CN112924009A - 剪切梁称重传感器、称重系统以及称重传感方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种剪切梁称重传感器、称重系统以及称重传感方法。其中，所述剪切梁称重传感器包括：本体以及第一孔部，所述第一孔部开设于所述本体，所述第一孔部包括承力孔段，所述承力孔段的形状为球状孔或者锥状孔。所述称重传感方法，包括连接件的自由端受力后，与所述自由端对应的承压面的等效受力点相对位置保持稳定。

Description

剪切梁称重传感器、称重系统以及称重传感方法

技术领域

本发明属于称重测量领域，尤其涉及一种剪切梁称重传感器、称重系统以及称重传感方法。

背景技术

在称重系统中，常具有多个称重传感器，称重传感器与称重承载结构之间设置有连接件，该连接件的两端分别与称重传感器和称重承载结构连接，用于将称重承载结构上由被称重件所产生的力传递至称重传感器的加载面上。

在进行称重计量作业时称重承载结构产生水平方向的位移或冲击，称重承载结构由于应力释放产生的不规则而变形，以及由于线膨胀系数的差异在不同温度下的伸缩，这时需要连接件具有灵活的转动、摆动的自由度，致使称重传感器所得到的称量值真实有效。

图1为一种现有技术方案的称重传感器的分解示意图。图2为该现有技术中称重传感器的安装结构示意图。

以图1以及图2为示例说明现有技术的压式，现有称重系统中设置有一连接件91以及与该连接件连接的梁式称重传感器92，在梁式称重传感器92中设置有安装孔93，连接件91的一端设置于安装孔93内，以与称重传感器92的加载面接触，从而通过连接件91向称重传感器加载称重力，另一端与连接瓦94的安装孔93连接。

然而发明人在完成本发明的过程中发现，现有称重系统中，连接件91的两端在安装孔93内需要有一定的活动空间，以通过连接件91的晃动来释放并减小称重传感器所受的水平力，从而确保多传感器系统的称重性能。然而该活动空间的存在将导致连接件91端部与称重传感器92的承压面相接触的连接件是通过活动来释放称重系统的结构内应力，该释放过程导致连接件91的活动，导致称重传感器的受力承压面等效受力点的位置变化，以及相对受力角度发生变化，从而导致称重传感器输出变化，发明人在完成本发明的过程中发现，该输出变化虽然较小，对于较低精度的称重系统而言影响有限，但是由于该输出变化的存在，很难实现高精度、超高精度称重。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种剪切梁称重传感器称重传感器，能够解决现有技术中存在的至少一个方面的问题。

本发明的一个目的在于提供一种称重系统。

本发明的一个目的在于提供一种称重传感方法。

根据本发明一方面的一种剪切梁称重传感器，包括本体；以及第一孔部，所述第一孔部开设于所述本体，所述第一孔部包括承力孔段，所述承力孔段的形状为球状孔或锥状孔。

在所述称重传感器的一个或多个实施例中，所述承力孔段靠近所述本体的上表面的一端为第一端，远离所述本体的上表面的一端为第二端，所述第一端的端面大于所述第二端的端面。

在所述称重传感器的一个或多个实施例中，所述第一孔部还包括传力通道孔段，所述传力通道孔段连接所述承力孔段的第二端，所述传力通道孔段的形状为圆柱形通孔。

在所述称重传感器的一个或多个实施例中，所述本体包括第一厚度区以及第二厚度区，所述第一厚度区相对于所述第二厚度区的厚度减薄，所述第一孔部开设于所述第一厚度区。

在所述称重传感器的一个或多个实施例中，所述第二厚度区开设有安装孔部，所述安装孔部为沉头通孔结构。

在所述称重传感器的一个或多个实施例中，所述本体的一侧端开设有安装通道槽，所述安装通道槽的开口位于所述本体的一侧端，朝向本体另一侧端延伸，直至与所述承力孔部相连。

在所述称重传感器的一个或多个实施例中，所述安装通道槽的延伸至所述承力孔部的传力通道孔段，所述安装通道槽的两槽壁分别延伸至连接所述承力孔部的传力通道孔段的径向两端。

根据本发明一方面的一种剪切梁称重传感器，其特征在于，包括本体；以及承力孔段，所述承力孔段开设于所述本体，所述承力孔段的孔壁提供承压面，所述承压面的等效受力点保持稳定。

在所述称重传感器的一个或多个实施例中，所述承压面为球面，构成球面配合或球环面配合，使得承压面所受压力的等效受力点保持在承压面的球心或其附近；或者所述承压面为锥面，构成球面配合或者球环面配合，使得承压面所受压力的等效受力点保持在与之配合的连接件的自由端的球心或其附近。

根据本发明一方面的一种称重系统，包括以上任意一项所述的剪切梁称重传感器，以及连接件，所述连接件的自由端被承载于所述承力孔段。

根据本发明一方面的一种称重传感方法，连接件的自由端受力后，与所述自由端对应的承压面的等效受力点相对位置保持稳定。

在所述称重传感方法的一个或多个实施例中，所述连接件的自由端受力后所述自由端相对于所述承压面的活动仅为绕所述承压面球心的转动；或者所述连接件的自由端受力后所述自由端相对于所述承压面的活动仅为绕所述自由端球心的转动。

本发明的进步效果包括以下之一或组合：

1)通过称重传感器的承力孔段的承压面的等效受力点相对位置保持稳定，提高称重传感器受力点位置的确定性，提高了测量的重复性，实现高精度的称重传感测量；

2)通过承压面的球面或锥面结构与连接件的自由端的球面结构配合，通过简单的结构实现了等效受力点相对位置保持稳定；

3)通过承力孔段的上大下小的结构，使得承力孔段本身还可以对连接件起到类似于托举的作用，可以缩短对连接件的安装长度，使得称重系统整体厚度降低，称重系统更为薄型化；

4)通过通道孔段的设置，可以使得连接件类似悬挂式置于称重传感器，连接件与称重传感器相接触的加载面位于称重传感器内部，使得相对于传统连接件直接抵于称重传感器上的方式能够具有更长的连接件结构，有利于在保证整个称重系统厚度不增加的基础上，提升了称重系统的称重精度，并且也可以提升称重系统中连接件的位置恢复能力和位置确定性；

5)通过设置厚度减薄的区域，使得悬挂高度进一步增加，有利于在保证整个称重系统厚度不增加的基础上，提升了称重系统的称重精度；

6)通过安装槽的设置，使得连接件易于安装，可以预先装配完毕之后整个安装至称重传感器，避免连接件的安装过程对称重系统的精度的影响；

7)安装孔部为沉头孔结构，使得安装螺栓的头部不高于称重传感器上表面，使得称重系统的厚度更为轻薄，有利于在保证整个称重系统厚度不增加的基础上，提升了称重系统的称重精度。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为现有技术中称重传感器与连接件的分解示意图；

图2为现有技术中称重传感器与连接件的安装结构示意图；

图3为一实施例的称重传感器的结构示意图；

图4为一实施例的称重系统的结构示意图；

图5A以及图5B为另一实施例的称重传感器的结构示意图；

图6为另一实施例的称重系统的结构示意图。

图7为图6的A处的局部放大剖视图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本申请的保护范围进行限制。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例，如“一个实施例”、“一实施例”、“一些实施例”、和/或“一个或多个实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

需要注意的是，在使用到的情况下，如下描述中的上、下、左、右仅仅是出于方便的目的所使用的，而并不暗示任何具体的固定方向。事实上，它们被用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。

第一实施例

参考图3以及图4所示的，在一实施例中，称重系统10包括剪切梁称重传感器1以及连接件2，连接件2的一端为自由端21，另一端为固定端22。与背景技术中的传力方式类似，称重传感器1也具有承压面1110，而连接件2能够将力自称重承载结构传递至称重传感器1的承压面1110，以完成对于放置于称重承载结构上的待称重物件的称重。

参考图3所示，在一实施例中，称重传感器1包括本体101以及第一孔部11，第一孔部11开设于本体101，第一孔部11包括承力孔段111，承力孔段111的形状为球状孔(即一球坑结构)，承力孔段111的孔壁为球面，例如图3所示的为球被两平行面所截图形(球带)的表面，承力孔段111的孔壁提供承压面1110。采用球状的承力孔段111的有益效果在于，如图4所示的，使得承压面1110的等效受力点保持在不变，为承力孔段111的球心。连接件2的自由端21也为球状(即一球头结构)，即承力孔段111用于与自由端21配合，通过两者的球面或者球环面配合，球面配合为自由端21的半径等于球状的承力孔段111的半径时两者所构成，球环面配合为自由端21的半径略小于球状的承力孔段111的半径时两者所构成。如此实现了承压面的等效受力点保持稳定，当承力孔段111与自由端21球面配合时，等效受力点保持在球心，承力孔段111与自由端21球环面配合时，等效受力点保持在球心附近位置，也是保持稳定的。从而既满足了内应力的释放的需求(球面的相对转动可以是各个方向的，可以在各个方向自由地释放内应力)，也提高称重传感器受力点位置的确定性，从而提高了测量的重复性，实现高精度的称重传感测量。承力孔段111与自由端21半径具体大小关系可以根据实际条件灵活调整，根据防止承压面1110发生屈服破坏，延长使用寿命的进行设计计算，例如当连接件2采用软质材料，则一般选择自由端21的直径与其匹配的承力孔段111的直径相同，例如当连接件2采用硬质材料，则一般选择自由端21的直径略小于与其匹配的承力孔段111的直径，以防止承压面1110发生屈服破坏，延长使用寿命。上述记载的球状，应作广义理解，包括球的各种变化形状，例如图3、图4所示的，承力孔段111严格意义上而言为球带状，即球面夹在两个平行截面间部分。

如图3所示的，承力孔段111球状结构具体可以是，在上下方向延伸，靠近本体101的上表面1011的一端为第一端1111，远离本体101的上表面1011的一端为第二端1112，第一端1111的端面的大于第二端1112的端面，如此的技术效果，对比图2的现有技术文件，与图4的组装图可知，采用上大下小的承力孔段111，可以对连接件2起到类似于托举的作用，可以缩短对连接件的安装长度，例如可以省略如图2所示的连接瓦94的结构，使得称重系统整体厚度降低，称重系统更为薄型化。

承上所述的，如图3以及图4所示的，承力孔段111的承压面1110与连接件2的自由端21之间可以是球面配合，即在称重状态中，连接件2的自由端21受力后，其与承压面1110之间的相对活动仅为绕球状的承力孔段111的球心的转动，即绕承力孔段111的球心的转动。如此的有益效果在于，可以通过简单、易加工的结构，实现等效受力点相对位置保持稳定。

继续参考图3所示的，在一些实施例中，称重传感器1的具体结构还可以是，第一孔部11还包括传力通道孔段112，传力通道孔段112连接承力孔段111的第二端1112，传力通道孔段112的形状为圆柱形孔。如此实现的有益效果在于，参考图4所示的，与此同时，连接件2可以通过传力通道孔段112类似悬挂式置于承力孔段111中，连接件2与称重传感器1相接触的承压面1110位于称重传感器1内部，与使如图1以及图2所示的现有技术的连接件直接抵于称重传感器上的结构相比，传力通道孔段112的设置，使得采用称重传感器1的称重系统10具有更长的连接件结构，从而在保证整个称重系统厚度不增加的基础上，提升了称重系统的称重精度，并且也可以提升称重系统中连接件的位置恢复能力和位置确定性。

继续参考图3，在一个或多个实施例中，称重传感器1的具体结构还可以是，本体101包括沿其长度方向依次分布的第一厚度区121以及第二厚度区122，第一厚度区121相对于第二厚度区122的厚度减薄，第一孔部11开设于第一厚度区121，具体而言即将原本为第二厚度区121的厚度的区域进行材料剔除，从下表面1012起剔除尽可能多的厚度，但不应超过下表面1012至承力孔部111的第二端1112的厚度，即不应破坏承力孔部111的结构。具有厚度减薄的第一厚度区的有益效果在于，可以为使得悬挂高度进一步增加，有利于在保证整个称重系统厚度不增加的基础上，提升了称重系统的称重精度，同时，也可以为连接件2提供尽可能大的空间。

继续参考图3，在一实施例中，称重传感器1的具体结构还可以是，第二厚度区122可以开设设有安装孔部123，安装孔部123为沉头孔结构，如此可以使得安装称重传感器1的安装螺栓位置的上部存在沉头孔，该结构可以确保安装螺栓的头部不高于称重传感器1的上表面1011，避免安装干涉，使得称重系统的厚度更为轻薄，也有利于在保证整个称重系统厚度不增加的基础上，提升了称重系统的称重精度。

继续参考图3，在一些实施例中，称重传感器1的具体结构还可以是，本体101的长度方向的一侧端1013开设有安装槽103，安装槽103的开口1031位于本体101的该侧端1013，朝本体101的另一侧端的方向延伸，直至与第一孔部11相连。可以理解到以上记载的侧端不以图3所示的结构为限，例如图3所示的为右侧端，安装槽103从右侧端朝左侧端延伸，也可以是开口位于前侧端，朝后侧端延伸，或者是开口位于后侧端，朝前侧端延伸等等。参考图3所示的，安装槽103的开口1031位于本体101的该侧端1013，沿朝本体101的另一侧端的方向延伸，直至与第一孔部111的传力通道孔段112相连，安装槽103的两槽壁1032、1033分别延伸至连接第一孔部111的传力通道孔段112的径向两端，开设安装槽的结构，可以使得连接件2可以预先装配完毕之后从侧端1013直接整个地安装至称重传感器1，而不是连接件2的自由端21、固定端22分别连接后再与中间的连接部组装起来，避免连接件2的安装过程对称重系统1的精度的影响，进一步提高称重传感器1以及称重系统10的称重精度。

第二实施例

第二实施例与第一实施例的相同结构，此处不再一一详细描述。以下详细描述第二实施例与第一实施例在结构上的主要区别。

参考图5A以及图5B，在第二实施例中，安装槽103的两槽壁1032、1033具有从上表面起向下延伸的斜面10321、10331。发明人在完成本发明的过程中意外发现安装槽103具有斜面10321、10331称重传感器1，可以使得称重系统更加薄型化，并且测量精度更高。

其原理可以参考图6以及图7，以及对比图4的第一实施例，在称重系统10的安装过程中，通常是先将称重传感器1与其余部分组装完毕，将连接件2分别连接称重传感器1、以及称重系统10的框架3。在安装过程中，连接件2在一侧通过安装槽103直接进入安装。但在此过程中，需要将称重传感器1的本体101与框架3在厚度方向相对靠近一定距离，使得连接件2进入安装槽103安装完毕后，再将本体101与框架3的位置回复至相对靠近前的位置。而采用安装槽103具有斜面10321、10331称重传感器1，发明人发现，可以显著地减少为了实现连接件2的进入而使得本体101与框架3在厚度方向相对靠近的距离，从而使得称重系统可以更加薄型化，并且，连接件2更易安装，安装后的结构稳定可靠，也进一步提高了测量精度。

继续参考图5A以及图7所示的，承力孔段111的形状为锥状，承力孔段111的孔壁为锥面，相比于第一实施例介绍的球状的承力孔段111、孔壁为球面的方案，采用锥面的方案加工更为简单，成本低。可以理解到，第二实施例采用锥状的承力孔段111的结构，此时需要连接件2的自由端21应是球状结构与锥状的承力孔段111配合，以达到的承压面的等效受力点相对位置保持稳定，此时承压面所受压力的等效受力点保持在与之配合的连接件2的自由端21的球心。而第一实施例的承力孔段111为球状孔，与其配合的连接件2的自由端21的形状可以是其它形状。

承上所介绍的，称重系统中的称重传感方法可以包括：连接件2的自由端受力后与自由端对应的承压面的等效受力点相对位置保持稳定，例如以上介绍的，将自由端21设置为球头结构，承压面1110设置为球坑结构，球头-球坑的形成的球面配合结构或者球环面配合结构，使得连接件2的自由端21受力后自由端21相对于承压面1110的活动仅为绕承压面1110的球心的转动，承压面1110所受压力的等效受力点保持在承压面1110的球心及附近。

综上，以上实施例介绍的剪切梁称重传感器、称重系统以及称重传感方法的有益效果包括但不限于：

1)通过称重传感器的承力孔段的承压面的等效受力点相对位置保持稳定，提高称重传感器受力点位置的确定性，提高了测量的重复性，实现高精度的称重传感测量；

2)通过承压面的球面或锥面结构与连接件的自由端的球面结构配合，通过简单的结构实现了等效受力点相对位置保持稳定；

3)通过承力孔段的上大下小的结构，使得承力孔段本身还可以对连接件起到类似于托举的作用，可以缩短对连接件的安装长度，使得称重系统的厚度更为轻薄；

4)通过通道孔段的设置，可以使得连接件类似悬挂式置于称重传感器，连接件与称重传感器相接触的加载面位于称重传感器内部，使得相对于传统连接件直接抵于称重传感器上的方式能够具有更长的连接件结构，有利于在保证整个称重系统厚度不增加的基础上，提升了称重系统的称重精度，并且也可以提升称重系统中连接件的位置恢复能力和位置确定性；

5)通过设置厚度减薄的区域，使得悬挂高度进一步增加，有利于在保证整个称重系统厚度不增加的基础上，提升了称重系统的称重精度；

6)通过安装槽的设置，使得连接件易于安装，可以预先装配完毕之后整个安装至称重传感器，避免连接件的安装过程对称重系统的精度的影响；

7)安装孔部为沉头孔结构，使得安装螺栓的头部不高于称重传感器上表面，使得称重系统的厚度更为轻薄，有利于在保证整个称重系统厚度不增加的基础上，提升了称重系统的称重精度。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种剪切梁称重传感器，其特征在于，包括：

本体；以及

第一孔部，所述第一孔部开设于所述本体，所述第一孔部包括承力孔段，所述承力孔段的形状为球状孔或者锥状孔。

2.如权利要求1所述的剪切梁称重传感器，其特征在于，所述承力孔段靠近所述本体的上表面的一端为第一端，远离所述本体的上表面的一端为第二端，所述第一端的端面大于所述第二端的端面。

3.如权利要求1所述的剪切梁称重传感器，其特征在于，所述第一孔部还包括传力通道孔段，所述传力通道孔段连接所述承力孔段的第二端，所述传力通道孔段的形状为圆柱形通孔。

4.如权利要求1所述的剪切梁称重传感器，其特征在于，所述本体包括第一厚度区以及第二厚度区，所述第一厚度区相对于所述第二厚度区的厚度减薄，所述第一孔部开设于所述第一厚度区。

5.如权利要求4所述的剪切梁称重传感器，其特征在于，所述第二厚度区开设有安装孔部，所述安装孔部为沉头通孔结构。

6.如权利要求1所述的剪切梁称重传感器，其特征在于，所述本体的一侧端开设有安装通道槽，所述安装通道槽的开口位于所述本体的一侧端，朝向本体另一侧端延伸，直至与所述承力孔部相连。

7.如权利要求6所述的剪切梁称重传感器，其特征在于，其特征在于，所述安装通道槽的延伸至所述承力孔部的传力通道孔段，所述安装通道槽的两槽壁分别延伸至连接所述承力孔部的传力通道孔段的径向两端。

8.一种剪切梁称重传感器，其特征在于，包括：

本体；以及

承力孔段，所述承力孔段开设于所述本体，所述承力孔段的孔壁提供承压面，所述承压面的等效受力点保持稳定。

9.如权利要求8所述的剪切梁称重传感器，其特征在于，所述承压面为球面，构成球面配合或球环面配合，使得承压面所受压力的等效受力点保持在承压面的球心或其附近；或者所述承压面为锥面，构成球面配合或者球环面配合，使得承压面所受压力的等效受力点保持在与之配合的连接件的自由端的球心或其附近。

10.一种称重系统，其特征在于，包括多个如权利要求1-9任意一项所述的剪切梁称重传感器，以及连接件，所述连接件的自由端被承载于所述承力孔段。

11.一种称重传感方法，其特征在于，包括：

连接件的自由端受力后，与所述自由端对应的承压面的等效受力点相对位置保持稳定。

12.如权利要求11所述的称重传感方法，其特征在于，所述连接件的自由端受力后所述自由端相对于所述承压面的活动仅为绕所述承压面球心的转动；或者所述连接件的自由端受力后所述自由端相对于所述承压面的活动仅为绕所述自由端球心的转动。

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