[发明专利]具有补偿由于未对准误差的装置的称重传感器

说明书

一种称重传感器(1)，包括具有上接触表面(3)和下接触表面(4)的可变形本体(2)，该上接触表面和下接触表面设计成将力引入到该可变形本体(2)内。每个接触表面(3、4)包含支承点(5)，上下支承点(5)的连线确定了该力的作用线(6)。在该接触表面(3、4)之间，该可变形本体(2)具有至少一个柱状部分(7)，该柱状部分(7)具有中心纵轴线(8)和其生成线平行于该中心纵轴线(8)延伸的圆周表面。该称重传感器还包括第一确定装置(9)和第二确定装置(10)，该第一确定装置(9)被安装在该可变形本体(2)的柱状部分(7)上并且将该可变形本体(2)的机械变形转换成电子信号，该第二确定装置被安装在该可变形本体(2)的柱状部分(7)上并且将该中心纵轴线(8)从该作用线(6)的偏离转换成相应的信号。该第一确定装置(9)和该第二确定装置(10)各包括至少一个应变片。具体地，该第二确定装置(10)中的至少一个应变片基本上安装在该上接触表面(3)与该下接触表面(4)之间的中部并且按这样的方式相对于该圆周表面的生成线以预定锐角对准，即，在没有该中心纵轴线(8)从该作用线(6)的偏离时，该第二确定装置(10)的信号为零。

技术领域

本发明涉及一种(具体地说，所谓的摇柱型)称重传感器，具有在称重载荷下弹性变形的本体、第一确定装置和第二确定装置。该第一确定装置用于传输代表称重载荷的测量信号并且安装在可变形本体的外侧表面上，该第二确定装置用于确定与称重传感器的未对准相应的补偿值。

背景技术

摇柱型称重传感器在储罐(用于卡车上的装料桶)和车载称量系统得到了应用。在大多数情况下，总载荷经由秤台的支承结构被分布在多个摇柱型称重传感器上。

一般来说，摇柱型称重传感器是圆柱形的称重传感器以沿两个载荷引入构件之间的旋转对称轴线的方向接收称重载荷。为了力施加于圆柱形称重传感器，后者具有凸出的圆拱形端表面，该表面的曲率半径通常大于称重传感器的高度的一半。这具有称重传感器自动复位的效果，意味着称重传感器偏离竖直位置将产生趋向于使称重传感器返回竖直位置的回复力。如果几个称重传感器被组合设置，则单独的称重传感器不再完全独立，因为它们机械地耦合并且因此相互影响。称重传感器的单独回复力按这样的方式相互作用，即，使整个系统的机械能最小。然而，单独的称重传感器能偏离竖直位置。

只有由可变形本体和上、下载荷引入构件构成的整个装置符合两个标准，摇柱型称重传感器才能准确地测量作用于其上的重力。第一，可变形本体和两个平面载荷引入构件必须沿着公共轴线对准，意味着，该两个载荷引入构件相互平行并且可变形本体的纵轴线平行于载荷引入构件的表面的法向矢量。第二，重力的方向必须与所述整个装置的公共轴线重合。如果两个标准都满足，则称重传感器被称为处于精确对准(也即，理想位置)。摇柱型称重传感器的精确对准对于待测量的载荷的重力的精确确定是必不可少的。

在重力测量装置中，包括具有摇柱型称重传感器的系统，确定相应于所应用产品的质量的重量。万有引力F_G或者亦称为重力G是本体的质量m乘以局部重力加速度g的乘积。假设平均重力加速度g＝9.81[m/s2](或者为[N/kg])，则具有m＝1[kg]质量的本体在其所位于的表面上施加了F_G＝m*g＝9.81[N]的重量。通过上述限定，万有引力总是被限于重力加速度g的方向，并且取决于所处地点的当地有效重力加速度。

第一标准可表述成在可变形本体遇到载荷与引入构件处的连接两个接触点的连线必须与可变形本体的纵轴线重合。该情形在下文中被称为理想的力引入装置。然而，在理想的力引入装置中，公共轴线，即与被传递的力的作用线重合的中心纵轴线仍能与重力的方向偏离。该偏离具有沿垂直于重力方向的两个自由度，其可以用相互正交平面中的两个角度来描绘。

相反，上、下接触点之间的连线与可变形本体的纵轴线偏离的可用四个自由度进行描述。这四个自由度相应于四个变换，通过该四个变换使连线与可变形本体的纵轴线重合。该过程通常需要关于相互正交的轴线的两个旋转(通过其使连接线平行于纵轴线)，并且随后在相互正交方向上的两个横向位移(通过其使连接线和纵轴线互相重合)。