CN203464985U - 一种适用于电子天平的称量传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种与适用于电子天平的高精度称量传感器，一种适用于电子天平的称量传感器，包括：一体化弹性体，其特征在于，所述称量传感器还包括：平衡位置调节装置；感温元件；磁钢；永磁体；电磁线圈；红外发光管；光电池板；过冲保护挡片；支重弹片；天平托盘承重支柱；固定连接调整装置，所述的固定连接调整装置用于连接调整所述的一体化弹性体、感温元件、磁钢、永磁体、电磁线圈、红外发光管、光电池板、过冲保护挡片、支重弹片、天平托盘承重支柱。本实用新型提供的适用于电子天平的高精度称量传感器整体性强，结构结实，传感器在运输及组装过程中均不易损坏，且外形美观，从而可以得以在电子天平的称量传感领域得以广泛的使用。

Description

一种适用于电子天平的称量传感器

技术领域

本实用新型涉及一种称量传感器，更具体地说，涉及一种适用于电子天平的称量传感器。 

背景技术

电磁力平衡式称量传感器是电子天平的核心组成部件，其质量的优劣对电子天平的性能有着决定性的影响。目前，国内电磁力称量传感器以传统的分体前置式传感器为主，其原理及工艺在理论层面比较成熟，但在实际生产及使用中还存在以下几方面问题：体积大，重量重。虽较后置式传感器已小巧许多，用其作为电子天平的传感器，还是难以实现电子天平的轻型化，小型化；结构复杂，零部件繁多，对组装人员的要求很高，且成品一致性较差，批量生产质量得不到保证；连接弹性体各部件所用的铍青铜簧片及吊簧毒性较大，对接触人员的健康有影响；外观一体性差，不够美观；整体不够结实，运输过程中损坏率高；因为以上因素，使得传感器整体成本相对较高。 

随着全自动加工中心的普及各种新材料的出现，已有能力抛弃原分体前置式传感器，实用新型弹性体一体化的一体式传感器，并对其电磁装置部分进行小型化改造。其目的是为了实现电磁力平衡式称量传感器性能的一致化、体积的小型化、结构的牢固化、生产的简单化及成本的经济化。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述体积大、重 量重、结构复杂、外观一体性差、整体不够结实的缺陷，提供一种适用于电子天平的称量传感器，包括：一体化弹性体，所述称量传感器还包括： 

平衡位置调节装置； 

感温元件； 

磁钢； 

永磁体； 

电磁线圈； 

红外发光管； 

光电池板； 

过冲保护挡片； 

支重弹片； 

天平托盘承重支柱； 

固定连接调整装置，所述的固定连接调整装置用于连接调整所述的一体化弹性体、感温元件、磁钢、永磁体、电磁线圈、红外发光管、光电池板、过冲保护挡片、支重弹片、天平托盘承重支柱。 

进一步地，所述的衡位置调节装置进一步包括：光电支架、软磁体磁钢帽、光电支架下压螺丝、光电支架提拉螺丝。 

进一步地，所述的固定连接调整装置包括：四角误差调整螺丝，光电支架下压螺丝，光电支架提拉螺丝，软磁体磁钢帽紧固螺丝，支重弹片紧固螺丝，电磁装置紧固内六角螺丝，过冲保护挡片紧固螺丝，线圈紧固螺丝，光电池板紧固螺丝。 

进一步地，所述的光电支架通过光电支架提拉螺丝，光电支架下压螺丝固定在软磁体磁钢帽中设置。 

进一步地，所述的光电池板紧固螺丝为一颗。 

进一步地，所述的四角误差调整螺丝、光电支架下压螺丝、光电支架提拉螺丝、电磁装置紧固内六角螺丝、过冲保护挡片紧固螺丝、线圈紧固螺丝均为两颗。 

进一步地，所述的支重弹片紧固螺丝为三颗。 

进一步地，所述的软磁体磁钢帽紧固螺丝为四颗。 

进一步地，所述一体化弹性体包括：平行梁、垂直梁、形变放大杠杆、簧片、吊簧、角差调整臂、磁钢安装架、电磁线圈安装架、光电检测缝。 

进一步地，所述的一体化弹性体的四角误差通过所述的四角误差调整螺丝、所述的一体化弹性体的支柱、所述的支重弹片来调整。 

本实用新型的关键之处在于传感器的整个弹性体，包括形变放大杠杆、所有簧片与吊簧，承重梁、角差调整臂、磁钢安装架、电磁线圈安装架、光电检测缝等，用一整块航空铝材经铣床加工中心加工而成，弹性体的各个功能部件之间没有任何紧固件。本实用新型把传统前置式称量传感器所用的四个铍青铜单臂簧片换成四个机铣铝质簧片，两个并联双臂簧片换成四个机铣铝质簧片，两个支点吊簧换成二个机铣铝质支点吊簧，一个串联双臂吊簧换成一对串联双臂机铣铝质吊簧，这对串联双臂机铣铝质吊簧在功能上是并联的，这里分解成两个串联双臂吊簧的目的是为了兼顾四角误差及抗拉伸强度，实际上是相当于在原串联双臂吊簧的中间开了一竖槽转。 

本实用新型的另一个关键之处在于当传感器承重或受到冲击时，所有吊簧均处于拉伸状态。铝材的抗拉伸强度明显高于抗挤压强度，且在非理想状态下，拉伸时产生的横向形变要远远小于挤压时产生的横向形变。吊簧的横向形变会产生传感器的蠕变及角差，且横向形变会影响吊簧的抗疲劳寿命，而设计成拉伸状态则可以避免此类问题的产生。 

本实用新型的另一个关键之处在于只要加工中心的精度适当，材料形变处理充分，一次加工成形后，其四角误差很小，且其修正四角误差比较方便。通过调整两颗四角误差调整螺丝可以修正四角误差，也可用锉刀修正弹性体支柱或用锉刀修正铝质簧片来达到修正四角误差的目的。 

本实用新型的另一个关键之处在于使用超低温度系数的强磁作为永磁体，且加大了弹性体的杠杆放大比例，使磁钢的体积及重量均不及原分体前置式称量传大器的四分之一。 

本实用新型的另一个关键之处在于采于内置式光电位置调节机构。内置式光电调节机构包括一个可以定位在软磁体磁钢帽中的光电架，其上装有双硅光电池与发光灯。光电架的上下位置可以通过四个调节螺丝上下调节，以调整传感器的平衡点位置。 

本实用新型的另一个关键之处在于把光电调节机构、电磁线圈、永磁体、软磁体磁钢、软磁体磁钢帽组合在一个直径是40mm，高度35mm的圆柱体之内，而这个圆柱体是完全嵌装在一体化弹性体之内的。这样使传感器的整体性、美观性大大加强。 

本实用新型的另一个关键之处在于过载限位由软磁体磁钢的槽与磁钢帽形成的一对方形间隙对杠杆进行上下左右的限位，而过冲保护挡片配合支重弹片可以防止过大的冲击对传感器造成损害。正常称量时，杠杆是不会碰到磁钢的限位处的。当超载或受到冲击时，杠杆会碰到限位处，使弹性体的形变不再加大，从而保护弹性体。而事实上，此种结构的弹性体，即使没有对杠杆进行限位，当支重弹片碰到过冲保护挡片时，弹性体还完全在弹性完全可恢复区域内。所有这些措施，可以极大地防止传感器因运输或使用不当损坏。 

本实用新型的另一个关键之处在于由于采用了较大的杠杆放大倍数和磁性更强的永磁体，使得电磁线圈所需的驱动电流大为减少，使得与之相配套的电子天平的控制板的功耗降低、发热量减少。这不仅降低了控制板的元器件采购成本，减小了控制板的面积，而且会降低整机的工作时的温升，降低电子天平的温漂。 

本实用新型的另一个关键之处在于一体化弹性体对于加工机械设备的要求不高。若螺纹由攻丝机加工，则加工机械的最低要求仅仅是一台带自动换刀功能(刀库容量最少只需七把)的2.5轴的高精度铣床加工中心和一个非联动高精度直角转台。若使用完全的3轴机器和更大的刀库容量，则可把螺纹也一次加工成形，且外形光洁度可以做得十分漂亮。在机械的 最低配置下，仍可对一体化弹性体一次装夹加工成形，极大地减少了人为误差，使得产品的可以进行规模化生产，极大地提高了劳动生产率，而且使产品的一致性得到大大加强。 

实施本实用新型的适用于电子天平的称量传感器，具有以下有益效果：整体性强，结构结实，传感器在运输及组装过程中均不易损坏，且外形美观，从而可以得以在电子天平的称量传感领域得以广泛的使用。 

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中： 

图1是本实用新型适用于电子天平的称量传感器的装配示意图； 

图2是本实用新型适用于电子天平的称量传感器的效果图； 

图3是图1的一体化弹性体1的立体图； 

图4是图1的光电架6顶面立体效果图； 

图5是图1的光电架6底面的立体效果图； 

图6是图1的磁钢3立体效果图； 

图7是图1的磁钢3与永磁体4合体后立体效果图。 

图8是图1的软磁体磁钢帽9的立体效果图； 

图9是图1的软磁体磁钢3、永磁体4、软磁体磁钢帽9合体后的立体效果图。 

在图中，1、一体化弹性体；2、感温元件；3、磁钢；4、永磁体；5、电磁线圈；6、光电支架；7、红外发光管；8、光电池板；9、软磁体磁钢帽；10、过冲保护挡片；11、支重弹片；12、天平托盘承重支柱；13、调整螺丝；14、光电支架下压螺丝；15、光电支架提拉螺丝；16、软磁体磁钢帽紧固螺丝；17、支重弹片紧固螺丝；18、电磁装置紧固内六角螺丝；19、过冲保护挡片紧固螺丝；20、线圈紧固螺丝；21、光电池板紧固螺丝。 

具体实施方式

请参阅图1，为本实用新型适用于电子天平的称量传感器的装配示意图。如图1所示，一种适用于电子天平的高精度称量传感器，其主体部分包括一体化弹性体1，感温元件2，磁钢3，永磁体4，电磁线圈5，光电支架6，红外发光管7，光电池板8，软磁体磁钢帽9，过冲保护挡片10，支重弹片11，天平托盘承重支柱12；各部件的固定连接及调整螺丝包括二颗四角误差调整螺丝13，二颗光电支架下压螺丝14，二颗光电支架提拉螺丝15，四颗软磁体磁钢帽紧固螺丝16，三颗支重弹片紧固螺丝17，二颗电磁装置紧固内六角螺丝18，二颗过冲保护挡片紧固螺丝19，二颗线圈紧固螺丝20，一颗光电池板紧固螺丝21。优选地，感温元件2选高精度感温元件；优选地，磁钢3选择软磁体磁钢；优选地，永磁体4选低温度系数永磁体。优选地，本实用新型适用于电子天平的称量传感器通过一根八芯扁排线与电子天平控制板相连，包括光电池板输出信号线二根，红外发光管供电线二根，电磁线圈驱动线二根，高精度感温元件信号线二根。 

请结合参阅图2，为本实用新型适用于电子天平的称量传感器的效果图。 

请结合参阅图3，为本实用新型适用于电子天平的称量传感器的一体化弹性体1的立体图。本本实用新型适用于电子天平的称量传感器的称量时，天平托盘承重支柱12受到向下的力，经过支重弹片11缓冲后，把这个力传递给弹性体的承重梁1-1。由于弹性体是悬臂梁型平行梁结构，承重梁发生平移式的形变，而承重面仍保持水平。这个形变，通过一对串联双臂吊簧1-2传递给杠杆的动力臂1-4，再经过杠杆的放大作用，使在阻力臂1-5末端的光电检测细缝1-10偏离原平衡位置，由红外发光管7发射的红外光透过光电检测细缝1-10照到光电池板的红外光的光通量发生变化，电子天平控制板检测到这个光电信号的变化，输出相应的电流信号给电磁线圈5，促使光电检测缝1-10回归到原来的平衡位置，同时带动杠杆及承重梁回归 到原平衡位置，完成称量过程。 

请参阅图4，为本实用新型适用于电子天平的称量传感器的光电架6顶面立体效果图。 

请参阅图5，为图1本实用新型适用于电子天平的称量传感器的光电架6底面的立体效果图。 

如图4和图5所示，光电架6中的发光管安装孔6-1用于安装红外发光管，光电支架下压螺丝孔6-5和光电支架提拉螺丝孔6-2用于安装光电支架固定调节螺丝，光电池线出线孔6-3与红外发光管出线孔6-4用于走引线，光电池板定位槽6-7用于定位光电池板，光电池板固定螺丝孔6-8用于安装光电池板固定螺丝，光电池防碰杆6-9用于仿止杠杆受到侧向外力时檫伤光电池，光电支架定位面6-10共有四处，用于把光电支架定位在软磁体磁钢帽中，起到水平定位的作用。红外发光管是用强力胶固定在发光管安装孔6-1中的，光电池板先用强力胶固定在光电池板定位槽6-7中，再拧紧光电池板固定螺丝。 

请参阅图6，图6为图1本实用新型适用于电子天平的称量传感器的软磁体磁钢3立体效果图。 

请参阅图7，图7为图1本实用新型适用于电子天平的称量传感器的软磁体磁钢3与永磁体4合体后立体效果图。 

请参阅图8，图8为图1的软磁体磁钢帽9的立体效果图。 

请参阅图9，图9为图1本实用新型适用于电子天平的称量传感器的软磁体磁钢3、永磁体4、软磁体磁钢帽9合体后的立体效果图。 

如图6、图7、图8、图9所示，软磁体磁钢3底面的中心有一感温元件安装孔3-1用于安装高精度感温热敏电阻，底面3-5居中位置用强力胶粘合一圆柱形低温度系数强永磁体4，限位槽3-4用于限制杠杆的活动范围，磁钢固定孔3-2用于在一体化弹性体上固定软磁体磁钢，安装孔3-3用于在磁钢上固定磁钢帽。低温度系数强永磁体4与软磁体磁钢3之间有一环 形气隙，气隙内部有一稳定的静磁场，电磁线圈就在此磁场气隙中运动。 

通过实施本实用新型适用于电子天平的称量传感器，其有益效果为：整体性强，结构结实，传感器在运输及组装过程中均不易损坏，且外形美观，从而可以得以在电子天平的称量传感领域得以广泛的使用。 

本实用新型是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本实用新型范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本实用新型技术的特定场合，可对本实用新型进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本实用新型并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。 

Claims (10)

1.一种适用于电子天平的称量传感器，包括：一体化弹性体(1)，其特征在于，所述称量传感器还包括： 

平衡位置调节装置(0)； 

感温元件(2)； 

磁钢(3)； 

永磁体(4)； 

电磁线圈(5)； 

红外发光管(7)； 

光电池板(8)； 

过冲保护挡片(10)； 

支重弹片(11)； 

天平托盘承重支柱(12)； 

固定连接调整装置(22)，所述的固定连接调整装置(22)用于连接调整所述的一体化弹性体(1)、感温元件(2)、磁钢(3)、永磁体(4)、电磁线圈(5)、红外发光管(7)、光电池板(8)、过冲保护挡片(10)、支重弹片(11)、天平托盘承重支柱(12)。 

2.根据权利要求1所述的适用于电子天平的称量传感器，其特征在于，所述的平衡位置调节装置(0)进一步包括：光电支架(6)、软磁体磁钢帽(9)、光电支架下压螺丝(14)、光电支架提拉螺丝(15)。 

3.根据权利要求1所述的适用于电子天平的称量传感器，其特征在于，所述的固定连接调整装置(22)包括：四角误差调整螺丝(13)，光电支架下压螺丝(14)，光电支架提拉螺丝(15)，软磁体磁钢帽紧固螺丝(16)，支重弹片紧固螺丝(17)，电磁装置紧固内六角螺丝(18)，过冲保护挡片紧固螺丝(19)，线圈紧固螺丝(20)，光电池板紧固螺丝(21)。 

4.根据权利要求2所述的适用于电子天平的称量传感器，其特征在于，所述的光电支架(6)通过光电支架提拉螺丝(15)，光电支架下压螺丝(14)固定在软磁体磁钢帽(9)中设置。 

5.根据权利要求3所述的适用于电子天平的称量传感器，其特征在于，所述的光电池板紧固螺丝(21)为一颗。 

6.根据权利要求3所述的适用于电子天平的称量传感器，其特征在于，所述的四角误差调整螺丝(13)、光电支架下压螺丝(14)、光电支架提拉螺丝(15)、电磁装置紧固内六角螺丝(18)、过冲保护挡片紧固螺丝(19)、线圈紧固螺丝(20)均为两颗。 

7.根据权利要求3所述的适用于电子天平的称量传感器，其特征在于，所述的支重弹片紧固螺丝(17)为三颗。 

8.根据权利要求3所述的适用于电子天平的称量传感器，其特征在于，所述的软磁体磁钢帽紧固螺丝(16)为四颗。 

9.根据权利要求1至8任一项所述的适用于电子天平的称量传感器，其特征在于，所述一体化弹性体(1)包括：平行梁、垂直梁、形变放大杠杆、簧片、吊簧、角差调整臂、磁钢安装架、电磁线圈安装架、光电检测缝。 

10.根据权利要求3所述的适用于电子天平的称量传感器，其特征在于，所述的一体化弹性体(1)的四角误差通过所述的四角误差调整螺丝(13)、所述的一体化弹性体(1)的支柱、所述的支重弹片(11)来调整。 

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