本發(fā)明涉及一種稱量裝置，特別是一種適用于滿足大質(zhì)量或高精度要求的浮力平衡式稱量裝置。也可用于大砝碼的檢定量傳、大皮重小稱量。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的天平或傳感器的稱量精度是按照滿量程的百分比標(biāo)稱的。由于受到天平橫梁和刀承承載力的限制，如公告號(hào)為CN201476851U的“天平”公開的結(jié)構(gòu)，量程較小。有的電子天平受傳感器量程與靈敏度的限制，使得天平的精度受到量程的約束，尤其是因造價(jià)過高，很難制造出大量程的天平。對(duì)于大砝碼的檢定量傳、大皮重小稱量等，往往不能滿足大量程或高精度的要求。已有的浮力天平結(jié)構(gòu)是利用稱量物體質(zhì)量的不同，使浮體在浸入的液體的體積不同達(dá)到平衡，浮體浮出液面高度的不同來標(biāo)定出與稱量物的質(zhì)量關(guān)系，由于升降高度的檢測(cè)和液體表面張力等因素的影響，使得稱量精度的提高受到限制。測(cè)量質(zhì)量大小不一的物體時(shí)，常常需要更換不同量程的稱量器具，以保證各自的測(cè)量精度。

據(jù)相關(guān)專利報(bào)道，公號(hào)為85203494U的“浮力天平”，公開的核心技術(shù)是：利用液池內(nèi)圓柱形浮筒浮力平衡稱重物。當(dāng)稱重物質(zhì)量發(fā)生變化浮桿上下浮動(dòng)的刻度指示稱量值變化，浮力和砝碼有效地平衡了稱重物質(zhì)量總質(zhì)量，通過浮筒的升降位移量測(cè)量質(zhì)量的變化量。但其是靠質(zhì)量變化導(dǎo)致浮筒上下位移引起排液量變化達(dá)到平衡后的檢測(cè)目的。其結(jié)構(gòu)局限了測(cè)量精度的提高，首先浮筒大的表面積和大的上下平面及液體粘度限制了浮筒上下移動(dòng)的靈敏度，且平衡時(shí)間長(zhǎng)，液體表面張力的作用降低了稱量的復(fù)現(xiàn)性，為保證稱量物的質(zhì)心與浮力的中心橫梁需加可調(diào)平衡配重。

類似專利還有公告號(hào)為CN201159663Y的“浮力秤”，它利用浮體受到稱量物體的作用在液面上下位移量，導(dǎo)致液面高度變化對(duì)應(yīng)其所稱質(zhì)量。其結(jié)構(gòu)是在浮體上鉸接一刻度桿，隨著浮體液面上下?？潭葪U轉(zhuǎn)動(dòng)到稱量物重量與浮力平衡，刻度桿帶動(dòng)的刻度指針對(duì)應(yīng)刻度盤上的位置得出物體質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)的浮塊浸入液面的界面變化較大，浮力在稱量前后是隨被稱量物體質(zhì)量不同變化的，難以保證測(cè)量的精度。公布的浮力秤結(jié)構(gòu)也是且有滑塊導(dǎo)向增加附加阻力，同樣難以做到高精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種浮力平衡式稱量裝置，解決了傳統(tǒng)天平或傳感器量程小、精度低或造價(jià)高等問題，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，以稱量砝碼結(jié)合量程小的傳感器實(shí)現(xiàn)大質(zhì)量的稱量，測(cè)量的量程大，造價(jià)低，精度高，適用范圍廣。

本發(fā)明所采用的以下技術(shù)方案是：該浮力平衡式稱量裝置包括固定在支撐座上的儲(chǔ)液箱，懸浮在儲(chǔ)液箱內(nèi)的帶有導(dǎo)力桿的空心浮體，重物托盤及通過數(shù)據(jù)線與測(cè)量?jī)x表連接的稱量傳感器，其技術(shù)要點(diǎn)是：連接在所述導(dǎo)力桿頂部固定端板上的導(dǎo)力索通過導(dǎo)力支撐架和吊桿與砝碼托盤及重物托盤連接在一起，形成穩(wěn)定的導(dǎo)力機(jī)構(gòu)，將空心浮體產(chǎn)生的浮力導(dǎo)到儲(chǔ)液箱下方，放置被測(cè)物體的重物托盤利用連接鉤環(huán)與砝碼托盤掛接置于緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)的上方，緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)固定在通過數(shù)據(jù)線與測(cè)量?jī)x表連接的稱量傳感器上；當(dāng)稱量砝碼質(zhì)量與重物托盤上放置的被測(cè)物體質(zhì)量之和產(chǎn)生向下的重力小于空心浮體傳遞的浮力時(shí)，砝碼托盤浮起到上限位機(jī)構(gòu)止，使重物托盤脫離稱量傳感器上的緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)，反之，砝碼托盤或重物托盤落到下限位升降機(jī)構(gòu)上止，緩慢下降下限位升降機(jī)構(gòu)，使重物托盤經(jīng)緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)加載到稱量傳感器上。

組裝在儲(chǔ)液箱內(nèi)的帶有導(dǎo)力桿的所述空心浮體為單體的或?yàn)槎鄠€(gè)單體相互連接在一起的組合體。

所述儲(chǔ)液箱底部與導(dǎo)力支撐架之間設(shè)置限制空心浮體空載時(shí)上浮距離的限位機(jī)構(gòu)。

所述導(dǎo)力桿通過補(bǔ)強(qiáng)環(huán)與空心浮體固定連接。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)及積極效果是：由于本發(fā)明設(shè)置在空心浮體的導(dǎo)力桿頂部固定端板上的導(dǎo)力索，通過導(dǎo)力支撐架和吊桿與砝碼托盤及重物托盤連接在一起，形成穩(wěn)定的導(dǎo)力機(jī)構(gòu)，將空心浮體產(chǎn)生的浮力導(dǎo)到儲(chǔ)液箱下方，把導(dǎo)力機(jī)構(gòu)的重物托盤設(shè)置在緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)的上方，緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)固定在通過數(shù)據(jù)線與測(cè)量?jī)x表連接的稱量傳感器上，所以可以由導(dǎo)力索把槽內(nèi)液體對(duì)空心球浮體產(chǎn)生的浮力，繞過儲(chǔ)液箱完全傳遞到稱量傳感器上。因?qū)Яλ骱蛯?dǎo)力支撐架繞過儲(chǔ)液箱，僅導(dǎo)力桿穿過液體表面，沿空心浮體的中心傳遞浮力，故稱量前后空心浮體的位移影響量，僅受稱量傳感器在不同稱量下產(chǎn)生的微小形變約束。由于被稱量物體質(zhì)量大部分被空心浮體產(chǎn)生的固定浮力和已知質(zhì)量的稱量砝碼平衡掉了，其形成的較小的差值由稱量傳感器直接讀取，所以其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，測(cè)量的量程取決于平衡浮體的浮力后的稱量砝碼的質(zhì)量，其精度決定于稱量砝碼的精度和稱量傳感器的分度值及空心浮體浮力的靈敏度。這種懸浮無摩擦稱量，被稱量物的大部分質(zhì)量被砝碼替代的方式，可以用量程小的傳感器結(jié)合稱量砝碼實(shí)現(xiàn)大質(zhì)量的稱量，因此，其測(cè)量的量程大，造價(jià)低，精度高。導(dǎo)力支撐架兩側(cè)的導(dǎo)力索結(jié)構(gòu)，可平衡被稱量物的小范圍偏載，容易實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)平衡；由于稱量傳感器稱量過程中縱向位移極小(微米級(jí))，加載前和加載后浮體的高度位置是幾乎不變的，克服了浮筒上下浮動(dòng)引入的諸多不確定度和平衡時(shí)間長(zhǎng)的弊端；加大空心浮體的體積產(chǎn)生較大的浮力，所增加的制造成本很少；采用球形浮體與液體接觸表面積最小，有利于提高浮體的感量。因其是借助可自由浮動(dòng)的浮體產(chǎn)生的浮力作為稱量物質(zhì)量的平衡，故不僅靈敏度高，而且沒有機(jī)械磨損，不存在傳統(tǒng)天平刀口因磨損產(chǎn)生誤差和因刀承強(qiáng)度受到的限制。因此，本發(fā)明解決了傳統(tǒng)天平或傳感器量程小、精度低或造價(jià)高等問題。砝碼加載可由手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)或輔助自動(dòng)砝碼加載機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量。

附圖說明

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的俯視圖。

圖中序號(hào)說明：1固定端板、2導(dǎo)力桿、3補(bǔ)強(qiáng)環(huán)、4空心浮體、5上限位機(jī)構(gòu)、6下限位升降機(jī)構(gòu)、7重物托盤、8支撐座、9緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)、10稱量傳感器、11數(shù)據(jù)線、12測(cè)量?jī)x表、13連接鉤環(huán)、14砝碼托盤、15吊桿、16限位機(jī)構(gòu)、17儲(chǔ)液箱、18箱蓋、19導(dǎo)力支撐架、20導(dǎo)力索。

具體實(shí)施方式

根據(jù)圖1～2詳細(xì)說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)。該浮力平衡式稱量裝置包括固定在支撐座8上的儲(chǔ)液箱17，懸浮在儲(chǔ)液箱17內(nèi)的帶有導(dǎo)力桿2的空心浮體4，重物托盤7及通過數(shù)據(jù)線11與測(cè)量?jī)x表12連接的稱量傳感器10等零部件。在本實(shí)施例的基礎(chǔ)上可以預(yù)見，支撐座8、箱蓋18和儲(chǔ)液箱17的規(guī)格、尺寸，空心浮體4及導(dǎo)力桿2的規(guī)格、數(shù)量，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。組裝在儲(chǔ)液箱17內(nèi)的帶有導(dǎo)力桿2的空心浮體4可以為單體或?yàn)槎鄠€(gè)單體相互連接在一起的組合體。當(dāng)采用多個(gè)單體時(shí)，將各單體的導(dǎo)力桿2通過頂部的整體式固定端板1相互連接成組合體。對(duì)于大空心浮體4，導(dǎo)力桿2可以通過補(bǔ)強(qiáng)環(huán)3與空心浮體4固定連接。

其中連接在導(dǎo)力桿2頂部固定端板1上的導(dǎo)力索20通過導(dǎo)力支撐架19和吊桿15與砝碼托盤14及重物托盤7連接在一起，形成穩(wěn)定的導(dǎo)力機(jī)構(gòu)，將空心浮體4產(chǎn)生的浮力導(dǎo)到儲(chǔ)液箱17下方。砝碼托盤14與重物托盤7之間通過連接鉤環(huán)13組裝在一起，重物托盤7設(shè)置在緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)9的上方。導(dǎo)力索20連接在導(dǎo)力桿2頂部固定端板1的兩側(cè)，穿過導(dǎo)力支撐架19的連通腔體，通過與固定在導(dǎo)力支撐架19底部的吊架15連接的砝碼托盤14上的砝碼或放置在重物托盤7上的被測(cè)物體實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)平衡。緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)9固定在通過數(shù)據(jù)線11與測(cè)量?jī)x表12連接的稱量傳感器10上。稱量砝碼質(zhì)量與重物托盤7上放置的被測(cè)物體質(zhì)量之和產(chǎn)生的重力小于空心浮體4傳遞的浮力時(shí)，砝碼托盤14浮起到上限位機(jī)構(gòu)5止，使重物托盤7脫離稱量傳感器10的緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)9。反之，砝碼托盤14或重物托盤7落到下限位升降機(jī)構(gòu)6上止，再緩慢下降下限位升降機(jī)構(gòu)6，使重物托盤7經(jīng)緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)9對(duì)中加載到稱量傳感器10上。

在砝碼托盤14上以小于稱量傳感器10量程為單位放置稱量砝碼平衡空心浮體4的浮力。此時(shí)稱量砝碼比浮力所多的量小于稱量傳感器的量程，緩慢下降下限位升降機(jī)構(gòu)6，使稱量托盤7經(jīng)緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)9作為稱量初始值加載到通過數(shù)據(jù)線11與測(cè)量?jī)x表12連接的稱量傳感器10上，并同時(shí)記錄在測(cè)量?jī)x表12上。提升下限位升降機(jī)構(gòu)6使稱量傳感器10處于不承載狀態(tài)，在重物托盤7上放置被測(cè)物體，卸除砝碼托盤14上的與被測(cè)物體預(yù)估質(zhì)量等量的砝碼，直到砝碼托盤14上浮到上限位機(jī)構(gòu)5止。再加載少量砝碼使稱量托盤7下落在下限位升降機(jī)構(gòu)6上，回落下限位升降機(jī)構(gòu)6，使稱量傳感器10經(jīng)緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)9重新加載，此時(shí)被測(cè)物體的質(zhì)量等于卸除的砝碼質(zhì)量加上稱量傳感器10傳遞到測(cè)量?jī)x表12上顯示的質(zhì)量與稱量初始值之差。

稱量原理：該裝置的稱量是用空心浮球4產(chǎn)生的浮力和砝碼托盤14上的砝碼抵消重物托盤7上的被稱量物體的大部分質(zhì)量，余下的質(zhì)量用稱量傳感器10稱量。

初始調(diào)整：在砝碼托盤14上根據(jù)浮力配置等量的砝碼，把滿量程砝碼加載到砝碼托盤14上，并使稱量傳感器10傳遞到測(cè)量?jī)x表12上感受到一個(gè)小于稱量傳感器10量程1/100的量值，經(jīng)顯示器清0功能，使稱量顯示的質(zhì)量為0kg。

稱量過程：加載滿量程稱量砝碼，將下限位升降機(jī)構(gòu)6升起，再加載被稱量物體，稱量時(shí)先預(yù)估被稱量物體的質(zhì)量，先卸載大質(zhì)量砝碼，再卸載小質(zhì)量砝碼，直到稱量機(jī)構(gòu)上浮到上限位機(jī)構(gòu)5，然后以小于稱量傳感器10量程的質(zhì)量逐漸加載砝碼，使稱量機(jī)構(gòu)回落到下限位升降機(jī)構(gòu)6，此時(shí)的合力小于稱量傳感器10的量程，以保護(hù)稱量傳感器10不超載；緩慢下降下限位升降機(jī)構(gòu)6，使重物托盤7的下端面經(jīng)緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)9加載到稱量傳感器10，穩(wěn)定后直接讀稱量值，被稱量物體的質(zhì)量等于卸載砝碼的質(zhì)量加稱量?jī)x表顯示的質(zhì)量之和。砝碼加載可由手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)或輔助自動(dòng)砝碼加載機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱量。

保護(hù)機(jī)構(gòu)：為了避免空心浮球4在加載過大碰到儲(chǔ)液箱17底部，防止空心浮球4在負(fù)載過輕而上升過高，可以分別在儲(chǔ)液箱17底部與導(dǎo)力支撐架19之間設(shè)置限制空心浮體4空載時(shí)上浮距離的限位機(jī)構(gòu)16，在砝碼托盤14的上端面和下端面分別設(shè)置上限位機(jī)構(gòu)5和下限位升降機(jī)構(gòu)6。為了使加載負(fù)荷緩慢，避免對(duì)稱量傳感器10造成沖擊過載，在重物托盤7的下端面還設(shè)置緩沖對(duì)中機(jī)構(gòu)9，避免傳感器偏載。