CN113532599B - 称重模块及包括其的称重系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种称重模块及包括其的称重系统，所述称重模块包括：第一折弯板和第二折弯板分别固定在板的底端面的两端；第一折弯板和第二折弯板分别固定在底部的上端面的两端；顶板上的第一折弯板和底板上的第二折弯板上下对应，顶板上的第二折弯板和底板上的第一折弯板上下对应；柱式传感器安装在顶板和底板之间；簧片套设在柱式传感器上，且簧片的两端通过防倾覆螺栓安装在第一折弯板和第二折弯板之间，簧片的一端与顶板上的第一折弯板连接，另一端与底板上的第一折弯板连接。本发明结构新颖、外形简洁，具备过载保护、防倾覆、维护方便等功能，采用了弹性水平限位装置，可以在限位的同时保持系统的柔性，对称量精度没有影响。

Description

称重模块及包括其的称重系统

技术领域

本发明涉及称重模块领域，特别涉及一种称重模块及包括其的称重系统。

背景技术

在现有技术中，称重模块广泛应用于料罐、料斗、反应釜等储物容器，用于称重容器内物质的重量。

当前的主流称重模块主要结构可分为移动部件和静止部件。其中，移动部件包括一块上顶板、两块折弯C形板、一块中板，四块板之间使用焊接连接。移动部件存在结构复杂、焊接量大、加工成本高等弊端。在移动部件基础上，还焊接有连接水平限位用的机械附件，机械附件焊接时又经常出现焊缝咬边、焊瘤等外观缺陷。

另外，静止部件为底板，移动部件与静止部件间的间隙界面位于模块底部。这种结构导致经常出现间隙处有灰尘、杂质侵入而影响称重的不良反馈，带来维护繁琐的弊端。而且，对水平位移的约束普遍采用刚性约束，对精密称量有较大影响。

因此，如何开发出结构简单、成本低廉、易于安装维护且水平约束不影响称量性能的模块是本领域技术人员亟待要解决的核心问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中称重模块维护繁琐，加工成本高等缺陷，提供一种称重模块及包括其的称重系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种称重模块，其特点在于，所述称重模块包括：

顶板、一组第一折弯板和第二折弯板，所述第一折弯板和所述第二折弯板分别固定在所述顶板的底端面的两端；

底板、另一组第一折弯板和第二折弯板，所述第一折弯板和所述第二折弯板分别固定在所述底部的上端面的两端；

所述顶板上的第一折弯板和所述底板上的第二折弯板上下对应，所述顶板上的第二折弯板和所述底板上的第一折弯板上下对应；

柱式传感器，所述柱式传感器安装在所述顶板和所述底板之间；

簧片，所述簧片套设在所述柱式传感器上，且所述簧片的两端通过防倾覆螺栓安装在所述第一折弯板和所述第二折弯板之间，所述簧片的一端与所述顶板上的第一折弯板连接，另一端与所述底板上的第一折弯板连接。

根据本发明的一个实施例，所述防倾覆螺栓依次穿过所述第二折弯板、所述簧片和所述第一折弯板，且端部通过定位螺母固定，所述定位螺母和所述第一折弯板之间具有一第一间隙。

根据本发明的一个实施例，所述定位螺母包括第一定位柱和第二定位柱，所述第二定位柱位于所述第一定位柱的顶端面上，且所述第二定位柱与所述第一定位柱交接处呈一定位台阶，所述定位螺母安装在所述第二定位柱上。

根据本发明的一个实施例，所述第一折弯板和所述第二折弯板为C形板或U形板。

根据本发明的一个实施例，所述防倾覆螺栓和所述第二折弯板之间设置有簧片压套，所述簧片压套的端部和所述簧片之间具有一第二间隙。

根据本发明的一个实施例，所述第一间隙和所述第二间隙之和为3mm～5mm。

根据本发明的一个实施例，所述簧片压套的内径满足关系式D+(0.3mm～0.5mm)，其中D为防倾覆螺栓的公称直径。

根据本发明的一个实施例，所述簧片的两端分别开设有第一过孔，所述第一过孔的宽度满足关系式D+(0.3mm～0.5mm)，其中D为防倾覆螺栓的公称直径。

根据本发明的一个实施例，所述第二折弯板上开设有第二过孔，所述第二过孔和所述簧片压套外圆之间的间隙为2mm～3mm。

根据本发明的一个实施例，所述第一折弯板和所述第二折弯板与所述顶板、所述底板连接处的内侧和/或外侧设置有加强筋。

根据本发明的一个实施例，所述簧片的两端向上折弯形成两个台阶面，所述第一过孔开设在所述台阶面上，所述第一过孔为椭圆形孔或腰孔。

本发明还提供了一种称重系统，其特点在于，所述称重系统包括如上所述的称重模块。

本发明的积极进步效果在于：

本发明称重模块及包括其的称重系统的结构新颖、外形简洁，具备过载保护、防倾覆、维护方便等功能，采用了弹性水平限位装置，可以在限位的同时保持系统的柔性，对称量精度没有影响。

在结构上，所述称重模块简约美观，且结构对称。

在功能上，所述称重模块具备过载保护、防倾覆、维护方便等功能，且具备弹性水平限位装置。

在加工上，所述称重模块中第一折弯板和第二折弯板可以使用同样尺寸的原材料和同样尺寸的折弯模具，两者可以设计成除中间过孔尺寸不同外的其余尺寸完全一致。下料、裁剪、折弯、冲压加强筋都完全相同，加工方便、成本低廉。

附图说明

本发明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的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本发明称重模块的结构示意图。

图2为图1中沿线M-M剖开的剖视图。

图3为本发明称重模块中顶板、第一折弯板、第二折弯板的安装结构示意图。

图4为本发明称重模块中第一折弯板或第二折弯板与顶板连接处设置加强筋的结构示意图。

图5为本发明称重模块中底板、第一折弯板、第二折弯板的安装结构示意图。

图6为本发明称重模块中第一折弯板或第二折弯板与底板连接处设置加强筋的结构示意图。

图7为本发明称重模块中簧片的主视图。

图8为本发明称重模块中簧片的俯视图。

图9为本发明称重模块中防倾覆螺栓的结构示意图。

【附图标记】

顶板 10

第一折弯板 20

第二折弯板 30

底板 40

柱式传感器 50

簧片 60

上承压头 11

下承压头 41

防倾覆螺栓 70

定位螺母 71

第一间隙 L1

第一定位柱 711

第二定位柱 712

定位台阶 A

簧片压套 80

第一过孔 61

第二过孔 31

加强筋 90

台阶面 62

第二间隙 L2

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。

此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。

此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

图1为本发明称重模块的结构示意图。图2为图1中沿线M-M剖开的剖视图。图3为本发明称重模块中顶板、第一折弯板、第二折弯板的安装结构示意图。图4为本发明称重模块中第一折弯板或第二折弯板与顶板连接处设置加强筋的结构示意图。图5为本发明称重模块中底板、第一折弯板、第二折弯板的安装结构示意图。图6为本发明称重模块中第一折弯板或第二折弯板与底板连接处设置加强筋的结构示意图。

图7为本发明称重模块中簧片的主视图。图8为本发明称重模块中簧片的俯视图。图9为本发明称重模块中防倾覆螺栓的结构示意图。

如图1至图9所示，本发明提供了一种称重模块，其包括顶板10、第一折弯板20、第二折弯板30、底板40、柱式传感器50和簧片60。其中，一组第一折弯板20和第二折弯板30分别固定在顶板10的底端面的两端。另一组第一折弯板20和第二折弯板30分别固定在底部40的上端面的两端。顶板10上的第一折弯板20和底板40上的第二折弯板30上下对应，顶板10上的第二折弯板30和底板40上的第一折弯板20上下对应，即第一折弯板20和第二折弯板30分别呈“X”对向布置，从而实现限位功能。

柱式传感器50安装在顶板10和底板40之间，顶板10的底端面上设置有上承压头11，底板40的上端面上设置有下承压头41，柱式传感器50设置在上承压头11和下承压头41之间。

簧片60套设在柱式传感器50上，且簧片60的两端通过防倾覆螺栓70安装在第一折弯板20和第二折弯板30之间，簧片60的一端与顶板10上的第一折弯板20连接，另一端与底板40上的第一折弯板20连接。

优选地，防倾覆螺栓70依次穿过第二折弯板30、簧片60和第一折弯板20，且端部通过定位螺母71固定，定位螺母71和第一折弯板20之间具有一第一间隙L1。

进一步地，定位螺母71包括第一定位柱711和第二定位柱712，第二定位柱712位于第一定位柱711的顶端面上，且第二定位柱712与第一定位柱711交接处呈一定位台阶A，定位螺母71安装在第二定位柱712上，位于定位台阶A上。

本实施例中第一折弯板20和第二折弯板30优选为C形板或U形板。

更优选地，防倾覆螺栓70和第二折弯板30之间设置有簧片压套80，且簧片压套80的端部和簧片60之间具有一第二间隙L2，以保留簧片竖直自由度。本实施例中第一间隙L1和第二间隙L2之和优选为3mm～5mm。

簧片压套80的内径满足关系式D+(0.3mm～0.5mm)，其中D为防倾覆螺栓的公称直径。

簧片60的两端分别开设有第一过孔61，第一过孔61的宽度满足关系式D+(0.3mm～0.5mm)，其中D为防倾覆螺栓的公称直径。在第二折弯板30上开设有第二过孔31，第二过孔31和簧片压套80外圆之间的间隙优选为2mm～3mm。

另外，在第一折弯板20和第二折弯板30，分别与顶板10、底板40连接处的内侧和/或外侧可以设置有加强筋90。

优选地，簧片60的两端向上折弯形成两个台阶面62，第一过孔61开设在台阶面62上，第一过孔61优选为椭圆形孔或腰孔。这种结构的簧片起到两方面作用，一是折弯处可以选择地冲压加强筋，增强簧片的弹性，起到更稳健的水平限位功能。二是向下折弯可以使簧片主体部分尽量避开传感器接线，避免干涉的发生。

值得注意的是，簧片60必须一侧连接顶板的第一折弯板20，一侧连接底板的第一折弯板20。因为第一折弯板上的孔径仅比防倾覆螺栓的外径D大0.3～0.5mm，这样水平力稍微带来水平位移就能被限位。由于间隙0.5mm的存在以及簧片自身的弹性，所以这是一种弹性约束系统，对称量精度影响不大。

当然，簧片60还可以设计成平板型或波浪形等，但是簧片60两侧的孔不能做成纯圆孔，椭圆孔、腰形孔均可。

在进行称重时，顶板组件(包括顶板、第一折弯板和第二折弯板)向下运动约零点几毫米，相应地簧片也会在竖直方向伴随变形零点几毫米。为了赋予簧片竖直方向变形的自由度，簧片压套并没有完全将簧片压实在第一折弯板上，而是留下第二间隙L2的间隙，第二间隙L2仅仅稍大于系统称重时下移的距离。此外，竖直方向上，簧片可以考虑成悬臂梁结构，由于其自身弹性，当受到竖直方向很小的载荷作用，簧片在竖直方向的变形就远远大于称重时顶板组件向下运动的高度，这样在称重时簧片竖直方向的反力对称量几乎可以忽略不计。

本发明还提供了一种称重系统，其包括如上所述的称重模块。例如应用于料罐、料斗、反应釜等。本发明称重模块结构简单、加工方便；并集合了水平弹性限位、过载保护、防倾覆保护等功能。

根据上述结构描述，本发明称重模块的结构中，一组第一折弯板20、第二折弯板30和顶板10之间焊接形成顶板组件，另一组第一折弯板20、第二折弯板30和底板40之间焊接形成底板组件。

就整体结构而言，除了顶板组件与底板组件外，其余均为机械加工件或外购标准件，易于批量化、规模化定制生产，而顶板组件与底板组件均是由一块平板(顶板与底板)和两块C形板(即第一折弯板20和第二折弯板30)焊接而成，且焊接仅仅在C形板根部周圈进行，焊接空间充足，焊接操作便利，易于实现自动焊。此处C形板侧辐冲压加强筋，一方面可以增强结构承压能力；一方面可以增加焊接量，增强水平载荷抵抗能力；另一方面可以增强结构饱和与美感。

在正常称重情况下，各零部件安装如图1所示，顶板10与料罐支腿依靠螺栓连接，重量加载在顶板10上，通过上承压头11、柱式传感器50、下承压头41、底板40构成一套完整的称重体系。其具有如下诸多功能：

一、过载保护功能：假如系统过载，传感器被压溃，这时左右第一折弯板20与第二折弯板30接触，依靠两侧两组板的接触承受过载，保障整个料罐系统仍然是安全的。

二、防倾覆功能：防倾覆螺栓和螺母起到防倾覆功能。当遇到风载或地震载荷造成系统倾翻时，同侧的第一折弯板和第二折弯板会分离。当分离距离达到L1+L2时，然后防倾覆螺栓与螺母将会夹持第一折弯板和第二折弯板，防止倾覆发生，通常L1+L2设定为3～5mm。防倾覆螺栓可以使用标准件螺栓，但是为了保障L1的距离，螺栓端部设计了一处台阶用于定位螺母，保障L1的距离。

三、维护方便功能：与常规模块设计时四周结构均饱满布置，造成维护时难以提供足够空间放置顶升装置不同。本申请中由于主体结构第一折弯板、第二折弯板布置在左右两侧，模块的后侧空间充足，便于使用顶升装置进行传感器的更换为维修，操作便利。且动静结合面位于模块的中间位置，有效防止了杂质侵入可能带来的干扰，也在一定程度上降低了维护难度。

四、水平限位功能：对于存在搅拌操作的料罐或反应釜，会存在水平位移，如果水平移动不加约束，会造成模块连接件间接触干涉，影响称量精度，甚至诱发结构破坏。本申请科学地采用了簧片式弹性限位结构，与第一折弯板、第二折弯板、防倾覆螺栓、簧片压套组合完成水平限位功能。

常规的水平限位有两种：机械限位与水平拉杆，其中机械限位仅仅依靠两构件间的间距进行限位，当水平力带动一侧构件水平移动一定距离接触另一构件后，实现硬接触进行限位，这种限位结构简单粗暴，且当两构件接触后会造成摩擦与磨损，摩擦会减低称量精度，磨损易引发构件表面破坏。水平拉杆用在晃动较大场合易因疲劳造成过早破坏，且当拉杆安装轴线不水平时，会产生竖直方向分力，影响称重。

例如，假定防倾覆螺栓70的公称直径为D，则进而设计簧片压套80的内径D+0.3～0.5，簧片两侧过孔宽度W＝D+0.3～0.5，第一折弯板20的过孔的直径D1＝D+0.3～0.5，第二折弯板30的过孔的直径D2可适当取值大些，如D2与簧片压套外圆间隙可取2～3mm。

如图1所示，当称重模块受到自左向右的水平力时，顶板组件有向右运动得趋势，由于D1与D之间的间隙很小，顶板组件上的右侧的第一折弯板带动右侧部分的防倾覆螺栓、簧片压套向右运动。对于称重模块左侧结构部分而言，由于底板组件约束在地基上，底板组件上的左侧第一折弯板约束着左侧的防倾覆螺栓保持静止。这样位于两螺栓之间的簧片受到拉伸变形，由于簧片具有很高的刚度和弹性，簧片被拉紧产生反力进而限制底板组件向右运动，起到水平限位功能。

然而由于簧片自身并非刚性体，其弹性仍然赋予模块一定的活动自由度，这种微弱的自由度保证了模块在水平约束时仍能保持较高的称量精度。对于称量精度较高的场合可以适当增强簧片弹性，提高约束。对于称重要求不高的场合，簧片可以使用较柔软的材料，降低约束。

同理，当水平力从右向左时，同理，簧片将受到压缩，起到水平限位功能。此外，簧片两侧过孔并非圆孔，而是设计为腰形孔，这样起到了限制平面内水平方向移动，但是不限制平面内竖直方向移动的作用，也是为了尽大可能保留称量性能。簧片竖直方向变形量远远大于称重时顶板组件的移动位移，对称量的影响可以忽略

另外，假如称重系统突然遭受一种极其严重的水平力，已经远远超过簧片自身约束能力时，防倾覆螺栓外周的簧片压套与第二折弯板的过孔会接触进行刚性限位，起到另外一种过载保护功能。

综上所述，本发明称重模块及包括其的称重系统的结构新颖、外形简洁，具备过载保护、防倾覆、维护方便等功能，采用了弹性水平限位装置，可以在限位的同时保持系统的柔性，对称量精度没有影响。

在结构上，所述称重模块简约美观，且结构对称。

在功能上，所述称重模块具备过载保护、防倾覆、维护方便等功能，且具备弹性水平限位装置。

在加工上，所述称重模块中第一折弯板和第二折弯板可以使用同样尺寸的原材料和同样尺寸的折弯模具，两者可以设计成除中间过孔尺寸不同外的其余尺寸完全一致。下料、裁剪、折弯、冲压加强筋都完全相同，加工方便、成本低廉。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种称重模块，其特征在于，所述称重模块包括：

顶板、一组第一折弯板和第二折弯板，所述第一折弯板和所述第二折弯板分别固定在所述顶板的底端面的两端；

底板、另一组第一折弯板和第二折弯板，所述第一折弯板和所述第二折弯板分别固定在所述底板的上端面的两端；

所述顶板上的第一折弯板和所述底板上的第二折弯板上下对应，所述顶板上的第二折弯板和所述底板上的第一折弯板上下对应；

柱式传感器，所述柱式传感器安装在所述顶板和所述底板之间；

簧片，所述簧片套设在所述柱式传感器上，且所述簧片的一端通过防倾覆螺栓安装在所述顶板上的第一折弯板和所述底板上的第二折弯板之间，另一端通过防倾覆螺栓安装在所述顶板上的第二折弯板和所述底板上的第一折弯板之间，所述簧片的一端与所述顶板上的第一折弯板连接，另一端与所述底板上的第一折弯板连接；

所述防倾覆螺栓依次穿过所述第二折弯板、所述簧片和所述第一折弯板，且端部通过定位螺母固定，所述定位螺母和所述第一折弯板之间具有一第一间隙；

所述防倾覆螺栓和所述第二折弯板之间设置有簧片压套，所述簧片压套的端部和所述簧片之间具有一第二间隙。

2.如权利要求1所述的称重模块，其特征在于，所述定位螺母包括第一定位柱和第二定位柱，所述第二定位柱位于所述第一定位柱的顶端面上，且所述第二定位柱与所述第一定位柱交接处呈一定位台阶，所述定位螺母安装在所述第二定位柱上。

3.如权利要求1所述的称重模块，其特征在于，所述第一折弯板和所述第二折弯板为C形板或U形板。

4.如权利要求1所述的称重模块，其特征在于，所述第一间隙和所述第二间隙之和为3mm~5mm。

5. 如权利要求1所述的称重模块，其特征在于，所述簧片压套的内径满足关系式D+(0.3 mm~0.5mm)，其中D为防倾覆螺栓的公称直径。

6.如权利要求5所述的称重模块，其特征在于，所述簧片的两端分别开设有第一过孔，所述第一过孔的宽度满足关系式D+(0.3mm~0.5mm)，其中D为防倾覆螺栓的公称直径。

7.如权利要求6所述的称重模块，其特征在于，所述第二折弯板上开设有第二过孔，所述第二过孔和所述簧片压套外圆之间的间隙为2mm~3mm。

8.如权利要求1所述的称重模块，其特征在于，所述第一折弯板和所述第二折弯板与所述顶板、所述底板连接处的内侧和/或外侧设置有加强筋。

9.如权利要求6所述的称重模块，其特征在于，所述簧片的两端向上折弯形成两个台阶面，所述第一过孔开设在所述台阶面上，所述第一过孔为椭圆形孔或腰孔。

10.一种称重系统，其特征在于，所述称重系统包括权利要求1-9任意一项所述的称重模块。

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