專利名稱：具有可連接和脫開的校準(zhǔn)重量體的力傳遞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于重量測量儀器的力傳遞裝置，其中，力傳遞裝置具有載荷接 收部件和靜止部件。連接到載荷接收部件的稱重盤接收待稱重的載荷。載荷施加在稱重盤 上的力直接地或借助于減力杠桿機構(gòu)傳遞到測量變換器。與用于引導(dǎo)稱重盤和載荷接收部 件使它們做垂直運動的平行四邊形型引導(dǎo)結(jié)構(gòu)一起，力傳遞裝置和測量變換器基本上構(gòu)成 重量測量儀器的稱重單元。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)公開了基于各種不同的工作原理的稱重單元，例如具有應(yīng)變儀的稱重單 元、具有弦振子的稱重單元或電磁力補償(EMFC)稱重單元。具有弦振子稱重單元或電磁力 補償稱重單元的重量測量儀器以非常高的分辨率給出測量結(jié)果。在EMFC稱重單元中，載荷的重量直接地或通過一個或多個力傳遞杠桿傳遞到測 量變換器，所述測量變換器產(chǎn)生與稱重載荷對應(yīng)的電信號。借助于專用于稱重的電子模塊， 電子信號被進一步處理并在指示器上顯示。具有弦振子的稱重單元的機械設(shè)計結(jié)構(gòu)在很大程度上與EMFC稱重單元類似，差 別在于，使用振蕩的弦變換器代替電磁測量變換器。載荷轉(zhuǎn)換為振蕩弦的拉力大小。弦的振 蕩的最終頻率變化又表示放置在稱重盤上的載荷的量度。在測量值被捕獲時，EMFC稱重單 元的機械系統(tǒng)處于與具有配重的機械粱平衡類似的平衡狀態(tài)下。相比，弦振子稱重單元的 載荷接收部件相對于靜止部件產(chǎn)生小的垂直位移，這是因為弦被載荷設(shè)置在張拉下，從而， 其長度被稍微增加。因此，弦振子稱重單元也稱作小位移力測量單元。這兩種類型的稱重單元例如用于處于毫克范圍內(nèi)的精密秤或分析秤或用于處于 微克范圍內(nèi)的微秤，且需要定期地重新校準(zhǔn)，以確保由它們給出的測量值處于根據(jù)制造商 的規(guī)格和法定要求的指定的公差范圍內(nèi)。這些定期校準(zhǔn)用于補償影響稱重單元的因素、例 如環(huán)境溫度或大氣壓力的變化。校準(zhǔn)通過定期地在載荷接收部件上設(shè)置已知重量的載荷進行。基于在交付稱重單 元之前的最后測試中確定的重量值與當(dāng)前測量的值之差，可計算出校正值，借助于所述校 正值，可修正稱重單元的隨后的測量結(jié)果。為了獲得最可能精確的校準(zhǔn)值，校準(zhǔn)重量體應(yīng)與 稱重單元的最大容量負(fù)載相等。這可意味著，將需要非常大的校準(zhǔn)重量。在現(xiàn)有技術(shù)中，公知多種不同的包括內(nèi)置的校準(zhǔn)重量體的重量測量儀器。在EP 0 955 530 Bl中公開了這種重量測量儀器，所述重量測量儀器基于電磁力 補償原理，且具有內(nèi)置的桿形校準(zhǔn)重量體。桿形校準(zhǔn)重量體設(shè)置在校準(zhǔn)重量體承載臂上，所 述校準(zhǔn)重量體承載臂與載荷接收部件連接且用作比例杠桿。由于該杠桿優(yōu)點，校準(zhǔn)重量體 的質(zhì)量、從而其尺寸可保持為小。由于校準(zhǔn)重量體臂始終連接到載荷接收部件，因此，它僅 在校準(zhǔn)過程中用于接收校準(zhǔn)重量體和對校準(zhǔn)重量體產(chǎn)生杠桿作用，而不是校準(zhǔn)重量體本身 的一部分。因此，校準(zhǔn)重量體承載臂是力傳遞裝置的一部分，更具體地講是用于傳遞力和在 力達(dá)到測量變換器之前降低力的杠桿機構(gòu)的一部分，并且還在秤以正常的稱重模式操作時
4永久性地保持連接到載荷接收部件。如CH 661 121 A5中所公開，力傳遞裝置還可包括多級杠桿機構(gòu)，其中，各個杠桿 合適地借助于連接元件彼此連接，使得在載荷接收部件與測量變換器之間實現(xiàn)力的降低。 合適設(shè)計的接收元件形成在連接元件中的一個上，校準(zhǔn)重量體設(shè)置在所述接收元件上。在JP 3761792 B2中公開了一種配備有應(yīng)變儀的稱重單元，所述稱重單元具有帶 有比例杠桿的校準(zhǔn)重量體。連接元件設(shè)置在比例杠桿與載荷接收部件之間。通過升起校準(zhǔn) 重量體和連接元件，形成在連接元件上的支承塊與設(shè)置在載荷接收部件上的鋒利邊緣式樞 轉(zhuǎn)件分離，借此，比例杠桿與載荷接收部件脫開。前述所有的現(xiàn)有技術(shù)的解決方案均配備有校準(zhǔn)重量體加載裝置，所述校準(zhǔn)重量體 加載裝置對于稱重設(shè)備領(lǐng)域中的技術(shù)人員來說是熟悉的。校正值的精確確定不僅取決于測量變換器的分辨率性能，而且在大的程度上取決 于幾何關(guān)系保持的精確水平。即使校準(zhǔn)重量體的坐落位置相對于EP 0 955 530 Bl中描述 的校準(zhǔn)重量體承載臂上的、或CH 661 121 A5中描述的連接元件上的其特定位置產(chǎn)生了最 小的偏差，或支承塊相對于JP 3761792 B2中的鋒利邊緣式樞轉(zhuǎn)件的位置產(chǎn)生了最小的偏 移，也會使得有效杠桿臂的伸長或縮短，從而會使校正值產(chǎn)生誤差。因此，校準(zhǔn)重量體與校 準(zhǔn)重量體承載臂之間或鋒利邊緣式樞轉(zhuǎn)件與支承塊之間的接觸點以最高的精度完成，從而 使得相應(yīng)地具有高的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于重量測量儀器的力傳遞裝置，所述重量測量儀器具 有測量變換器，其中，校準(zhǔn)重量體可以這種方式被使得與力傳遞裝置操作接觸使作用在測 量變換器上的校準(zhǔn)重力受幾何偏移影響的程度最小。上述任務(wù)通過根據(jù)本發(fā)明的具有校準(zhǔn)重量體杠桿的力傳遞裝置和一種包括根據(jù) 本發(fā)明的力傳遞裝置的重量測量儀器解決。重量測量儀器的力傳遞裝置具有靜止部件和載荷接收部件。所述載荷接收部件直 接地或借助于至少一個連接元件和至少一個杠桿力傳遞地連接到測量變換器，所述測量變 換器設(shè)置在靜止部件上。根據(jù)本發(fā)明的力傳遞裝置還包括校準(zhǔn)杠桿，所述校準(zhǔn)杠桿的支點 基于靜止部件。所述校準(zhǔn)杠桿包括第一和第二校準(zhǔn)杠桿臂，其中，第一校準(zhǔn)杠桿臂固定地連 接到校準(zhǔn)重量體，第二校準(zhǔn)杠桿臂借助于單向連接元件連接到載荷接收部件、或至少一個 連接元件、或至少一個杠桿的杠桿臂。單向連接元件分成兩部分，即分成第一連接元件部分 和第二連接元件部分。第一連接元件部分通過第一撓曲樞轉(zhuǎn)件連接到載荷接收部件上的、 或連接元件上的、或杠桿臂上的固定位置處，第二連接元件部分通過第二撓曲樞轉(zhuǎn)件連接 到第二校準(zhǔn)臂上的固定位置處。兩個連接元件部分的撓曲樞轉(zhuǎn)件被設(shè)計成具有最大可能的 撓性，以減小由樞轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生的彎矩，但仍能夠執(zhí)行沿它們的中心縱向軸線的方向傳遞張 力或壓力的普通功能。而且，撓曲樞轉(zhuǎn)件的不穩(wěn)定的彎曲趨勢必須不允許這么強即不允許 連接元件部分可在力傳遞裝置的操作過程中被重力或慣性力和加速度力偏斜。連接元件部分彼此對齊，使得由于單向連接元件被分成兩個部分而使得可從第 二撓曲樞轉(zhuǎn)件傳遞到第一撓曲樞轉(zhuǎn)件的力僅是張力或僅是壓力。這種思想使得固定地連接 有校準(zhǔn)重量體的校準(zhǔn)杠桿可力傳遞地連接到載荷接合部件、連接元件或力傳遞裝置的杠桿臂，或者完全脫開校準(zhǔn)重力。連接或脫開的步驟可借助于前面描述的校準(zhǔn)重量體加載裝置 升起或降低校準(zhǔn)重量體執(zhí)行。因此，在本發(fā)明的意義上，“單向連接元件”的特征意味著，由 于其特殊的設(shè)計而使得所述連接僅可沿著其中心縱向軸線的確定方向傳遞壓力或張力。在 相反方向的載荷下，連接元件部分自己彼此分開，使得在它們之間沒有力傳遞發(fā)生。根據(jù)連 接元件部分的實際的結(jié)構(gòu)，該分離也可僅為第一連接元件部分相對于第二連接元件部分的 特定的位移范圍，在這種情況下，該特定的位移范圍應(yīng)理解為本發(fā)明意義上的分離。與現(xiàn)有技術(shù)的解決方案不同，力的傳遞不是通過校準(zhǔn)重量體的坐落接觸、而是通 過單向連接元件、或更具體地講通過其撓曲樞轉(zhuǎn)件被指引。因此，幾何關(guān)系始終保持不變， 這是因為第一和第二連接元件部分之間的位置的微小偏移在導(dǎo)入力的實際位置處被平均 化或沒有發(fā)生，這由撓曲樞轉(zhuǎn)件的不可改變的位置限定。由于利用電磁力補償?shù)姆Q重單元 中的測量結(jié)果的收集發(fā)生在該系統(tǒng)的平衡狀態(tài)下，因此力傳遞裝置的樞轉(zhuǎn)件中的彎矩近似 等于零。校準(zhǔn)杠桿、更具體地講是其支點樞轉(zhuǎn)件優(yōu)選被相應(yīng)地設(shè)計，使得杠桿支點在校準(zhǔn)過 程中不受彎矩。非常相仿，前面的評述也適用于弦振子稱重單元，這是因為放置在載荷接收 部件上的載荷僅使弦產(chǎn)生微小的拉伸量，因此，在力傳遞裝置的撓曲樞轉(zhuǎn)件中產(chǎn)生的彎矩 非常小。第一和第二撓曲樞轉(zhuǎn)件的相應(yīng)的中心縱向軸線優(yōu)選彼此一致，使得在單向連接元 件內(nèi)沒有不穩(wěn)定的力矩產(chǎn)生。然而，如果第一連接元件部分和第二連接元件部分之間的至 少一個接觸區(qū)域的設(shè)計提供了防止兩個連接元件部分向側(cè)旁偏斜的固有穩(wěn)定性，則兩個中 心縱向軸線的小的平行偏移也是允許的。該穩(wěn)定性在傳遞張力時固有地具有，而在壓力的 情況下，僅某些設(shè)計結(jié)構(gòu)會使得單向連接元件具有固有穩(wěn)定性。在第一實施例中，第二連接元件部分具有作為用于傳遞壓力的結(jié)構(gòu)的表面，所述 表面面向第一連接元件部分，兩個凸出部從所述表面突出，且相對于第二撓曲樞轉(zhuǎn)件的中 心縱向軸線鏡像對稱地設(shè)置。而且，第一連接元件部分具有至少一個面向第二連接元件部 分的接收表面，兩個凸出部可座落在所述接收表面上。在這種結(jié)構(gòu)下，設(shè)置在與兩個撓曲樞 轉(zhuǎn)件的中心縱向軸線垂直延伸的平面上的兩個接觸點使得單向連接元件具有固有穩(wěn)定性， 從而能夠使單向連接元件傳遞壓力。作為用于使第一連接元件部分和第二連接元件部分在校準(zhǔn)過程中相對彼此對中、 以及用于防止它們在與撓曲樞轉(zhuǎn)件的中心縱向軸線垂直的方向上改變它們的相對位置的 措施，可具有兩個用于凸出部的相對彼此以淺角傾斜的接收表面。然而，接收表面的坡度由 于單向連接元件的固有穩(wěn)定性的要求而受某些限制。對接收表面的坡度的限制取決于單向連接元件的幾何比例，其中，接收表面與撓 曲樞轉(zhuǎn)件的中心縱向軸線之間的角度α必須滿足以下條件90° 彡 α ^ arccos(b/s)其中，b表示接觸點與撓曲樞轉(zhuǎn)件的中心縱向軸線的垂直距離，s表示接觸點與撓 曲樞轉(zhuǎn)件的彎曲軸線的距離。根據(jù)角度α的前面的定義，如果在接觸點處傳遞的力的作用 線不在連接元件部分的界限內(nèi)相交，則獲得固有穩(wěn)定性。在適合于傳遞張力的結(jié)構(gòu)中，第一連接元件部分可具有帶有凸出部的第一牽弓I元 件，所述第二連接元件部分可具有帶有V形支承結(jié)構(gòu)的第二牽引元件，其中，第一連接元件 部分和第二連接元件部分彼此相鉤，凸出部與V形支承結(jié)構(gòu)對齊，當(dāng)傳遞張力時，凸出部與
6V形支承結(jié)構(gòu)力傳遞接觸。作為另一種可能性，第一連接元件部分和第二連接元件部分可借助于撓性鉸鏈彼 此連接。盡管在該實施例中，兩個連接元件部分彼此物理上連接，但連接元件被分成兩個部 分，這與本發(fā)明相一致。撓性鉸鏈的打開方向根據(jù)第一和第二撓曲樞轉(zhuǎn)件的中心縱向軸線 設(shè)置。為了傳遞張力或壓力，凸出部形成在第一連接元件部分上，被定向成與凸出部配合的 接觸表面形成在第二連接元件部分上。力傳遞裝置也可包括平行引導(dǎo)結(jié)構(gòu)，使得在裝置的操作模式中，載荷接收部件借 助于至少一個上平行引導(dǎo)件和至少一個下平行引導(dǎo)件通過連接到靜止部件而被引導(dǎo)做垂
直運動。力傳遞裝置可由不同的各個構(gòu)件構(gòu)成，所述構(gòu)件借助于連接元件接合在一起以形 成一個單元。這些元件中的兩個或更多個也可通過材料上為整體的連接方式被接合。優(yōu)選 這樣的設(shè)計結(jié)構(gòu)至少載荷接收部件、靜止部件、校準(zhǔn)杠桿和單向連接元件整體地連接到彼 此。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的力傳遞裝置可與測量變換器和校準(zhǔn)重量體組合使用，以 作為重量測量儀器中的稱重單元。重量測量儀器通常以這種方式校準(zhǔn)，使得由校準(zhǔn)重量體 產(chǎn)生的重力借助于載荷傳遞裝置以與作用在載荷接收部件上的力相同的方向傳遞到測量 變換器。因此，由校準(zhǔn)力產(chǎn)生的載荷與正常的載荷在裝置的正常操作模式下導(dǎo)入的方式相 同的方式導(dǎo)入測量變換器中。在弦振子稱重單元中，測量力可在大部分的情況下僅可沿載 荷的方向施加。因此，前面的實施例適合于弦振子型以及EMPC型的稱重單元。作為另一種可能性，校準(zhǔn)重量體的重力也可通過力傳遞裝置與作用在載荷接收部 件上的力以相反的方向施加到測量變換器。該思想特別適合于EMFC稱重單元，所述EMFC稱 重單元具有測量變換器，所述測量變換器具有如US 20080218303 Al中詳細(xì)描述的推/拉 動作。由于測量變換器的上述設(shè)計，校準(zhǔn)重量體可用作補償重量體，以擴展稱重單元的載荷 范圍。在校準(zhǔn)重量體的脫開狀態(tài)下，這種類型的稱重單元例如可稱0-100克范圍內(nèi)的載荷， 通過接合校準(zhǔn)重量體，可切換到擴展的載荷范圍，稱100-200克的載荷，這是因為校準(zhǔn)重量 體的重力反作用于載荷接收部件上的載荷的力。校準(zhǔn)重量體通常由均勻密度為P = 8.0kg/dm3的耐腐蝕材料制成。然而，校準(zhǔn)重 量體部分地也可與力傳遞裝置由相同的材料制成，且與較高密度的附屬質(zhì)量體組合。為了 提高校準(zhǔn)值的精度，可設(shè)有用于測量重量測量儀器的周圍大氣壓力的壓力傳感器。由壓力 傳感器產(chǎn)生的測量值可用于計算校準(zhǔn)重量體的浮力修正量，這是因為由校準(zhǔn)重量體取代的 空氣的浮力抵消校準(zhǔn)重量體的重力。


下面，借助于附圖更詳細(xì)地描述體現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的力傳遞裝置的不同的設(shè)計變型 以及它們在重量測量儀器中的應(yīng)用，其中，在所有附圖中，相同的元件以相同的附圖標(biāo)記表 示，附圖包括圖1示出了具有第一實施方式的力傳遞裝置的稱重單元的示意性側(cè)視圖，其中， 杠桿機構(gòu)設(shè)置在載荷接收部件和測量變換器之間，用于降低作用在載荷接收部件上的力， 能夠僅傳遞壓力的單向連接元件設(shè)置在杠桿機構(gòu)與校準(zhǔn)杠桿之間；
圖2示出了具有第二實施方式的力傳遞裝置的稱重單元的示意性側(cè)視圖，其中， 杠桿機構(gòu)設(shè)置在載荷接收部件和測量變換器之間，用于降低作用在載荷接收部件上的力， 能夠僅傳遞張力的單向連接元件設(shè)置在杠桿機構(gòu)與校準(zhǔn)杠桿之間；圖3示出了具有第三實施方式的力傳遞裝置的稱重單元的示意性側(cè)視圖，其中， 杠桿機構(gòu)設(shè)置在載荷接收部件和測量變換器之間，用于降低作用在載荷接收部件上的力， 能夠僅傳遞張力的單向連接元件設(shè)置在載荷接收部件與校準(zhǔn)杠桿之間；圖4示出了具有第四實施方式的力傳遞裝置的稱重單元的示意性側(cè)視圖，其中， 由兩個杠桿構(gòu)成的杠桿機構(gòu)設(shè)置在載荷接收部件和測量變換器之間，用于降低作用在載荷 接收部件上的力，能夠僅傳遞壓力的單向連接元件設(shè)置在兩個杠桿的第二連接元件與校準(zhǔn) 杠桿之間；圖5示出了具有第五實施方式的力傳遞裝置的稱重單元的示意性側(cè)視圖，其中， 由三個杠桿構(gòu)成的杠桿機構(gòu)設(shè)置在載荷接收部件和測量變換器之間，用于降低作用在載荷 接收部件上的力，能夠僅傳遞張力的單向連接元件設(shè)置在杠桿機構(gòu)與校準(zhǔn)杠桿之間；圖6以側(cè)視圖示出了整體設(shè)計的力傳遞裝置，其中，杠桿機構(gòu)、線圈杠桿、校準(zhǔn)杠 桿、連接杠桿的連接元件以及平行引導(dǎo)連桿借助于窄的線性切割部形成，以及其中，設(shè)置在 杠桿機構(gòu)與校準(zhǔn)杠桿之間的單向連接元件具有兩個連接元件部分，所述兩個連接元件部分 通過撓性鉸鏈彼此連接；圖7示出了能夠僅傳遞張力的單向連接元件的一種可能設(shè)計；以及圖8示出了能夠僅傳遞壓力的單向連接元件的一種可能設(shè)計。
具體實施例方式圖1示出了具有第一實施方式的力傳遞裝置110的稱重單元100的示意性側(cè)視 圖。力傳遞裝置100具有靜止部件111和載荷接收部件112。載荷接收部件112通過第一 平行引導(dǎo)件114和第二平行引導(dǎo)件115連接到靜止部件111而被以平行運動引導(dǎo)。力傳遞 裝置110的所有樞轉(zhuǎn)連接部113在圖中通過實心黑色圓形象地表示，且可以以現(xiàn)有技術(shù)中 任何公知的設(shè)計實施。這些樞轉(zhuǎn)連接部113通常被設(shè)計為圖5-7中示出的這種撓曲樞轉(zhuǎn)件。成稱重盤的形式的載荷接收件140連接到載荷接收部件112。而且，能夠產(chǎn)生與 力有關(guān)的稱重信號的測量變換器130剛性地安裝在靜止部件111上。圖中示出的測量變換 器130具有線圈131、磁體132以及位置傳感器133。磁體132牢固地連接到靜止部件111。 要測量的力作用于線圈131上，所述線圈131設(shè)置在磁體132內(nèi)，使得線圈131在任何位置 均不接觸磁體132。作用在線圈131上的力使得線圈131相對于磁體132偏移其位置，且 這種位置的改變由位置傳感器133探測。由位置傳感器133產(chǎn)生的信號被送到秤的電子系 統(tǒng)(未示出)，所述電子系統(tǒng)連續(xù)地調(diào)節(jié)流過線圈131的電流，以克服力的作用來恢復(fù)線圈 131相對于磁體132的原始位置。流過線圈131的電流被測量，且原始測量信號在電子系 統(tǒng)中被處理為測量值，所述測量值又傳送到顯示單元(圖中同樣未示出)，在所述顯示單元 中，測量值以可視的形式呈現(xiàn)。當(dāng)然，作為在此示出的變換器130的替代方式，也可使用其 他類型的變換器，例如弦振子，感應(yīng)式或電容式變換器、應(yīng)變儀變換器等。由于圖中示出的測量變換器130僅可產(chǎn)生幅度有限的用于補償作用在載荷接收 部件140上的力的補償力，因此具有一個或多個杠桿的杠桿機構(gòu)通常用于減小要被測量的
8力。該杠桿機構(gòu)作為力傳遞傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)置在載荷接收部件112和測量變換器130之間。圖 中示出的杠桿機構(gòu)具有杠桿116，所述杠桿樞轉(zhuǎn)地支撐在靜止部件111上，且所述杠桿的短 的杠桿臂117通過第一連接元件119連接到載荷接收部件112。杠桿116的長的杠桿臂118 連接到線圈131。力傳遞裝置110還包括校準(zhǔn)杠桿120，所述校準(zhǔn)杠桿120同樣樞轉(zhuǎn)地支撐在靜止部 件111上，且校準(zhǔn)杠桿的第一校準(zhǔn)杠桿臂121剛性地連接到校準(zhǔn)重量體123。傳遞校準(zhǔn)重 量體123的重力的功能通過單向連接元件IM執(zhí)行，所述單向連接元件的第一連接元件部 分125借助于第一撓曲樞轉(zhuǎn)件127連接到長杠桿臂118，所述單向連接元件的第二連接元件 部分1 借助于第二撓曲樞轉(zhuǎn)件1 連接到第二校準(zhǔn)杠桿臂122。第一和第二撓曲樞轉(zhuǎn)件 127、1 代表任何可能類型的樞轉(zhuǎn)連接件，所述樞轉(zhuǎn)連接件具有一定量的固有剛度，或其樞 轉(zhuǎn)角度是有限的。樞轉(zhuǎn)連接件、具體地講是撓曲樞轉(zhuǎn)件127、128的這些性能至少對于直立 樞轉(zhuǎn)件、這種情況下的撓曲樞轉(zhuǎn)件1 來說是絕對必要的，使得兩個連接元件部分125、1沈 在它們的脫開狀態(tài)時保持彼此對齊，且不會在重力的作用下向側(cè)面偏斜。如圖1所示，校準(zhǔn)重量體加載裝置150安裝在靜止部件上。根據(jù)凸輪盤151的位 置，校準(zhǔn)重量體加載裝置150或是將校準(zhǔn)重量體123保持支撐在靜止部件111上、或是使校 準(zhǔn)重量體123脫離靜止部件的支撐。在校準(zhǔn)重量體123的支撐狀態(tài)下，兩個連接元件部分 125、1 彼此分離，而在釋放狀態(tài)下，兩個連接元件部分125、1 彼此力傳遞地接觸，從而， 校準(zhǔn)重量體123的重力傳遞到杠桿118、從而傳遞到測量變換器130的線圈131。由于示意 圖使得更為清楚，因此，在此示出的單向連接元件1 僅使得可傳遞壓力，這是因為在校準(zhǔn) 重量體123的釋放狀態(tài)，第二連接元件部分1 被推到第一連接元件部分125上，抵抗由測 量變換器130產(chǎn)生的反作用力。圖2示出了具有第二實施方式的力傳遞裝置210的稱重單元200的示意性側(cè)視 圖。除了校準(zhǔn)杠桿220和單向連接元件224以外，圖2中示出的所有元件均與圖1的類似， 因此在下面不再進行描述。圖2示出的校準(zhǔn)杠桿220同樣具有第一校準(zhǔn)杠桿臂221和第二校準(zhǔn)杠桿臂222，其 中，第一校準(zhǔn)杠桿臂221從杠桿支點113延伸到校準(zhǔn)重量體123，第二校準(zhǔn)杠桿臂222在杠 桿支點113和單向連接元件224的第二撓曲樞轉(zhuǎn)件2 之間延伸。單向連接元件2M具有第一連接元件部分225和第二連接元件部分226，所述第一 連接元件部分225和第二連接元件部分2 在它們的脫開條件下彼此松地環(huán)抱而沒有物理 接觸。當(dāng)校準(zhǔn)重量體123不再受支撐時，從而張力需要從第二撓曲樞轉(zhuǎn)件2 傳遞到第一 撓曲樞轉(zhuǎn)件227、進而傳遞到杠桿116的長杠桿臂118時，第二連接元件部分2 在兩個部 分沿著由撓曲樞轉(zhuǎn)件227、228限定的移位路徑產(chǎn)生相對較短的移位之后移動到與第一連 接元件部分225形成力傳遞接合。還應(yīng)當(dāng)指出，由校準(zhǔn)重量體123產(chǎn)生的傳遞到長杠桿臂118的張力與要測量的力 相反地作用，所述要測量的力由放置在載荷接收器140上的載荷產(chǎn)生。因此，校準(zhǔn)重量體 123也可用于擴大稱重單元200的稱重范圍的目的。如果由于校準(zhǔn)重量體123作用在測量 變換器130上的有效力與變換器130能夠測量的最大力對應(yīng)，則稱重范圍可翻倍。稱重范 圍此時被分成兩個部分，盡管這對用戶來說不可見，其中，沒有力從校準(zhǔn)重量體123作用在 測量變換器130上的范圍的第一部分、和校準(zhǔn)重量體123連接到杠桿機構(gòu)的范圍的第二部分。校準(zhǔn)重量體123的啟用、具體地講從而引起游隙的校準(zhǔn)杠桿220的樞轉(zhuǎn)件113的增加 的作用可稍微地影響測量值。為了應(yīng)對這種問題，可為載荷范圍的較高部分選擇較粗的分 辨率或指定較低的精度等級。剛剛描述的所有操作可通過自動響應(yīng)稱重載荷的大小的秤的 電子部件控制，使得用戶不必考慮判斷選擇稱重范圍的哪一部分。當(dāng)然，多種布置形式是可能的，其中，校準(zhǔn)重量體123更直接地作用在載荷接收部 件112上，如圖3所示，圖3以側(cè)視圖示出了具有第三實施方式的力傳遞裝置310的稱重單 元300。除了校準(zhǔn)杠桿320和單向連接元件324以外，該圖中示出的所有元件均與圖1類 似，因此下面不再進行描述。杠桿機構(gòu)具有杠桿316，所述杠桿316設(shè)置在載荷接收部件112 與測量變換器130之間。帶有校準(zhǔn)重量體123的校準(zhǔn)杠桿320樞轉(zhuǎn)地連接到靜止部件311， 且相對于稱重單元300的操作位置設(shè)置在載荷接收部件112下方。通過單向連接元件3M 使力從校準(zhǔn)杠桿320傳遞到載荷接收部件112，所述單向連接元件被設(shè)計用于傳遞張力。杠 桿320的第二杠桿臂322相對于第一杠桿臂321選擇得越短，通過單向連接元件3M傳遞 到載荷接收部件112的校準(zhǔn)力就越大。圖4示出了具有第四實施方式的力傳遞裝置410的稱重單元400的示意性側(cè)視 圖，所述力傳遞裝置具有杠桿機構(gòu)，所述杠桿機構(gòu)具有兩個杠桿416、417，所述杠桿416、 417設(shè)置在載荷接收部件112與測量變換器130之間，用于減小作用在載荷接收部件112上 的力。圖4同樣包含一些與前面的圖中的一些構(gòu)件相同的構(gòu)件，因此，所述相同的構(gòu)件以相 同的附圖標(biāo)記表示或未再被描述。第一杠桿416通過連接元件418力傳遞地連接到第二杠 桿417。具有僅傳遞壓力的能力的單向連接元件4M設(shè)置在連接元件418與校準(zhǔn)杠桿420 之間，所述校準(zhǔn)杠桿420樞轉(zhuǎn)地安裝在靜止部件411上。在示出的布置方式中，連接元件的、 和被側(cè)向連接的單向連接元件的力的相應(yīng)的作用線彼此偏移，從而，產(chǎn)生扭矩，所述扭矩在 杠桿416、417的支點樞轉(zhuǎn)件460、461上產(chǎn)生載荷。因此，應(yīng)優(yōu)選地采用兩個作用線一致的 解決方案。為了便于更換測量變換器130，靜止部件411具有開口 412，第二杠桿417通過所 述開口伸到外部，使得測量變換器130可設(shè)置在靜止部件411的背向平行引導(dǎo)件114、115 的一側(cè)。圖5示出了具有第五實施方式的力傳遞裝置510的稱重單元500的示意性側(cè)視 圖。力傳遞裝置510具有杠桿機構(gòu)，所述杠桿機構(gòu)具有三個杠桿516、517、518，所述三個杠 桿設(shè)置在載荷接收部件112與測量變換器130之間，以用于減小作用在載荷接收部件112 上的力。已如圖4所示和如上所述，第一杠桿516通過第二連接元件519力傳遞地連接到第 二杠桿517，所述第二杠桿又通過第三連接元件5 力傳遞地連接到第三杠桿518。僅能夠 傳遞張力的單向連接元件5M設(shè)置在杠桿機構(gòu)和校準(zhǔn)杠桿520之間。在第二連接元件519 處產(chǎn)生力的導(dǎo)入，所述第二連接元件519將第一杠桿516連接到第二杠桿517。與圖4相 比，單向連接元件5M不是與第二連接元件519平行偏移地設(shè)置，而是與第二連接元件519 共線地設(shè)置。該共線的布置方式避免了在校準(zhǔn)過程中將轉(zhuǎn)矩導(dǎo)入第二連接元件519中的可 能性——一種在圖4所示的第二連接元件419的情況下可能出現(xiàn)的問題。在圖6中，以側(cè)視圖示出了整體形成的力傳遞裝置610。由其型廓限界的材料塊 699由窄的線性切割部橫穿，所述線性切割部與圖面成直角地通過材料塊699，以形成第一 杠桿616、第二杠桿617、校準(zhǔn)杠桿620、第一平行引導(dǎo)件614、第二平行引導(dǎo)件615、靜止部件611、載荷接收部件612以及第一連接元件和第二連接元件。借助于線性切割部形成的所 有這些部件均通過同樣經(jīng)由線性切割部產(chǎn)生的撓曲樞轉(zhuǎn)件合適地彼此連接，使得力傳遞裝 置610基本上具有與靜止部件611連接以用于被引導(dǎo)的運動的載荷接收部件612、杠桿機構(gòu) 616,617以及校準(zhǔn)杠桿620。第二杠桿借助于杠桿臂延續(xù)部(圖中未示出)連接到測量變 換器(同樣未示出)。第二杠桿中的兩個孔641用于加裝杠桿臂延續(xù)部。校準(zhǔn)杠桿也具有 兩個孔，校準(zhǔn)重量體可固定到所述兩個孔。單向連接元件6M設(shè)置在第一杠桿616和校準(zhǔn) 杠桿620之間，且具有借助于撓性鉸鏈648彼此連接的兩個連接元件部分625、626。盡管兩 個連接元件部分625、6沈彼此物理連接，但單向連接元件6M根據(jù)本發(fā)明也可被考慮分成 兩個部分。撓性鉸鏈648的打開方向被定向成與第一和第二撓曲樞轉(zhuǎn)件627、628的中心縱 向軸線對應(yīng)。為了傳遞壓力，凸出部643形成在第一連接元件部分625上，且被定向成與凸 出部配合的接觸表面形成在第二連接元件部分6 上。圖7示出了處于其工作位置時的單向連接元件724的可能設(shè)計，所述單向連接元 件僅可傳遞張力。第一連接元件部分725借助于第一撓曲樞轉(zhuǎn)件727連接到載荷接收部件 或力傳遞裝置的杠桿機構(gòu)(以斷裂線的方式示出)。由于第一連接元件部分725的懸掛位 置，因此，第一撓曲樞轉(zhuǎn)件727可具有非常纖細(xì)的形狀。第一連接元件部分725還包括第一 牽引元件741。第二連接元件部分7 通過第二撓曲樞轉(zhuǎn)件7 連接到校準(zhǔn)杠桿720(以斷裂線 的方式示出)。保持在直立方位的第二撓曲樞轉(zhuǎn)件7 需要具有更剛性的彈簧常數(shù)。因此， 它需要比第一撓曲樞轉(zhuǎn)件727具有更堅固的設(shè)計。如果第二撓曲樞轉(zhuǎn)件728的設(shè)計足夠好 地適配力傳遞裝置的工作條件，則第二連接元件部分7 不會由于重力或由于慣性和加速 度引起的力而向側(cè)旁偏斜。第二連接元件部分7 包括第二牽弓I元件742。一旦力需要從第二撓曲樞轉(zhuǎn)件7 傳遞到第一撓曲樞轉(zhuǎn)件727，則在兩個牽引元件相對彼此產(chǎn)生短的移位之后，第一牽引元件 741移動到與第二牽引元件742形成力傳遞接合。為了更可靠地傳遞張力，第一牽引元件 741可具有凸出部743，第二牽引元件742可具有V形支承結(jié)構(gòu)744。當(dāng)?shù)谝粻恳?41 和第二牽引元件742彼此接合時，凸出部743和V形支承結(jié)構(gòu)744由于它們的形狀而相對 彼此自對中地對齊，且凸出部743坐落在V形支承結(jié)構(gòu)744中。圖8示出了處于工作位置時的單向連接元件824的一種可能設(shè)計，所述單向連接 元件擬4僅可傳遞壓力。第一連接元件部分825借助于第一撓曲樞轉(zhuǎn)件827連接到載荷接 收部件或力傳遞裝置的杠桿機構(gòu)(以斷裂線的方式示出)。第二連接元件部分?jǐn)M6通過第二撓曲樞轉(zhuǎn)件擬8連接到校準(zhǔn)杠桿820(以斷裂線 的方式示出)。由于在校準(zhǔn)過程中傳遞的力是壓力且必須絕對防止兩個連接元件部分825、 擬6在載荷作用下歪扭和向側(cè)旁脫離，單向連接元件擬4需要具有固有穩(wěn)定性。第二連接元 件部分?jǐn)M6具有面向第一連接元件部分825的表面841，所述表面841具有從表面841突出 的兩個凸出部843，所述兩個凸出部相對于第二撓曲樞轉(zhuǎn)件828的中心縱向軸線X鏡像對 稱地設(shè)置。而且，第一連接元件部分825具有兩個面向連接元件部分826的接收表面842， 使得兩個凸出部843中的一個可坐落在接收表面842中的相應(yīng)的一個上。在這種結(jié)構(gòu)形式 下，設(shè)置在與兩個撓曲樞轉(zhuǎn)件827、828的中心縱向軸線X垂直地延伸的平面上的兩個接觸 點賦予單向連接元件825固有穩(wěn)定性，從而使得單向連接元件擬4能夠傳遞壓力。
如圖8所示，該布置形式可使得第一連接元件部分825和第二連接元件部分?jǐn)M6 在校準(zhǔn)過程中彼此對齊。這樣，可防止與撓曲樞轉(zhuǎn)件827、828的中心縱向軸線X垂直的移 位。為了實施這種對齊功能，第一連接元件部分825上的兩個接收表面842相對彼此以淺 角傾斜。然而，接收表面842的坡度由于單向連接元件擬4對固有穩(wěn)定性的要求而受某些 限制。這些限制依賴于單向連接元件824的幾何比例，其中，要考慮的因素是接收表面 842與撓曲樞轉(zhuǎn)件827的中心縱向軸線X之間的角度a。在下面的公式中，b表示接觸點、 更具體地講為凸出部843與撓曲樞轉(zhuǎn)件的中心縱向軸線的垂直距離，s表示接觸點、更具體 地講為接收表面842到第一撓曲樞轉(zhuǎn)件827的彎曲軸線Y的距離。χ = arcsin(b/s)α = (90° -χ) = arccos(b/s)角度α必須滿足以下條件90° 彡 α ^ arccos(b/s)根據(jù)角度α的上述定義，如果在接觸點處傳遞的力的作用線W不在第一連接元件 部分825內(nèi)相交，則可獲得固有穩(wěn)定性。圖8中示出了邊界情況為α =arccos(b/s)0盡管已通過特定的實施方式的示例描述了本發(fā)明，但顯然，基于從本發(fā)明獲得的 知識、例如通過彼此組合各個實施例的特征和/或通過互換示例性實施例的各個功能單元 可產(chǎn)生許多另外的變型解決方案。在各種可能性中，可考慮本發(fā)明的這樣的實施例多個校 準(zhǔn)重量體可彼此獨立地在相同的位置或在不同的位置借助于本發(fā)明提出的單向連接元件 連接到杠桿機構(gòu)。這使得例如幾乎可將秤的稱重范圍擴展到任何希望的程度。當(dāng)然，可能 的替代性方案還包括在垂直方向上分成兩個或更多個區(qū)段的單向連接元件以及可彼此獨 立地操作的校準(zhǔn)杠桿和校準(zhǔn)重量體?？赡苄缘姆秶€包括校準(zhǔn)杠桿和校準(zhǔn)重量體彼此結(jié)合 成整體的設(shè)計方案。根據(jù)本發(fā)明的裝置的另外的益處源于以下事實如果校準(zhǔn)重量體可選擇性地以不 同的支點距離安裝在校準(zhǔn)杠桿臂上，可通過改變校準(zhǔn)杠桿臂長度以相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件覆蓋不 同的載荷范圍。也可在校準(zhǔn)重量體與校準(zhǔn)杠桿之間設(shè)置調(diào)節(jié)螺釘，用于精確地設(shè)定校準(zhǔn)重 量體與校準(zhǔn)杠桿的支點之間的距離。這使得校準(zhǔn)力可通過精確地偏移重量體的位置被調(diào) 節(jié)，使得不管制造公差和材料的不均勻引起的變化如何，在各個校準(zhǔn)裝置中，具有相同的校 準(zhǔn)力。附圖標(biāo)記列表500，400，300，200，100 稱重單元610,510,410,310,210, 力傳遞裝置110611,411,311,111 靜止部件612，112 載荷接收部件113 樞轉(zhuǎn)件、樞轉(zhuǎn)連接部、支點 614，114 第一平行導(dǎo)引件615,115 第二平行導(dǎo)引件616,316,116 杠桿
117短杠桿臂118長杠桿臂119第一連接元件820，720,620,520,420,校準(zhǔn)杠桿320，220，120321，221，121第一校準(zhǔn)杠桿臂322，222，122第二校準(zhǔn)杠桿臂123校準(zhǔn)重量體824，724，624，524，424，單向連接元件324，224,124825，725,625,225,125第一連接元件部分826，726,626,226,126第二連接元件部分827，727,627,227,127第一撓曲樞轉(zhuǎn)件828，728,628,228,128第二撓曲樞轉(zhuǎn)件150校準(zhǔn)重量體加151凸輪盤412開口516，416第一杠桿617，517,417第二杠桿519，419第二連接元件461，460518第三杠桿529第三連接元件641孔642孔648撓性鉸鏈843，743,643凸出部699材料塊741第一牽引元件742第二牽引元件744V形支承結(jié)構(gòu)841表面842接收表面S凸出部與Y之間的距離b凸出部與X之間的距離W作用線X中心縱向軸線Y彎曲軸線α接收表面與X之間的角度
χ W與X之間的角度
權(quán)利要求
1.一種重量測量儀器的力傳遞裝置(110，210，310，410，510，610)，具有靜止部件 (111,311,411,611)和載荷接收部件(112，612)，所述載荷接收部件(112，612)直接地或借 助于至少一個連接元件(119，419，519，529)和至少一個杠桿(116，316，416，516，518，616) 力傳遞地連接到測量變換器(130)，所述測量變換器(130)設(shè)置在靜止部件(111，311，411， 611)上，其特征在于，力傳遞裝置(110,210,310,410,510,610)包括校準(zhǔn)杠桿(120,220, 320，420，520，620，720，820)，所述校準(zhǔn)杠桿的支點(113)基于靜止部件(111,311,411, 611)，所述校準(zhǔn)杠桿的第一校準(zhǔn)杠桿臂(121，221，321)固定地連接到校準(zhǔn)重量體(123)，所 述校準(zhǔn)杠桿的第二校準(zhǔn)杠桿臂(122，222，322)借助于單向連接元件(124，224，324，424， 524，624，724，824)連接到載荷接收部件(112,612)或至少一個連接元件(119,419,519, 529)或至少一個杠桿(116,316,416,516,518,616)的杠桿臂(117，118)，其中，單向連接元 件(124，224，324，424，524，624，724，824)分成第一連接元件部分(125,225,625,725,825) 和第二連接元件部分(1 ，2 ，6 ，7 ，826)，第一連接元件部分(125,225,625,725,825)通過第一撓曲樞轉(zhuǎn)件(127，227，627，727，827)連接到載荷接收部件(112，612)上的、 或連接元件(119，419，519，529)上的、或杠桿臂上的固定位置處，第二連接元件部分(126， 226，626，726，826)通過第二撓曲樞轉(zhuǎn)件(128,228,628,728,828)連接到第二校準(zhǔn)臂(122， 222，322)上的固定位置處，所述連接元件部分(125，126，225，226，625，626，725，726，825，826)彼此對齊，使得由于單向連接元件(124，224，324，424，524，624，724，824)被分成兩 個部分而使得可從第二撓曲樞轉(zhuǎn)件(128，228，628，728，828)傳遞到第一撓曲樞轉(zhuǎn)件(127， 227，627，727，827)的力僅是張力或僅是壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的力傳遞裝置(110，210，310，410，510，610)，其特征在于，第二連 接元件部分(126，226，626，726，826)具有作為用于傳遞壓力的結(jié)構(gòu)的表面(841)，所述表 面面向第一連接元件部分(125，225，625，725，825)，兩個凸出部(84 從表面(841)突出， 且相對于第二撓曲樞轉(zhuǎn)件(1 ，2 ，6 ，7 ，擬8)的中心縱向軸線X鏡像對稱地設(shè)置，而 且第一連接元件部分(125，225，625，725，82 具有面向第二連接元件部分(126，226，626， 726,826)的兩個接收表面(842)，所述兩個接收表面相對于第一撓曲樞轉(zhuǎn)件(127，227， 627，727，827)的中心縱向軸線X鏡像對稱地設(shè)置。
3.如權(quán)利要求2所述的力傳遞裝置(110，210，310，410，510，610)，其特征在于，每個接 收表面(842)與中心縱向軸線X之間的角度α滿足以下條件90°彡α ^ arccos (b/s) 。
4.如權(quán)利要求1所述的力傳遞裝置(110，210，310，410，510，610)，其特征在于，第一連 接元件部分(125,225,625,725,825)具有帶有凸出部(743)的第一牽引元件(741)，第二連 接元件部分(126，226，626，726，826)具有帶有V形支承結(jié)構(gòu)(744)的第二牽引元件(742)， 其中，第一連接元件部分(741)和第二連接元件部分(74 彼此相鉤，凸出部(74 與V形 支承結(jié)構(gòu)(744)對齊，當(dāng)傳遞張力時，凸出部(743)與V形支承結(jié)構(gòu)(744)力傳遞接觸。
5.如權(quán)利要求1所述的力傳遞裝置(110，210，310，410，510，610)，其特征在于，第一連 接元件部分(125,225,625,725,825)和第二連接元件部分(126,226,626,726,826)借助于 撓性鉸鏈(648)連接到彼此，其中，撓性鉸鏈的打開方向根據(jù)第一和第二撓曲樞轉(zhuǎn)件(127， 128，227，228，627，628，727，728，827，828)的中心縱向軸線X設(shè)置，為了傳遞張力或壓力， 凸出部(64 形成在第一連接元件部分(125，225，625，725，82幻上，被定向成與凸出部 (643)配合的接觸表面形成在第二連接元件部分(126，226，626，726，826)上。
6.如權(quán)利要求1-5中任一所述的力傳遞裝置(110，210，310，410，510，610)，其特征在 于，在力傳遞裝置(110，210，310，410，510，610)被以工作位置配置時，載荷接收部件(112， 612)通過至少一個上平行引導(dǎo)件(114，614)和至少一個下平行引導(dǎo)件(115，615)被以垂直 運動引導(dǎo)，所述至少一個上平行引導(dǎo)件(114，614)和至少一個下平行引導(dǎo)件(115，615)將 載荷接收部件(112,612)連接到靜止部件(111,311,411,611).
7.如權(quán)利要求1-6中任一所述的力傳遞裝置(110，210，310，410，510，610)，其特征在 于，至少一個載荷接收部件(112，612)、靜止部件(111，311，411，611)、校準(zhǔn)杠桿(120，220， 320，420，520，620，720，820)和單向連接元件(124，224，324，424，524，624，724，824)被設(shè) 計成一起形成整體單元。
8.—種重量測量儀器，所述重量測量儀器包括測量變換器(130)、校準(zhǔn)重量體(123) 和如權(quán)利要求1-7中任一所述的力傳遞裝置(110，210，310，410，510，610)。
9.如權(quán)利要求8所述的重量測量儀器，其特征在于，力傳遞裝置(110，210，310，410， 510,610)被設(shè)計成使校準(zhǔn)重量體(123)的重力與作用在載荷接收部件(112，612)上的力以 相同的方向傳遞到測量變換器(130)。
10.如權(quán)利要求8所述的重量測量儀器，其特征在于，力傳遞裝置(110，210，310，410， 510,610)被設(shè)計成使校準(zhǔn)重量體(123)的重力與作用在載荷接收部件(112，612)上的力以 相反的方向傳遞到測量變換器(130)。
11.如權(quán)利要求8-10中任一所述的重量測量儀器，其特征在于，校準(zhǔn)重量體(123)由密 度為P = 8. Okg/dm3的耐腐蝕材料制成。
12.如權(quán)利要求8-10中任一所述的重量測量儀器，其特征在于，校準(zhǔn)重量體(123)與力 傳遞裝置(110,210,310,410,510,610)由相同的材料制成，且為了補償密度的影響，附屬 的質(zhì)量體連接到校準(zhǔn)重量體(12 和/或壓力傳感器被設(shè)置用于測量重量測量儀器的環(huán)境 壓力。
全文摘要
重量測量儀器的力傳遞裝置具有靜止部件和載荷接收部件，其中，所述載荷接收部件直接地或借助于至少一個連接元件和至少一個杠桿力傳遞地連接到測量變換器，所述測量變換器設(shè)置在靜止部件上。力傳遞裝置還包括校準(zhǔn)杠桿，所述校準(zhǔn)杠桿的支點基于靜止部件，所述校準(zhǔn)杠桿的第一校準(zhǔn)杠桿臂固定地連接到校準(zhǔn)重量體，所述校準(zhǔn)杠桿的第二校準(zhǔn)杠桿臂借助于單向連接元件連接到載荷接收部件或至少一個連接元件或至少一個杠桿的杠桿臂。單向連接元件被分成第一連接元件部分和第二連接元件部分，使得由于所述分開設(shè)計而使得可從通過單向連接元件傳遞的力僅是張力或僅是壓力。
文檔編號G01G23/01GK102128671SQ201010594360
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者D·熱努, F·施奈德, H-R·伯克哈特 申請人:梅特勒-托利多公開股份有限公司