用于稱重單元的診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于檢驗測力裝置功能性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]稱重單元是用于測量質(zhì)量的、機械的測量轉(zhuǎn)換器，其中，由稱重對象施加在稱重單元上的重力被轉(zhuǎn)換成電信號。示例是應(yīng)變計稱重單元、震蕩弦稱重單元或EMFR(電磁力復(fù)原)稱重單元。稱重單元經(jīng)常在測力裝置中、尤其在稱重秤中使用，稱重秤將擱置在秤上的負載的重力轉(zhuǎn)換成電信號。
[0003]在根據(jù)電磁力補償?shù)脑聿僮鞯姆Q重單元中，稱重對象的重力被直接或借助于一個或多個杠桿支點支撐的力傳遞杠桿傳遞到機電的測量轉(zhuǎn)換器。測量轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生與稱重對象的重力相對應(yīng)的補償力并且提供由處理單元的電子模塊進一步處理并且呈現(xiàn)在顯示器上的電信號。
[0004]EMFR稱重單元包括具有固定的平行支腿并且具有可移動的平行支腿的平行四邊形聯(lián)動機構(gòu)，可移動的平行支腿用作負載接收器并且通過兩個平行的導(dǎo)向件連接到固定的支腿。在具有杠桿降低機構(gòu)的系統(tǒng)中，在張力下堅硬并且在彎折下柔性的的耦合元件耦合到負載接收器并且將重力傳遞到平衡梁，平衡梁的杠桿支點由固定的平行支腿支撐。這種類型的稱重單元的目的是將稱重負載的重力降低到一個大小，在該大小下測量轉(zhuǎn)換器能夠產(chǎn)生補償力并且產(chǎn)生代表重力的測量信號。如在本領(lǐng)域中已知的，在高分辨率的稱重單元中的各個元件之間的連結(jié)件被配置為柔性的樞轉(zhuǎn)件。柔性的樞轉(zhuǎn)件限定由樞轉(zhuǎn)件耦合的兩個元件之間的旋轉(zhuǎn)軸線。在由整件材料制造的稱重單元、也稱為整料的稱重單元中，柔性的樞轉(zhuǎn)件能夠以元件之間的薄材料連接部的形式實現(xiàn)。
[0005]在重力直接被通過測量轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的補償力補償?shù)念愋偷腅MFR稱重單元中，SP，在沒有通過杠桿系統(tǒng)降低的情況下，平行的導(dǎo)向件大多配置為彈簧元件、彈性連結(jié)件或膜片彈簧。在也稱為直接測量系統(tǒng)的這個類型的稱重單元中，單獨的測量轉(zhuǎn)換器以等同大小的補償力對抗負載的重力。如果多個測量轉(zhuǎn)換器被結(jié)合以補償重力，則測量轉(zhuǎn)換器中的每一個產(chǎn)生對應(yīng)的部分補償力。
[0006]在高分辨率的測力裝置中，柔性的樞轉(zhuǎn)件更薄并且因此也更易受到損壞，所述損壞能夠影響稱重結(jié)果或造成測力裝置不可用。例如，如果稱重盤被撞擊或如果平衡突然下降或下跌，則平行的導(dǎo)向件和其他構(gòu)件會過度受壓。因此，柔性的樞轉(zhuǎn)件、彈性連結(jié)件或膜片彈簧會彎折變形、破裂或甚至被毀壞。
[0007]在EMFR稱重單元中使用的測量轉(zhuǎn)換器能夠例如配置為永磁體中的導(dǎo)電線圈。線圈在大多數(shù)情況下設(shè)置在平衡梁上，而永磁體附連到固定的平行支腿。然而，永磁體設(shè)置在平衡梁上并且線圈附連到固定的平行支腿上的相反構(gòu)型也是可能的。在測力裝置的操作狀態(tài)下，電流流過線圈，由此產(chǎn)生補償力，所述補償力抵消放置在平衡上的負載。位置測量裝置記錄線圈從其平衡位置的偏轉(zhuǎn)，于是調(diào)節(jié)單元響應(yīng)于位置測量信號如此調(diào)節(jié)電流的大小，以使得線圈返回到其平衡位置。當線圈處于其平衡位置時，即，當作用在系統(tǒng)上的力的總和等于零時，電流的大小被測量以確定稱重結(jié)果，然后顯示稱重結(jié)果。
[0008]以上提及類型的過量應(yīng)力能夠也影響在磁體系統(tǒng)或位置測量裝置中的線圈。在測力裝置的生產(chǎn)過程中，調(diào)整稱重單元的步驟對于裝置的敏感性和準確性是重要的。僅只要在裝置已進行調(diào)整的狀態(tài)下，調(diào)整設(shè)定就是有效的。在過量應(yīng)力下，線圈在磁體系統(tǒng)中的對齊能夠改變，或位置感應(yīng)裝置能夠相對于平衡梁變位，結(jié)果稱重結(jié)果不再被正確地確定。
[0009]如果盡管存在對稱重單元的損壞而測力裝置仍給出表現(xiàn)為是稱重負載的測量，不論損壞是在柔性的樞轉(zhuǎn)件中、或由磁體系統(tǒng)中的線圈的位置改變或位置測量裝置相對于測力裝置已被校準的位置的位置改變而造成，則損壞不能由當前可用手段識別。雖然損壞，但是測力裝置提供稱重結(jié)果，即使該稱重結(jié)果是不正確的，因為測力裝置不表現(xiàn)為功能性受損，即，測力裝置似乎無錯誤地工作。
[0010]監(jiān)測和/或確定測力裝置的狀態(tài)的方法在文獻EP 1785703A1中公開，其中，測力裝置包括設(shè)定在殼體的內(nèi)部空間中的測力單元、以及測量在內(nèi)部空間中的、環(huán)境有關(guān)的參數(shù)的傳感器，環(huán)境有關(guān)的參數(shù)影響測力裝置的操作壽命時間。所述方法允許測力裝置的狀態(tài)被監(jiān)測，而無需打開殼體以確定測力裝置的狀態(tài)。然而，這個方法的缺點是，稱重單元由于過度壓力引起的損壞情況不能被檢測到，所述損壞情況例如是損壞的柔性的樞轉(zhuǎn)件或線圈或位置測量裝置的變位。
[0011]為了確保測力裝置正確地運行并且使用者能夠?qū)︼@示的測參量有信心，稱重單元必須以規(guī)則的間隔被檢驗。這個周期性的檢測在大多數(shù)情況下由制造商進行，這引起對使用者造成費用的測力裝置的停工時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供驗證測力裝置的功能性的方法。
[0013]所述方法還應(yīng)該可以在測力裝置的工作地點處并且由測力裝置自身進行。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，這些任務(wù)通過如權(quán)利要求1所述的、根據(jù)電磁力補償?shù)脑砉ぷ鞯?、用于測力裝置功能性的驗證的方法實現(xiàn)。
[0015]測力裝置包括固定的平行支腿和可移動的平行支腿，可移動的平行支腿用作接收放置在裝置上的稱重對象的負載并且由平行的導(dǎo)向件連接到固定的支腿。測力裝置還包括測量轉(zhuǎn)換器，測量轉(zhuǎn)換器通過傳遞力的連接部耦合到平行支腿并且包含線圈，所述線圈具有被導(dǎo)向的移動性地設(shè)置在磁體系統(tǒng)中并且能夠承載電流。也包括在測力裝置中的是位置傳感器，位置傳感器用作檢測線圈從其平衡位置相對于磁體系統(tǒng)的位置改變，所述位置改變由于將負載放置在可移動的平行支腿上而產(chǎn)生。流過線圈的電流以在線圈和磁體系統(tǒng)之間的電磁力的方式使線圈和連接到線圈或磁體系統(tǒng)的可移動的平行支腿返回到平衡位置和/或保持其處于平衡位置。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，測力裝置的至少一個系統(tǒng)表征條件(means)借助于處理器單元建立，并且系統(tǒng)表征條件與存儲在處理器單元的持久記憶文件中的、不可改變的至少一個系統(tǒng)參考條件相比較。基于所述比較，測力裝置的功能性被確定，于是測力裝置的動作發(fā)生，并且其中，電流的大小和線圈從其平衡位置偏轉(zhuǎn)的大小被用于驗證功能性。
[0017]由于根據(jù)本發(fā)明的方法，測力裝置能夠?qū)⒕€圈從其平衡位置的偏轉(zhuǎn)、或線圈在磁體系統(tǒng)內(nèi)的位置用于驗證功能性，因為線圈從其平衡位置偏轉(zhuǎn)的大小作為附加輸入信息被供應(yīng)給處理器單元。
[0018]測量轉(zhuǎn)換器能夠以不同方式設(shè)置在測力裝置中?；蛘呔€圈附連到可移動的平行支腿并且磁體系統(tǒng)附連固定的平行支腿，或者線圈附連到固定的平行支腿并且磁體系統(tǒng)附連到可移動的平行支腿。在任一情況下，線圈和磁體系統(tǒng)能夠相對于彼此移動。在大多數(shù)情況下由PID控制器調(diào)節(jié)的、流過線圈的電流在兩種情況下都引起線圈和磁體系統(tǒng)之間的電磁力，電磁力使線圈返回到其相對于磁體系統(tǒng)的平衡位置和/或保持線圈處于所述位置，當負載被放置在負載接收部分上時。具有被導(dǎo)向的移動性地設(shè)置在磁體系統(tǒng)中的線圈能夠配置有一個或多個繞組。磁體系統(tǒng)自身能夠是永磁體或電磁體，其中電流流過電磁體。在最常見的配置方式中，磁體系統(tǒng)附連到固定的部分，而線圈或者直接附連到負載接收部分或借助于一個或多個杠桿耦合到負載接收部分。這個構(gòu)型在大多數(shù)情況下是優(yōu)選的，因為較小的慣性質(zhì)量(在這種情況下的線圈質(zhì)量)允許較快地返回到平衡位置或更穩(wěn)定地附著在平衡位置。然而，也存在測力裝置，在所述測力裝置中，永磁體形式的磁體系統(tǒng)附連到可移動的部分的，例如以簡化電流到線圈的傳遞。
[0019]平衡位置是線圈在磁體系統(tǒng)中的位置，在所述位置，作用在系統(tǒng)上的所有力相互平衡。在杠桿系統(tǒng)中，這也對應(yīng)于平衡梁的零位置。由于線圈與平衡梁的連接，平衡梁從平衡位置的偏轉(zhuǎn)等效于線圈從平衡位置的偏轉(zhuǎn)。相同的情形應(yīng)用于磁體系統(tǒng)作為線圈的替代連接到平衡梁的情況。在這個上下文中，術(shù)語“平衡梁”指代的傳遞力的連接部的部分是單臂或兩臂杠桿，杠桿的平衡位置由位置傳感器監(jiān)測。在優(yōu)選構(gòu)型中，平衡梁的旋轉(zhuǎn)軸線、平衡梁的重力的質(zhì)心、第一杠桿臂到耦合件的連接以及施加測量轉(zhuǎn)換器的合成力的有效點位于一個共同的平面中。如果遇到這個情況并且如果無稱重負載被放置在測力裝置上，則平衡梁處于無轉(zhuǎn)矩的情況下并且總是處于平衡中，即使測力裝置支承在傾斜的支撐表面上。由前述點限定的平面也稱為杠桿中立平面。
[0020]在直接測量系統(tǒng)中，測量轉(zhuǎn)換器的線圈或磁體系統(tǒng)附連到力傳遞桿，力傳遞桿直接連接到負載接收部分，以使得沒有杠桿用于降低所施加的力。在直接測量系統(tǒng)中，線圈或磁體系統(tǒng)從其平衡位置的偏轉(zhuǎn)等效于力傳遞桿從其平衡位置的偏轉(zhuǎn)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選應(yīng)用是在微平衡裝置中，因為微平衡裝置在大多數(shù)情況下具有非常薄的柔性的樞轉(zhuǎn)件。這些平衡裝置能夠以0.001毫克的測量分辨率測量十克的稱重負載，即，具有一千萬分之一的精確性。因此僅需相對小量的過應(yīng)力就引起對微平衡裝置中的柔性的樞轉(zhuǎn)件的損壞。
[0022]本發(fā)明適于具有測量轉(zhuǎn)換器的測力裝置，所述測量轉(zhuǎn)換器以推動模式操