專利名稱：頂盤盤秤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種頂盤盤秤，更具體地說涉及一種具有架盤秤元件鏈(Roberval′s chain)和用于傳遞載荷的杠桿機(jī)構(gòu)的頂盤盤秤。要指出，本發(fā)明不僅能夠適用于具有電磁平衡型的載荷傳感部分的所謂電子秤，而且適用于具有載荷傳感器或用作載荷傳感部分的類似器件的所謂盤秤。
圖9(A)和(B)是常規(guī)的頂盤盤秤的平面圖和側(cè)視圖，

圖10表示其機(jī)構(gòu)。在這種頂盤盤秤中，樣品秤盤20利用架盤秤元件鏈10(其還稱為平行導(dǎo)桿)來支承。這就限制了樣品秤盤20橫向移動(dòng)和/或傾斜，使得樣品秤盤20在維持水平的同時(shí)豎直移動(dòng)。這就防止了由于樣品在樣品秤盤20上的偏移而產(chǎn)生的誤差，即所謂的偏移位置誤差(其還被稱為四角誤差)。
在架盤秤元件鏈10具有的結(jié)構(gòu)中，可動(dòng)立柱13通過兩個(gè)平行的水平元件連接到靜止立柱14上，這兩個(gè)元件即上和下水平元件11、12，每一個(gè)元件在其兩端都設(shè)有可彎曲部分11a、11b、12a、12b，它們用作鉸接部分。樣品秤盤20由可動(dòng)立柱13支承。作用在樣品秤盤20上的載荷由連接到可動(dòng)立柱13上的杠桿30傳遞到例如為載荷傳感器、電磁平衡機(jī)構(gòu)之類的載荷傳感部件40上。
杠桿30通常由彈性支軸31支承，并且在其一端設(shè)有一個(gè)力的作用點(diǎn)32，該力的作用點(diǎn)通過連接件50連接到可動(dòng)立柱13上。杠桿30的另一端連接載荷傳感部件40，使得作用在樣品秤盤20上的被測(cè)載荷按照1比幾到1比一百幾十的降低的比例傳給載荷傳感部件40。杠桿30的力的作用點(diǎn)32沿圖10中箭頭R表示的方向(即沿杠桿30擺動(dòng)的方向)是可變通的。為了在連接件50和可動(dòng)立柱13之間形成連接，形成一個(gè)彈性連接支軸51。因此，要做到保證彈性連接支軸51和可活動(dòng)的力的作用點(diǎn)32不僅能吸收由于將載荷施加到樣品秤盤20上而引起可動(dòng)立柱13沿前后方向的輕微位移，而且還能吸收由于杠桿30的傾斜引起的力的作用點(diǎn)32沿前后方向的輕微位移。
通常，在具有上述配置的架盤秤元件鏈10中，上和下水平元件11、12之間的平行度是很重要的。更確切地說，只有在上、下水平元件11、12彼此嚴(yán)格平行的條件下，才可消除在樣品秤盤20上的載荷的偏移位置誤差。即除非精確調(diào)節(jié)水平元件11、12使得圖9(B)中的距離H、H′彼此嚴(yán)格相等，否則就會(huì)產(chǎn)生偏移位置誤差。特別是，電磁平衡型的精密電子秤之類要求的精確度其數(shù)量級(jí)不大于μm。因此，這種調(diào)節(jié)并不是根據(jù)通過測(cè)量距離H和H′可能實(shí)現(xiàn)的水平而進(jìn)行的。在實(shí)際的調(diào)節(jié)中，對(duì)水平元件11、12之間的平行度要進(jìn)行微調(diào)，使得當(dāng)將載荷施加到樣品秤盤20上每個(gè)不同的位置時(shí)，在每個(gè)位置的測(cè)量值都不會(huì)改變。
對(duì)于用于調(diào)節(jié)架盤秤元件鏈10的平行度的機(jī)構(gòu)，一般公知的是如圖11中所示的機(jī)構(gòu)。更確切地說，由于利用了一個(gè)其一端彈性地固定到靜止立柱14而另一端是自由端的調(diào)節(jié)臂71，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺釘72使調(diào)節(jié)臂71的豎直移動(dòng)減少到d2/d1，因此使水平元件11或12的連接部分F產(chǎn)生細(xì)微的移動(dòng)(例如，公開號(hào)為63—308522的日本實(shí)用新型公報(bào))。此外，公知一種機(jī)構(gòu)，其中使用一個(gè)不同的螺釘作為調(diào)節(jié)螺釘72(公開號(hào)為63—35924的日本實(shí)用新型公報(bào))，以及一種機(jī)構(gòu)，其中通過利用尖劈原理使一個(gè)水平元件的連接部分F相對(duì)靜止立柱14產(chǎn)生細(xì)微移動(dòng)(公開號(hào)為62—40531的日本實(shí)用新型)以及其它類似機(jī)構(gòu)。
隨著近來對(duì)更小更薄的秤的需求，與已有技術(shù)的秤相比，更需要增加杠桿比率，以便利用很小的機(jī)構(gòu)測(cè)量大的載荷。然而，假如采用常規(guī)的裝置，當(dāng)它僅是以簡(jiǎn)單方式增加杠桿比率來降低秤的尺寸的話，偏移位置誤差則變大，不能滿足對(duì)秤的技術(shù)要求。
更確切地說，當(dāng)增加杠桿比率，以便將彈性支軸31和杠桿30的力的作用點(diǎn)32之間的距離L1縮短到大約1mm或更小時(shí)，特別是沿前后方向的偏移位置誤差隨載荷的大小變化。因此，即使利用上述的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對(duì)于某一載荷精確調(diào)節(jié)該偏移位置誤差，對(duì)另一載荷仍會(huì)產(chǎn)生偏移位置誤差。這就妨礙了這種秤投入實(shí)際使用。
圖1是說明一實(shí)施例的機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖，其中將第一發(fā)明應(yīng)用到一種電磁平衡型的電子秤；圖2是說明一特定實(shí)例配置的視圖，其中在圖1中所示實(shí)施例中的上水平元件11比下水平元件12的剛度低；圖3是說明當(dāng)一偏移放置的載荷作用到圖1中的機(jī)構(gòu)上時(shí)形成的工況的視圖；圖4是以幾何方式說明這樣一種條件的視圖，在這種條件下，使在圖1所示機(jī)構(gòu)中由于偏移放置的負(fù)載而產(chǎn)生的彈性連接支軸51的移動(dòng)量為0；圖5是說明一實(shí)施例的機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖，其中將第二發(fā)明應(yīng)用到一種電磁平衡型的電子秤；圖6是說明當(dāng)一偏移放置的載荷作用到圖5所示機(jī)構(gòu)上時(shí)形成的工況的視圖；圖7是說明本發(fā)明的另一實(shí)施例的工況的視圖，其中將彈性連接支軸51和杠桿30的力作用點(diǎn)32配置成使其從一垂線位置偏移的情況，該垂線將上、下水平元件的對(duì)應(yīng)可彎曲部分11a、12a彼此連接；圖8(A)和圖8(B)是說明第一發(fā)明的改進(jìn)的特定配置的視圖；圖9(A)和圖9(B)是具有架盤秤元件鏈和杠桿的頂盤盤秤的一般配置的平面圖和側(cè)視圖；圖10是說明圖9中的秤的機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；圖11表示利用調(diào)節(jié)臂來調(diào)節(jié)架盤秤元件鏈的平行度的常規(guī)機(jī)構(gòu)；以及圖12是圖10中的機(jī)構(gòu)的主要部分的放大視圖，說明由于偏移放置的載荷的作用各組成元件的位置怎樣變化。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種頂盤盤秤，其能夠解決常規(guī)的頂盤盤秤存在的上述問題，其中即使通過增加杠桿比率使機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊并薄型化，根據(jù)載荷的大小產(chǎn)生的偏移位置誤差變化仍很小，因此使得能夠在設(shè)計(jì)緊湊并薄型化的情況下由于具有較小的偏移位置誤差，使頂盤盤秤高度精確。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，如圖1所示，第一發(fā)明提供的一種頂盤盤秤包含一架盤秤元件鏈10，其具有(i)上、下兩個(gè)平行的水平元件11、12，每一個(gè)水平元件在其兩端都設(shè)有可彎曲部分，(ii)一個(gè)可動(dòng)立柱13和(iii)一個(gè)由水平元件11、12連接可動(dòng)立柱13的靜止立柱14；一由可動(dòng)立柱13支承的樣品秤盤20；一具有彈性支軸31和力的作用點(diǎn)32的杠桿30，該力的作用點(diǎn)32通過位于上、下水平元件11、12之間的彈性連接支軸51，連接到可動(dòng)立柱13上；以及一載荷傳感部分40，利用杠桿30將作用在樣品秤盤20上的載荷傳遞到其上，該頂盤盤秤的特征在于，對(duì)于上和下水平元件11、12，較接近彈性連接支軸51的水平元件(在圖1中為下水平元件)其剛度大于另一個(gè)水平元件(在圖11中為上水平元件11)。
水平元件11或12的剛度還包括在其兩端形成的每一個(gè)可彎曲部分11a、11b或12a、12b的剛度，以及更確切地說包括可動(dòng)或靜止立柱13或14沿水平方向的剛度。因而，上述的第一發(fā)明還包括一種裝置，其中包括其兩端可彎曲部分11a、11b、12a、12b的剛度的水平元件11、12本身的剛度彼此基本上相等，并且，連接到水平元件11、12各一端處的可動(dòng)主柱13或靜止立柱14被削弱，這樣離彈性連接支軸51較遠(yuǎn)的水平元件(圖1中的上水平元件11)的剛度與另一個(gè)水平元件(圖1中的下水平元件12)的剛度相比，顯然被削弱。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，如圖5所示，第二發(fā)明提供的頂盤盤秤包含與第一發(fā)明相同的架盤秤元件鏈10和杠桿30并且其中杠桿30的力的作用點(diǎn)32通過彈性連接支軸51連接到可動(dòng)立柱13上，該頂盤盤秤的特點(diǎn)在于，上和下水平元件11、12的剛度基本上相同，并且彈性連接支軸51的豎直位置位于上、下水平元件11、12之間的中心處。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)是基于下述發(fā)現(xiàn)，即發(fā)現(xiàn)在常規(guī)的頂盤盤秤中，當(dāng)杠桿比率超過某一限值時(shí)使偏移位置誤差增加，這是因?yàn)橛捎谄品胖玫妮d荷引起杠桿比率變化，使誤差量隨偏移放置的載荷大小的改變而變化。
通過采用上述的第一和第二發(fā)明的設(shè)置，使本發(fā)明能消除由于偏移放置的載荷引起的杠桿比率的變化，借此實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目的。
參閱圖10和12，如下的說明將討論(i)杠桿比率隨偏移放置的載荷變化的事實(shí)以及(ii)通過采用第一和第二發(fā)明中的每一個(gè)的裝置，如何消除由于偏移放置的載荷引起的杠桿比率的變化。圖10是說明一種頂盤盤秤的機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖，其中架盤秤元件鏈10的可動(dòng)立柱13由彈性連接支軸51連接到杠桿30的力的作用點(diǎn)32，而圖12是圖9中主要部分的放大圖。
在圖10中，當(dāng)樣品秤盤20上的載荷從位置a移動(dòng)到位置b時(shí)，一個(gè)拉伸力作用到架盤秤元件鏈10的上水平元件11上，使水平元件11被拉伸。另一方面，一個(gè)壓縮力作用到下水平元件12上，使水平元件12被壓縮。當(dāng)載荷移動(dòng)到位置c時(shí)，上水平元件11被壓縮，而下水平元件12被拉伸。
在上述類型的常規(guī)的頂盤盤秤中，上、下水平元件11、12的剛度基本上相同，且水平元件11或12的拉伸量基本上等于水平元件12或11的壓縮量。這一拉伸/壓縮量稱為δ4。根據(jù)偏移放置的載荷的位置，如圖12所示，各組成元件圍繞一連接上水平元件11的可彎曲部分11a和對(duì)應(yīng)的下水平元件12的可彎曲部分12a的直線的中點(diǎn)P產(chǎn)生移動(dòng)。
通常，當(dāng)力的作用點(diǎn)32和彈性連接支軸51之間的距離較長時(shí)，則精確度較好。相應(yīng)地，彈性連接支軸51的豎直位置低于在上、下水平元件11、12之間的中心位置。即A大于B。因此，當(dāng)作用在樣品秤盤20上的載荷位于秤盤的中心時(shí)，彈性連接支軸51從位置K移動(dòng)，當(dāng)載荷移動(dòng)到位置b時(shí)該支軸51移動(dòng)到位置Kb，并且當(dāng)載荷移動(dòng)到位置c時(shí)，支軸51移動(dòng)到位置Kc。
當(dāng)彈性連接支軸51移動(dòng)到位置Kb時(shí)，在力的作用點(diǎn)32和杠桿30的彈性支軸31之間的距離L′小于距離L1，并且杠桿比率從L1/L2變化到L1′/L2(其中L1′小于L1)。另一方面，當(dāng)彈性連接支軸51移動(dòng)到位置Kc時(shí)，L1增加，杠桿比率變化到L1″/L2(其中L1″大于L)。下面假設(shè)，在秤的稱重范圍內(nèi)的例如2kg的載荷在樣品秤盤20上進(jìn)行移動(dòng)。然后，如圖11所示的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，以調(diào)節(jié)架盤秤元件鏈10的平行度，使得垂直顯示值不變化。因此，形成一種狀態(tài)，在這種狀態(tài)下偏移位置誤差等于0。在這種情況下，意味著，通過使架盤秤元件鏈10的平行度產(chǎn)生變化，使由于上述的杠桿比率的變化引起的誤差被校正。那么，下面假設(shè)，在實(shí)現(xiàn)這種調(diào)節(jié)之后，使具有不同重量例如4kg的載荷在樣品秤盤20上移動(dòng)。在這種情況下，當(dāng)使4kg的載荷移動(dòng)的距離等于原2kg的載荷移動(dòng)距離的一半時(shí)，對(duì)樣品秤盤20的力矩變得等于對(duì)2kg載荷的力矩，并且作用在上、下水平元件11、12上的拉伸力和壓縮力彼此變得相等，而對(duì)k點(diǎn)的移動(dòng)量也彼此相等。然而，在這種情況下，由于載荷加倍，所以由于杠桿比率變化引起的誤差也加倍。因而，對(duì)于2kg載荷進(jìn)行的校正量對(duì)于4kg載荷就不夠了，因此產(chǎn)生誤差。實(shí)際上，4kg載荷的移動(dòng)距離等于原2kg載荷移動(dòng)的距離。因此，4kg的載荷的誤差進(jìn)一步增加。
上面已經(jīng)討論了為什么當(dāng)杠桿比率變大和距離L1短到約1mm或其以下時(shí)，偏移位置誤差會(huì)增加的原因。
鑒于上述內(nèi)容，本發(fā)明能消除在施加偏移位置的載荷時(shí)引起的點(diǎn)k(彈性連接支軸51)的移動(dòng)，借此防止由于偏移放置的載荷引起的杠桿比率的變化。
更確切地說，根據(jù)第一發(fā)明采用一種裝置，其中象常規(guī)方式所做的那樣，該彈性連接支軸51隨著其位置朝向其中一個(gè)水平元件的移動(dòng)就位，并且在其中較接近彈性連接支軸51的水平元件的剛度大于另一個(gè)水平元件。因而，上和下水平元件或下和上水平元件的延伸和壓縮量彼此不相等，由此防止了點(diǎn)k的移動(dòng)。當(dāng)下水平元件12較靠近彈性連接支軸51時(shí)，象上述實(shí)例中的一樣，下水平元件12的剛度高于上水平元件11。在這種情況下，如圖3中所示，形成關(guān)系式δ1＞δ2，其中δ1是由于偏移放置的載荷所引起的上水平元件11的延伸或壓縮量而δ2是由于偏移放置的載荷所引起的下水平元件12的壓縮或延伸量。因此，點(diǎn)k的移動(dòng)量很小。理論上，當(dāng)使δ1和δ2之間的比率等于如下所示A和B間的比率時(shí)就消除了點(diǎn)k的移動(dòng)；δ1/δ2＝A/B…(1)如下的說明將證明上述關(guān)系。
如圖4中表示的幾何圖形，建立如下的關(guān)系式δ＝θ(C-B) ....(2)θ=δ1+δ2H----(3)]]>Cδ2=H-Cδ1...C=δ2δ1+δ2H----(4)]]>...δ=δ1+δ2H·(δ2δ1+δ2H-B)]]>=δ2-δ1+δ2HB----(5)]]>其中C是在各有關(guān)組成元件的位移的中心即中點(diǎn)P和下水平元件11之間的距離，θ是一角度，即由于偏移放置的載荷使得連接上水平元件11在可動(dòng)立柱13側(cè)的可彎曲部分11a和下水平元件12在可動(dòng)立柱13側(cè)的可彎曲部分12a的直線相對(duì)于垂線傾斜的角度，以及δ是在此時(shí)點(diǎn)k的移動(dòng)量。
為了使由于偏移放置的載荷引起的點(diǎn)k的移動(dòng)等于0，將0代入方程(5)中的δ，然后得到如下的方程δ2=BH(δ1+δ2)----(6)]]>BH=δ2δ1+δ2,...δ2A=δ1B----(7)]]>因此，當(dāng)滿足方程(1)時(shí)，點(diǎn)k的移動(dòng)被消除。
此外，通過削弱可動(dòng)立柱13或靜止立柱14沿水平方向的剛度，離彈性連接支軸51較遠(yuǎn)的上水平元件11可以比下水平元件12顯著降低剛度。因而，當(dāng)由于使上、下水平元件11、12的剛度無差別而有意地削弱可動(dòng)立柱13或靜止立柱14的剛度時(shí)，所產(chǎn)生的影響等效于利用使水平元件11本身削弱剛度而水平元件12本身不變的裝置產(chǎn)生的影響。
另一方面，根據(jù)第二發(fā)明采用一種裝置，其中象常規(guī)方式所做的一樣，使上、下水平元件11、12的剛度基本相同，并且在其中，使彈性連接支軸51的豎直位置位于在上、下水平元件11、12之間的中心處。因此，如圖6所示，由于偏移放置的載荷引起的上或下水平元件11、12的延伸或壓縮量δ3等于由于偏移放置的載荷引起的下或上水平元件12、11的壓縮或延伸量δ3，并且彈性連接支軸51(點(diǎn)k)位于由于這種延伸或壓縮引起各組成元件位移的中心點(diǎn)。這就消除了點(diǎn)k的移動(dòng)。
圖1是一優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖，其中將第一發(fā)明應(yīng)用到一種電磁平衡型的電子秤上。
一架盤秤元件鏈10具有的基本結(jié)構(gòu)等同于在圖9和10中所示的常規(guī)結(jié)構(gòu)，其中可動(dòng)立柱13由上、下水平元件11、12連接到靜止立柱14上，在上、下水平元件的每一個(gè)的兩端處都設(shè)有可彎曲部分11a、11b或12a、12b，并且其中樣品秤盤20由可動(dòng)立柱13支承。
象常規(guī)的秤一樣，作用在可動(dòng)立柱13上的載荷通過由彈性支軸31支承的杠桿30傳遞到一個(gè)用作載荷傳感部分的電磁力發(fā)生裝置40上。更確切地說，配置在杠桿30的一端上的力的作用點(diǎn)32利用連接件50通過彈性連接支軸51連接到可動(dòng)立柱13上。將電磁力發(fā)生裝置40的力檢測(cè)線圈42固定到杠桿30上的相對(duì)于彈性支軸31為與力的作用點(diǎn)32相反的一側(cè)上。在該電磁力發(fā)生裝置40中，固定在杠桿30上的力檢測(cè)線圈42以可動(dòng)方式處于由一主要包含永久磁鐵41a的磁路41產(chǎn)生的靜態(tài)磁場(chǎng)中。杠桿30的位移利用一個(gè)用于檢測(cè)在杠桿30另一端中的切口的位置的位移傳感器34來檢測(cè)?？刂屏z測(cè)線圈42中流動(dòng)的電流，使位移檢測(cè)的結(jié)果始終為0。根據(jù)這一電流的大小檢測(cè)在樣品秤盤20上的載荷。
彈性連接支軸51的豎直位置與上水平元件11相比更接近架盤秤元件鏈10的下水平元件12。即A大于B，其中A是上水平元件11和彈性連接支軸51之間的豎直距離，B是下水平元件12和彈性連接支軸51之間的豎直距離。
下水平元件12的剛度高于上水平元件11。更確切地說，如圖2(A)所示，上水平元件11在主體部分的厚度t1小于下水平元件12，或者上水平元件11在每個(gè)可彎曲部分的厚度t2小于下水平元件12。此外，上水平元件11在主體部分的寬度窄于下水平元件12。
相反，上、下水平元件11、12作得使其厚度t1和t2彼此相等，同時(shí)，切口S僅形成在上水平元件11上以便形成如圖2(B)所示的彈性部分E，該圖是上水平元件11的局部平面圖。
另外，將上水平元件11的可彎曲部分11a、11b中的每一個(gè)的寬度W做得小于下水平元件12的可彎曲部分12a、12b中的每一個(gè)的寬度(見圖2(B))。
調(diào)節(jié)上、下水平元件11、12間的剛度比，使得δ1/δ2A/B…(8)其中δ1是由于偏移放置的載荷引起的上水平元件11的延伸/壓縮量，δ2是由于偏移放置的載荷引起的下水平元件12的壓縮/延伸量。
在上述實(shí)施例中，下面假設(shè)滿足方程(8)。如圖3所示，即使由于偏移放置的載荷引起上和下水平元件11、12延伸或壓縮，彈性連接支軸51也很難移動(dòng)。因此，即使將杠桿比率增加并且使彈性支軸31和杠桿30的力作用點(diǎn)32之間的距離降低到大約1mm或其以下，偏移放置的載荷也不會(huì)增加。
如下的說明將討論第二發(fā)明的裝置，它也可應(yīng)用于電磁平衡型電子秤的情況。圖5是說明第二發(fā)明的機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。
在這個(gè)實(shí)施例中，關(guān)于架盤秤元件鏈10的機(jī)構(gòu)以及杠桿30和載荷傳感部分40之類的基本結(jié)構(gòu)分別與上述實(shí)施例中的相同。因此，利用在圖1中使用的相同參考標(biāo)號(hào)來標(biāo)注相同的部分，并略去對(duì)它們的說明。
圖5中所示實(shí)施例的特征在于，架盤秤元件鏈10的上、下水平元件11、12的剛度基本上相同，并且彈性連接支軸51的豎直位置位于在上、下水平元件11、12之間的距離H的中心處。
根據(jù)圖5中的設(shè)置，由于偏移放置的載荷引起的上、下水平元件11、12的延伸和壓縮量彼此相等，該量下面稱為δ3。如圖6中所示，由于這一延伸/壓縮量δ3，彈性連接支軸51很難移動(dòng)。
在上述的每一個(gè)實(shí)施例中，彈性連接支軸51和杠桿30的力的作用點(diǎn)32均位于一條垂直線上，該直線將上、下水平元件11、12的對(duì)應(yīng)的可彎曲部分11a、12a彼此連接。從位置的相互關(guān)系來看，這種配置是理想的。然而，本發(fā)明并不總是需要以上述的方式配置。實(shí)際上，如圖7所示，彈性連接支軸51和力的作用點(diǎn)32位置上可以從將對(duì)應(yīng)的上、下可彎曲部分11a、12a彼此連接的垂直線上移開ε。更確切地說，為了制備具有不同稱重范圍的同一系列的各種類型的盤秤/秤，每一個(gè)盤秤/秤的制造商通常根據(jù)各稱重范圍而分別提供具有各種不同的杠桿比率的盤秤/秤。因此，對(duì)于所有類型的盤秤/秤中的每一種，要應(yīng)用上述的理想位置關(guān)系是困難的。因而，要更優(yōu)先考慮選擇這樣一種位置關(guān)系，以便達(dá)到稱重范圍/靈敏度的預(yù)期的分辨率，這是所要實(shí)現(xiàn)的最困難的性能。
下面假設(shè)采用如圖7中所示的位置關(guān)系。當(dāng)由于偏移放置的載荷引起上、下水平元件11、12延伸/壓縮時(shí)，彈性連接支軸51位置所在的點(diǎn)k豎直移動(dòng)γ。然而，因?yàn)橛呻姶帕Πl(fā)生裝置40產(chǎn)生的電磁力作用使杠桿30維持在恒定的姿態(tài)，僅有可動(dòng)立柱13可豎直移動(dòng)。當(dāng)可動(dòng)立柱13豎直移動(dòng)時(shí)，架盤秤元件鏈10的上、下水平元件11、12按照相同的角度傾斜，使得水平元件11，12之間的平行度并沒有超出范圍。此外，架盤秤元件鏈10的可彎曲部分11a、11b、12a、12b的恢復(fù)力與水平元件11、12的傾斜度成比例并且不太受載荷量的影響?？傊?，根據(jù)可動(dòng)立柱13的豎直移動(dòng)量(與在樣品秤盤20上的作用力矩按比例增加)，可以調(diào)節(jié)架盤秤元件鏈10的平行度，使得誤差近于0。上述部分還可以應(yīng)用到圖1和圖5中所示的每一個(gè)實(shí)施例中。另外，要保證在ε≤約3mm的范圍內(nèi)不會(huì)遇到問題。
當(dāng)然重要的是，在上述實(shí)施例中的架盤秤元件鏈10的上、下水平元件11、12的延伸/壓縮量δ1、δ2、δ3必須不僅包含上、下水平元件11、12本身的延伸/壓縮量，而且還包括可彎曲部分11a、11b、12a、12b的彎曲。因而，上、下水平元件11、12的剛度也包括可彎曲部分11a、11b、12a、12b的剛度。
水平元件11、12固定到立柱13、14上，當(dāng)可動(dòng)立柱13或靜止立柱14的剛度太弱以至于被忽略時(shí)，水平元件11、12中的每一個(gè)的實(shí)際剛度受可動(dòng)立柱13或靜止立柱14的剛度的影響。
作為第一發(fā)明的一種改進(jìn)，其中使在上、下水平元件11、12之間的剛度有差別，可以降低可動(dòng)或靜止立柱13或14的剛度，使得距彈性連接支軸51較遠(yuǎn)的水平元件的剛度，即圖1所示實(shí)施例中的上水平元件11的剛度顯著弱于下水平元件12的剛度。這種改進(jìn)可以產(chǎn)生的工作效果等同于利用圖1和2所示裝置產(chǎn)生的效果。第一發(fā)明也包括這種裝置。
圖8(A)和8(B)表示了一特定實(shí)例的配置，其中通過削弱可動(dòng)立柱13的剛度，與下水平元件12相比較，上水平元件11的剛度顯著被削弱。
在圖8(A)中，在可動(dòng)立柱13中的鄰近固定上水平元件11的部分處豎直地形成一個(gè)切口13a。這就削弱了沿水平方向的可動(dòng)立柱13的剛度。
在圖8(B)中，在分別固定上水平元件11和下水平元件12的可動(dòng)立柱13的部分附近，該處的可動(dòng)立柱13較細(xì)。在這種情況下，形成關(guān)系式L1＜L2。這也削弱了可動(dòng)立柱13沿水平方向的剛度。
應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，為了削弱可動(dòng)立柱13或靜止立柱14的剛度還有另外一些結(jié)構(gòu)。例如，通過使可動(dòng)立柱13或靜止立柱14局部地或整體地以細(xì)長方式構(gòu)成，將可以消除點(diǎn)k的移動(dòng)。
在圖1所示的第一發(fā)明的裝置中，使杠桿30的位置離上水平元件11比離下水平元件12更近。然而，也可以使杠桿30所處位置更接近下水平元件12。在這種設(shè)置中，根據(jù)精確度的要求，通過支軸51將力的作用點(diǎn)32連接到可動(dòng)立柱13的彈性連接支軸51所處的位置最好比較接近上水平元件11。因而，與下水平元件12相比較，需要增加上水平元件11的剛度。當(dāng)然，第一發(fā)明也可以包含這樣的設(shè)置。
此外，在上述的每一個(gè)實(shí)施例中，都是將本發(fā)明應(yīng)用于利用電磁力發(fā)生裝置40作為載荷傳感部分的電磁平衡型電子秤。當(dāng)然，本發(fā)明也能應(yīng)用于具有例如載荷傳感器件等其它類型的載荷傳感部分的電子秤。
權(quán)利要求
1.一種頂盤盤秤，包含一架盤秤元件鏈，該元件鏈具有(i)上和下兩個(gè)平行的水平元件，在每個(gè)元件的兩端設(shè)有可彎曲的部分，(ii)一可動(dòng)立柱和(iii)一靜止立柱，其由所述的兩個(gè)水平元件連接到所述可動(dòng)立柱上；一由所述可動(dòng)立柱支承的樣品秤盤；一具有彈性支軸和力的作用點(diǎn)的杠桿機(jī)構(gòu)，所述力的作用點(diǎn)通過位于在所述上、下水平元件之間的彈性連接支軸連接到所述可動(dòng)立柱上；以及一載荷傳感部分，利用所述杠桿機(jī)構(gòu)使在所述樣品秤盤上的載荷傳遞到該載荷傳感部分上，所述頂盤盤秤的特征在于，其中一個(gè)較接近所述彈性連接支軸的所述水平元件的剛度大于另一個(gè)水平元件的。
2.如權(quán)利要求1所述的頂盤盤秤，其特征在于，所述的較接近所述彈性連接支軸的水平元件的主體部分的厚度大于所述另一個(gè)水平元件的。
3.如權(quán)利要求1所述的頂盤盤秤，其特征在于，所述的較接近所述彈性連接支軸的水平元件在其兩端的每一彈性部分的厚度比所述另一個(gè)水平元件的大。
4.如權(quán)利要求1所述的頂盤盤秤，其特征在于，所述的較接近所述彈性連接支軸的水平元件的寬度比所述另一個(gè)水平元件的大。
5.如權(quán)利要求1所述的頂盤盤秤，其特征在于，所述上、下水平元件的主體部分的厚度以及在其兩端的每一個(gè)可彎曲部分的厚度相同，以及僅在距所述彈性連接支軸較遠(yuǎn)的水平元件中形成一切口，使得所述水平元件是可彎曲的。
6.一種頂盤盤秤，包含一架盤秤元件鏈，該元件鏈具有(i)上、下兩個(gè)平行的水平元件，在每個(gè)元件的兩端設(shè)有可彎曲的部分，(ii)一可動(dòng)立柱及(iii)一靜止立柱，其由所述水平元件連接到所述可動(dòng)立柱上；一由所述可動(dòng)立柱支承的樣品秤盤；一具有彈性支軸和力的作用點(diǎn)的杠桿機(jī)構(gòu)，所述力的作用點(diǎn)通過位于在所述上、下水平元件之間的彈性連接支軸連接到所述可動(dòng)立柱上；以及一載荷傳感部分，利用所述杠桿機(jī)構(gòu)將在所述樣品秤盤上的載荷傳遞到所述載荷傳感部分上，所述頂盤盤秤的特征在于，所述上、下水平元件的剛度基本上相同，并且所述靜止立柱的剛度被削弱，使得距所述彈性連接支軸較遠(yuǎn)的水平元件的剛度顯著小于另一水平元件的剛度。
7.一種頂盤盤秤，包含一架盤秤元件鏈，該元件鏈具有(i)上和下兩個(gè)平行的水平元件，在每個(gè)元件的兩端設(shè)有可彎曲的部分，(ii)一可動(dòng)立柱和(iii)一靜止立柱，其由所述兩水平元件連接到所述可動(dòng)立柱上；一由所述可動(dòng)立柱支承的樣品秤盤；一具有彈性支軸和力的作用點(diǎn)的杠桿機(jī)構(gòu)，所述力的作用點(diǎn)通過位于在所述上、下水平元件之間的彈性連接支軸連接到所述可動(dòng)立柱上；以及一載荷傳感部分，利用所述杠桿機(jī)構(gòu)將在所述樣品秤盤上的載荷傳遞到該載荷傳感部分上，所述頂盤盤秤的特征在于，所述上、下水平元件的剛度基本上相同，并且，所述可動(dòng)立柱的剛度被削弱，使得距所述彈性連接支軸較遠(yuǎn)的水平元件的剛度明顯地小于另一個(gè)水平元件的剛度。
8.一種頂盤盤秤，包含一架盤秤元件鏈，該元件鏈具有(i)上和下兩個(gè)平行的水平元件，在每個(gè)元件的兩端設(shè)有可彎曲的部分，(ii)一可動(dòng)立柱和(iii)一靜止立柱，其由所述水平元件連接到所述可動(dòng)立柱上；一由所述可動(dòng)立柱支承的樣品秤盤；一具有彈性支軸和力的作用點(diǎn)的杠桿機(jī)構(gòu)，所述力的作用點(diǎn)經(jīng)一位于所述上、下水平元件之間的彈性連接支軸連接到所述可動(dòng)立柱上；以及一載荷傳感部分，利用所述杠桿機(jī)構(gòu)將在所述樣品秤盤上的載荷傳遞到所述載荷傳感部分，所述頂盤盤秤的特征在于，所述上、下水平元件的剛度基本上相同，并且所述彈性連接支軸的位置沿豎直方向處在所述上、下水平元件之間的中心處。
全文摘要
一種頂盤盤秤具有一架盤秤元件鏈和載荷重量傳遞杠桿，前者的可動(dòng)立柱由彈性連接支軸連接杠桿的力作用點(diǎn)，在架盤秤元件鏈的上下水平元件之中較接近彈性連接支軸的水平元件的剛度大于另一水平元件；或者它們的剛度相等，彈性連接支軸位于上、下水平元件之間的中點(diǎn)處。這樣防止或降低了由偏置載荷引起的彈性連接支軸的前后運(yùn)動(dòng)。即使頂盤盤秤做得緊湊并薄化，杠桿的杠桿比率增加，頂盤盤秤也會(huì)由于偏移位置誤差較小而具有高精度。
文檔編號(hào)G01G21/24GK1130756SQ95119118
公開日1996年9月11日 申請(qǐng)日期1995年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月5日
發(fā)明者河本晟, 島內(nèi)邦夫, 西林一夫, 深井秋博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島津制作所