称量物体的最大体积。此外,磁体附接至负载室。因此,除了称量物体之外要承载的重量更重,且降低了秤的精度。
负载室的另一缺点是,与负载体积无关地,该类型的秤体积非常大,因此,受到空气浮力的强烈影响。另外,该解决方案由于大的体积而不适合于分析秤。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种称量方法和一种用于实施该方法的称量装置,其中,不存在内部反作用力,从而使得能够与称量物体的体积无关地以尽可能高的精度来测量重量,其中,该称量装置尽可能地对振动不敏感。称量方法预期用于测量并补偿称量物体的重心相对于称量盘的位置以及称量装置的不水平情况。
该任务通过一种操作秤的方法来解决,该秤具有称量盘、至少六个位置传感器和称量机构,其中,所述称量机构包括至少六个电磁机构,电磁机构中的每个均包括永磁体和力线圈。在称量过程中,电磁机构根据力线圈相对于称量盘的相应位置和定向通过使电流通过力线圈而产生在六个自由度上作用在称量盘上的补偿力。该方法包括以下步骤:
-借助于所述至少六个位置传感器在所有三个维度上测量称量盘的位置;
-同时调节力线圈中流过的相应电流,从而补偿力通过它们相应的力矩的和将使称量盘在六个自由度上相对于平移和旋转移位保持在预定自由浮动的且不变的位置;
-由相应的力线圈中流过的电流的大小来计算称量结果。
位置传感器和称量机构布置在秤壳体中。位置传感器用于控制流过力线圈的电流。力线圈中的电流流动被调节成:使得称量盘的位置在预定值下保持不变。所需的电流大小正比于由电流所感应的力。位置传感器优选包括光电传感器。力线圈中流过的电流被控制成:使得力线圈以及称量盘在称量过程中相对于相应的永磁体基本上不移动。
由于重力仅通过电磁机构补偿,且由于所述至少六个电磁机构在六个自由度上作用,因此,可对作用在称量盘上的力进行完全的控制、测量和补偿。
术语“六个自由度”在本文中是指相对于笛卡尔坐标系统的三个自由度的平移和绕着笛卡尔坐标系统的轴的三个自由度的旋转。
力线圈优选布置在相应的永磁体的线性范围内。这是永磁体的磁场对力线圈具有最大影响的区域。因此,通过力线圈感应的力(补偿力)能够以最高精度来确定和控制。电磁机构得益于很小磁滞的优点,这是现今可用的永磁体类型的特征。
通过所述至少六个力线圈感应的洛伦兹力借助于流过所述至少六个力线圈的相应的电流来调节。基于补偿力的绝对值以及各个力线圈相对于彼此的位置和矢量定向,可计算作用在秤重心上的力矩的和。由此,可在三个维度上计算所产生的力。
在该方法的一个有益的实施方式中,称量盘耦接至优选由一体式材料制成的单个耦接元件。耦接元件和称量盘刚性地彼此连接。在称量过程中,电磁机构根据力线圈相对于耦接元件的相应位置和定向通过使电流流过力线圈通过耦接元件而产生在六个自由度上作用在称量盘上的补偿力。在该方法的该实施方式中,电磁机构将补偿力直接施加在耦接元件上。
该实施例具有的优点是,根据耦接元件的形式,称量盘可布置在秤壳体之上、侧旁或之下。
在该方法的称量盘通过耦接元件耦接至六个电磁机构的另一有益实施例中,耦接元件的位置通过位置传感器来测量。由于称量盘相对于耦接元件的相对位置是不变的且已知的,因此,称量盘的位置可从测量结果来得出。该方法在称量盘布置在秤壳体的外侧、例如布置在秤侧旁的情况下是有益的。
在力线圈通过补偿力被保持在浮动位置的另一实施例中,称量盘的位置可通过所述至少六个力线圈的位置来测量。基于力线圈位置以及称量盘相对于力线圈位置的位置,可确定称量盘的位置。
在该方法的一个有益实施例中,关于流过力线圈的电流的信息被处理,以便计算负载的偏心度。如果称量物体相对于称量机构偏心地放置,这就对通过称量物体施加在电磁机构上的力的分布产生影响。因此,可计算施加在称量盘上的重力中心和单独的补偿力相对于竖直的作用线。
在该方法的另一实施例中,关于流过力线圈的电流的信息被处理,以便计算称量盘的倾斜位置。单独的补偿力受秤的倾斜度的直接影响。基于所产生的力矩的和,可计算秤的倾斜度。因此,自由浮动的称量盘的水平位置需要在操作前仅粗略地调节,且称量结果将不会受秤的倾斜度的影响。
优选地,所述至少六个位置传感器中的每个分别测量称量盘的其他预定点的位置。在一个有益的实施例中,三个位置传感器沿着重力方向上的Z轴定向,两个沿着正交于Z轴的Y轴定向,且一个沿着正交于Z轴和Y轴的X轴定向。
提出了一种能够实施前述方法的秤。该秤包括称量盘和至少六个位置传感器,其中,所述至少六个位置传感器设置用于在所有三个维度上测量称量盘的位置。该秤还包括具有至少六个电磁机构的称量机构,其中,所述电磁机构中的每个均包括力线圈和永磁体,其中,称量机构被设计成用于根据力线圈相对于称量盘的相应位置和定向通过使电流通过力线圈而产生在六个自由度上作用在称量盘上的补偿力(Fc1–Fc6)。另外,该秤还包括供电电源,以用于将电流单独地供送至所述六个力线圈。力线圈通过调节单元单独地被调节。调节单元接收位置传感器的信号作为输入,并相应地调节力线圈中流过的单独的电流,直至称量盘通过补偿力(Fc1–Fc6)相对于六个平移和旋转自由度保持在不变的、预定的且自由浮动的位置。该秤还包括算法单元,所述算法单元设置用于基于相应的线圈中流过的电流的大小来计算称量结果。
本文所提出的具有自由浮动的称量盘的秤的一个特别有益的方面在于,在所述至少六个电磁机构和称量盘之间没有枢轴点。因此,通过电磁机构产生的力与施加在称量盘上的力之间的力损失的大小实际上设为零。因此,具有自由浮动的称量盘的秤适合于高分辨率的重量测量。
在省去了吊架(hanger)、引导件、挠性枢轴和杠杆的情况下,从根本上减小了秤的体积。从而产生了高度更低的相对较小的秤,因而在实验台上留出了更多空间。
称量盘可直接布置在称量机构之上。在该情况下,将力线圈直接固定至称量盘是有益的。由于传统力线圈轻于永磁体,因此,要支撑的重量小于颠倒布置的情况。
在该实施例中,与具有单个力线圈的传统直接测量系统所可能实现的相比,作用在称量盘上的力的均匀分布产生了更大的测量范围。
电磁机构也可通过耦接元件耦接至称量盘。这使得可构造一种秤,在该秤中,称量盘不必布置在称量机构之上。
例如,称量盘可布置在秤的侧旁。这在秤用于实验室中的情况下特别有益,因为称量盘可布置成更靠近工作面。这降低了对气流的敏感度,且简化了称量物体在称量盘上的放置。
在另一实施例中,电磁机构中的三个基本上相应地沿着靠近彼此延伸的两条线中的每条布置。这具有的优点是,秤在一个维度上的尺寸可显著降低。该窄长构型可用于多个称重传感器的排列中。
根据另一实施例的秤具有布置在两组电磁机构之间的称量盘。该秤连同传送带的使用是特别有益的。由于电磁机构不直接位于称量盘下方,因此,它们可安装在不易受振动影响的刚性体中。另外,两组电磁机构的布置方式使得重量能够在所有电磁机构上更好地分布。彼此相对布置的两组电磁机构使得传送带能够定位在它们之间。
称量盘也可在悬挂位置耦接至称量机构。
在一个有益的实施例中,电磁机构布置成:使得电磁机构基本上类似于六足体地作用于称量。六足体具有六个驱动单元,所述驱动单元相对于三个线性移位方向和三个旋转方向的六个轴来支撑平台。
该实施例具有的优点是,所述六个电磁机构承载负载的均等部分。因此,力线圈具有更大容量。该构型对于称量过滤器(filters)或其他大体积(voluminous)称量物体而言特别有益
在另一实施例中,电磁机构布置成使得第一、第二和第三电磁机构施加大体上相反于重力的力,因而将称量盘保持在自由浮动的位置。第四、第五和第六电磁机构布置成使得称量盘稳定在水平面内。
在秤的另一实施例中,电磁机构布置成:使得它们通过称量盘的竖直耦接元件作用在称量盘上,使得第一电磁机构基本上沿着与重力相反的方向将力施加在耦接元件上,使得第二和第三电磁机构将耦接元件的第一点稳定在第一水平面中,使得第四和第五电磁机构作用在耦接元件的第二水平面中的第二点上,且使得第六电磁机构布置成用于防止称量盘在其水平面中旋转。
附图说明
以下将对具有自由浮动的称量盘的秤的不同实施例进行更详细的描述并在附图中示意性地示出,在附图中:
图1以示意性示图示出了电磁机构;
图2示出了秤的第一实施例,其具有位于电磁机构的布置中间的自由浮动的称量盘;
图3示出了秤的第二实施例,其具有相对于电磁机构的布置侧向定位的自由浮动的称量盘;
图4示出了秤的第三实施例,其具有相对于电磁机构的布置侧向定位的自由浮动的称量盘;
图5示出了秤的第四实施例,其具有以两部分构造的秤壳体,且具有布置在这两部分之间的自由浮动的称量盘;
图6表示精密秤的一个构型;以及
图7示出了窄宽度构型的秤,其具有自由浮动的称量盘,具有附图中示出的位置传感器。
具体实施方式
图1示出了电磁机构5。电磁机构5包括力线圈7和永磁体6。力线圈7机械地连接至耦接元件9。永磁体6由秤壳体2支撑。永磁体6连接至柱形桶11和极片10。极片10和柱形桶11用于引导磁场。力线圈7相对于永磁体6的布置使得力线圈7能够沿着力矢量Fc的方向移动。电磁机构5不是竖直地定向。因此,力矢量Fc相对于重力方向具有竖直和水平分量。
力线圈7连接至可变供电电源。根据洛伦兹力原理,通过浸没在永磁体6的磁场中的力线圈7的电流产生力。电流的极性和幅度被调节成:使得力线圈7将耦接元件9自由浮动地且没有物理接触地保持在秤壳体2之上的预定的不变位置。
耦接元件9可固定至力线圈7或永磁体8。耦接元件9优选由力线圈7支撑。因此,力线圈7和耦接元件9之间需要较少的固定手段,从而降低了称量盘3的静重。
替代性地,也可将永磁体6连接至耦接元件9,并将力线圈7连接至秤壳体2。然而,为了使用最小的电流,对电磁机构5有利的是,使两个元件力线圈7和永磁体6中较轻的一个附接至移动部件,即附接至耦接元件9。
图2示出了秤1,其具有六个电磁机构5和自由浮动的称量盘3。电磁机构5附接至秤壳体2的基板。耦接元件9和秤壳体2之间的连接借助于通过电磁机构产生的力Fc1–Fc6来建立。称量盘3机械地连接至耦接元件9。耦接元件9具有多个臂,称量盘3通过所述臂耦接至电磁机构。具有多个臂的耦接元件9的构型具有重量轻的优点。称量盘3基本上布置在电磁机构5的中间。这使得称量物体的重力近似均匀分布在所述六个电磁机构5上。这增加了称重容量。秤1可具有多于六个的电磁机构5。
所述六个电磁机构5不是竖直定向的。它们定向成相对于所有六个平移和旋转自由度相应地施加力。所述六个电磁机构5中的每个均通过电流来调节,从而它们补偿称量盘3、耦接元件9和称量物体的重力,并将耦接元件9保持在不变的、预定的且自由浮动的位置。通过洛伦兹力原理,通过力线圈7产生的力Fc可由所需的电流来计算。基于电磁机构5相对于彼此的位置和定向,计算在三个维度上作用在称量盘3上的力矩。由所有力矩的和,可计算所产生的补偿力。称量物体的质量可由所产生的补偿力的竖直分量来确定。
图2-7中未示出的所述至少六个位置传感器8可直接或间接地附接至秤壳体2。它们可通过称量盘3的六个预定点直接测量或通过耦接元件9的六个预定点测量称量盘3的位置。替代性地,可测量电磁机构5的自由浮动的部件(力线圈或永磁体)的位置。位置传感器8布置成使得它们可在三个维度上记录称量盘3的位置。
图3以另一实施例示出了秤1,其具有六个电磁机构5和自由浮动的称量盘3。电磁机构5附接至秤壳体2。它们建立了耦接元件9和秤壳体2之间的连接。耦接元件9具有多个臂。一较长的臂连接至称量盘3,从而使称量盘3不定位在称量机构之上,而是相对于称量机构侧向地偏移。
所述六个电磁机构5中的四个与其他两个相比布置成更靠近称量盘3。该构型使得称量物体、称量盘3和耦接元件9的重力基本上均匀分布在六个电磁机构5上。
所述六个电磁机构5不是竖直地定向。它们相应的定向使得它们相对于六个平移和旋转自由度中的每个施加力。
图4-7示出了电磁机构5的系统的不同构型。每个构型相应地特别适合于秤的特定应用场合。
在平面视图中,图4示意性地示出了秤1,其具有相对于秤壳体2的一侧侧向地偏移的自由浮动的称量盘3。称量盘3通过耦接元件9耦接至电磁机构5。四个电磁机构5与其他两个相比布置成更靠近称量盘3,即,电磁机构5布置成使得力最佳地分布在六个力线圈7之间。
该构型具有的优点是,称量盘3放置得非常靠近工作面。这便于将称量物体装载到称量盘3上和清洁称量盘3。另外,称量盘3在该构型中较少地暴露于气流。
图5示出了秤1,其具有六个电磁机构5并具有第一秤壳体17和第二秤壳体18。三个电磁机构5在称量盘3的一侧布置在第一秤壳体17的基板上,而三个另外的电磁机构5在称量盘3的另一侧布置在第二秤壳体18的基板上。具有多个臂的耦接元件9将所有六个电磁机构5彼此连接,同时仅贡献最小的重量。
该构型在秤1连同传送带10使用的情况下特别有益。秤1布置成使得传送带10不定位在秤壳体17、18之上。秤壳体17、18因而可设置在坚实基底上,以便不受传送带的振动影响。
重力均匀地分布在围绕称量盘的六个电磁机构5上。因而最大化了它们的可用容量。
图6示出了秤1,其具有以自由浮动的状态布置在称量机构之上的称量盘3。电磁机构5以基本上定间距布置在一圆上。称量盘3居中位于电磁机构5的该圆之上。电磁机构5布置成使得它们基本上类似于六足体地作用在称量盘3上。
在该实施例中,力线圈7或永磁体6可直接固定至称量盘3。不需要耦接元件9。由此增加了秤1的精度和称量容量,并简化了秤1的构造。
图7示出了秤的一个实施例,且示出了位置传感器,其中,称量盘3以自由浮动的状态相对于秤壳体2保持在侧向位置,耦接元件9横向布置,且电磁机构沿着耦接元件9正左和正右方的两条线定位,从而重量尽可能均匀地分布在六个电磁机构5上。
该构型以秤壳体2的窄宽度为区别。具有窄壳体的该类型的秤非常适合于许多秤的侧-侧布置结构,所述秤用于移液器的校准和同时测量多个重量的其他领域。
六个位置传感器布置成用于在三个维度上测量耦接元件9的位置。秤盘3的位置可由称量盘3的位置和耦接元件9的位置的关系来得出。
位置传感器8安装在秤壳体2的基板上,位置传感器8中的每个分别测量到耦接元件9的相应的距离。位置传感器8a、8c和8d定向成使得它们中的每个分别在Z方向上测量到耦接元件9的相应的距离。位置传感器8b和8e布置成用于在Y方向上测量到耦接元件9的相应的距离。位置传感器8f在X方向上测量相对于耦接元件9的位置。
具有多于六个的位置传感器8的布置也是可行的。然而,最小数量是六个,且它们应相对于耦接元件或相对于称量盘3布置成:使得耦接元件9的位置以及称量盘3的位置能够在三个空间维度上测量。
位置传感器优选包括光电构件。然而,原则上可使用任何类型的位置传感器。
以上说明书和附图示出了电磁机构基本上相同且布置在一平面中的示例,且耦接元件主要为平坦构型。应理解,显而易见的是,本发明的范围还包括电磁机构不必相同和/或布置在不同平面中的布置结构,或其中,耦接元件可具有弯曲式构型。
附图标记列表
1 秤
2 秤壳体
3 称量盘
5 电磁机构
6 永磁体
7 力线圈
8 位置传感器
8a 第一位置传感器
8b 第二位置传感器
8c 第三位置传感器
8d 第四位置传感器
8e 第五位置传感器
8f 第六位置传感器
9 耦接元件
10 传送带
11 极片
12 柱形桶
B 磁场
FC1–FC6 补偿力
FG 重力
17 第一秤壳体
18 第二秤壳体
Px 相对于X轴的位置
Py 相对于Y轴的位置
Pz 相对于Z轴的位置

Claims (16)

1.一种用于操作秤(1)的方法,所述秤(1)具有称量盘(3)、至少六个位置传感器和称量机构,其中,称量机构包括至少六个电磁机构(5),所述电磁机构(5)中的每个均包括至少一个永磁体(6)和至少一个力线圈(7),其中,在称量过程中,电磁机构(5)根据力线圈相对于称量盘的相应位置和定向通过使电流流过力线圈而产生在六个自由度上作用在称量盘(3)上的补偿力(Fc1–Fc6),
所述方法具有以下步骤:
-借助于所述至少六个位置传感器(8)在所有三个维度上测量称量盘(3)的位置;
-同时调节每个力线圈(7)中流过的相应电流,从而补偿力(Fc1–Fc6)通过它们相应的力矩的和将使称量盘在六个自由度上相对于平移和旋转移位保持在预定的自由浮动的且不变的位置;
-由相应的力线圈(7)中流过的电流的大小来计算称量结果。
2.根据权利要求1所述的用于操作秤(1)的方法,其特征在于,在称量过程中,电磁机构(5)通过连接至称量盘(3)的耦接元件(9)而产生作用在称量盘(3)上的补偿力(Fc1–Fc6),其中,所述补偿力对应于六个自由度,且根据电磁机构(5)相对于耦接元件(9)的相应位置和定向通过使电流流过力线圈(7)而产生。
3.根据权利要求1或2所述的用于操作秤(1)的方法,其特征在于,称量盘(3)的位置通过测量力线圈(7)的位置来测量,称量盘(3)相对于位置传感器(8)的位置由所述测量并由称量盘(3)相对于力线圈(7)的位置的已知位置来得出。
4.根据权利要求1或2所述的用于操作秤(1)的方法,其特征在于,称量盘(3)的位置通过测量耦接元件(9)的位置来测量,称量盘(3)相对于位置传感器(8)的位置由所述测量并由称量盘(3)相对于耦接元件(9)的已知位置来得出。
5.根据权利要求1或2所述的用于操作秤(1)的方法,其特征在于,力线圈(7)中流过的电流的相应大小用于计算称量盘(3)的倾斜度。
6.根据权利要求1或2所述的用于操作秤(1)的方法,其特征在于,力线圈(7)中流过的电流的相应大小用于计算置于称量盘(3)上的称量物体的重心位置。
7.根据权利要求1或2所述的用于操作秤(1)的方法,其特征在于,称量盘(3)的三个预定点的位置沿着Z轴测量,称量盘(3)的两个预定点的位置沿着Y轴测量,称量盘(3)的一个预定点的位置沿着X轴测量。
8.一种秤(1),包括称量盘(3)和至少六个位置传感器(8),其中,所述至少六个位置传感器设置用于在所有三个维度上测量称量盘(3)的位置,秤(1)还包括具有至少六个电磁机构(5)的称量机构,其中,所述电磁机构(5)中的每个均包括至少一个永磁体(6)和至少一个力线圈(7),其中,称量机构被设计成用于根据力线圈相对于称量盘(3)的相应位置和定向通过使电流通过力线圈(7)而产生在六个自由度上作用在称量盘(3)上的补偿力(Fc1–Fc6),秤(1)还包括调节单元,所述调节单元被设计成用于调节力线圈(7)中流过的各个电流,其中,补偿力(Fc1–Fc6)通过它们相应的力矩的和将称量盘(3)相对于六个平移和旋转自由度保持在不变的、预定的且自由浮动的位置,秤(1)还包括算法单元,所述算法单元设置用于基于相应力线圈(7)中流过的电流的大小来计算称量结果。
9.根据权利要求8所述的秤(1),其特征在于,所述至少六个电磁机构(5)相对于彼此布置成:使称量盘(3)的重量大体上均匀地分布在所述至少六个电磁机构(5)上。
10.根据权利要求8或9所述的秤(1),其特征在于,所述称量盘(3)布置在称量机构的上方、下方或侧旁。
11.根据权利要求8或9所述的秤(1),其特征在于,所述电磁机构(5)基本上以两组、每组三个来布置,所述每组三个相应地沿着两条线放置。
12.根据权利要求8或9所述的秤(1),其特征在于,至少三个电磁机构(5)布置在称量盘(3)的第一侧,至少三个电磁机构(5)布置在称量盘(3)的相反于第一侧的第二侧。
13.根据权利要求8或9所述的秤(1),其特征在于,所述电磁机构(5)布置成:使所述电磁机构(5)大体上类似于六足体地作用在称量盘(3)上。
14.根据权利要求8或9所述的秤(1),其特征在于,秤(1)中的耦接元件(9)包括载体,所述载体由一体式材料制成且具有多个臂,其中,所述载体将电磁机构(5)和称量盘(3)彼此连接。
15.根据权利要求8或9所述的秤(1),其特征在于,所述电磁机构是基本上相同的且基本上布置在一平面中。
16.根据权利要求11所述的秤(1),其特征在于,所述两条线彼此平行且彼此靠近。
CN201580047497.5A 2014-09-04 2015-08-19 具有自由浮动的称量盘的秤 Active CN107076604B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14183599.1 2014-09-04
EP14183599.1A EP2993449B1 (de) 2014-09-04 2014-09-04 Waage mit frei schwebender Waagschale
PCT/EP2015/068993 WO2016034411A1 (en) 2014-09-04 2015-08-19 Balance with free-floating weighing pan

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107076604A CN107076604A (zh) 2017-08-18
CN107076604B true CN107076604B (zh) 2020-02-07

Family

ID=51483313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580047497.5A Active CN107076604B (zh) 2014-09-04 2015-08-19 具有自由浮动的称量盘的秤

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10168203B2 (zh)
EP (1) EP2993449B1 (zh)
JP (1) JP6588086B2 (zh)
CN (1) CN107076604B (zh)
PL (1) PL2993449T3 (zh)
WO (1) WO2016034411A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015104696B3 (de) * 2015-03-27 2016-09-01 Sartorius Lab Instruments Gmbh & Co. Kg Elektrodynamische Levitationseinrichtung
CN105092011B (zh) * 2015-08-13 2017-04-19 深圳市深信信息技术有限公司 一种称重装置的标定系统及其标定方法
DE102016205513A1 (de) 2016-04-04 2017-10-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Transportieren eines Gutes, mehrdimensionaler Antrieb und Verarbeitungsvorrichtung
DE102017110930B4 (de) * 2017-05-19 2019-01-17 Sartorius Lab Instruments Gmbh & Co. Kg Magnettopf für eine Tauchspulenanordnung einer elektronischen Waage
CN109470349B (zh) * 2018-11-12 2021-11-05 上海市计量测试技术研究院(华东国家计量测试中心、上海市计量器具强制检定中心、中国上海测试中心) 一种定心称量装置及称量方法
EP3667265B1 (de) 2018-12-14 2022-06-15 Mettler-Toledo GmbH Kalibriergewichtsanordnung für ein gravimetrisches messgerät
CN110552086A (zh) * 2019-09-25 2019-12-10 卓郎(常州)纺织机械有限公司 一种抗干扰精准称重落棉装置
CN112504423B (zh) * 2020-11-24 2022-03-08 宁波柯力传感科技股份有限公司 一种汽车衡平衡测试系统及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005127858A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Toshiba Corp 秤量装置
CN103175595A (zh) * 2011-12-22 2013-06-26 梅特勒-托利多公开股份有限公司 基于电磁力补偿原理具有光电位置传感器的称重单元
CN103292879A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 梅特勒-托利多公开股份有限公司 具有光电位置传感器的、基于磁力补偿原理的称量单元

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2616662B1 (fr) 1987-06-16 1994-02-18 Guyomarch Sa Ets Additif alimentaire pour animaux, aliments comportant un tel additif et procede pour ameliorer la croissance des animaux
DE3811942A1 (de) * 1988-04-11 1989-10-19 Sartorius Gmbh Elektronische waage mit ecklastsensor
FR2657431B1 (fr) * 1990-01-19 1994-09-09 Pliskine Robert Dispositif de detection de zero pour appareil de mesure notamment une balance electronique.
US5167290A (en) * 1990-09-24 1992-12-01 John Borchard Springs for use in a compact self-adjusting weighing system
JPH04299221A (ja) * 1991-03-28 1992-10-22 Shimadzu Corp 重量変化測定用天秤
US5485748A (en) 1994-01-26 1996-01-23 Zeamer; Geoffrey H. Magnetically levitated force/weight measurement system
JP2003004514A (ja) * 2001-06-25 2003-01-08 Rigaku Corp 天秤装置
DE102015104696B3 (de) 2015-03-27 2016-09-01 Sartorius Lab Instruments Gmbh & Co. Kg Elektrodynamische Levitationseinrichtung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005127858A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Toshiba Corp 秤量装置
CN103175595A (zh) * 2011-12-22 2013-06-26 梅特勒-托利多公开股份有限公司 基于电磁力补偿原理具有光电位置传感器的称重单元
CN103292879A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 梅特勒-托利多公开股份有限公司 具有光电位置传感器的、基于磁力补偿原理的称量单元

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016034411A1 (en) 2016-03-10
CN107076604A (zh) 2017-08-18
JP2017530348A (ja) 2017-10-12
PL2993449T3 (pl) 2022-03-28
US20170153140A1 (en) 2017-06-01
EP2993449B1 (de) 2021-11-17
EP2993449A1 (de) 2016-03-09
JP6588086B2 (ja) 2019-10-09
US10168203B2 (en) 2019-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107076604B (zh) 具有自由浮动的称量盘的秤
US9612149B2 (en) Weighing cell with a device for correcting eccentric loading errors and a method for correcting eccentric loading errors
US9360362B2 (en) Force-measuring device with sliding weight
JP6292824B2 (ja) 静的アンバランスを算定する方法及び装置
US20210116344A1 (en) Measuring system, measuring arrangement and method for determining measuring signals during a penetration movement of a penetration body into a surface of a test body
US9958344B2 (en) Force-transmitting mechanism with a separate lever arm extending to a position sensor
US20140000362A1 (en) Gravity Gradiometer
CN102539028A (zh) 基于静电力原理的垂直式超微力值测量装置及其溯源方法
JP7432351B2 (ja) 重量測定装置の較正ウエイトアセンブリ
CN113588163A (zh) 一种基于重力矩的纳牛级弱力实时标定系统及方法
WO2021006727A1 (en) Sensor equipped with at least one magnet and a diamagnetic plate levitating above said at least one magnet and method to measure a parameter of an object using such a sensor
EP0432979A2 (en) Scale for operation under oscillating conditions
CN216207186U (zh) 一种纳牛级弱力标定装置
CN110631667A (zh) 称量装置
JP3760181B2 (ja) 磁力支持天秤装置における抗力較正方法
Rogge et al. Error sources in the force mode of the “PB2” Planck-Balance
CN110346084B (zh) 一种质心检测装置及方法
CN105181088B (zh) 一种适于多等级精密天平的设计方法
Yan High resolution force measurement system for Lorentz force velocimetry
US20230228659A1 (en) Measuring system and method for hardness measurement
CN113325339B (zh) 利用悬挂法的磁浮作动器极性测试装置和方法
PL236727B1 (pl) Waga z monolitycznym układem wagowym z przedłużeniem dźwigni dla odważnika kalibracyjnego
KR20230097890A (ko) 시편의 2차원 기울기 오차 보상 기법을 이용한 시편의 두께측정장치
CN113405750A (zh) 航天用挠性接头薄壁零件的角刚度测试装置与方法
Taccola et al. A novel design for a primary measurement standard for the quantity torque

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1238325

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant