偏轉彈簧秤的製作方法
2023-10-22 10:49:22 4
專利名稱：偏轉彈簧秤的製作方法
技術領域：
本設計是一種依據彈簧承受重力產生彈性變形原理以及物體所受重力與其質量的比例關係間接衡量物體質量的衡器，即彈簧秤，特別是便於攜帶和收藏的彈簧秤。
已有的便攜或袖珍型彈簧秤設計，在縮小外形尺寸、提高計量精度和保持生能穩定方面做了許多努力。
如中國實用新型設計專利《袖珍秤》(ZL93245552.2)，採用了類似機械壓力表的結構，由充液波紋管感受物體重力，並轉換為促使與之相通的彈簧彎管變形的充填液體壓力，而彈簧彎管的變形又通過槓桿齒輪機構轉變為指針軸的角位移。這裡，彈性波紋管和彈簧彎管可以看作特殊形式的彈簧，所以這個設計屬於彈簧秤。雖然所援引的這個設計能夠有效控制彈簧秤外形尺寸，但是實施該項設計顯然要求具備較高的製造工藝。例如用作傳感器的波紋管(薄壁彈性元件)和彈簧彎管，只有嚴格控制材料成分、製造方法、加工精度以及成型後的熱處理規範才能保證產品性能一致和穩定。槓桿齒輪機構的構件配合間隙直接影響指針的重複定位精度，機構的運動阻力又形成傳感器的動作阻力，影響計量精度，所以只有嚴格控制機構的配合間隙和運動阻力才能達到要求的計量精度，較高的製造工藝和較高質量的加工設備是達到這些機械性能要求不可缺少的技術基礎。對於製造工藝和加工設備的較高要求，將導致產品成本和銷售價格的上升，難免影響其可接受性。
本實用新型設計的目的是在保證較高的計量準確度和穩定性的前提下，通過進一步簡化結構、降低成本以及進一步縮小外形尺寸，提高袖珍型彈簧秤可接受性。
本設計偏轉彈簧秤(
圖1)的特徵是至少包含一個彎道殼體[1]、一端[A]與所說的彎道殼體固定的板狀彈簧[2]、與所說的板狀彈簧[2]的自由端[B]鉸接的吊環[3]、與所說的彎道殼體[1]的自由端[C]鉸接的掛鈎[4]以及指示滾動體[5]；所說的彎道殼體內有一個至少一個側壁[D]透明並有計量刻度線[E]的、容納所說的指示滾動體[5]的彎曲孔道[F]；所說的彎曲孔道[F]的端頭處[G、H]或者是封閉的或者設有阻礙所說的指示滾動體[5]脫離所說的彎曲孔道[F]的局部構造。
所說的彎曲孔道[F]端頭處阻礙指示滾動體[5]脫出的局部構造，可以是孔道斷面收縮、設置限位障礙物等結構。所說的掛鈎[4]用來懸掛被秤重物體；所說的吊環[3]供使用者手持，以便使整個彈簧秤和被秤重物體處於懸空秤重狀態。
圖1示出本設計所提供的偏轉彈簧秤不懸掛重物(零載荷)情況下的懸空狀態。此時彈簧秤的重心[L]必定處在通過所說的吊環鉸接軸心[B]的重垂線[I]上。所以，在零載荷懸空狀態，所說的彎道殼體[2]的彎曲孔道[F]相對所說的重垂線[I]成特定的傾斜度。此時彎曲孔道的底面[J]上最低點[K]的位置也是特定的。根據穩定平衡法則，所說的指示滾動體[5]必定在這個彎曲孔道底面[J]最低點[K]與所說的底面[J]接觸。如果通過這個底面最低點[K]沿彎曲孔道底面[J]的法線方向在所說的彎曲孔道透明壁面[D]上加工一條刻度線，所說的指示滾動體[5]的軸心必定落在這條刻度線上。
圖2示出本設計提供的偏轉彈簧秤懸掛滿量程重物[W](最大載荷)情況下的懸空狀態。與圖1所示的零載荷情況相比較，彈簧秤懸空狀態下的姿態發生了變化一方面，所說的板狀彈簧在重物重力作用下產生彎曲彈性變形；另一方面，此時彈簧秤和通過所說的掛鈎[4]懸掛的、重量為滿量程值的重物[W]所構成的系統的重心[M]將處在通過所說的吊環鉸接軸心[B]的重垂線[I]上，所以，與圖1所示的零載荷情況相比較，圖2中彈簧秤本身的重心[L]的位置會向所說的重垂線[I]的左方移動一個距離；以上兩方面的變化都導致圖2中所說的彎道殼體[2]連同其中的彎曲孔道[F]相對圖1所示狀態順時針偏轉一個角度，由此產生的後果是彎曲孔道底面最低點[N]將由圖1所示狀態下的K點向右移動一個距離(也就是移動到接近所說的彎曲孔道的H端處)。如前法在彎曲孔道的透明壁面上通過這個新的底面最低點[N]加工一條滿量程刻度線，所說的指示滾動體的軸心也必將落在這條刻度線上。如果用一個未知重量的物體取代所說的滿量程重物[W]，仍使彈簧秤連同其懸掛的未知重量物體處於懸空狀態，而所說的指示滾動體軸心恰好落在所說的滿量程刻度線上，就可以判斷未知重量物體的重量為彈簧秤的滿量程值。
同理，通過所說的掛鈎[4]懸掛重量不同的物體(例如法碼)序列，就可以在所說的彎曲孔道透明壁面[D]上加工出對應的刻度線序列和標註數值序列。此後，在實際秤重操作中，可以根據所說的指示滾動體[5]軸心在所說的刻度線序列中的位置，確定被秤重物體的重量(或質量)。
以上所說刻度線加工方法，只是為了便於說明本設計提供的彈簧秤的工作原理而假設的。產品設計中完全可以通過彈性力學和剛體力學計算，在優化所說的彎曲孔道底面[J]造型的同時，精確確定所說的刻度序列相對彎曲孔道底面[J]的分布。
可以採取一些結構設計措施進一步提高本設計提供的偏轉彈簧秤的計量靈敏度、準確度和綜合實用價值。
圖3(所說的彎曲孔道的斷面圖)示出一個設計措施是所說的彎曲孔道[F]的底面[J]由中間的工作段[R]和兩側的向上傾斜邊[S、T]構成；所說的底面工作段[R]的寬度[V]不小於所說的指示滾動體[5]的厚度凹。這個設計措施可以防止在使用狀態下所說的指示滾動體[5]與所說的彎曲孔道[F]的側壁內表面[A1、A2]接觸，有利於減小運動阻力，提高計量靈敏度。
另一個設計措施是(圖4)所說的彎道殼體[1]的面對所說的板狀彈簧[2]的一側有一個寬度大於所說的板狀彈簧[2]的寬度的凹槽[X]，所說的板狀彈簧[2]在其不受力狀態下被所說的凹槽[X]容納。這個措施可以在非使用狀態下，保護所說的板狀彈簧不因意外碰撞發生塑性變形而降低計量精度。
在上一個設計措施基礎上，還可以採取如下措施(圖4)在所說的彎道殼體[1]上所說的凹槽[X]的接近所說的吊環鉸接軸心[B]處，所說的板狀彈簧[2]外側，有一個橫貫所說的凹槽[X]的寬度的柱[Y]。超量程秤重時，所說的柱[Y]將限制所說的板狀彈簧的撓度在彈性變形範圍之內，以防止所說的板狀彈簧[2]因過載而產生塑性變形。
另一個很有意義的措施是(圖3)在所說的指示滾動體[5]的面對所說的彎道殼體透明側壁[D]的端面[B1]上，有一個軸心標記[O]。這個措施有利於準確判讀計量結果。
通過以上對於本設計基本結構特徵、附加結構特徵和工作原理的說明，不難發現本設計提供的偏轉彈簧秤除吊環和掛鈎的鉸接點外，只存在所說的指示滾動體相對所說的彎曲孔道底面的滾動運動，而且這個滾動運動是不傳遞機械負荷的自由物體滾動，表面接觸應力甚微，不會相互磨損。與已有的彈簧秤設計(例口上文援引的《袖珍稱》)比較，顯然具備結構簡單、容易製造的優點，因此製造成本較低；同時由於不存在影響計量精度的傳動間隙和結構磨損，所以不但能夠減小、計量誤差和提高重複定位精度，同時能在長期使用中保持性能穩定。簡單的結構也給進一步縮小外形尺寸留有餘地。這些特點都將提高本設計提供的偏轉彈簧秤(袖珍型)作為民用產品的可接受性。
權利要求1.一種包含彈性元件和指示元件的偏轉彈簧秤，其特徵是至少包含一個彎道殼體、一端與所說的彎道殼體固定的板狀彈簧、與所說的板狀彈簧的自由端鉸接的吊環、與所說的彎道殼體的自由端鉸接的掛鈎以及指示滾動體；所說的彎道殼體內有一個至少一個側壁透明並有計量刻度線的、容納所說的指示滾動體的彎曲孔道；所說的彎曲孔道的端頭處或者是封閉的或者設有阻礙所說的指示滾動體脫離所說的彎曲孔道的局部構造。
2.按照權利要求1所述的偏轉彈簧秤，其特徵是所說的彎曲孔道的底面由中間的工作段和兩側的向上傾斜邊構成；所說的底面工作段的寬度不小於所說的指示滾動體的厚度。
3.按照權利要求1所述的偏轉彈簧秤，其特徵是所說的彎道殼體的面對所說的板狀彈簧的一側有一個寬度大於所說的板狀彈簧的寬度的凹槽，所說的板狀彈簧在其不受力狀態下被所說的凹槽容納；所說的凹槽的接近所說的吊環鉸接軸心處，所說的板狀彈簧外側，有一個橫貫所說的凹槽的寬度的柱。
4.按照權利要求2所述的偏轉彈簧秤，其特徵是所說的彎道殼體的面對所說的板狀彈簧的一側有一個寬度大於所說的板狀彈簧的寬度的凹槽，所說的板狀彈簧在其不受力狀態下被所說的凹槽容納；所說的凹槽的接近所說的吊環鉸接軸心處，所說的板狀彈簧外側，有一個橫貫所說的凹槽的寬度的柱。
5.按照權利要求1、2、3、4所述的偏轉彈秤，其特徵是在所說的指示滾動體的面對所說的彎道殼體透明側壁的端面上，有一個軸心標記。
專利摘要本設計提供的偏轉彈簧秤，主要包含一個彎道殼體，一個在其一端與彎道殼體固定的板狀彈簧、分別與彎道殼體和板狀彈簧自由端鉸接的吊環和掛鈎以及置於彎道殼體的彎曲孔道內的指示滾動體。在使用狀態，彎道殼體的傾斜度隨被測物體的重量變化，導致指示滾動體在彎曲孔道內的位置變化，透過彎曲孔道的透明且有刻度的壁面能夠判斷指示滾動體軸心所反映的物體重量刻度值。由於結構簡單，容易製造，具有較好的可接受性。
文檔編號G01G3/00GK2260318SQ9622632
公開日1997年8月20日 申請日期1996年5月21日 優先權日1996年5月21日
發明者尹群 申請人:尹群