CN114514415A - 平面负载传感器组件 - Google Patents

Abstract

一种组件，包括：具有连续切口窗口的负载传感器主体，每个切口窗口由一对切口线形成并且由切口基座连接，第二窗口由第一窗口横向界定；大致沿着主体边缘设置的测量梁，每个测量梁由第一对切口线中的相应线限定；第一布置和第二布置，每个布置具有分别由第一基座和第二基座连接的一对挠曲梁；从所述第二基座延伸的负载元件；以及附接到所述梁的应变计，以及横向挠性布置。

Description

平面负载传感器组件

本申请要求2019年6月26日提交的英国申请号1909216.2的优先权，所述申请出于所有目的如同全部列出一样地在此以引用的方式并入本文。

技术领域和背景技术

本发明涉及重量测量装置，并且更具体地，涉及采用具有一体式挠曲件的负载传感器组件的平面称重装置。

负载传感器由于其在测量重量方面的精度而被广泛地应用于称重秤。这种负载传感器或换能器可具有金属主体，所述金属主体具有大致矩形的面。负载传感器的相对表面可承载表贴式电阻应变计，所述电阻应变计互连以形成电桥。主体的中心部分可在应变计下方具有刚性设计的开口，以便在负载传感器的主体中限定期望的弯曲曲线。负载传感器的主体被适配和设置来向称重平台提供悬臂支撑。因此，当重量施加到称重平台时，负载传感器主体的暂时变形被转换为精确地且可再现地响应所述重量的电信号。当移除平台上的重量时，负载传感器的金属主体被设计来返回到原始的无应力状态。

平面负载传感器在本领域中是已知的，例如在美国专利号 5,510,581中公开，所述专利出于所有目的以引用的方式并入本文，如同在本文中充分阐述一样。平面型负载传感器可能具有特征性低振幅信号。寄生噪声也可能是一个主要问题。由于这些和其他原因，高精度重量测量可能会带来巨大挑战。

发明人已经发现了平面负载传感器组件中的各种缺陷。其中包括称重精度和偏心负载灵敏度方面的缺陷。

发明内容

根据本发明各方面，提供了一种平面负载传感器组件，其包括：至少一个负载传感器布置，所述至少一个负载传感器布置设置在单个金属负载传感器主体上，所述负载传感器主体具有主轴线、中心纵向轴线和相对于所述主轴线和所述中心纵向轴线横向设置的横向轴线，所述负载传感器主体的宽尺寸被设置为垂直于所述主轴线；每个所述负载传感器布置包括：(a)第一连续切口窗口，所述第一连续切口窗口穿过宽尺寸并且由大致沿着或平行于所述中心纵向轴线设置的第一对切口线形成并由第一切口基座连接；(b)一对测量梁，所述一对测量梁沿着所述负载传感器主体的相对边缘并大致平行于所述中心纵向轴线设置，所述测量梁中的每一者由第一对切口线中的相应切口线纵向限定，所述一对切口线中的每一者被设置成大致沿着或平行于所述中心纵向轴线；(c)至少一个应变计，所述至少一个应变计固定地附接到所述测量梁中的测量梁的表面；(d)负载元件，所述负载元件由最内侧的一对切口线纵向限定并从最内侧的挠曲基座延伸，所述横向轴线穿过所述负载元件，所述负载元件适于接收竖直负载；以及以下结构限制中的至少一者：(i)设置在所述金属负载传感器主体中的铰链，所述铰链具有相对于所述主轴线和所述中心纵向轴线的横向取向；(ii) 设置在所述金属负载传感器主体中的至少一个横向挠曲梁，所述铰链具有相对于所述主轴线和所述中心纵向轴线的横向取向；以及(iii)设置在所述第一连续切口窗口内的横向挠曲件布置。

根据所描述的优选实施方案中的其他特征，与所述横向取向的所述横向轴线的偏离角度在0°至70°、0°至60°、0°至45°、0°至40°、 0°至35°、0°至30°、0°至25°、或0°至20°的范围内。

根据所描述的优选实施方案中的另外的其他特征，所述横向挠曲件布置被设置以便机械地桥接或连接在所述负载元件与所述负载传感器布置的弹簧布置之间。

根据本发明各方面，提供了一种平面负载传感器组件，其包括：至少一个负载传感器布置，所述至少一个负载传感器布置设置在单个金属负载传感器主体上，所述负载传感器主体具有主轴线、中心纵向轴线和相对于所述主轴线和所述中心纵向轴线横向设置的横向轴线，所述负载传感器主体的宽尺寸被设置为垂直于所述主轴线；每个所述负载传感器布置包括：(a)至少第一对切口线，所述至少第一对切口线包括最外侧的一对切口线，所述最外侧的一对切口线大致沿着或大致平行于所述中心纵向轴线设置并且穿过所述宽尺寸，所述最外侧的一对切口线通过第一横向切口基座相互连通，以形成穿过所述宽尺寸的第一连续切口窗口；(b)一对测量梁，所述一对测量梁沿着所述负载传感器主体的相对边缘并大致平行于所述中心纵向轴线设置，所述测量梁中的每一者由所述最外侧的一对切口线中的相应切口线纵向限定， (c)至少一个应变计，所述至少一个应变计固定地附接到所述测量梁中的测量梁的表面；(d)负载元件，所述负载元件由[任选地最内侧的]切口布置限定，所述横向轴线穿过所述负载元件，所述负载元件适于接收竖直负载；以及(e)横向挠曲件布置。

根据所描述的优选实施方案中的另外的其他特征，公开了一种具有设置在单个金属负载传感器主体上的两个负载传感器布置的双端负载传感器组件，所述负载传感器布置中的每一者符合上文所述的平面负载传感器组件中的任一者和/或下文所述的平面负载传感器组件中的任一者。

根据所描述的优选实施方案中的另外的其他特征，所述金属负载传感器主体由镁合金制成，其中所述镁合金的镁含量按重量计或按体积计任选地在85％至98％、88％至98％、90％至98％或92％至98％的范围内。

根据所描述的优选实施方案中的另外的其他特征，所述镁合金被选择或适配成使得其弹性模量(E)低于负载传感器级铝合金2023的弹性模量。

根据所描述的优选实施方案中的另外的其他特征，所述负载元件、所述第二对挠曲梁、所述第一对挠曲梁和所述一对测量梁机械地串联设置，使得设置在所述负载元件上的负载在作用到所述第一对挠曲梁上之前作用到所述第二对挠曲梁上，并且在作用到所述一对测量梁上之前作用到所述第一对挠曲梁上。

附图说明

本文将仅通过举例的方式参考附图描述本发明。现在详细地具体参考附图，强调所示的特定细节只是举例和为了仅对本发明优选实施方案的说明性论述的目的，并且是为了提供据信是对本发明的原理和概念方面的最有用且容易理解的描述的内容而呈现。在此方面，并不尝试以比对于本发明的基础理解所必要的情况更详细地示出本发明的结构细节；结合附图做出的描述使得本领域的技术人员了解可如何在实践中实施本发明的若干形式。在整个附图中，相同参考字符用于表示相同的元件。

在图中：

图1是示出根据本发明实施方案在负载传感器组件的弹簧布置内通过具有至少两个挠曲件的挠曲件布置在负载的负载梁与测量梁之间的串联连接的框图；

图2是应变计电子器件的常规示意图；

图3是根据本发明实施方案的平面负载传感器布置的俯视示意图；

图3A是根据本发明实施方案的平面负载传感器主体的俯视示意图；

图4是示出图3A的挠曲件布置和负载传感器主体响应于沿着横向(Z)轴线的力矩(Mz)的挠变的示例性位移图；

图5A至图5E提供根据本发明实施方案的各种平面负载传感器主体的俯视示意图；

图6是根据本发明实施方案的称重秤或负载传感器组件的框图；

图7是根据本发明实施方案的平面称重秤或负载传感器组件的分解透视图；

图8是根据本发明实施方案的具有基座板的平面称重秤或负载传感器组件的分解透视图；

图9A和图9B是本发明人的(尚未公开的)平面负载传感器组件的俯视图；

图9C是根据本发明的平面负载传感器组件的俯视图；并且

图9D是图9C的本发明平面负载传感器组件的俯视示意图。

具体实施方式

参考附图和随附的描述，可以更好地理解根据本发明的薄型或平面负载传感器组件的原理和操作。

在详细解释本发明的至少一个实施方案之前，应当理解的是，本发明的应用并不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的部件的构造细节和布置细节。本发明能够具有其他实施方案或能够以各种方式实践或实行。此外，应理解本文中采用的措辞和术语是出于描述的目的并且不应视为具有限制性。

薄型负载传感器可能具有特征性低振幅信号。给定要测量的总重量的限制和负载传感器的固有灵敏度，这种装置的性能可能会由于高信噪比和不可接受的稳定时间而受损。本发明的各种实施方案解决或至少明显减弱了与典型的薄型负载传感器相关联的寄生噪声问题，并且能够进行高精度重量测量。

图1是示意性地示出根据本发明各方面的处于负载或操作模式下的弹簧布置的操作的框图。弹簧布置的负载是通过将负载放置在负载梁上或下方来实现的，具体取决于负载梁是锚定在称重平台上还是在称重基座上。如本文和随附权利要求中所使用的，负载梁也可称为负载传感器组件的“负载元件”或“负载接收元件”或“负载支撑元件”(取决于配置)。弹簧布置可除了测量梁之外还可包括操作地与测量梁串联连接的挠曲件布置(包括至少一个挠曲元件)。挠曲件布置可在第一端处操作地连接到负载梁，并且在第二端或相对端处操作地连接到至少一个测量梁的自由端或自适应端。

基本上如图所示，挠曲件布置具有操作地串联连接的n个挠曲件 (n是整数)，这些挠曲件中的第一个操作地连接到负载梁，并且n个挠曲件中的最终挠曲件操作地串联连接到第二个挠曲件，所述第二个挠曲件又操作地连接到操作地串联连接的m个挠曲件(m为整数)的组件中的第一个挠曲件。m个挠曲件中的最终挠曲件操作地串联连接到弹簧布置的测量梁。与测量梁相关联的是至少一个应变计，所述至少一个应变计产生关于负载的称重信息。

平行设置的这种挠曲件布置中的至少两者对于将负载元件适当地基本上设置在水平位置(即，垂直于负载)可能是必要的。在一些实施方案中，尤其是在不需要极高精度时，设置在负载梁与测量梁之间的单个挠曲件可能就足够了。此单挠曲件式负载传感器布置还可能表现出与其他负载传感器布置的增加串扰(对于单个称重平台，称重组件通常可具有4个这种负载传感器布置)。对于给定的标称能力，相对于具有在负载接收梁和测量梁之间串联设置的多个挠曲件的负载传感器布置，过载能力也可能受损。相对于具有串联设置的多个挠曲件的负载传感器布置，这种降低的过载能力可表现为较差的耐久性和 /或较短的产品寿命。但是，单挠曲件式布置的整体性能可能与传统的称重设备和负载传感器布置不相上下。无论如何，对于这种情况， m+n＝-1。

当不存在中间纵向挠曲件时(即，m+n＝-2)，发明人已经发现，所述布置更受与其他负载传感器布置的串扰的损害，并且过载能力可能进一步受到损害。

此外，发明人已经发现，当不存在中间纵向挠曲件时，平面负载传感器对于横向旋转可能表现出较差或不足的挠性。

发明人已经惊奇地发现，通过经由横向(相对于负载传感器主体的纵向面横向布置)挠曲件布置将负载接收元件或端部连接到测量梁，显著增强了过载保护。

这种平面负载传感器可由通常具有1.5mm至10mm厚度的金属片制成。典型的构造材料包括针对较小能力的铝和铝合金(例如，2024 铝T3)和针对较大能力的钢(例如，17-4PH钢H900)。还可以采用通常针对超低、低和中能力的镁合金(例如，E675)。

可使用本领域已知的各种技术来实现制造。

发明人已经发现，通过增加负载接收元件在横向平面中的旋转挠性，可以显著降低平面负载传感器对各种寄生力矩的敏感性。

发明人已经发现，通过经由至少一个横向挠曲件布置将负载接收元件或端部连接到称重梁，平面负载传感器可以表现出明显增加的横向挠性，从而减少寄生力矩。此外，如上文简要描述的，这种增加的横向挠性可显著促成由负载传感器实现的竖直位移，从而增加负载传感器的过载能力。

通常，每个负载梁有4个应变计。图2提供应变计电子器件的常规示意图，所述应变计电子器件可用于本发明的负载传感器组件和称重模块中或与其一起使用。应变计可被配置成惠斯通(Wheatstone)电桥配置，此配置是本领域技术人员众所周知的。负载传感器***还可包括处理单元，诸如中央处理单元(CPU)。处理单元可被配置来从每个特定的负载传感器(例如，从4个应变计SG1-SG4)接收负载或应变信号，并且基于负载信号产生重量指示，如本领域普通技术人员已知。

现在参考图3，图3是根据本发明的一个实施方案的平面负载传感器组件100的俯视示意图；

平面负载传感器组件100的负载传感器主体125可由负载传感器质地的金属或合金块制成。下文将描述采用特定镁合金的特别有利的实施方案。

负载传感器主体125可通过一个或多个安装孔或元件142固定到称重组件。第一通常连续切口窗口116垂直地通过负载传感器主体 125的宽尺寸(即，相对于三维笛卡尔坐标系的其他2个尺寸)从顶面 110穿过底面112。第一连续切口窗口116可以是大致C形或U形的，并且可具有臂或一对切口线118a、118b，所述臂或一对切口线大致平行于负载传感器主体125的中心纵向轴线102延伸，并且由切口线或切口基座118c连接或使之连续。中心纵向轴线102和横向于中心纵向轴线设置的横向轴线104都大致平行于负载传感器主体125的宽尺寸延伸。这两个轴线都可相对于主轴线114大致以垂直方式定向。负载传感器主体125垂直于主轴线114的厚度通常在1.5mm至10 mm或2mm至10mm的范围内，并且被标记为W_LCB。

负载传感器主体125的长边105a和105b大致沿着或大致平行于中心纵向轴线102延伸。

如图所示，测量梁或弹簧元件107a和107b各自相对于横向轴线 104远离切口线118a和118b设置在相应的切口线118a和118b与负载传感器主体125的相应的长边105a和105b之间。当平面负载传感器组件100设置在竖直负载位置时，梁107a和107b中的每一者的自由端可由设置在负载传感器主体125的自由端123处的端块124以基本上垂直于竖直负载的固定关系保持。

第二通常连续切口窗口126也垂直地通过负载传感器主体125的宽尺寸从顶面110穿过底面112。第二切口窗口126可以是大致C形或U形的，并且可具有臂或一对切口线128a、128b，所述臂或一对切口线大致平行于中心纵向轴线102延伸，并且由切口线或切口基座128c连接或使之连续。第二切口窗口126可在三个侧面上由第一切口窗口116包围(使得第二切口窗口由第一连续切口窗口横向界定)。第二切口窗口126的取向可以相对于第一切口窗口116为180°(即，大致相对)。

负载传感器主体125具有第一挠曲件布置，所述第一挠曲件布置具有第一对挠曲梁117a、117b，所述第一对挠曲梁117a、117b沿着中心纵向轴线102的相对的两侧设置，并且在中心纵向轴线102远侧并与之平行。第一对挠曲梁117a、117b可纵向设置在第一对切口线与第二对切口线之间，并且由第一挠曲基座119机械地连接或联接。

如图所示，负载传感器主体125具有第二挠曲件布置126，其可任选地是大致纵向的。第二挠曲件布置可具有沿着中心纵向轴线102 的相对侧设置的第二对挠曲梁127a、127b，并且在中心纵向轴线102 远侧并任选地与之大致平行。第二对挠曲梁127a、127b可纵向设置在第一对切口线与第二对切口线之间，并且由第二挠曲基座129机械地连接或联接。

横向挠曲件布置136可设置在第一(最外侧的)切口窗口116内，并且更典型地，也设置在第二(或最内侧的)切口窗口126内。通常，横向挠曲件布置136可被设置成机械地桥接或连接在负载元件137与弹簧布置之间，例如机械地桥接或连接到或通过第二挠曲基座129和 /或第一挠曲基座119机械地桥接或连接。

横向挠曲件布置136可包括至少一个横向挠曲梁，诸如横向挠曲梁138a、138b和138c。这种梁可设置在负载区或负载接触区140的任一侧或两侧上，这将在下文进一步详细描述。

如本文在说明书和随后的权利要求部分中所使用的，术语“横向挠曲梁”如本领域技术人员将理解的那样使用。为免生疑问，这种横向挠曲梁可以是相对于横向轴线成角度设置的挠曲梁，使得所述梁具有横向分量(例如，与横向轴线的偏离角度的余弦有关)。通常，与横向挠曲梁的横向轴线的偏离角度在0°至70°、0°至60°、0°至45°、0°至40°、0°至35°、0°至30°、0°至25°或0°至20°的范围内。

横向挠曲梁138a、138b和138c可由一个或多个切口结构179a、 179a形成，所述一个或多个切口结构具有梳状切口线，所述梳状切口线包括切口主干线180a、180b和一个或多个横向切口线181a，基本上如图所示。通常，与这种横向切口线的横向轴线的偏离角度在0°至 70°、0°至60°、0°至45°、0°至40°、0°至35°、0°至30°、0°至25°或 0°至20°的范围内。

切口结构179a、179a可以被间隔开并且尺寸设计成使得横向挠曲件布置136具有迷宫或迷宫状横向挠曲梁结构。

更一般地，横向挠曲梁可被布置并且尺寸被设计以形成具有横向特征或分量的横向铰链。通常，与这种横向铰链的横向轴线的偏离角度在0°至70°、0°至60°、0°至45°、0°至40°、0°至35°、0°至30°、 0°至25°或0°至20°的范围内。

表征横向梁长度(L_tb)的无量纲参数(D_tb)可如下定义：

D_tb＝L_tb/W_Lcb

其中W_Lcb是负载传感器主体在横向方向上的宽度。发明人已经发现，这类梁在横向方向上的长度可使得D_tb为至少0.03或至少0.05，并且更典型地，至少0.07、至少0.10、至少0.12、至少0.15或至少 0.20。

在一些实施方案中，D_tb在0.03至0.60、0.03至0.50、0.05至0.60、 0.05至0.50、0.05至0.40、0.07至0.60、0.07至0.50、0.10至0.60、 0.10至0.50、0.12至0.60、0.12至0.50、0.12至0.40、0.15至0.60、0.15至0.50或0.15至0.40的范围内。

上述各种切口线通常可具有0.2mm至5mm，并且更典型地， 0.2mm至2.5mm、0.2mm至2.0mm、0.2mm至1.5mm、0.2mm至 1.0mm、0.2mm至0.7mm、0.2mm至0.5mm、0.3mm至5mm、 0.3mm至2.5mm、0.3mm至2.0mm、0.3mm至1.5mm、0.3mm至 1.0mm、0.3mm至0.7mm、0.3mm至0.6mm、或0.3mm至0.5mm 的宽度(Wco)。

在一些实施方案中，W_CO与W_LCB的比(W_CO/W_LCB)为至多0.5、至多0.4、至多0.3、至多0.25、至多0.2、至多0.15、至多0.12、至多 0.10、至多0.08、至多0.06、或至多0.05。

在一些实施方案中，W_CO与W_LCB的比(W_CO/W_LCB)在0.03至0.5、 0.03至0.4、0.03至0.3、0.03至0.2、0.03至0.15、0.03至0.10、0.04 至0.5、0.04至0.4、0.04至0.3、0.04至0.2、0.04至0.15、0.04至 0.10、0.05至0.5、0.05至0.4、0.05至0.3、0.05至0.2、0.05至0.15 或0.05至0.10的范围内。负载元件137还可包括负载区或负载接触区140，所述负载区或负载接触区140可以是孔的螺纹(例如，螺纹用于接收负载，例如，用于接收或连接到上部称重平台，或用于支撑负载，例如，连接到称重***(关于图11所描述的)的基座、支腿或支撑件(设置在负载传感器主体125下方)。负载区或负载接触区140可定位在中心纵向轴线102和横向轴线104的相交处。

在图3提供的示例性实施方案中，第一挠曲件布置和第二挠曲件布置可形成大致纵向的挠曲件布置180，所述挠曲件布置180机械地设置在负载元件137与测量梁或弹簧元件107a和107b之间。

诸如应变(或“应变感测”)计120的至少一个应变计可以固定地附接到测量梁107a和107b中的每一者的表面(通常是顶表面或底表面)。应变计120可被适配和定位成测量由施加到负载传感器主体125的“自由”或“自适应”侧123的顶部的力引起的应变。当竖直负载作用到负载传感器主体125的自由端(即，未受基座支撑的端)123上时，负载传感器主体125经受轻微的挠变或畸变，其中弯曲梁呈现具有至少部分、并且通常主要或基本上双弯曲行为的双弯曲配置。所述畸变由应变计120可测量地感测。

因此，可看出，平面负载传感器组件100是具有图1的负载梁和弹簧布置的负载传感器组件的特殊情况。在这种情况下，中间挠曲件的数量是2，因此m和n都等于零。另外，中间挠曲件是由挠曲基座连接的中间挠曲梁对。类似地，测量梁的第一端由负载传感器主体125 的固定端连接，而相对端由负载传感器主体125的自适应端124连接。

负载传感器主体125可由负载传感器质地的金属或合金块制成。例如，负载传感器质地的铝是一种常规且合适的材料。在一些实施方案中，合金可以有利地是镁合金，按重量或按体积计通常包含至少 85％、至少90％，并且在某些情况下至少92％、至少95％或至少98％的镁。镁合金应优选地被选择成具有比铝的弹性模量(E)低，并且优选地，显著低于铝的弹性模量(E)的弹性模量。

平面负载传感器组件的挠曲件布置和测量梁的尺寸和结构应设计成使得在操作模式下经受负载的情况下，在负载传感器的“满载能力”或“标称能力”下，负载元件137的宽面相对于竖直或负载的方向为接近90°(在±5°以内、±3°以内、或±2°以内、±1.5°以内、±1.0°以内、±0.5°以内、±0.3°以内、±0.25°以内、±0.20°以内、±0.15°以内、±0.12°以内、或±0.10°以内)。这种配置越接近90°，称重精度越高。

如在本文的说明书和随后的权利要求部分中所使用的，如本领域已知的，术语“标称能力”等是指在测量梁的长度上影响1微应变(应变的0.1％)的负载。

可替代地，在以操作或称重模式设置薄型负载传感器组件的情况下，以及在负载元件上设置负载以实现标称负载能力的情况下，负载元件的顶表面相对于水平面的角度在±3°以内、±2°以内、±1.5°以内、±1°以内、±0.8°以内、±0.5°以内、±0.3°以内、±0.25°以内、±0.20°以内、±0.15°以内、±0.12°以内、±0.10°以内、±0.08°以内、±0.06°以内、±0.05°以内、±0.04°以内、±0.035°以内、±0.030°以内、±0.025°以内、或±0.020°以内。

图3A是根据本发明实施方案的平面负载传感器主体的俯视示意图。图4是示出图3A的挠曲件布置和负载传感器布置响应于沿横向 (Z)轴线的力矩(Mz)的挠变的示例性位移图。挠变揭示了设置在大致横向方向上的机械铰链。

图5A至5E根据本发明实施方案的各种平面负载传感器主体的俯视示意图。

在一些实施方案中，两个本发明负载传感器布置可形成具有两个平面负载传感器组件的双端平面负载传感器组件，所述两个平面负载传感器组件与上文所述的基本上相似或相同，但是共享共同的一体式负载传感器主体，并且通常设置在其相对两端，任选地围绕负载传感器主体的中心横向轴线(Z-Z)对称设置。

在一种典型配置中，本发明平面负载传感器组件包括共享单个整体负载传感器主体的多个平面负载传感器组件，每个平面负载传感器组件具有机械地桥接或连接在负载元件与测量梁之间的横向挠曲布置。通常，负载传感器组件可仅采用这四个平面负载传感器。相对于 4个单独的负载传感器主体，或相对于2个双端平面负载传感器组件，这种布置可在负载传感器之间展现出显著减小的串扰。

图6是称重秤或负载传感器组件的框图。将待称重的物体放置在本发明的称重秤的顶板上。在操作期间，施加到顶板的竖直力被转移到本发明的被配置来测量竖直力的负载传感器组件(例如，负载传感器组件100)中的一者或多者。包含重量信息或与重量信息相关的电信号与处理器通信。处理器处理所述信号或其改型形式以产生重量信息，并且随后可将此重量信息传输到例如显示装置。处理器端口也可用于维护、校准或固件更新。

图7是根据本发明一个实施方案的示例性称重秤或负载传感器组件700的分解图。称重秤700通常是薄型或(超薄型)平面称重秤，基本上如图所示。称重秤700可包括诸如负载传感器组件705的至少一个负载传感器组件(例如，4个如上文提供和描述的负载传感器组件 105，但这里仅示意性地示出)，或至少一个双端平面负载传感器组件 (如上文所描述的)，例如，2个这种双端平面负载传感器组件。

称重秤700可具有坚实的顶板720，所述顶板720设置在负载传感器组件705上方，其可通过安装孔或元件742附接到负载传感器组件705，其中垫片或适配器板730设置在它们之间。在图7所示的实施方案中，每个负载传感器组件705由基座(诸如称重秤支腿750)支撑。在此实施方案中，支腿750可通过负载接触区740附接到负载传感器组件705或与之相关联。通常，支腿750的上部部分或与其相关联的元件(未示出)可通过负载接触区740向上突出。

图8是根据本发明实施方案的具有基座板的平面称重秤或负载传感器组件的分解透视图。每个示意性示出的负载传感器组件805可附接到(通常是单个)基座板或基座元件890。这种基座板890可通过至少一个负载传感器组件805支撑顶板或称重表面820。在一些实施方案中，顶板或称重表面820可一体地包括或者附接到突出元件822，所述突出元件822被适配成穿过负载传感器组件805的负载接触区 840，以便将负载传递到负载元件837。

基座板890可由诸如支腿850的一个或多个支撑件支撑，所述一个或多个支撑件可进一步被适配成与地板或平坦表面接触。每个负载传感器组件805例如根据需要使用诸如螺栓的紧固元件(未示出)，以及使用垫片或适配器板830通过安装孔或元件842等锚固到基座板或基座元件890。

在图3提供的实施方案中,当被固定到称重模块内时(例如，如图 7或图8所描述)，负载传感器组件100可被适配成使得竖直冲击(例如，用很大的力量猛放到称重平台720上的物体)主要作用于挠曲件 127a-b和117a-b上，而测量梁107a-b在很大程度上或基本上完全不受影响。从而，挠曲件127a-b和117a-b可充当用于测量梁的竖直防震机构。

实施例

现在参考以下实施例，其与上文提供的描述一起以非限制性方式示出本发明。

通过实验评估各种平面负载传感器的竖直位移。在这些实施例中，负载传感器主体由片材厚度为2.0mm的铝2024T3制成。每个示例性负载传感器的能力为约4kg。通过施加0.7kg*cm的横向扭矩并测量在横向方向上的相对倾斜角来进行评估。

比较例1

对于具有设置在测量梁与负载接收元件之间的2个中间纵向挠曲件的负载传感器，如图9A所示，在横向方向上的相对倾斜角为 0.59°/(kg·cm)。

比较例2

对于具有设置在测量梁与负载接收元件之间的3个中间纵向挠曲件的负载传感器，如图9B所示，在横向方向上的相对倾斜角为 0.91°/(kg·cm)，相对于图9A的更简单的设计提高了0.32°/(kg·cm)。然而，加工成本增加了，而且可能更重要的是，存在相对于切口线之间的距离的物理加工限制，使得这种增加中间纵向挠曲件数量的方法价值有限。

实施例3

图9C中所示的本发明负载传感器(此负载传感器的结构可在图 9D中提供的示意图中更清楚地看到)仅具有设置在测量梁与负载接收元件之间的1个中间纵向挠曲件。然而，负载传感器还包括适于增加横向挠性的横向挠曲模式。本发明负载传感器在横向方向上的相对倾斜角为2.0°/(kg·cm)，相对于图9A的更简单的设计提高了约1.4° /(kg·cm)，使用图9B的设计获得了4倍以上的提高。

值得注意的是，由本发明负载传感器实现的竖直位移是比较例的负载传感器实现的竖直位移的大约1.5倍。此功能的一个结果是，过载保护可能显著增加。

如本文在说明书和随后的权利要求部分中所使用的，术语“弹簧元件”和“测量梁”是指一个或多个应变计与之附接或直接附接的梁。这种应变计不被认为是“弹簧元件”或“测量梁”的一部分。

如图所示并且如本文所描述，弹簧元件或测量梁沿着负载传感器主体的纵向部分设置，所述纵向部分由沿着负载传感器主体的长尺寸的弹簧元件的切口窗口长度限定。与弹簧元件相关联的至少一个应变计纵向定位在负载传感器主体的此纵向部分内，通常在此切口窗口与负载传感器主体的最接近的纵向边缘(即，大致平行于纵向轴线)之间。

如本文在说明书和随后的权利要求部分中所使用的，术语“挠曲梁”等是指完全没有应变计的弹簧元件。

如本文在说明书和随后的权利要求部分中所使用的，术语“挠曲梁”和“弹簧元件”是指具有长度L_b、宽度W_b和高度H_b的梁，对于所述梁L_b＞W_b，并且对于所述梁L_b＞H_b。更典型地，L_b＞3·W_b、L_b＞ 5·W_b、或L_b＞7·W_b、和/或L_b＞3·H_b、L_b＞5·H_b、L_b＞7·H_b、或L_b＞l0·H_b。

如本文在说明书和随后的权利要求部分中所使用的，相对于诸如“平行”“沿着”和“中心”的取向和测量的术语“大致”意指将偏差限制到

内。更典型的是，此偏差在±25％、±20％、±15％、±10％、±5％、±3％、±2％、±1％、±0.5％、±0.2％或更小的范围内。

将了解，为了清楚而在单独实施方案的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施方案中组合地提供。相反，为了简明在单个实施方案的上下文中描述的本发明的各种特征也可分开地或以任何合适的子组合来提供。

尽管已经结合本发明的特定实施方案描述了本发明，但是明显的是，对于本领域技术人员而言，许多替代、修改和变化是显而易见的。因此，意图涵盖落入所附权利要求的精神和广泛范围内的所有这种替代、修改和变化。

尽管已经结合本发明的特定实施方案描述了本发明，但是明显的是，对于本领域技术人员而言，许多替代、修改和变化是显而易见的。因此，意图涵盖落入所附权利要求的精神和广泛范围内的所有这种替代、修改和变化。本说明书中所提及的所有公布、专利以及专利申请 (包括PCT公布号WO/2019/123440)在本文中以引用的方式整体并入本说明书中，达到如同每一个单独的公布、专利或专利申请被专门地并且单独地指示以引用的方式并入本文的相同的程度。另外，本申请中对任何参考的引用或标明不应被解释为承认此类参考可用作本发明的现有技术。

Claims (8)

1.一种平面负载传感器组件，其包括：

至少一个负载传感器布置，所述至少一个负载传感器布置设置在单个金属负载传感器主体上，所述负载传感器主体具有主轴线、中心纵向轴线和相对于所述主轴线和所述中心纵向轴线横向设置的横向轴线，所述负载传感器主体的宽尺寸被设置为垂直于所述主轴线；

每个所述负载传感器布置包括：

(a)第一连续切口窗口，所述第一连续切口窗口穿过所述宽尺寸并且由大致沿着或平行于所述中心纵向轴线设置的第一对切口线形成并由第一切口基座连接；

(b)一对测量梁，所述一对测量梁沿着所述负载传感器主体的相对边缘并大致平行于所述中心纵向轴线设置，所述测量梁中的每一者由第一对切口线中的相应切口线纵向限定，所述一对切口线中的每一者大致沿着或平行于所述中心纵向轴线设置；

(c)至少一个应变计，所述至少一个应变计固定地附接到所述测量梁中的测量梁的表面；

(d)负载元件，所述负载元件由最内侧的一对所述切口线纵向限定并从最内侧的挠曲基座延伸，所述横向轴线穿过所述负载元件，所述负载元件适于接收竖直负载；以及至少以下结构限制中的一者：

(i)设置在所述金属负载传感器主体中的铰链，所述铰链具有相对于所述主轴线和所述中心纵向轴线的横向取向；

(ii)设置在所述金属负载传感器主体中的至少一个横向挠曲梁，所述铰链具有相对于所述主轴线和所述中心纵向轴线的横向取向；以及

(iii)设置在所述第一连续切口窗口内的横向挠曲件布置。

2.如权利要求1所述的平面负载传感器组件，其中与所述横向取向的所述横向轴线的偏离角度在0°至70°、0°至60°、0°至45°、0°至40°、0°至35°、0°至30°、0°至25°、或0°至20°的范围内。

3.如权利要求1或权利要求2所述的平面负载传感器组件，其中所述横向挠曲件布置被设置以便机械地桥接或连接在所述负载元件与所述负载传感器布置的弹簧布置之间。

4.一种平面负载传感器组件，其包括：

至少一个负载传感器布置，所述至少一个负载传感器布置设置在单个金属负载传感器主体上，所述负载传感器主体具有主轴线、中心纵向轴线和相对于所述主轴线和所述中心纵向轴线横向设置的横向轴线，所述负载传感器主体的宽尺寸被设置为垂直于所述主轴线；

每个所述负载传感器布置包括：

(a)至少第一对切口线，所述至少第一对切口线包括最外侧的一对切口线，所述最外侧的一对切口线大致沿着或大致平行于所述中心纵向轴线设置并且穿过所述宽尺寸，所述最外侧的一对切口线通过第一横向切口基座相互连通，以形成穿过所述宽尺寸的第一连续切口窗口；

(b)一对测量梁，所述一对测量梁沿着所述负载传感器主体的相对边缘并大致平行于所述中心纵向轴线设置，所述测量梁中的每一者由所述最外侧的一对所述切口线中的相应切口线纵向限定；

(c)至少一个应变计，所述至少一个应变计固定地附接到所述测量梁中的测量梁的表面；

(d)负载元件，所述负载元件由切口布置限定，所述横向轴线穿过所述负载元件，所述负载元件适于接收竖直负载；以及

(e)横向挠曲件布置。

5.一种具有设置在单个金属负载传感器主体上的两个负载传感器布置的双端负载传感器组件，所述负载传感器布置中的每一者符合权利要求1至4中的任一项。

6.如前述权利要求中任一项所述的平面负载传感器组件，其中所述金属负载传感器主体由镁合金制成，其中所述镁合金的镁含量按重量计或按体积计在85％至98％、88％至98％、90％至98％或92％至98％的范围内。

7.如权利要求6所述的平面负载传感器组件，其中所述镁合金被选择或适配成使得其弹性模量(E)低于负载传感器级铝合金2023的弹性模量。

8.如前述权利要求中任一项所述的平面负载传感器组件，其中所述负载元件、所述第二对挠曲梁、所述第一对挠曲梁和所述一对测量梁机械地串联设置，使得设置在所述负载元件上的负载在作用到所述第一对挠曲梁上之前作用到所述第二对挠曲梁上，并且在作用到所述一对测量梁上之前作用到所述第一对挠曲梁上。

Images