特别地用于重量测量仪器的可调节平行引导机构的制作方法

专利名称：特别地用于重量测量仪器的可调节平行引导机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种特别地用于重量测量仪器的平行引导机构，其中所述机构具有静止平行腿部和可动平行腿部以及上平行引导件和下平行引导件。由所述可动腿部支撑并竖直地引导的称重盘接收施加力到所述称重盘上的称重载荷，其中所述力被直接传递或者通过减力杠杆机构传递到测量传感器。所述平行引导机构、力传递系统和测量传感器基本上构成了重量测量仪器的称重单元。现有技术中包括了许多称重单元的实用原理，例如带有应变仪的称重单元、带有振荡弦的称重单元或者基于电磁力补偿
(EMFC)的称重单元。
背景技术：
在EMFC称重单元中，载荷的重量被直接或通过一个或多个力传递杠杆传递到电磁测量传感器，所述电磁测量传感器传输对应于所述称重载荷的信号。所述信号进一步由称重仪器的电子部件处理，并且结果呈现在显
带有应变传感器的称重单元包括可变形的本体，所述本体设有应变仪。将载荷放置在所述称重单元上造成了所述可变形本体的弹性变形。在许多情况下，所述可变形本体构造成平行四边形的测量元件，特别地构造成带有专门设计的弯曲区的平行引导机构，由此在布置所述应变仪的位置限定变形区。由于置于可动平行腿部上的载荷，应变仪承受张力或压縮力，与可动平行腿部没有载荷的状态相比所述张力或压縮力造成了应变仪的电阻的改变，其中所述电阻的改变表现出对所施加载荷的测量。
在弦振荡器称重单元中，除了使用振荡弦传感器代替电磁测量传感器
之外，机械设计结构与EMFC称重单元和应变仪称重单元在很大程度上相似。由于载荷的作用，因此振荡弦中的张力增大，频率改变又表现出对所施加载荷的测量。上述称重单元具有相对于所有带有平行引导称重盘的重量测量仪器来 说共同的本质特点，即从称重盘传递到测量传感器的重力一般在小的程度 上取决于称重载荷是被置于称重盘的中心上还是朝向称重盘的外围从所述 中心移出。这样可能得到不理想的结果，目卩，取决于所述称重载荷在所述 称重盘上放置的位置，天平对于同一个称重载荷指示出不同的重量。这些 由称重载荷在所述称重盘上的偏心放置造成的偏差通常称作隅载荷误差。
在平行四边形测量元件或借助于两个基本水平平行的引导件将称重盘 承载件限制成平行运动的平行引导机构中，隅载荷误差主要由于所述平行 引导件稍微偏离理想的、绝对平行的对齐状态而造成。隅载荷误差的相对 大小、即重量的误差与所用的测试重物的重量之间的比例大约对应于造成 所述误差的相对几何偏离。根据在天平的隅载荷测试中所述测试重物在所 述称重盘上移动的方向，在所述平行引导机构的纵向上的隅载荷误差与横 向上的隅载荷误差产生了不同。当所述平行引导件在它们的连接到静止平 行腿部上的端部处的竖直距离与它们的连接到可动平行腿部上的相对端部 处的竖直距离不完全相同时，产生纵向上的隅载荷误差。另一方面，当两 个平行引导件相对于彼此扭转时，即在平行引导件之间的距离在平行引导 件的宽度上不同的情况下，产生在横向上的隅载荷误差。
在现有技术中，例如在EP 0 990 880 A2、 JP 2002 365125 A和WO 2005/031286中，公开了称重单元的平行引导机构，其包括用于调节隅载荷 误差的装置。所述调节机构遵循一个原理，其中静止平行腿部具有至少一 个位于平行引导件的固定区域之间的弯曲区，所述弯曲区配置成限定了一 个与平行引导机构的纵向垂直的倾斜轴线。通过借助丁调节嫘钌以相对于 彼此倾斜所述固定区域，上平行引导件的与静止平行腿部连接的端部可以 被升起以及降下。这样允许校正纵向上的隅载荷误差。根据所述调节机构 的设计，枢转轴线或固定区域可以在其横向斜面内调节，由此可以调节称 重单元在横向上的隅载荷误差。为了校正所述隅载荷误差，即为了使平行 引导件对齐以便于它们彼此平行，需要将固定区域相对于彼此仅倾斜微小 的量。因此，弯曲区仅承受弹性变形。这也是重要的，因为弯曲区在工作 载荷下不会受到过应力，并且因此不承受塑性变形。弯曲区的塑性变形会 导致平行引导件永久地失去平行的设置，并且对称重信号具有不利的影响。此外，由弹性变形导致的弯曲应力以及因此弯曲区的回复力通常都用于夹 紧并由此紧固所述调节螺钉。
因此已知技术中所有带有调节螺钉的调节装置具有的共同点是调节的 位置借助于所述调节螺钉保持，因此弯曲区中的材料处于永久的应力状态。 因此，在长时间后，由于在一个或其他方向上受到弹性地应力偏压的材料 域的松弛，在这种类型的隅载荷调节装置中可能产生影响寿命的应力。如 果静止平行腿部与调节螺钉具有不同的热膨胀系数，那么温度的波动可能 造成可逆的短期变化。
作为对刚描述的问题的一个对策，在现有技术中已经公开了不需要调 节螺钉的另一种调节可行性。例如在称重盘由整体式构造的平行引导机构
引导的称重单元中，如US 6,232,567 Bl中所公开的那样，平行引导件的平 行偏移以及因此与它们相关的隅载荷误差可以通过借助于磨或矬来将材料 从平行引导件的弯曲区移除而得到校正。从顶侧移除材料导致挠曲枢转部 的有效旋转中心沿向下的方向偏移，而从弯曲区的下侧移除材料会使其有 效旋转中心沿向上的方向偏移。
在设计用于精密天平和分析天平、即用于小的称重载荷和高分辨率且 从而具有薄的挠曲枢转部的称重单元中，通过从挠曲枢转部上移除材料而 对隅载荷误差进行的调节存在一个问题。从薄的挠曲枢转部上进行磨或锉 以移除材料需要灵敏的接触。因此，这种操作大多数情况下手动进行并且 因此成本高。

发明内容
考虑到当前已知现有技术中已知的平行引导机构中的隅载荷调节的不 能令人满意的方面，本发明具有一个目的在于，提供一种用于调节平行引 导机构中的隅载荷误差的装置，所述装置避免了上述缺点并且可以以简单 的方式和低成本来实现。
所述任务通过根据权利要求1的带有用于设定引导件平行度的可调节 装置的平行引导机构解决，还通过根据权利要求15的方法解决，由此根据 本发明平行引导机构的隅载荷精度可以被调节。在其余权利要求中描述了 根据本发明的有利的其它改进实施方式。一种平行引导机构，其带有可动平行腿部，所述可动平行腿部通过两 个平行引导件与静止平行腿部连接，并且由此被限制在被引导的竖直运动 上，其中在所述平行引导件与所述平行腿部之间的连接区域中形成或布置 有弹性挠曲枢转部或弹性平行引导段，其中所述平行引导机构包括通过至 少一个切口在静止平行腿部处和/或可动平行腿部处形成的至少一个调节 域，其中通过施加调节力或调节力矩，所述形成调节域的变形区可以以受 控方式塑性变形。由于所述至少一个变形区的塑性变形，在所述平行引导 件彼此相关的位置产生受控的永久改变，由此所述平行引导机构的隅载荷 误差被校正。同样由于所述塑性变形，所述至少一个变形区在调节后的状 态中至少在没有载荷施加到所述可动平行腿部上时不受应力作用。
可动平行腿部没有载荷的状态意味着可动平行腿部自身的质量包含在 载荷平衡中，以使得平行引导机构不承受当然也可以传递到变形区中的张 紧力、压缩力或弯矩。没有应力的状态意味着在调节之后，由于调节通过 塑性变形完成，所以变形区没有材料应力。
根据上面所描述的的本发明的原理可以达到上面所述的目的，在所述 原理中平行引导机构中的调节域可以通过塑性变形来调节。广泛的实验已 经显示随着变形区的塑性变形，存在有呈现在变形材料域中的材料应力的 即时卸载，并且因此所述变形材料域在保持其形状方面具有强的永久的稳 定性。
所述材料中的应力的快速卸载还对平行引导机构的操作特性有积极的 影响。作用在平行引导机构的弹性挠曲枢转部上的内部材料应力的存在对 所述挠曲的弹性特性会具有负面影响，从而影响称重结果。由于内部应力 的快速卸载，调节装置在长时间内也因此不会具有老化问题。因为没有使 用调节螺钉，所以也不存在由机构本体与所述螺钉的各自热膨胀系数之间 的不同而造成的问题。
当然，在平行引导机构已经被调节之后，即在变形区已经改变并且变 形区中的材料应力已经卸载之后，可以借助于固定装置将变形区紧固。因 此，平行引导机构可以承受非常强的力，而在根据本发明的平行引导机构 工作期间没有变形区发生弹性变形或者甚至是额外的塑性变形的风险。因 此，所述实施方式在关键方面照样不同于已知的现有技术方案，在所述已知的现有技术方案中，至少一个变形区中的弹性应力由调节螺钉保持。
在本说明书的上下文中，例如"上方"、"下方"、"水平"、"竖直"等 之类的表述始终参考的是平行引导机构在其常规操作状态中的取向，换句 话说，参考的是重力方向。此外，平行面对的块的较大竖直表面称作侧表 面，距离两个侧表面距离相等的截面称作竖直纵向正中平面，上下水平表 面称作顶侧和底侧，位于可动平行腿部处的窄的竖直表面称作前端表面， 而位于静止平行腿部处的窄的竖直表面称作后端表面。
尽管变形区由切口形成，然而这并不意味着变形区必须从静止和/或可 动平行腿部上整体式地成形。变形区以及平行腿部也可以由多个单独的元 件组装。然而，为了在上面所述的平行引导机构中避免与温度有关的应力 的问题，平行腿部优选地制造成一体，其中至少一个变形区通过切口形成， 所述切口通过铣、锯、包IJ、钻、车、切、电火花腐蚀或其他工作方法生产。 形成调节域的切口因此减小了静止平行腿部和/或可动平行腿部在至 少一个适当位置上的材料强度。 一个适当的位置是平行引导件可以被相对 于彼此调节的位置，例如通过在上平行引导件与下平行引导件之间设置至 少一个切口。
平行腿部包括用于连接上下平行引导件各自端部的所有部件，以使得 所述上下平行引导件保持相对彼此固定的关系，即相对彼此处于固定距离 处。
在本发明的第一实施方式中，所述的至少一个变形区由水平横切所述 材料的切口形成。通过施加力或力矩，可以使调节域相对于倾斜轴线倾斜， 所述倾斜轴线通过所述变形区限定、在所述平行引导机构的横向方向上取 向。由于所述倾斜，与调节域连接的平行引导件的一个的端部受到在竖直 方向上的永久偏移，由此平行引导机构的纵向上的隅载荷误差可以基本上 得到校正。
当载荷施加到可动平行腿部上时，平行引导件承受张力和压縮力。变 形区的倾斜轴线，也称作中性轴线，因此优选地与在竖直方向上待偏移的 挠曲枢转部位于相同的水平面中。利用这种有利的布置，由于张力大约穿 过所述中性轴线，因此变形区中的反作用弯矩在很大程度上被避免或者被 降到可以被忽略的程度。因此，隅载荷调节的精度可以与载荷无关地保持稳定。
在第一实施方式的另一个优选的改进形式中，所述调节域被与所述调 节域连接的平行引导件的可竖直地调节的端部处的另一个切口横切，其中 所述另 一个切口在所述可动平行腿部或所述静止平行腿部的纵向竖直正中 平面中延伸并直到所述弹性挠曲枢转部。然而所述挠曲枢转部本身并不被 所述另一个切口一分为二。由于所述另一个切口，两个分离的调节域带有 分离变形区地彼此邻近地形成，以使得
- 一方面，通过将平行力或力矩施加到所述两个分离的邻近的调节域 并从而给它们施予平行的倾斜调节，所述弹性挠曲枢转部可以产生 永久的平行的竖直偏移，由此所述平行引导机构的纵向上的隅载荷 误差可以得到校正， -另一方面，通过将反平行力或力矩施加到所述两个分离的邻近的调 节域并从而给它们施予相反的倾斜调节，可以使所述平行引导件的 可动端部发生永久扭转，由此所述平行引导机构的横向上的隅载荷 误差可以得到校正。 所述实施方式特别良好地适用于在弹性挠曲枢转部的区域中承载应变 仪的平行四边形测量装置。
一般来说，两个调节域的平行调节、即大小相等方向相同的调节主要 影响平行引导机构在纵向上的隅载荷误差，而两个调节域的反平行调节、 即大小相等方向相反的调节主要影响平行引导机构在横向上的隅载荷误 差。然而，在两个方向之间可能存在一定量的交叉，因此平行调节也可能 在微小程度上影响横向上的隅载荷误差，而反平行调节也可能在微小程度 上影响纵向上的隅载荷误差。
作为用于高分辨率重量测量仪器的平行引导机构中的一个优选特征， 为了更有助于平行引导件的扭转，位于与调节域连接的平行引导件的可竖 直地调节的端部处的弹性挠曲枢转部通过继续延伸所述另一个切口直到平 行引导件而分开，以使得所述弹性挠曲枢转部像所述调节域一样被一分为 二。然而，也可以借助于一个穿孔将所述弹性挠曲枢转部分成两个单独的 弹性挠曲枢转部，所述另一个切口可以与所述穿孔连接。
在根据本发明的平行引导机构的第二实施方式中，通过水平切口在第一水平面中形成第一变形区，以使得通过施加力或力矩，可以实现调节域 相对于倾斜轴线的倾斜调节，所述倾斜轴线由所述第一变形区在平行引导 机构的横向上限定。此外，通过水平切口在第二水平面中形成与第一变形 区的取向正交的第二变形区，以使得通过施加力或力矩，可以实现调节域 相对于倾斜轴线的倾斜调节，所述倾斜轴线由所述第二变形区在平行引导 机构的纵向上限定。
尽管这是优选的布置，然而倾斜轴线或变形区和切口并非必须位于水 平面内。含有变形区和切口的平面也可以倾斜任意选定的角度，除了所述 平面不可以被定向为与竖直方向平行之外，因为，从逻辑上讲，使用竖直 倾斜轴线平行引导件不可能再相对于彼此调节。
在根据本发明的平行引导机构的第三实施方式中，所述至少一个变形 区通过围绕静止和/或可动平行腿部的周边切出的凹槽形成。变形区截面轮 廓的最佳形状可以通过实验确定并且取决于平行引导机构的配置和变形区 中使用的材料的塑性变形特性。 一种可行的方式可以是基于圆形截面的。
如果在具有变形区的平行腿部上设置钻孔，那么变形区也可以具有环 形形式的截面。如果所述钻孔偏离截面重心区域，那么相对于相应倾斜轴 线的面积惯性矩——以及因此变形区相对于这些倾斜轴线的弯曲特性—— 可以改变。
所述至少一个调节区域可以形成在静止平行腿部和/或可动平行腿部 的上部，由此与所述至少一个调节域连接的上平行引导件的端部被制成为 可调节的。
然而，所述至少一个调节域也可以形成在静止平行腿部和/或可动平行 腿部的下部，由此与所述至少一个调节域连接的下平行引导件的端部被制 成为可调节的。
同样可以将这两种原理结合在一起，以使得上平行引导件借助于形成 在静止平行腿部上的调节域可调节，而下平行引导件借助于形成在可动平 行腿部上的调节域可调节，其中各自的倾斜轴线理想地彼此垂直取向。
此外，平行引导机构并非必须配置成矩形块的形状。静止平行腿部至 少在水平面中围绕可动平行腿部的配置也是可行的。在这种原理的一个特 定实施方式中，静止平行引导件配置成管状，而可动平行引导件设置在所述管状平行腿部内部并且被限制在其直线引导运动上。这种平行引导机构 中的平行引导件理想地是平行引导的膜片弹簧，其中形成有平行引导段。
所述至少一个调节域优选地装备有至少一个用于调节工具的接合的夹
紧位置以产生调节力或调节力矩，所述调节工具优选为杠杆(lever)。
所述至少一个夹紧位置可以简单地构造成可以由调节工具的销接合的 钻孔。
平行引导机构以及可能的另外的力传递元件优选地由来自材料块的整 体件制成。
平行引导机构以及构成调节域的切口可以例如通过切过所述材料块的 窄的直线间隙产生。
上述实施方式的下面的变化形式同样认为是本发明的一部分，因为它 们中的每个具有至少一个带有变形区的调节域，所述变形区被设计成通过 塑性变形进行调节。
原则上，可以假设倾斜轴线的水平取向在大多数情况下是优选的。然 而，可以设想到被布置为与水平面倾斜一定角度的倾斜轴线，可以简化调 节程序，或者某种类型的平行引导机构由于它们设计的原因可能需要设定 一定角度的倾斜轴线。
此外，可以在每个平行腿部上形成一个或多个调节域或变形区。同样， 平行腿部并非必须构造成单一的单元，而是例如可以在竖直方向上分割成 两个部分，这在带有三角形平行引导件的平行引导机构中是常见的。
为了防止变形区中在其塑性变形调节之后进一步发生弹性和/或塑性 变形，所述至少一个变形区可以利用至少一个固定装置被固定或紧固。
下面描述利用至少一个调节域设定平行引导机构的隅载荷精度的可行 方法，所述调节域由切口形成并包括至少一个可以塑性变形的变形区，其 中如果必要的话，在所述平行引导件彼此相关的位置中，受控的永久的改 变可以完成并且可以通过施加调节力或调节力矩被调节。
利用两个彼此分离的调节域设定平行引导机构的隅载荷精度的方法可 以具有如下的操作步骤-
首先，将完全组装好的并可以操作的称重单元与电子称重和指示器单 元连接。作为还可以包括例如为线性度和量程校准的其他设定的前述调节径大约与平行引导件的长度相同的平的圆形的称重盘，并且将所述测试重 物在平行引导机构的纵向上在所述盘边缘处的在直径上相对的两个点之间 移动。获取并记录在指示器上显示的两个位置的重量读数。在还没有调节 的平行引导机构中， 一般会发现显示的两个位置上的重量彼此相差的量超 过公差极限。为了使消除显示的重量之间的差，即为了校正纵向上的隅载 荷误差，需要在纵向上对平行引导件的平行度进行调节，例如通过在两个 调节域处接合调节工具并且将平行改变、即大小相等方向相同的塑性变形 施予前面提到的窄的材料域，其中平行改变的大小和方向分别取决于纵向 上的隅载荷误差的大小和所述误差的正负，其中调节的大小和方向记录在 基于计算和/或实验建立的调节程序中。在一次调节完成之后，再次确定纵 向上的隅载荷误差，如果必要的话，根据前面的描述进行再调节，直到纵 向上的隅载荷误差处于指定的公差之内。
优选地，作为调节方法的下一步骤，将所述测试重物在平行引导机构 的横向上在所述盘边缘处的在直径上相对的两个点之间移动，以和上述方 法类似的方式确定横向上的隅载荷误差。为了校正横向上的隅载荷误差， 需要在横向上对可调节平行引导件的取向进行调节，例如通过在所述的两 个调节域上接合调节工具并且将反平行改变、即大小相等但方向相反的塑 性变形施予前面提到的窄的材料域，由此将由穿孔分离的挠曲枢转部中的 一个升起并将另一个降下，其中反平行改变的大小和方向分别取决于横向 上的隅载荷误差的大小和所述误差的正负。在一次调节完成之后，再次确 定横向上的隅载荷误差，如果必要的话，根据前面的描述进行再调节，直 到横向上的隅载荷误差处于指定的公差之内。
为了验证横向上的调节没有再次造成纵向上的隅载荷误差，重新确定 纵向上的误差。在已经发现两个隅载荷误差处于公差之内后，所述程序终 止。否则，根据所观察的误差作出再调节，直到纵向和横向上的隅载荷误 差处于公差之内。
在用于带有两个彼此分离的调节域的平行引导机构的隅载荷调节的另 一个可行的方法中，可以使用如下的程序-
如在前述的方法中那样，将完全组装好的并可以操作的称重单元与兼容的电子称重和指示器单元连接。将例如等于所述称重单元的称重容量的 一半的测试重物置于载荷接收器上并将其在平行引导机构的纵向上在所述 盘边缘处的在直径上相对的两个点之间移动。根据所显示的重量的各个读 数确定纵向上的隅载荷误差。接下来，将所述测试重物在平行引导机构的 横向上移动并且根据相关的重量读数确定横向上的隅载荷误差。如果发现 纵向以及横向上的隅载荷误差处于公差之内，所述程序终止。否则，作为 下一步骤，对发现的较大者的隅载荷误差进行调节。换句话说，如果平行 引导机构的纵向上的隅载荷误差大于横向上的隅载荷误差，那么对两个调 节域作出平行改变。另一方面如果平行引导机构的横向上的隅载荷误差大 于纵向上的隅载荷误差，那么对两个调节域作出反平行改变。接下来，再 次确定两个方向上的隅载荷误差，这意味着使调节循环返回并重复直到发 现纵向以及横向上的隅载荷误差都处于公差之内。这种其中始终只调节较 大的余下隅载荷误差的调节方法将纵向和横向上的调节的交叉影响考虑在 内，从而由于所述过程的收敛，所以所述隅载荷误差仅在几轮调节之后就 消失。
下面的第三种方法适于计算机辅助的以及可能自动进行的隅载荷调 节。所述测试重物的移动和/或两个分离的调节域的设置可以手动或者通过 计算机控制的装置来完成。
在第一步骤中，在与所述称重单元的电子装置连接的计算机中确定纵 向以及横向上存在的隅载荷误差。基于所述确定的结果并将交叉影响考虑 在内，所需的调节设定的量和方向被计算并且还可以显示在指示器上，于 是所述调节设定通过手动或自动完成。然后所述程序循环返回到起始点， 以使得可以确定纵向和横向中可能余下的隅载荷误差。如果发现这些误差 处于公差之内，所述程序终止。否则，进行再调节并重复所述循环直到隅 载荷误差处于指定的公差之内。


下文中将参照列在下面概要说明中的附图来更详细地解释根据本发明 的平行引导机构的细节以及误差调节程序的细节，其中
图1表示根据本发明的第一实施方式中的平行引导机构的示意性简化图2a表示图1的平行引导机构的调节域的从上方观察的细节视图； 图2b示出了从图1截取的调节域在已经进行调节之后的侧视图； 图3表示根据本发明的第二实施方式中的平行引导机构的示意性简化 透视图；图4表示根据本发明的第三实施方式中的平行引导机构的示意性简化 透视图；图5图示了根据本发明的用于平行引导机构的隅载荷调节的原理以及 所述平行引导机构在重量测量仪器中的使用；以及图6表示根据本发明的平行引导机构的示意性简化透视图，其中静止 平行腿部围绕可动平行腿部。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的平行引导机构l，其通过在与其侧表面垂直的 方向上横切材料块3的窄切割口 2在整体式的材料块3中形成。由于这些 切割口，形成了可动平行腿部4，载荷接收器可以与所述可动平行腿部4 连接。所述可动平行腿部4通过两个基本水平的平行引导件5、 6与被支撑 在坚实地面上的静止平行腿部7连接。所谓的挠曲枢转部8、 8a、 8b，即缩小材料厚度的弹性挠曲区形成在平行引导件的端部。特别地，至少一个调 节域14a、 14b通过三个另外的切口 9、 10、 11形成在整体式的材料块3中。 两个平行引导件5、 6的其中一个的端部可以被调节其距离下平行引导件6 的竖直距离以及调节其关于下平行引导件6的横向倾角，由此平行引导机 构的纵向L以及横向Q上平行引导件5、 6之间可能存在的不平行状态可 以通过所述调节被校正，所述被调节的平行引导件优选地是上平行引导件 5，其中所述下平行引导件6与静止平行腿部7连接。根据本发明，形成调 节域14a、 14b的所述另外的切口 9和10被设计成在所述整体式的材料块3 的适当位置上将材料厚度减小到足够的程度，以使得这些变形区12可以通 过施加调节力或调节力矩塑性变形，从而使得与调节域14a、 14b连接的可 调节的平行引导件5的所述端部在竖直方向V上永久偏移和/或关于穿过所 述平行引导件5的所述枢转部的纵轴线A永久扭转。200880018248.3说明书第12/15页图2a以从上方观察的视示了所述挠曲枢转部8在与调节域14a、 14b连接的端部处具有穿孔i6，并且所述调节域由竖直切口 11 一分为二， 由此形成了两个分离的挠曲枢转部8a、 8b，所述挠曲枢转部8a、 8b分别与 分离的调节域14a和14b连接。图2b以侧视示了如何通过力矩的施加、例如通过在钻孔13a中接 合杠杆，使调节域14被迫关于变形区12的倾斜轴线D(见图l)稍微倾斜。 如果所述倾斜是逆时针的，那么图2b中的弹性挠曲枢转部8被少量降下。图3以三维的表现方式示出了平行引导机构31的调节域34的第二实 施方式。因为这里的说明基本上只提及调节域34的不同设计，因此图中仅 示出了一半平行引导机构31。在第一水平面38a中，通过水平地横切所述 块的切口 30a和30b形成第一变形区32a，以便于施加力或力矩可以迫使调 节域34相对于倾斜轴线倾斜，所述倾斜轴线通过所述第一变形区32a在所 述平行引导机构31的横向上限定。此外，在第二水平面38b中，通过水平 地横切所述块的切口 30c和30d形成与第一变形区32a呈直角取向的第二 变形区32b，以便于施加力或力矩可以迫使调节域34相对于倾斜轴线倾斜， 所述倾斜轴线通过所述第二变形区32b在所述平行引导机构31的纵向上限定。如图3中所示，在所述平行引导机构31已经被调节之后，即在第一变 形区32a和/或第二变形区32b已经被改变之后，借助于固定装置39可以将 这种调节紧固。因此，所述平行引导机构31可以承受非常强的力，而不存 在在所述平行引导机构31操作期间所述变形区发生弹性变形或者甚至是额 外的塑性变形的风险。当然图1-6中的每个变形区可以用至少一个固定装 置39来紧固。与弹性应力由调节螺钉锁定的现有技术设计不同，以这种方式紧固的 平行引导机构31在变形区32a、 32b的区域中几乎没有材料应力。这里以 条板示出的固定装置39仅表示持久紧固和固定所述变形区32a、 32b的一 种可行方案。当然，存在多种不同的可用的固定装置，例如楔块、螺钉、 螺栓、板材等等。为了避免可能由于不同的热膨胀发生的弹性或甚至是塑 性变形，固定装置39优选地由与待紧固的平行腿部相同的材料制成。图4以三维的表现形式图示了平行引导机构41的调节域44的第三实施方式。因为这里的说明基本上只提及调节域44的不同设计，所以图中仅 示出了一半平行引导机构41。所述至少一个变形区42由围绕静止平行腿部 47周边的沟形凹槽40形成在静止平行腿部47上。变形区42在水平面中的 截面轮廓的最佳形状可以通过实验确定并且取决于平行引导机构41的结构 和所述变形区42中所用材料的塑性变形特性。 一种可行的方法可以以圆形 截面为基础。当变形区42为如图4中所示的圆柱形时，所述实施方式与图 3中的调节域的不同在于倾斜轴线的取向没有限定。用于调节的倾斜轴线的 取向在调节过程中基于测量到的隅载荷误差确定。当然，倾斜轴线的竖直 位置可以借助于圆柱形变形区42的直径中的收缩来限定。如果带有变形区 42的平行腿部47包括钻孔48，那么所述变形区42也可以具有圆环形的截 面。如果所述钴孔48偏离截面的面积重心，那么相对于相应倾斜轴线的面 积惯性矩——以及因此变形区相对于这些倾斜轴线的弯曲特性——可以改 变。最后，图5粗略地图示了隅载荷原理。此处被示意性地示出为带有应 变仪58的变形体的平行引导机构51承载通过支撑件59与可动平行腿部55 连接的称重盘57。正如先前在图l-4的内容中详细描述的，所述变形体51 同样包括根据本发明设计的调节域54。 一般等于称重单元的称重容量一半 的测试重物99例如首先在左边的位置上被称量，然后在右边的位置上被称 量(右边的位置由虚线表示)。两个位置上的所指示出的称量结果之差称作 平行引导机构51的纵向上的隅载荷误差。横向上的隅载荷误差在与图纸平 面正交的方向上以类似的称量测试确定，其中测试重物99的两个位置分别 位于称重盘57的直径上、图纸平面的前面和后面。当然，根据本发明的平行引导机构并非必须配置成矩形块的形状。 图6示出了带有根据本发明的平行引导机构61的重量测量仪器的三维 视图。从图6中可以明显看出，静止平行腿部67围绕可动平行腿部65。整 个平行引导机构旋转对称配置。静止平行腿部67的上端具有第一水平切口 73，所述第一水平切口 73将静止平行腿部切到将近一半，仅在适当位置上 留下两个在直径上相对的材料桥(图6中仅可看到其中之一)作为变形区 72。在第一水平切口 73下方的平面中，第二水平切口 63和在直径上相对 的变形区62 (图6中仅可看到其中之一)呈90。的角度偏离而布置。静止的空间，例如 接近设置在那里的力测量单元(图6中未示出)。变形区62和72以及它们 之间的环形部件68形成了静止平行腿部67的环形端部69的一种万向架式 (gimbaled)支撑件。所述环形端部69形成了配置成膜片弹簧的上平行引 导件78的边框架。下平行引导件79以类似的布置安装在静止平行腿部67 的下端部66的内部。布置在静止平行腿部67的中心的竖直可动平行腿部 65与所述的两个平行引导件78和79连接。所述平行引导件78和79包括 弹性的平行引导段75,所述引导段75在有限的竖直移动范围内引导所述竖 直可动平行腿部65。此外，所述竖直可动平行腿部65形成称重盘74与位 于静止平行腿部67内部的力测量单元之间的力传递构件。除了由变形区62、 72限定的倾斜轴线位于不同的水平面中之外，这种布置与先前描述过的实施方式之间在几何意义上以及从关于它们的调节特 性的机械观点上没有差别。通过使所述环形端部69倾斜来校正隅载荷误差。使得变形区发生塑性变形的这种倾斜利用调节装置、例如螺丝刀的帮助而 完成。将所述螺丝刀的尖端插入到切缝63、 73的其中一个中，迫使所述切 缝分开足够远以造成变形区62、 72的塑性变形。在隅载荷误差分量的代数 量(大小和符号)与校正所需要的倾斜、即倾角的大小和方向之间，存在 特殊的可再现的相互关系，所述相互关系通过在称重模块开发期间的经验 实验和/或分析算法确定。例如在图6中示出的平行引导机构61中，如果测试重物在移动轴线A 的方向上从左到右的移动产生了负的隅载荷误差(这意味着重物在右边位 置上的重量读数小于在左边位置上的重量读数)，那么这可以通过所述环形 端部69关于倾斜轴线D的永久的逆时针位移而被校正。附图标记列表61、 51、 41、 31、 12365、 55、 478、 579、 6 67、 47、 7 8、 8a、 8b73、 63、 40、 30a/b/c/d、 11、 10、 9 72、 62、 42、 32a、 32b、 1213a、 13b 54、 44、 34、 14a、 14b1638a、 38b 39 4874、 575859 666869 75 77 99 A D LQV平行引导机构窄切割口整体式材料块可动平行腿部上平行引导件下平行引导件静止平行腿部弹性挠曲枢转部切口变形区钻孔、调节杠杆的夹紧位置调节域穿孔水平面钻孔应变仪称重盘支撑件下端部环形部环形端部弹性平行引导段开口测试重物 倾斜轴线 倾斜轴线平行引导件的纵向 平行引导件的横向 操作状态中的竖直方向
权利要求
1.平行引导机构(1、31、41、51、61)，其带有可动平行腿部(4、55、65)，所述可动平行腿部(4、55、65)通过两个平行引导件(5、6、78、79)与静止平行腿部(7、67)连接，并且由此被限制在被引导的竖直运动上，其中在所述平行引导件(5、6、78、79)与所述平行腿部(4、7、65、67)之间的连接区域中形成或布置有弹性挠曲枢转部(8、8a、8b)或弹性平行引导段(75)，其中通过至少一个切口(9、10、11、30a、30b、30c、30d、40、63、73)在静止平行腿部(7、67)处和/或可动平行腿部(4、55、65)处形成有至少一个调节域(14、14a、14b、34、44、54)，并且其中至少一个切口(9、10、11、30a、30b、30c、30d、40、63、73)限定至少一个变形区(12、32a、32b、42、62、72)的边界，其特征在于-通过施加调节力或调节力矩，所述至少一个变形区(12、32a、32b、42、62、72)可以以受控方式塑性变形，-由于所述至少一个变形区(12、32a、32b、42、62、72)的塑性变形，在所述平行引导件(5、6、78、79)彼此相关的位置产生受控的永久改变，其中所述改变用于校正所述平行引导机构的隅载荷误差，-在调节后的状态中，所述至少一个变形区(12、32a、32b、42、62、72)至少在没有载荷施加到所述可动平行腿部(4、55、65)上时不受应力作用。
2. 根据权利要求l所述的平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)，其特 征在于，形成所述调节域(14、 14a、 14b、 34、 44、 54)的所述切口 (9、 10、 30a、 30b、 30c、 30d、 40、 63、 73)在至少一个合适的位置减小所述 静止平行腿部(7、 67)和/或所述可动平行腿部(4、 74)的材料强度。
3. 根据权利要求1或2所述的平行引导机构(1、 31、 41、 51)，其特 征在于，所述至少一个变形区(12、 32a、 32b、 42)通过水平横切所述平 行腿部(4、 7)的切口 (9、 10、 30a、 30b、 30c、 30d、 40)形成，其特征 还在于，通过施加力或力矩，可以使所述调节域(14、 14a、 14b、 34、 44、 54)相对于倾斜轴线(D)倾斜，所述倾斜轴线通过所述变形区(12、 32a、32b、 42)在所述平行引导机构(1)的横向(Q)上限定，其中由于所述倾 斜，与所述调节域(14、 14a、 14b、 34、 44、 54)连接的所述平行引导件 (5、 6)的一个的端部受到竖直方向(V)上的永久偏移，由此所述平行引 导机构(i、 31、 41、 51)的纵向(L)上的隅载荷误差可以基本上被校正。
4. 根据权利要求3所述的平行引导机构(1、 31、 41、 51),其特征在 于，所述变形区(12)的倾斜轴线(D)布置在与将在竖直方向上偏移的弹 性挠曲枢转部(8、 8a、 8b)相同的水平面中。
5. 根据权利要求1-4中的一项所述的平行引导机构(1)，其特征在于， 所述调节域(14)被与所述调节域(14)连接的平行引导件(5)的可竖直 地调节的端部处的另一个切口 (11)横切，其中所述另一个切口在所述可 动平行腿部(4)或所述静止平行腿部(7)的纵向竖直正中平面中延伸并 直到所述弹性挠曲枢转部，并且其中由于所述另一个切口，带有分离变形 区(12a、 12b)的两个分离的调节域(14a、 14b)彼此邻近地形成，以使 得- 一方面，通过将平行力或力矩施加到所述两个分离的邻近的调节域 (14a、 14b)并从而给它们施予平行的倾斜调节，所述弹性挠曲枢转部(8)可以产生永久的平行的竖直偏移，由此所述平行引导机构的纵向(L)上的隅载荷误差可以得到校正， -另一方面，通过将反平行力或力矩施加到所述两个分离的邻近的调节域(14a、 14b)并从而给它们施予相反的倾斜调节，可以使所述平行引导件的可动端部发生永久扭转，由此所述平行引导机构的横向(Q)上的隅载荷误差可以得到校正。
6. 根据权利要求5所述的平行引导机构(1)，其特征在于，位于与调 节域(14)连接的平行引导件(5)的可竖直地调节的端部处的弹性挠曲枢 转部(8)通过继续延伸所述另一个切口 (11)直到所述平行引导件(5) 处而分开，或者所述弹性挠曲枢转部(8)设有穿孔(16)，由此所述弹性 挠曲枢转部(8)被一分为二成两个邻近的弹性挠曲枢转部(8a、 8b)。
7. 根据权利要求1或2所述的平行引导机构(31)，其特征在于，第 一变形区(32a)通过水平切口 (30a、 30b)在第一水平面(38a)中形成， 以使得通过施加力或力矩，可以实现调节域(34)相对于倾斜轴线(D)的倾斜调节，所述倾斜轴线(D)通过所述第一变形区(32a)在所述平行引 导机构(31)的横向上限定，其特征还在于，与所述第一变形区(32a)的 取向垂直的第二变形区(32b)通过水平切口 (30c、 30d)在第二水平面中 形成，以使得通过施加力或力矩，可以实现调节域(34)相对于倾斜轴线 (A)的倾斜调节，所述倾斜轴线(A)通过所述第二变形区(32b)在所 述平行引导机构(31)的纵向(L)上限定。
8. 根据权利要求1或2所述的平行引导机构(61)，其特征在于，所 述静止平行腿部(67)至少在水平面中围绕所述可动平行腿部(65)。
9. 根据权利要求l、 2或8中的一项所述的平行引导机构(41、 61)， 其特征在于，所述至少一个变形区(42、 62、 72)由围绕所述静止平行腿 部(47、 67)和/或可动平行腿部(65)的周边的凹槽(40)形成。
10. 根据权利要求l-9中的一项所述的平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)，其特征在于，所述至少一个调节域(14、 14a、 14b、 34、 44、 54)在 所述静止平行腿部(7、 67)的上部部分中和/或所述可动平行腿部(4、 65) 的上部部分中形成，由此与所述至少一个调节域(14、 14a、 14b、 34、 44、 54)连接的所述上平行引导件(5、 78)的端部被制成为可调节的。
11. 根据权利要求1-10中的一项所述的平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)，其特征在于，所述至少一个调节域(14、 14a、 14b、 34、 44、 54) 在所述静止平行腿部(7、 67)的下部部分中和/或所述可动平行腿部(4、 65)的下部部分中形成，由此与所述至少一个调节域(14、 14a、 14b、 34、 44、 54)连接的所述下平行引导件(6、 79)的端部被制成为可调节的。
12. 根据权利要求1-11中的一项所述的平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)，其特征在于，所述至少一个调节域(14、 14a、 14b、 34、 44、 54) 设有至少一个夹紧位置以用于调节工具接合，以产生调节力或调节力矩， 所述调节工具优选为杠杆。
13. 根据权利要求12所述的平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)，其特征在于，所述至少一个夹紧位置被配置为可以通过所述调节工具的销接 合的钻孔(13a、 13b、 48)。
14. 根据权利要求1-13中的一项所述的平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)，其特征在于，所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)以及可能的另外的力传递元件由来自材料块(3)的整体件制成。
15. 根据权利要求1-14中的一项所述的平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)，其特征在于，所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)和形成 所述调节域(14、 14a、 14b、 34、 44、 54)的所述切口 (9、 10、 30a、 30b、 30c、 30d、 40、 63、 73)通过横穿所述材料块的窄的线性切割口而产生。
16. 根据权利要求1-13中的一项所述的平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)，其特征在于，所述至少一个变形区(12、 32a、 32b、 42、 62、 72) 由至少一个固定装置(39)固定和紧固。
17. 带有根据权利要求1-16中的一项所述的平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)的重量测量仪器。
18. 调节平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)的方法，所述平行引导 机构带有可动平行腿部(4、 55、 65)，所述可动平行腿部(4、 55、 65)通 过两个平行引导件(5、 6、 78、 79)与静止平行腿部(7、 67)连接，并且 由此被限制在被引导的竖直运动上，其中在所述平行引导件(5、 6、 78、 79)与所述平行腿部(4、 7、 65、 67)之间的连接区域中形成或布置有弹 性挠曲枢转部(8、 8a、 8b)或弹性平行引导段(75)，其中通过切口 (9、 10、 11、 30a、 30b、 30c、 30d、 40、 63、 73)在静止平行腿部(7、 67)和 /或可动平行腿部(4、 55、 65)处形成有至少一个调节域(14、 14a、 14b、 34、 44、 54)，并且其中形成所述调节域的所述切口 (9、 10、 11、 30a、 30b、 30c、 30d、 40、 63、 73)限定至少一个变形区(12、 32a、 32b、 42、 62、 72)的边界，其特征在于如果必要的话通过施加调节力或调节力矩，所 述变形区(12、 32a、 32b、 42、 62、 72)承受受控的塑性变形，其中由于 所述至少一个变形区(12、 32a、 32b、 42、 62、 72)的塑性变形，在平行 引导件彼此相关的位置实现受控的永久改变，所述改变用于校正隅载荷误 差，其中在调节后的状态中，至少在没有载荷施加到所述可动平行腿部(4、 55、 65)上时，实现所述变形区(12、 32a、 32b、 42、 62、 72)的无应力 状态。
19. 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，包括如下的步骤，其中a)将完全组装好的平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)可操作地与力测量单元和载荷接收器(57、 74)连接，所述力测量单元与可 兼容的电子信号处理和指示器单元连接；b) 将测试重物(99)在位于与所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)连接的水平载荷接收器盘(57、 74)上的两个位置之间移动， 所述位置位于所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)的纵向(L) 上的在直径上彼此相对处，其中获取指示重量的读数并记录两个 重量读数之间的代数差作为纵向(L)上的隅载荷误差；c) 如果发现步骤b)中记录的隅载荷误差处于指定的公差之内，那 么所述程序继续进行到步骤e)，否则继续进行到步骤d);d) 为了对步骤b)中记录的纵向(L)上的隅载荷误差进行校正，作 出相应的调节，其中将平行校正施加到两个分离的调节域，其中 校正在其大小和方向上取决于待校正的隅载荷误差，于是调节循 环回到步骤b);e) 将测试重物(99)在位于与所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)连接的水平载荷接收器盘(57、 74)上的两个位置之间移动， 所述位置位于所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)的横向(Q) 上的在直径上彼此相对处，其中获取指示重量的一个读数并记录 两个重量读数之间的代数差作为横向(Q)上的隅载荷误差；f) 如果发现在步骤e)的第一遍中记录的隅载荷误差处于指定的公差 之内，那么所述程序终止，否则如果发现在步骤e)的第二遍或后 一遍中记录的隅载荷误差处于指定的公差之内，那么所述程序继 续进行到步骤h)，否则如果发现步骤e)中记录的隅载荷误差超 出了公差，那么所述程序继续进行到步骤g);g) 为了对步骤e)中记录的横向(Q)上的隅载荷误差进行校正，作 出相应的调节，其中将大小相等但方向相反的校正施加到两个分 离的调节域，其中校正在其大小和方向取向上取决于待校正的横 向上的隅载荷误差，于是调节循环回到步骤e);h) 为了验证横向(Q)上的调节没有再次造成纵向(L)上的隅载荷 误差，重新确定纵向(L)上的隅载荷误差，并且如果必要的话， 进行再调节以及进一步的验证直到两个隅载荷误差均处于公差之内。
20. 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，包括如下的步骤，其a) 将完全组装好的平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)可操作地与 力测量单元和载荷接收器(57、 74)连接，所述力测量单元与可 兼容的电子信号处理和指示器单元连接；b) 将测试重物(99)在位于与所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)连接的水平载荷接收器盘(57、 74)上的两个位置之间移动， 所述位置位于所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)的纵向(L) 上的在直径上彼此相对处，其中获取指示重量的读数并记录两个 重量读数之间的代数差作为纵向(L)上的隅载荷误差；c) 将测试重物(99)在位于与所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)连接的水平载荷接收器盘(57、 74)上的两个位置之间移动， 所述位置位于所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)的横向(Q) 上的在直径上彼此相对处，其中获取指示重量的读数并记录两个 重量读数之间的代数差作为横向(Q)上的隅载荷误差；d) 如果发现步骤b)和c)中记录的隅载荷误差处于指定的公差之内， 那么所述程序终止，否则所述程序继续进行到步骤e);e) 仅对步骤b)和c)中记录的两个隅载荷误差中具有较大绝对值的 隅载荷误差作出调节，其中在纵向(L)存在隅载荷误差的情况下 将平行校正施加到所述两个分离的调节域，而在横向(Q)存在 隅载荷误差的情况下将反平行校正施加到所述两个分离的调节 域，其中所述校正在其大小和方向取向上取决于待校正的隅载荷 误差，于是调节循环回到步骤b)。
21. 根据权利要求18所述的方法，其特征在于，包括如下的步骤，其a) 将完全组装好的平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)可操作地与 力测量单元和载荷接收器(57、 74)连接，所述力测量单元与可 兼容的电子信号处理和指示器单元连接；b) 将测试重物(99)在位于与所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、61)连接的水平载荷接收器盘(57、 74)上的两个位置之间移动， 所述位置位于所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)的纵向(L) 上的在直径上彼此相对处，其中针对两个位置获取并记录指示出 的重量的读数；c) 将测试重物(99)在位于与所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)连接的水平载荷接收器盘(57、 74)上的两个位置之间移动， 所述位置位于所述平行引导机构(1、 31、 41、 51、 61)的横向(Q) 上的在直径上彼此相对处，其中针对两个位置获取并记录指示出 的重量的读数；d) 基于步骤b)和c)中确定的重量值，确定纵向(L)以及横向(Q) 上的隅载荷误差，于是如果发现两个隅载荷误差均处于公差之内， 那么所述程序终止，否则所述程序继续进行到步骤e);e) 基于步骤d)中确定的隅载荷误差值，校正纵向(L)上的隅载荷 误差以及横向(Q)上的隅载荷误差所需的调节被计算并可以被 显示在指示器上，其中在计算中将两个调节对彼此的相互影响考 虑在内，于是执行所述调节，并且所述程序循环回到步骤b)。
全文摘要
本发明涉及一种平行引导机构，其包括承载称重天平的竖直可动平行分支部，所述分支部与固定平行分支部连接，所述固定平行分支部以固定的方式借助于两个基本水平取向的平行引导元件特别地安装在天平中，所述平行引导元件包括在其端部上形成的弹性挠曲支承件。优选地，通过其它凹槽在所述固定平行分支部中形成至少一个调节区域，所述凹槽形成在至少一个适当位置减小所述平行分支部材料厚度的调节区域，并且形成至少一个变形位置，所述变形位置可以通过调节力的作用塑性地变形，以校正平行引导件的隅载荷误差。
文档编号G01G3/00GK101680798SQ200880018248
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月14日 优先权日2007年6月1日
发明者A·梅茨格, D·热努, H-R·布克哈德, S·巴尔蒂斯伯格, T·克佩尔 申请人:梅特勒-托利多公开股份有限公司