力傳感器和包括該力傳感器的電子稱重設備的製作方法

2023-04-29 16:44:41 2

力傳感器和包括該力傳感器的電子稱重設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種力傳感器和包括該力傳感器的電子稱重設備，該力傳感器包括：施力基座(11)；施力板(12)；加長形狀的檢驗主體(10)，其第一端部與基座(11)以剛性方式連接，並且其第二端部與板以剛性方式連接；至少一個用於測量檢驗主體(10)的變形的變形測量計。根據本實用新型，板(12)具有加長形狀並至少部分地平行於檢驗主體(10)延伸，同時與檢驗主體(10)隔開一段距離就位，並且板(12)與其和檢驗主體(10)剛性連接的端部隔開一段距離地包括止擋(24)，止擋(24)用於當所施加的力大於最大值時抵靠在檢驗主體(10)和/或基座(11)上。
【專利說明】力傳感器和包括該力傳感器的電子稱重設備

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及用於測量力的電子裝置的【技術領域】。在優選但非排他性的應用中，本實用新型涉及電子稱重設備，並且尤其但非排他性地涉及在廚房使用的或者還用作體重秤的家用秤。

【背景技術】
[0002]在由申請W02008/009794描述的家用秤的領域中，電子稱重設備一般包括用於收納待稱重負載的託盤和用於放置在支撐物上的底座，該支撐物在體重秤的情況下例如是地面，或者對於廚房用秤來說是桌子或家具的上面。電子稱重設備還包括至少一個且一般數量在三個和四個之間的重量傳感器，重量傳感器插設在板和底座之間並與電子測量單元電連接，電子測量單元適合於根據由傳感器提供的信息確定施加在託盤上的負載的質量或重量的值。電子測量單元則包括顯示裝置，該顯示裝置允許測量設備的使用者讀取測量值。
[0003]使用的傳感器應足夠精確，同時具有低的成本，可與集成有該傳感器的產品的類型兼容。專利申請FR2 867 275提供了一種實現這種折衷的力傳感器。該力傳感器的金屬主體是通過金屬母板的模壓或模具切割而獲得的，該力傳感器包括大致平行六面體形狀的加長的檢驗主體。檢驗主體在其端部中的每個端部通過用於施加待測量的力的基座延長。每個基座具有大致U形形狀，其心部與檢驗主體連成一體，並且其分支在檢驗主體的兩側延伸並平行於該檢驗主體。檢驗主體在其面中的一個面上包括至少一個且優選至少兩個用於測量檢驗主體的沿著與其縱向軸線平行的方向的變形的變形測量計。傳感器還包括用於使每個變形測量計與電子測量單元電連接的機構。
[0004]這種傳感器有效地具有的優點是以低的製造成本提供一種適合於其在家用秤中使用的精度，同時具有有利於構成小尺寸裝置的有限體積。然而，該傳感器具有的缺點是對超負載比較敏感並且當施加給其的負載非常大幅地超過其額定能力時容易發生不可逆變形的危險。
實用新型內容
[0005]因此，需要一種新型的力傳感器，該力傳感器在有限成本和精度方面具有與根據現有技術的傳感器相同的特徵，同時不具有這些傳感器在超負載的情況下的不可逆變形的危險。
[0006]為了達到該目的，本實用新型涉及一種力傳感器，所述力傳感器包括:
[0007]一施力基座；
[0008]—施力板；
[0009]一加長形狀的檢驗主體，其第一端部與所述基座以剛性方式連接，並且其第二端部與所述板以剛性方式連接；
[0010]一至少一個用於測量所述檢驗主體的變形的變形測量計。
[0011]根據本實用新型，所述板具有加長形狀並至少部分地平行於所述檢驗主體延伸，同時與所述檢驗主體隔開一段距離就位，並且所述板與其和所述檢驗主體剛性連接的端部隔開一段距離地包括止擋，所述止擋用於當所施加的力大於最大值時抵靠在所述檢驗主體和/或所述基座上。
[0012]使用一種至少部分地平行於檢驗主體並與該檢驗主體按照待測量力的施加方向大致對準的板允許獲得由檢驗主體承載的應力計的良好變形對稱，因此限制了與施力點相對於檢驗主體的定中心缺陷相關聯的變形缺陷且因此測量缺陷。
[0013]而且，與板集成的止擋的存在允許當對傳感器施加的力超過最大值時限制檢驗主體的變形。因此，止擋避免了在意外施加過大的力的情況下的檢驗主體的永久變形的危險。
[0014]在所述止擋和對面表面之間的距離介於所述檢驗主體在其中央測量的厚度值的3%和35%之間。這種值允許包含檢驗主體在其彈性變形極限內並遠低於其彈性變形極限的最大變形。
[0015]根據本實用新型的一個特徵，所述基座具有兩個側分支，所述兩個側分支在所述檢驗主體的兩側延伸，並且所述兩個側分支的與所述板對置取向的施力面在閒置時與所述檢驗主體的相應面大致共面。基座的這種構造允許限制傳感器的體積，同時提供在基座處的很大的施力表面，這便於使傳感器集成在家用稱重設備內。
[0016]根據本實用新型的另一特徵，所述板的施力表面一方面相對於所述基座的施力表面沿著與所述基座的施力表面正交的方向偏移，並且另一方面與所述檢驗主體的縱向中間平面大致對準。這種縱向中間平面對應於檢驗主體的變形平面。對基座和板施加的力則平行於該縱向中間平面。
[0017]根據本實用新型的又一特徵，所述板具有平行於所述基座的所述施力表面測量的寬度，所述寬度小於或等於所述檢驗主體的寬度。該特徵允許保證相對於檢驗主體施加給板的力的良好對準或定中心。
[0018]總是在相對於所述檢驗主體對所述板施加的力的儘可能良好的定中心的方面，所述板在其與所述檢驗主體對置的面上包括施力接點。
[0019]根據本實用新型的一個實施方式，所述板從所述檢驗主體起包括:
[0020]一近端部分，其平行於所述檢驗主體並抵靠所述檢驗主體，並且所述近端部分至少部分地形成使所述板與所述檢驗主體剛性連接的端部，
[0021]一中間部分，其相對於所述檢驗主體傾斜；
[0022]一施力部分，其使所述中間部分與所述近端部分對置地延長，並且所述施力部分大致平行於所述檢驗主體；
[0023]一遠端部，其朝所述檢驗主體和/或所述基座彎曲並形成所述止擋。
[0024]該實施方式允許獲得在板和檢驗主體之間的連接的良好剛性。
[0025]根據該實施方式的一個變型例，所述近端部分通過摺疊區域與所述檢驗主體連接。
[0026]根據該實施方式的另一變型例，所述近端部分在其與所述檢驗主體對置的面上包括施力接點。該施力接點在近端部分上的存在允許精確地限定在根據本實用新型的傳感器的校準時可使用的施力點。
[0027]根據該實施方式的又一變型例，所述施力部分在其與所述檢驗主體對置的面上包括施力接點。
[0028]根據本實用新型，所述傳感器可以使用任何合適方式實現。所述傳感器且更具體地其主體可以例如通過對金屬母板的摺疊和/或衝壓而形成。使用的材料可以例如是鋼。
[0029]為了增大在檢驗主體和施力板之間的連接的剛性，使它們連接的所述摺疊區域可以包括所述摺疊區域的兩個厚度的構成材料的至少一個共同衝壓點。
[0030]本實用新型還涉及一種電子稱重設備，所述電子稱重設備包括:
[0031]一至少一個測量託盤；
[0032]一至少一個底座；
[0033]—電子測量單兀；以及
[0034]一至少一個根據本實用新型的具有變形測量計的力傳感器，所述力傳感器插設在所述測量託盤和所述底座之間並配備有使每個所述變形測量計與所述電子測量單元電連接的機構。
[0035]當然，可以使本實用新型的不同特徵、實施變型例和實施方式根據在它們彼此兼容或非排他性的範圍內的各種組合彼此相關聯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]另外，從以下參照附圖進行的說明可以了解本實用新型的各種其它特徵，這些附圖示出根據本實用新型的力傳感器的非限定性的實施方式。
[0037]圖1是使用根據本實用新型的力傳感器的根據本實用新型的電子稱重設備的分解示意性立體圖。
[0038]圖2是根據本實用新型的力傳感器的示意性四分之三俯視立體圖。
[0039]圖3是圖2所示的力傳感器的示意性四分之三仰視立體圖。
[0040]圖4是力傳感器在閒置時的沿著中間平面M的剖視圖。
[0041]圖5和圖6示出圖3和圖4所示的力傳感器的製造步驟。
[0042]圖7是在力傳感器超過最大測量值的負載下的與圖4類似的剖視圖。

【具體實施方式】
[0043]根據本實用新型的電子稱重設備例如且如圖1所示包括至少一個測量託盤I和至少一個底座2。根據不例，電子稱重設備包括一個託盤I和一個底座2,底座2限定殼體,在該殼體內部設置有電子測量單元3和四個力傳感器4，在圖1中示出該四個力傳感器4中的僅三個。力傳感器4通過連接機構5例如電纜與電子測量單元3連接。
[0044]根據本實用新型，如圖2和圖3所示，每個力傳感器4包括大致平行六面體形狀的加長檢驗主體(corps d』 6preuve) 10,該檢驗主體10沿著縱向軸線Δ延伸。檢驗主體10在其端部中的一個端部通過用於施加待測量的力的基座11延長並在對置端部承載用於施加待測量的力的板12。基座11和板12都與檢驗主體10以剛性方式連接。
[0045]基座11具有大致U形形狀，其心部13與檢驗主體10連成一體，並且其分支14在檢驗主體10的兩側延伸並平行於該檢驗主體10。在閒置時，構成基座11的心部13和分支14的施力面、這裡是上面與檢驗主體的相應面大致共面，特別是如圖4所示。根據示例，在基座11和檢驗主體10大致具有相同厚度的情況下，可以考慮，當傳感器在閒置時，即不受到任何外部負載時，基座11和檢驗主體10整體大致共面或者位於同一水平面。
[0046]板12具有加長形狀並至少部分地平行於檢驗主體10延伸，同時與該檢驗主體10隔開一段距離就位。如果考慮圖2中的傳感器是俯視圖的情況，則板12位於檢驗主體10下面。因此,板12的施力表面15相對於基座11的施力表面16偏移,如從圖4可以看出。施力表面15和16彼此平行並隔開。在板12位於檢驗主體10下面的情況下，板2與檢驗主體10的縱向中間平面M大致對準。縱向中間平面M包含縱向軸線Λ並大致垂直於檢驗主體10的上面。縱向中間平面M還大致平行於待測量力的施加方向並對應於檢驗主體10的變形平面。
[0047]根據示例，板12通過摺疊區域20與檢驗主體10以剛性方式連接。板12從檢驗主體10和板12公共的摺疊區域20起包括近端部分21，近端部分21平行於檢驗主體10並貼靠該檢驗主體10。近端部分21有助於形成使板12與檢驗主體10剛性連接的端部。
[0048]近端部分21通過中間部分22與摺疊區域20對置地延長，中間部分22相對於檢驗主體10傾斜。中間部分22的中間軸線(fibre moyenne)與檢驗主體10的中間軸線在中間平面M內形成一個介於30°和90°之間且優選是約45°的角度。
[0049]板12接著中間部分22的後面並與近端部分21和摺疊區域20對置地包括施力部分23，施力部分23大致平行於檢驗主體10。
[0050]根據本實用新型的一個主要特徵，板12與其和檢驗主體10連接的端部隔開一段距離地包括止擋24，止擋24用於當施加在檢驗主體10上的力大於最大值時抵靠在檢驗主體10和/或基座11上，這從以下可以看出。根據示例，止擋24由板12的遠端部形成，該遠端部朝檢驗主體10和/或基座11彎曲。根據示例並且當傳感器在閒置時，止擋24大致位於在基座11和檢驗主體10之間的連接區域的對面。
[0051]總是當傳感器在閒置時，止擋24與對面表面隔開距離d，該距離d介於檢驗主體10的厚度e的3%和50%之間、並優選介於檢驗主體10的厚度e的3%和30%之間。距離d可以例如針對3mm的止擋厚度介於0.2mm和Imm之間。
[0052]這樣構成的傳感器可以以任何合適方式製造。根據一個優選實施方式，允許以更低成本獲得力傳感器且更具體地獲得其主體。製造在第一步驟中是對金屬母板例如HLE (Haute Limite Elastique,高限彈性)型的鋼進行模壓切割，以便獲得如圖5所示的模板MA。在該第一步驟結束時，形成基座11和檢驗主體10。
[0053]在第二步驟中，模板MA受到衝壓，以便使中間部分22、施力部分23和止擋24成形，如圖6所示。該衝壓步驟用於在施力部分23的與檢驗主體10對置的面上設置施力接點30，該施力接點30突出於板12的下面延伸。
[0054]在第三步驟中，進行使近端部分21與檢驗主體10連接的區域的完全摺疊，以使近端部分21抵靠檢驗主體10並因此形成摺疊區域20。
[0055]在第四步驟中，進行摺疊區域的兩個厚度的構成材料的局部衝壓，以便加強完全摺疊區域20的剛性。該衝壓還允許在近端部分21的與檢驗主體10對置的面上形成施力接點31。該接點31可以在傳感器的校準階段時使用。
[0056]最後，檢驗主體10在其上面上包括至少一個且根據示例兩個用於測量檢驗主體10的沿著與縱向軸線Λ平行的方向的變形的變形測量計34、35。傳感器4還包括用於使每個變形測量計34、35與電子測量單元3電連接的機構36。
[0057]這樣構成的根據本實用新型的傳感器具有的優點是，以大致線性方式在檢驗主體10處變形直到所施加的力超過最大值並且止擋24抵靠在基座11和檢驗主體10之間的接合區域上，如圖7所示。該抵靠避免了傳感器以不可逆方式變形。而且，抵靠接點31允許獲得對板12施加的力的良好定中心，這有助於測量質量。
[0058]當然，可以在所附權利要求的範圍內考慮本實用新型的其它變型例和傳感器的各種修改。
【權利要求】
1.一種力傳感器，所述力傳感器包括: 一施力基座(11)； 一施力板(12)； 一加長形狀的檢驗主體(10)，其第一端部與所述基座(11)以剛性方式連接，並且其第二端部與所述板(12)以剛性方式連接； 一至少一個用於測量所述檢驗主體(10)的變形的變形測量計(34)， 其特徵在於，所述板(12)具有加長形狀並至少部分地平行於所述檢驗主體(10)延伸，同時與所述檢驗主體(10)隔開一段距離就位，並且所述板(12)與其和所述檢驗主體(10)剛性連接的端部隔開一段距離地包括止擋(24)，所述止擋(24)用於當所施加的力大於最大值時抵靠在所述檢驗主體(10)和/或所述基座(11)上。
2.根據權利要求1所述的力傳感器，其特徵在於，所述基座(11)具有兩個側分支(14)，所述兩個側分支(14)在所述檢驗主體(10)的兩側延伸，並且所述兩個側分支(14)的與所述板(12)對置取向的施力面在閒置時與所述檢驗主體(10)的相應面大致共面。
3.根據權利要求1或2所述的力傳感器，其特徵在於，所述板(12)的施力表面一方面相對於所述基座(11)的施力表面沿著與所述基座(11)的施力表面正交的方向偏移，並且另一方面與所述檢驗主體(10)的縱向中間平面(M)大致對準。
4.根據權利要求3所述的力傳感器，其特徵在於，所述板(12)具有平行於所述基座(11)的所述施力表面測量的寬度，所述寬度小於或等於所述檢驗主體(10)的寬度。
5.根據權利要求1或2所述的力傳感器，其特徵在於，所述板(12)在其與所述檢驗主體(10)對置的面上包括施力接點(30)。
6.根據權利要求1或2所述的力傳感器，其特徵在於，所述板(12)從所述檢驗主體(10)起包括: 一近端部分(21)，其平行於所述檢驗主體(10)並抵靠所述檢驗主體(10)，並且所述近端部分(21)至少部分地形成使所述板(12)與所述檢驗主體(10)剛性連接的端部， 一中間部分(22)，其相對於所述檢驗主體(10)傾斜； 一施力部分(23)，其使所述中間部分(22)與所述近端部分(21)對置地延長，並且所述施力部分(23)大致平行於所述檢驗主體(10)； 一遠端部，其朝所述檢驗主體(10)和/或所述基座(11)彎曲並形成所述止擋(24)。
7.根據權利要求6所述的力傳感器，其特徵在於，所述近端部分通過摺疊區域與所述檢驗主體(10)連接。
8.根據權利要求7所述的力傳感器，其特徵在於，所述近端部分(21)在其與所述檢驗主體(10)對置的面上包括施力接點(31)。
9.根據權利要求8所述的力傳感器，其特徵在於，所述施力部分(23)在其與所述檢驗主體(10)對置的面上包括施力接點(30)。
10.根據權利要求9所述的力傳感器，其特徵在於，所述力傳感器的主體通過對金屬母板的摺疊和/或衝壓而形成。
11.根據權利要求10所述的力傳感器，其特徵在於，所述摺疊區域(20)包括所述摺疊區域的兩個厚度的構成材料的至少一個共同衝壓點。
12.根據權利要求1或2所述的力傳感器，其特徵在於，在所述止擋(24)和對面表面之間的距離介於所述檢驗主體(10)在其中央測量的厚度值的3%和35%之間。
13.一種電子稱重設備，所述電子稱重設備包括: 一至少一個測量託盤(I)； 一至少一個底座(2); 一電子測量單兀(3);以及 一至少一個根據權利要求1至12中任一項所述的具有變形測量計的力傳感器(4)，所述力傳感器(4)插設在所述測量託盤(I)和所述底座(2)之間並配備有使每個所述變形測量計(34、35)與所述電子測量單元電連接的機構(36)。
【文檔編號】G01G21/23GK204128648SQ201290000836
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2012年9月21日 優先權日:2011年9月27日
【發明者】伯努瓦·蘭格蘭, 迪迪埃·安託萬·米翁默 申請人:Seb公司