专利名称：用于力测量装置的校准装置和力测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于力测量装置、特别是称重装置的校准装置，以及涉及一种适合于该校准装置的力测量装置。
背景技术：
力测量装置通常包括力接收部件、力传递部件、力测量单元和用于处理测量信号的装置。为了执行力测量，力借助于力接收部件接收，且借助于力传递部件传递到力测量单元，在所述力测量单元处，力作为输入力作用到力测量单元。例如，在称重装置中，待测量的力由施加到力接收部件(成称重盘的形式)的称重物体的重力构成，所述重力通过力传递部件(成连杆的形式)传递，以作用于力测量单元、所谓的称重单元。力测量单元是机械-电变换器，所述机械-电变换器将输入力转换为电测量信号。 与输入力对应的该测量信号传递到处理单元，在所述处理单元处，该测量信号被处理和分析。处理结果以测量值的形式传递到显示单元或另一处理单元，例如较高级的计算机或系统控制器。为了确保始终如一的高的精度，需要时常执行修正过程、即所谓的校准。该校准过程使预定幅度的力施加到力测量单元，从而，力测量单元产生与预定的力对应且传递到处理单元的测量信号。基于预定力与从它推出的测量值之间的关系，可采取合适的修正措施， 例如可调节处理单元中的计算参数。产生预定力和将该力传递到力测量单元的功能通常通过所谓的校准装置执行。在校准过程中，校准装置或校准装置的至少一部分、例如校准重量体通过力传递连接件接合到力测量单元，且如此产生的力传递到力测量单元。在校准过程完成时，该接合断开，使得当力测量单元以其正常的测量模式工作时，它与校准装置分离。所谓的静负载加载机器公开于DE 10 2007 036 214 Al中，且用于校准例如国家标准实验室中的各种力测量装置。其中描述的机器包括压力板和具有预定的重量体的架， 所述压力板可支撑待校准的力变换器，所述预定重量体可从外部单独地或以任何组合方式连接到力变换器。重量体的加载和抬升通过气动致动器元件系统产生，其中，气动致动器元件系统特别是可具有自动控制的能力。在这种布置方式中，力变换器、例如力测量单元的电输出端连接到控制系统。自动控制借助于菜单驱动的应用特定的软件系统交互式执行。在校准开始之前，用户需要输入有关力测量单元和校准过程的参数。重量体的选择以及对结果的评价和校准报告的发出同样自动地进行。在现有技术中，公知多种校准装置，所述校准装置被配置给力测量装置，以在需要时校准力测量装置。例如，CH 676 750 A5公开了一种具有预定的校准重量体的校准装置， 所述校准重量体可借助于升降装置下降到接合到力测量单元的承载体上，从而，校准重量体接合到力测量单元。在校准过程开始时，校准重量体借助于电机和转动的螺纹杆垂直向下移动，然后在完成校准之后再次升起。升降装置可被构造成自主单元，且可适用于不同尺寸的校准重量体。然而，该校准装置适配不同的力测量装置或特定的要求的能力有限。仍期望校准装置灵活地且简单地适应使用了校准装置的应用场合的要求、以及校准装置配置给的力测量装置的要求。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种可以简单的方式适应不同的要求的用于力测量装置的校准装置。另一目的是使力测量装置具有简单和低成本的结构和操作，同时使其满足测量精度和稳定性方面的严格要求。上述目的通过一种具有独立权利要求中记载的技术特征的校准装置实行。本发明的有利实施例提供于其他的从属权利要求中。本发明涉及一种力测量装置、特别是称重装置的校准装置，所述校准装置具有可电控的力产生部件，所述力产生部件可以使预定力可施加到力测量装置的力测量单元的方式接合到力测量单元，使得力测量单元产生测量信号，所述测量信号与施加的力相关，且可传递到处理单元，在所述处理单元处，测量信号可与预定力相关地被处理。校准装置包括校准控制单元，表征力测量装置和/或校准装置的至少一个预定参数可始终被提供给所述校准控制单元使用，其中，校准控制单元可借助于通信线路连接到处理单元，以便与处理单元交换信息信号，且校准控制单元被构造成基于信息信号和参数产生控制信号，以便从而控制力产生部件。这使得校准装置在力测量装置中的更换安装变得明显更简单，使得校准装置可以简单和灵活的方式适应各种要求，例如适应不同类型的力测量装置或使用校准装置的应用场合的，特别是精度、稳定性或成本因素方面的特定要求。在本说明书中，术语“参数”应宽泛地认为是任何值、量或由值和量构成的集合。 该参数或参数集可包括所有基本量或仅是表征力测量装置和/或校准装置的那些值的子组。在此考虑的量可以是普通特征方面的，例如包括类型标识、型号标识、设计标识或版本号。然而，它们也可包括特定量、例如有关力测量装置或校准装置的操作特性或操作状况的特征值，或有关校准装置与力测量装置的接合的几何条件。特别有利的是，力产生部件的特定功能和力产生部件的各个构件一起工作的方式由校准控制单元集中地进行控制和监测。这使得与系统有关的偏差、特征操作循序列和制造公差可在本地、即在校准装置内被修正和/或补偿。这些偏差例如可以是驱动电机的特性的差值结果、驱动电机的操作性能或校准重量体的与制造相关的差值。该信息可在校准控制单元中被处理，或它也可传送到处理单元，在所述处理单元那里，为了计算修正参数可考虑这些差值。令人惊讶地，已经发现，校准控制单元使得可高度灵活地使力测量装置适配各种不同要求。例如，直接通过校准控制单元控制和/或引导力产生部件的操作特能，可与外部因素和依靠关系高度地隔离。因此，力产生装置的型号变化将仅影响相关的校准控制单元， 而对处理单元没有作用。还已经发现，尽管增加校准控制单元使复杂性增加，但校准装置也可以总成本优势实施。该概念提供了一种低成本的制造和分发大量相同的力测量装置的方式，所述力测量装置此时在快要出货时适配用户特定的要求。这使得配送的后勤和组织协调产生非常明显的成本节省。
而且，力产生部件和校准控制单元直接彼此配合使得可在这些构件之间获得最优的调节。因此，当产生控制信号时，校准控制单元可特定地考虑力产生部件的特征性能。例如，力产生部件可使用完全不同的技术，而不必对力测量装置进行调整。因此，根据用户特定的要求，预定力可通过重力或另外的原理、例如采用压电效应产生。而且，在使用电控的力产生部件的情况下，控制信号可最优地适配力产生部件。例如，在校准重量体可通过电机移动的力产生部件中，电机的类型和特征可在产生控制信号时考虑。而且，参数、例如校准重量体的移位路程、 优的加速度和速度可以考虑。这种参数也可以以任何的数学函数的形式或以给定的时间变化过程的形式定义。还可使用其他机构移动校准重量体，例如气动驱动源或基于压电效应的升降装置。在每种情况下，校准控制单元可使用这些驱动源的特征操作数据，且将它们作为参数关联于产生控制信号的过程中。作为另一种功能，如果在操作过程中、特别是在校准过程中检测到误差，则校准控制单元可将成警告信号的形式的消息从校准装置传递到处理单元。在这种情况下，通过为误差消息使用一致的形式，可明显地提高互换性。根据本发明的校准装置不限于特定类型的力测量装置，而是完全可与多种不同的力测量装置组合地使用。校准装置可特别是用于这样的力测量装置，所述力测量装置借助于应变仪基于测量变形的原理或基于电磁力补偿的原理。 在本发明的一个有利的实施例中，校准控制单元包括固定或可更改且用于处理所述至少一个参数和信息信号以及产生控制信号的程序。这使得控制单元可灵活地适配新的应用任务和信号处理系统中的变化。程序优选地具有在处理单元的控制下被改变、重新编程或被交换的能力。在另一有利的实施例中，校准控制单元包括用于存储所述参数的存储器元件，和/ 或校准控制单元被设计成通过交换信息信号从处理单元接收参数。这使得所述至少一个参数可以以简单的方式适配新的操作状况。例如，在力测量装置的初始化阶段中，所述参数可由力测量装置确定且传递到校准控制单元，在校准控制单元那里，所述参数可存储在存储器元件中。有利地，所述存储器元件被构造成非易失性存储器，使得即使在断电的情况下， 例如在更换校准装置的过程中，也可避免数据的丢失。优选地，所述参数是力测量装置的类型、或力测量装置的功能原理或测量范围或测量精度或测量稳定性或指定的应用领域。所述参数还可表征校准装置的类型或功能原理、特别是限定力产生部件接合到力测量单元的至少一个空间尺寸。可通过所述参数表示的其他特征包括力产生部件的类型、特别是其功能原理、或要产生的力的幅度或力的变化速率或变化加速度或移位路径的长度。当然，成由不同参数构成的组或集合的形式的任何组合也是可以想到的。参数组可以是上述类别和子类的不同参数的组合。例如，参数组可包括力测量装置的测量范围的宽度、驱动电机的转矩、接合时的最大降落速度和最大许可振动干扰的幅度。在本发明的一个有利的实施例中，校准控制单元被设计成产生模拟控制信号，所述模拟控制信号通过控制线传递到力产生部件，以控制力产生部件，其中，控制信号与信息信号和/或由校准装置确定的内部事件相对应。在该控制配置形式下，可使用通用的和/ 或标准化的控制信息以及内部确定的信息，以高效地用于直接和特定地控制力产生部件。
在另一有利的实施例中，校准控制单元被设计成用于以数字格式和/或编码格式和/或以双向模式和/或以数据包的形式交换信息信号，和/或被设计成用于连接到总线系统。这使得可以高效地且非常抗干扰地传递信息信号。此外，力测量装置的同样配备有具有数据通信的控制单元的另外的构件也可以相同的方式例如，例如光闸或霍尔传感器。 因此，具有多个参与者的高效通信系统可以实现。通过对信息进行编码，例如以二进制码或 ASCII码进行编码，可将其以紧凑和高效的方式且以通用、广泛兼容的形式传递。在一个优选实施例中，校准控制单元具有逻辑电路接口，使得被传递的信息可根据预定的、特别是标准化的规范交换，和/或校准控制单元被设计成用于根据通信协议、特别是标准化的协议交换消息信号。因此，校准控制单元可被构造成大规模生产、因此成本低的通用构件。此外，具有标准化的工具，例如可用于诊断和误差修正的测试程序。校准控制单元优选设置在支撑力产生部件的保持器或基板上，和/或校准控制单元被设置成使校准控制单元与力产生部件之间的空间距离明显小于校准控制单元与处理单元之间的空间距离。这样，可实现一种具有短的可靠的控制线的非常紧凑的设计。在这种配置形式中，校准控制单元与力产生部件之间的空间距离为几毫米到几厘米。校准控制单元也可紧邻力产生部件设置，例如将它们直接结合在一起。在另一优选的实施例中，校准装置包括用于连接到通信线路的连接器元件，所述连接器元件形成电接口、特别是标准化的接口，和/或被设计成可分离的插接元件或连接器端子。这使得校准装置的更换特别灵活，而不需要昂贵的电适配，例如阻抗匹配。连接器元件优选被构造成可分离的插接连接器或连接器端子，使得校准装置可快速和方便地安装或更换。在另一个优选的实施例中，校准装置被设计成用于执行从信息信号得出指令、基于给定的标准分析处理指令以及根据分析处理的结果控制力产生部件的功能。这种标准可例如通过预定的指令集、合理性限制或表示校准装置的状况的参数给定。优选地，所述标准通过执行程序被评价。程序可接收成给定值和/或给定指令的形式的标准，例如为预编程的固定值或可通过程序从存储器单元读取的存储值。所述值也可通过传递供所述程序使用。在本发明的一个特别优选的实施例中，校准控制单元是可编程的和/或包括存储器元件，数据、测量值或程序可存储在所述存储器元件中。这使得校准控制单元可灵活地适配新的任务和/或变化的操作条件。所述数据可包括操作和监测校准装置以及控制通信所需的信息。可存储在存储器元件中的数据的示例包括校准体的精确重量或驱动机构的制造公差和/或载荷变化。这些数据可例如由校准装置的制造商通过试验测量确定，然后存储在存储器中。从而，该过程可与力测量装置的制造过程独立地进行。存储的数据也可包括唯一的识别数字，所述识别数字可作为对校准控制单元进行寻址的消息的基础或识别来自校准控制单元的消息。还可想到的是，校准装置的诊断数据，例如操作小时数、超过载荷限制的频率和/或过限温度的记录存储在存储器单元中。存储器单元可进一步用于存储程序和各个构件的操作参数、特别是校准控制单元本身的操作参数。存储器单元还可存储各个构件的序列号、版本号、程序的版本号和/或校准数据的版本号。这些数据一方面可由校准控制单元访问，而且还可由处理单元访问。分散的存储明显简化了对该信息的管理，特别是在更换校准装置的情况下。
存储器元件优选被构造成非易失性存储器，使得存储的数据即使在断电的情况下也被保留。而且，存储器元件可与校准控制单元一起植入微控制器中。在一个优选的进一步改进的实施例中，当要执行校准时，施加力的速度可根据力产生部件的位置进行控制。例如，校准重量体下降到接合到力测量单元的承载体上的过程可遵循预定的速度特性。这对于极其灵敏的称重传感器来说尤其重要，因为它确保了预定力的精确和特定的施加。在一个优选的实施例中，校准装置包括时钟，所述时钟用于控制校准装置的与时间有关的特性，例如用于记录事件或记录故障，于是，可启动合适的动作，且相应的事件可与时间标记一起存储在校准控制单元的存储器中的记录文件中。
在本发明的另一实施例中，力产生部件配备有校准重量体，所述校准重量体用于产生预定力，且特别是被设置成具有移动的能力，使得通过改变校准重量体的位置，校准重量体可接合到力测量单元。当校准重量体的重量没有变化或仅随时间产生非常小的变化时，这种配置方式可产生恒定的和稳定的力。因此，可借此实现的校准与老化作用基本上无关。在另一优选的实施例中，力产生部件包括驱动单元，特别是电机，所述驱动单元用于特别是通过驱动电机的使校准重量体的位置变化的能力促使产生接合力。这使得力产生部件以低成本的方式构造和操作。在另一个实施例中，校准装置被构造成一个模块单元，所述模块单元具有至少一个机械接口，所述机械接口特别是通过至少一个给定的安装尺寸和/或引导轨和/或给定的固定部位的一部分确定。从而，可实现高度的互换性，且为了更换进行的机械调整的成本和工作量可被省去或至少明显减少。在另一个实施例中，校准装置包括至少一个传感器，所述传感器连接到校准控制单元，且产生可用于控制力产生部件的电信号。这样，可对另外的影响因素更好地响应。传感器的信号也可作为信息传递到处理单元。优选地，传感器一方面用于确定操作状况、特别是用于确定变化载荷下的间隙 (Lastspiels)、位置变化、温度、或电流/电压供给，或另一方面用于确定周围环境、特别是环境温度和/或机械干扰和/或振动的外部影响。因此，可探测到许多种影响因素和干扰， 且以合适的方式考虑这些影响因素和感染，以对力产生部件进行控制。例如，用于变化载荷下的间隙的测量的传感器可用于确定变化载荷下的间隙的与老化或磨损相关的增大。基于该信息，校准装置相对于力测量单元的定位、从而校准装置与力测量单元的接合或施加力的时间特性可相应地被调整。这种改进也可被报告给处理单元并被处理单元记录。这种信息随后可例如用于安排维护和修理工作。用于确定位置变化的传感器也可被构造成接触开关或光闸。这提供了在力产生部件已达到终止位置时向校准控制单元发送信号的可能性。这种情况在校准装置内主要是局部意义，在校准装置内，它们可以特定的方式被影响。在一个优选实施例中，校准控制单元被构造成具有做出自主决定的能力，S卩，基于可得到的信息做出有关对力产生部件的控制方面的与用户输入无关的决定。这实现了大的程度上的自主、独立的校准装置的目标，作为自主单元，所述校准装置例如通过在需要时执行校准而能够快速、高效和特定地响应当前出现的情况。
根据本发明的另一实施例涉及一种力测量装置，所述力测量装置具有力测量单元和组成一个单元的上述校准装置，其中，在校准过程中，校准装置接合到力测量单元，以便施加预定力，且力测量单元特别是通过通信线路连接到处理单元，以将由力测量单元产生的测量信号传递到处理单元进行处理。在该阶段中，由力产生部件产生的力施加到力测量单元。从而，校准装置在力测量装置内形成一个功能单元。这便于更换校准装置和使它适配用户特定的要求。在一个优选的实施例中，处理单元被设计成具有确定和/或计算参数和/或将参数传递到校准控制单元和/或从校准控制单元读取参数的能力。因此，参数或参数组可在处理单元中被处理和/或被评价或被检查。这使得可在校准装置与力测量装置之间实现独特的优化和灵活的相互适配。在一个优选实施例中，通信线路被构造成用于双向和/或数字通信，和/或被构造成总线系统，和/或被构造成用于以数据包的形式交换数据的系统。通过以这种方式使用通信线路，信息可灵活地和低成本地被交换。特别地，利用总线系统，布线的成本和复杂性可较低。此外，通信线路也可用于力测量装置的其他构件，例如用于其他的测量传感器。在另一个实施例中，校准装置具有可移动的校准体，使得通过移动校准体，可与力测量单元的承载位置建立接触，以将校准装置接合到力测量单元。这使得一方面可在校准过程中实现力传递连接，另一方面可在以正常的测量模式操作的过程中消除干扰力测量单元的可能性。在根据本发明的另一实施例中，力测量单元的可动部分刚性地连接到力传递臂， 所述力传递臂在其自由端处具有承载部位，校准装置通过该承载部位可接合到力测量单元。通过该力传递臂，可在力测量单元和校准装置的配置中具有更大的设计自由。还应当指出，优选地，校准装置的电源连接也以标准化的电接口的形式实现，以确保在更换的情况下具有高的灵活度。
通过描述附图中示出的实施方式的示例，将显见根据本发明的校准装置、成可更换的模块单元的形式的这种校准装置配置给的力传递装置以及根据本发明的方法的细节， 附图包括图1示出了一个示例性实施例中的成称重装置的形式的根据本发明的力测量装置1，其中，施加的力Fw被形象化地示出，且所述力测量装置1具有力接收部件30和显示单元70 ；图2以简化的示意性剖视图示出了称重装置，所述称重装置具有力测量单元10， 校准装置40可连接到力测量装置10，以向力测量单元10施加预定力Fc ；图3示出了根据图2的力测量单元10的实施方式的另一个示例，其中，校准装置 40可借助于两个机械接口 44a、44b连接到力测量装置1，从而构成一种可更换的模块单元； 以及图4示出了根据图2的称重装置的简化的框图，所述称重装置具有通信线路52，所述通信线路52用于信息信号Sm在校准装置40的校准控制单元CCU与处理单元PU之间的交换。
具体实施例方式图1示出了一种示例性的实施例中的成称重装置的形式的力测量装置1，其中，施加的力Fw被形象化地示出，且作用于成称重盘的形式的力接收部件30上。该力Fw利用力测量装置1测量，且测量结果通过显示单元70、例如液压显示器显示给用户。图2以简化的示意性的剖视图示出了成称重装置的 形式的力测量装置1。称重装置具有壳体20，力测量单元10设置在所述壳体的内部空间中。力测量单元10具有静止部分11和可动部分12，所述静止部分和可动部分通过中间部分13经由挠性过渡部连接到彼此。力测量单元10还包括测量传感器14，所述测量传感器测量可动部分12的运动，且将该运动转换为与该运动对应的测量信号SF。为了简单起见，力测量单元10仅被示出具有一个测量传感器14。通常，使用四个测量传感器14，每个测量传感器分别设置在中间部分13与静止部分11和可动部分12相遇处的挠性过渡部处。 测量传感器14优选为应变仪。力测量单元10的静止部分11通过基于壳体的支撑件21刚性地连接到壳体20。 设置在壳体的外部的成称重盘的形式的力接收部件30通过杆31连接到设置在内部空间中的力测量单元10的可动部分12。杆31通过壳体通孔22不与壳体接触地穿过壳体20。通孔22被设置成用于尽可能地防止或至少明显减少灰尘的进入。测量传感器14通过测量信号线15连接到处理单元60，以将由测量传感器14产生的测量信号Sf传递到处理单元60。处理单元通过另外的连线连接到显示单元70，以将由处理单元60确定的测量值传递到显示单元70。校准装置40与力测量单元10紧邻地设置在壳体20的内部空间中。校准装置40 还具有单独的壳体，校准重量体41设置在所述单独的壳体中而具有有限运动的能力。校准重量体41可通过驱动元件43升降。驱动元件43被构造成电机M，所述电机M由合适的控制信号、例如通过步进脉冲或通过对电能供给的合适控制被控制。根据本发明，校准装置40包括校准控制单元50。存储器元件设置在校准控制单元50中，且可存储参数P的值。从而，参数P可作为发出控制信号的预定值给校准控制单元50使用。参数P可定义力测量装置1的特性和校准装置40的特性。存储器元件被构造成非易失性存储器，使得校准装置40可以简单的方式更换而不会丢失数据。一方面，校准控制单元50通过连线连接到连接器元件53。连接器元件53又通过连线连接到处理单元60。这些连线形成通信线路，在该实施例中，所述通信线路被构造成通信线路52。在该配置形式中，信息信号Scd可在校准控制单元50与处理单元60之间双向交换。另一方面，校准控制单元50还借助于控制线51连接到电机M，使得电机M可借助于控制信号控制。在该配置中，控制信号由校准控制单元50基于信息信号Sm和参数P产生。力传递臂32的第一端刚性地连接到力测量单元10的可动部分12。力传递臂32 的第二远端形成座33，预定力Fg可通过所述座从校准装置40引导到力测量单元10。该力 Fc此时通过力传递臂32直接传递到力测量单元10。从而，预定力Fc以与放置在称重盘上的称重物品的重力Fw类似的方式作用于力测量单元10上。在该实例中，预定力Fc由校准装置40的作用于座33上的校准重量体41的重力产生。校准装置40的壳体在壳体壁中具有合适的开口，力传递臂32的第二远端通过所述合适的开口伸入壳体的内部空间中，以接收校准重量体41的重力。然而，也可以使用这种配置形式校准重量体41的多个部分或其延伸部通过壳体壁中的开口、例如细长孔伸到校准装置40的壳体的外部，从而使得校准重量体41可接合到设置在壳体的外部的力传递臂32。下面，将简要地描述校准过程。在校准过程正在进行时，应没有Fw作用于力接收部件30上。因此，在校准过程开始时还应没有力作用于力测量单元10上。在校准过程开始时，校准重量体41借助于电机M下降到座33上。从而，执行以下两种功能一方面，校准装置40接合到力测量单元10，另一方面，预定力Fc、即校准重量体 41的重力施加到力测量单元10。 在下一阶段中，由力测量单元10产生的测量信号$传递到处理单元60，并被转换为与称作校准重量体41的预定力F。相关的值。借助于处理中获得的结果，处理单元60中的计算参数此时被优化用于确定称重结果的功能。然而，这些结果也可传递到显示单元70 或另一处理单元。为了完成校准过程，校准重量体41借助于电机M升起，从而从座33移除。通过该步骤，校准装置40从力测量单元10脱开，使得在力测量单元的正常操作模式下，力测量单元10不会受到校准装置40的影响。当随后以正常的测量模式操作时，称重物品的测量结果通过使用已被优化的计算参数进行分析处理。作为实施方式的另一示例，图3示出了根据图2的力测量单元10，其中，力传递臂 32被构造成细长臂，所述细长臂具有成凹槽的形式的座33。校准重量体41是杠铃形的，使得其轴可下降到座33的相配凹槽中。力接收部件30被构造成固定柱，称重盘可保持在固定柱上的合适位置处。校准装置40还具有第一机械接口 4 和第二机械接口 44b，所述第一机械接口 4 和第二机械接口 44b在图3中以虚线示出。第一机械接口 4 根据预定的尺寸限定校准装置40相对于力测量单元10的布置。第一机械接口 4 可以以预定的安装尺寸的形式和/或以引导轨和/或固定部位的一部分的形式给定。而且，校准装置40可作为一个模块单元安装在其自己的壳体中，其中，所述壳体的设计与给定的安装尺寸和/或给定的固定部位相兼容。第二机械接口 44b用于限定用于校准重量体的座42与第一机械接口 4 之间的垂直距离，使得该垂直距离与预定值相符。由于两个机械接口 4 和44b，校准装置40构成易于更换为另一校准装置40的模块单元。校准控制单元CCU设置在校准重量体41的紧邻下方。由于该紧邻设置，校准装置 40可被构造为紧凑的节省空间的单元。这样，该单元(在图3中以点划线示出)可以简单的方式组合成紧凑的、独立的组装单元。优选地，该单元设置在保持器或基板上，所述保持器或基板承载着校准控制单元CCU、和用于处于闲置位置的校准重量体41的接收座。该组装单元也可安装在其自己的壳体中(如图2所示)，所述壳体与力测量装置的壳体20分离。图4示出了根据图2的称重装置的简化框图，所述称重装置具有通信线路52，所述通信线路52将力测量装置1的不同的功能单元连接到彼此。在该实例中，所述功能单元是处理单元PU、校准控制单元(XU、显示单元DISP、连接到第一传感器Sl的第一传感器控制单元⑶Si、和连接到第二传感器S2的第二传感器控制单元⑶S2。第一传感器Sl例如可以是用于确定施加的力的测量传感器，所述测量传感器的测量信号在第一传感器控制单元CUSl 中被分析处理且传递到处理单元PU。第二传感器S2可以是温度传感器，所述温度传感器的信号在第二传感器控制单元CUS2中被分析处理且同样传递到处理单元PU。所述传感器和它们的相关的控制单元也可以其他任何组合设置。而且，也可具有通过直接信号线连接到处理单元PU的测量传感器S (根据图1)。此外，显示单元DISP和成较高级的计算机的形式的另外的处理单元可同样连接到通信线路52。校准控制单元CXU通过标准化的电连接器元件53连接到通信线路52。在该配置形式中，连接器元件53构成电接口，使得不同的校准装置40均可连接到通信线路52而不需要进一步的调整。在该示例中，连接器元件52被形象化地示为可分离的插接元件。从而， 校准装置40的更换可以特别简单的方式进行。在该示例中，通信线路52被构造成数字总线系统，使得数字信息信号可在各个功能单元之间双向交换。总线系统由多个并行的电导体构成。然而，通信线路52也可以不同的形式实施，例如以串行电导体、无线连接或光学连接的形式实施。信息信号、优选以数字形式在校准控制单元CCU与处理单元PU之间交换。在这种情况下，信息信号Sm优选根据标准化的通信协议传递。对于总线系统，例如可使用根据称作I2C、现场总线(Profibus)或以太网的多个标准中的一个标准的系统。信息信号可包含成二进制数据、编码指令和消息或纯文本的形式的信息。优选地，指令和消息的大小以合适但足够的方式局限于基本要求，使得它们可通用地通过各种校准控制单元CXU实施。指令例如可以是“以lOmm/min的速度向下移动”，返回消息可以是“向下移动已完成”。校准控制单元CCU另外还包括用于存储数据、测量值或程序的存储器元件MEM。而且，参数P存储在该存储器元件MEM中，使得参数P的值可被校准控制单元CCU以读和写的模式访问。所述数据包括操作和监测校准装置40以及控制通信所需的所有信息。数据可通过校准控制单元CXU的直接访问、以及借助于通信线路52通过处理单元PU被远程控制地从存储器元件读取和写入存储器元件中。存储器元件MEM优选被构造成非易失性存储器， 且可与成微处理器的形式的校准控制单元CCU相组合地实施。该信息例如可包括电机的类型和其特性。定义动态特性、特别是加速度和速度的随时间变化的特性的数据也可被存储。还可想到，存储校准装置40的诊断数据，例如提供有关过载状况、磨损的征兆、操作温度或环境状况的信息。所述数据还可包括用于在通信过程中对校准装置40进行寻址和/或识别的一个或多个识别码。在校准控制单元CCU中还包括时钟CL，所述时钟用于控制电机M的速度和/或加速度，从而，控制校准重量体的运动。时钟CL还可用于另外的任务，例如用于控制校准装置 40的特性或记录特定的事件。校准装置40还包括连接到校准控制单元CXU的传感器Si。因此，由传感器Si产生的信号传递到校准控制单元CCU，在所述校准控制单元那里，它们用于控制电机M。传感器Si在这种情况下被构造成光间，当校准重量体已经达到终止位置时，所述光间向校准控制单元CCU发信号。该传感器也可紧邻电机设置(虚线)，例如用于确定电机的转动角度。还可具有设置在校准装置中的另外的传感器％ (虚线)，所述另外的传感器％同样将信息、 例如振动发生的信息传递到校准控制单元CCU，在发生振动的情况下，电机的速度例如降低 50%，以便不会使在将重量体接合到力测量单元的过程中使力测量单元过载。
校准装置40和力测量装置1已以优选的实施例进行了描述和说明。力测量装置已以称重装置1的形式描述。然而，本发明也可用于其他力测量装置中，例如重力测量装置、 称重模块、载荷单元和测量传感器，在一些情况下，它们可构成称重装置的一部分。而且，所述装置当然不限于所述构件的特定选择、结构配置和应用。
0084]附图标记列表0085]1力测量装置0086]10力测量单元0087]11静止部分0088]12可动部分0089]13中间部分0090]14测量传感器0091]15测量信号线0092]20壳体0093]21支撑件0094]22壳体的通孔0095]30力接收部件0096]31杆、连杆0097]32力传递臂0098]33座0099]40校准装置0100]41校准重量体0101]43驱动元件0102]44a, 44b机械接口0103]50校准控制单元0104]51控制线0105]52通信线路、通信线0106]53连接器元件0107]60处理单元0108]61连接器线0109]70显示单元0110]CCU校准控制单元0111]CL时钟0112]CUS1、⑶S2传感器控制单元0113]Cff校准重量体0114]P参数0115]PU处理单元
DISP显示单元Fff施加的力
Fc预定力M电机MEM存储器Scd信息信号Sf测量信号S、Si、S2、Si、Se传感器
权利要求
1.一种力测量装置(1)、特别是称重装置的校准装置(40)，所述校准装置具有可电控的力产生部件(41)，所述力产生部件被设计成用于以使预定力(Fc)可施加到力测量装置 (1)的力测量单元(10)的方式接合到力测量单元(10)，使得力测量单元(10)产生测量信号(Sf)，所述测量信号(Sf)与施加的力(Fc)相关，且可传递到力测量单元的处理单元(60， PU)，在所述处理单元处，测量信号可与预定力(F。)相关地被处理，其特征在于，校准装置 (40)包括校准控制单元(50，CCU)，表征力测量装置(1)和/或校准装置(40)的至少一个预定参数(P)可始终被提供给所述校准控制单元(50，CCU)使用，其中，校准控制单元(50， (XU)可借助于通信线路(52)连接到处理单元(60，PU)，以便与处理单元(60，PU)交换信息信号(Sm)，且校准控制单元(50，(XU)被构造成基于信息信号(Sm)和参数(P)产生控制信号，以便从而控制力产生部件(41)。
2.如权利要求1所述的校准装置(40)，其特征在于，校准控制单元(50，(XU)包括预定的固定程序或可更改的程序，所述预定的固定程序或可更改的程序用于处理所述至少一个参数(P)和信息信号(Sm)以及用于产生控制信号。
3 如权利要求1或2所述的校准装置(40)，其特征在于，校准控制单元(50，(XU)包括用于存储参数(P)的非易失性存储器元件(MEM)，和/或校准控制单元(50，CCU)被设计成通过交换信息信号(Sm)从处理单元(60，PU)接收参数(P)。
4.如权利要求1-3中任一所述的校准装置(40)，其特征在于，参数(P)表征力测量装置(1)的类型，或力测量装置(1)的功能原理或测量范围或测量精度或测量稳定性或指定的应用领域。
5.如权利要求1-4中任一所述的校准装置(40)，其特征在于，参数(P)表征校准装置 (40)的类型或功能原理、特别是限定力产生部件(41)接合到力测量单元(10)的至少一个空间尺寸。
6.如权利要求1-5中任一所述的校准装置(40)，其特征在于，参数(P)表征力产生部件(41)的类型、特别是其功能原理，或要产生的力的幅度或力的变化速率或变化的加速度或移位路径的长度。
7.如权利要求1-6中任一所述的校准装置(40)，其特征在于，校准控制单元(50，CCU) 被设计成用于以数字格式和/或编码格式和/或以双向模式和/或以数据包的形式交换信息信号(Sm)，和/或被设计成用于连接到总线系统。
8.如权利要求1-7中任一所述的校准装置(40)，其特征在于，所述校准控制单元(50， CCU)包括逻辑电路接口，使得被传递的信息可根据预定的、特别是标准化的规范交换，和/ 或校准控制单元(50，CCU)被设计成用于根据通信协议交换信息信号(Sm)。
9.如权利要求1-8中任一所述的校准装置(40)，其特征在于，校准装置(40)包括时钟 (CL)，所述时钟用于控制校准装置随时间的特性、特别是用于记录事件或检测故障，且特定的事件或故障的发生可与时间标记一起写入校准控制单元的存储器中的记录文件中。
10.如权利要求1-9中任一所述的校准装置(40)，其特征在于，力产生部件(41)包括校准重量体(41)，所述校准重量体用于产生预定力(F。)且被设置成具有移动的能力，使得通过改变校准重量体的位置，校准重量体可接合到力测量单元(10)。
11.如权利要求1-10中任一所述的校准装置(40)，其特征在于，所述校准控制单元 (50，CCU)设置在支撑力产生部件(41)的保持器或基板上，和/或校准控制单元(50，CCU)被设置成使校准控制单元(50，CCU)与力产生部件Gl)之间的空间距离明显小于校准控制单元(50，CCU)与处理单元(60，PU)之间的空间距离。
12.如权利要求1-11中任一所述的校准装置(40)，其特征在于，所述校准装置00)包括至少一个传感器(Si，％)，所述至少一个传感器连接到校准控制单元(50，(XU)，且产生可用于控制力产生部件Gl)的电信号，其中，传感器(Si，Se) —方面用于确定操作状况，特别是变化载荷下的间隙、位置变化、温度、或电流/电压供给，或另一方面用于确定周围环境、特别是环境温度和/或机械干扰和/或振动的外部影响。
13.如权利要求2-12中任一所述的校准装置(40)，其特征在于，校准控制单元(50， CCU)被构造成具有基于可得到的信息在力产生部件Gl)的控制方面进行自主决定的能力。
14.一种力测量装置(1)，所述力测量装置具有力测量单元(10)、和根据权利要求1-13 中任一所述的校准装置(40)，在校准过程中，所述校准装置接合到力测量单元(10)，以便向所述力测量单元施加预定力(Fc)，其中，力测量单元(10)特别是通过通信线路(5 连接到处理单元(60，PU)，以将由力测量单元(10)产生的测量信号(Sf)传递到处理单元(60， PU)而用于处理所述测量信号(Sf)。
15.如权利要求14所述的力测量装置(1)，其特征在于，处理单元(60，PU)被设计成具有确定和/或计算参数(P)和/或将参数(P)传递到校准控制单元(CCU)和/或从校准控制单元(CCU)读取参数(P)的能力。
全文摘要
本发明涉及一种用于力测量装置(1)、特别是称重装置的校准装置(40)，所述校准装置具有可电控的力产生部件(41)，所述力产生部件可以使预定力(FC)可施加到力测量单元(10)的方式接合到力测量装置(1)的力测量单元(10)，使得力测量单元(10)产生测量信号(SF)，所述测量信号(SF)与施加的力(FC)相关，且可传递到处理单元(60，PU)，在所述处理单元处，测量信号可与预定力(FC)相关地被处理。在这种情况下，校准装置(40)包括校准控制单元(50，CCU)，表征力测量装置(1)和/或校准装置(40)的至少一个预定参数(P)可始终被提供给所述校准控制单元(50，CCU)使用，其中，校准控制单元(50，CCU)可借助于通信线路(52)连接到处理单元(60，PU)，以便与处理单元交换信息信号(SCD)，且校准控制单元(50，CCU)被构造成基于信息信号(SCD)和参数(P)产生控制信号，以便从而控制力产生部件(41)。
文档编号G01G23/01GK102326058SQ201080006909
公开日2012年1月18日 申请日期2010年2月5日 优先权日2009年2月6日
发明者F·施奈德, G·范克豪泽, M·于斯泰尔, M·厄塞 申请人:梅特勒-托利多公开股份有限公司