ITMI20111548A1 - Sistema sensoriale per la misura di peso su piastra a quattro appoggi stabile con un solo sensore. - Google Patents

Description

Descrizione di invenzione industriale

Sistema sensoriale per la misura di peso su piastra a quattro appoggi con un solo sensore

Scopo del presente trovato è realizzare una nuova struttura per la misura di pesi e di carichi su piattaforme e bilance con quattro punti di appoggio sui quattro vertici del piano di appoggio, adottando un sistema innovativo che richiede l'utilizzo di un solo sensore, mediante un sistema innovativo di leveraggi. Il sistema garantisce una perfetta precisione perché utilizza i principi della meccanica e può offrire la massima precisione richiesta.

Il sistema è costituito da quattro punti di appoggio della piastra superiore di misurazione , sulla quale è appoggiato il peso oppure si colloca la persona che deve misurare il proprio peso.

I quattro vertici appoggiano su quattro molle elastiche, lineari, a caratteristica nota, che ricevono una parte del carico totale e che scaricano al suolo. Una asta collega due piattelli di appoggio di un lato e una seconda asta collegata gli altri restanti 2 piattelli di appoggio degli altri due punti.

Come è evidente, il punto medio di ognuna delle due aste si abbassa del valore medio degli abbassamenti dei due punti di spigolo. Analogamente la seconda asta ha il proprio punto di mezzo che misura il valore medio dell'abbassamento dei punti di appoggio sugli spigoli. Utilizzando una terza asta che collega rigidamente il punto medio della prima asta con il punto medio della seconda asta, la terza asta centrale si abbassa in relazione agli abbassamenti dei due punti centrali delle aste laterali. Il punto medio della asta centrale si abbassa di un valore che è il valore medio degli abbassamenti dei 4 punti laterali di appoggio del carico. Le attuali bilance hanno innumerevoli configurazioni, che possono esercitare la azione perno - fulcro - leva di carico, come è stato sempre sin dall'antichità, oppure con molti punti di appoggio per la misura di carichi quali camion, persone, oggetti pesanti, con 4 punti di appoggio che misurano elettronicamente le parti di carico applicate ad ogni punto, e li sommano per via elettronica. Tale soluzione è molto efficiente e molto diffusa. Tuttavia essa è costosa e richiede la taratura di 4 sensori. Nella soluzione inventiva qui proposta, se indichiamo con KA, KB, KC, KD le costante elastiche delle 4 molle agli spigoli della piastra inferiore di appoggio, allora il carico P sulla piastra superiore si ripartisce sui quattro piattelli con gli abbassamenti yA, yB, yC, yD, e la relazione tra il carico P e le altre grandezze è la seguente:

P= kA X yA kB X yB kC X yC kD x yD.

Se per semplicità si scelgono molle uguali tutte di costante K, si ha che

P = k x (yA yB yC yD)

L'abbassamento del punto E, intermedio tra A e B, vale yE = (yA yB ) / 2 e l'abbassamento del punto F, intermedio tra C e D, vale: yF =(yC yD) / 2.

Il punto centrale medio G ha un abbassamento che vale la media tra yE e yF, cioè

yG = (yE yF) /2

Quindi yG = (yA yB yC yD ) / 4 e dalla precedente relazione :

yG = P / 4 k

In conclusione, l'abbassamento del punto G permette di conoscere il valore del carico P agente sulla piattaforma del sistema di misura di carico. Questa invenzione richiede 4 molle e un sistema di misurazione dello spostamento del punto centrale G.

Un secondo metodo di misura, implicito nella stessa proposta brevettuale, è di adottare un sistema con una molla ulteriore al centro della struttura delle tre aste configurate ad H. Il carico si misura sulla molla centrale di costante k' attraverso l'abbassamento del punto G. In tale caso la molla si abbasserà di una quantità pari a yG e la forza trasmessa dal punto centrale al terreno è pari a k' X yG.

Riscrivendo la relazione dinamica, si ha che il carico P si ripartisce sulle 5 molle, di costanti kA, kB, kC, kD, e k', in modo che si ha:

P = (kA X yA kB X yB kC X yC kD x yD) k' X yG Se scegliamo le 4 molle kA = kB = kC = kD = K , si ha che P =4 x K x yG k' x yG = (4 K k' ) x yG,

e quindi si ha che :

yG = P / ( 4K k')

e misurando con un sensore di forza la forza sulla molla centrale si ha:

k' x yG = Forza misurata = k' x P / (4 K k' ) = P / (1 4 K / k')

La presente proposta brevettuale mostra come un solo sensore centrale può essere sufficiente a conoscere il peso, il carico sulla piastra superiore, usando le due formule sopra scritte e trasmettendo gli spostamenti dovuti alle forze alle tre aste collegate a forma di H, misurando il solo spostamento del punto G centrale.

Inoltre il sistema proposto funziona perfettamente anche scegliendo punti diversi da G sulla asta (13). Infatti, per ogni punto diverso da G è possibile utilizzare le precedenti equazioni e determinare la relazione tra la misura dell'unico spostamento del sensore in G e il carico P applicato sul coperchio. Si adopera una diversa distribuzione geometrica degli spostamenti. Tale caratteristica è innovativa e permette di costruire infinite configurazioni meccaniche per eseguire la misura del peso, applicabili a bilance, pese, sistemi di controllo e monitoraggio, ecc.

DESCRIZIONE

La struttura di misura del peso è formata da una piattaforma fissa (1) ancorata con viti (2) al pavimento, che contiene sensori (3) su supporti meccanici, ed è atta a scaricare la misura del peso sul punto centrale G (4). Gli elementi (5), (6) e (7) proteggono il sistema sensoriale mantenendo la struttura fissa e stabile. Il coperchio (8) copre la struttura inferiore e si appoggia sui 4 sistemi sensoriali agli spigoli della piattaforma inferiore. Il coperchio ha una sagomatura speciale (9) per permettere una ottima configurazione e un blocco (10) di protezione del materiale interno alla piattaforma. Le due scanalature (11) e (12) permettono di sistemare opportunamente i sensori sul pavimento per permettere un carico verticale bilanciato. La misurazione è ottenuta dalla molla (13) che rileva lo spostamento del punto G. Lo spostamento del punto G è dovuto al movimento dell'asta (16) che si appoggia sui punti di mezzo delle due aste (14) e (15), che si appoggiano sui punti A e B, per la asta (14) e sui punti C e D, per l'asta (15).

Poiché si dimostra che il punto G ha un abbassamento che è la media degli altri 4 abbassamenti A, B, C, D ( e delle forze conseguenti scaricate), si ottiene che dallo spostamento del punto G ( oppure a scelta dalla forza scaricata sulla molla (13), si risale al valore del peso sul coperchio della piattaforma.

RIVENDICAZIONI

1. Sensore di misura a tre aste a forma di H che determinano sinteticamente il carico sui 4 punti di appoggio del carico stesso

2. Sensore di misura, ove il punto di lettura è genericamente disposto sull'asta centrale, e la misura utilizza formule proprietarie sopra riportate di valutazione del carico

3. Sensore di misura, anche senza molla, con un sistema ottico del tipo a array ottico multiplo, con rilevamento ottico con laser, ad alta precisione

4. Sensore di misura, dove l'elemento estremo agisce su un potenziometro elettrico che trasforma lo spostamento del punto finale G in una rotazione misurata visivamente o per via elettronica, con alimentazione di una batteria 5. Sensore di misura, adatto per ogni tipo di molla sotto i quattro punti di appoggio, adatto per rilevare il carico globale sul coperchio - piattaforma superiore, adattabile con rinvìi meccanici e leve articolate, amplificabile per via elettronica

6. Sensore di misura, adatto anche per applicazione di carico su soli tre punti, con una diversa sistemazione delle due aste di collegamento, con un unico punto di cerniera che raccoglie 2 aste concorrenti.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sensore di misura a tre aste a forma di H che determinano sinteticamente il carico sui 4 punti di appoggio del carico stesso 2. Sensore di misura, ove il punto di lettura è genericamente disposto sull'asta centrale, e la misura utilizza formule proprietarie sopra riportate di valutazione del carico 3. Sensore di misura, anche senza molla, con un sistema ottico del tipo a array ottico multiplo, con rilevamento ottico con laser, ad alta precisione 4. Sensore di misura, dove l'elemento estremo agisce su un potenziometro elettrico che trasforma lo spostamento del punto finale G in una rotazione misurata visivamente o per via elettronica, con alimentazione di una batteria 5. Sensore di misura, adatto per ogni tipo di molla sotto i quattro punti di appoggio, adatto per rilevare il carico globale sul coperchio - piattaforma superiore, adattabile con rinvìi meccanici e leve articolate, amplificabile per via elettronica 6. Sensore di misura, adatto anche per applicazione di carico su soli tre punti, con una diversa sistemazione delle due aste di collegamento, con un unico punto di cerniera che raccoglie 2 aste concorrenti.