[发明专利]包含平面测力传感器的称重装置

说明书

本发明涉及用测力传感器作为传感元件的秤重装置，尤其涉及使用一个平面型测力传感器的低外廓型秤重装置，这种平面型测力传感器能对抗由偏心载荷产生的扭转力。

现在所使用的许多称重秤应用了对转矩不灵敏的测力传感器。通常使用的一种是双梁式测力传感器，这种传感器包括一对平行的梁，该梁在各端连在一起，并在每根梁上装有应变片。这种双梁式测力传感器对偏心载荷具有良好的抗力，并可校正以改进这方面的性能。其缺点在于它的较大的外形，昂贵的机械加工和为在多于一个的表面上提供应变片所需的人工成本。

单梁式测力传感器的使用一般要求昂贵的弯曲和过载止动装置，这种装置使其结构加工成本高，并导致秤具有较大的体积。由于在横向上和稍小范围的纵向上对扭矩的较大顺从性或缺少抗力，所以单梁式测式传感器不能广泛地应用没有弯曲的地方。单梁式测力传感器的应变片一般在梁中心纵向轴线上对齐。

美国专利第4，565，255号公开了一种传统的单梁式测力传感器。该测力传感器具有安装在该梁的纵向中心线上的应变片，该变片对横向扭矩提供很小的抗力。

在日本公开特许公报昭59-67424号中，一对单梁组合成一双梁式测力传感器。每根梁或每块板包括-开口的中央部分和-单应变片安装于该板式梁的相对横向边缘的相对表面上。该板在各个纵向相对端上连接在一起，以形成造价廉宜的双梁式测力传感器。由平行板形成的称重结构具有一双梁式测力传感器的某些缺点，例如高外廓以及为在各板的多于一个表面上提供应变片而付出的额外劳动和努力的缺点。通常在双梁式测力传感元件所需要的某些昂贵的机械加工可通过将平行双板固定在一起而可以免除，但所使用的固定件则引入变异性和不精确性。

本发明的目的在于提供一种利用不用弯曲的单梁式测力传感器或平面测力传感器板的低外廓型称重装置，该称重装置能大大地增加在横向上对扭矩的刚性或抗力。

根据本发明的测力传感器包括一根梁或一块板，该板相对横向边缘上装有应变片，在横向相对的应变片之间延伸的板上有一槽或开口。该测力传感器因此是“平面”型的，它可在横向上设定尺寸，以提供比现有单梁测力传感器好得多的抗扭阻力，同时，作为测力传感器其它方面的功能也好。

本发明的平面测力传感器可由一块单板冲压而成，所以其成本不昂贵并可有小型秤的结构。增加测力传感器的横向尺寸，就增加了抗扭刚性，并在横向偏置载荷下减小秤底板的变形。所有的应变片可安装在板的同一表面上，从而减少了安装它们的人工和耗费。这些应变片比常用的测力传感器中的应变片更为合用和易于相互连接，因而人工成本低。

图1是本发明使用的测力传感器的顶部平面图;

图2是表示图1中测力传感器工作时的连接图;

图3是本发明重量秤的垂直截面图;

图4是图3中表示的秤沿4-4线的截面图;

图5是图3中表示的秤沿5-5线的截面图;

首先参见图1，本发明使用的测力传感器10包括由单张铅板或其它合适材料冲压出推力板12，其上有一对横向延伸的槽14、15。第一对应变片17、18在靠近板12的一个测边安装并纵向对齐。类似地，第二对应变片21、22纵向对齐地安装在靠近板12的另一边。每对应变片17、18和21、22都固定在板12的横向边缘和槽14、15的外端之间。当一载荷施加在测力传感器上时，这些应变片处于应变集中区域。在工作时，应变片17、18和21、22连接成一条电桥电路，以提供一个与施加在测力传感器上的载荷成比例的输出信号。

如图2所示，在操作时测力传感器10在其纵向一端刚性地连接在载荷承受元件25上，在其另一纵向端部连接在基板27上，该基板连接在地面上。施加在载荷承受元件25上的力被传至测力传感器10上，使它弯曲，从而应变片提供一个与施加力成比例的信号。载荷承受元件25，测力传感器10和基板27在结构上可以以各种方式装配并获得满意的结果，只要测力传感器10的一个纵向端部连接在载荷承元件25上，另一纵向端部连接在基板27上。

在图2中，测力传感器10与一般单梁测力传感器基本上起同样的作用，其中的应变片与该梁的中心纵轴线对齐。然而，本发明的测力传感器10使用了固定在梁的相对侧边上的应变片和横向在相对应变片之间延伸的槽。这种布局允许该梁拓宽，增加它的抗扭刚性（由此阻止偏心载荷），同时该测力传感器在所有其它方面的性能都好。