CN113588050A - 称重设备和称重方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种称重传感器和电子天平，其中所述称重传感器包括：承载部；固定部，包括固定部本体，以及自固定部本体向承载部延伸的延伸部；平行导向部，分别连接承载部以及固定部本体；承载部，固定部本体以及平行导向部形成容置空间；固定部的延伸部设置于容置空间内；杠杆，设置于固定部的延伸部与平行导向部之间的空间；簧片结构，包括将承载部与杠杆连接在一起以用作杠杆的力传递的连接簧片，以及将固定部延伸部与杠杆连接在一起以用作杠杆支撑点的支点簧片；承载部，固定部，平行导向部以及杠杆为一体式结构。通过本发明的称重传感器和电子天平，能够提高称量精确度，并且降低生产成本。

Description

称重设备和称重方法

技术领域

本发明属于测重技术，尤其涉及一种称重设备和称重方法。

背景技术

电磁力补偿式称重传感器是目前电子天平上经常使用的一种称重传感器，它具有比较成熟的技术，可以做到高精度、大量程。而随着对电子天平精度体积等应用需求的增加，进一步的，也对称重传感器也提出了如体积小、精度高、成本低、量程大、组装简单的新要求。

早期的称重传感器通常由大量的压铸成型件等机械零件组装而成，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。

对于半集成化的称重传感器，由于其中主要核心部件的柔性铰链部分及杠杆结构仍是独立装配，因此相较于前述的早期称重传感器，虽然简化了一部分的安装工艺，但组件的安装公差还是会影响到产品性能。甚至会因为结构设置不合理，如杠杆由于设置位置的关系，易受到外力影响，从而影响称重传感器的测量结果。

而对于高度集成的称重传感器，其主要结构件，如承载部、杠杆、固定部、平行导向部等，是由很窄的线切割槽或者数控机床加工槽区分开来的，各组件之间间隙非常小。这种类型的称重传感器虽然解决了上述早期老式称重传感器以及半集成化的称重传感器存在的安装公差影响测量性能的问题，但由于加工工艺复杂，因此加工成本高，报废率也比较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能克服安装公差影响，同时加工工艺简单，生产成本低的称重传感器和电子天平。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种称重传感器，其特点在于，包括：

承载部；

固定部，包括固定部本体，以及自所述固定部本体相向所述承载部延伸的延伸部；

平行导向部，分别连接于所述承载部以及所述固定部本体；所述承载部，所述固定部本体以及所述平行导向部形成容置空间；所述固定部的延伸部设置于所述容置空间内；

杠杆，设置于所述固定部的延伸部与所述平行导向部之间的空间；

簧片结构，包括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的连接簧片，以及将所述固定部延伸部与所述杠杆连接在一起以用作所述杠杆支撑点的支点簧片；

所述承载部，所述固定部，所述平行导向部、所述杠杆以及所述簧片结构为一体式结构。

根据本发明的一个实施例，所述平行导向部包括上平行导向片以及下平行导向片，所述上平行导向片和所述下平行导向片分别连接于所述承载部的基部以及所述固定部本体的上端和下端所述平行导向片与所述固定部和所述承载部的连接处设置为薄片。

根据本发明的一个实施例，所述固定部的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内凹结构；

所述支点簧片包括第一支点簧片和第二支点簧片；所述第一支点簧片和所述第二支点簧片分别连接于所述第一支撑部和所述第二支撑部。

根据本发明的一个实施例，所述杠杆包括:

簧片连接部，设置于所述杠杆的前端，包括连接于所述第一支点簧片的第一支点连接部，连接于所述第二支点簧片的第二支点连接部，以及连接于所述连接簧片的连接簧片连接部；

配重延伸部，设置于所述簧片连接部下端面，并竖直向下延伸置于所述内凹结构内；

磁系统连接部，设置于所述杠杆的尾端，并连接于所述称重传感器的磁系统结构。

根据本发明的一个实施例，所述配重延伸部一体加工。

根据本发明的一个实施例，所述承载部面向所述杠杆的基部，向前延伸形成附加件；

所述附加件和所述杠杆通过所述连接簧片连接，且所述附加件的横截面面积小于所述承载部基部的横截面面积。

根据本发明的一个实施例，所述固定部本体纵向上形成一贯通空间。

根据本发明的一个实施例，所述固定部本体上端面包括一横向延伸的凹槽，并自所述固定部本体相对所述延伸部延伸形成磁系统安装部。

根据本发明的一个实施例，所述平行导向部和所述杠杆之间通过临时连接片可拆卸地连接；

所述延伸部和所述杠杆之间通过临时连接片可拆卸地连接。

本发明还提供了一种电子天平，其特点在于，其包括如上所述的称重传感器。

本发明的积极进步效果在于：

本发明提供的称重传感器和电子天平，由于称重传感器的承载部，固定部，平行导向部、杠杆以及簧片结构均为机加工一体式结构，因此克服现有技术中称重传感器的加工工艺复杂、体积大、成本高、组装繁琐的缺陷，所提供的称重传感器，实现了加工工艺和装配工序的简化，避免了安装公差。同时，由称重传感器的承载部，平行导向部以及固定部为一体成型形成容置空间，将杠杆置于该容置空间和固定部向前延伸的延伸部共同构成的空间中，由于提高了称重传感器内部结构设计的合理性，在实际称重过程中，称重传感器可以避免来自外部的碰撞影响，比如抓取时易把cable线碰断，或者外力碰到杠杆后，使连接于杠杆的簧片弯曲变形等，保证了称量精确度。

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是本发明称重传感器一实施例的立体图；

图2是图1实施例的另一角度立体图；

图3为图1实施例的剖视图；

图4为图1实施例的俯视图；

图5为图1实施例加上杠杆结构后的立体图；

图6为图5实施例的另一角度立体图；

图7为图6实施例的正视图；

图8为图6实施例中杠杆结构磁系统结构连接部的结构示意图。

【附图标记】

称重传感器 1

承载部 11

承载部的基部 111

承载部附加件 112

固定部 12

固定部本体 121

固定部的延伸部 122

固定部的磁系统安装部 123

固定部第一支撑部 1221

贯通空间 1233

平行导向部 13

上平行导向片 131

下平行导向片 132

杠杆 14

簧片连接部 141

簧片连接本体部 1411

第一支点连接部 1412

第二支点连接部 1413

连接簧片连接部 1414

配重延伸部 1415

磁系统结构连接部 142

连接簧片 15

第一支点簧片 161

第二支点簧片 162

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。

本发明实施例所采用的称重传感器可以应用于各种类型的电子天平中，在结构上相对于于现有的称重传感器更加紧凑，降低了生产和加工的成本，提高了组装效率，性能更加优化。

如图1～8所示，本实施例的称重传感器1包括：承载部11，固定部12，平行导向部13，杠杆14，以及簧片结构。其中，所述承载部11，所述固定部12，所述平行导向部13，所述杠杆14以及簧片结构为一体式结构，即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，使称重传感器1结构简单的同时，也便利了加工组装。

所述平行导向部13包括呈H形的上平行导向片131(上平行导向片131也可以是两头不一样宽，如呈梯形结构)以及下平行导向片132。所述上平行导向片131和所述下平行导向片132分别连接于所述承载部11的基部111以及所述固定部12的固定部本体121的上端和下端，从而由所述承载部11，上下平行导向片131，132以及固定部本体121形成类似长方体形状的容置空间，或者其他的表现为两端边的长度相同的空间形状。当有载荷加载在承载部11上时，平行导向部13会有垂直方向上的微小位移。

所述平行导向部13的上下平行导向片131，132与所述承载部11以及所述固定部12的连接处，为相对于作为连接端的所述上下平行导向片131，132，所述承载部11以及所述固定部12，为渐变变薄的薄片。

所述上平行导向片131分别连接承载部11和固定部12的两端的端部的截面长度相同。例如上平行导向片131在承载部11和固定部12之间形成类似长方形的形状，或者其他的在两端的边的长度相同的形状。

当所述上平行导向片131分别连接承载部11和固定部12的两端的端部的截面长度不同时，从连接承载部11的端部到连接固定部12的端部的方向上，所述上平行导向片131的两个边之间的距离渐变地从连接承载部的端部的截面长度转化至连接固定部的端部的截面长度。

所述固定部12包括固定部本体121，以及自所述固定部本体121相向所述承载部11的基部111延伸的延伸部122，因此所述固定部12的延伸部122设置于上述由所述承载部11，上下平行导向片131，132以及固定部本体121形成的容置空间内，并且所述固定部12的延伸部122位于所述上平行导向片131和下平行导向片132之间，与所述上平行导向片131和下平行导向片132均设有距离并延伸至所述承载部11，并且和承载部11之间留有间隙。延伸部122将所述容置空间分割为上下两个空间，或者至少在所述延伸部122和所述上平行导向片131之间预留出空间。所述延伸部122与所述承载部11之间形成间隙，用于设置连接簧片15等组件。

固定部12的延伸部122将平行导向部13分割为两个不同空间，其中上平行导向片131和延伸部122组合形成的空间中上平行导向片131和延伸部122之间的距离足够大，从而使得杠杆14可以放置于固定部本体121、上平行导向片131和延伸部122组合形成的空间中。因此称重传感器1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。

所述簧片结构包括将所述承载部11与所述杠杆14连接在一起以用作所述杠杆14的力传递的连接簧片15，以及将所述固定部12的延伸部122与所述杠杆14连接在一起以用作所述杠杆14支撑点的支点簧片。

所述固定部12的延伸部122的前端面的两端分别向前延伸形成的第一支撑部1221和第二支撑部(图中未示出)。所述第一支撑部1221与所述第二支撑部分布于所述延伸部122前端面的两侧，形成内凹的容置空间a。该容置空间a的内凹面可以是曲面，也可以是连续的平面组成。

所述固定部12包括固定部本体121，固定部本体121上端面包含一个横向延伸的第一凹槽1211，固定部本体下端面包含一个横向延伸的第二凹槽1212；自固定部本体121向前延伸形成的磁系统安装部123；固定部本体121纵向上形成一个纵向贯通的贯通空间1233，从而适于杠杆14连接磁系统的尾端转动，以及便于组件加工中的便利。

所述支点簧片包括第一支点簧片161和第二支点簧片162；所述第一支点簧片161和所述第二支点簧片162分别连接于所述第一支撑部1221和所述第二支撑部。所述第一支点簧片161和所述第二支点簧片162以连接簧片15对称设置。所述连接簧片15和支点簧片161，162与所述固定部12，平行导向部13，承载部11，杠杆14为一体式结构，也可以是单独制作后通过固定连接的方式连接到承载部11、杠杆14和固定部12上。在制造过程中预先加工出薄片的位置，这种结构减少了零件数量，节约了成本和组装时间。

所述承载部11包括承载部11的基部111，以及自基部111向前延伸形成的承载部附加件112。所述承载部附加件112的横截面面积小于所述承载部主体部的横截面面积。所述承载部附加件112和所述杠杆14通过连接簧片15相连接。所述第一支点簧片161与第二支点簧片162分布在连接簧片15的两边。

所述杠杆14位于固定部本体121、上平行导向片131、和延伸部122组合形成的空间中。所述杠杆14包括与连接簧片15和第一支点簧片161、第二支点簧片162接的簧片连接部141和与磁系统结构连接的磁系统结构连接部142。

所述杠杆14包括与连接簧片15和第一支点簧片161、第二支点簧片162连接的簧片连接部141和与磁系统结构连接的磁系统结构连接部142。所述簧片连接部141和承载部11、固定部12、平行导向部13为一体成型结构。簧片连接部141包括簧片连接本体部1411，第一支点连接部1412，第二支点连接部1413和连接簧片连接部1414和自杠杆上的簧片连接部的下端向下延伸形成的配重延伸部1415，所述配重延伸部1415部分置于所述固定部延伸部122、固定部第一支撑部1221和固定部第二支撑部之间形成的容置空间a内。所述杠杆磁系统结构连接部142和所述杠杆磁系统簧片连接部141通过固定连接方式相连接。这种结构加工成本更低，结构紧凑，更加易于安装。

所述配重延伸部1415的作用是调节称量杠杆14的配重，以及杠杆14的转动惯量，从而优化称重传感器的动态称量效果。所述配重延伸部1415一体加工，可根据设计需要确定尺寸，在无需组装时调整。一体加工使称重传感器的一致性更好，通过加工参数即可批量调整。

在制作过程中，可以预先在上平行导向片131和杠杆14的连接处加工成薄片18，同样可以避免意外震动等对称重传感器的影响，同时在不需要上平行导向片131和杠杆14的连接时，可以剪断薄片，来切断上平行导向片131和杠杆14的连接，而且这种方式还可以利用对薄片18的切断动作来调整整个称重传感器中的应力。

作为本实施例的一种变形例，所述上平行导向片131和所述杠杆14之间可通过临时连接片18可拆卸地连接。通过临时性的固定连接部件18将所述上平行导向片131和所述杠杆14固定，也就是将所述上平行导向片131和所述杠杆14固定为一体，从而可以避免意外震动等，尤其是运输途中的意外震动，对称重传感器1的影响。

本实施例在制作过程中预先在固定部延伸部122和杠杆14的连接处加工成薄片19，同样可以避免意外震动等对称重传感器的影响，同时在不需要固定部延伸部123和杠杆14的连接时，可以剪断薄片19，来切断固定部延伸部和杠杆的连接，而且这种方式还可以利用对薄片19的切断动作来调整整个称重传感器中的应力。

本实施例的一种变形例中，所述固定部延伸部122和所述杠杆14之间可通过临时连接片19可拆卸地连接。通过临时性的固定连接部件19将所述固定部延伸部122和所述杠杆14固定，也就是将所述固定部延伸部122和所述杠杆14固定为一体，从而可以避免意外震动等，尤其是运输途中的意外震动，对称重传感器的影响。

所述杠杆14可以是一体式杠杆结构，即杠杆14上的簧片连接部141和磁系统结构连接部142为一体加工成型结构。杠杆14采用十字形结构使得杠杆结构更加紧凑，减少了零件组装的数量。所述杠杆14的具体形状，根据实际称重传感器的杠杆容纳空间的形状和杠杆容纳空间的开口形状和大小，可以任意的调整杠杆14的形状和大小。作为一种变形例，所述杠杆14也可以是分段式结构，即所述簧片连接部141和磁系统结构连接部142通过连接件连接。

所述第一支点簧片161和所述第二支点簧片162将固定部12的延伸部122的第一支撑部1221，第二支撑部与杠杆14簧片连接第一支点连接部1412和杠杆14簧片连接第二支点连接部1413连接在一起以用作杠杆14的支撑点。

在实际使用中，当载荷加载在承载部部11上后，连接簧片15把力传递给杠杆14，杠杆14失去平衡，经过杠杆14的长臂放大后，杠杆14的尾端上的光电检测缝(未示出)偏离原先的平衡位置。光电位移传感器(未示出)检测到通过杠杆14上的光电检测缝的光通量发生变化，反馈给称重传感器1的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(未示出)，线圈在固定磁场中产生补偿力(或称为平衡力)，使杠杆14重新回到平衡状态，即杠杆14检测缝回到平衡位置。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。

本实施例中各个部件间连接部位处均利用称重传感器的现有加工工艺和要求切削加工为相对于连接部件连接两端为薄的薄片，进而增强了各个部位的相对运动的范围。同时结构更加紧凑，降低了生产和加工的成本，提高了组装效率，性能更加优化。

在本实施例的变形例中，所述承载部11、所述固定部12、连接所述承载部11和所述固定部12的平行导向部131，132、杠杆14、连接簧片15、第一支点簧片161、第二支点簧片162也可以是分离结构，再通过组装形成称重传感器1。

虽然本发明已参照当前的多个具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换。因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种称重传感器，其特征在于，包括：

承载部；

固定部，包括固定部本体，以及自所述固定部本体相向所述承载部延伸的延伸部；

平行导向部，分别连接于所述承载部以及所述固定部本体；所述承载部，所述固定部本体以及所述平行导向部形成容置空间；所述固定部的延伸部设置于所述容置空间内；

杠杆，设置于所述固定部的延伸部与所述平行导向部之间的空间；

簧片结构，包括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的连接簧片，以及将所述固定部延伸部与所述杠杆连接在一起以用作所述杠杆支撑点的支点簧片；

所述承载部，所述固定部，所述平行导向部、所述杠杆以及所述簧片结构为一体式结构。

2.根据权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，所述平行导向部包括上平行导向片以及下平行导向片，所述上平行导向片和所述下平行导向片分别连接于所述承载部的基部以及所述固定部本体的上端和下端所述平行导向片与所述固定部和所述承载部的连接处设置为薄片。

3.根据权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，

所述固定部的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内凹结构；

所述支点簧片包括第一支点簧片和第二支点簧片；所述第一支点簧片和所述第二支点簧片分别连接于所述第一支撑部和所述第二支撑部。

4.根据权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，所述杠杆包括:

簧片连接部，设置于所述杠杆的前端，包括连接于所述第一支点簧片的第一支点连接部，连接于所述第二支点簧片的第二支点连接部，以及连接于所述连接簧片的连接簧片连接部；

配重延伸部，设置于所述簧片连接部下端面，并竖直向下延伸置于所述内凹结构内；

磁系统连接部，设置于所述杠杆的尾端，并连接于所述称重传感器的磁系统结构。

5.根据权利要求4所述的称重传感器，其特征在于，所述配重延伸部一体加工。

6.根据权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，

所述承载部面向所述杠杆的基部，向前延伸形成附加件；

所述附加件和所述杠杆通过所述连接簧片连接，且所述附加件的横截面面积小于所述承载部基部的横截面面积。

7.根据权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，所述固定部本体纵向上形成一贯通空间。

8.根据权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，所述固定部本体上端面包括一横向延伸的凹槽，并自所述固定部本体相对所述延伸部延伸形成磁系统安装部。

9.根据权利要求1所述的称重传感器，其特征在于，

所述平行导向部和所述杠杆之间通过临时连接片可拆卸地连接；

所述延伸部和所述杠杆之间通过临时连接片可拆卸地连接。

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。

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