专利名称：称量设备和方法
技术领域：
本发明涉及测量加到接受部位负荷力的称量设备和方法。
正在寻求改进力测量装置的量程和精度的称量技术研究者，请考虑补偿和校正以下的各种现象。这些现象，例如有漂移，内摩擦力的蠕变，迟滞，负荷位置的敏感性，环境污染，温度效应以及类似的现象，观察到的这些现象继续对设计产生约束，并成为操作的极限条件。
典型的力测量装置，都有重量或负荷平台，该平台由在力传递路径内的负荷测力器支持，力传递路径从加到平台上的负荷直到装置或秤的地面。一般用某一结构或“反力件”的形式装设负荷测力器，当力加到力传递或通讯路径内时该结构就处于受力状态，产生应力，通过仪表测量，例如用应变仪读出重量产生的输出。
使用负荷测力器会碰到一种称为“蠕变”的现象，表面为在加负荷时负荷测力器输出或者增加或者减少的变化。当负荷移去后，可以看到输出中累积的变化，即内摩擦力蠕变误差仍然保持，然后随着时间慢慢减小。迟滞效应是无数次加上移去负荷无规则使用称量设备所遇到的一种现象。在这样的负荷上部分卸载或重新加载，在相差一个相同的最小负荷量时秤的读数或输出会出现差别，这就称为迟滞效应。负荷位置敏感性是一种输出的差异，它是在把负荷放在秤盘的不同位置时出现的。没有校正，这种位置可能在负荷测力器结构内形成动量或力矩，对输出信号产生不利影响。因环境污染常需要某种形式的密封，即秤结构中仪器的密封连接。在经常使用秤的工业环境中这种保护一般是需要的。这种环境保护的设计常常导致结构笨重复杂，造成很多困难，并且密封结构本身可能对负荷测力器产生坏的影响。
内摩擦力蠕变和迟滞效应特别与使用应变仪的负荷测力器类仪器相关。避免这些现象的方法是采用压电式和振动线谐振器感受元件并结合负荷分配装置，因这些元件的承载能力往往比应变仪类负荷测力器小。将这样的负荷分配装置插入结构中，以使只有少部分但成一定比例的负荷通过传送梁或类似结构加到振动式或谐振式感受元件。
一般来说，刚性很强的谐振器式或振动线式的感受方法在其执行中会产生困难，这是由于它们固有的精巧造成很难保护它们不受环境或其他因素的影响。
另一种使迟滞和蠕变效应减至最低的方法是改进负荷测力器反力件材料的质量。例如玻铜合金，石英或玻璃陶瓷材料所形成的反力件仅表现低水平的蠕变或迟滞。但是现在认为这些方法在常规使用的秤结构使用了太贵重的材料。特别重要的是，这种稍微带点奇异色彩的材料加工比较困难，尤其对其尺寸有严格的限制，从而限制其负荷承载能力。总之，在有这种尺寸限制的场合，这些材料就只能构成较小的负荷测力器，这些测力器对负荷的位置或力矩就敏感。
一种通用的负荷测力器反力件几何形状是结合引导梁或罗伯凡尔(Roberval)通道。引导梁的结构是这样，当加负荷时梁被一力矩平衡，从而梁端不会转动。常规的罗伯凡尔负荷测力器将形成平行四边形框架反力件，该反力件用应力反应感受元件如应变仪测量。一般用容易加工的材料如铝来制造，引导梁式的负荷测力器显示出所希望的性能改进，避免了负荷位置或力矩的灵敏性。
研究者已经发现附加的性能误差，例如迟滞和蠕变，在理论上可以在上述引导梁框架结合上述负荷分配特性的情况下消除或降至最低，但是其中使用传送梁分担一定比例的负荷，其条件是传送梁中的平均应力要等于框架中的应力。框架或罗伯凡尔(Roberval)机械受控的应力一般在梁的缩小部分产生，如传送梁的平均应力也在缩小部分一样。但是只有当接受传送梁作用力的感受元件是刚性的，或者理论上讲是无限坚硬时，才能得到人们所希望的消除误差的效果。例如上述的振动线曾被用来满足感受元件刚性的要求。但是这种无限刚性的感受机械在应同时还会产生上述的缺点。
本发明说明称量或测量负荷的设备，和排除系统误差的方法。这种设备将性能理想但受负荷限制的感受元件，与有较大负荷接受能力的弹簧相结合，该感受元件是一种负荷测力器，有由高度灵敏的金属或如陶瓷样的非金属制成的反力件。出较大的负荷容量。较大的弹簧和感受元件之间的操作联系是选择由传送元件确定的负荷分配比，传送元件成弹簧状以把一定比例的力加到感受元件。通过这些组件独特的应力为基础的结构，可以使组合结构系统误差的排除达到最优化。最优化方法是，选择在负荷下由传送梁显示的应力大于弹簧显示的平均应力乘以大于1的最优化因子。这样最优化的结果是称量设备具备及有误差的优点，尽管它是材料受限制的较小的装置，但却有较大较高的负荷容量结构。这种组合更适合称量的实际应用，适合更多的实际设计，使得环境污染等现象降至最低。
本发明的另一个特点是提供测量加到它接受部位负荷力的称量设备，该设备有直到地面的力的通径。设备包括在力通径内的第一弹簧，它使接受部位和地之间建立起力的传递关系，在负荷力的作用下弹簧产生偏移，显示应力的第一值，以对负荷力产生力传递响应。在路径内装设感受元件，该元件在力作用下可以偏移，以产生同负荷力的数值有关联的输出。此外在路径内还装设传送弹簧，它与第一弹簧成平行的力路径关系，与感受元件成串联的力路径关系，起将所加的力分一部分到感受元件的作用，从而使显示的应力第二值大于第一弹簧显示的第一应力值一个数值，该数值能有效地消除称量设备的误差，该设备包括第一弹簧和传送弹簧。
本发明的另一方面是提供在称量机械内消除系统误差最优化的方法，该机械有接受负荷的接受部件，在力传递路径内的第一弹簧和感受元件，力传递路径伸展在接受部件与地之间，该方法包括以下各步在接受部件和地之间以串联的力传递关系装设第一弹簧;
使第一弹簧的结构在负荷下有平均的第一压力;
在接受部件和地之间以串联的力传递关系装设感受元件，该元件在路径内与第一弹簧成平行的力传递关系，产生与负荷相对应的输出信号;
在路径内以与感受元件成串联的力传递关系装设感受元件，该元件在路径内与第一弹簧成平行的力传递关系，产生与负荷相对应的输出信号;
在路径内以与感受元件成串联的力传递关系装设传送部件，该部件确定加到感受元件上的力，并与第一弹簧成平行的力传递关系;和使传送部件的结构产生的第二压力大于平均的第一压力一个数值，该数值能有效地消除系统误差。
本发明还有一方面是提供测量负荷重量的称量设备。该设备包括在力传递关系中有接受部件接受负荷的第一弹簧，该弹簧位于延伸到地的力传递路径中。装设的感受元件在所加力作用下能弹性偏移，感受元件包括变换器，以把偏移变换成与负荷重量相对应的输出。设备还包括传送部件，该部件与感受元件相连成串联的力传递关系，与力传递路径内的第一弹簧成平行的力传递关系，其形状确定加到感受元件的力。
本发明的另一特点是提供制造测量负荷重量设备的方法，该方法包括以下各步提供在力传递关系中有接受部件接受负荷的第一弹簧;
在伸展到地的力传递路径内装设第一弹簧;
提供在所加的力作用下可弹性偏移的感受元件，以产生与负荷重量相对应的输出;
提供传送弹簧，其形状能有效地确定加到感受元件的力;
将感受元件和传送弹簧在力传递路径内定位;和以串联的力传递关系连接传送弹簧和感受元件，并与第一弹簧成平行的力传递关系。
本发明的另一特点是提供测量负荷重量的称量设备。该设备包括在力传递路径内有接受部件接受负荷的第一弹簧，该弹簧由平行的空间上相隔一定距离的梁组件和伸展在梁之相相隔一定空间的柱构成，成为有开口的框架。在力传递路径内与第一弹簧成平行关系装设感受元件。在平行四边形框架内感受元件有平行相隔一定空间的梁组件，按第一弹簧开口内的中心平面对称地放置，其纵向一端固定，一端接受所加的力可以偏移，以得到与负荷相对应的输出。在路径内还装设传送梁，位于弹簧组件的开口内。传送梁一端固定，其相对端是偏移端，有第一连接表面通过开口朝向外。在第一弹簧开口内装设安装机构，该机构固定在感受元件上，但可以移动并有通过开口朝向外的第二连接表面，该表面与第一连接表面对齐。装设的力杆有通过第一弹簧开口可以看到的朝向第一弹簧开口的第一和第二连接部分。第一连接部分与第一连接表面相连，第二连接部分与第二连接表面相连，形成传送所加负荷的结构。
本发明的另一特点是提供测量负荷重量的称量设备，该设备包括由第一材料制成的感受元件，其形状有平行的隔有一定空间的梁组件构成，梁纵向伸展在柱之间，其可偏移端在一个柱上，其固定端在另一柱上。装设由第二种材料制成的支持装置或弹簧，该装置包括有朝上设置的接受表面和相对放置的接触表面的中间柱组件。感受元件的结构还有整体成形的第一加压安装块，该安装块包括位于固定端附近的第一和第二垂直相对放置的安装表面，由位于中间的相对放置的槽将安装块与梁组件隔离，第二安装表面位于支持装置朝上设置的接受表面附近。还包括安装机构以使加压安装块第一表面与中间柱组件接触表面之间保持加压连接。
本发明的另一特点是提供测量负荷重量的称量设备，该设备包括感受元件，其形状有平行的隔有一定空间的梁组件构成，梁伸展在柱之间，其可偏移端在一个柱上，其固定端在另一柱上。感受元件的形状有在固定端附近的第一连接器开口，固定端确定一个柱附近的接触表面。装设的安装装置包括位于第一连接器开口内的加压板，有接触组件位于带第一接触表面的可压缩接触支座内，装设的第一加压连接机构伸展在第一加压板和支持装置垂直放置的连接部分之间，以把感受元件终端加压保持在连接部分。
本发明的另一特点是提供测量负荷重量的称量设备。该设备包括感受元件，其结构有平行的隔有一定空间的梁组件构成，梁伸展在柱之间，其固定端在一个柱上，可偏移端在另一柱预先确定的高度上。包括的支持装置有垂直设置的部件固定在感受元件固定端附近的柱上以作为支持，装设的安装块有第一安装部件可在感受元件的可偏移终端与感受元件的柱接触、并向上伸展一预先确定的长度，该长度大于到第二安装部件预先确定的高度，该第二安装部件一般计置在第一安装部件的外面。装设的连接器机构将安装块第一安装部件与感受元件的柱在可偏移终端处连接起来。装设的力杆同时伸展预先确定的距离，力杆伸展在与安装块第二安装部件相连的第一连接部件和与负荷传送装置相连的放置在下面的第二连接部件之间。
本发明的另一特点是提供测量负荷重量的称量设备。该设备包括感受元件，其结构有平行的隔有一定空间的梁组件构成，梁伸展在柱之间，其固定端在一个柱上，可偏移端在另一柱上，柱按中心平面对称设置。包括的支持装置有垂直放置的部件固定在感受元件固定端附近的柱上以作为支持。还包括安装块，安装块有安装部件能在可偏移终端与感受元件的柱接触，第一安装表面靠近中心平面，并与中心平面平行。包括的连接机构使安装块安装部件与感受元件的柱在可偏移端处连接起来。装设的力杆包括隔有一定空间的第一和第二连接部分，杆按中心平面对称设置，第一连接部分与第一连接表面相连，第二连接部分与负荷传送装置的第二连接表面相连。
本发明的其他目标，一部分是很明显的，一部分将在下面出现。
本发明相应地包括设备和方法，有结构，元件的组合，各部件的排列和各个步骤，这些都将在下面的详细公开中举例说明。为了充分理解本发明的目标和特性，应参考下面按附图所作的详细描述。
图1是本发明称量设备实施方案的示意图;
图2是与图1装置力传递路径等价的力传递图;
图3是在一种负荷分配比下误差消除比率与最优化因子的关系图;
图4是在另一种负荷分配比下误差消除比率与最优化因子的关系图;
图5是在另一种负荷分配比下误差消除比率与最优化因子的关系图;
图6是在另一种负荷分配比下误差消除比率与最优化因子的关系图;
图7是在另一种负荷分配比下误差消除比率与最优化因子的关系图;
图8是按照本发明负荷测量设备的透视图;
图9是图8设备沿平面9-9所取的剖面图;
图10是图9设备沿平面10-10所取的部分剖面图;
图11是图9设备沿平面11-11所取的部分剖面图;
图12是图11设备沿平面12-12所取的部分剖面图;
图13是按照本发明称量设备显示感受元件安装另一种实施方案的侧视，部分示意图;
图14是图13沿平面14-14所取的剖面图;
图15是按照本发明称量设备显示感受元件安装另一种实施方案的侧视、部分示意图;
图16是图15沿平面16-16所取的局部剖面图;
图17是图16沿平面17-17所取的局部剖面图。
在下面的公开中，概括描述以接受负荷引导梁为基础的弹簧几何形状，和初步给出带有负荷分配特性的结构。争荷分配特性与容量较小，但完全没有误差的感受元件独特地组合起来，感受元件是由非金属或陶瓷材料制成的反力装置，该装置在分配的负荷力作用下能弹性地偏移，以产生力测量的输出或读数。在这样一般的描述之后，分析揭示在系统误差方面产品的设计是最优化的，不然负荷分配与可偏移的感受部件结合的结构就会遇到系统误差。最后图示说明和描述称量装置最优实施方案的结构和设计。
请看图1，实施本发明的称量结构一般用10表示。结构10使用引导梁或罗伯凡尔(Roberval)弹簧11，该弹簧包括上梁组件12和下梁组件14，下梁的一端16是刚性支持的。两个整体成形的柱18
感受元件由平行相隔一定空间的梁组件构成，梁在柱之间伸展，梁的可偏移终端在一个柱上，固定端在另一柱上;
支持装置有垂直设置的连接部分;
该感受元件的结构中有第一连接器，连接器开口在固定终端附近，以确定该柱附近的接触表面;
安装装置包括位于该第一连接器开口内的加压板，有位于带有第一接触表面的加压接触支座内的接触部件，第一加压连接器机构伸展在第一加压板和该安装装置垂直设置的连接部位之间，以把该感受元件固定端加压固位在该连接部位。
37.按照权利要求36所述的称量设备，其特征是在设备中该感受元件是负荷测力器，其结构有第二连接器，连接器开口在偏移终端附近，以确定该柱附近的第二接触表面;
该设备包括有安装块的负荷响应装置以将力传递到负荷测力器的可偏移终端;和包括连接器装置，该装置包括位于第二连接器开口内的第二加压板，有位于带第二接触表面的加压接触支座内的接触部件，包括伸展在该第二加压板和安装块之间的第二加压连接器机构，以把安装块加压固定在负荷测力器可偏移的终端。
38.按照权利要求36所述的称量设备，其特征是在设备中该设备包括负荷响应装置以将力传递到感受元件可偏移的终端;
该感受元件是负荷测力器，其结构有整体成形的加压安装块，该安装块包括垂直相对放置的安装表面，位于该可偏移的终端附近，由位于中间的相对设置的槽将梁组件与安装块隔离;和包括与该安装块的安装表面加压连接的安装机构，该安装机构与该陶瓷或类似材料制成，这些材料表现很高的无误差性能。用41表示的可变电容器装置与感受元件组合在一起，检测反力件40的偏移，可测量可变电容器装置极板空间位置的变化所产生的电容量的变化。由于陶瓷/玻璃反力件40的尺寸有限制，从而也限制了它可以测量的负荷的范围。应用现在描述的负荷分配，反力件40无误差的优点就可与弹簧11力矩敏感特性结合起来达到最优的性能。显示的反力件40的一端42固定在柱20，并用刚性力杆44与传送梁24的一端相连。电容器装置41的结构是双边型的，并有一中心放置的板对，由直立的中间柱42支持。相对放置隔有一定空间的电容器板位于向下悬挂的分支部件43的互相朝内放置的表面上。
一般，在弹簧11和感受元件26之间的负荷WO分配比率或负荷WO的比例是事先确定的，例如按照LS∶1的比例。经常用的LS值是9。在显示的布置中，从分析角度可考虑感受元件26的反力件40是个弹簧，在传送梁24通过硬力杆44所加的力作用下弹簧会产生偏移。在这样力作用下产生的偏移在图中用XCERC表示，而弹簧11的全部偏移用XO表示。
图1表示这种组合的布置，由于传送梁24在罗伯凡尔式弹簧11内的操作具有消除误差的作用，使系统保持能显著排除系统误差的特色。但是要成为最优称量装置所需的各组件之间应力相等的条件是无法达到的。如这里证明的那样，当设计的弹簧11和传送梁24之间的负荷分配使后者有较大的应力时，可获得更好的所希望的条件。在下面给出的分析中，用最优化因子f识别更加优化的条件，f是传送梁24中缩小部分32的应力与弹簧11中4个缩小部分28a-28b，30a-30b的平均应力之比。术语“平均应力”是相对梁12和14而言，可以认为负荷WO的位置变化将引起梁12和14内应力的相应变化。因此，这些组件的平均应力被认为是在缩小部分28a，28b和30a，30b处的平均值。相应地认为传送梁24的应力就是缩小部分32处的应力。
为了进一步分析，图2中显示依据等价弹簧系统所作的力传递路径。请看图，用箭头50表示重量WO作用到力传递路径中的平台52，用弹簧54表示由弹簧11构成的包括梁12和14，柱18和20的力传递路径内的各组件，弹簧54刚性支持在56上。显示的弹簧54，还表示出其弹簧常数为KFLEX。相应地以平行的力传递路径关系，设置弹簧58代表传送梁24，有弹簧常数KTRAN。与传送梁符号58成串联力路径传递关系的是弹簧符号60，与感受元件26的反力件40相对应，例如反力件是陶瓷装置，其显示的弹簧常数为KCERC。为直接分析，对组件11，24和40的性能很容易指定一组实际的数值。例如要得到感受元件26全量程的输出，就要已知最优的全负荷即全量程的位移，以及反力件40的XCERC。典型的陶瓷类装置的这个数值是0.001英吋。类似地，对广泛应用的负荷系统来说，最大负荷WO的值可以是100磅，系统所希望的位移XO可以是0.010英吋，这个数值允许使用过载保护或类似机构，这个数值是在常常碰到的制造公差范围的。
现在来看理想模型，假定KFLEX，KTRAN的值和最大位移XCERC，KTRAN和KCERC组合的弹簧常数用KCOMB表示，它可用下述公式计算(1).KCOMB＝ (KCERC＊KTRAN)/(KCERC+KTRAN)
现有用XO(图1)表示系统的位移，即对所加负荷WO的响应，有组合弹簧常数KCOMB的系统的位移XO，使下述关系成立(2)XO＊KCOMB＝XCERC＊KCERC回想起XCERC是感受元件26的反力件40的位移，是已知的参数。
整个系统的弹簧比值KO可用下式表示(3)KO＝KCOMB+KFLEX它与所加负荷的关系如下(4)WO＝KO＊XO加上典型的参数值，反力件40的弹簧常数KCERC可按下述方法求出。例如设近似的负荷分配比LS＝9;设负荷容量WO为100磅;设电容器处反力件40的位移等于0.001英吋;弹簧11组件合适的尺寸将提供弹簧常数KFLEX，以磅/英吋表示如下(5)KFLEX＝LS＊(WO＊10)式中值10是为标定提供的。
按照下面的表达式，负荷分配比LS与弹簧11和传送梁24的弹簧常数有关(6)KTRAN＝ (KFLEX)/(LS)
从上述的表达式中解出反力件40的弹簧常数(7) KCERC=WOXCERC-KFLEX1+KFLEXKTRAN]]>按照上面指定的参数值，求得弹簧常数KCERC＝9，100磅/英吋，KTRAN＝1，000磅/英吋，KFLEX＝9，000磅/英吋。但请记住上面代表的是理想模型。
现在分析假设弹簧11和传送梁24是非理想的弹簧。相反，在感受元件26中所用的陶瓷材料制的反力件40，由于其显示的高性能质量，认为基本上是理想的。引导梁12和14以及传送梁24非理想的程度，认为可以用误差百分比来表示，记为PERR。由于组件包含的这些误差，合适的弹簧常数将会偏离一个确定的数值，特别是传送梁24的误差，对应力的影响比其他的更大一些，是主要的误差来源。为了开始进行误差的估计，上面提到的最优化因子f，给它指定一组值i，例如值的范围从0到100(imax)。
对给定的弹簧常数百分比误差，弹簧11KFLEX的误差将比KTRAN中的误差稍大一个因子f。因子f仅应用在后面的传送部件，将可观察到当负荷分配比LS改变时，系统的最大误差排除出现在f的不同数值。负荷分配比例与最优化因子的关系可表达如下
(8)fi＝1+i· (LS)/4000式中数值4000是量程因子。因子f的量程将从1到表达式(8)的值imax。
反映弹簧常数的误差可表达如下(9)KTRANEi＝KTRAN-KTRAN· (PEER)/100 ·fi(10)KFLEXE＝KFLEX-KFLEX· (PEER)/100上面式子表明弹簧常数KTRAEi是唯一反映因子fi的常数。因此对每个i的值有KTRANE的值存在。注意误差因子与传送梁24和弹簧11都有关系，偏移对每个是不同的，表示负荷的输出将会改变。但注意感受元件26的输出将是系统的输出。因此感受元件26的反力件40偏移的程度将反映误差，这里用XCERCE代替误差，对每个i值用XCERCEi表示。
现在用包含误差的弹簧常数重新计算反力件40的偏移，使弹簧常数符号带上表示误差的下标E。记住上面表示的反力件40的常数KCERC，假设是没有误差的。从而得到下面一系列的表达式(11)KCOMBEi＝KTRANEi· (KCERC)/(KTRANEi+KCERC)
(12)KOEi＝KCOMBEi+KFLEXE(13)XOEi＝ (WO)/(KOEi)(14)FCOMBEi＝KCOMBEi·XOEi(15)XCERCEi＝ (FCOMBEi)/(KCERC)相应地反力件40的新偏移XCERCEi是对每个i计算的。
偏移XCERCEi和XCERC之差与XCERC之比可用下式表示(16)XCERCERRi＝ (XCERCEi-XCERC)/(XCERC)这样，人们就可以看到，引入的原始误差即被系统排除的PERR的大小。
被排除误差PERR的大小也可用排除比RRi表达如下(17)RRi＝ (PERR)/(100·XCERCERRi)为了进一步比较分析，整个系统偏移数列的最大值表示为(18)XOE＝MAX(XOE)参考图3，画出了排除比RRi作为误差函数或最优化因子f函数的图。研究得出的两条互补曲线70和72用来选择参数，包括负荷分配比LS＝9。曲线70和72所用的参数值如下XCERC＝0.001″XOE＝0.0102PERR＝1KTRAN＝1000KFLEX＝9000KCERC＝9100排除比f的值等于1，表示研究者的设计是应用压电式振动线感受元件RRO＝11.33577。这显示采用早先应力相等的设计，获得很好的性能。但是如果选择的f值使得排除比RR趋向无穷的话，将会使性能有很大的提高。例如图3这个值约为1.1，相当于i约为490。所以1.1的值约在曲线72和72的拐折点。实际上，最优化或误差因子为1的误差排除将在比值11∶1左右。相应地根据直接分析约10%的系统误差仍将保留而没有改变。换句话说，按照直接准则的设计将使传送梁24内的应力比弹簧11的12和14组件内的平均应力高1.1倍。
请看图4，相同的图揭示曲线74和76是按负荷分配比LS＝2描绘的。这个分析的各参数值表示如下XCERC＝0.001XOE＝0.03401LS＝2KTRAN＝1000KFLEX＝2000KCERC＝32667
误差或最优化因子fi在这个图中拐折点的值约为1.03。注意应力排除比RR。在代表上述结构的fi＝1处的值，与图3中表示的相比增加了约51的数值。
请看图5，在负荷分配比LS＝10时作相同的分析。在这个分析中采用下述参数XCERC＝0.001XO＝0.00928LS＝10KTRAN＝1000KFLEX＝10000KCERC＝8182误差或最优化因子f为1的地方代表弹簧11和传送梁24的应力相等，在该处的排除比RRO在这个模型中约为10。但是可以看到曲线78和80拐折点处的fi值为1.12，表示本发明称量系统10误差排除最优化的值。
请看图6，分析按负荷分配比LS＝20进行。在这分析中所用的参数如下XCERC＝0.001XOE＝0.00486KTRAN＝1000KFLEX＝20000KCERC＝3810所得到的曲线82和84显示最优化或误差因子为1时代表在传送梁24和弹簧11中的应力相等，排除比RRO约为5。与无限的理想值相比，这表示相对较低的误差排除水平。但是可以观察到曲线82和84拐折点处fi的值约为1.25。所以通过设备10的传送梁24中应力很小的改变，为本发明的称量系统获得误差排除方面显著的改进。
请看图7，曲线86和88揭示的排除比的变化是在负荷分配比LS取相对较高的值50时。在这分析中采用如下参数XCERC＝0.001XOE＝0.002KTRAN＝1000KFLEX＝50000KCERC＝980当误差或最优化因子fi等于1，表示在系统的弹簧11和传送梁24内的应力相等，得到排除比RRO约为2，相对较低的值。但是误差因子在曲线86和88的拐折点处的值约为2.0，在拐折点处排除比趋向无穷。
从上述中可以观察到，按照上面使弹簧11中平均应力相等的准则，来设计所考虑的结构，产生排除比趋向无穷的情况，这时可以认为感受元件是无限刚性的。另一方面，在应用的感受元件例如反力件40具有弹簧特性时，其显示的性能可以考虑为实际的刚性度，按弹簧11内的平均应力去选择传送梁24内的相对应力，可极大改善设计，产生特殊的无误差系统。最好弹簧11的应力，如上面分析中所说的那样高于其他的一个因子f。按照本发明称量设备中使用的感受元件26的形式可以按设计者的意见进行改变。但是每一种形式要对所加的负荷按实际的负荷分配比产生弹性响应或反应。最好用电容量的变化来测量位移或偏移，但也可以使用应力计或其他变换器。
参考虑图8，图中设备100是更详细揭示本发明的一个实施方案。设备100包括基座或秤底板102，在底板上垂直安装支持柱104。并请参看图9，支持柱104的作用是保持本发明的称量结构106基本上在垂直方向，通过螺栓(未显示)连接成悬臂梁形式，从后面伸展到结构106。这样，结构106建立起接地机构。放到结构106上称量的负荷或重量放在平板或负荷接受机构108上，如图9所示，该机构通过加强板110和块112连接到设备100的接受部位114附近。
设备100包括120表示的弹簧，该弹簧的结构是罗伯凡尔机械，有两个平行，相隔一定空间的梁组件122和123。这些组件与直立的柱组件124和125一起整体成形构成一框架，确定中间的开口126。通过缩小部分128a和128b调节梁122内的平均应力，相应地缩小部分130a和130b调节梁组件123内的应力。
从柱125向内伸展的传送梁132是整体成形的，有机械加工的缩小部分134调节应力。
弹簧120最好由普通材料如铝制成，铝容易加工成适合大多数实际应用的称量设备。借助罗伯凡尔型结构，弹簧120可以做成力矩敏感型结构。根据本发明，弹簧120与包含在图9反力件40内的感受元件138组合在一起。反力件140也可以做成具有平行引导梁功能的结构，很重要的一点是要用没有系统误差如迟滞和蠕变的材料。例如，这些材料可以是陶瓷/玻璃或玻铜合金。反力件40将上引导梁142和互补的梁143结合起来，互补梁与上引导梁平行并隔有一定距离。这些梁142和143对中心平面(未指出)是对称的，与垂直的相隔一定空间的立柱144和145整体成形，构成框架结构。按照所显示的几何形状，在反力件140的中心形成开口148。在开口148内，感受元件138包括用150表示的容量可变的偏移检测机构。容量可变机构150的结构是双面的电容器，它由中心放置的电极和向内放置的电极组成，向内放置的电极就是与梁143整体成形的中间立柱152。由于反力件是陶瓷制成，中间柱152是电气绝缘的。在中间柱152的纵向侧面上覆盖金属层154，它是导电的电极材料。与中间柱152相隔一定距离并跨过它的是向下悬挂的分叉部件156，沿着分叉部件的内表面有导电的金属层158，与154层一起构成电容器。分叉部件156与引导梁142整体成形。采用显示的机构，在负荷引起反力件140偏移的情况下，金属层158和154在机构150的一侧将在不接触状态下互相靠近，在另一侧将互相离开，可以看成“推-拉”型的物理变形从而改变机构的总电容量。用在电路板(见图8)160内适当的线路检测这种容量的变化，并把它转换成代表加到平台108上重量的输出信号。在美国4054833号名为“电容测量系统”，1977年10月18日公布的专利中布里发(Briefer)描述了产生信号的线路，这是线路中感受电容器电容的预先确定的功能，可应用于所有的实施方案，这里插入作为参考。此外请看图10，可以看到线路160安装在电容机构150附近，以使那里产生的信号到前端信号处理的连接导线最短。在这方面请注意，线路板160用两个支座162和163固定在设备100内，支座用螺栓安装在柱104上。三根通到150装置的导线在图10中用164表示。通过缩短这些导线的长度，可以避免在产生的信号中寄生电容和噪音所引起的品质变坏现象。
所加的力通过包括传送梁132的负荷响应装置，并经过硬的力杆或连杆170传给反力件140。图9和10显示，传送梁132在它的外端开有槽以提供平的接触表面，该表面位于通过反力件140的垂直中心平面上，从而使连接的力杆170基本上也在中心平面上。在这方面，图9显示的力杆170的结构有水平放置的凸缘或连接部分172，该连接部分通过螺栓与传送梁开槽的外端相连。连杆170通过缩小部分或高抗拉强度部分，伸展到整体成形的垂直凸缘或连接部分174。凸缘174通过螺丝与L形安装块176的向上放置的连接面相连接。图10显示，176块在178区机械地削去一块，以避免与力杆170接触。这样做是为了连接不同热膨胀系数的材料，弹簧120一般是铝制的，反力件140通常由陶瓷材料制成。力杆170的中心部分很薄，但对垂直所加的力强度很大，由于上述热膨胀系数不同对水平移动的增量很容易弯曲。块176可以由铝制成，使它可以保持和接受从凸缘174伸过来的安装螺丝。上述安装结构的优点是制造工人很容易通过开口126进行安装。所有连接都需要用改锥和类似工具，通过开口很容易够得着进行工作。
为了把176块安装到反力件140可偏移的终端，就要求这两者紧密的连接，但反力件140一般由陶瓷材料制成，很难用螺丝之类的固定件进行固定。相应地反力件140的可偏移终端有两个整体成形的面积缩小的悬挂接触部分180和181。图中可见接触部分180和181同176块平表面184的接触支撑。用成对的连接器，如穿过加压板188进入到安装块176的螺栓186，在高压力状态维持表面184和平接触区180和181之间的接触。板188的结构中有两个在垂直位置上隔有一定距离的接触部分，形状如半球形的突起190和191，它们的作用就是与连接器开口192内的内部接触表面193紧密接触。作为另一种组件接触的安排，凹陷或突起190和191也可如图12所示的加压板208那样颠倒过来，以接受刚珠214和215。后面的这种安排更容易接受连接部件之间的膨胀和收缩运动。用显示的机构，拧紧成对的螺栓186，加压板188把块176拉向接触区180和181使之接触，形成两个有限面积的加压接触区。相似地也使接触部件190和191与接触表面193上的有限的小区域形成加压接触。通过这些有限面积的加压接触，和面积缩小的平接触区180和181，使块176和反力件140之间的摩擦连接获得很高的单位压力。这种机构有助于克服滑动，特别在环境温度漂移时可能会遇到。尤其希望在装置开始运动期间避免任何滑动，不然很小的滑动会引起系统零点位置的变化。接触部件190和191也可以是小钢球或相似的硬材料放在加压板188的半球形槽内。显示的按排也用于反力件140的另一端，不可偏移端的安装。
再参看图11和12，描述后者的安装。同上面一样，反力件140有两个在垂直方向相隔一定距离的面积缩小的平接触部分200和201，它们与弹簧120的柱124的垂直接受表面或连接部分紧接着。但注意柱124的结构中有上部的整体成形接触梁202，该梁的外表面在204紧接着反力件140的上部接触区200。相应地柱124的下部接触表面206有相对较大的高度，用以同反力件140的下部按触区201连接成加压紧密接触。这种设置是考虑了在垂直方向上反力件140和柱124不同热胀冷缩的影响。在这方面，很薄的悬臂梁结构202可以在垂直方向弯曲，以维持同200区域的加压紧密接触，而不会引起反力件140和柱124之间的滑动。
同上面一样用加压板208将反力件140加压固定在柱124上，加压板与成对的连接器如螺栓210一起装设。从图中可见加压板208在反力件140的连接器开口212内，成对的螺栓210穿过反力件140的一侧与柱124连接。但在这个实施方案中，在上述的突起190和191的地方，在连接器开口212内如球轴承一样的小硬球214，215在垂直方向对齐，与反力件140的垂直表面接触。在加压板208内有半球形槽以容纳球214和215。注意装球214和215的半球形槽，其半径要大于球本身的半径。还可以看到，球214与200这是中心对齐的，而球215与201区中心对齐。同上面一样，在连接器开口212内反力件140的接触表面216与球214和215的有限接触区会产生很高的压力。类似地用反力件140的有限区域200和201获得因上述高压力产生的较高的摩擦接触，使它们保持与柱124的加压连接。
请参考图13和14，图示在结构106内安装感受元件138的另一个实施方案。这里弹簧组件仍用120表示，在合适的地方仍用以前使用的相同数字。但反力件用240代表，从图中可见其外部有不同的结构。为了叙述清楚，上面描述的与感受元件138相连的各个引导梁和中心放置的变换器在图13中都没有表示出来。但是这些组件都是存在的。反力件240的结构中有两个纵向相隔一定空间的绝缘的加压安装块242和243。安装块243由对开的夹持装置244加压固定在开口126内部的悬挂柱246上。图14显示的安装机构或对开夹持装置244包括上、下夹持棒248和250，它们将加压安装块243的下部安装表面紧压在悬挂柱246的上接受表面上，通过成对的螺栓252将它们压紧。注意夹持棒250的位置是压在悬挂柱246的下接触表面，而夹持棒248的位置是压在加压块243的上安装表面。可以看到由对开夹持装置244对反力件240进行加压的效果，这可能引起引导梁的变形，导致不平衡，如在向外放置的引导梁中产生预应力，现已被在结构上相对设置的上、下隔离槽254和255隔断。以同样的方式，图13显示由相应的隔离槽256和257来隔断对开夹持装置260加到加压安装块242的预应力效应，对开夹持装置由夹持棒262和L形的夹持连接器棒264构成。通过成对螺栓，图中显示的一个用266表示，将棒262和264加压保持在加压安装块242相对设置的安装表面。使用螺栓266进行安装的方法与成对的螺栓252一样。块264伸出的连接部分268与力杆270的上部形成的水平凸缘272相连。相似地力杆270的最下部水平凸缘274与传送梁132相连。同上面的实施方案一样，力连杆270基本上在反力件240的垂直中心平面上。边连杆270的功能与上述的170装置相同。
请看图15至17，图示在结构106内安装感受元件138的另一个实施方案。这里弹簧仍用120表示，在合适的地方仍用过去使用的数字。但反力件用300表示，其外形与图9中140部件相类似。在图15中为了清楚起见及有表示上述与反力件140相连的中心放置的变换器和各个引导梁。但是这些部件或它们的等价体是存在的。
图中可见反力件300位于弹簧120内部开口126中的较低位置。但是各组件之间的安装与图9所表示的装置相类似。实际上，柱124提供有垂直放置部分的支持装置，该装置有下部的连接表面302和接触梁304。相应地，反力件300的柱306的结构有两个在垂直方向上相隔一定空间，面积缩小的接触区308和310。同上述一样，这种按排考虑了反力件300和柱124在垂直方向不同的热胀冷缩系数。安装方面的按排同图9的实施方案一样在反力件300的柱306附近有连接器开口312。在开口312内装设加压板314和成对的连接器，显示在图中的一个连接器是316，与柱124螺纹连接。在柱318处反力件300可偏移终端与传送梁132之间的连接是用320表示的安装块/力杆装置。装置320的安装块组件332的结构有三角形的形状，表面324区是它的一个安装部分，由图17可见它的下部包括接触梁326和下部的连接表面328。显示的梁326和表面328紧接着各自的相应平接触区330和332，这些接触区在感受元件300的柱318的朝外设置的表面上。按上述的方法用插入连接器开口336的加压板334使装置320和反力件300获得紧靠连接或加压连接。板334上可装设球形接触组件使板紧压在开口336内的接触表面338上。螺栓340穿过反力件300的一边进入装置320内带螺纹的孔内，图16中342，344表示这样的孔。
图中可见安装块向上伸展到反力件300之上，然后向外伸展形成顶部用346表示的安装区。安装区346的作用是提供平的连接表面，如图17中348所示。在接触表面348处钻两个孔350，352分别接纳两个螺栓354和356，它们连接力杆360的上部凸缘358。图16显示354和356螺栓都插入孔内，其中一个插入到361进入到顶部安装区346内。图还显示力杆360插入到顶部安装区346的中心裂口362内。此外，图16和17显示杆360伸展在块320中形成的槽364内。两个螺栓368和370将力杆360的底部凸缘366与传送梁132相应的平连接表面相连。
用图示的机构，允许因使用不同的材料而引起的热胀冷缩的差异。
由于在上述方法和设备的各方面都可以进行某些改变，而不会背离这里包含的本发明的范畴，所以想说明无论是这里描述中所叙述的各个方面还是附图中所显示的内容，都应看作是图解说明的例子，而不是对本发明的一种限制。
权利要求
1.测量加到接受部件负荷力的称量设备，带有将力传递到地的路径，其特征包括在该力传递路径内的第一弹簧机构，连接在接受部位和地之间形成力的传送关系，在该争荷力作用下可以偏以显示压力的第一值，对该负荷力产生力传递响应；位于该路径内的感受元件，在力作用下偏产生与该负荷力的值相关联的输出；和在该路径内的传送弹簧，与该第一弹簧是平行的力路径关系，与感受元件是串联的力路径关系，通过该感受元件确定所加的力，感受元件显示的压力第二值大于该第一弹簧显示的第一压力值一个数值，从而能有效地抵消包括第一弹簧和该传送弹簧的称量设备内所产生的误差。
2.按照权利要求1所述的称量设备，其特征是设备中的传送弹簧与该第一弹簧的负荷分配比是1∶LS，其中LS是预先确定的负荷分配比值。
3.按照权利要求2所述的称量设备，其特征是设备中选择第二压力值大于该第一压力值乘以最优化因子f，式中该因子f表示该力传递系统中在负荷分配分为1∶LS时误差最优排除因子。
4.按照权利要求2所述的称量设备，其特征是设备中选择第二压力值大于该第一压力值乘以最优化因子f，式中该因子f表示在负荷分配比为1∶LS时该系统误差最优排除因子，其值大于1。
5.按照权利要求1所述的称量设备，其特征是设备中感受元件包括由非金属材料制成，有引导梁结构的反力件，该反力件与变换器相连，变换器按照反力件的偏移改变电容量，产生输出。
6.按照权利要求5所述的称量设备，其特征是设备中该非金属材料是陶瓷材料。
7.按照权利要求1所述的称量设备，其特征是设备中该第一弹簧是由两根平行的引导梁与相隔一定距离的柱连接成平行四边形的框架，放在该接受部位和地之间形成力的传递通道。
8.按照权利要求7所述的称量设备，其特征是设备中该第一弹簧由金属制成，按照加到接受部位负荷力的大小选择第一弹簧的尺寸，以使因负荷加在接受部位的位置不同所引入的力矩误差减至最小。
9.按照权利要求7所述的称量设备，其特征是设备中该传送弹簧包括与第一弹簧整体成形的梁，选择该梁的模截面以获得第二压力值。
10.有接受部位接受负荷，在力传递路径中有第一弹簧从接受部位伸展到地面的称量机械，排除系统误差的最优化方法，其特征包括以下各步在接受部位和地之间装设第一弹簧，形成串联的力传递关系;使第一弹簧的结构在该负荷下有平均的第一压力;在接受部位和地之间的路径中装设感受元件，使之成串联的力传递关系，并与路径中的第一弹簧成并联的力传递关系，感受元件对所加的负荷产生输出信号;在该路径中装设传送部件，与该感受元件成串联的力传递关系，以确定所加的力，并与该第一弹簧成并联的力传递关系;和使传送部件的结构产生的第二压力大于平均第一压力一个数值，从而能有效地消除该系统的误差。
11.如权利要求10所述的方法，其特征是使传送部件的形状产生第二压力大于平均第一压力一个数值，能有效地消除形成系统误差的滞后和蠕变。
12.如权利要求10所述的方法，其特征是传送部件是一弹簧，与第一弹簧的负荷分配比是1∶LS;和选择第二压力大于平均第一压力乘以最优化因子f，该因子f表示在负荷比为1∶LS时系统误差最优排除因子。
13.如权利要求10所述的方法，其特征是该感受元件包括在负荷下可偏移的反力件和测量这偏移的机构。
14.如权利要求11所述的方法，其特征是该感受元件对该偏移产生响应，以获得由容量为基础的输出信号。
15.测量负荷重量的称量设备，其特征包括第一弹簧，有接受部位在力的传递关系中接受负荷，存在于传递到地的力传递路径之内;在所加力的作用下可弹性偏移的感受元件，包括变换器，对该偏移响应，产生与该负荷重量相应的输出;传送部件，与该感受元件成串联的力传递关系，与该力传递路径中的第一弹簧成并联的力传递关系，其形状能确定对感受元件所加的力。
16.如权利要求15所述的称量设备，其特征是在设备中该第一弹簧是由两根平行的引导梁与相隔一定距离的柱连接成平行四边形的框架;和该感受元件包括由非金属材料制成的反力件和由引导梁构成的可偏移的平行四边形框架。
17.如权利要求15所述的称量设备，其特征是在设备中该第一弹簧由金属制成;和该感受元件由陶瓷材料制成，该变换器的结构可响应感受元件的偏移，改变电容量。
18.如权利要求15所述的称量设备，其特征是在设备中该传送部件包括固定在第一弹簧上的悬臂梁。
19.制造测量负荷重量设备的方法，其特征包括以下各步装设第一弹簧，该弹簧有在力的传递关系中接受负荷的接受部位;将第一弹簧定位在到地的力传递路径内;装设弹性可偏移的感受元件，以在力作用下产生与负荷重量相应的输出;装设传送弹簧，其结构能将所加的力传给感受元件;将感受元件和传送弹簧在该力的传递路径内定位;使传送弹簧与该感受元件成串联的力传递关系，与第一弹簧成平行的力传递关系。
20.如权利要求19所述的方法，其特征是该第一弹簧是由两根平行的引导梁与相隔一定的距离的柱连接成平行四边形;和该感受元件由非金属材料制成，有引导梁组成的可偏移的平行四连形结构。
21.如权利要求20所述的方法，其特征是该第一弹簧是由金属制成;该感受元件由陶瓷材料制成;和其结构对感受元件的偏移产生响应，使由容量发生变化。
22.如权利要求20所述的方法，其特征是装设的传送弹簧是条梁，以悬臂的形式固定在第一弹簧的一根柱上。
23.测量负荷重量的称量设备，其特征包括第一弹簧，有接受部位在力传递路径内接受负荷，其构造有平行的隔有一定空间的梁组件和伸展在梁之间有一定距离的柱组成平行四边形，并带有开口;感受元件，在该力传递路径内与该第一弹簧成平行关系，有在平行四连形的框架里，在开口的中心平面内对称地放置的相隔一定空间平行的梁组件，感受元件一端固定一端可以偏移用来接受负荷以产生与该负荷相应的输出;传送梁，在该传递路径内，该开口里面，一端固定，另一端能偏移，有第一连接表面通过该开口朝向外;在开口内的安装机构，固定在感受元件上并能与感受元件一起移动，有第二连接表面通过该开口朝向外，并与第一连接表面对齐;和力杆，包括第一和第二隔开一定空间的连接器部分，该连接器朝向开口，通过开口可以够得着，该第一连接器部分与该第一连接表面相连接，该第二连接器部分与该第二连接表面相连接，形成的结构用来传送所加的负荷。
24.按照权利要求23所述的称量设备，其特征是在设备中该力杆第一和第二连接器部分的形状如凸缘，与相应的第一和第二连接表面的连接是用螺纹的连接器，该连接器通过开口可以够得着。
25.按照权利要求23所述的称量设备，其特征是在设备中这样放置第一和第二连接器表面，使该力杆与该中心平面对齐。
26.按照权利要求25所述的称量设备，其特征是在设备中该安装机构包括与该感受元件相连的安装块和第一连接器部分，该连接器表面朝向外，通过该开口够得着。
27.按照权利要求26所述的称量设备，其特征是在设备中该感受元件的结构有第一连接器开口在该可偏移的终端附近，形成接触表面;和该安装机构包括连接器装置，该装置有位于该第一连接器开口内的加压板，和刚性球形接触组件，该组件位于带接触表面的加压接触支座内，加压连接器机构伸展在该加压板和安装块之间，以将安装机构压向感受元件。
28.按照权利要求23所述的称量设备，其特征是在设备中该感受元件的结构中有第二连接器开口在确定接触表面的固定端附近;该第一弹簧的结构中，在开口内所选择的柱上有连接部分;包括位于第二连接器开口内的加压板，和刚性球形接触组件，该组件位于带接触表面的一压接触支座内，加压连接器机构伸展在该加压板和该弹簧组件连接部分之间，以将感受元件固定端压向该弹簧组件连接部分。
29.按照权利要求23所述的称量设备，其特征是在设备中该感受元件的结构中有整体成形的加压安装块，该安装块包括第一和第二垂直相对放置的安装表面，该安装块位于可偏移终端附近，由位于中间的相对设置的槽将该梁组件与安装块隔离;和安装机构包括对开的夹持装置，该装置有第一夹持棒横向位于该第一安装表面上，在该开口内伸展以提供第二连接表面，第二夹持棒横向位于第二安装表面上，并与第一夹持棒对齐，一对紧固件机构连接第一和第二夹持棒，将它们固定连接到该加压安装块上。
30.按照权利要求23所述的称量设备，其特征是在设备中该第一弹簧的结构中，在该开口内有连接部分从该柱向外伸展;该感受元件的结构中有整体成形的加压安装块，该安装块包括第一和第二垂直相对的放置的安装表面，位于该固定端附近，由位于中间的相对设置的槽将该梁组件与安装块隔离，该第二安装表面紧靠在弹簧组件连接部分的一侧;包括对开的夹持装置，该装置有第一夹持棒横向位于该第一安装表面上，第二夹持棒横向位于该弹簧组件连接部分的另一侧，并与第一夹持棒对齐，一对紧固件机构连接第一和第二夹持棒，将它们固定到该连接部分和加压安装块上。
31.测量负荷重量的称量设备，其特征包括感受元件由第一种材料制成，结构上有平行的相隔一定空间的梁组件，该梁组件在柱之间伸展，梁的可偏移端在一个柱上，固定端在另一柱上;支持机构由第二种材料制成，包括有向上的接受面和向下的接触面的中间柱组件;感受元件的结构中有整体成形的第一加压安装块，该安装块包括第一和第二垂直相对放置的安装表面，位于固定端附近，由位于中间的相对放置的槽将安装块与该梁组件隔离，该第二安装表面位于该支持结构向上的接受表面附近;和安装机构提供在该加压安装块第一安装表面和该中间柱组件接触表面之间的加压固定。
32.按照权利要求31所述的称量设备，其特征是在设备中该安装机构包括对开的夹持装置，该装置有第一夹持棒横向位于该加压块安装第一表面，第二夹持棒横向位于支持机构相对放置的接触表面上，一对紧固件机构连接第一和第二夹持棒，将它们固定到该中间柱组件和加压安装块上。
33.按照权利要求31所述的称量设备，其特征是在设备中该感受元件是负荷测力器，该设备包括负荷响应装置以将力传递到该感受元件可偏移的终端;该感受元件的结构中有整体成形的第二加压安装块，该安装块包括垂直相对放置的安装表面，位于该可偏移的终端附近，由位于中间的相对设置的槽将梁组件与安装块隔离;和包括与该第二安装块的安装表面加压连接的安装机构，该安装机构与负荷响应装置连接以把力传送到感受元件。
34.按照权利要求33所述的称量设备，其特征是在设备中该安装机构包括对开的夹持装置，该装置有第一夹持棒横向位于该加压安装块第一表面，第二夹持棒横向位于该加压安装块第二表面，一对紧固件机构连接第一和第二夹持棒，将它们固定到该加压安装块上。
35.按照权利要求31所述的称量设备，其特征是在设备中该感受元件是负荷测力器，其结构有连接器，连接器开口在可偏移终端附近，以确定该柱附近的接触表面;该设备包括有安装块的负荷响应装置以将力传递到该负荷测力器可偏移的终端;和包括连接器装置，该装置包括位于连接器开口内的加压板，有位于带有接触表面的加压接触支座内的接触部件，包括伸展在该加压板和安装块之间的加压连接器机构，以把安装块加压固定在负荷测力器可偏移的终端。
36.测量负荷重量的称量设备，其特征包括和20与梁组件12和14连接成平行四边形。在结构10的接受部件22放置用WO表示的重量，这样与放重量的位置结合起来四边形的作用就与引导梁一样。一般来说引导梁是一个单体，当加上重量为WO的负荷时，将用力矩使其平衡，梁的终端就不会转动。可参考纽约州纽约市麦克加罗-希尔图书出版公司(McGraw-Hill Book Co.)1973年出版的罗克和杨(Roark and Young)所著的“力学”一书第五版。通过采用如梁24那样的传送部件，它与弹簧11整体成形，从柱18伸展出来使负荷WO的一部分可以分给负荷容量相对较小的负荷感受元件。这种结构允许用相对较小和更加精密的感受元件去称较大的负荷WO。这里的感受元件用26表示，与梁24相连。通过这样组合的梁24和感受元件26仅测量一部分负荷，其最初的优点来自很大的弹簧11，由于这种尺寸安排，可以消除负荷的位置误差，称之为“力矩敏感”型。但是研究者还发现，弹簧11用传送梁24进行的负荷分配，通过某种设计还能消除迟滞和蠕变这样的系统误差。分析具有这种优点的几何形状的方法要求在弯曲时组件12和14内的平均应力应等于梁24内的应力，为了分析目的同时感受元件26应考虑为无限刚性的。要制造这样坚硬或理论上无限刚性的感受元件，可采用上面提到的刚性很强的振动线装置或类似设备。为了使弯曲时梁12和14以及传送梁24的应力相等，常用减小截面积的方法，这里各自形成截面缩小的部位，如在弯曲梁12组件的28a和28b处，在弯曲梁14组件的30a和30b处，在传送梁24的32处。但是按照本发明，感受元件26不需是刚性或很坚硬的。相反，感受元件26包括弹性可偏移的反力件40。反力件40最好是由玻璃/负荷响应装置连接以把力传递给负荷测力器。
37.测量负荷重量的称量设备，其特征包括感受元件由平行相隔一定空间的梁组件构成，梁在柱之间伸展，固定端在一柱上，可偏移的终端在另一柱预先确定的垂直高度上;支持装置有垂直设置的部分，固定在负荷测力器固定端附近的柱上形成支持关系;安装块有第一安装部分能与感受元件的柱在可偏移终端接触，并向上伸展预先确定的长度到第二安装部分，该长度大于预先确定的高度，该第二安装部分一般设置在第一安装部位之外;连接机构在该可偏移终端处连接安装块的第一安装部分和该感受元件的柱;伸展成预先确定长度的力杆，伸展在连接安装块第二安装部分的第一连接器部分，和与负荷传送装置相连的放置在下面的第二连接器部分之间。
38.按照权利要求39所述的称量设备，其特征是在设备中该感受元件是负荷测力器，其结构中有连接器，连接器开口在提供接触表面的可偏移终端附近，接触表面靠近该柱;和该连接器机构包括连接器装置，该装置包括位于连接器开口内的加压板，有位于带接触表面的加压接触支座内的接触部件，加压连接器机构伸展在加压板和该安装块之间，以把安装块加压固定在负荷测力器。
39.按照权利要求39所述的称量设备，其特征是在设备中该感受元件是负荷测力器按垂直中心平面对称放置;该安装块第一安装部分的结构使力杆与该中心面对齐。
40.测量负荷重量的称量设备，其特征包括感受元件由平行相隔一定空间的梁组件构成，梁伸展在柱之间，固定端在一柱上，可偏移终端在另一柱上，这些柱按中心平面对称设置;支持装置有垂直放置部分，固定在感受元件固定端附近的柱上形成支持关系;安装块有安装部分能与感受元件的柱在可偏移终端处接触，第一连接表面在中心平面附近并与中心平面平行;连接器机构将安装块的安装部分与该感受元件可偏移终端处的柱连接;力杆包括第一和第二连接器部分，该杆按中心平面对称放置，该第一连接器部分是(以下原文缺)。
41.按照权利要求42所述的称量设备，其特征是在设备中第一和第二连接器部分的形状如凸缘，与第一和第二连接表面的连接各自采用带螺纹的连接器。
42.按照权利要求42所述的称量设备，其特征是在设备中该感受元件是负荷测力器，其结构有第一连接器开口位于确定接触表面的可偏移终端附近;和该连接器机构包括连接器装置，该装置包括位于第一连接器开口内的加压板，有位于带接触表面的加压接触支座内的刚性球形接触组件，加压连接器机构伸展在加压板和该安装块之间，以把安装机构加压固定在负荷测力器。
全文摘要
由常规材料制成，形如罗伯凡尔(Robcrval)基型框架的弹簧，和由陶瓷这类材料制成可偏移负荷测力器型更小的感受元件组合起来。这种组合是将更高负荷容量的弹簧和能进行几乎无系统误差测量的感受元件结合在一起。描述了最优排除系统误差装置的构成方法，其中传送梁起到分配负茶的作用，显示的应力选择大于弹簧显示的平均应力。
文档编号G01G23/01GK1068424SQ9210161
公开日1993年1月27日 申请日期1992年3月17日 优先权日1991年7月2日
发明者N·G·米尔斯, R·J·盖恩斯 申请人:梅特勒-托利多有限公司