检定大型衡器的系统及其自定位加卸载载荷测量装置的制作方法

专利名称：检定大型衡器的系统及其自定位加卸载载荷测量装置的制作方法
检定大型衡器的系统及其自定位加卸载载荷测量装置
技术领域：
本发明涉及一种电子衡器的检定，特别涉及一种检定大型固定式电子衡器的系 统，属于计量检定技术领域。
背景技术：
固定式电子衡器是目前世界上技术最为成熟的称重计量器具，属于量大面广的计 量器具，广泛应用于冶金、化工、铁路、港口及工矿企业各种载重车辆及货物计量，以及用于 贸易结算、生产过程中称重流程的工艺控制，是企业提高称重计量现代化水平的理想计量 设备。固定式电子衡器的工作原理是将被称重物或载重汽车置于秤台上，在重力作用下，秤 台将重力传递至摇摆支承(钢球、压头等)，使称重传感器弹性体产生形变，贴附于弹性体 上的应变片桥路失去平衡，输出与重量值成正比例的电信号，经线性放大器将信号放大，再 经A/D转换为数字信号，然后由仪表的微处理器对信号进行处理后直接显示重量数。固定式电子衡器在实际投入使用前必须进行检定，确定其准确度等级，另外，大型 衡器在使用一段时间后或更换器件后，也要进行再次检定，确认其准确度等级，以便作相应 调整使之满足准确度要求。现有的检定固定式电子衡器用的标准器主要有三种，标准号为 GB7723-2008的固定式电子衡器的国家标准(该标准采用国际建议OIML R76《非自动衡器》 (2006E))中明确指出了允许采用的下述三种检定用标准器一是砝码，具体是指标准砝码 或标准质量；二是辅助检定装置，具体是指衡器配备辅助检定装置或独立的辅助检定装置； 三是检定用标准砝码的替代，具体是指部分标准砝码和其他任意固定载荷替代标准砝码。然而，在JJG539-1997《数字指示秤》检定规程中规定检定衡器用的标准器是 1.是标准砝码、2.是标准砝码和“标准砝码的替代物”。所以在我国目前检定固定式电子衡 器所使用的标准器均为标准砝码或标准砝码及其替代物，没有采用辅助检定装置作为标准 器来检定固定式衡器。在R76《非自动衡器》国际建议和GB7723-2008固定式电子衡器国家 标准中对辅助检定装置仅作以下规定如果衡器配备辅助检定装置，或以单独的辅助装置 检定时，则该装置的最大允许误差应为所检载荷最大允许误差的1/3。“辅助检定装置”是 一种什么样的东西呢，在国际建议和GB7723-2008标准中都没有讲，仅规定了 “辅助检定装 置”最大允许误差。到目前为止，全国或世界上关于采用“独立的辅助检定装置”运用于现 场检定大吨位固定式电子衡器的文献资料很少见到。
公开日1988年2月17日的中国专利号为CN86105843，其专利名称为《汽车衡和 轨道衡的检定装置》的发明专利揭示了一种非砝码型的检定装置，但该装置所采用的准压 力表的准确度根本不可能满足该类衡器检定的准确度要求。公告日2003年1月22日的中 国专利号为CN02230837. 7，其专利名称为《大型衡器检定仪》的新型专利也公开了一种非砝 码型的衡器检定仪，具体技术方案是由检定传感器(4)、显示仪表(7)、施压装置、加压支架 (3)组成，加压支架与需要检定衡器的底座成为整体，施压装置固定在加压支架上，检定传 感器和显示仪表的计量准确度大于被检定的衡器计量准确度，检定传感器置于需要检定衡 器的秤体(9)上，检定传感器与施压装置之间通过球体连接，检定传感器的输出与显示仪
4表连接。施压装置的压力施加在传感器上，通过显示仪表显示出来，该压力同时施加在需要 检定衡器的秤体上，通过衡器仪表显示出来，比较他们显示值，即可确定被检定衡器的计量 误差，但是该检定装置只能对衡器中的使用传感器进行逐个检定，该检定装置实际上为叠 加式力标准机。但该装置中施压装置、加压支架为手动加载，无法满足《JJG734-2001力标 准机检定规程》及《JJG144-2007标准测力仪检定规程》中对负荷波动性(力源稳定度)、力 值稳定保持时间的要求。检定量程仅为衡器中使用每个传感器载荷值，不是对衡器的满量 程进行检定，由于衡器的测量准确度不仅与各个传感器的准确度有关，而且还与秤台的刚 度、秤台的基础、仪表的准确度、接线盒有关。也就是说衡器中使用的传感器合格，衡器的计 量性能不一定合格。所以不是对衡器计量性能进行全面检定，检定过程中还需要另外考虑 秤台台面的挠度、秤台的基础、仪表的准确度、接线盒对衡器准确度的影响，因为只能在传 感器处进行检定，所以检定过程不能模拟实际的称重状态，所以该检定装置对衡器的检定 仅对衡器中使用的传感器进行近似的模拟比对，最关键的是不能直接对衡器实施检定。目前，全国对固定式电子衡器检定方法如下以检定100吨固定式电子汽车衡为 例说明，按照GB7723-2008固定式电子衡器国家标准或JJG539-1997《数字指示秤》检定规 程要求，采用标准砝码和“标准砝码的替代物”进行检定。其中，如图1所示，需要说明的是 规格为100吨的固定式电子汽车衡2’，三节共18米长、e = 50kg、m = 2000，包括秤显示 仪表21’，包括三个秤台台面，分别编号为211’，212’，213’，采用八个传感器，分别编号为 23Γ-238，，在各传感器的上方包括八个传感器支承点，分别编号为24Γ-248，，每一传感器 支承点的周围划分一对应的偏载测试区域，如图1中虚线框所示，分别编号为251’ -258’， 检定时，将标准砝码或标准砝码的替代物3’放置在上述的各偏载测试区域逐一进行偏载测 试，具体的计量性能检定过程如下1、预压应预加一次载荷到100t，或用不少于50t的载重车辆往返通过承载器不 少于3次；2、置零与除皮装置的准确度；3、加载前的置零；4、称量性能4. 1采用标准砝码和替代物检定时为确认标准砝码量而对秤进行重复性测试 首先检查50t称量点的重复性，在承载器上施加3次50t标准砝码，若重复性误差不大于 0. 3e，标准砝码3’可减少至35%最大秤量；若重复性误差不大于0. 2e，标准砝码3’可减少 至20%最大秤量；4. 2称量测试从零点起按由小到大的顺序加砝码或替代物3’至100t，用相同方 法卸砝码至零点，测试至少应选定lt、25t、50t、75t、100t五个检定点；4. 3除皮称量测试至少应对2个不同的皮重量进行除皮称量测试，按照4. 2进 行，测试点为lt、50t、最大允许误差改变的秤量、可能的最大净重值、80t五个检定点；4. 4偏载测试用14t的标准砝码3’轮流加放在8个偏载测试区域251’ -258’进 行测试，直至满足在8个偏载测试区域测试251，-258，的示值误差均不大于50kg ；4. 5鉴别力测试在lt、50t、100t称量点测试，检定过程中同时进行；4. 6重复性测试分别在50t秤量和接近最大秤量(90t)进行两组测试，每组至少 重复3次。
在上述的检定过程中，需搬运砝码或替代物的吨位量1、上述预压过程中需搬运 IOOt ；2、上述4. 1中采用标准砝码和替代物检定时为确认标准砝码量而对秤进行重复性测 试需搬运150t ；3、上述4. 2中称量测试需搬运IOOt ；4、上述4. 3中除皮称量测试需搬运 160t ；5、上述4. 4中偏载测试需搬运112t ；6.上述4. 6中重复性测试需搬运270t。所以，采用标准砝码或标准砝码和替代物检定固定式电子衡器的检定方法存在以 下缺点1、检定工作量巨大、效率极低。检定一台合格IOOt固定式电子汽车衡共需搬动砝 码和替代物达932t，若不合格就应该调整，调整后就得重新检定，重新检定就得再次搬运砝 码，其搬运砝码或替代物达上千吨以上；2、搬运大量砝码或替代物的安全性极差。由于电子汽车衡的承载台面面积有限 (如100吨，台面面积也只有54平方)，要在有限的面积上堆放100吨的砝码或替代物是很 困难，在装卸砝码或替代物时是很危险的；3、替代物难于寻找。不是每台大型电子汽车衡的用户都能提供合适的替代物，如 安装在公路旁的公平秤就很难找到合适的替代物、铁路、港口、有毒液、气体化工企业、纺织 厂、煤矿等用户也很难提供合适的替代物；4、标准砝码难于运输。检定一台100吨汽车衡，至少要运输50吨标准砝码；检定 一台150吨汽车衡，至少要运输75吨标准砝码。而目前在国内运输一次砝码也只能15吨 左右，特别是山区地带，有危桥限载、道路限载、地形限载，安装在山沟里(如矿山)等等就 会限制一次砝码运输量；5、成本费用极高。运输和搬运如此多的标准砝码或替代物，需要多部检衡车和吊 车，检定需要几天时间(检一台100吨汽车衡一般需7个工作日)和多人合作才能完成检
定工作。综上所述，由于目前大部分县级、市级、省级计量检定单位对大型衡器(如150吨 电子汽车衡)检定没有足够的标准砝码；即使有了足够的标准砝码，其砝码装卸、运输砝码 的安全性、运输成本在现有的技术条件也是无法保证；其次，就算是砝码运输到现场，若按 JJG539-1997《数字指示秤》检定规程中规定进行检定，其检定工作量巨大，检定耗时过长， 因而无法保证按检定规程进行。由此可见，检定大型固定式电子衡器时，标准器采用标准砝 码或标准砝码和替代物的检定方法是需要改进的。

发明内容本发明要解决的技术问题之一在于提供一种检定大型衡器的系统，要解决的技术 问题之二在于提供用于检定大型衡器的自定位加卸载载荷测量装置、通过采用该系统和该 自定位加卸载载荷测量装置来实施检定可以大大提高工作效率和安全性、节约成本，能够 解决现有技术中采用标准砝码或标准砝码和替代物或其它非砝码型衡器检定装置检定固 定式电子衡器时存在的检定工作量巨大，检定耗时耗力、检定过程繁琐、准确度不够等各种 问题。本发明是通过采用以下技术方案解决上述技术问题的本发明解决的技术问题之一所采用的技术方案如下所述一种检定大型衡器的系统，其中，包括至少四个穿过预设在所述衡器的秤台台面
6上的一秤台孔与秤台地基相连接并且垂直于所述秤台台面设置的拉力框架；至少四个对应 所述拉力框架设置用于替代标准砝码或标准砝码的替代物对秤台台面加卸载以及进行载 荷测量的自定位加卸载载荷测量装置，所述自定位加卸载载荷测量装置环绕所述拉力框架 的四周设置；以及一与所述加卸载机构相连接并用于使所述加卸载机构加载时保持所加载 荷恒定的恒载荷控制装置。进一步地，所述自定位加卸载载荷测量装置包括一可自定位的加卸载机构以及一 紧邻所述加卸载机构的上端设置的高精度载荷测量仪，所述高精度载荷测量仪的准确度至 少为所述衡器的准确度的3倍。进一步地，所述高精度载荷测量仪包括至少三个环绕所述拉力框架的中心轴线均 勻布设的标准传感器、一设于所述标准传感器的上方的限位件以及与各所述标准传感器相 连接并用于显示所述标准传感器的力值载荷的标准传感器测量显示仪表。 进一步地，所述加卸载机构包括一主油缸和一自定位承压板，所述主油缸包括位 于外侧的油缸部分和位于内侧的活塞部分，所述活塞部分紧邻所述标准传感器的下端设 置，所述加卸载机构还包括一设置在所述衡器的秤台台面上并且套设在所述拉力框架上的 自定位承压板，所述自定位承压板设置在所述主油缸的下方。进一步地，所述自定位承压板包括一与所述油缸部分间隔一定距离设置的承压板 板体以及至少三个用于自动调节承压方向使所述标准传感器的受力轴与所述拉力杆主体 的受力轴平行的万向球轴承，所述万向球轴承环绕所述拉力框架的中心轴线均勻布设镶嵌 在所述承压板板体的上端面上并露出所述万向球轴承的上端部分与所述主油缸的油缸部 分刚好接触。进一步地，所述主油缸的外侧还设有一可对所述主油缸进行水平调整的螺钉，所 述螺钉的顶端顶住所述承压板板体的上端面。进一步地，所述拉力框架包括一埋设在所述秤台地基的深处的地脚拉力杆或拉力 环和一连接在所述地脚拉力杆或拉力环上的拉力杆主体。进一步地，所述限位件为一套设在所述拉力杆主体的最上端的用于锁紧的螺母。进一步地，所述拉力框架还包括一紧邻所述螺母的下端且套设在所述拉力杆主体 上的承压垫、一紧邻所述承压垫的下端并套设在所述拉力杆主体上用于自动调整所述拉力 杆主体与所述标准传感器的同轴度的推力关节轴承。进一步地，所述标准传感器包括上底座，下底座以及设于上下底座之间的弹性体， 所述上底座紧邻所述推力关节轴承的下端设置。进一步地，所述拉力框架还包括一可使所述拉力杆主体保持同轴且垂直于所述秤 台台面的自调整同轴度机构，所述自调整同轴度机构设置在所述拉力杆主体与所述地脚拉 力杆或拉力环之间，所述自调整同轴度机构包括一杆端推力轴承。进一步地，所述拉力框架还包括一设置在所述拉力杆主体位于所述秤台台面以下 的下端的高度调节拉杆。进一步地，所述恒载荷控制装置包括油源机构、恒载荷控制机构、带恒载荷控制软 件的计算机。进一步地，所述油源机构包括第一伺服电机、第二伺服电机、第一伺服油泵、第二 伺服油泵，所述第一伺服电机和第二伺服电机的输入端均与所述计算机连接，所述第一伺服电机的输出端与所述第一伺服油泵的输入端连接，所述第二伺服电机的输出端与所述第 二伺服油泵的输入端连接；所述恒载荷控制机构包括一溢流阀、一换向阀以及一电动截止 阀，所述换向阀的输入端分别与所述第一伺服油泵和第二伺服油泵的输出端连接，所述换 向阀还与所述溢流阀连接，所述换向阀的输出端与所述主油缸连接；所述至少三个标准传 感器与所述标准传感器测量显示仪表连接，所述标准传感器测量显示仪表再与所述计算机 连接，所述衡器的各传感器与所述衡器的显示仪表相连接，所述衡器的显示仪表再与所述 计算机连接。本发明解决的技术问题之二所采用的技术方案如下所述用于检定大型衡器的自定位加卸载载荷测量装置，其中，所述自定位加卸载载荷 测量装置包括一可用于替代标准砝码或标准砝码的替代物对秤台台面加卸载的自定位的 加卸载机构以及一紧邻所述加卸载机构的上端设置的高精度载荷测量仪，所述高精度载荷 测量仪的准确度至少为所述衡器的准确度的3倍。进一步地，所述自定位加卸载载荷测量装置沿着一穿过预设在所述衡器的秤台台 面上的一秤台孔与秤台地基相连接并且垂直于所述秤台台面设置的拉力框架的四周设置。进一步地，所述高精度载荷测量仪包括至少三个环绕所述拉力框架的中心轴线均 勻布设的标准传感器、一设于所述高精度载荷测量仪的上方的限位件以及一与所述各标准 传感器相连接并用于显示所述标准传感器的力值载荷的标准传感器测量显示仪表。进一步地，所述加卸载机构包括一主油缸和一自定位承压板，所述主油缸包括位 于外侧的油缸部分和位于内侧的活塞部分，所述活塞部分紧邻所述标准传感器的下端设 置，所述加卸载机构还包括一设置在所述衡器的秤台台面上并且套设在所述拉力框架上的 自定位承压板，所述自定位承压板设置在所述主油缸的下方。进一步地，所述自定位承压板包括一与所述油缸部分间隔一定距离设置的承压板 板体以及至少三个用于自动调节承压方向使所述标准传感器的受力轴与所述拉力杆主体 的受力轴平行的万向球轴承，所述万向球轴承环绕所述拉力框架的中心轴线均勻布设镶嵌 在所述承压板板体的上端面上并露出所述万向球轴承的上端部分与所述主油缸的油缸部 分刚好接触。本发明所实现的一种检定大型衡器的系统，是采用国际标准中规定的第二种标准 器来检定大型衡器，第二种标准器具体是一种独立的辅助装置，即非砝码型校验衡器装置， 具有如下优点1、因为不是检定衡器的传感器，而是直接对衡器进行所需的各项检定，所以不需 要检测秤台台面的挠度，并且检定过程中可直接在传感器支承点附近实施检定，不限定在 传感器支承点的位置，因而能模拟衡器实际的称重状态。2、检定和运输安全方便。所述非砝码校验衡器装置整套自重不超过1. 5吨，体积 小、重量轻，所以检定和运输安全方便；3、检定工作量小。由于采用恒载荷控制装置进行自动加卸载荷，并可通过软件设 计，进行自动控制，无需搬动几百甚至上千吨砝码或替代物，捡定工作量小；4、检定效率高。无需运输检定所需大量标准砝码和寻找替代物，半个工作日就能 检定一台100吨或200吨汽车衡，工作效率极高。5、检定所需成本低。实施该装置时，只需一部小型货车一次就能将标准器运到目
8的地，只要半个工作日就能完成检定。 6、社会效益极好。与过去采用标准砝码作为标准器检定衡器的检定方法相比，根 据估算，平均检定一台大吨电子汽车衡，运输费可节约5000元、人工费可节约3000元，例 如，福建全省共有4000多台，一年检定2次，一年就可为福建企业节约成本陆仟多万元。


下面参照附图结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
图1是现有技术中采用标准砝码或标准砝码和替代物检定衡器的示意图。
图2是本发明所述的检定系统的剖视图。
图3是本发明所述的自定位加卸载载荷测量装置的剖视图。
图4是本发明所述的检定系统的剖视图。
图5a是本发明所述的标准传感器的剖视图。
图5b是图5a中的标准传感器的A-A剖视图。
图6是本发明所述的加卸载机构和高精度载荷测量仪的位置关系的剖视图。
图7a是本发明所述的自定位承压板的剖视图。
图7b是图7a中的自定位承压板的俯视图。
图8是安装本发明所述的检定系统的内外部连接关系图。
图9a是采用本发明所述的检定系统检定衡器的示意图。
图9b是采用本发明所述的检定系统检定衡器的示意图。
具体实施方式请重点参阅图2、图3、图4和图8所示，本发明所述的一种检定大型衡器的系统， 所述检定系统1是一种非砝码型的独立的辅助衡器的检定系统，可用于对大型固定式电子 衡器2(见图9a)进行计量检定，包括至少四个拉力框架11、至少四个自定位加卸载载荷 测量装置12以及一恒载荷控制装置13，所述拉力框架11的数目与所述自定位加卸载载荷 测量装置12的数目一致，并且一一对应设置在一起，各所述拉力框架11穿过预设在所述衡 器2的秤台台面21上的一秤台孔211与秤台地基3相连接并且垂直于所述秤台台面21设 置；各所述自定位加卸载载荷测量装置12沿着各所述拉力框架11的四周设置用于替代标 准砝码或标准砝码的替代物对秤台台面21加卸载以及进行载荷测量，各所述自定位加卸 载载荷测量装置12包括一可自定位的加卸载机构121和一高精度载荷测量仪122，所述高 精度载荷测量仪122紧邻所述加卸载机构121的上端设置，为保证检定的准确性和溯源性， 所述高精度载荷测量仪122的准确度至少为所述衡器的准确度的3倍。所述恒载荷控制装 置13与所述加卸载机构121相连接并用于使所述加卸载机构121加载时保持所加载荷恒 定。请重点参阅图3所示，所述高精度载荷测量仪122包括至少一个标准传感器1221、 一标准传感器测量显示仪表1222 (见图8)以及一限位件1223，所述限位件1223设置在所 述标准传感器1221的上方，为可拆卸式，可用于限定和调节所述标准传感器1221的位置， 本实施例中，所述限位件1223由一螺设在所述拉力框架11上的螺母承担，所述螺母可用于 锁紧限位；所述标准传感器测量显示仪表1222与所述标准传感器1221相连接并用于显示所述标准传感器1221的力值载荷。请重点参阅图4所示，所述拉力框架11包括一地脚拉力杆111、一拉力杆主体 112、一承压垫113、一推力关节轴承114、一自调整同轴度机构115以及一高度调节拉杆 116。图4中所示为地脚拉力杆111，所述地脚拉力杆111埋设在所述秤台地基的深处并与 所述拉力杆主体112固定连接；所述承压垫113紧邻所述限位件1223 (即螺母)的下端且 套设在所述拉力杆主体112上的；所述推力关节轴承114紧邻所述承压垫113的下端并套 设在所述拉力杆主体112上；所述自调整同轴度机构115设置在所述拉力杆主体112与所 述地脚拉力杆111之间，可用于自动调整所述拉力杆主体112与所述标准传感器1221 (见 图3)的同轴度，可使所述拉力杆主体112保持同轴且垂直于所述秤台台面21，具体地，所述 自调整同轴度机构115通过一杆端推力轴承承担来实现同轴度的调整；所述高度调节拉杆 116设置在所述拉力杆主体112的下端，具体地是指拉力杆主体112位于所述秤台台面21 以下的下端，所述高度调节拉杆116可以根据检定场地的秤台台面21与秤台地基3的高度 很方便地调节拉力框架11所需的高度。请重点参阅图5a和图5b所示，所述高精度载荷测量仪122包括至少三个标准传 感器1221，所述各标准传感器1221环绕所述拉力框架11的中心轴线均勻布设，所述标准传 感器测量显示仪表1222 (见图3)与所述各标准传感器1221相连接并用于显示所述各标准 传感器1221的合力的力值载荷，所述标准传感器1221包括上底座12211，下底座12212以 及设于上下底座之间的弹性体12213，所述上底座12211紧邻所述推力关节轴承114(见图 4)的下端设置。所述高精度载荷测量仪122还包括一将所述标准传感器1221包裹在内的 壳体1224，以及设于所述壳体1224上可方便操作的扶手1225。请重点参阅图6所示，所述加卸载机构121包括一自定位承压板1211以及一主油 缸1212。所述主油缸1212包括位于外侧的油缸部分12121和位于内侧的活塞部分12122， 所述活塞部分12122紧邻所述标准传感器1221的下底座12212设置，所述活塞部分12122 向上运动做功时，可使所述标准传感器1221受力；所述加卸载机构121还包括一设置在所 述衡器2 (见9a)的秤台台面21 (见图9a)上并且套设在所述拉力框架11上的自定位 承压板1211，所述自定位承压板1211设置在所述主油缸1212的下方，当油缸部分12121向 下运动做功时，所述自定位承压板1211受力，从而使秤台台面21受力。因为，所述自定位 承压板1211具有一定覆盖面积，所以能覆盖秤台孔211附近的一部分面积，从而能模拟所 述衡器2的真实称重状态，实现更科学的计量检定。请重点参阅图6、图7a和7b所示，所述自定位承压板1211包括一承压板板体 12111以及与至少三个万向球轴承12112。所述承压板板体12111与所述油缸部分12121 间隔一定距离设置；本实施例中，所述万向球轴承12112为6个，所述万向球轴承12112环 绕所述拉力杆主体112的中心轴线均勻布设镶嵌在所述承压板板体12111的上端面上并露 出所述万向球轴承12112的上端部分与所述主油缸1211的油缸部分12121刚好接触，所述 承压板板体12111和设置在上部的所述油缸部分12121之间除了与各万向球轴承12112接 触外，其它地方都有一定的空隙，所述万向球轴承12112用于自动调节承压方向使所述标 准传感器1221的受力轴与所述拉力杆主体112的受力轴平行。所述主油缸1211的外侧还 设有一可进行水平调整的螺钉12123，所述螺钉12123的顶端顶住所述承压板板体12111的 上端面，可用于调整定位使所述主油缸1212整体上处于水平状态，以保证所述主油缸1212
10在位置定位后使用。请重点参阅图2、图8所示，所述恒载荷控制装置13包括油源机构131、恒载荷控 制机构132、带恒载荷控制软件的计算机133。所述油源机构131包括第一伺服电机1311、 第二伺服电机1312、第一伺服油泵1313、第二伺服油泵1314，所述第一伺服电机1311和第 二伺服电机1312的输入端均与所述计算机133连接，所述第一伺服电机1311的输出端与 所述第一伺服油泵1313的输入端连接，所述第二伺服电机1312的输出端与所述第二伺服 油泵1314的输入端连接；所述恒载荷控制机构132包括一溢流阀1321、一换向阀1322以 及一电动截止阀1323，所述溢流阀1321用于调节流量或过载保护，所述换向阀1322用于控 制主油缸的进油或回油，所述电动截止阀1323用于控制主油缸1211的动作，所述换向阀的 输入端与所述第一伺服油泵1313和第二伺服油泵1314的输出端连接，所述换向阀还与所 述溢流阀1321连接，所述换向阀的输出端还与所述电动截止阀1323相连接后再与所述主 油缸1211连接，或者，所述换向阀的输出端直接与所述主油缸1211连接；所述至少三个标 准传感器1221与所述标准传感器测量显示仪表1222连接，所述标准传感器测量显示仪表 1222再与所述计算机133连接，所述衡器的各传感器231-234与所述衡器的秤显示仪表22 相连接，所述衡器的秤显示仪表22再与所述计算机133连接。请结合图2-4、图5a_5b、图6、图7a_7b、图8所示，本发明所述的一种检定大型衡 器的系统的各个部分的工作原理如下拉力框架11 拉力框架11通过拉力杆主体112上的自调整同轴度机构115自动调 整拉力杆主体112与标准传感器1221的同轴度，使两者的中心轴线平行，并且调整到两者 均垂直于所需检定的衡器2的秤台台面21 ；拉力框架11通过拉力杆主体112上的推力关 节轴承114调整受力的垂直度与标准传感器1221轴线的垂直度，保证标准传感器1221的 受力轴线与标准传感器1221本身的轴线一致。拉力框架11还包括高度调节拉杆116，可以 根据检定场地的秤台台面21与秤台地基3的高度很方便地调节拉力框架11所需的高度。 框架部分的拉力强度可达到300kN。自定位加卸载载荷测量装置12 在对大型衡器2进行检定时，由于无法保证安装 在秤台台面21上的高精度载荷测量仪122的标准传感器1221受力的同轴度，所以需要设 计自定位承压板1211自动调整标准传感器1221受力轴向与拉力杆主体112受力轴向的平 行和允许偏心载荷的标准传感器1221，才能满足检测的需要。允许偏心载荷的标准传感器 1221是由三个可采集力值的标准传感器1221均布安装在上底座12211和下底座12212之 间，且三个标准传感器1221输出灵敏度一致，从而保证标准传感器1221承受偏心载荷时， 输出与重量值成正比例的电信号，使合力载荷不变。标准传感器1221受力时，标准传感器 1221的弹性体12213变形，贴附于弹性体12213上的应变片桥路失去平衡，输出与重量值 成正比例的电信号，经线性放大器将信号放大，再经A/D转换为数字信号，由标准传感器测 量显示仪表1222的微处理器对信号进行处理后直接显示重量值。自定位承压板1211由承 压板主体12111和万向球轴承12112组成，高精度载荷测量仪122的标准传感器1221的受 力轴向与拉力杆主体112的受力轴向不平行时，当Fx > Ikgf时，加卸载机构121和高精度 载荷测量仪122在万向球轴承12112的作用下，加卸载机构121和标准传感器1221会自动 调节其位置，使标准传感器1221受力轴向与拉力杆受力轴向平行。所述活塞部分12122紧 邻所述标准传感器1221的下底座设置，所述活塞部分12122向上运动做功时，因为受到所所述标准传感器1221受力，所述自定位承压板1211设置 在所述主油缸1212的下方，所述活塞部分12122与油缸部分12121互相之间的反作用力使 油缸部分12121向下运动做功，此时，所述自定位承压板1211受力，从而使秤台台面21受 力。简言之，检定开始后，加卸载机构121对高精度载荷测量仪122和自定位承压板1211进 行加载，使高精度载荷测量仪122和自定位承压板1211同时承受力值大小相等的载荷，由 于自定位承压板1211放在衡器2比如汽车衡的秤台台面21上，使汽车衡秤台台面21受到 向下的力值载荷(相当于货物的重量值)，通过汽车衡的秤仪表显示器22显示重量值；高 精度载荷测量仪122通过力标准机(未图示)定点标定，其示值为真值。比较高精度载荷 测量仪122的显示值与汽车衡的秤仪表显示器22的显示值的差值，即为衡器2的误差值。 所述自定位加卸载载荷测量装置12如图2所示，质量测量准确度优于0. 01%、重复性优于 0. 01 %、自定位位置准确度优于φθ.3。恒载荷控制装置13 恒载荷控制装置13可达到如下指标灵敏限0. 01%、负荷 波动性(力源稳定度):0· 005% /30min、每级加卸载时间< 30s、力值稳定保持时间优于1 小时。如图8所示，下面以仅包括4个传感器231-234的汽车衡器2为例来说明安装本 发明所述的检定系统的连接关系图，所述衡器包括一节秤台台面21、一秤显示仪表22，各 传感器231-234均连接到所述秤显示仪表22。安装时，需要在衡器的四周附近安装秤台孔 251-254，以及所述秤台台面21的中心安装秤台孔255，所述秤台孔251的位置安装有拉力 框架11-1和自定位加卸载载荷测量装置12-1，所述自定位加卸载载荷测量装置12-1包 括标准传感器1221-1、主油缸1212-1，同理，秤台孔252上安装有拉力框架11_2和自定位 加卸载载荷测量装置12-2，其它秤台孔安装的自定位加卸载载荷测量装置在图9中未完全 显示，所述自定位加卸载载荷测量装置12-2包括标准传感器1221-2、主油缸1212-2。所 述标准传感器1221-1、1221-2都连接到所述标准传感器测量显示仪表1222，所述标准传 感器1221-3、1221-4、1221-5也均连接到所述标准传感器测量显示仪表1222，所述主油缸 1212-1、1212-2都连接到所述恒载荷控制装置13中的电动截止阀1323，其它秤台孔安装的 自定位加卸载载荷测量装置的主油缸1212-3、1212-4、1212-5也均连接到所述电动截止阀 1323。所述各自定位加卸载载荷测量装置中共用一标准传感器测量显示仪表1222，可同时 显示各个称量点的标准值。本发明所述的检定系统的控制工作原理如下请具体参阅图8，所述计算机133根据对汽车衡检定的需要，控制电动载止阀1323 控制单个或同时控制多个自定位加卸载载荷测量装置，从而实现对汽车衡的称量值单点或 多点自动检测。如对自定位加卸载载荷测量装置12-1举例说明控制过程设定控制质量 值后开始试验，电动截止阀1323开通连接到所述主油缸1212-1的油路，其余截止。计算机 133通过标准传感器测量显示仪表1222采集标准传感器1221-1的实际信号，因为采用的是 均勻分布的三个标准传感器，所以次处的实际信号实际为三个标准传感器1221的合力(即 合力为实际目标质量值)，通过运算，向第一伺服电机1311、第二伺服电机1312发送速度、 转矩指令，第一伺服电机1311控制第一伺服油泵1313的转速、转矩，通过换向阀1322对主 油缸1212-1进油，第二伺服电机1312控制第二伺服油泵1314的转速、转矩，通过换向阀 1322对主油缸1212-1回油；第一伺服油泵1313与第二伺服油泵1314的转速差决定主油缸
121212-1的进退、压力、速度。主油缸1212-1通过标准传感器测量显示仪表1222、标准传感器 1221-1实时向计算机133发送信号，计算机133实时通过运算向第一伺服电机1311、第二 伺服电机1312发送速度、转矩指令，如此形成一个闭环控制；直到标准传感器1221-1的合 力值达到设定的质量值，此时汽车衡显示器即秤显示仪表2210的显示值与标准传感器测 量仪表1222显示值的差值即为衡器控制质量值的误差。在实际检定过程中，在每个衡器支 承点附近安装拉力框架11和自定位加卸载载荷测量装置12，利用恒载荷控制装置13，通过 安装在计算机133上的软件可按《GB7723-2008固定式电子衡器》国家标准和《JJG539-1997 数字指示秤检定规程》中规定分别对衡器2进行预压、称量测试、鉴别力测试、除皮称量测 试、偏载测试、重复性测试等计量性能进行测试和检查，在进行各项目测试和检查时，比较 各自定位加卸载载荷测量装置12的称重值之和与所检的衡器的秤仪表显示器22值差值， 即为衡器2的检定误差值。本发明所述的检定系统1对汽车衡检定状态与汽车称重状态一 致，保证检定电子汽车衡结果的有效性和可靠性。虽然以汽车衡的检定为例进行说明，但本 发明所述的检定系统1并不仅限于汽车衡的检定，可用于各种用途和机构的大型固定式电 子衡器的检定。本发明所述的一种检定大型衡器的系统的具体安装和检定方法如下如图9a和图9b所示，与现有技术中的图1所示不同的是，采用本发明所实现的一 种检定大型固定式电子衡器的系统来对衡器2进行检定时，不是采用标准砝码或标准砝码 和替代物，而是采用国际标准中定义的第二种标准器来实现检定，图9a所示的是固定式电 子衡器2，包括秤台台面21、秤显示仪表22，以规格为100吨的固定式电子汽车衡为例，秤台 台面21分为三节台面，分别编号为211，212，213，该汽车衡共采用了八个传感器，分别编号 为231-238，在各传感器231-238的上方包括八个传感器支承点，分别编号为241-248，检定 时，在靠近八个传感器支承点241-248的秤台台面上分别打八个秤台孔251-258，还需要在 三个秤台台面211-213的中心分别打一个秤台孔259，也有一些衡器的秤台台面21上已预 留有多个秤台孔，然后通过上述各孔来安装标准器即本发明所述的拉力框架和自定位加卸 载载荷测量装置12在恒载荷控制装置的控制下来实施检定工作。如图9b中所示，秤台台 面21上的八个秤台孔251-258上同时安装了八个本发明所述的拉力框架11和自测量加卸 载载荷测量装置12，所述拉力框架11连接到地脚拉力环111上，此时，恒载荷控制装置仍仅 为一个，来控制各个自测量加卸载载荷测量装置12的动作。请参阅图9a和图9b所示，本发明所述的检定系统的检定操作过程如下1、安装非砝码独立的辅助衡器检定装置在秤台各个传感器附近台面孔(槽)位 置上和各台面的中间台面上安装拉力框架和自定位加卸载载荷测量装置，通过拉力框架连 接孔(槽)下方拉力杆(环)和自定位加卸载载荷测量装置组成对秤台台面加卸载测量系 统。2、清零松开拉力架上螺紧的螺母，使秤台不受载，对两个测量系统仪表清零。3、预压调整拉力架上螺设的螺母，对各个自定位加卸载载荷测量装置加载 200kg,稳定30秒后(加卸载机构和标准传感器在万向球轴承的作用下自动调节其位置，使 标准传感器受力轴向与拉力杆受力轴向平行。拉力框架通过拉力杆上推力关节轴承和杆端 关节轴承自动调整拉力杆与标准传感器的同轴度)，对各个自定位加卸载载荷测量装置加 载至秤台满量程一次。
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4、置零与除皮装置的准确度和加载前置零的检定用10个Ikg砝码和10个200g 的砝码对秤进行置零与除皮装置的准确度和加载前置零的检定。5、偏载测试控制恒载荷控制装置分别按编号顺序对各个自定位加卸载载荷测量 装置施加载荷至偏载值，每次施加载荷至偏载值后保荷30s，记录各个自定位加卸载载荷测 量装置仪表显示值、衡器的仪表称量显示值，并进行比较。6、称量测试控制恒载荷控制装置同时对各个自定位加卸载载荷测量装置(各台 面中间的自定位加卸载载荷测量装置除外)逐级按规程规定施加载荷，施加载荷后按相反 载荷点逐级卸载至零点，每次施加载荷或卸载至载荷值后保荷30s，记录每点各个自定位加 卸载载荷测量装置仪表显示值总和值、衡器的仪表称量显示值，并进行比较。7、除皮称量测试①首先在秤台各台面中间的自定位加卸载载荷测量装置上施加 预定的皮重值，秤去皮重后，通过控制恒载荷控制装置同时对各个自定位加卸载载荷测量 装置(各台面中间的自定位加卸载载荷测量装置载荷不变)逐级按规程规定施加载荷值， 施加载荷后按相反载荷点逐级卸载至零点，每次施加载荷或卸载至载荷值后保荷30s，记录 每点各个自定位加卸载载荷测量装置仪表显示值总和值、衡器的仪表称量显示值，并进行 比较。②再次在秤台各台面中间的自定位加卸载载荷测量装置上施加不同预定的皮重值， 秤去皮重后，重复以上步骤，记录每点各个自定位加卸载载荷测量装置仪表显示值总和值、 衡器的仪表称量显示值，并进行比较。8、重复性测试控制恒载荷控制装置同时对各个自定位加卸载载荷测量装置(各 台面中间的自定位加卸载载荷测量装置除外)逐级施加载荷值为规程规定载荷值，施加载 荷后卸载至零点，每次施加至载荷值后保荷30s，记录每次每点各个自定位加卸载载荷测量 装置仪表显示值总和值衡器的仪表称量显示值，并进行比较，重复三次以上步骤。9、根据检定结果，判断是否需要调整汽车衡的称量准确度，若需调整，重复以上检 定步骤，直至符合检定规程为止。虽然以汽车衡的检定为例进行说明，但本发明所述的检定装置并不仅限于汽车衡 的检定，可用于各种用途和结构的大型固定式电子衡器的检定。本发明还可以有其它实施方式，凡采用同等替换或等效变换形成的技术方案，均 落在本发明要求保护的范围之内。
权利要求
一种检定大型衡器的系统，其特征在于包括至少四个穿过预设在所述衡器的秤台台面上的一秤台孔与秤台地基相连接并且垂直于所述秤台台面设置的拉力框架；至少四个对应所述拉力框架设置用于替代标准砝码或标准砝码的替代物对所述秤台台面加卸载以及进行载荷测量的自定位加卸载载荷测量装置，所述自定位加卸载载荷测量装置环绕所述拉力框架的四周设置；以及一与所述加卸载机构相连接并用于使所述加卸载机构加载时保持所加载荷恒定的恒载荷控制装置。
2.根据权利要求1所述的检定大型衡器的系统，其特征在于所述自定位加卸载载荷 测量装置包括一可自定位的加卸载机构、一紧邻所述加卸载机构的上端设置的高精度载荷 测量仪，所述高精度载荷测量仪的准确度至少为所述衡器的准确度的3倍。
3.根据权利要求2所述的检定大型衡器的系统，其特征在于所述高精度载荷测量仪 包括至少三个环绕所述拉力框架的中心轴线均勻布设的标准传感器、一设于各所述标准传 感器的上方的限位件，以及一与各所述标准传感器相连接并用于显示所述标准传感器的力 值载荷的标准传感器测量显示仪表。
4.根据权利要求3所述的检定大型衡器的系统，其特征在于所述加卸载机构包括一 主油缸和一自定位承压板，所述主油缸包括位于外侧的油缸部分和位于内侧的活塞部分， 所述活塞部分紧邻所述标准传感器的下端设置，所述加卸载机构还包括一设置在所述衡器 的秤台台面上并且套设在所述拉力框架上的自定位承压板，所述自定位承压板设置在所述 主油缸的下方。
5.根据权利要求4所述的检定大型衡器的系统，其特征在于所述自定位承压板包括 一与所述油缸部分间隔一定距离设置的承压板板体以及至少三个用于自动调节承压方向 使所述标准传感器的受力轴与所述拉力杆主体的受力轴平行的万向球轴承，所述万向球轴 承环绕所述拉力框架的中心轴线均勻布设镶嵌在所述承压板板体的上端面上并露出所述 万向球轴承的上端部分与所述主油缸的油缸部分刚好接触。
6.根据权利要求5所述的检定大型衡器的系统，其特征在于所述主油缸的外侧还设 有一可对所述主油缸进行水平调整的螺钉，所述螺钉的顶端顶住所述承压板板体的上端
7.根据权利要求3所述的检定大型衡器的系统，其特征在于所述拉力框架包括一埋 设在所述秤台地基的深处的地脚拉力杆或拉力环和一连接在所述地脚拉力杆或拉力环上 的拉力杆主体。
8.根据权利要求7所述的检定大型衡器的系统，其特征在于所述限位件为一套设在 所述拉力杆主体的最上端的用于锁紧的螺母。
9.根据权利要求7所述的检定大型衡器的系统，其特征在于所述拉力框架还包括一 紧邻所述螺母的下端且套设在所述拉力杆主体上的承压垫、一紧邻所述承压垫的下端并套 设在所述拉力杆主体上用于自动调整所述拉力杆主体与所述标准传感器的同轴度的推力 关节轴承。
10.根据权利要求9所述的检定大型衡器的系统，其特征在于所述标准传感器包括上 底座，下底座以及设于上下底座之间的弹性体，所述上底座紧邻所述推力关节轴承的下端设置。
11.根据权利要求7所述的检定大型衡器的系统，其特征在于所述拉力框架还包括一 可使所述拉力杆主体保持同轴且垂直于所述秤台台面的自调整同轴度机构，所述自调整同 轴度机构设置在所述拉力杆主体与所述地脚拉力杆或拉力环之间，所述自调整同轴度机构 包括一杆端推力轴承。
12.根据权利要求7所述的检定大型衡器的系统，其特征在于所述拉力框架还包括一 设置在所述拉力杆主体位于所述秤台台面以下的下端的高度调节拉杆。
13.根据权利要求1-12任一项所述的检定大型衡器的系统，其特征在于所述恒载荷 控制装置包括油源机构、恒载荷控制机构、带恒载荷控制软件的计算机。
14.根据权利要求13所述的检定大型衡器的系统，其特征在于所述油源机构包括第 一伺服电机、第二伺服电机、第一伺服油泵、第二伺服油泵，所述第一伺服电机和第二伺服 电机的输入端均与所述计算机连接，所述第一伺服电机的输出端与所述第一伺服油泵的输 入端连接，所述第二伺服电机的输出端与所述第二伺服油泵的输入端连接；所述恒载荷控 制机构包括一溢流阀、一换向阀以及一电动截止阀，所述换向阀的输入端分别与所述第一 伺服油泵和第二伺服油泵的输出端连接，所述换向阀还与所述溢流阀连接，所述换向阀的 输出端与所述主油缸连接；所述至少三个标准传感器与所述标准传感器测量显示仪表连 接，所述标准传感器测量显示仪表再与所述计算机连接，所述衡器的各传感器与所述衡器 的显示仪表相连接，所述衡器的显示仪表再与所述计算机连接。
15.一种用于检定大型衡器的自定位加卸载载荷测量装置，其特征在于所述自定位 加卸载载荷测量装置包括一可用于替代标准砝码或标准砝码的替代物对秤台台面加卸载 的自定位的加卸载机构以及一紧邻所述加卸载机构的上端设置的高精度载荷测量仪，所述 高精度载荷测量仪的准确度至少为所述衡器的准确度的3倍。
16.根据权利要求15所述的用于检定大型衡器的自定位加卸载载荷测量装置，其特征 在于所述自定位加卸载载荷测量装置沿着一穿过预设在所述衡器的秤台台面上的一秤台 孔与秤台地基相连接并且垂直于所述秤台台面设置的拉力框架的四周设置。
17.根据权利要求16所述的用于检定大型衡器的自定位加卸载载荷测量装置，其特征 在于所述高精度载荷测量仪包括至少三个环绕所述拉力框架的中心轴线均勻布设的标准 传感器、一设于所述标准传感器的上方的限位件以及一与所述各标准传感器相连接并用于 显示所述标准传感器的力值载荷的标准传感器测量显示仪表。
18.根据权利要求17所述的用于检定大型衡器的自定位加卸载载荷测量装置，其特征 在于所述加卸载机构包括一主油缸和一自定位承压板，所述主油缸包括位于外侧的油缸 部分和位于内侧的活塞部分，所述活塞部分紧邻所述标准传感器的下端设置，所述加卸载 机构还包括一设置在所述衡器的秤台台面上并且套设在所述拉力框架上的自定位承压板， 所述自定位承压板设置在所述主油缸的下方。
19.根据权利要求18所述的用于检定大型衡器的自定位加卸载载荷测量装置，其特征 在于所述自定位承压板包括一与所述油缸部分间隔一定距离设置的承压板板体以及至少 三个用于自动调节承压方向使所述标准传感器的受力轴与所述拉力框架的受力轴平行的 万向球轴承，所述万向球轴承环绕所述拉力框架的中心轴线均勻布设镶嵌在所述承压板板 体的上端面上并露出所述万向球轴承的上端部分与所述主油缸的油缸部分刚好接触。
全文摘要
本发明提供了一种检定大型衡器的系统及其自定位加卸载载荷测量装置，检定系统包括至少四个穿过预设在所述衡器的秤台台面上的一秤台孔与秤台地基相连接并且垂直于所述秤台台面设置的拉力框架；至少四个对应所述拉力框架设置的自定位加卸载载荷测量装置，自定位加卸载载荷测量装置包括一可自定位的加卸载机构、一紧邻所述加卸载机构的上端设置的高精度载荷测量仪，所述高精度载荷测量仪的准确度至少为所述衡器的准确度的3倍；以及一与所述加卸载机构相连接并用于使所述加卸载机构加载时保持所加载荷恒定的恒载荷控制装置。本发明所实现的检定系统，结构合理，通过采用该系统来实施检定可以大大提高工作效率和安全性、节约成本。
文档编号G01G23/01GK101907484SQ20101022347
公开日2010年12月8日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者姚进辉, 林勤, 林建辉, 池辉 申请人:福建省计量科学技术研究所