CN110487366B - 一种液压磅秤及其称量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压磅秤及其称量方法，包括称体和托盘，所述称体内设置有相互连接的液压缸和油箱，所述液压缸出口端一侧的输油管上设置有截止阀，液压缸入口端一侧的输油管上设置有液压泵和驱动电机，所述截止阀、和驱动电机与设置于称体上的控制器相连；本发明待测重物的重力直接作用于液压缸，并通过直接检测液压缸中液压油运动时间的长短来检测重量的大小，其中间转换环节少，大大降低了累计误差，提高了测量精度；同时液压元件对外界压力的变化具有较高的灵敏度，从而大大提高了测量装置的灵敏度和精确度。

Description

一种液压磅秤及其称量方法

技术领域

本发明涉及测量工具技术领域，具体涉及一种液压磅秤及其称量方法。

背景技术

目前电子磅秤已经越来越广泛的服务于人们生产与生活的方方面面，现有的电子磅秤的工作原理是：当物体放在秤盘上时，压力施加给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。CPU根据键盘命令以及程序将运算结果输出到显示器。其过程为：外力→传感器→OP放大→A/D转换→CPU→显示驱动→显示屏记忆体；显而易见，这种装置的工作过程中需要多个电子器件协同工作，在信号转换时容易产生累积误差；同时传感器对形变的敏感性决定电子地磅对重量的敏感性，造成一般电子地磅的灵敏度相对较低。

发明内容

针对现有技术中存在的磅秤测量过程中误差大，灵敏度低的缺陷，本发明公开了一种液压磅秤及其称量方法，本发明通过采用液压油通过间隙的时间长短来反应物体的重量，减少了重量信号的中间转换环节，提高了测量的精确度，同时还具有灵敏度高等优点。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种液压磅秤，包括称体，所述称体上设置有托盘，其特征在于：所述称体内设置有通过输油管相互连接的液压缸和油箱，所述托盘与液压缸的活塞杆相连；所述称体上还设置有控制器，所述液压缸入口端一侧输油管上设置有液压泵和驱动电机；所述液压缸输出端一侧输油管上设置有截止阀，所述驱动电机与控制器相连；所述称体上还设置有左支架，所述左支架顶端和底部分别设置有第一行程开关和第二行程开关，所述称体上还设置有与控制器相连的显示屏。

所述称体上还设置有右支架，所述右支架与托盘之间设置有接近开关，所述接近开关与控制器相连。

所述托盘上设置有与第一行程开关和第二行程开关相适配的顶针。

所述液压缸上还连接有溢流阀，所述溢流阀与油箱连通。

所述液压缸与液压泵之间还设置有单向阀。

所述液压缸包括通过螺栓连接的缸体和端盖，所述端盖上设置有密封环。

所述端盖顶部还设置有导向环。

相应的，本发明还公开了一种液压磅秤测量方法，包括以下步骤：

A、关闭截止阀，通过控制器启动驱动电机和液压泵向液压缸内充入液压油；待液压缸内充入足量的液压油后通过接近开关和控制器控制驱动电机停机；

B、将待测重物放置于托盘上，再通过控制器开始称量，控制器开启截止阀；

C、待活塞杆由运动到液压缸底部后，通过显示屏读取物品的重量数据；

D、读取数据后取下待测重物，并通过控制器结束本次测量，控制器关闭截止阀，并开启液压泵重新向液压缸内充入液压油待下次称量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明在称体内部设置有相互连通的液压缸和油箱，所述液压缸的活塞杆上设置有托盘，液压缸的出口端一侧的输油管上设置有截止阀和电磁流量计，液压缸入口端一侧的输油管上有液压泵和驱动电机，在测量之前关闭截止阀，向液压缸内充满液压油，再将待测重物放置于托盘上，液压缸的活塞杆在重物重力作用下压缩液压油，液压油从液压缸与活塞杆之间的间隙通过，由流体力学可知液压油通过间隙的流量大小由间隙两端的压力差决定，同时由于液压缸上部与大气连通，因此压差的大小由待测重物的重力决定；检测开始时只需打开截止阀，液压油则在压力的作用下快速通过间隙，当活塞杆运动到液压缸底部时，液压缸内的液压油被排出的量为定值，由流体力学可以推断通过测定该部分液压油全部通过间隙的时间即可检测待测重物的重量，因此本发明通过直接测量液压油通过间隙的时间长短来反应物体的重量，减少了重量信号的中间转换环节，从而大大降低了累计误差，提高了测量的精确度；同时液压元件对外界压力的变化具有较高的灵敏度，从而大大提高了测量装置的灵敏度和精确度。

2、本发明在称体设置有右支架，所述右支架与托盘之间设置有接近开关，通过接近开关精确控制活塞杆向上的运动量，从而控制往液压缸内的注油量，一方面避免液压油注入过量引起的压力异常升高，提高安全性和设备的使用寿命，另一方面避免因液压油量变化引起常数K发生变化，进而导致测量误差，从而提高测量精度。

3、本发明托盘上设置有与第一行程开关和第二行程开关相适配的顶针，使托盘在到达规定的位置时能够及时触发相应的行程开关，避免因行程开关不能触发或不及时触发引起的测量误差，提高测量精度。

4、本发明在液压缸上还设置有与油箱连通的溢流阀，在液压缸内的压力过大时通过溢流阀排出液压缸内的液压油，保证液压缸的油压在安全控制范围内，提高设备的安全性。

5、本发明在液压缸与液压泵之间设置有单向阀，保证在称量过程中液压油不会从输油管回流到油缸内，从而确保液压缸内的油液从油缸的输出端流出，提高测量的精度和准确性。

6、本发明的的液压缸包括通过螺栓相互连接的缸体和端盖，所述端盖上设置有密封环，降低液压缸的组装和维护难度，提高设备的可维护性，延长设备的使用寿命；同时通过密封环，一方面提高了密封性，另一封面方便设备快速组装。

7、本发明的端盖顶部设置有导向环，在工作过程中对活塞杆提供支撑，确保液压缸与活塞杆之间的同轴度始终处于正确的范围内，从而提高测量精度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明原理图；

附图标记：1、称体，2、托盘，3、输油管，4、油箱，5、活塞杆，6、控制器，7、液压泵，8、驱动电机，9、截止阀，10、右支架，11、第一行程开关，12、第二行程开关，13、显示屏，14、左支架，15、接近开关，16、顶针，17、溢流阀，18、单向阀，19、螺栓，20、缸体，21、端盖，22、密封环，23、导向环。

具体实施方式

下面将通过具体实施例对本发明做进一步说明：

实施例1

本实施例作为本发明的基本实施例，其公开了一种液压磅秤，具体结构如图1和图2所示，包括称体1，所述称体上设置有用于承载重物的托盘；所述称体1内设置有液压缸和油箱4，所述液压缸通过输油管3与油箱4相连，其中液压缸入口端一侧的输油管3上连接有液压泵7，所述液压泵7与驱动电机8相连，液压缸出口端一侧的输油管3上设置有截止阀9，所述称体1上还设置有控制器6，所述称体1上还设置有左支架14，所述左支架14的顶部和底部分别设置有第一行程开关11和第二行程开关12，所述控制器6输入端连接第一行程开关11和第二行程开关12，所述控制器6的输出端连接有驱动电机8和截止阀9；所述称体1上还设置有与控制器6输出端相连的显示屏13。

实施例2

本实施例作为本发明的最佳实施例，其公开了一种液压磅秤，具体结构如图1和图2所示，包括称体1，所述称体1上设置有用于装载重物的托盘2；所述称体1内设置有液压缸和油箱4，所述液压缸通过输油管3与油箱4相连，其中液压缸入口端一侧的输油管3上连接有液压泵7，所述液压泵7与驱动电机8相连，液压泵8与液压缸之间还设置有向液压缸一侧开启的单向阀18，所述液压缸出口端一侧的输油管3上设置有截止阀9，所述称体1上还设置有控制器6，所述称体1上设置有左支架14和右支架10，所述右支架10顶部与托盘2之间设置有相适配的接近开关15，所述左支架14的顶部和底部分别固定安装有第一行程开关11和第二行程开关12，托盘2的顶面和底面均设置有分别与第一行程开关11和第二行程开关12相适配的顶针16；所述接近开关15、第一行程开关11和第二行程开关12均与控制器6的输入端相连，所述控制器6的输出端连接有驱动电机8和截止阀9；所述称体1上还设置有与控制器6输出端相连的显示屏13；所述液压缸包括相互配合的缸体20和端盖21，缸体20与端盖21之间通过螺栓19连接，并通过设置于端盖21上的密封环22实现密封和快速装配，所述缸体20内滑动设置有活塞杆5，活塞杆5与托盘2相连；所述缸体20上部端盖21的顶部设置有用于支撑活塞杆5的导向环23；所述缸体20上还通过输油管3连接有溢流阀17，所述溢流阀17与油箱4连通。

实施例3

本实施例作为本发明的又一较佳实施例，其公开了一种液压磅秤的称量方法，具体包括以下步骤：

A、关闭截止阀，通过控制器启动驱动电机和液压泵向液压缸内充入液压油；待液压缸内充入足量的液压油后通过接近开关和控制器控制驱动电机停机；

B、将待测重物放置于托盘上，再通过控制器开始称量，控制器开启截止阀；

C、待活塞杆由运动到液压缸底部后，通过显示屏读取物品的重量数据；

D、读取数据后取下待测重物，并通过控制器结束本次测量，控制器关闭截止阀，并开启液压泵重新向液压缸内充入液压油待下次称量。

本发明的工作原理：当重物放置于托盘上后，通过活塞杆挤压液压缸内的液压油，由于活塞缸与活塞杆之间存在间隙，因此液压油通过间隙并从出口排出，由流体力学可知，通过活塞缸与活塞之间的油液的流量由间隙两端的压力差决定，即

(其中d为活塞直径；μ为油液的动力粘度；ΔP为活塞缸上端和下端油液的压差，L为活塞长度，δ为活塞缸与活塞杆之间的间隙大小)，同时由于液压缸的上端与大气压连通，因此间隙出口端的相对压力为零，因此ΔP为间隙入口端压力，而间隙出口端压力即为活塞杆下部液压油的压力，由图1和图2可知该压力即为重物的重力，所以

(其中w为被测重物的质量)；由图2可知，假定每次向液压缸内充入的液压油的高度是H，则液压缸内的液压油的总量为

因此所有的液压油通过间隙的时间为t＝V/Q，将上述几式合并后可得

令

则可得

由K的表达式可知K为常数，因此被测重物的质量与油液的流动时间成反比，故只要测出油液的流动时间即可测出被测重物的质量；本发明通过流量计测定油液的流速。

本发明所述的磅秤在将待测重物放置于托盘之前关闭截止阀，再通过控制器启动驱动电机，再通过液压泵向液压缸内注入液压油，以防止充入液压缸中的液压油从开启的截止阀回流到油缸内；同时通过接近开关监测活塞杆的位移量以确定每次向液压缸内充入等量的液压油，从而保证常数K为恒定值，进而避免因K变化引起的测量误差；当充入规定的液压油后控制器控制驱动电机停止转动，液压油充入结束；此时再将待测重物放置到托盘上，此时通过控制器打开截止阀，活塞杆在重力的作用下向下运动并压缩液压油，迫使液压油通过液压缸与活塞杆之间的间隙从液压缸的下端运动到液压缸上端，并从上端的出油口排出最终返回到油箱内；在活塞杆向下运动的过程时，顶针同时与第一行程开关脱离接触，控制器接受到第一行程开关的控制信号后开始计时，当活塞杆运动到底部，排油过程结束后，顶针与第二行程开关接触，控制器接受到第二行程开关的控制信号后结束计时，控制器将记录的数据结合计算公式算出结果后通过显示屏显示；由于待测重物的重力直接作用于液压缸迫使液压油运动，因此本发明通过直接测量液压油通过间隙的时间长短来反应物体的重量，大大减少了重量信号的中间转换环节，从而大大降低了累计误差，提高了测量的精确度；同时液压元件对外界压力的变化具有较高的灵敏度，从而大大提高了测量装置的灵敏度和精确度。

Claims (7)

1.一种液压磅秤，包括称体(1)，所述称体(1)上设置有托盘(2)，其特征在于：所述称体(1)内设置有通过输油管(3)相互连接的液压缸和油箱(4)，所述托盘(2)与液压缸的活塞杆(5)相连；所述称体(1)上还设置有控制器(6)，所述液压缸入口端一侧输油管(3)上设置有液压泵(7)和驱动电机(8)；所述液压缸输出端一侧输油管(3)上设置有截止阀(9)，所述驱动电机(8)与控制器(6)相连；所述称体(1)上还设置有左支架(14)，所述左支架(14)顶端和底部分别设置有第一行程开关(11)和第二行程开关(12)，所述称体(1)上还设置有与控制器(6)相连的显示屏(13)；

使用所述液压磅秤称量时：

A、关闭截止阀，通过控制器启动驱动电机和液压泵向液压缸内充入液压油；待液压缸内充入足量的液压油后通过接近开关和控制器控制驱动电机停机；

B、将待测重物放置于托盘上，再通过控制器开始称量，控制器开启截止阀，活塞杆在重力的作用下向下运动并压缩液压油，迫使液压油通过液压缸与活塞杆之间的间隙从液压缸的下端运动到液压缸上端，并从上端的出油口排出最终返回到油箱内；在活塞杆向下运动的过程时，顶针同时与第一行程开关脱离接触，控制器接受到第一行程开关的控制信号后开始计时；

C、待活塞杆由运动到液压缸底部后，排油过程结束后，顶针与第二行程开关接触，控制器接受到第二行程开关的控制信号后结束计时，通过时间为t，控制器将记录的时间t结合计算公式

算出物体重量w，控制器将结果传输至显示屏，通过显示屏显示，其中：d为活塞直径；μ为油液的动力粘度；L为活塞长度，δ为活塞缸与活塞杆之间的间隙大小，H为每次向液压缸内充入的液压油的高度，w为被测重物的质量，t为通过时间；

D、读取数据后取下待测重物，并通过控制器结束本次测量，控制器关闭截止阀，并开启液压泵重新向液压缸内充入液压油待下次称量。

2.根据权利要求1所述的一种液压磅秤，其特征在于：所述称体(1)上还设置有右支架(10)，所述右支架(10)与托盘(2)之间设置有接近开关(15)，所述接近开关(15)与控制器(6)相连。

3.根据权利要求1所述的一种液压磅秤，其特征在于：所述托盘(2)上设置有与第一行程开关(11)和第二行程开关(12)相适配的顶针(16)。

4.根据权利要求1所述的一种液压磅秤，其特征在于：所述液压缸上还连接有溢流阀(17)，所述溢流阀(17)与油箱(4)连通。

5.根据权利要求1所述的一种液压磅秤，其特征在于：所述液压缸与液压泵(7)之间还设置有单向阀(18)。

6.根据权利要求1所述的一种液压磅秤，其特征在于：所述液压缸包括通过螺栓(19)连接的缸体(20)和端盖(21)，所述端盖(21)上设置有密封环(22)。

7.根据权利要求6所述的一种液压磅秤，其特征在于：所述端盖(21)顶部还设置有导向环(23)。

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