專利名稱：稱量設備和方法
技術領域：
本發明涉及測量加到接受部位負荷力的稱量設備和方法。
正在尋求改進力測量裝置的量程和精度的稱量技術研究者，請考慮補償和校正以下的各種現象。這些現象，例如有漂移，內摩擦力的蠕變，遲滯，負荷位置的敏感性，環境污染，溫度效應以及類似的現象，觀察到的這些現象繼續對設計產生約束，并成為操作的極限條件。
典型的力測量裝置，都有重量或負荷平臺，該平臺由在力傳遞路徑內的負荷測力器支持，力傳遞路徑從加到平臺上的負荷直到裝置或秤的地面。一般用某一結構或“反力件”的形式裝設負荷測力器，當力加到力傳遞或通訊路徑內時該結構就處于受力狀態，產生應力，通過儀表測量，例如用應變儀讀出重量產生的輸出。
使用負荷測力器會碰到一種稱為“蠕變”的現象，表面為在加負荷時負荷測力器輸出或者增加或者減少的變化。當負荷移去后，可以看到輸出中累積的變化，即內摩擦力蠕變誤差仍然保持，然后隨著時間慢慢減小。遲滯效應是無數次加上移去負荷無規則使用稱量設備所遇到的一種現象。在這樣的負荷上部分卸載或重新加載，在相差一個相同的最小負荷量時秤的讀數或輸出會出現差別，這就稱為遲滯效應。負荷位置敏感性是一種輸出的差異，它是在把負荷放在秤盤的不同位置時出現的。沒有校正，這種位置可能在負荷測力器結構內形成動量或力矩，對輸出信號產生不利影響。因環境污染常需要某種形式的密封，即秤結構中儀器的密封連接。在經常使用秤的工業環境中這種保護一般是需要的。這種環境保護的設計常常導致結構笨重復雜，造成很多困難，并且密封結構本身可能對負荷測力器產生壞的影響。
內摩擦力蠕變和遲滯效應特別與使用應變儀的負荷測力器類儀器相關。避免這些現象的方法是采用壓電式和振動線諧振器感受元件并結合負荷分配裝置，因這些元件的承載能力往往比應變儀類負荷測力器小。將這樣的負荷分配裝置插入結構中，以使只有少部分但成一定比例的負荷通過傳送梁或類似結構加到振動式或諧振式感受元件。
一般來說，剛性很強的諧振器式或振動線式的感受方法在其執行中會產生困難，這是由于它們固有的精巧造成很難保護它們不受環境或其他因素的影響。
另一種使遲滯和蠕變效應減至最低的方法是改進負荷測力器反力件材料的質量。例如玻銅合金，石英或玻璃陶瓷材料所形成的反力件僅表現低水平的蠕變或遲滯。但是現在認為這些方法在常規使用的秤結構使用了太貴重的材料。特別重要的是，這種稍微帶點奇異色彩的材料加工比較困難，尤其對其尺寸有嚴格的限制，從而限制其負荷承載能力。總之，在有這種尺寸限制的場合，這些材料就只能構成較小的負荷測力器，這些測力器對負荷的位置或力矩就敏感。
一種通用的負荷測力器反力件幾何形狀是結合引導梁或羅伯凡爾(Roberval)通道。引導梁的結構是這樣，當加負荷時梁被一力矩平衡，從而梁端不會轉動。常規的羅伯凡爾負荷測力器將形成平行四邊形框架反力件，該反力件用應力反應感受元件如應變儀測量。一般用容易加工的材料如鋁來制造，引導梁式的負荷測力器顯示出所希望的性能改進，避免了負荷位置或力矩的靈敏性。
研究者已經發現附加的性能誤差，例如遲滯和蠕變，在理論上可以在上述引導梁框架結合上述負荷分配特性的情況下消除或降至最低，但是其中使用傳送梁分擔一定比例的負荷，其條件是傳送梁中的平均應力要等于框架中的應力。框架或羅伯凡爾(Roberval)機械受控的應力一般在梁的縮小部分產生，如傳送梁的平均應力也在縮小部分一樣。但是只有當接受傳送梁作用力的感受元件是剛性的，或者理論上講是無限堅硬時，才能得到人們所希望的消除誤差的效果。例如上述的振動線曾被用來滿足感受元件剛性的要求。但是這種無限剛性的感受機械在應同時還會產生上述的缺點。
本發明說明稱量或測量負荷的設備，和排除系統誤差的方法。這種設備將性能理想但受負荷限制的感受元件，與有較大負荷接受能力的彈簧相結合，該感受元件是一種負荷測力器，有由高度靈敏的金屬或如陶瓷樣的非金屬制成的反力件。出較大的負荷容量。較大的彈簧和感受元件之間的操作聯系是選擇由傳送元件確定的負荷分配比，傳送元件成彈簧狀以把一定比例的力加到感受元件。通過這些組件獨特的應力為基礎的結構，可以使組合結構系統誤差的排除達到最優化。最優化方法是，選擇在負荷下由傳送梁顯示的應力大于彈簧顯示的平均應力乘以大于1的最優化因子。這樣最優化的結果是稱量設備具備及有誤差的優點，盡管它是材料受限制的較小的裝置，但卻有較大較高的負荷容量結構。這種組合更適合稱量的實際應用，適合更多的實際設計，使得環境污染等現象降至最低。
本發明的另一個特點是提供測量加到它接受部位負荷力的稱量設備，該設備有直到地面的力的通徑。設備包括在力通徑內的第一彈簧，它使接受部位和地之間建立起力的傳遞關系，在負荷力的作用下彈簧產生偏移，顯示應力的第一值，以對負荷力產生力傳遞響應。在路徑內裝設感受元件，該元件在力作用下可以偏移，以產生同負荷力的數值有關聯的輸出。此外在路徑內還裝設傳送彈簧，它與第一彈簧成平行的力路徑關系，與感受元件成串聯的力路徑關系，起將所加的力分一部分到感受元件的作用，從而使顯示的應力第二值大于第一彈簧顯示的第一應力值一個數值，該數值能有效地消除稱量設備的誤差，該設備包括第一彈簧和傳送彈簧。
本發明的另一方面是提供在稱量機械內消除系統誤差最優化的方法，該機械有接受負荷的接受部件，在力傳遞路徑內的第一彈簧和感受元件，力傳遞路徑伸展在接受部件與地之間，該方法包括以下各步在接受部件和地之間以串聯的力傳遞關系裝設第一彈簧;
使第一彈簧的結構在負荷下有平均的第一壓力;
在接受部件和地之間以串聯的力傳遞關系裝設感受元件，該元件在路徑內與第一彈簧成平行的力傳遞關系，產生與負荷相對應的輸出信號;
在路徑內以與感受元件成串聯的力傳遞關系裝設感受元件，該元件在路徑內與第一彈簧成平行的力傳遞關系，產生與負荷相對應的輸出信號;
在路徑內以與感受元件成串聯的力傳遞關系裝設傳送部件，該部件確定加到感受元件上的力，并與第一彈簧成平行的力傳遞關系;和使傳送部件的結構產生的第二壓力大于平均的第一壓力一個數值，該數值能有效地消除系統誤差。
本發明還有一方面是提供測量負荷重量的稱量設備。該設備包括在力傳遞關系中有接受部件接受負荷的第一彈簧，該彈簧位于延伸到地的力傳遞路徑中。裝設的感受元件在所加力作用下能彈性偏移，感受元件包括變換器，以把偏移變換成與負荷重量相對應的輸出。設備還包括傳送部件，該部件與感受元件相連成串聯的力傳遞關系，與力傳遞路徑內的第一彈簧成平行的力傳遞關系，其形狀確定加到感受元件的力。
本發明的另一特點是提供制造測量負荷重量設備的方法，該方法包括以下各步提供在力傳遞關系中有接受部件接受負荷的第一彈簧;
在伸展到地的力傳遞路徑內裝設第一彈簧;
提供在所加的力作用下可彈性偏移的感受元件，以產生與負荷重量相對應的輸出;
提供傳送彈簧，其形狀能有效地確定加到感受元件的力;
將感受元件和傳送彈簧在力傳遞路徑內定位;和以串聯的力傳遞關系連接傳送彈簧和感受元件，并與第一彈簧成平行的力傳遞關系。
本發明的另一特點是提供測量負荷重量的稱量設備。該設備包括在力傳遞路徑內有接受部件接受負荷的第一彈簧，該彈簧由平行的空間上相隔一定距離的梁組件和伸展在梁之相相隔一定空間的柱構成，成為有開口的框架。在力傳遞路徑內與第一彈簧成平行關系裝設感受元件。在平行四邊形框架內感受元件有平行相隔一定空間的梁組件，按第一彈簧開口內的中心平面對稱地放置，其縱向一端固定，一端接受所加的力可以偏移，以得到與負荷相對應的輸出。在路徑內還裝設傳送梁，位于彈簧組件的開口內。傳送梁一端固定，其相對端是偏移端，有第一連接表面通過開口朝向外。在第一彈簧開口內裝設安裝機構，該機構固定在感受元件上，但可以移動并有通過開口朝向外的第二連接表面，該表面與第一連接表面對齊。裝設的力桿有通過第一彈簧開口可以看到的朝向第一彈簧開口的第一和第二連接部分。第一連接部分與第一連接表面相連，第二連接部分與第二連接表面相連，形成傳送所加負荷的結構。
本發明的另一特點是提供測量負荷重量的稱量設備，該設備包括由第一材料制成的感受元件，其形狀有平行的隔有一定空間的梁組件構成，梁縱向伸展在柱之間，其可偏移端在一個柱上，其固定端在另一柱上。裝設由第二種材料制成的支持裝置或彈簧，該裝置包括有朝上設置的接受表面和相對放置的接觸表面的中間柱組件。感受元件的結構還有整體成形的第一加壓安裝塊，該安裝塊包括位于固定端附近的第一和第二垂直相對放置的安裝表面，由位于中間的相對放置的槽將安裝塊與梁組件隔離，第二安裝表面位于支持裝置朝上設置的接受表面附近。還包括安裝機構以使加壓安裝塊第一表面與中間柱組件接觸表面之間保持加壓連接。
本發明的另一特點是提供測量負荷重量的稱量設備，該設備包括感受元件，其形狀有平行的隔有一定空間的梁組件構成，梁伸展在柱之間，其可偏移端在一個柱上，其固定端在另一柱上。感受元件的形狀有在固定端附近的第一連接器開口，固定端確定一個柱附近的接觸表面。裝設的安裝裝置包括位于第一連接器開口內的加壓板，有接觸組件位于帶第一接觸表面的可壓縮接觸支座內，裝設的第一加壓連接機構伸展在第一加壓板和支持裝置垂直放置的連接部分之間，以把感受元件終端加壓保持在連接部分。
本發明的另一特點是提供測量負荷重量的稱量設備。該設備包括感受元件，其結構有平行的隔有一定空間的梁組件構成，梁伸展在柱之間，其固定端在一個柱上，可偏移端在另一柱預先確定的高度上。包括的支持裝置有垂直設置的部件固定在感受元件固定端附近的柱上以作為支持，裝設的安裝塊有第一安裝部件可在感受元件的可偏移終端與感受元件的柱接觸、并向上伸展一預先確定的長度，該長度大于到第二安裝部件預先確定的高度，該第二安裝部件一般計置在第一安裝部件的外面。裝設的連接器機構將安裝塊第一安裝部件與感受元件的柱在可偏移終端處連接起來。裝設的力桿同時伸展預先確定的距離，力桿伸展在與安裝塊第二安裝部件相連的第一連接部件和與負荷傳送裝置相連的放置在下面的第二連接部件之間。
本發明的另一特點是提供測量負荷重量的稱量設備。該設備包括感受元件，其結構有平行的隔有一定空間的梁組件構成，梁伸展在柱之間，其固定端在一個柱上，可偏移端在另一柱上，柱按中心平面對稱設置。包括的支持裝置有垂直放置的部件固定在感受元件固定端附近的柱上以作為支持。還包括安裝塊，安裝塊有安裝部件能在可偏移終端與感受元件的柱接觸，第一安裝表面靠近中心平面，并與中心平面平行。包括的連接機構使安裝塊安裝部件與感受元件的柱在可偏移端處連接起來。裝設的力桿包括隔有一定空間的第一和第二連接部分，桿按中心平面對稱設置，第一連接部分與第一連接表面相連，第二連接部分與負荷傳送裝置的第二連接表面相連。
本發明的其他目標，一部分是很明顯的，一部分將在下面出現。
本發明相應地包括設備和方法，有結構，元件的組合，各部件的排列和各個步驟，這些都將在下面的詳細公開中舉例說明。為了充分理解本發明的目標和特性，應參考下面按附圖所作的詳細描述。
圖1是本發明稱量設備實施方案的示意圖;
圖2是與圖1裝置力傳遞路徑等價的力傳遞圖;
圖3是在一種負荷分配比下誤差消除比率與最優化因子的關系圖;
圖4是在另一種負荷分配比下誤差消除比率與最優化因子的關系圖;
圖5是在另一種負荷分配比下誤差消除比率與最優化因子的關系圖;
圖6是在另一種負荷分配比下誤差消除比率與最優化因子的關系圖;
圖7是在另一種負荷分配比下誤差消除比率與最優化因子的關系圖;
圖8是按照本發明負荷測量設備的透視圖;
圖9是圖8設備沿平面9-9所取的剖面圖;
圖10是圖9設備沿平面10-10所取的部分剖面圖;
圖11是圖9設備沿平面11-11所取的部分剖面圖;
圖12是圖11設備沿平面12-12所取的部分剖面圖;
圖13是按照本發明稱量設備顯示感受元件安裝另一種實施方案的側視，部分示意圖;
圖14是圖13沿平面14-14所取的剖面圖;
圖15是按照本發明稱量設備顯示感受元件安裝另一種實施方案的側視、部分示意圖;
圖16是圖15沿平面16-16所取的局部剖面圖;
圖17是圖16沿平面17-17所取的局部剖面圖。
在下面的公開中，概括描述以接受負荷引導梁為基礎的彈簧幾何形狀，和初步給出帶有負荷分配特性的結構。爭荷分配特性與容量較小，但完全沒有誤差的感受元件獨特地組合起來，感受元件是由非金屬或陶瓷材料制成的反力裝置，該裝置在分配的負荷力作用下能彈性地偏移，以產生力測量的輸出或讀數。在這樣一般的描述之后，分析揭示在系統誤差方面產品的設計是最優化的，不然負荷分配與可偏移的感受部件結合的結構就會遇到系統誤差。最后圖示說明和描述稱量裝置最優實施方案的結構和設計。
請看圖1，實施本發明的稱量結構一般用10表示。結構10使用引導梁或羅伯凡爾(Roberval)彈簧11，該彈簧包括上梁組件12和下梁組件14，下梁的一端16是剛性支持的。兩個整體成形的柱18
感受元件由平行相隔一定空間的梁組件構成，梁在柱之間伸展，梁的可偏移終端在一個柱上，固定端在另一柱上;
支持裝置有垂直設置的連接部分;
該感受元件的結構中有第一連接器，連接器開口在固定終端附近，以確定該柱附近的接觸表面;
安裝裝置包括位于該第一連接器開口內的加壓板，有位于帶有第一接觸表面的加壓接觸支座內的接觸部件，第一加壓連接器機構伸展在第一加壓板和該安裝裝置垂直設置的連接部位之間，以把該感受元件固定端加壓固位在該連接部位。
37.按照權利要求36所述的稱量設備，其特征是在設備中該感受元件是負荷測力器，其結構有第二連接器，連接器開口在偏移終端附近，以確定該柱附近的第二接觸表面;
該設備包括有安裝塊的負荷響應裝置以將力傳遞到負荷測力器的可偏移終端;和包括連接器裝置，該裝置包括位于第二連接器開口內的第二加壓板，有位于帶第二接觸表面的加壓接觸支座內的接觸部件，包括伸展在該第二加壓板和安裝塊之間的第二加壓連接器機構，以把安裝塊加壓固定在負荷測力器可偏移的終端。
38.按照權利要求36所述的稱量設備，其特征是在設備中該設備包括負荷響應裝置以將力傳遞到感受元件可偏移的終端;
該感受元件是負荷測力器，其結構有整體成形的加壓安裝塊，該安裝塊包括垂直相對放置的安裝表面，位于該可偏移的終端附近，由位于中間的相對設置的槽將梁組件與安裝塊隔離;和包括與該安裝塊的安裝表面加壓連接的安裝機構，該安裝機構與該陶瓷或類似材料制成，這些材料表現很高的無誤差性能。用41表示的可變電容器裝置與感受元件組合在一起，檢測反力件40的偏移，可測量可變電容器裝置極板空間位置的變化所產生的電容量的變化。由于陶瓷/玻璃反力件40的尺寸有限制，從而也限制了它可以測量的負荷的范圍。應用現在描述的負荷分配，反力件40無誤差的優點就可與彈簧11力矩敏感特性結合起來達到最優的性能。顯示的反力件40的一端42固定在柱20，并用剛性力桿44與傳送梁24的一端相連。電容器裝置41的結構是雙邊型的，并有一中心放置的板對，由直立的中間柱42支持。相對放置隔有一定空間的電容器板位于向下懸掛的分支部件43的互相朝內放置的表面上。
一般，在彈簧11和感受元件26之間的負荷WO分配比率或負荷WO的比例是事先確定的，例如按照LS∶1的比例。經常用的LS值是9。在顯示的布置中，從分析角度可考慮感受元件26的反力件40是個彈簧，在傳送梁24通過硬力桿44所加的力作用下彈簧會產生偏移。在這樣力作用下產生的偏移在圖中用XCERC表示，而彈簧11的全部偏移用XO表示。
圖1表示這種組合的布置，由于傳送梁24在羅伯凡爾式彈簧11內的操作具有消除誤差的作用，使系統保持能顯著排除系統誤差的特色。但是要成為最優稱量裝置所需的各組件之間應力相等的條件是無法達到的。如這里證明的那樣，當設計的彈簧11和傳送梁24之間的負荷分配使后者有較大的應力時，可獲得更好的所希望的條件。在下面給出的分析中，用最優化因子f識別更加優化的條件，f是傳送梁24中縮小部分32的應力與彈簧11中4個縮小部分28a-28b，30a-30b的平均應力之比。術語“平均應力”是相對梁12和14而言，可以認為負荷WO的位置變化將引起梁12和14內應力的相應變化。因此，這些組件的平均應力被認為是在縮小部分28a，28b和30a，30b處的平均值。相應地認為傳送梁24的應力就是縮小部分32處的應力。
為了進一步分析，圖2中顯示依據等價彈簧系統所作的力傳遞路徑。請看圖，用箭頭50表示重量WO作用到力傳遞路徑中的平臺52，用彈簧54表示由彈簧11構成的包括梁12和14，柱18和20的力傳遞路徑內的各組件，彈簧54剛性支持在56上。顯示的彈簧54，還表示出其彈簧常數為KFLEX。相應地以平行的力傳遞路徑關系，設置彈簧58代表傳送梁24，有彈簧常數KTRAN。與傳送梁符號58成串聯力路徑傳遞關系的是彈簧符號60，與感受元件26的反力件40相對應，例如反力件是陶瓷裝置，其顯示的彈簧常數為KCERC。為直接分析，對組件11，24和40的性能很容易指定一組實際的數值。例如要得到感受元件26全量程的輸出，就要已知最優的全負荷即全量程的位移，以及反力件40的XCERC。典型的陶瓷類裝置的這個數值是0.001英吋。類似地，對廣泛應用的負荷系統來說，最大負荷WO的值可以是100磅，系統所希望的位移XO可以是0.010英吋，這個數值允許使用過載保護或類似機構，這個數值是在常常碰到的制造公差范圍的。
現在來看理想模型，假定KFLEX，KTRAN的值和最大位移XCERC，KTRAN和KCERC組合的彈簧常數用KCOMB表示，它可用下述公式計算(1).KCOMB＝ (KCERC＊KTRAN)/(KCERC+KTRAN)
現有用XO(圖1)表示系統的位移，即對所加負荷WO的響應，有組合彈簧常數KCOMB的系統的位移XO，使下述關系成立(2)XO＊KCOMB＝XCERC＊KCERC回想起XCERC是感受元件26的反力件40的位移，是已知的參數。
整個系統的彈簧比值KO可用下式表示(3)KO＝KCOMB+KFLEX它與所加負荷的關系如下(4)WO＝KO＊XO加上典型的參數值，反力件40的彈簧常數KCERC可按下述方法求出。例如設近似的負荷分配比LS＝9;設負荷容量WO為100磅;設電容器處反力件40的位移等于0.001英吋;彈簧11組件合適的尺寸將提供彈簧常數KFLEX，以磅/英吋表示如下(5)KFLEX＝LS＊(WO＊10)式中值10是為標定提供的。
按照下面的表達式，負荷分配比LS與彈簧11和傳送梁24的彈簧常數有關(6)KTRAN＝ (KFLEX)/(LS)
從上述的表達式中解出反力件40的彈簧常數(7) KCERC=WOXCERC-KFLEX1+KFLEXKTRAN]]>按照上面指定的參數值，求得彈簧常數KCERC＝9，100磅/英吋，KTRAN＝1，000磅/英吋，KFLEX＝9，000磅/英吋。但請記住上面代表的是理想模型。
現在分析假設彈簧11和傳送梁24是非理想的彈簧。相反，在感受元件26中所用的陶瓷材料制的反力件40，由于其顯示的高性能質量，認為基本上是理想的。引導梁12和14以及傳送梁24非理想的程度，認為可以用誤差百分比來表示，記為PERR。由于組件包含的這些誤差，合適的彈簧常數將會偏離一個確定的數值，特別是傳送梁24的誤差，對應力的影響比其他的更大一些，是主要的誤差來源。為了開始進行誤差的估計，上面提到的最優化因子f，給它指定一組值i，例如值的范圍從0到100(imax)。
對給定的彈簧常數百分比誤差，彈簧11KFLEX的誤差將比KTRAN中的誤差稍大一個因子f。因子f僅應用在后面的傳送部件，將可觀察到當負荷分配比LS改變時，系統的最大誤差排除出現在f的不同數值。負荷分配比例與最優化因子的關系可表達如下
(8)fi＝1+i· (LS)/4000式中數值4000是量程因子。因子f的量程將從1到表達式(8)的值imax。
反映彈簧常數的誤差可表達如下(9)KTRANEi＝KTRAN-KTRAN· (PEER)/100 ·fi(10)KFLEXE＝KFLEX-KFLEX· (PEER)/100上面式子表明彈簧常數KTRAEi是唯一反映因子fi的常數。因此對每個i的值有KTRANE的值存在。注意誤差因子與傳送梁24和彈簧11都有關系，偏移對每個是不同的，表示負荷的輸出將會改變。但注意感受元件26的輸出將是系統的輸出。因此感受元件26的反力件40偏移的程度將反映誤差，這里用XCERCE代替誤差，對每個i值用XCERCEi表示。
現在用包含誤差的彈簧常數重新計算反力件40的偏移，使彈簧常數符號帶上表示誤差的下標E。記住上面表示的反力件40的常數KCERC，假設是沒有誤差的。從而得到下面一系列的表達式(11)KCOMBEi＝KTRANEi· (KCERC)/(KTRANEi+KCERC)
(12)KOEi＝KCOMBEi+KFLEXE(13)XOEi＝ (WO)/(KOEi)(14)FCOMBEi＝KCOMBEi·XOEi(15)XCERCEi＝ (FCOMBEi)/(KCERC)相應地反力件40的新偏移XCERCEi是對每個i計算的。
偏移XCERCEi和XCERC之差與XCERC之比可用下式表示(16)XCERCERRi＝ (XCERCEi-XCERC)/(XCERC)這樣，人們就可以看到，引入的原始誤差即被系統排除的PERR的大小。
被排除誤差PERR的大小也可用排除比RRi表達如下(17)RRi＝ (PERR)/(100·XCERCERRi)為了進一步比較分析，整個系統偏移數列的最大值表示為(18)XOE＝MAX(XOE)參考圖3，畫出了排除比RRi作為誤差函數或最優化因子f函數的圖。研究得出的兩條互補曲線70和72用來選擇參數，包括負荷分配比LS＝9。曲線70和72所用的參數值如下XCERC＝0.001″XOE＝0.0102PERR＝1KTRAN＝1000KFLEX＝9000KCERC＝9100排除比f的值等于1，表示研究者的設計是應用壓電式振動線感受元件RRO＝11.33577。這顯示采用早先應力相等的設計，獲得很好的性能。但是如果選擇的f值使得排除比RR趨向無窮的話，將會使性能有很大的提高。例如圖3這個值約為1.1，相當于i約為490。所以1.1的值約在曲線72和72的拐折點。實際上，最優化或誤差因子為1的誤差排除將在比值11∶1左右。相應地根據直接分析約10%的系統誤差仍將保留而沒有改變。換句話說，按照直接準則的設計將使傳送梁24內的應力比彈簧11的12和14組件內的平均應力高1.1倍。
請看圖4，相同的圖揭示曲線74和76是按負荷分配比LS＝2描繪的。這個分析的各參數值表示如下XCERC＝0.001XOE＝0.03401LS＝2KTRAN＝1000KFLEX＝2000KCERC＝32667
誤差或最優化因子fi在這個圖中拐折點的值約為1.03。注意應力排除比RR。在代表上述結構的fi＝1處的值，與圖3中表示的相比增加了約51的數值。
請看圖5，在負荷分配比LS＝10時作相同的分析。在這個分析中采用下述參數XCERC＝0.001XO＝0.00928LS＝10KTRAN＝1000KFLEX＝10000KCERC＝8182誤差或最優化因子f為1的地方代表彈簧11和傳送梁24的應力相等，在該處的排除比RRO在這個模型中約為10。但是可以看到曲線78和80拐折點處的fi值為1.12，表示本發明稱量系統10誤差排除最優化的值。
請看圖6，分析按負荷分配比LS＝20進行。在這分析中所用的參數如下XCERC＝0.001XOE＝0.00486KTRAN＝1000KFLEX＝20000KCERC＝3810所得到的曲線82和84顯示最優化或誤差因子為1時代表在傳送梁24和彈簧11中的應力相等，排除比RRO約為5。與無限的理想值相比，這表示相對較低的誤差排除水平。但是可以觀察到曲線82和84拐折點處fi的值約為1.25。所以通過設備10的傳送梁24中應力很小的改變，為本發明的稱量系統獲得誤差排除方面顯著的改進。
請看圖7，曲線86和88揭示的排除比的變化是在負荷分配比LS取相對較高的值50時。在這分析中采用如下參數XCERC＝0.001XOE＝0.002KTRAN＝1000KFLEX＝50000KCERC＝980當誤差或最優化因子fi等于1，表示在系統的彈簧11和傳送梁24內的應力相等，得到排除比RRO約為2，相對較低的值。但是誤差因子在曲線86和88的拐折點處的值約為2.0，在拐折點處排除比趨向無窮。
從上述中可以觀察到，按照上面使彈簧11中平均應力相等的準則，來設計所考慮的結構，產生排除比趨向無窮的情況，這時可以認為感受元件是無限剛性的。另一方面，在應用的感受元件例如反力件40具有彈簧特性時，其顯示的性能可以考慮為實際的剛性度，按彈簧11內的平均應力去選擇傳送梁24內的相對應力，可極大改善設計，產生特殊的無誤差系統。最好彈簧11的應力，如上面分析中所說的那樣高于其他的一個因子f。按照本發明稱量設備中使用的感受元件26的形式可以按設計者的意見進行改變。但是每一種形式要對所加的負荷按實際的負荷分配比產生彈性響應或反應。最好用電容量的變化來測量位移或偏移，但也可以使用應力計或其他變換器。
參考慮圖8，圖中設備100是更詳細揭示本發明的一個實施方案。設備100包括基座或秤底板102，在底板上垂直安裝支持柱104。并請參看圖9，支持柱104的作用是保持本發明的稱量結構106基本上在垂直方向，通過螺栓(未顯示)連接成懸臂梁形式，從后面伸展到結構106。這樣，結構106建立起接地機構。放到結構106上稱量的負荷或重量放在平板或負荷接受機構108上，如圖9所示，該機構通過加強板110和塊112連接到設備100的接受部位114附近。
設備100包括120表示的彈簧，該彈簧的結構是羅伯凡爾機械，有兩個平行，相隔一定空間的梁組件122和123。這些組件與直立的柱組件124和125一起整體成形構成一框架，確定中間的開口126。通過縮小部分128a和128b調節梁122內的平均應力，相應地縮小部分130a和130b調節梁組件123內的應力。
從柱125向內伸展的傳送梁132是整體成形的，有機械加工的縮小部分134調節應力。
彈簧120最好由普通材料如鋁制成，鋁容易加工成適合大多數實際應用的稱量設備。借助羅伯凡爾型結構，彈簧120可以做成力矩敏感型結構。根據本發明，彈簧120與包含在圖9反力件40內的感受元件138組合在一起。反力件140也可以做成具有平行引導梁功能的結構，很重要的一點是要用沒有系統誤差如遲滯和蠕變的材料。例如，這些材料可以是陶瓷/玻璃或玻銅合金。反力件40將上引導梁142和互補的梁143結合起來，互補梁與上引導梁平行并隔有一定距離。這些梁142和143對中心平面(未指出)是對稱的，與垂直的相隔一定空間的立柱144和145整體成形，構成框架結構。按照所顯示的幾何形狀，在反力件140的中心形成開口148。在開口148內，感受元件138包括用150表示的容量可變的偏移檢測機構。容量可變機構150的結構是雙面的電容器，它由中心放置的電極和向內放置的電極組成，向內放置的電極就是與梁143整體成形的中間立柱152。由于反力件是陶瓷制成，中間柱152是電氣絕緣的。在中間柱152的縱向側面上覆蓋金屬層154，它是導電的電極材料。與中間柱152相隔一定距離并跨過它的是向下懸掛的分叉部件156，沿著分叉部件的內表面有導電的金屬層158，與154層一起構成電容器。分叉部件156與引導梁142整體成形。采用顯示的機構，在負荷引起反力件140偏移的情況下，金屬層158和154在機構150的一側將在不接觸狀態下互相靠近，在另一側將互相離開，可以看成“推-拉”型的物理變形從而改變機構的總電容量。用在電路板(見圖8)160內適當的線路檢測這種容量的變化，并把它轉換成代表加到平臺108上重量的輸出信號。在美國4054833號名為“電容測量系統”，1977年10月18日公布的專利中布里發(Briefer)描述了產生信號的線路，這是線路中感受電容器電容的預先確定的功能，可應用于所有的實施方案，這里插入作為參考。此外請看圖10，可以看到線路160安裝在電容機構150附近，以使那里產生的信號到前端信號處理的連接導線最短。在這方面請注意，線路板160用兩個支座162和163固定在設備100內，支座用螺栓安裝在柱104上。三根通到150裝置的導線在圖10中用164表示。通過縮短這些導線的長度，可以避免在產生的信號中寄生電容和噪音所引起的品質變壞現象。
所加的力通過包括傳送梁132的負荷響應裝置，并經過硬的力桿或連桿170傳給反力件140。圖9和10顯示，傳送梁132在它的外端開有槽以提供平的接觸表面，該表面位于通過反力件140的垂直中心平面上，從而使連接的力桿170基本上也在中心平面上。在這方面，圖9顯示的力桿170的結構有水平放置的凸緣或連接部分172，該連接部分通過螺栓與傳送梁開槽的外端相連。連桿170通過縮小部分或高抗拉強度部分，伸展到整體成形的垂直凸緣或連接部分174。凸緣174通過螺絲與L形安裝塊176的向上放置的連接面相連接。圖10顯示，176塊在178區機械地削去一塊，以避免與力桿170接觸。這樣做是為了連接不同熱膨脹系數的材料，彈簧120一般是鋁制的，反力件140通常由陶瓷材料制成。力桿170的中心部分很薄，但對垂直所加的力強度很大，由于上述熱膨脹系數不同對水平移動的增量很容易彎曲。塊176可以由鋁制成，使它可以保持和接受從凸緣174伸過來的安裝螺絲。上述安裝結構的優點是制造工人很容易通過開口126進行安裝。所有連接都需要用改錐和類似工具，通過開口很容易夠得著進行工作。
為了把176塊安裝到反力件140可偏移的終端，就要求這兩者緊密的連接，但反力件140一般由陶瓷材料制成，很難用螺絲之類的固定件進行固定。相應地反力件140的可偏移終端有兩個整體成形的面積縮小的懸掛接觸部分180和181。圖中可見接觸部分180和181同176塊平表面184的接觸支撐。用成對的連接器，如穿過加壓板188進入到安裝塊176的螺栓186，在高壓力狀態維持表面184和平接觸區180和181之間的接觸。板188的結構中有兩個在垂直位置上隔有一定距離的接觸部分，形狀如半球形的突起190和191，它們的作用就是與連接器開口192內的內部接觸表面193緊密接觸。作為另一種組件接觸的安排，凹陷或突起190和191也可如圖12所示的加壓板208那樣顛倒過來，以接受剛珠214和215。后面的這種安排更容易接受連接部件之間的膨脹和收縮運動。用顯示的機構，擰緊成對的螺栓186，加壓板188把塊176拉向接觸區180和181使之接觸，形成兩個有限面積的加壓接觸區。相似地也使接觸部件190和191與接觸表面193上的有限的小區域形成加壓接觸。通過這些有限面積的加壓接觸，和面積縮小的平接觸區180和181，使塊176和反力件140之間的摩擦連接獲得很高的單位壓力。這種機構有助于克服滑動，特別在環境溫度漂移時可能會遇到。尤其希望在裝置開始運動期間避免任何滑動，不然很小的滑動會引起系統零點位置的變化。接觸部件190和191也可以是小鋼球或相似的硬材料放在加壓板188的半球形槽內。顯示的按排也用于反力件140的另一端，不可偏移端的安裝。
再參看圖11和12，描述后者的安裝。同上面一樣，反力件140有兩個在垂直方向相隔一定距離的面積縮小的平接觸部分200和201，它們與彈簧120的柱124的垂直接受表面或連接部分緊接著。但注意柱124的結構中有上部的整體成形接觸梁202，該梁的外表面在204緊接著反力件140的上部接觸區200。相應地柱124的下部接觸表面206有相對較大的高度，用以同反力件140的下部按觸區201連接成加壓緊密接觸。這種設置是考慮了在垂直方向上反力件140和柱124不同熱脹冷縮的影響。在這方面，很薄的懸臂梁結構202可以在垂直方向彎曲，以維持同200區域的加壓緊密接觸，而不會引起反力件140和柱124之間的滑動。
同上面一樣用加壓板208將反力件140加壓固定在柱124上，加壓板與成對的連接器如螺栓210一起裝設。從圖中可見加壓板208在反力件140的連接器開口212內，成對的螺栓210穿過反力件140的一側與柱124連接。但在這個實施方案中，在上述的突起190和191的地方，在連接器開口212內如球軸承一樣的小硬球214，215在垂直方向對齊，與反力件140的垂直表面接觸。在加壓板208內有半球形槽以容納球214和215。注意裝球214和215的半球形槽，其半徑要大于球本身的半徑。還可以看到，球214與200這是中心對齊的，而球215與201區中心對齊。同上面一樣，在連接器開口212內反力件140的接觸表面216與球214和215的有限接觸區會產生很高的壓力。類似地用反力件140的有限區域200和201獲得因上述高壓力產生的較高的摩擦接觸，使它們保持與柱124的加壓連接。
請參考圖13和14，圖示在結構106內安裝感受元件138的另一個實施方案。這里彈簧組件仍用120表示，在合適的地方仍用以前使用的相同數字。但反力件用240代表，從圖中可見其外部有不同的結構。為了敘述清楚，上面描述的與感受元件138相連的各個引導梁和中心放置的變換器在圖13中都沒有表示出來。但是這些組件都是存在的。反力件240的結構中有兩個縱向相隔一定空間的絕緣的加壓安裝塊242和243。安裝塊243由對開的夾持裝置244加壓固定在開口126內部的懸掛柱246上。圖14顯示的安裝機構或對開夾持裝置244包括上、下夾持棒248和250，它們將加壓安裝塊243的下部安裝表面緊壓在懸掛柱246的上接受表面上，通過成對的螺栓252將它們壓緊。注意夾持棒250的位置是壓在懸掛柱246的下接觸表面，而夾持棒248的位置是壓在加壓塊243的上安裝表面。可以看到由對開夾持裝置244對反力件240進行加壓的效果，這可能引起引導梁的變形，導致不平衡，如在向外放置的引導梁中產生預應力，現已被在結構上相對設置的上、下隔離槽254和255隔斷。以同樣的方式，圖13顯示由相應的隔離槽256和257來隔斷對開夾持裝置260加到加壓安裝塊242的預應力效應，對開夾持裝置由夾持棒262和L形的夾持連接器棒264構成。通過成對螺栓，圖中顯示的一個用266表示，將棒262和264加壓保持在加壓安裝塊242相對設置的安裝表面。使用螺栓266進行安裝的方法與成對的螺栓252一樣。塊264伸出的連接部分268與力桿270的上部形成的水平凸緣272相連。相似地力桿270的最下部水平凸緣274與傳送梁132相連。同上面的實施方案一樣，力連桿270基本上在反力件240的垂直中心平面上。邊連桿270的功能與上述的170裝置相同。
請看圖15至17，圖示在結構106內安裝感受元件138的另一個實施方案。這里彈簧仍用120表示，在合適的地方仍用過去使用的數字。但反力件用300表示，其外形與圖9中140部件相類似。在圖15中為了清楚起見及有表示上述與反力件140相連的中心放置的變換器和各個引導梁。但是這些部件或它們的等價體是存在的。
圖中可見反力件300位于彈簧120內部開口126中的較低位置。但是各組件之間的安裝與圖9所表示的裝置相類似。實際上，柱124提供有垂直放置部分的支持裝置，該裝置有下部的連接表面302和接觸梁304。相應地，反力件300的柱306的結構有兩個在垂直方向上相隔一定空間，面積縮小的接觸區308和310。同上述一樣，這種按排考慮了反力件300和柱124在垂直方向不同的熱脹冷縮系數。安裝方面的按排同圖9的實施方案一樣在反力件300的柱306附近有連接器開口312。在開口312內裝設加壓板314和成對的連接器，顯示在圖中的一個連接器是316，與柱124螺紋連接。在柱318處反力件300可偏移終端與傳送梁132之間的連接是用320表示的安裝塊/力桿裝置。裝置320的安裝塊組件332的結構有三角形的形狀，表面324區是它的一個安裝部分，由圖17可見它的下部包括接觸梁326和下部的連接表面328。顯示的梁326和表面328緊接著各自的相應平接觸區330和332，這些接觸區在感受元件300的柱318的朝外設置的表面上。按上述的方法用插入連接器開口336的加壓板334使裝置320和反力件300獲得緊靠連接或加壓連接。板334上可裝設球形接觸組件使板緊壓在開口336內的接觸表面338上。螺栓340穿過反力件300的一邊進入裝置320內帶螺紋的孔內，圖16中342，344表示這樣的孔。
圖中可見安裝塊向上伸展到反力件300之上，然后向外伸展形成頂部用346表示的安裝區。安裝區346的作用是提供平的連接表面，如圖17中348所示。在接觸表面348處鉆兩個孔350，352分別接納兩個螺栓354和356，它們連接力桿360的上部凸緣358。圖16顯示354和356螺栓都插入孔內，其中一個插入到361進入到頂部安裝區346內。圖還顯示力桿360插入到頂部安裝區346的中心裂口362內。此外，圖16和17顯示桿360伸展在塊320中形成的槽364內。兩個螺栓368和370將力桿360的底部凸緣366與傳送梁132相應的平連接表面相連。
用圖示的機構，允許因使用不同的材料而引起的熱脹冷縮的差異。
由于在上述方法和設備的各方面都可以進行某些改變，而不會背離這里包含的本發明的范疇，所以想說明無論是這里描述中所敘述的各個方面還是附圖中所顯示的內容，都應看作是圖解說明的例子，而不是對本發明的一種限制。
權利要求
1.測量加到接受部件負荷力的稱量設備，帶有將力傳遞到地的路徑，其特征包括在該力傳遞路徑內的第一彈簧機構，連接在接受部位和地之間形成力的傳送關系，在該爭荷力作用下可以偏以顯示壓力的第一值，對該負荷力產生力傳遞響應；位于該路徑內的感受元件，在力作用下偏產生與該負荷力的值相關聯的輸出；和在該路徑內的傳送彈簧，與該第一彈簧是平行的力路徑關系，與感受元件是串聯的力路徑關系，通過該感受元件確定所加的力，感受元件顯示的壓力第二值大于該第一彈簧顯示的第一壓力值一個數值，從而能有效地抵消包括第一彈簧和該傳送彈簧的稱量設備內所產生的誤差。
2.按照權利要求1所述的稱量設備，其特征是設備中的傳送彈簧與該第一彈簧的負荷分配比是1∶LS，其中LS是預先確定的負荷分配比值。
3.按照權利要求2所述的稱量設備，其特征是設備中選擇第二壓力值大于該第一壓力值乘以最優化因子f，式中該因子f表示該力傳遞系統中在負荷分配分為1∶LS時誤差最優排除因子。
4.按照權利要求2所述的稱量設備，其特征是設備中選擇第二壓力值大于該第一壓力值乘以最優化因子f，式中該因子f表示在負荷分配比為1∶LS時該系統誤差最優排除因子，其值大于1。
5.按照權利要求1所述的稱量設備，其特征是設備中感受元件包括由非金屬材料制成，有引導梁結構的反力件，該反力件與變換器相連，變換器按照反力件的偏移改變電容量，產生輸出。
6.按照權利要求5所述的稱量設備，其特征是設備中該非金屬材料是陶瓷材料。
7.按照權利要求1所述的稱量設備，其特征是設備中該第一彈簧是由兩根平行的引導梁與相隔一定距離的柱連接成平行四邊形的框架，放在該接受部位和地之間形成力的傳遞通道。
8.按照權利要求7所述的稱量設備，其特征是設備中該第一彈簧由金屬制成，按照加到接受部位負荷力的大小選擇第一彈簧的尺寸，以使因負荷加在接受部位的位置不同所引入的力矩誤差減至最小。
9.按照權利要求7所述的稱量設備，其特征是設備中該傳送彈簧包括與第一彈簧整體成形的梁，選擇該梁的模截面以獲得第二壓力值。
10.有接受部位接受負荷，在力傳遞路徑中有第一彈簧從接受部位伸展到地面的稱量機械，排除系統誤差的最優化方法，其特征包括以下各步在接受部位和地之間裝設第一彈簧，形成串聯的力傳遞關系;使第一彈簧的結構在該負荷下有平均的第一壓力;在接受部位和地之間的路徑中裝設感受元件，使之成串聯的力傳遞關系，并與路徑中的第一彈簧成并聯的力傳遞關系，感受元件對所加的負荷產生輸出信號;在該路徑中裝設傳送部件，與該感受元件成串聯的力傳遞關系，以確定所加的力，并與該第一彈簧成并聯的力傳遞關系;和使傳送部件的結構產生的第二壓力大于平均第一壓力一個數值，從而能有效地消除該系統的誤差。
11.如權利要求10所述的方法，其特征是使傳送部件的形狀產生第二壓力大于平均第一壓力一個數值，能有效地消除形成系統誤差的滯后和蠕變。
12.如權利要求10所述的方法，其特征是傳送部件是一彈簧，與第一彈簧的負荷分配比是1∶LS;和選擇第二壓力大于平均第一壓力乘以最優化因子f，該因子f表示在負荷比為1∶LS時系統誤差最優排除因子。
13.如權利要求10所述的方法，其特征是該感受元件包括在負荷下可偏移的反力件和測量這偏移的機構。
14.如權利要求11所述的方法，其特征是該感受元件對該偏移產生響應，以獲得由容量為基礎的輸出信號。
15.測量負荷重量的稱量設備，其特征包括第一彈簧，有接受部位在力的傳遞關系中接受負荷，存在于傳遞到地的力傳遞路徑之內;在所加力的作用下可彈性偏移的感受元件，包括變換器，對該偏移響應，產生與該負荷重量相應的輸出;傳送部件，與該感受元件成串聯的力傳遞關系，與該力傳遞路徑中的第一彈簧成并聯的力傳遞關系，其形狀能確定對感受元件所加的力。
16.如權利要求15所述的稱量設備，其特征是在設備中該第一彈簧是由兩根平行的引導梁與相隔一定距離的柱連接成平行四邊形的框架;和該感受元件包括由非金屬材料制成的反力件和由引導梁構成的可偏移的平行四邊形框架。
17.如權利要求15所述的稱量設備，其特征是在設備中該第一彈簧由金屬制成;和該感受元件由陶瓷材料制成，該變換器的結構可響應感受元件的偏移，改變電容量。
18.如權利要求15所述的稱量設備，其特征是在設備中該傳送部件包括固定在第一彈簧上的懸臂梁。
19.制造測量負荷重量設備的方法，其特征包括以下各步裝設第一彈簧，該彈簧有在力的傳遞關系中接受負荷的接受部位;將第一彈簧定位在到地的力傳遞路徑內;裝設彈性可偏移的感受元件，以在力作用下產生與負荷重量相應的輸出;裝設傳送彈簧，其結構能將所加的力傳給感受元件;將感受元件和傳送彈簧在該力的傳遞路徑內定位;使傳送彈簧與該感受元件成串聯的力傳遞關系，與第一彈簧成平行的力傳遞關系。
20.如權利要求19所述的方法，其特征是該第一彈簧是由兩根平行的引導梁與相隔一定的距離的柱連接成平行四邊形;和該感受元件由非金屬材料制成，有引導梁組成的可偏移的平行四連形結構。
21.如權利要求20所述的方法，其特征是該第一彈簧是由金屬制成;該感受元件由陶瓷材料制成;和其結構對感受元件的偏移產生響應，使由容量發生變化。
22.如權利要求20所述的方法，其特征是裝設的傳送彈簧是條梁，以懸臂的形式固定在第一彈簧的一根柱上。
23.測量負荷重量的稱量設備，其特征包括第一彈簧，有接受部位在力傳遞路徑內接受負荷，其構造有平行的隔有一定空間的梁組件和伸展在梁之間有一定距離的柱組成平行四邊形，并帶有開口;感受元件，在該力傳遞路徑內與該第一彈簧成平行關系，有在平行四連形的框架里，在開口的中心平面內對稱地放置的相隔一定空間平行的梁組件，感受元件一端固定一端可以偏移用來接受負荷以產生與該負荷相應的輸出;傳送梁，在該傳遞路徑內，該開口里面，一端固定，另一端能偏移，有第一連接表面通過該開口朝向外;在開口內的安裝機構，固定在感受元件上并能與感受元件一起移動，有第二連接表面通過該開口朝向外，并與第一連接表面對齊;和力桿，包括第一和第二隔開一定空間的連接器部分，該連接器朝向開口，通過開口可以夠得著，該第一連接器部分與該第一連接表面相連接，該第二連接器部分與該第二連接表面相連接，形成的結構用來傳送所加的負荷。
24.按照權利要求23所述的稱量設備，其特征是在設備中該力桿第一和第二連接器部分的形狀如凸緣，與相應的第一和第二連接表面的連接是用螺紋的連接器，該連接器通過開口可以夠得著。
25.按照權利要求23所述的稱量設備，其特征是在設備中這樣放置第一和第二連接器表面，使該力桿與該中心平面對齊。
26.按照權利要求25所述的稱量設備，其特征是在設備中該安裝機構包括與該感受元件相連的安裝塊和第一連接器部分，該連接器表面朝向外，通過該開口夠得著。
27.按照權利要求26所述的稱量設備，其特征是在設備中該感受元件的結構有第一連接器開口在該可偏移的終端附近，形成接觸表面;和該安裝機構包括連接器裝置，該裝置有位于該第一連接器開口內的加壓板，和剛性球形接觸組件，該組件位于帶接觸表面的加壓接觸支座內，加壓連接器機構伸展在該加壓板和安裝塊之間，以將安裝機構壓向感受元件。
28.按照權利要求23所述的稱量設備，其特征是在設備中該感受元件的結構中有第二連接器開口在確定接觸表面的固定端附近;該第一彈簧的結構中，在開口內所選擇的柱上有連接部分;包括位于第二連接器開口內的加壓板，和剛性球形接觸組件，該組件位于帶接觸表面的一壓接觸支座內，加壓連接器機構伸展在該加壓板和該彈簧組件連接部分之間，以將感受元件固定端壓向該彈簧組件連接部分。
29.按照權利要求23所述的稱量設備，其特征是在設備中該感受元件的結構中有整體成形的加壓安裝塊，該安裝塊包括第一和第二垂直相對放置的安裝表面，該安裝塊位于可偏移終端附近，由位于中間的相對設置的槽將該梁組件與安裝塊隔離;和安裝機構包括對開的夾持裝置，該裝置有第一夾持棒橫向位于該第一安裝表面上，在該開口內伸展以提供第二連接表面，第二夾持棒橫向位于第二安裝表面上，并與第一夾持棒對齊，一對緊固件機構連接第一和第二夾持棒，將它們固定連接到該加壓安裝塊上。
30.按照權利要求23所述的稱量設備，其特征是在設備中該第一彈簧的結構中，在該開口內有連接部分從該柱向外伸展;該感受元件的結構中有整體成形的加壓安裝塊，該安裝塊包括第一和第二垂直相對的放置的安裝表面，位于該固定端附近，由位于中間的相對設置的槽將該梁組件與安裝塊隔離，該第二安裝表面緊靠在彈簧組件連接部分的一側;包括對開的夾持裝置，該裝置有第一夾持棒橫向位于該第一安裝表面上，第二夾持棒橫向位于該彈簧組件連接部分的另一側，并與第一夾持棒對齊，一對緊固件機構連接第一和第二夾持棒，將它們固定到該連接部分和加壓安裝塊上。
31.測量負荷重量的稱量設備，其特征包括感受元件由第一種材料制成，結構上有平行的相隔一定空間的梁組件，該梁組件在柱之間伸展，梁的可偏移端在一個柱上，固定端在另一柱上;支持機構由第二種材料制成，包括有向上的接受面和向下的接觸面的中間柱組件;感受元件的結構中有整體成形的第一加壓安裝塊，該安裝塊包括第一和第二垂直相對放置的安裝表面，位于固定端附近，由位于中間的相對放置的槽將安裝塊與該梁組件隔離，該第二安裝表面位于該支持結構向上的接受表面附近;和安裝機構提供在該加壓安裝塊第一安裝表面和該中間柱組件接觸表面之間的加壓固定。
32.按照權利要求31所述的稱量設備，其特征是在設備中該安裝機構包括對開的夾持裝置，該裝置有第一夾持棒橫向位于該加壓塊安裝第一表面，第二夾持棒橫向位于支持機構相對放置的接觸表面上，一對緊固件機構連接第一和第二夾持棒，將它們固定到該中間柱組件和加壓安裝塊上。
33.按照權利要求31所述的稱量設備，其特征是在設備中該感受元件是負荷測力器，該設備包括負荷響應裝置以將力傳遞到該感受元件可偏移的終端;該感受元件的結構中有整體成形的第二加壓安裝塊，該安裝塊包括垂直相對放置的安裝表面，位于該可偏移的終端附近，由位于中間的相對設置的槽將梁組件與安裝塊隔離;和包括與該第二安裝塊的安裝表面加壓連接的安裝機構，該安裝機構與負荷響應裝置連接以把力傳送到感受元件。
34.按照權利要求33所述的稱量設備，其特征是在設備中該安裝機構包括對開的夾持裝置，該裝置有第一夾持棒橫向位于該加壓安裝塊第一表面，第二夾持棒橫向位于該加壓安裝塊第二表面，一對緊固件機構連接第一和第二夾持棒，將它們固定到該加壓安裝塊上。
35.按照權利要求31所述的稱量設備，其特征是在設備中該感受元件是負荷測力器，其結構有連接器，連接器開口在可偏移終端附近，以確定該柱附近的接觸表面;該設備包括有安裝塊的負荷響應裝置以將力傳遞到該負荷測力器可偏移的終端;和包括連接器裝置，該裝置包括位于連接器開口內的加壓板，有位于帶有接觸表面的加壓接觸支座內的接觸部件，包括伸展在該加壓板和安裝塊之間的加壓連接器機構，以把安裝塊加壓固定在負荷測力器可偏移的終端。
36.測量負荷重量的稱量設備，其特征包括和20與梁組件12和14連接成平行四邊形。在結構10的接受部件22放置用WO表示的重量，這樣與放重量的位置結合起來四邊形的作用就與引導梁一樣。一般來說引導梁是一個單體，當加上重量為WO的負荷時，將用力矩使其平衡，梁的終端就不會轉動。可參考紐約州紐約市麥克加羅-希爾圖書出版公司(McGraw-Hill Book Co.)1973年出版的羅克和楊(Roark and Young)所著的“力學”一書第五版。通過采用如梁24那樣的傳送部件，它與彈簧11整體成形，從柱18伸展出來使負荷WO的一部分可以分給負荷容量相對較小的負荷感受元件。這種結構允許用相對較小和更加精密的感受元件去稱較大的負荷WO。這里的感受元件用26表示，與梁24相連。通過這樣組合的梁24和感受元件26僅測量一部分負荷，其最初的優點來自很大的彈簧11，由于這種尺寸安排，可以消除負荷的位置誤差，稱之為“力矩敏感”型。但是研究者還發現，彈簧11用傳送梁24進行的負荷分配，通過某種設計還能消除遲滯和蠕變這樣的系統誤差。分析具有這種優點的幾何形狀的方法要求在彎曲時組件12和14內的平均應力應等于梁24內的應力，為了分析目的同時感受元件26應考慮為無限剛性的。要制造這樣堅硬或理論上無限剛性的感受元件，可采用上面提到的剛性很強的振動線裝置或類似設備。為了使彎曲時梁12和14以及傳送梁24的應力相等，常用減小截面積的方法，這里各自形成截面縮小的部位，如在彎曲梁12組件的28a和28b處，在彎曲梁14組件的30a和30b處，在傳送梁24的32處。但是按照本發明，感受元件26不需是剛性或很堅硬的。相反，感受元件26包括彈性可偏移的反力件40。反力件40最好是由玻璃/負荷響應裝置連接以把力傳遞給負荷測力器。
37.測量負荷重量的稱量設備，其特征包括感受元件由平行相隔一定空間的梁組件構成，梁在柱之間伸展，固定端在一柱上，可偏移的終端在另一柱預先確定的垂直高度上;支持裝置有垂直設置的部分，固定在負荷測力器固定端附近的柱上形成支持關系;安裝塊有第一安裝部分能與感受元件的柱在可偏移終端接觸，并向上伸展預先確定的長度到第二安裝部分，該長度大于預先確定的高度，該第二安裝部分一般設置在第一安裝部位之外;連接機構在該可偏移終端處連接安裝塊的第一安裝部分和該感受元件的柱;伸展成預先確定長度的力桿，伸展在連接安裝塊第二安裝部分的第一連接器部分，和與負荷傳送裝置相連的放置在下面的第二連接器部分之間。
38.按照權利要求39所述的稱量設備，其特征是在設備中該感受元件是負荷測力器，其結構中有連接器，連接器開口在提供接觸表面的可偏移終端附近，接觸表面靠近該柱;和該連接器機構包括連接器裝置，該裝置包括位于連接器開口內的加壓板，有位于帶接觸表面的加壓接觸支座內的接觸部件，加壓連接器機構伸展在加壓板和該安裝塊之間，以把安裝塊加壓固定在負荷測力器。
39.按照權利要求39所述的稱量設備，其特征是在設備中該感受元件是負荷測力器按垂直中心平面對稱放置;該安裝塊第一安裝部分的結構使力桿與該中心面對齊。
40.測量負荷重量的稱量設備，其特征包括感受元件由平行相隔一定空間的梁組件構成，梁伸展在柱之間，固定端在一柱上，可偏移終端在另一柱上，這些柱按中心平面對稱設置;支持裝置有垂直放置部分，固定在感受元件固定端附近的柱上形成支持關系;安裝塊有安裝部分能與感受元件的柱在可偏移終端處接觸，第一連接表面在中心平面附近并與中心平面平行;連接器機構將安裝塊的安裝部分與該感受元件可偏移終端處的柱連接;力桿包括第一和第二連接器部分，該桿按中心平面對稱放置，該第一連接器部分是(以下原文缺)。
41.按照權利要求42所述的稱量設備，其特征是在設備中第一和第二連接器部分的形狀如凸緣，與第一和第二連接表面的連接各自采用帶螺紋的連接器。
42.按照權利要求42所述的稱量設備，其特征是在設備中該感受元件是負荷測力器，其結構有第一連接器開口位于確定接觸表面的可偏移終端附近;和該連接器機構包括連接器裝置，該裝置包括位于第一連接器開口內的加壓板，有位于帶接觸表面的加壓接觸支座內的剛性球形接觸組件，加壓連接器機構伸展在加壓板和該安裝塊之間，以把安裝機構加壓固定在負荷測力器。
全文摘要
由常規材料制成，形如羅伯凡爾(Robcrval)基型框架的彈簧，和由陶瓷這類材料制成可偏移負荷測力器型更小的感受元件組合起來。這種組合是將更高負荷容量的彈簧和能進行幾乎無系統誤差測量的感受元件結合在一起。描述了最優排除系統誤差裝置的構成方法，其中傳送梁起到分配負茶的作用，顯示的應力選擇大于彈簧顯示的平均應力。
文檔編號G01G23/01GK1068424SQ9210161
公開日1993年1月27日 申請日期1992年3月17日 優先權日1991年7月2日
發明者N·G·米爾斯, R·J·蓋恩斯 申請人:梅特勒-托利多有限公司