用於電子秤的校準重量部件的製作方法

2023-07-11 01:56:51 1

專利名稱：用於電子秤的校準重量部件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於電子秤的校準重量部件，特別是涉及一種用於校準重量部件的驅動機構。
背景技術：
在許多情況下，電子秤藉助於內部校準重量體校準。為了實施校準，限定質量的校準重量體被使得與力傳遞機構形成力傳遞接觸，所述力傳遞機構設置在秤的力測量單元中，藉此確定參考重量。基於該參考值，可調節秤的進一步的稱重參數。在校準已被成功完成之後，校準重量體與力傳遞機構之間的接觸再次被釋放，且校準重量體鎖定在待用位置。 在該過程中，校準重量體從待用位置移動到校準位置，且藉助於轉移機構返回，所述轉移機構包括與驅動機構配合的至少一個提升元件。在校準位置，校準重量體與力傳遞裝置形成力傳遞接觸，而在待用位置未形成力傳遞接觸。現有技術提供了多種類型的提升元件和多種形式的校準重量部件。公開於EP0468159B1的校準重量體藉助於相對彼此水平滑動的楔塊對垂直移動， 因此被使得與秤的力傳遞裝置形成力傳遞接觸。該提升元件藉助於電機和水平定向的心軸驅動，所述心軸連接到楔塊。描述於EP0955530A1中的裝置同樣實現了校準重量體的垂直提升和下降。重量體擱設在通過電驅動提升元件移動的座上。DE20318788U1描述了一種部件，其中，單件式形成的校準重量體通過坡道狀提升元件被提升和下降，其中，提升元件通過線性驅動裝置致動並執行一種傾斜平移運動。在許多秤中，如EP0955530A1中所公開的那樣，校準重量部件和力傳遞裝置一個設置在另一個之後。然而，校準重量體也可例如分成兩個校準重量體，且可側面加裝到力傳遞裝置，類似於EP0789232B1中公開的圓柱形校準重量體。兩個相同的重量體設置在力傳遞裝置的兩相反側。描述了用於移動校準重量體的兩個不同的機構。在第一種情況下，配備有引導銷的校準重量體擱設在被構造成支撐件的校準重量座上。為了執行校準，在一側鉸接的校準重量座被傾斜，藉此，校準重量體下降並設在兩個校準重量載體上，所述校準重量載體連接到力傳遞裝置且被構造成槓或槓桿。第二種情況下，處於其待用位置的重量體被保持在校準重量座上，所述校準重量座設置在校準重量載體之間，所述校準重量載體連接到力傳遞裝置。為了執行校準，校準重量體被使得通過校準重量座的垂直向下運動與校準重量載體接觸。DE20119525U1公開了一種校準重量部件，其具有用於校準機構的提升裝置，所述提升裝置包括兩個角形槓桿，所述槓桿具有固定在殼體中的支點安裝部，其中垂直槓桿臂通過水平滑動件彼此連接，且校準重量體承載在水平槓桿臂上。
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上述提升元件通常由伺服電機驅動。使用伺服電機的不足是，它在秤的力測量單元中佔據相當大的空間，因此，力傳遞單元以及秤本身被不必要地擴大。尤其是在高度靈敏的電子秤中，稱重結果受靜電電荷和相互作用的影響、甚至被改變。用於驅動轉移機構的伺服電機包含非導電的齒輪箱構件，所述齒輪箱構件通過在操作過程中出現的摩擦會產生靜電電荷。最終的靜電場、以及傳統電機的電磁場會足夠強地影響稱重結果，特別是在高靈敏度的秤中。幾乎所有的現有技術的校準重量部件均具有相當大的驅動機構。因此，為了改進校準重量部件，特別需要對轉移機構的驅動源進行優化和使其小型化。驅動源需要非常小、 緊湊並靈活地滿足不同的應用要求。

發明內容
上述任務通過根據獨立權利要求的校準重量部件和電子秤解決。所述用於具有力傳遞機構的電子秤的校準重量部件包括可連接到秤的力傳遞機構的至少一個校準重量體， 且它還包括驅動源、和用於校準重量體的引導運動的轉移機構。所述驅動源包括與轉移機構一起工作的致動器和驅動致動器的至少一個壓電元件。所述壓電元件與驅動輪相互作用，所述驅動輪設置在校準重量部件的中心，且驅動同樣定位在中心的軸，其中，所述相互作用在沿一個方向的行進過程中通過摩擦接觸力的重複咬合和釋放產生。在本發明的情況下使用的術語「致動器」包含執行運動的驅動機構的多個元件，其中，通常由於至少兩個元件一起工作而產生所希望類型和方向的運動特性。配有包括壓電元件的驅動機構的校準重量部件具有的優點在於，僅需要小的空間來將驅動機構加到校準重量部件。驅動機構小而緊湊，因此可放置在任何所希望的位置上。 作為另一優點，可避免驅動機構或其構件中的靜電電荷的積聚。驅動機構還不具有可幹擾秤的力測量單元的操作的磁性或可磁化的構件，所述力測量單元根據電磁力補償原理操作。校準重量部件的轉移機構包括提升元件、校準重量座和引導裝置。所述提升元件包括產生行進運動的軸、和提昇平臺或引導平臺。所述提昇平臺或引導平臺可與所述校準重量座連接成一體。這種配置形式的一個優點在於，由於其與軸的剛性連接，校準重量座不會翻倒。該特點通過引導裝置進一步增強。然而，引導裝置的主要功能是防止提昇平臺或引導平臺在行進運動過程中轉動。這樣做的效果是特別是使校準重量座、進而校準重量體本身產生垂直運動，從而當進行校準時，校準重量體可與秤的力測量單元的力傳遞裝置形成力傳遞接觸。在已經成功完成校準後，該力傳遞接觸必須被再次釋放，且轉移機構需要返回到其待用位置。該任務通過驅動機構工作時所藉助的特別有利的方式解決，因為運動方向通過這種類型的驅動機構是可逆的，這意味著向上和向下運動藉助於相同的元件完成。該驅動機構具有另外的優點在於，它容易在控制校準重量體的運動中實現所需的速度曲線，所述校準重量體藉助於轉移機構行進到其校準位置或從其校準位置返回。有利地，校準重量體的移交、即它與力傳遞裝置形成力傳遞接觸的那個階段以最低的可能速度執行，以儘可能地避免振動以及還可使得校準重量體精確地擱設在連接到力傳遞機構的校準重量載體上。
作為另一獨特的特點，由於驅動機構的自鎖特性，因此當沒有電流流入驅動機構時，在絕大部分情況下可在垂直方向上移動的校準重量座被固定不動。在校準重量部件的另一可能構型中，驅動機構配有轉動壓電電機、特別是行波電機或具有環形壓電元件的電機，所述電機具有軸，提升元件藉助於作為軸的整體部分的心軸在軸上執行垂直運動。在本發明的主題的另一改進中，驅動機構可被配備成執行傳感器功能，以監測轉移機構的正確工作。對用於激勵壓電元件的電流或反饋迴路的感應的監測可例如用於確定提升元件和校準重量體的位置。在優選的實施例中，校準重量部件的驅動機構的壓電元件具有推動指，所述推動指沿著橢圓形路徑移動，其中，在該運動過程中，所述推動指可周期性地與驅動輪形成接觸、即形成摩擦或形狀配合咬合。這種類型的壓電驅動例如描述於W001/71899中。該推動指使驅動輪以及具有外螺紋的軸轉動，同時具有內螺紋的引導平臺被設置為沿著軸移動。由於驅動裝置不利地產生熱，驅動裝置設置在底板中的凹部內，力傳遞裝置安裝在所述底板上。底板可在凹部區域具有減小的厚度，在此，可設置用於提升元件的至少一部分、例如可被開口中的軸承約束的軸的通道的開口。因此，過量的熱通過底板和可能通過殼體被帶走。


下面附圖中示出了與電子秤的力傳遞裝置相關的校準部件的配置和校準重量部件的優選實施例，附圖包括圖1示出了電子秤的力傳遞裝置和校準重量部件的示意性側視圖，其中所述力傳遞裝置具有細長的校準重量載體，所述校準重量部件沿力傳遞裝置的縱向尺度設置，其中校準重量體處於其待用位置；圖2示出了圖1的力傳遞裝置和校準重量部件在校準過程中的示意性側視圖；圖3示出了具有與圖1和2中所示的轉移機構不同的轉移機構的校準重量部件的側視圖；圖4示出了圖3的校準重量部件的俯視圖；圖5以分解透視圖示出了圖3和4的校準重量部件；圖6以側視圖示出了作為圖1的放大細節的校準重量部件，其中，驅動機構設置在底板的凹部中。
具體實施例方式圖1和2示出了例如電子秤中的從側面看時的校準重量部件4、和其相對於力測量單元的力傳遞裝置1的位置。圖1示出了處於其待用位置的校準重量部件4，而圖2示出了在校準過程中的狀態。力傳遞裝置1包括平行引導機構，所述平行引導機構具有靜止的平行四邊形腿部5、和通過兩個平行四邊形引導件6結合到靜止平行四邊形腿部5的可移動的平行四邊形腿部7。可移動的平行四邊形腿部通過截頭錐8連接到稱重盤(在該圖中未示出)。通過在盤上放置負載，可移動平行四邊形腿部7可沿重力方向相對於靜止平行四邊形腿部5移位。力傳遞裝置1包括第一連接元件9，所述第一連接元件9將引導到可移動平行四邊形腿部7上的力傳遞到槓桿機構。在所示的力傳遞裝置1中的槓桿機構具有第一降力槓桿10，所述第一降力槓桿10通過第二連接元件12連接到第二槓桿11。第一和第二連接元件9、12通過變細(thirmed-down)的柔性樞轉部分分別作用在第一和第二槓桿10、11上。可移動的平行四邊形腿部7在重力方向上的移位使得力傳遞到槓桿機構，所述槓桿機構將藉助槓桿作用減小的力傳遞到電磁力補償系統41，所述電磁力補償系統41在此未詳細示出。平行引導機構5、6、7，第一和第二連接元件9、12，和第一和第二槓桿10、11以大致磚塊形材料塊通過這種方式形成，使得其材料域通過成薄的線性切口 13的形式的無材料間隙彼此分離，所述薄的線性切口 13在與其最大外表區域垂直的方向上橫過材料塊。線性切口 13優選藉助於電火花腐蝕製造。顯然，無材料的間隙也可通過磨削過程產生。槓桿10設有通孔，兩個校準重量載體2在第一槓桿10的輸入側藉助於作為較短槓桿的延伸部的合適的緊固件44加裝在此處。校準重量載體2中的第二個與第一個載體平行地設置在力傳遞機構1的相反側，且在該圖中被遮擋。可從圖1看出，只要秤處於稱重模式，校準重量體3就擱設在校準重量座14上，且被靠著校準重量部件的側向部分21推壓，所述側向部分21被構造成駐留支架。為了具有更好的可見性，在該視圖中以及在圖2中省去了前面的側向部分。校準重量體3當處於其待用位置時完全從力傳遞裝置的槓桿機構脫開。為了執行校準，校準重量體藉助於轉移機構下降到兩個校準重量載體2上，因此， 被使得與槓桿機構形成力傳遞接觸，如圖2所示。在該圖示中，校準重量體3完全擱設在校準重量載體2上，且不與校準重量座14接觸。在該視圖中，轉移機構被校準重量座14所遮擋，因此，在圖1和2中看不見。轉移機構包括提升元件和驅動機構，所述提升元件中僅有提昇平臺16在該圖示中可見，所述驅動機構在此也不可見(參見圖3和4)。校準重量部件的被構造成駐留支架的兩個側向部分21在校準重量體3處於其待用位置時固定校準重量體3 (參見圖1)。為了接收校準重量體3，側向部分21具有大致圓形的凹口。在其待用位置，校準重量體3擱設在校準重量座14上。驅動機構是自鎖的，這意味著，所述驅動機構在動力被斷開時保持在它所處的位置，且被調節成使校準重量體3以輕微的力推壓在駐留支架21上，藉此，校準重量體被防止因落下或震動而被移出。在所示的實施例中，校準重量座14穩固地連接到提昇平臺16，且通過兩個引導杆 25被引導成做垂直運動，所述引導杆25緊固到側向部分21且通過校準重量座14中的兩個細長孔24。細長孔M對校準重量座14的垂直移位路徑進行限制，且還用作安全保護裝置，以防止校準重量座可能翻倒。圖3以從圖1的箭頭A所示的方向的側視圖示出了校準重量部件104的另一實施例。與圖1和2中的元件相同的元件以相同的附圖標記表示且在此不再進行描述。校準重量部件104包括轉移機構，所述轉移機構具有提升元件23，所述提升元件 23與驅動機構的致動器18 —起工作。驅動機構包括壓電元件19，所述壓電元件19在橢圓形路徑上移動推動指20。在該運動的過程中，推動指20周期性地與設置在校準重量部件 104的中心的驅動輪17形成接觸、即與驅動輪17摩擦咬合，藉此，驅動輪被使得轉動。同樣對正於中心的軸沈穩固地連接到驅動輪17。軸沈具有外螺紋，所述外螺紋嚙合引導平臺116中的內螺紋孔，使得引導平臺可沿著軸沈上下垂直移動。校準重量座114位於引導平臺116的上方。在所示的實施例中，校準重量座與引導平臺116—起形成一個整體。這使得引導平臺例如不會被放置在校準重量座114上的校準重量體103翻倒。藉助於引導裝置，引導平臺116受到約束，使得它在與運動方向垂直的平面上不具有自由度。引導裝置具有兩個引導柱27，所述引導柱27穩固地與轉移機構的基部22連接，且穿過校準重量體103 和引導平臺116。通過校準重量體103的通道相對於引導柱具有非接觸的間隙。為了升起帶有校準重量座114的引導平臺116，即當校準重量體103要被抬離校準重量載體(在此未示出)時，引導平臺116及擱設在校準重量座114上的校準重量體103沿著引導柱27向上滑行，直到校準重量體103達到止擋部四，所述止擋部四限制向上方向的行程範圍。當帶有校準重量座114的引導平臺116下降時，即將校準重量體103設置在校準重量載體(在此未示出)上以執行校準測量時，引導平臺116及擱設在校準座114上的校準重量體103 沿著引導柱27向下滑行，直到行程限制盤36與基部22的部分形成接觸，所述行程限制盤 36分別連接到每個引導柱27。在該情形下，校準重量體不再擱設在校準重量座114上，而是擱設在校準重量載體上。校準重量體103為大致圓柱形狀，且具有兩個圓周凹槽30，用於咬合校準重量載體(在此未示出)。在校準重量部件104的俯視圖中，圖4示出了驅動輪17和推動指18是如何一起工作的。推動指優選由鋁製成，且一體地連接到環32(參見圖3)，驅動機構的壓電元件19 通過擠壓配合保持在環32中。彈簧31使得推動指18抵靠在驅動輪17上，使得在周期性發生的摩擦接觸的過程中作用在驅動輪17上的力大到足以使驅動輪轉動。在摩擦接觸的時間段外，壓電元件19的力能夠克服彈簧31的力，使得推動指18使自身與驅動輪17分離開短的時間段。這種類型的壓電驅動配置方式及其操作描述於W001/71899。圖5以透視分解圖示出了圖3和4的校準重量部件104。基部22在其中心處具有圓形凹部37，軸承38裝配在所述凹部37中。軸沈可轉動地被約束在軸承38中。軸沈的向下延伸的銷39擠壓配合在驅動輪17的中心開口中，使得軸和驅動輪牢固地彼此連接。 軸沈的上部分40攜帶有外螺紋，所述外螺紋嚙合在校準重量座114的孔43的內螺紋中， 所述校準重量座被設計成與引導平臺116構成整體單元。引導平臺116在每側配有引導架42，所述引導架42的尺寸被確定成使引導平臺116可沿著引導柱27幾乎沒有遊隙地滑行。校準重量體103具有兩個孔，引導柱27在它們的安裝狀況下通過所述兩個孔，且柱27 的上端部裝設充當上限制止擋部的螺栓四來實現阻擋作用。每個引導柱27擠壓配合在基部22中的孔43內。還在圖5中示出了推動指20及彈簧31和環32，壓電元件19裝設在環 32中，所述壓電元件19使推動指20在其路徑上移動。校準重量體103的孔15具有比引導平臺116的凹部42的寬度大的直徑，使得引導柱27不會觸及校準重量體103。由於具有壓電元件的驅動機構在操作期間產生在秤的力測量單元所佔據的空間中起著不良作用的熱，作為圖1的放大細節的圖6中示意性示出的力測量單元的實施例中的驅動機構安裝在底板34的凹部33中，力傳遞機構設置在底板34上。底板34的保持在致動器的驅動輪117與引導平臺16之間的部分具有開口 45，軸1 通過所述開口 45。開口 45包含約束軸126的軸承46。因此，過量的熱通過底板34帶走，且如果合適時，通過連接到底板的殼體帶走。這種配置形式具有的另外的優點在於，可能由推動指120與驅動輪117之間的摩擦產生的摩損掉的物質發生在包含力測量單元的空間的外部，因此不會汙染力測量單元。根據另一變型，驅動機構容納在底板的上方敞開的凹部中，與圖3至5所示的類似。驅動機構可特別是配備成實施傳感器功能，以監測轉移機構的正確工作。對用於激勵壓電元件的電流、或反饋迴路的感應的監測可例如用於確定提升元件和校準重量體的位置。在此所呈現的優選實施例示出了校準重量部件與單件式構造的力傳遞機構的組合，所述力傳遞機構適合與根據電磁力補償原理的力測量裝置一起使用。具有可與在此示出類型的校準重量部件組合的其他的現有技術的力傳遞裝置。作為示例，人們可想到在應變儀載荷單元中所使用的類型的可彈性變形的本體、或由彼此連接的多個構件組成的傳統力傳遞裝置。當然，任何這種類型的力傳遞裝置可同樣也與在用於執行本發明的示例中所述的校準重量部件組合，所述校準重量部件具有驅動機構，所述驅動機構具有壓電元件。在此呈現的類型的校準部件可用於高解析度的秤中以及具有較低的解析度水平的秤中。
附圖標記列表
1力傳遞機構
2校準重量載體
3,103校準重量體
4,104校準重量部件
5固定平行四邊形腿部
6平行四邊形引導件
7可移動的平行四邊形腿部
8截頭錐
9第一連接元件
10第一槓桿
11第二槓桿
12第二連接元件
13線性切口
14,114校準重量座
15孔
16,116提昇平臺、引導平臺
17,117驅動輪
18致動器
19壓電元件
20推動指
21被構造成駐留支架的側向部分
22基部
23提升元件
24細長孔
25引導杆
26軸
27引導柱
28孔
29螺栓
30凹槽
31彈簧
32環
33凹部
34底板
36行程限制盤
37凹部
38軸承
39軸的向下延伸的銷
40軸的具有螺紋的上部分
41力補償系統
42引導架、凹部
43具有內螺紋的孔
44緊固裝置
45底板中的開口
46軸承
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權利要求
1.一種用於包括力傳遞機構(1)的電子秤的校準重量部件G，104)，其中，所述校準重量部件(4，104)包括能夠連接到力傳遞機構(1)的至少一個校準重量體(3，103)、驅動機構、和用於操縱校準重量體(3，103)使其做被引導的運動的轉移機構，以及其中，所述驅動機構包括與轉移機構配合的致動器(18)，其特徵在於，配有外螺紋的軸06，126)可藉助於致動器(18)被使得轉動，且包括內螺紋的提昇平臺或引導平臺(16，116)設置成具有沿著所述軸06，126)線性移位的能力。
2.如權利要求1所述的校準重量部件，其特徵在於，轉移機構包括提升元件03，123)、 校準重量座(14，114)和引導裝置。
3.如權利要求1或2所述的校準重量部件，其特徵在於，所述引導裝置包括設置在軸 (26,126)的側面的兩個引導柱(27)、和引導平臺(116)，在所述引導平臺(116)的每側形成有引導架(42)，所述引導架0 的尺寸選擇成使引導平臺(116)可幾乎在沒有松竄動的情況下沿著引導柱(XT)滑行。
4.如權利要求3所述的校準重量部件，其特徵在於，所述校準重量座(114)實質上與引導平臺(116)成一體形成。
5.如權利要求1或2所述的校準重量部件，其特徵在於，力傳遞機構(1)設置在底板 (34)上，驅動機構設置在所述底板(34)的凹部(33)中。
6.如權利要求5所述的校準重量部件，其特徵在於，在凹部的區域，底板(34)具有減小的厚度、和用於提升元件的至少一部分的通道的開口 G5)。
7.一種電子秤，所述電子秤具有根據權利要求1至6中任一所述的校準重量部件(4， 104)。
全文摘要
本發明涉及一種用於具有力傳遞機構(1)的電子秤的校準重量系統(4，104)。所述系統包括可連接到力傳遞機構(1)的校準重量體(3，103)、轉移機構、和用於校準重量體(3，103)的引導運動的驅動裝置。所述驅動裝置具有與轉移機構相互作用的致動器(18)、和驅動致動器(18)的至少一個壓電元件(19)。所述壓電元件與驅動輪(17，117)相互作用，所述驅動輪設在校準重量系統的中心，且作用於同樣設在中心的軸(16，126)。所述相互作用在沿一個方向的行進運動中藉助於重複建立和釋放的摩擦接觸產生。
文檔編號G01G23/01GK102288275SQ20111012706
公開日2011年12月21日 申請日期2007年6月27日 優先權日2006年6月28日
發明者D·熱努, M·朔伊, P·席林, T·克佩爾 申請人:梅特勒-託利多公開股份有限公司