專利名稱：用于電子秤的校準(zhǔn)砝碼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電子秤的校準(zhǔn)砝碼裝置，特別是校準(zhǔn)砝碼裝 置的一種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
電子秤在多數(shù)情況下是通過(guò)內(nèi)部的校準(zhǔn)砝碼進(jìn)行校準(zhǔn)的。為了進(jìn) 行校準(zhǔn)， 一個(gè)規(guī)定質(zhì)量的校準(zhǔn)砝碼與與設(shè)置在秤的力測(cè)量單元內(nèi)的力 傳遞機(jī)構(gòu)力傳遞接觸，從而確定參考重量。根據(jù)這個(gè)參考值，可以對(duì) 秤的稱重參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整。當(dāng)校準(zhǔn)完成后，校準(zhǔn)砝碼和力傳遞 機(jī)構(gòu)之間的接觸被再次釋放，校準(zhǔn)砝碼被鎖定在空閑位置。在此過(guò)程 中，校準(zhǔn)砝碼被一轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)從空閑位置移動(dòng)到校準(zhǔn)位置并再被移動(dòng)回 來(lái)，上述轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)協(xié)同動(dòng)作的提升元件。在 校準(zhǔn)位置，校準(zhǔn)砝碼與力傳遞裝置有力傳遞接觸，而在空閑位置時(shí)則 沒(méi)有力傳遞接觸。
現(xiàn)有技術(shù)提供了多種類型的提升元件和多種形式的校準(zhǔn)砝碼裝置。
EP 0 468 159 Bl公開(kāi)的一種校準(zhǔn)砝碼是通過(guò)一對(duì)相對(duì)水平滑動(dòng)的楔形 塊進(jìn)行垂直行進(jìn)的，校準(zhǔn)砝碼因此被引入與秤的力傳遞裝置的力傳遞接觸。 該提升元件是由馬達(dá)和與楔形塊連接的水平方向的芯軸驅(qū)動(dòng)的。
EP 0 955 530 Al描述的裝置同樣實(shí)現(xiàn)了垂直提升和降低校準(zhǔn)砝碼。砝 碼放置在被電力驅(qū)動(dòng)的提升元件行進(jìn)的支座上。
DE 203 18 788 Ul中描述了一種裝置，由斜面狀的提升元件提升或降 低整體形成的校準(zhǔn)砝碼，其中，提升元件的動(dòng)作是通過(guò)線性驅(qū)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)一 種斜面平動(dòng)。
在很多秤中，校準(zhǔn)砝碼裝置和力傳遞裝置被布置在彼此的后部，如EP 0 955 530 Al中公開(kāi)的。然而，校準(zhǔn)砝碼也可以被分開(kāi)，例如被分為兩個(gè)校 準(zhǔn)砝碼并置于力傳遞裝置的側(cè)面，如EP0 789 232B1中公開(kāi)的圓柱狀校準(zhǔn)砝碼，兩個(gè)同樣的砝碼設(shè)置在力傳遞裝置的兩個(gè)相對(duì)的邊上，描述了兩種 不同的行進(jìn)校準(zhǔn)砝碼的裝置。在第一個(gè)例子中，裝有引導(dǎo)銷的校準(zhǔn)砝碼被 置于當(dāng)作是支撐的校準(zhǔn)砝碼支座上。為進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)砝碼支座被鉸接的 一側(cè)是傾斜的，由此，校準(zhǔn)砝碼被降低并放置在兩個(gè)校準(zhǔn)砝碼運(yùn)送架上， 所述的校準(zhǔn)砝碼運(yùn)送架構(gòu)造為桿或杠桿并與力傳遞裝置連接。在第二個(gè)例 子中，在空閑位置的砝碼被固定在校準(zhǔn)砝碼支座上，上述校準(zhǔn)砝碼支座被 設(shè)置在與力傳遞裝置連接的校準(zhǔn)砝碼運(yùn)送架之間。為進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)砝碼 通過(guò)校準(zhǔn)砝碼支座的垂直向下運(yùn)動(dòng)與校準(zhǔn)砝碼運(yùn)送架接觸。
DE201 19 525 U1中公開(kāi)的校準(zhǔn)砝碼裝置具有用于校準(zhǔn)裝置的提升機(jī) 構(gòu)，該校準(zhǔn)砝碼裝置包括兩個(gè)杠桿支點(diǎn)固定在殼體內(nèi)的成角度的杠桿，其 垂直的杠桿臂通過(guò)一個(gè)水平的滑板相互連接，校準(zhǔn)砝碼置于其水平的杠桿 臂上。
上述的提升元件通常用伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。使用伺服馬達(dá)的缺點(diǎn)是需要在 秤的力測(cè)量單元內(nèi)使用相當(dāng)多的空間，因此力測(cè)量單元如同秤本身一樣被 不必要的擴(kuò)大。
特別是在高度敏感的電子秤中，稱重結(jié)果被靜電電荷和電子相互作用 影響甚至改變。用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的伺服馬達(dá)包含電子絕緣齒輪箱部件， 該部件通過(guò)在使用中發(fā)生的摩擦而產(chǎn)生靜電電荷。產(chǎn)生的靜電場(chǎng)，也包括 常用馬達(dá)的電磁場(chǎng)，強(qiáng)大到足以影響稱重結(jié)果，特別是在高度靈敏的秤內(nèi)。
本領(lǐng)域已知的校準(zhǔn)砝碼裝置幾乎都具有相對(duì)大的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。但是，本 領(lǐng)域的已知技術(shù)提供越來(lái)越多的包含力測(cè)量單元的稱重模塊，上述力測(cè)量 單元具有小尺寸，特別是在與負(fù)載矢量垂直的方向。這些稱重模塊用于必 須達(dá)到相對(duì)較高精度要求時(shí)測(cè)量小的重量，也特別適合應(yīng)用于稱重模塊或 力測(cè)量單元與系統(tǒng)中的混合裝置被放置在一起的生產(chǎn)車間，用于檢測(cè)小的、 相對(duì)昂貴的零件時(shí)測(cè)定相同稱重物的質(zhì)量，例如在制藥工廠中給藥片、膠 囊、安瓿等填充和包裝藥物的機(jī)器中，或在控制球軸承的質(zhì)量中。

發(fā)明內(nèi)容
為改進(jìn)校準(zhǔn)砝碼裝置，特別需要用于轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)源的優(yōu)化和小型 化。驅(qū)動(dòng)源需要非常小巧、緊湊且靈活以適于不同的應(yīng)用要求。這一任務(wù)通過(guò)具有按照權(quán)利要求1所述的特征的校準(zhǔn)砝碼裝置的力測(cè) 量單元和按照權(quán)利要求18的稱重機(jī)構(gòu)來(lái)解決。
一種力測(cè)量單元，被適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)以安裝在具有多個(gè)同種類型力測(cè) 量單元的接收結(jié)構(gòu)內(nèi)，其中，在所述接收結(jié)構(gòu)內(nèi)每個(gè)力測(cè)量單元占據(jù) 一個(gè)設(shè)計(jì)空間，所述設(shè)計(jì)空間的投影到與負(fù)載方向垂直地延伸的平面 上的尺寸被相鄰力測(cè)量單元的設(shè)計(jì)空間限制和/或?qū)?yīng)于力測(cè)量單元 在所述平面內(nèi)的最大尺寸，其中，每個(gè)力測(cè)量單元包括具有至少一個(gè) 可以與力測(cè)量單元結(jié)合的校準(zhǔn)砝碼的校準(zhǔn)砝碼裝置，并且進(jìn)一步包括 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和用于校準(zhǔn)砝碼的引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)一起工作的致動(dòng)器以及驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的至少一 個(gè)壓電元件，并且，致動(dòng)器具有至少兩個(gè)元件，所述至少兩個(gè)元件通 過(guò)在一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦接觸力的重復(fù)接合和釋放而相 互作用。
本說(shuō)明書(shū)中用到的術(shù)語(yǔ)"致動(dòng)器"，包括了驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行運(yùn)動(dòng)的元件， 其中期望的種類和方向的運(yùn)動(dòng)行為經(jīng)常作為至少兩個(gè)元件一起工作的結(jié)果 出現(xiàn)。
被配備包括壓電元件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)砝碼裝置具有增加其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 只需要一個(gè)小空間的優(yōu)點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)小巧并緊湊，因此可以被放置在任何 需要的位置。更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是避免了在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或其組件內(nèi)靜電電荷的 聚集。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沒(méi)有具有磁性或能產(chǎn)生磁性的組件，該組件會(huì)按照電磁力 補(bǔ)償原理干涉秤的力測(cè)量單元的操作。
校準(zhǔn)砝碼裝置的轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)包括提升元件、用于校準(zhǔn)砝碼的支座和引導(dǎo) 裝置。轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)產(chǎn)生校準(zhǔn)砝碼支座以及校準(zhǔn)砝碼本身的引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)，特別是 豎直運(yùn)動(dòng)，因此，當(dāng)發(fā)生校準(zhǔn)時(shí)，使得校準(zhǔn)砝碼可以與秤的力測(cè)量單元的 力傳遞裝置力傳遞接觸。當(dāng)校準(zhǔn)完成后，上述的力傳遞接觸被再次釋放， 并且力傳遞機(jī)構(gòu)需要返回其空閑位置。當(dāng)這類機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向可逆時(shí)，這 意味著同樣的元件完成向上和向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特別有利的工作 方式解決上述任務(wù)。
這種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有更進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)可以在校準(zhǔn)砝碼被 帶入或送回其校準(zhǔn)位置的運(yùn)動(dòng)控制中容易地實(shí)現(xiàn)需要的速度。為盡可能避免震動(dòng)并進(jìn)一步使校準(zhǔn)砝碼精確地放置于與力傳遞機(jī)構(gòu)連接的校準(zhǔn)砝碼承 載體上，如果可以實(shí)現(xiàn)以一個(gè)盡可能最慢的速度來(lái)轉(zhuǎn)移校準(zhǔn)砝碼，例如在 校準(zhǔn)砝碼與力傳遞機(jī)構(gòu)力傳遞接觸的階段，這將是有利的。
一個(gè)更明顯的特點(diǎn)，由于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自鎖特性，在多數(shù)情況下可在豎 直方向運(yùn)動(dòng)的校準(zhǔn)砝碼支座在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中沒(méi)有電流流過(guò)時(shí)固定不動(dòng)。
在校準(zhǔn)砝碼裝置的一個(gè)有利的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝備有線性壓電馬 達(dá)，該馬達(dá)具有至少一個(gè)壓電元件以及行進(jìn)元件。校準(zhǔn)砝碼支座可以直接 設(shè)置在線性馬達(dá)的行進(jìn)元件上，或者線性馬達(dá)的推進(jìn)力可以通過(guò)插入的換 向元件(例如杠桿)作用在校準(zhǔn)砝碼支座上。.
按照進(jìn)一步可能的校準(zhǔn)砝碼裝置的實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)壓電馬 達(dá)，特別是行波馬達(dá)或具有環(huán)狀壓電元件的馬達(dá)，馬達(dá)具有一軸，提升元 件通過(guò)與軸一體的芯軸執(zhí)行豎直運(yùn)動(dòng)。
在屬于本發(fā)明的一個(gè)進(jìn)一步的發(fā)展中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以被設(shè)定執(zhí)行傳感 器功能，用來(lái)監(jiān)控轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)適當(dāng)?shù)墓δ?。?duì)激活壓電元件的電流或反饋回 路的感應(yīng)率的監(jiān)控可以被用來(lái)例如確定提升元件和校準(zhǔn)砝碼的位置。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，校準(zhǔn)砝碼裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的壓電元件具有沿 橢圓形路徑運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)器指，其中，在這一運(yùn)動(dòng)期間推動(dòng)器指可以周期性
的與驅(qū)動(dòng)輪接觸，例如以摩擦或形狀配合接合的接觸。例如WO 01/71899 己經(jīng)公開(kāi)了這種類型的壓電驅(qū)動(dòng)。當(dāng)具有內(nèi)螺紋的引導(dǎo)平臺(tái)沿軸行進(jìn)時(shí)， 推動(dòng)器指使驅(qū)動(dòng)輪和具有外螺紋的軸旋轉(zhuǎn)。然而，為完成其橢圓運(yùn)動(dòng)，推 動(dòng)器指也可直接作用在提升元件上或校準(zhǔn)砝碼支座上，通過(guò)周期性的摩擦 或形狀配合接合直接地推進(jìn)后者。
校準(zhǔn)砝碼裝置的提升元件的更廣泛類型的實(shí)施例是可以想象的。作為 一個(gè)例子，轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的提升元件可以構(gòu)造為偏心輪或一對(duì)彼此反向運(yùn)動(dòng)的 楔形物。轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的提升元件也可以通過(guò)至少一個(gè)曲桿元件的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
由于驅(qū)動(dòng)源會(huì)產(chǎn)生不希望的熱，驅(qū)動(dòng)源被置于安裝有力傳遞裝置的底 座的凹槽內(nèi)。底座在凹槽區(qū)域可以具有減少的厚度，所述凹槽可以設(shè)置用 于通過(guò)提升元件至少一部分的開(kāi)口，例如，為被軸承限制的軸設(shè)置開(kāi)口。 這樣多余的熱通過(guò)底座并可能通過(guò)殼體被帶走。
由于需要小空間，包含壓電元件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)特別適用于稱重模塊的校
8準(zhǔn)砝碼裝置，更特別的適用于主要在垂直于負(fù)載的方向具有小尺寸的力測(cè) 量單元。當(dāng)這些驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于同類稱重模塊的一個(gè)組合體時(shí)，它們驅(qū)動(dòng)單 個(gè)的力測(cè)量單元的各自的校準(zhǔn)砝碼裝置的轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)內(nèi)的提升元件。在這樣 的組合體中，每個(gè)力測(cè)量單元的力傳遞機(jī)構(gòu)與相關(guān)的校準(zhǔn)砝碼分別接合。 如果不是所有的稱重模塊的組合系統(tǒng)的力測(cè)量單元需要校準(zhǔn)，而僅是它們 中的一個(gè)需要校準(zhǔn)，這是特別有用的。這種類型的稱重裝置至少具有兩個(gè) 力測(cè)量單元或稱重模塊。然而，為了稱量同一種類的物品，更典型的是具
有若干個(gè)，比如4個(gè)，6個(gè)，8個(gè)，9個(gè)或更多的設(shè)置在一個(gè)二維矩陣內(nèi)的 力測(cè)量單元。
在一個(gè)特別有利的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)設(shè)置在它們所屬的 力測(cè)量單元的下方或上方的設(shè)計(jì)空間內(nèi)。
在一個(gè)稱重模塊的組合系統(tǒng)中，具有壓電元件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)然可以用 于同時(shí)將幾個(gè)校準(zhǔn)砝碼與至少兩個(gè)稱重模塊各自的力測(cè)量單元接合，也可 以隨后脫離校準(zhǔn)砝碼。稱重模塊的組合系統(tǒng)包含至少一個(gè)轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，每個(gè) 稱重模塊包括至少一個(gè)稱重砝碼，稱重砝碼可以與各自稱重模塊的校準(zhǔn)砝 碼承載體接合或從其脫離。對(duì)于至少兩個(gè)稱重模塊各自的校準(zhǔn)砝碼，至少 一個(gè)轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)具有校準(zhǔn)砝碼支座，校準(zhǔn)砝碼支座相互連接。
校準(zhǔn)砝碼裝置可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)砝碼借助轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)與力傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)接合來(lái)實(shí)現(xiàn)。多個(gè)校準(zhǔn)砝碼一個(gè)接一個(gè)加到力傳遞機(jī)構(gòu)并再被取走的一 個(gè)實(shí)施例特別適合于確定線性度。


一種電子秤的與力傳遞裝置相關(guān)的校準(zhǔn)裝置的布置和校準(zhǔn)砝碼裝置的
一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例如下面的附圖所描述，其中
圖1是具有兩個(gè)稱重模塊的接收機(jī)構(gòu)的透視圖，所述稱重模塊具 有平行引導(dǎo)的位于力測(cè)量單元的上方和下方的膜片彈簧，還表示出了 稱重模塊的設(shè)計(jì)空間；
圖2是與負(fù)載垂直的方向上具有小尺寸的力測(cè)量單元的透視圖， 校準(zhǔn)砝碼裝置具有一個(gè)校準(zhǔn)砝碼；
圖3是與負(fù)載垂直的方向上具有小尺寸的力測(cè)量單元的透視圖，校準(zhǔn)砝碼裝置具有兩個(gè)校準(zhǔn)砝碼；
圖4是具有構(gòu)造為曲桿元件的提升元件的轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的示意性側(cè)視
圖5是另一具有構(gòu)造為曲桿元件的提升元件的轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的示意性 側(cè)視圖；和
圖6是其中布置致動(dòng)器的底座的放大細(xì)節(jié)的示意性截面圖。
具體實(shí)施例方式
由于需要小空間，包含壓電元件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)特別適用于下述稱重 模塊的校準(zhǔn)砝碼機(jī)構(gòu)，所述稱重模塊具有在與負(fù)載垂直的方向具有小 尺寸的力測(cè)量單元。例如在稱重模塊的一組合體中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)在 各個(gè)力測(cè)量單元的相應(yīng)校準(zhǔn)砝碼裝置的轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)中的提升元件。在這 樣的組合體中，每個(gè)力測(cè)量單元的力傳遞機(jī)構(gòu)與相關(guān)的校準(zhǔn)砝碼分別 結(jié)合。在這種組合體中設(shè)置小尺寸力測(cè)量單元的一個(gè)例子通過(guò)圖l所 示的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，并描述如下。
圖1以透視圖的形式示出根據(jù)本發(fā)明的具有兩個(gè)稱重模塊51A和 51B的接收結(jié)構(gòu)50，形成了稱量同種性質(zhì)物品的裝置。每個(gè)稱重模塊 51A，51B分別包括具有負(fù)載接收器53A，53B的力測(cè)量單元52A，52B。 每個(gè)稱重模塊51A， 51B都被設(shè)置于設(shè)計(jì)空間54A， 54B內(nèi)。各個(gè)設(shè) 計(jì)空間在與負(fù)載方向垂直的平面內(nèi)的尺寸被相鄰的力測(cè)量單元的設(shè)計(jì) 空間限制禾B/或與各個(gè)設(shè)計(jì)空間54A， 54B內(nèi)力測(cè)量單元52A， 52B在 上述平面中的最大尺寸相等。
負(fù)載方向的尺寸被例如與接收結(jié)構(gòu)固接的殼體底部或被底座134 限定。在負(fù)載矢量相反的方向，設(shè)計(jì)空間被例如負(fù)載接收器53A, 53B 的頂端限制，例如其原因是負(fù)載接收器53A， 53B上方的區(qū)域通常被 圖中未示出的輸送系統(tǒng)的操作空間占據(jù)。
稱重模塊51A通過(guò)緊固裝置55，例如螺釘，與接收機(jī)構(gòu)50固接。 稱重模塊51A的力測(cè)量單元52A包括設(shè)置在其內(nèi)部的線圈(圖中未示 出)，線圈與沿著負(fù)載方向穿過(guò)力測(cè)量單元52A的力傳遞桿56A連接。 負(fù)載接收器53A連接在力傳遞桿56A的上端。在負(fù)載接收器53A和力測(cè)量單元52A之間設(shè)置上部平行引導(dǎo)膜片 57A，其上部平行引導(dǎo)元件58A將上部活動(dòng)平行腿59A以規(guī)定的引導(dǎo) 距離連接至上部固定平行腿60A。
這里使用的術(shù)語(yǔ)"引導(dǎo)距離"表示平行引導(dǎo)膜片57A的活動(dòng)平行 腿58A和固定平行腿59A之間的直線距離。這個(gè)引導(dǎo)距離與連接兩個(gè) 腿的平行引導(dǎo)元件58A如何設(shè)置沒(méi)有關(guān)系。
但是，平行引導(dǎo)元件58A被成形為其有效長(zhǎng)度顯著比平行引導(dǎo)膜 片57A的引導(dǎo)距離長(zhǎng)。有效長(zhǎng)度是指實(shí)際伸出長(zhǎng)度，更確切的是指平 行引導(dǎo)元件58A的包括其與平行腿59A和60A的連接區(qū)域的應(yīng)力中 性纖維(關(guān)于彎曲應(yīng)力)的長(zhǎng)度。
上部活動(dòng)平行腿59A與力傳遞桿56A連接，上部固定平行腿60A 具有連接至力測(cè)量單元52A的固定連接。在背離負(fù)載接收器53A的一 側(cè)，力測(cè)量單元52A還具有下部平行引導(dǎo)膜片61A，其下部平行引導(dǎo) 元件62A將下部活動(dòng)平行腿63A和下部固定平行腿64A連接在一起， 如圖9中力測(cè)量單元52A的剝離視圖所示。下部活動(dòng)平行腿63A也同 樣地與力傳遞桿56A連接，下部固定平行腿64A也同樣地固定至力測(cè) 量單元52A。
上部平行引導(dǎo)元件58A的有效長(zhǎng)度應(yīng)該與下部平行引導(dǎo)元件62A 的有效長(zhǎng)度相同，否則很難獲得力傳遞桿56A的精確引導(dǎo)的平行運(yùn)動(dòng)。
稱重模塊51A的描述類似的可應(yīng)用于稱重模塊51B，其上部平行 引導(dǎo)膜片57B和下部平行引導(dǎo)膜片61B。
為了可以無(wú)問(wèn)題的交換稱量同樣性質(zhì)物品的裝置中并排設(shè)置的稱 重模塊51A和51B，被交換的稱重模塊51A的任何部分都不能突出越 過(guò)其設(shè)計(jì)空間54A的邊界。因此活動(dòng)平行腿59A需要設(shè)置在設(shè)計(jì)空間 54A內(nèi)。在極端的例子中，活動(dòng)平行腿59A，平行引導(dǎo)元件58A或固 定平行腿60A的外部輪廓可以和與負(fù)載方向垂直的設(shè)計(jì)空間截面的外 部輪廓相等。
當(dāng)然，這樣的結(jié)構(gòu)不限于兩個(gè)稱重模塊51A， 51B。任何數(shù)量的 稱重模塊可以在二維的布局上被前后設(shè)置和并排設(shè)置，其中任何兩個(gè) 相鄰的力測(cè)量單元按說(shuō)明的方式組合在一起。圖2表示了具有小尺寸的力測(cè)量單元52的稱重模塊，特別是在與
負(fù)載方向垂直的平面內(nèi)的投影部分內(nèi)具有小尺寸。這種類型的力測(cè)量
單元52可以例如在與負(fù)載方向垂直的平面內(nèi)具有正方形的輪廓，其邊 長(zhǎng)為幾厘米。當(dāng)然，圓形或矩形的輪廓也是可以想象的。圖2所示的 力測(cè)量單元52具有專門為其設(shè)計(jì)的校準(zhǔn)砝碼裝置304。通過(guò)校準(zhǔn)砝碼 裝置304，可以在例如力測(cè)量單元的組合裝置中分別校準(zhǔn)這些力測(cè)量 單元的每個(gè)單獨(dú)的力傳遞機(jī)構(gòu)。校準(zhǔn)砝碼裝置304的特征在于通過(guò) 周期性地接合和脫離與行進(jìn)桿68間的摩擦接觸，推動(dòng)指220使提升元 件323上下運(yùn)動(dòng)，所述行進(jìn)桿68是提升元件323和致動(dòng)器的一部分。 轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)具有板狀的校準(zhǔn)砝碼支座314。轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)將環(huán)狀校準(zhǔn)砝 碼303從空閑位置轉(zhuǎn)移到校準(zhǔn)位置并又從校準(zhǔn)位置再轉(zhuǎn)移回空閑位 置。
在本例中同樣是環(huán)狀的校準(zhǔn)砝碼承載體102形成于或固定在力傳 遞桿56A上。在如圖10所示的校準(zhǔn)位置，校準(zhǔn)砝碼303與校準(zhǔn)砝碼 承載體102力傳遞接觸。校準(zhǔn)砝碼303和/或校準(zhǔn)砝碼承載體102最好 具有定位構(gòu)件從而使校準(zhǔn)砝碼303相對(duì)于校準(zhǔn)砝碼支座302和相對(duì)于 轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)被準(zhǔn)確定位。
圖3說(shuō)明了圖2描述的校準(zhǔn)砝碼裝置也適于兩個(gè)校準(zhǔn)砝碼303A， 303B的提升和下降。當(dāng)測(cè)量線性誤差時(shí)特別有用。在制作這樣的測(cè)量 裝置時(shí)，不需要要求校準(zhǔn)砝碼303A， 303B的質(zhì)量相同。力測(cè)量單元 152的校準(zhǔn)砝碼裝置有兩個(gè)平板狀的校準(zhǔn)砝碼支座314A， 314B。從圖 3可以看出，校準(zhǔn)砝碼303B放置于校準(zhǔn)砝碼承載體102B上，并處于 校準(zhǔn)位置，而校準(zhǔn)砝碼303A與校準(zhǔn)砝碼支座314A接觸。通過(guò)更進(jìn)一 步降低兩個(gè)平板狀校準(zhǔn)砝碼支座314A， 314B，校準(zhǔn)砝碼303A將同樣 的與其校準(zhǔn)砝碼承載體102A接觸。
提升元件423的提升和下降伴隨著安裝在底座334上的壓電驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)和行進(jìn)桿168的聯(lián)合動(dòng)作，其中，推動(dòng)器指220形成致動(dòng)器，所 述致動(dòng)器通過(guò)周期性的或重復(fù)波動(dòng)的摩擦接觸力與行進(jìn)桿168接合。 這種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向可逆，這意味著向上和向下的運(yùn)動(dòng)由相同的 元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。這里應(yīng)當(dāng)注意，從圖2和圖3可以得出，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳遞機(jī)構(gòu)也 可以被設(shè)置于圖1中所述的設(shè)計(jì)空間內(nèi)位于力測(cè)量單元之上或之下。
例如，在根據(jù)圖1所示的力測(cè)量單元52A的實(shí)施例中，力傳遞桿56A 可以在向下的方向延伸并配置環(huán)狀的校準(zhǔn)砝碼承載體。同樣的環(huán)狀校 準(zhǔn)砝碼，在校準(zhǔn)位置時(shí)與校準(zhǔn)砝碼承載體相接觸，在空閑位置時(shí)放置 于叉形的校準(zhǔn)砝碼支座上，該校準(zhǔn)砝碼支座例如被直接布置于一壓電 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行進(jìn)元件上。
可以想象的，校準(zhǔn)砝碼裝置的提升元件可以得到最大多樣性的設(shè) 計(jì)構(gòu)型。這些設(shè)計(jì)構(gòu)型是從現(xiàn)有技術(shù)可以知道的觀念，因此在這里將 一帶而過(guò)，包括彼此反向運(yùn)動(dòng)的楔形物裝置，或帶有或不帶有引導(dǎo)平 臺(tái)的校準(zhǔn)砝碼支座在其上行進(jìn)的偏心裝置。圖4和圖5進(jìn)一步顯示了 提升元件123的兩個(gè)實(shí)施例，上述提升元件123以不同形式的曲桿元 件47， 147來(lái)顯示，曲桿元件47， 147被包含壓電元件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的 推動(dòng)器指120直接致動(dòng)。
圖4示出了一個(gè)可沿著兩個(gè)引導(dǎo)桿127豎直運(yùn)動(dòng)的校準(zhǔn)砝碼支座 314的示意性側(cè)視圖。提升元件123具有盤狀曲桿元件47，盤狀曲桿 元件47的第一部分49與和校準(zhǔn)砝碼支座314連接的腿48樞軸地連接。 盤狀曲桿元件47的第一部分49同樣地與第二部分65樞軸地連接，后 者與一基部(例如底座134)再次通過(guò)樞軸關(guān)節(jié)相連接。第二部分65 包括具有半圓形凸部66的部分，半圓形凸部66的外表面與上面提及 的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的推動(dòng)器指120相接合。這就導(dǎo)致半圓形凸部66沿著與推 動(dòng)器指120相接合的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，曲桿元件47可伸直或彎曲，借此校準(zhǔn)砝 碼支座314沿著豎直方向運(yùn)動(dòng)。
相類似的，圖5示出了曲桿元件47的又一實(shí)施例，其中，曲桿元 件147的第二部分165被構(gòu)造為盤狀框架，其內(nèi)表面型面67的形狀類 似于圓的一部分。推動(dòng)器指120作用于框架的內(nèi)側(cè)，內(nèi)表面型面沿著 推動(dòng)器指120的接合點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，借此曲桿元件147可伸直或彎曲致使校 準(zhǔn)砝碼支座314沿豎直方向運(yùn)動(dòng)。
由于具有壓電元件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在使用中產(chǎn)生熱(這在秤的力測(cè)量 單元的占用空間中是不希望發(fā)生的)，圖6示意性地表示出力測(cè)量單元的一個(gè)實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，是圖1中放大的細(xì)節(jié)，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝
在底座34的凹槽33中，其上設(shè)置有力傳遞機(jī)構(gòu)。底座34在致動(dòng)器的 驅(qū)動(dòng)輪U7和引導(dǎo)平臺(tái)16之間的部分具有開(kāi)口 45，軸126穿過(guò)上述 開(kāi)口。開(kāi)口 45中容納有限制軸126的軸承46。這樣，多余的熱量通 過(guò)底座34帶走，如果合適，也通過(guò)與底座連接的殼體帶走。這樣的設(shè) 置具有進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，可能由推動(dòng)器指120和驅(qū)動(dòng)輪117間的摩擦產(chǎn) 生的磨損問(wèn)題在包含力測(cè)量單元的空間外部產(chǎn)生，因此不會(huì)構(gòu)成后者 的污染。根據(jù)更進(jìn)一步的變化，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)容納于從上面開(kāi)口的底座的 凹槽內(nèi)。
不言而喻的，這里可以使用多個(gè)包括至少一個(gè)壓電元件的驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)。可能提及的例子包括行波馬達(dá)，具有環(huán)形壓電元件的超聲波馬達(dá)， 線性壓電驅(qū)動(dòng)，或所謂的履帶驅(qū)動(dòng)。
由于具有壓電元件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是自鎖的，這意味著當(dāng)切斷電流時(shí)， 行進(jìn)元件在其當(dāng)前位置保持不動(dòng)，此時(shí)校準(zhǔn)砝碼支座所處的位置被確 保不需要任何進(jìn)一步的操作。
驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以特別的配置以執(zhí)行傳感器功能，用來(lái)監(jiān)控轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu) 的適當(dāng)功能。對(duì)激活壓電元件的電流或反饋回路的感應(yīng)率的監(jiān)控可以 被用來(lái)例如確定提升元件和校準(zhǔn)砝碼的位置。
這里提出的優(yōu)選實(shí)施例說(shuō)明了校準(zhǔn)砝碼裝置和整體構(gòu)造的力傳遞 機(jī)構(gòu)的結(jié)合，上述的整體構(gòu)造的力傳遞機(jī)構(gòu)適合與依照電磁力補(bǔ)償原 理的力測(cè)量裝置一起工作。還有與這里表示出來(lái)的力傳遞機(jī)構(gòu)同類的 其他現(xiàn)有技術(shù)，所述的力傳遞機(jī)構(gòu)可以與校準(zhǔn)砝碼裝置結(jié)合。作為一 個(gè)例子，可以提及一種用于應(yīng)變測(cè)量負(fù)載單元的這類彈性可變形體或 現(xiàn)有的由復(fù)數(shù)個(gè)互相聯(lián)系的組件構(gòu)成的力傳遞裝置。如為了實(shí)施本發(fā) 明的例子中描述的，任何一個(gè)同類的力傳遞裝置當(dāng)然也同樣可以與具 有帶壓電元件的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)砝碼裝置結(jié)合。
這里提出的這類校準(zhǔn)裝置可以用于高精度的秤，也可用于低精度 的秤。
附圖標(biāo)記列表
14102
303， 303A, 303B 304
314, 314A, 314B 117
18
19 120
123,323,423
126
127 33
34， 134
45
46
47， 147
48
49
50
51A, 51B
校準(zhǔn)砝碼承載體
校準(zhǔn)砝碼
校準(zhǔn)砝碼裝置
校準(zhǔn)砝碼支座
驅(qū)動(dòng)輪
致動(dòng)器
壓電元件
推動(dòng)器指
提升元件
軸
引導(dǎo)柱
凹槽
底座
底座上的開(kāi)口 軸承 曲桿元件 腿
曲桿元件的第一部分
接收結(jié)構(gòu)
稱重模塊
1552， 52A， 52B, 152 53A， 53B 54A， 54B 55
56， 56A, 156 57A， 57B 58A 59A 60A 61A， 61B 62A 63A 64A 65, 165
66
67
68, 168
力測(cè)量單元 負(fù)載接收器 設(shè)計(jì)空間
力傳遞桿
上部平行引導(dǎo)膜片
上部平行引導(dǎo)
上部活動(dòng)平行腿
上部固定平行腿
下部平行引導(dǎo)膜片
下部平行引導(dǎo)
下部活動(dòng)平行腿
下部固定平行腿
曲桿元件的第二部分
半圓形凸部
內(nèi)圓弧剖面
行進(jìn)桿
權(quán)利要求
1. 一種力測(cè)量單元(52，52A，52B，152)，被適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)以安裝在具有多個(gè)同種類型力測(cè)量單元(52，52A，52B，152)的接收結(jié)構(gòu)內(nèi)，其中，在所述接收結(jié)構(gòu)內(nèi)每個(gè)力測(cè)量單元(52，52A，52B，152)占據(jù)一個(gè)設(shè)計(jì)空間(54A，54B)，所述設(shè)計(jì)空間(54A，54B)的投影到與負(fù)載方向垂直地延伸的平面上的尺寸被相鄰力測(cè)量單元(52，52A，52B，152)的設(shè)計(jì)空間(54A，54B)限制和/或?qū)?yīng)于力測(cè)量單元(52，52A，52B，152)在所述平面內(nèi)的最大尺寸，其中，每個(gè)力測(cè)量單元(52，52A，52B，152)包括具有至少一個(gè)可以與力測(cè)量單元(52，52A，52B，152)結(jié)合的校準(zhǔn)砝碼(303，303A，303B)的校準(zhǔn)砝碼裝置(4，104，204，304，404)，并且進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和用于校準(zhǔn)砝碼(303，303A，303B)的引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)一起工作的致動(dòng)器(18)以及驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的至少一個(gè)壓電元件(19)，并且，致動(dòng)器(18)具有至少兩個(gè)元件，所述至少兩個(gè)元件通過(guò)在一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦接觸力的重復(fù)接合和釋放而相互作用。
2. 如權(quán)利要求1所述的校準(zhǔn)砝碼裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)包 括提升元件(123， 423)、校準(zhǔn)砝碼支座(314， 314A， 314B)和引導(dǎo) 裝置。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的校準(zhǔn)砝碼裝置，其特征在于，當(dāng)沒(méi)有 電流在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)流動(dòng)時(shí)，校準(zhǔn)砝碼支座(314， 314A， 314B)的當(dāng) 前位置可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的自鎖來(lái)固定。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的校準(zhǔn)砝碼裝置，其特征在于，驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)包括壓電線性馬達(dá)，該壓電線性馬達(dá)包含至少一個(gè)壓電元件和行進(jìn) 元件。
5. 如權(quán)利要求4所述的校準(zhǔn)砝碼裝置，其特征在于，校準(zhǔn)砝碼支 座(314， 314A， 314B)被直接設(shè)置在線性馬達(dá)的行進(jìn)元件上。
6. 如權(quán)利要求1至3中任一所述的校準(zhǔn)砝碼裝置，其特征在于， 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)壓電馬達(dá)，特別是行波馬達(dá)或具有環(huán)狀壓電元件的馬達(dá)，馬達(dá)具有一軸，提升元件通過(guò)與軸一體的芯軸執(zhí)行豎直運(yùn)動(dòng)。
7. 如權(quán)利要求l至6中任一所述的校準(zhǔn)砝碼裝置，其特征在于，壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一體地包括用作檢查轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的適當(dāng)功能和/或?qū)嶋H位 置的傳感器的能力。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一所述的校準(zhǔn)琺碼裝置，其特征在于， 致動(dòng)器包括利用壓電元件(19)在橢圓路徑上運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)器指(120)， 還包括驅(qū)動(dòng)輪(117)，其中，當(dāng)所述推動(dòng)器指(120)在所述路徑上運(yùn) 動(dòng)時(shí)可以周期性地與驅(qū)動(dòng)輪(117)以摩擦的或形狀配合連接的方式接 觸。
9. 如權(quán)利要求8所述的校準(zhǔn)砝碼裝置，其特征在于，具有外螺紋 的軸(26， 126)可以借助致動(dòng)器(18)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，其中，具有內(nèi)螺紋 的引導(dǎo)平臺(tái)能夠沿所述軸(126)運(yùn)動(dòng)。
10. 如權(quán)利要求1至8中任一所述的校準(zhǔn)砝碼裝置，其特征在于， 轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的提升元件被構(gòu)造為偏心輪或一對(duì)彼此反向運(yùn)動(dòng)的楔形物。
11. 如權(quán)利要求1至8中任一所述的校準(zhǔn)砝碼裝置，其特征在于， 轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的提升元件(123)被構(gòu)造為至少一個(gè)曲桿元件(47， 147)。
12. 如權(quán)利要求11所述的校準(zhǔn)砝碼裝置，其特征在于，曲桿元件 (47)包括相互樞軸連接的盤狀元件(49， 65)，其中，上述元件(49，65)中的一個(gè)包括半圓形凸部(66)，半圓形凸部(66)的外表面與推 動(dòng)器指(120)接合。
13. 如權(quán)利要求11所述的校準(zhǔn)砝碼裝置，其特征在于，曲桿元件 (147)包括相互樞軸連接的盤狀元件(49， 165),其中，上述元件(49，65)中的一個(gè)被構(gòu)造為具有圓弧形內(nèi)表面型面(67)的盤狀框架，其 中，上述內(nèi)表面型面(67)與推動(dòng)器指(120)接合。
14. 如權(quán)利要求1至13中任一所述的校準(zhǔn)砝碼裝置，其特征在于， 力傳遞裝置(304)被設(shè)置于一底座(34)上，并且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被設(shè)置于 上述底座(34)的凹槽(33)內(nèi)。
15. 如權(quán)利要求14所述的校準(zhǔn)砝碼裝置，其特征在于，底座(34) 的凹槽區(qū)域內(nèi)具有減少的厚度和用于通過(guò)提升元件的至少一部分的開(kāi) 口 (45)。
16. 如權(quán)利要求16所述的力測(cè)量單元，其特征在于，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) (120)的壓電元件(19)在橢圓形路徑上移動(dòng)推動(dòng)器指(120)，其中，當(dāng)在所述路徑移動(dòng)時(shí)，推動(dòng)器指(120)可以周期性的與提升元件(123， 323， 423)或與校準(zhǔn)砝碼支座(314， 314A， 314B)直接接觸。
17. 如權(quán)利要求16或17所述的力測(cè)量單元，其特征在于，驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)被布置在力測(cè)量單元(52， 52A, 52B， 152)的設(shè)計(jì) 空間(54A， 54B)內(nèi)位于力測(cè)量單元(52， 52A， 52B， 152)的上方 或下方。
18. —種具有至少一個(gè)如權(quán)利要求1至17中任一所述的力測(cè)量單 元(52， 52A， 52B， 152)的稱重裝置。
19. 如權(quán)利要求18所述的稱重裝置，其特征在于，稱重裝置包括 至少兩個(gè)力測(cè)量單元(52， 52A， 52B， 152)，其中每個(gè)力測(cè)量單元(52， 52A， 52B， 152)具有能夠獨(dú)立作用的校準(zhǔn)砝碼裝置(304).
20. 如權(quán)利要求19所述的稱重裝置，其特征在于，力測(cè)量單元(52， 52A, 52B， 152)以二維矩陣或二維排列的形式被設(shè)置在接收結(jié)構(gòu)(50) 內(nèi)。
全文摘要
力測(cè)量單元，被適當(dāng)設(shè)計(jì)以安裝在具有多個(gè)同種類型力測(cè)量單元的接收結(jié)構(gòu)內(nèi)，在所述接收結(jié)構(gòu)內(nèi)每個(gè)力測(cè)量單元占據(jù)一設(shè)計(jì)空間，該設(shè)計(jì)空間的投影到與負(fù)載方向垂直地延伸的平面上的尺寸被相鄰力測(cè)量單元的設(shè)計(jì)空間限制和/或?qū)?yīng)于力測(cè)量單元在所述平面內(nèi)的最大尺寸，其中，每個(gè)力測(cè)量單元包括具有至少一個(gè)可以與力測(cè)量單元結(jié)合的校準(zhǔn)砝碼的校準(zhǔn)砝碼裝置，并且進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和用于校準(zhǔn)砝碼的引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)一起工作的致動(dòng)器以及驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的至少一個(gè)壓電元件，并且，致動(dòng)器具有至少兩個(gè)元件，所述至少兩個(gè)元件通過(guò)在一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦接觸力的重復(fù)接合和釋放而相互作用。
文檔編號(hào)G01G23/01GK101454648SQ200780019613
公開(kāi)日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者D·熱努, M·朔伊, P·席林, T·克佩爾 申請(qǐng)人:梅特勒-托利多公開(kāi)股份有限公司