RU2256885C2

RU2256885C2 - An arrangement for weighting

Info

Publication number: RU2256885C2
Application number: RU2004114467/28A
Authority: RU
Inventors: А.Т. Зиньковский (RU); А.Т. Зиньковский
Original assignee: Зиньковский Александр Тихонович
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2004-05-11
Publication date: 2005-07-20

Abstract

FIELD: the invention refers to measuring arrangements.

SUBSTANCE: it may be used for weighting small masses. The arrangement has a load-receiving and an indicating units. The load-receiving unit has a cam with a flexible connection fixed on its periphery. The weighted mass is fixed to the flexible connection. At that the cam has a form of circumference. The indicating unit has also a cam with a counterbalance fixed on its periphery with the aid of the flexible connection. At that the profile of the cam has a form of an Archimedean spiral.

EFFECT: the invention increases accuracy of measuring.

10cl, 3dwg

Description

Изобретение относится к приборостроительной промышленности и может быть использовано для взвешивания малых масс.The invention relates to the instrument industry and can be used for weighing small masses.

Известно весоизмерительное оборудование, принцип действия которого основан на автоматическом уравновешивании взвешиваемого груза, помещенного на платформу грузоприемного устройства, через рычажную систему промежуточного механизма, с которым связана указательная стрелка (Весоизмерительное оборудование: Справочник /Н.А.Лотков и др., 1989, 240 с.).Known weighing equipment, the principle of which is based on the automatic balancing of the weighed cargo placed on the platform of the load-lifting device, through the linkage system of the intermediate mechanism, which is connected with the pointer (Weighting equipment: Reference / N.A. Lotkov et al., 1989, 240 s .).

Общим их недостатком является невысокая точность при достаточно сложной конструкции.Their common drawback is the low accuracy with a rather complex design.

Особенно высокие требования к точности измерений предъявляются к устройствам для взвешивания малых масс. Вследствие этого, указанные устройства конструктивно сложны, работа с ними требует высокой квалификации (патент RU 2227276, 7 G 01 G 5/02, опубл. RU БИПМ №11, 20.04.2004 г.).Particularly high requirements for measurement accuracy are imposed on devices for weighing small masses. As a result, these devices are structurally complex, working with them requires high qualifications (patent RU 2227276, 7 G 01 G 5/02, publ. RU BIPM No. 11, 04/20/2004).

Наиболее близкими к предлагаемому решению являются циферблатные весы с визуальным отсчетом (П.И.Вовченко, Ф.А.Пладис. Новая весоизмерительная техника. М., 1968). Однако указанные весы обладают невысокой точностью при взвешивании малых масс.Closest to the proposed solution are dial scales with a visual readout (P.I. Vovchenko, F.A. Pladis. New weight measuring equipment. M., 1968). However, these scales have low accuracy when weighing small masses.

Целью изобретения является повышение точности измерений.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements.

На фиг.1 представлено устройство для взвешивания, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - указательный узел при различных углах поворота кулачка и характеристика шкалы.Figure 1 shows a device for weighing, a General view; figure 2 - a view of figure 1; figure 3 - index node at different angles of rotation of the cam and the characteristic scale.

На основании 1 неподвижно закреплен кронштейн 2 со шкалой 3. В подшипниках кронштейна 2 установлены грузоприемный узел, состоящий из кулачка 4 и закрепленной на нем одним концом гибкой связью 5, к другому концу которой крепится взвешиваемая масса 6, а также указательный узел, включающий стрелку 7, кулачок 8 с противовесом 9 на конце гибкой связи 10, другой конец которой закреплен на профильной поверхности кулачка 8.On the base 1, bracket 2 with a scale 3 is fixedly mounted. In the bearings of bracket 2, a load receiving unit is installed, consisting of a cam 4 and a flexible coupling 5 fixed to it at one end, to the other end of which a weighed mass 6 is attached, as well as a pointing unit including an arrow 7 , a cam 8 with a counterweight 9 at the end of the flexible connection 10, the other end of which is fixed to the profile surface of the cam 8.

Гибкая связь 5 закреплена на кулачке 4 с возможностью разматывания при его повороте в одном направлении и наматывания при повороте в другом направлении.A flexible connection 5 is fixed on the cam 4 with the possibility of unwinding when it is rotated in one direction and winding when turning in the other direction.

Устройство для взвешивания работает следующим способом.The device for weighing works as follows.

В процессе взвешивания кулачок 4 вместе с указательной стрелкой 7 под действием создаваемого массой 6 крутящего момента приходит во вращение и отклоняет жестко скрепленный с ним и находящийся на одной оси кулачок 8 с закрепленным на гибкой связи 10 противовесом 9.During the weighing process, the cam 4 together with the pointer arrow 7 under the action of the torque created by the mass 6 comes into rotation and rejects the cam 8 rigidly attached to it and located on the same axis with a counterweight 9 mounted on a flexible connection 10.

При вращении кулачка 8 происходит накручивание гибкой связи 10 на его профильную поверхность, в результате чего увеличивается тормозной момент Мт., величина которого пропорциональна углу поворота α кулачка 8.When the cam 8 rotates, a flexible connection 10 is wound onto its profile surface, as a result of which the braking torque Mt increases, the value of which is proportional to the angle of rotation α of the cam 8.

Процесс взвешивания заканчивается, когда крутящий момент Мизм., создаваемый взвешиваемой массой 6, уравновешивается тормозным моментом Мт., создаваемым противовесом 9. Примем, что толщины гибких связей 5 и 10 одинаковы и равны а.The weighing process ends when the torque Mism., Created by the weight to be weighed 6, is balanced by the braking torque Mt., Created by the counterweight 9. We assume that the thicknesses of the flexible joints 5 and 10 are the same and equal to a.

Мизм.=Мт.=Рт.(r₀+а/2)cosα=Ризм.(R+а/2),Mism. = Mt. = RT. (R ₀ + a / 2) cosα = Rism. (R + a / 2),

где Рт. - вес противовеса;where rt. - counterweight weight;

r₀ - кратчайшее расстояние от оси вращения 0 кулачка 8 до точки его соприкосновения с касательной вертикальной плоскостью;r ₀ is the shortest distance from the axis of rotation 0 of the cam 8 to the point of contact with the tangent vertical plane;

α - угол поворота кулачка 8 вокруг оси 0;α is the angle of rotation of the cam 8 about the axis 0;

R - радиус кулачка 4.R is the radius of the cam 4.

Из приведенного соотношения следуетFrom the above relation it follows

Ризм.=Рт.(r+а/2)cosα/(R+а/2).Rism. = RT. (R + a / 2) cosα / (R + a / 2).

В указательном узле переменной величиной, влияющей на тормозной момент, является r, в грузоприемном переменной величиной, создающей крутящий момент - взвешиваемая масса 6.In the index node, the variable that affects the braking torque is r, in the load-receiving variable that creates the torque is the weighted mass 6.

Путем подбора величин r и R, а также, не в последнюю очередь, толщины гибкой связи, а можно добиться высокой, ограниченной только минимальной толщиной гибкой связи, точности измерений (степени приближения результатов к истинному значению измеряемой величины) и чувствительности устройства (отношение углового перемещения указательной стрелки к массе груза, вызвавшего это перемещение) (Весоизмерительное оборудование: Справочник/Н.А.Лотков и др., 1989, 240 с.: ил.).By selecting the values of r and R, as well as, last but not least, the thickness of the flexible connection, it is possible to achieve high, limited only by the minimum thickness of the flexible connection, the measurement accuracy (the degree of approximation of the results to the true value of the measured value) and the sensitivity of the device (the ratio of the angular displacement pointer arrow to the mass of the cargo that caused this movement) (Weighting equipment: Handbook / N.A. Lotkov et al., 1989, 240 pp., ill.).

Для того чтобы характеристика шкалы была линейной, профиль кулачка указательного узла должен иметь вид архимедовой спирали (Математический энциклопед. словарь /Гл. ред. Ю.В.Прохоров - М.: Сов. энциклопедия, 1988, с.847, ил.).In order for the characteristic of the scale to be linear, the cam profile of the pointing unit must be in the form of an Archimedean spiral (Mathematical Encyclopedic Dictionary / Ed. By Yu.V. Prokhorov - M .: Sov. Encyclopedia, 1988, p. 847, ill.).

где r - траектория точки, движущейся с постоянной скоростью v по радиусу, вращающемуся с постоянной угловой скоростью w;where r is the trajectory of a point moving with constant speed v along a radius rotating with constant angular speed w;

r₀ - кратчайшее расстояние от оси вращения кулачка до его наружной поверхности в точке крепления гибкой связи;r ₀ is the shortest distance from the axis of rotation of the cam to its outer surface at the attachment point of the flexible connection;

а - толщина гибкой связи;a is the thickness of the flexible connection;

φ - угол поворота радиуса архимедовой спирали.φ is the angle of rotation of the radius of the Archimedean spiral.

При (r-а/2)=0 характеристика шкалы примет вид кривой 1 (фиг.3),When (r-a / 2) = 0, the characteristic of the scale will take the form of curve 1 (figure 3),

При (r-а/2)=0 характеристика шкалы примет вид кривой 11 (фиг.3).When (r-a / 2) = 0, the characteristic of the scale will take the form of curve 11 (Fig. 3).

Соотношение

- делает шкалу устройства многооборотной. Устройства для взвешивания могут быть выполнены по-разному, когда:Ratio

- makes the scale of the device multi-turn. Weighing devices can be implemented in different ways when:

- кулачки конструктивно соединены друг с другом;- cams are structurally connected to each other;

- кулачки предварительно отбалансированы;- cams are pre-balanced;

- кулачки выполнены из разных материалов;- cams are made of different materials;

- противовес указательного узла выполнен съемным;- the counterweight of the pointing unit is removable;

- по меньшей мере, один кулачок выполнен съемным;- at least one cam is removable;

- гибкие связи грузоприемного и указательного узлов выполнены из разных материалов;- flexible connections of the receiving and indicating units are made of different materials;

- гибкие связи грузоприемного и указательного узлов имеют разные толщины;- flexible connections of the receiving and indicating nodes have different thicknesses;

- по меньшей мере, одна гибкая связь выполнена съемной.- at least one flexible connection is removable.

В заявленном техническом решении применение кулачков с гибкой связью как в грузоприемном, так и указательном узлах устройства для взвешивания является новым признаком, приводящим к повышению точности измерений прибора.In the claimed technical solution, the use of cams with flexible coupling both in the load-receiving and indicating units of the weighing device is a new feature leading to an increase in the measurement accuracy of the device.

Новым также является применение различной толщины гибких связей для достижения высокой точности измерений.The use of different thicknesses of flexible ties to achieve high measurement accuracy is also new.

Предлагаемое решение промышленно применимо и явным образом не следует из уровня техники.The proposed solution is industrially applicable and does not explicitly follow from the prior art.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленное техническое решение соответствует критериям патентоспособности изобретения.Based on the foregoing, we can conclude that the claimed technical solution meets the criteria of patentability of the invention.

Claims

1. A device for weighing, containing load and indicating nodes, characterized in that the cam is introduced into the load receiving node in the form of a circle with a flexible coupling fixed to its periphery, to which the weighed mass is attached, and a cam with fixed to it is inserted into the indicating node the periphery by means of a flexible connection with a counterweight, while the cam profile has the form of an Archimedean spiral:

r = (r ₀ -a / 2) + (v / ω) φ,

where r is the trajectory of a point moving with constant speed v along a radius rotating with constant angular speed ω;

r ₀ is the shortest distance from the axis of rotation of the cam to its outer surface at the attachment point of the flexible connection;

a is the thickness of the flexible connection;

φ is the angle of rotation of the radius of the Archimedean spiral.

2. The device for weighing according to claim 1, characterized in that v / ω = a / 2π.

3. The device for weighing according to claim 1, characterized in that the cams are structurally connected to each other.

4. The weighing device according to claim 1, characterized in that the cams are pre-balanced.

5. The device for weighing according to claim 1, characterized in that the cams are made of different materials.

6. The weighing device according to claim 1, characterized in that the counterweight of the pointing unit is removable.

7. The weighing device according to claim 1, characterized in that at least one cam is removable.

8. The device for weighing according to claim 1, characterized in that the flexible connection of the receiving and indicating nodes are made of different materials.

9. The device for weighing according to claim 1, characterized in that the flexible connection of the receiving and indicating nodes have different thicknesses.

10. The device for weighing according to claim 1, characterized in that at least one flexible connection is removable.