专利名称：具有可联接和脱开的校准重量体的力传递机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于重量测量仪器的力传递机构，其中，力传递机构包括载荷接收部分和静止部分。连接到载荷接收部分的称重盘接收待称重的载荷。载荷施加到称重盘上的力直接地或借助于减力杠杆装置传递到测量变换器。约束称重盘和载荷接收部分使它们做垂直引导运动的平行四边形连杆、力传递机构和测量变换器实质上共同构成重量测量仪器的称重单元。
背景技术：
现有技术中的称重单元根据不同的工作原理，例如基于应变仪、拉紧弦振动器或电磁力补偿(EMFC)工作。具有振动弦或EMFC称重单元的重量测量仪器可获得具有非常高的精度的称重结果。
在EMFC称重单元中，载荷的重力直接地或借助于一个或多个力传递杠杆传递到机电式测量变换器，所述机电式测量变换器产生表示称重载荷的重量的电信号。信号被电子信号处理装置进一步处理，且呈现在指示器上。在它们的机械结构中，基于振动弦原理的称重单元与EMFC称重单元基本类似，除了振动弦变换器用于代替电磁变换器以外。称重载荷引起振动弦中的张力变化，所述张力变化的频率的变化进而代表施加的载荷的量度。在测量时，EMFC称重单元的机械系统处于与具有配重的机械梁称重装置的平衡相当的平衡位置。相比，振动弦称重单元的载荷接收部分将相对于静止部分稍微改变其垂直位置，这是因为线被使得处于张力下，从而在称重载荷下被拉长非常小的程度。因此，振动弦称重单元也称作“小偏斜”力测量单元。这两种类型的称重单元例如用于毫克范围内的精密称重装置和分析称重装置中，或用于微克范围内的微量称重装置中，且需要根据制造商的规格和调节要求定期地重新校准，以便使它们能够给出处于指定公差范围内的测量值。这些定期校准是消除对称重单元具有影响的因素、例如环境温度或大气压力的变化的修正措施。校准操作通过定期地给载荷接收部分加载已知重量执行。基于在称重单元发货之前的最后检查过程中确定的重量值与在当前测量中发现的值之差，可计算修正值，借助于所述修正值，可修正称重单元的后续的测量结果。为了提供最可能准确的校准值，校准重量体应等于称重单元的载荷容量。这可使得需要非常大的校准重量体。现有技术包括多种重量测量仪器，该重量测量仪器具有一体植入的校准重量体。EP O 955 530 BI中公开了这种类型的重量测量仪器，其根据电磁力补偿原理操作，且具有内置的杆形校准重量体。杆形校准重量体设置在称重单元之外，且放置在校准重量体臂上，所述校准重量体臂连接到载荷接收部分，且充当力放大杠杆。由于该杠杆优点，校准重量体的质量、从而其尺寸可保持为小。由于校准重量体臂始终连接到载荷接收部分，因此，校准重量体臂在校准过程中仅执杠杆作用和支撑校准重量体，而不是校准重量体本身的一部分。因此，校准重量体臂是力传递机构的一部分，更具体地讲是用于将载荷传递和通过杠杆作用到测量变换器的杠杆机构的一部分，且在装置以正常的称重模式操作时还保持连接到称重单元的载荷接收部分。如CH 661 121 A5中所公开，力传递机构还可包括多于一级的杠杆机构，其中，各个杠杆借助于联接元件合适地彼此连接，使得在载荷接收部分与测量变换器之间实现力的降低。联接元件中的一个包括被设计用于接收校准重量体的保持装置。JP 3761792 B2中公开的具有应变仪的称重单元具有校准重量体，所述校准重量体具有比例杠杆。联接元件设置在比例杠杆与载荷接收部分之间。通过抬起校准重量体和联接元件，形成在联接元件上的载荷支承部与刀片边缘脱开，所述刀片边缘设置在载荷接收部分上，从而比例杠杆与载荷接收部分脱开。所有前面描述的现有技术的解决方案包括校准重量体加载装置，所述校准重量体加载装置在称重技术领域的技术人员来说是熟悉的。
修正值的精确确定不仅是测量变换器的精度的函数，而且还在相当大的程度上取决于几何比例可保持如何准确。即使校准重量体与其正常位置存在最小的偏差，例如在EP O 955 530 BI中描述的校准重量体臂上，在CH 661 121 A5中描述的联接件上，或JP3761792 B2中的载荷支承部相对于刀片边缘的位置的最小变化使得有效杠杆臂伸长或缩短，从而在修正中引起误差。因此，校准重量体与校准重量体臂之间或刀片边缘与载荷支承部之间的接触点以最严格的精度完成，从而具有闻的成本。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于重量测量仪器的力传递机构，所述重量测量仪器具有测量变换器，其中，校准重量体可联接到力传递机构而使几何形状的变化对校准重量体施加在测量变换器上的力的影响程度最小化。上述目的通过一种具有校准重量体杠杆的本发明的力传递机构以及一种包括根据本发明的力传递机构的重量测量仪器实现。重量测量仪器的力传递机构包括静止部分和载荷接收部分。载荷接收部分通过力传递连接直接地或借助于至少一个联接元件和至少一个杠杆联接到测量变换器，所述测量变换器设置在静止部分上。根据本发明的力传递机构还包括联接装置、和具有支点的校准杠杆。所述校准杠杆具有第一和第二校准杠杆臂，其中，联接装置设置在校准杠杆与所述至少一个杠杆之间。联接装置被分为第一联接部件和第二联接部件，所述第一联接部件和第二联接部件相对彼此定向成仅可在它们之间传递拉力或压力。校准杠杆的支点支撑在载荷接收部分上。联接装置的两部件式的布置方式使得可将包括连接成一体的校准重量体的校准杠杆通过力传递接合联接到载荷接收部分或使校准杠杆与载荷接收部分完全脱开。所述联接装置特别是通过传递拉力或压力用于传递校准力。当沿相反方向推动时，联接装置的两个部件彼此分离，使得没有力可在它们之间传递。根据所述联接装置的两个部件的实际结构，还可以仅在联接装置的一个部件相对于另一个部件移位小的量时产生分离，在这种情况下，这种移位单独应认为满足本发明的精神。在脱开状态，两个联接部件不彼此接触，因此，没有力可在它们之间传递。将校准杠杆的支点布置在载荷接收部分上的思想有利于力传递机构的紧凑设计。在具有电磁力补偿的称重单元中，由于在平衡状态下进行测量，因此力传递机构的挠曲枢转部中的弯矩近似为零。校准杠杆、具体地讲是其支点挠曲部优选被相应地设计，使得在校准过程中在支点挠曲部中不产生弯矩。在一个实施例中，所述联接装置被构造为平行引导联接装置，所述平行引导联接装置的第一联接部件包括第一和第二平行元件，所述第一和第二平行元件彼此平行地设置，且通过所述第一和第二平行元件，第一平行引导联接部件连到校准杠杆或连到载荷接收部分，使得在通过平行引导联接装置传递力时产生的沿横向方向的相对运动被第一和第二平行元件吸收。不同形式的平行引导联接装置例如描述于欧洲专利申请EP 2 434 264Al中，该专利申请在此通过引用包括在本公开中。从而，借助于所述平行引导联接装置，校准重量体可联接到力传递机构，借此，力传递机构可被校准。在将校准重量体联接到与力传递机构接合的过程中，由于旋转半径差异，将在校准重量体的联接点与至最近的枢转点的距离之间产生横向移位。这些移位特别是可通过平行引导联接装置补偿，具体地讲通过联接装置的平行引导联接部件补偿。 在这种布置中，平行引导联接装置被构造成仅可传递沿着平行引导联接装置的中 心纵向轴线指向的压力或拉力。此外，联接装置的平行引导联接部件的两个平行元件被构造成一方面尽可能挠性，使得偏斜仅会引起小的弯矩，另一方面仍足够坚硬而使得联接装置的部件不会在它们自身的重量作用下或由于当力传递机构以正常操作模式工作时的惯性力和动态力而偏斜。两个平行元件彼此平行，且与可通过平行引导联接装置传递的力的方向平行。两个平行元件具有在校准重量体的联接时吸收横向相对移位的目的，即使横向相对移位相对较小，所述横向相对移位可在确定校准测量值的过程中通过联接传递力时产生。在此已经描述的还以良好的近似度适用于振动弦称重单元，这是因为载荷放置在载荷接收部分上仅引起弦的轻微拉长，因此，在力传递机构的挠曲枢转部中产生的弯矩仅具有有限的幅度。而且，这种类型的联接装置还可用于应变仪载荷单元中。根据另一实施例，所述联接装置被构造为单向联接装置，所述单向联接装置同样被分成第一和第二联接部件。第一联接部件包括第一挠曲枢转部，第二联接部件包括第二挠曲枢转部，其中，联接部件中的一个通过其相应的挠曲枢转部连到载荷接收部分，另一联接部件连到校准杠杆。两个联接部件的挠曲枢转部被构造成一方面尽可能挠曲而使得偏斜仅引起小的弯矩，另一方面仍能够执行它们的普通功能，即沿它们的中心纵向轴线的方向传递拉力或压力。而且，挠曲枢转部必须被设计成使它们在压力下失稳弯曲趋势不会使得联接部件在它们自身的重量作用下或由于在力传递机构以正常操作模式工作时的惯性力和动态力而侧向偏斜。这两个联接部件彼此对齐，使得由于单向联接装置分成两个部件，因此，可从第二挠曲枢转部传递到第一挠曲枢转部的力为纯拉力或纯压力。优选地，第一和第二挠曲枢转部的中心纵向轴线彼此一致，使得在单向联接装置内没有失稳力矩出现。然而，如果第一和第二联接部件之间的至少一个接触区被设计成具有抵抗两个联接部件的横向偏斜的固有稳定性，则可容许两个中心纵向轴线之间的较小的平行度偏差。在拉力的传递中，这种稳定性作为物体在牵拉下的自然特性出现。相比，如果正在传递压力，仅有某些特定的设计结构可用于使单向联接装置固有地稳定。单向联接装置的不同实施例例如描述于EP 2 336 736 Al中，该专利申请在此通过引用包括在本申请中。
与通过校准重量体的支撑接触点传递力的现有技术不同，根据本发明的思想的校准重量体的力通过联接装置传递。在平行引导联接装置中，力通过平行元件传递，在单向联接装置中，力通过挠曲枢转部传递。因此关键的几何尺寸始终保持不变，因为第一和第二联接部件之间的微小位置偏移被容许，而不出现于力导入的实际点，所述力导入的实际点由平行元件或挠曲枢转部的不可改变的位置限定。在一个实施例中，第一联接部件和第二联接部件分别具有用于传递压力的至少一个接触部位，第一和第二联接部件的相应的接触点被定向成使它们面向彼此。力传递接触部位可被设计成使第一和第二联接部件在校准过程中相对彼此对中。如果要传递拉力，两个联接部件中的一个可包括例如具有凸出部的第一牵拉元件，另一联接部件包括例如具有凹形支承部的第二牵拉元件，其中，第一和第二牵拉元件伸入彼此中，所述凸出部与凹形支承部对齐，且拉力在凸出部和支承部彼此接触时传递。所述力传递机构还可包括平行引导机构，所述平行引导机构借助于至少一个上平行引导件和至少一个下平行引导件将载荷接收部分连到静止部分，在操作位置，所述至少 一个上平行引导件和至少一个下平行引导件弓I导载荷接收部分使其做垂直运动。校准重量体可联接到校准重量体加载装置，所述校准重量体加载装置通过驱动源驱动，且通过抬起或下降校准重量体使得校准重量体与力传递机构的杠杆系统联接和脱开。根据一个实施例，校准重量体加载装置设置在载荷接收部分上，这有利于力传递机构的紧凑结构。校准重量体加载装置可例如通过力传递机构的平行引导件被供给电流。此外，也可通过力传递机构的平行引导件传递电信号，例如还可传递控制命令或从校准重量体加载装置取回数据。这种思想在校准重量体加载装置设置在载荷接收部分上时特别有利，这是因为这种结构在过滤掉驱动源的电磁干扰中特别有效。从静止部分到载荷接收部分的电流和/或电信号的传递也可通过细电线实施。电线应非常细，以便不会妨碍力传递机构的功能。校准重量体加载装置可例如通过自抑偏心件(self-inhibitingeccentric)致动。校准重量体加载装置的其他设计选项包括外置于力传递机构且仅用于联接和脱开校准重量体的驱动源。力传递机构可由多个单独构件组成，所述多个单独构件借助于连接器元件组装成一个单元。然而，这些构件中的多个构件也可彼此连接成一个整体。优选地，至少载荷接收部分、静止部分、校准杠杆和联接装置彼此连接成一体。如前所述，根据本发明的力传递机构与测量变换器和校准重量体一起可用作重量测量仪器中的称重单元。重量测量仪器通常以这种方式进行校准校准重量体的重力在通过力传递机构传递之后将与施加到载荷接收部分上的力以相同的方向作用在测量变换器上。因此，校准力的载荷与按正常称重模式操作过程中的称重载荷以相同的方式施加到测量变换器。在振动弦称重单元中，测量变换器在大部分情况下仅可接受与称重载荷以相同方向作用的载荷。因此，前面描述的本发明的思想同样适用于振动弦称重单元和EMFC称重单元。在另一个实施例中，校准重量体可设置在枢转接合部与联接装置之间，使得由校准重量体产生的重力以与放置在载荷接收部分上的载荷产生的力相反的方向作用在力测量变换器上。这种结构特别适合于EMFC称重单元，所述EMFC称重单元的测量变换器根据US 2008/0218303A1中详细描述的推-拉原理操作。在这种设计下，校准重量体可用作补偿重量体，以扩大称重单元的载荷范围或补偿作用在载荷接收器上的预加载荷。这种结构的称重单元例如可在校准重量体处于脱开位置时用于称量0-100克范围内的载荷，且通过使校准重量体与力传递机构联接将载荷称重范围扩展到100-200克，这是因为校准重量体的重力抵抗作用在载荷接收部分上的载荷。校准重量体通常由具有P=8. Okg/dm3的均匀密度的耐腐蚀材料制成。然而，校准重量体也可部分地与力传递机构由相同材料制成，且可增配有较高密度的附属质量体。校准值的精度可通过使用用于测量重量测量仪器的环境大气压力的压力传感器得到进一步提高。其测量值可用于计算针对校准重量体的空气浮力的修正量，因为由校准重量体挤出的空气的浮力与校准重量体的重力以相反方向作用。
下面，将借助于附图更详细地描述根据本发明的力传递机构的实施例的不同变型以及它们在重量测量仪器中的应用，其中，在各个附图中，相同元件以相同的附图标记表示，附图包括图I以侧视图示意性地示出了称重单元，其中，具有一种实施方式的力传递机构，该力传递机构包括位于载荷接收部分和测量变换器之间的杠杆系统，以降低作用在载荷接收部分上的力，且仅能够传递压力的平行引导联接装置设置在杠杆系统与校准杠杆之间，而且校准杠杆加装到载荷接收部分；图2以侧视图示意性地示出了称重单元，其中，具有另一种实施方式的力传递机构，该力传递机构包括位于载荷接收部分和测量变换器之间的杠杆系统，以降低作用在载荷接收部分上的力，且仅能够传递拉力的单向联接装置设置在杠杆系统与校准杠杆之间；图3以侧视图示意性地示出了称重单元，其中，具有另一种实施方式的力传递机构，该力传递机构包括位于载荷接收部分和测量变换器之间的具有两个杠杆的杠杆系统，以降低作用在载荷接收部分上的力，且仅能够传递压力的单向联接装置设置在两个杠杆的第二联接元件与校准杠杆之间；图4以侧视图示意性地示出了称重单元，其中，具有另一种实施方式的力传递机构，该力传递机构包括位于载荷接收部分和测量变换器之间的由两个杠杆构成的杠杆系统，以降低作用在载荷接收部分上的力，且仅能够传递拉力的平行引导联接装置设置在两个杠杆的第二联接元件与校准杠杆之间；图5以侧视图示意性地示出了称重单元，其中，具有另一种实施方式的力传递机构，该力传递机构包括位于载荷接收部分和测量变换器之间的三个杠杆的杠杆系统，以降低作用在载荷接收部分上的力，且仅能够传递拉力的平行引导联接装置设置在杠杆系统与校准杠杆之间；图6以侧视图示意性地示出了称重单元，其中，具有另一种实施方式的力传递机构，该力传递机构包括位于载荷接收部分和测量变换器之间的杠杆系统，以降低作用在载荷接收部分上的力，且仅能够传递拉力的单向联接装置设置在杠杆系统与校准杠杆之间，而且校准杠杆直接加装到载荷接收部分；图7示出了仅能够传递拉力的单向联接装置的一个实施例；图8示出了仅能够传递压力的单向联接装置的一个实施例；图9示出了仅能够传递拉力的平行引导联接装置的一个实施例；图10示出了仅能够传递压力的平行引导联接装置的另一个实施例；图11示出了仅能够传递拉力的平行引导联接装置的一个实施例；以及图12示出了仅能够传递压力的平行引导联接装置的一个实施例。
具体实施方式
图I示意性地示出了具有一种实施方式的力传递机构110的称重单元100。力传递机构110包括静止部分11和载荷接收部分12。载荷接收部分12连到静止部分11，且借助于第一平行引导件14和第二平行引导件15被以平行运动引导。校准杠杆120借助于支点113可枢转地支撑在载荷接收部分12上。支点13以及力传递机构110的所有枢转接合部以大的原点表示，且可通过任何传统的设计实施。这些枢转接合部通常被构造为窄的挠性材料连接部。成称重盘的形式的载荷接收器40连接到载荷接收部分12。而且，能够产生表示力的称重信号的测量变换器30刚性地安装在静止部分11上。在该图示中，测量变换器30包括线圈31和具有永磁体的磁体系统32以及位置传感器33。磁体系统32刚性连接到静止部分11，且待测量的力作用在线圈31上，所述线圈31设置在磁体系统32内的无接触的悬浮位置。作用在线圈31上的力使得线圈31相对于磁体系统32移动，且该移位通过位置传感器33探测。由位置传感器33产生的信号发送到电子控制电路(图中未示出)，所述电子控制电路连续地调节流过线圈31的电流，使得不管施加的力如何相对于磁体系统32恢复线圈31的初始位置。流过线圈31的电流被测量，且最终的原始测量信号通过称重装置的电子器件处理，以产生发送到指示器且被显示的测量值。当然，在此示出的测量变换器30也可被其他测量变换器例如振动弦变换器、感应式测量变换器或电容式测量变换器、基于应变仪的变换器等替换。由于测量变换器30仅可产生有限的补偿力来平衡作用在载荷接收部分12上的力，因此，在许多情况下使用具有一级或多级的杠杆机构来降低待测量的力。杠杆机构置于载荷接收部分12与测量变换器30之间，以执行其力传递功能。图I中示出的杠杆机构具有杠杆16，所述杠杆16可枢转地支撑在静止部分11上，且杠杆16的短的杠杆臂17借助于第一联接元件19连接到载荷接收部件12。杠杆16的长的杠杆臂18连接到线圈31。力传递机构110还包括校准杠杆，所述校准杠杆通过支点113可枢转地安装在载荷接收部分12上，且所述校准杠杆的第一校准杠杆臂121刚性地连接到校准重量体23。校准重量体23在这种情况下设置在载荷接收部分12的贯通开口 135中。在该实施例中，传递校准重量体23的重力的功能通过平行引导联接装置124执行，所述平行引导联接装置124包括第一平行引导联接部件125和第二固定联接部件126。第一联接部件125借助于两个平行元件连接到第二校准杠杆臂122，在这种情况下，所述两个平行元件包括挠曲枢转部，且固定联接部件126连接到杠杆臂17，使得平行引导联接装置124设置在杠杆16与第二校准杠杆臂122之间。
如图I中所示，校准重量体加载装置50稳固地加装到载荷接收部分12，且根据其凸轮盘51的位置，或将校准重量体23保持在载荷接收部分12上的被支撑的位置处或释放校准重量体23。在此示出的校准重量体加载装置优选包括在此通过凸轮盘51示出的自抑偏心件。在被支撑的状态，第一平行引导联接部件125和第二固定联接部件126彼此脱开。在校准重量体加载装置50的释放状态，两个联接部件125、126靠在彼此上，使得校准重量体23的重力通过杠杆臂17、18传递到测量变换器30的线圈31。在图I的实施例中，校准重量体加载装置50设置在载荷接收部分12的外侧。该结构一方面要求良好地屏蔽磁场，但另一方面使得校准重量体加载装置50具有更灵活的设计，因为校准重量体加载装置50可例如被实施为具有凸轮盘50的偏心件，或还可通过合适的联接方式连接到校准重量体23，使得校准重量体加载装置50可如图I所示地实质上设在称重单元100的外侧，特别是设在力传递机构110的外侧。从该示意性图示可以清楚地看出，平行引导联接装置124仅可传递压力，这是因为在校准重量体23的释放位置，第二固定联接部件126被朝着第一平行引导联接部件125推动，与由测量变换器30产生的反作用力相反地作用。 平行引导联接装置124用于吸收可能伴随不具有平行引导特征的联接部件的移位的横向力，这是因为在这种情况下，由于旋转半径的不同，相对水平移位可在杠杆支点中引起相反的反作用力。这些横向力通过平行引导联接装置124吸收，特别是通过平行引导联接部件125吸收。图2以侧视图示意性地示出了称重单元200，该称重单元200具有另一种实施方式的力传递机构210。图7中详细示出的单向联接装置224被设计用于传递拉力，其中，在该实施例中，校准重量体23通过杠杆支点213连接到载荷接收部分12。联接校准重量体23、即在连接和脱开状态之间移动校准重量体23的功能可通过具有如前面图I所示的凸轮盘的校准重量体加载装置50执行，或可例如通过可从外部联接的驱动源执行。校准重量体加载装置可通过力传递机构210的平行引导件14、15被供给电流和/或电信号，例如控制命令。实际中，这例如可通过将导电迹线(图中未示出)直接布置在平行引导件14、15的表面上实现，使得不会影响力传递机构210的正确操作。作为另一可能性，电流和/或信号也可通过设置在载荷接收部分12与静止部分11直接的细电线传输。图2中的校准杠杆220具有第一校准杠杆臂221和第二校准杠杆臂222，其中，第一校准杠杆臂221从校准重量体23延伸到支点213，第二校准杠杆臂222在支点213与单向联接装置224的第一联接部件225之间延伸。单向联接装置224具有第一和第二联接部件225、226，所述第一和第二联接部件225、226在它们的脱开状态彼此不接触。一旦校准重量体23被释放且拉力需要通过两个联接部件225、226传递到杠杆16的长的杠杆臂18，第一联接部件225就会经受轻微的相对移位，且与第二联接部件226接触。图3以侧视图示意性地示出了称重单元300，其具有另一种实施方式的力传递机构310，所述力传递机构310包括位于载荷接收部分12与测量变换器30之间的具有两个杠杆336、337的杠杆系统，以降低作用在载荷接收部分12上的力。图3中示出的一些元件与前面的图中的元件类似，因此以相同的附图标记表示或在说明书中不再论述。第一杠杆336通过力传递联接元件334连接到第二杠杆337。被设计用于仅传递压力的单向联接装置324设置在联接元件334与校准杠杆320之间，所述校准杠杆320可枢转地连接到载荷接收部分12。联接装置324的第一联接部件325连接到第二杠杆335，第二联接部件326连接到校准杠杆320。为了便于更换测量变换器30，静止部分11具有贯通开口 335，第二杠杆337穿过贯通开口 335，使得测量变换器30可设置在静止部分11的背向平行引导件14、15的一侧。图4以侧视图示意性地示出了称重单元400，其具有另一种实施方式的力传递机构410，该力传递机构410类似于图3而包括位于载荷接收部分12与测量变换器30之间的具有两个杠杆436、437的杠杆系统，以降低作用在载荷接收部分12上的力。图4中示出的一些元件与前面的图中的元件类似，因此以相同的附图标记表示，或在说明书中不再论述。第一杠杆436通过力传递联接元件434连接到第二杠杆437。被设计用于仅传递拉力的平行引导联接装置424设置在联接元件434与校准杠杆420之间，所述校准杠杆420可枢转地连接到载荷接收部分12。平行引导联接装置424的固定联接部件426连接到联接元件434，平行引导联接部件425连接到校准杠杆420。 平行引导联接装置424包括平行引导联接部件425和固定联接部件426，它们在未加载的状态伸到彼此中而不接触。一旦校准重量体23被释放而使得拉力从固定联接部件426传递到平行引导联接部件425、进而传递到杠杆436，固定联接部件426就会在两个部件已经沿着确定的短的移位路径相对彼此移动之后与平行引导联接部件425咬合。在示出的实施例中，联接元件434中的、和被侧向连接的平行引导联接装置424中的各个力作用线之间的偏错产生会在杠杆436、437的支点460、461中引起反作用力的力矩。因此，参看图5所述的两个作用线彼此一致的解决方案是优选的。而且，这种力矩可通过合适地选择例如图3中示出的联接装置被补偿。在图4的实施例中，从校准重量体23传递到杠杆436的拉力与由放置在载荷接收器40上的载荷产生的待测量的力具有相同的作用。图5以侧视图示意性地示出了称重单元500，其具有另一种实施方式的力传递机构510。力传递机构510包括位于载荷接收部分12与测量变换器30之间的具有三个杠杆536、537、538的杠杆系统，以降低作用在载荷接收部分12上的力。如图3和4所示以及如上所述，第一杠杆536通过第二联接元件539连接到第二杠杆537，第二杠杆537通过第三联接元件529连接到第三杠杆538，以建立力传递连接。被设计用于仅传递拉力的平行引导联接装置524设置在杠杆系统与校准杠杆520之间。力在将第一杠杆536连接到第二杠杆537的第二联接元件539处被导入，其中，平行引导联接装置524不像图4所示那样以并联结构设置，而是与第二联接元件539串联设置。串联布置方式避免以下不足力矩在校准过程中施加在第二联接元件539上，这在图4所示的联接元件434的情况下可能发生。当然，校准重量体23也可被设计成更直接地作用在载荷接收部分12上，如图6所示，图6示出了称重单元600的侧视图，其具有另一种实施方式的力传递机构610。除了校准杠杆620和单向联接装置624以外，示出的所有元件与图I中的元件均类似，因此在下面的描述中不再谈及。杠杆机构包括设置在载荷接收部分12与测量变换器30之间的杠杆16。通过单向联接装置624可枢转地连接到静止部分11的具有校准重量体23的校准杠杆620位于载荷接收部分12的下方(相对于称重单元600的操作位置)。校准杠杆620通过支点枢转部613支撑在载荷接收部分12上。
从校准杠杆620向载荷接收部分12的力传递借助于单向联接装置624进行，所述单向联接装置624被设计成传递拉力。在该实施例中，第一联接部件625连接到校准杠杆620，第二联接部件626连接到载荷接收部分12。校准杠杆620的第二杠杆臂622相对于第一校准杠杆臂621越短，通过单向联接装置624传递到载荷接收部分12的校准力就越大。当然，图6的例子中的布置结构也可与一种系统组合使用，其中，待测量的力直接地被导入，如例如CH 593 481 A5或EP I 726 926 Al中所公开的。在这种情况下，校准重量体23可通过联接装置624直接联接到测量系统，这在图6中由以下事实指出支点枢转部613加装到载荷接收部分12。图7-12示出了平行引导联接装置的不同实施例，所述平行引导联接装置可设置在图1-6所示的称重单元的力传递机构中。联接装置可被构造为平行引导或单向联接装置，要么用于传递拉力，要么用于传递压力。联接装置包括第一和第二联接部件，所述第一和第二联接部件可被使得彼此接触咬合，以传递力。根据本发明，联接装置设置在校准杠杆与力传递机构的杠杆系统之间。 图7示出了处于操作位置的单向联接装置的一个实施例，所述单向联接装置被设计用于仅传递拉力。第一联接部件725通过第一挠曲枢转部764连接到载荷接收部分或力传递机构的杠杆系统(仅部分不出)。由于第一联接部件725的悬置位置,第一挠曲枢转部764可具有非常纤细形状。第一联接部件725还包括第一牵拉元件746。第二联接部件726通过第二挠曲枢转部765连接到校准杠杆720 (仅部分示出)。为了使第二挠曲枢转部765保持在其直立位置，它需要具有较硬的弹性常数，因此比第一挠曲枢转部764更厚。如果它针对力传递机构的操作条件被合适地设计，则第二联接部件726在其自身重量下或由于在操作过程中产生的惯性力和动态力不被偏斜。第二联接部件726包括第二牵拉元件747。当力从第二挠曲枢转部765传递到第一挠曲枢转部764时，第一牵拉元件746在轻微的相对移位之后与第二牵拉元件747咬合。为了提供更可靠的拉力传递，第一牵拉元件746可具有凸出部743，第二牵拉元件747可具有接收座749。一旦第一牵拉元件746和第二牵拉元件747彼此相互咬合，凸出部743和接收座749由于它们的成型方式而彼此自对中对齐，且凸出部743与接收座749力传递接触。图8示出了处于工作位置的仅能够传递压力的单向联接装置的一种可能设计。第一联接部件825借助于第一挠曲枢转部864连接到部分示出的载荷接收部分或力传递机构的杠杆系统。第二联接部件826借助于第二挠曲枢转部865连接到部分示出的校准杠杆820。假如校准过程中传递的力是压力且联接装置的两个部件825、826决不能允许在载荷下歪斜，则单向联接装置需要固有地稳定。第二联接部件826具有面向第一联接部件825的表面866，且具有从表面866突出的两个凸出部843，所述两个凸出部843相对于第二挠曲枢转部865的中心纵向轴线X镜像对称地设置。而且，第一联接部件825具有两个面向第二联接部件826的接触区域867，使得两个凸出部843中的每个凸出部可坐落在相应的一个接触区域867上。因此，该设计提供了两个接触部位，所述接触部位位于与两个挠曲枢转部864,865的中心纵向轴线X正交的平面上，且使得单向联接装置具有固有的稳定性来执行其传递压力的功能。如图8所示，这种结构使得第一联接部件825和第二联接部件826可在校准过程中彼此对齐。从而，可防止与挠曲枢转部864、865的中心纵向轴线X正交的方向上的移位。为了执行它们的对齐功能，第一联接部件825的两个接触区域867相对彼此以钝角倾斜。然而，为了满足单向联接装置的固有稳定性的要求，接触区域867的倾斜角度必须处于某些限度内。接触区域867的倾斜角度的限度依赖于单向联接装置的几何形状，其中，重要因素是接触表面区域867中的一个与挠曲枢转部864的中心纵向轴线X之间所夹的角度α。定义参数是，接触点、即凸出部843到挠曲枢转部的中心纵向轴线X之间的垂直距离b以及接触表面区域867上的接触点与第一挠曲枢转部864的枢转轴线Y之间的距离S。X =arcsin (b/s)α = (90° - X ) =arcos (b/s)角度α必须处于以下限度内
90° ^ a Sarcos (b/s)根据上面给出的角度α的定义，如果通过接触点传递的力的作用线W在第一联接部件825内未彼此相交，则满足固有稳定性的条件。极限情况a =arcos (b/s)在图8中示出。图9示出了平行引导联接装置的一个实施例，其中，第一平行引导联接部件925包括具有支承部的第二牵拉元件947，第二固定联接部件926包括具有凸出部的第一牵拉元件946，其中，联接部件925、926可相互咬合，以传递力。在该图中，平行引导联接部件925包括两个被构造成板簧的平行元件927、928。图10示出了被设计成仅传递压力的平行引导联接装置的一种可能的结构。平行引导联接装置包括第二固定联接部件1026和第一平行引导联接部件1025，所述第一平行引导联接部件1025具有彼此平行设置的两个平行元件1027、1028。平行元件1027、1028在这种情况下被构造为引导件，所述每个引导件具有两个挠曲枢转部，但也可使用其他任何传统设计的平行引导元件。平行元件的几何布置使得它们能够吸收可在力通过平行引导联接装置传递时出现的横向力。假设在校准过程中传递的力是压力、且所述联接装置的两个部件1025、1026决不可在载荷下歪斜，平行引导联接部件1025需要固有地稳定。固定联接部件1026具有面向平行引导联接部件1025的表面，所述表面具有两个代表第一接触部位1044的凸出部，所述凸出部相对于两个平行元件1027、1028之间的中心纵向轴线镜像对称地设置。而且，平行引导联接部件1025具有两个第二接触部位1045，所述两个第二接触部位1045面向固定联接部件1026且第一接触部位1044可坐落在所述第二接触部位上以用于力传递接触。因此，这种设计提供了接触部位1044、1045，所述接触部位1044、1045位于与两个平行元件1027、1028的中心纵向轴线X正交的平面上，且用于在校准力在两个部件1025、1026之间传递时使联接装置的两个部件1025、1026相对彼此对中。如图10所示，这种结构使得平行引导联接部件1025和固定联接部件1026在校准过程中可彼此对齐。这可防止在与平行元件1027、1028的中心纵向轴线X正交的方向上的移位。为了执行它们的对齐功能，平行引导联接部件1025上的两个第二接触部位1045相对彼此以钝角倾斜。图11示出了另一平行引导联接装置，其具有平行引导联接部件1125和固定联接部件1126。平行引导联接部件1125包括成凹口(indentation)形式的第二牵拉元件1147,所述第二牵拉元件1147起着接收座的作用，且位于两个平行元件1128、1127之间的中间位置处，所述平行元件具有成窄的材料连接部的形式的挠曲枢转部。联接装置的固定联接部件1126包括第一牵拉元件1146，所述第一牵拉元件1146类似于凸出部起作用，且在这种情况下被构造为球或杆。第一牵拉元件1146借助于连接器元件1152连接到固定联接部件1126，所述连接器元件1152基本上设置在平行引导联接部件1125的内部且具有允许自由运动的间隙。为了使两个牵拉元件定中地对齐，平行引导联接部件1125中的通孔1153在背向牵拉元件1146的开口处可具有凹部1154，形成在固定联接部件1126上的凸出部1155可伸入到所述凹部1154中。再请参看图9，在此示出的第二牵拉元件同样可至少部分设置在包括第一牵拉元件的联接部件内，如针对图11中的第二牵拉元件所述的那样。图12示出了能传递压力的另一平行引导联接装置。平行引导联接装置包括第二 固定联接部件1226和平行引导联接部件1225。固定联接部件1226具有一种立柱，接触部位1244形成在所述立柱的自由端处。柱设置在平行引导联接部件1225的两个平行元件1227、1228之间。为了传递力，接触部位1244可与设置在平行引导联接部件1225上的接触部位1245接触。除了其中第一和第二平行元件示为挠曲枢转部的板簧的图9-12所示的实施例夕卜，还具有其他可使用的具有一定的固定刚度或有限的枢转范围的传统设计，所述传统设计对于本领域的技术人员是公知的。平行元件的这种性能在它们被实施为平行引导联接部件的直立结构中的挠曲枢转部时特别有利。尽管通过特定的示例性实施例描述了本发明，但显而易见，可基于本发明的教导产生多种另外的变型，例如通过彼此组合实施例的各个例子的特征和/或通过在实施例之间互换各个功能单元。在其他可能方案中，可以想到本发明的以下实施例所述实施例例如包含多个校准重量体，所述多个校准重量体可借助于根据本发明提出的平行引导联接装置和/或单向联接装置彼此独立地联接到杠杆机构。这使得可例如几乎实现了称重装置的称重范围的任何期望的扩展。当然，人们也可使用分成两个或多个区段且可彼此独立地操作的联接装置、校准杠杆和校准重量体。这样的实施例也是可以的校准杠杆和校准重量体组合成一体。本发明的布置方式的其他优点源自以下事实在使用相同的构件的情况下，如果校准重量体可在距离校准杠杆的支点的不同距离处安装在校准杠杆臂上，则可覆盖不同的载荷范围。通过合适地设计，也可在校准重量体与校准杠杆之间设置调节螺钉，以调节校准重量体与校准杠杆的支点之间的精确距离。这使得校准力可通过重量体的精确位置调节设定，使得校准装置的不同的制造单元具有相同的校准力，不管由制造公差和不均匀的材料引起的差异如何。附图标记列表600、500、400、300、200、100 称重单元610,510,410,310,210,110 力传递机构11 静止部分12 载荷接收部分
613、513、413、313、213、113 枢转接合部、支点14 第一平行引导件15 第二平行引导件16 杠杆17 短的杠杆臂18 长的杠杆臂19 第一联接元件820、720、620、520、420、320、校准杠杆 220621、221、121 第一校准杠杆臂622、222、122 第二校准杠杆臂23 校准重量体624、524、424、324、224、124 联接装置1225、1125、1025、925、825、 第一联接部件725、625、425、325、225、1251226、1126、1026、926、826、 第二联接部件726、626、426、326、226、1261227、1127、1027、927 第一平行元件1228、1128、1028、928 第二平行元件529 第三联接元件30 测量变换器31 线圈32 磁体系统33 位置传感器434、334 联接元件535、435、335 贯通开口536、436、336 第一杠杆537、437、337 第二杠杆538 第三杠杆539 第二联接元件40 载荷接收器843,743 凸出部1244、1044 第一接触部位1245、1045 第二接触部位1146、946、746 第一牵拉元件1147、947、747 第二牵拉元件749 接收座50 校准重量体加载装置51 凸轮盘
1152连接器元件1153通孔1155凸出部460支点461支点864,764第一挠曲枢转部865,765第二挠曲枢转部866表面/接触区域
867 坐落区域/接触部位
权利要求
1.一种重量测量仪器的力传递机构(110，210，310，410，510，610)，包括静止部分(11)和载荷接收部分(12)，其中，载荷接收部分(12)通过力传递连接直接地或借助于至少一个联接元件(19)和至少一个杠杆(16，336，436，636)连接到测量变换器(30)，所述测量变换器设置在静止部分(11)上，其特征在于，力传递机构(110，210，310，410，510，610)包括联接装置(124，224，324，424，524，624)和校准杠杆(220，320，420，520，620)，所述校准杠杆具有支点(113，213，313，413，513，613)、第一校准杠杆臂(121，221，621)和第二校准杠杆臂(122，222，622)，其中，第一校准杠杆臂(121，221，621)刚性地连接到校准重量体(23)，且联接装置(124，224，324，424，524，624)设置在校准杠杆(220，320，420，520，620)与所述至少一个杠杆(16)之间，联接装置(124，224，324，424，524，624)被分成第一联接部件(125，225，325，425，525，625)和第二联接部件(126，226，326，426，526，626)，而且，在第一联接部件(125，225，325，425，525，625)与第二联接部件(126, 226，326，426，526，626)之间仅能够传递拉力或压力，支点(113，213，313，413，513，613)被支撑在载荷接收部分(12)上。
2.如权利要求I所述的力传递机构，其特征在于，联接装置是平行引导联接装置(924，1024，1124，1224)，所述平行引导联接装置的第一联接部件(925，1025，1125，1225)包括彼此平行地设置的第一和第二平行元件(927，1027，1127，1227;928, 1028，1128，1228)，使得在通过联接装置(924，1024，1124，1224)传递力时产生的相对横向运动被第一和第二平行元件(927，1027，1127，1227;928, 1028，1128，1228)吸收。
3.如权利要求I所述的力传递机构，其特征在于，联接装置是单向联接装置(224，324，624，724，824)，所述单向联接装置的第一联接部件(225，325，625，725，825)包括第一挠曲枢转部，所述单向联接装置的第二联接部件(226，326, 626, 726, 826)包括第二挠曲枢转部。
4.如权利要求1-3中任一所述的力传递机构，其特征在于，第一联接部件(125，325，825，1025，1225)和第二联接部件(126，326，826，1026，1226)分别具有至少一个接触部位(1044，1244; 1045，1245;866;867)，以用于传递压力，其中，第一和第二联接部件的相应的接触部位面向彼此。
5.如权利要求1-3中任一所述的力传递机构，其特征在于，两个联接部件(725,925，I125; 726，926，I 126)中的一个包括具有凸出部的第一牵拉元件(746，946，1146)，而另一个联接部件(725,925，1125; 726，926，1126)包括具有凹形支承部的第二牵拉元件(747，947，1147)，其中，第一牵拉元件(746，946，1146)和第二牵拉元件(747，947，1147)伸入彼此中，当传递拉力时，凸出部与凹形支承部接触。
6.如权利要求1-5中任一所述的力传递机构,其特征在于,在力传递机构的操作位置，载荷接收部分(12)借助于至少一个上平行引导件(14)和至少一个下平行引导件(15)连到静止部分(11)而被引导做垂直运动。
7.如权利要求1-6中任一所述的力传递机构，其特征在于，校准重量体(23)联接到校准重量体加载装置(50 )，所述校准重量体加载装置(50 )包括驱动源，且使得校准重量体(23)与力传递机构(110，210，310，410，510，610)的杠杆系统联接和脱开。
8.如权利要求7所述的力传递机构，其特征在于，校准重量体加载装置(50)设置在载荷接收部分(12)上。
9.如权利要求7或8所述的力传递机构，其特征在于，通过所述力传递机构的平行引导件，电流被供给和/或电信号被传递到校准重量体加载装置(50)。
10.如权利要求7-9中任一所述的力传递机构，其特征在于，力传递机构包括细电线，电流和/或电信号通过所述细电线从静止部分传递到载荷接收部分。
11.如权利要求7-10中任一所述的力传递机构，其特征在于，校准重量体加载装置的驱动源包括自抑偏心件(51)。
12.如权利要求1-11中任一所述的力传递机构，其特征在于，至少载荷接收部分、静止部分、校准杠杆和联接装置被形成为连接成一体的单元。
13.—种重量测量仪器，所述重量测量仪器具有载荷接收器、校准重量体(23)和根据权利要求1-12中任一所述的力传递机构(110，210, 310, 410, 510, 610)。
14.如权利要求13所述的重量测量仪器，其特征在于，校准重量体(23)的重力可通过力传递机构(110，210，310，410，510，610)传递，使得所述重力与施加到载荷接收部分(12)上的力以相同的方向作用在测量变换器(30)上。
15.如权利要求13或14所述的重量测量仪器，其特征在于，校准重量体(23)与力传递机构(110，210，310，410，510，610)由相同的材料制成，且附属质量体连接到校准重量体(23)以补偿密度的影响，和/或压力传感器被提供用于测量重量测量仪器的环境大气压力。
全文摘要
重量测量仪器的力传递机构(110,210,310,410,510,610)包括静止部分(11)和载荷接收部分(12)，其中，载荷接收部分通过力传递连接直接地或借助于至少一个联接元件(19)和至少一个杠杆(16,336,436,636)连接到设置在静止部分上的测量变换器(30)。力传递机构包括联接装置(124,224,324,424,524,624)和校准杠杆(220,320,420,520,620)，校准杠杆具有支点(113,213,313,413,513,613)、第一校准杠杆臂(121,221,621)和第二校准杠杆臂(122,222,622)，第一校准杠杆臂刚性地连接到校准重量体(23)，且联接装置(124,224,324,424,524,624)设置在校准杠杆与所述至少一个杠杆之间，联接装置被分成第一联接部件(125,225,325,425,525,625)和第二联接部件(126,226,326,426,526,626)，而且在第一联接部件与第二联接部件之间仅能够传递拉力或压力，支点被支撑在载荷接收部分上。
文档编号G01G23/01GK102818618SQ20121019041
公开日2012年12月12日 申请日期2012年6月8日 优先权日2011年6月9日
发明者H-R·布克哈德, F·施奈德 申请人:梅特勒-托利多公开股份有限公司