CN1346971A - 具有称量承载器和校准装置的天平 - Google Patents

具有称量承载器和校准装置的天平 Download PDF

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Abstract

一种天平(1)具有称量室(3)和天平壳体(4);天平壳体(4)内有称量单元(15)且形成称量室(3)的后壁(13)和底板(8)。称量承载器(2)布置在称量单元(15)的悬臂(30)上。所述悬臂(30)具有用于校准装置(5)的校准砝码(7)的砝码接收元件(6)。称量承载器(2)可卸下地安装到从穿过后壁(13)上的开口(12)的悬臂(30)伸出的连接装置(11)上。底板(8)在用于校准砝码(7)的砝码接收元件(6)和称量承载器(2)之间没有开口地延伸。

Description

具有称量承载器和校准装置的天平
技术领域
本发明涉及一种具有称量室、天平壳体、称量承载器和校准装置的天平，该校准装置具有用于校准砝码的接收元件。
背景技术
这种类型的天平主要用作分析天平，且广泛用于试验室中。
在美国专利US4766965中公开了满足上述要求的天平。称量盘通过悬臂支撑，悬臂安装到称量单元的负载接收器的底端并从底端向前伸出。称量盘布置在称量室的底板正上方，并通过底板上的开口连接于所述悬臂。具有用于升、降基准砝码的机构的校准装置布置在称量室的底板下方。
在美国专利US4566548中，所述的一种天平具有在称量室的底板下方延伸的L形悬臂，天平盘支撑在该L形悬臂的水平支架上。支撑连接通过称量室的底板上的开口。L形悬臂的垂直支架通过U形固定件安装到称量单元的平行四边形机构的可动端。两个圆柱形的基准砝码位于紧接称量室底板的下方，且通过砝码提升机构稳定在固定位置。为了校准该天平，使一个或另一个或两个所述砝码有选择地落在悬臂上的砝码接收元件上。
在JP 62-266421中描述了同一类别的另一种天平，公开了称量盘以及支撑该称量盘的悬臂位于称量室底板上方的理念。称量盘的支撑臂通过在称量室后壁上的通道开口连接于天平的内部工作机构上。
上述已知的所有天平都有缺陷，它们具有穿过称量室后壁或底板的较大通道开口，使得污染物可以容易地进入天平壳体内。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种天平，该天平可以装备有用户操作的校准装置，具有紧凑的设计，不易于污染，且可用于多种应用场合。
根据本发明，上述目的通过一种具有容纳称量单元且形成称量室后壁和底板的天平壳体的天平而实现。该天平具有通过称量单元的悬臂固定的称量承载器。连接于该悬臂的是用于校准装置的砝码的接收元件和用于称量承载器的穿过所述后壁开口伸出的连接装置。该连接装置设计成能从天平上取下称量承载器。称量室的底板将称量承载器与校准砝码的接收元件完全分离。
根据本发明的天平特征在于其紧凑的设计。本发明的结构实际上代表了一种双悬臂***，其中一个悬臂支撑用于校准砝码的接收元件，而另一个悬臂由称量承载器构成。称量承载器的连接装置所需的开口与在现有技术的天平中执行类似功能的通道相比较小。因此根据本发明的天平显然不易于被灰尘污染。本发明的配置方案具有多种应用可能性，这将在下面通过示例进行描述，而且从人机工程学的观点来看还优化了天平的操作。
优选的是，称量承载器的中心垂直地位于校准装置的重心上方。
在本发明的优选实施例中称量承载器构成为平面的水平格栅。这在试验室中具有多种可能的称量应用。例如，大多数种类的容器或装置可以放置在格栅上和/或夹在格栅上。溢出的试样材料不会留在称量承载器上，而是从格栅的杆件之间落下，使得在称量中不会不利地包括溢出的材料。在特定的优选设计中，格栅的杆件具有顶部有脊的屋顶形三角轮廓，这确保了溢出的试样材料将更易于从格栅落下。采用格栅作为称量承载器还具有紧固试样容器的各种支架的特定优点。
根据本发明的另一优选实施例，该称量承载器自身构造成用于一或多个试验室容器的支架。该支架也可以以不同的角度倾斜。
为了便于称量室的清洗，在称量室的底板上设置固定的或可取下的溢出收集板是有益的，以便收集溢出的称量试样材料。
在本发明的另一示例中，称量室内部后壁装有用于可在称量室内使用的附属装置的支架***。这样提供了将该天平用于各种可在称量室内进行的应用和/或试验的灵活性。
在本发明的优选实施例中，该支架***构成后壁的一部分，象一根立柱一样伸入到称量室内，且在横向侧面上具有槽。用于称量承载器的连接装置的开口可以朝向该支架装置的侧面，或者它们可以在立柱的侧面，与所述槽对齐。
本发明的一优选实施例具有提升负载而使其离开称量承载器的卸载机构。该卸载机构位于后壁处，且具有杆件或间隔开的薄片构成的格栅形状的提升平台。当提升平台升高时，提升平台的杆件或薄片穿过称量承载器的杆件之间的间隙上升，将称量物抬离承载器格栅。采用这种卸载机构，当对天平重新调零时不需要取下称量负载并随后再放回。因此，避免了潜在的称量误差源。而且可以进行长期的称量研究并且在每次称量之间重新校准天平。
为了有利于清洗天平，提升平台设计成能易于拆解。优选的是，卸载机构是机械化的。
根据本发明的天平的其它有益实施例提供了将编码识别***或用于试验的装置集成到天平内的可能性，例如浑浊度测量，从而使特定的工作过程更有效。
根据本发明的天平的有益特点是其紧凑的设计及其模块化结构，这使其可以用于各种试验室应用中。本发明的天平区别在于其灵活性以及它可以为不同的应用而快速改装。此外，清洗各不同部件非常容易。
附图说明
本发明的其它细节可以从下面对在附图中示意性示出的实施例的描述中得知，其中：
图1是天平的侧视图；
图2A和2B是没有天平壳体和防风罩的称量室的三维立体图；
图3A至3F是可以安装到称量承载器的格栅上的不同夹持装置；
图4A至4C是根据本发明的一个不同实施例的称量承载器；
图5A和5B是根据本发明的另一实施例的称量承载器；
图6A和6B分别是在支架***上设定不同高度的构思的侧视图和顶视图；
图7是卸载机构的立体图；
图8是该天平的格栅形提升平台和承载器格栅的侧视图；
图9A和9B以立体图形式示出了卸载机构是如何工作的；
图10是识别称量容器的编码阅读***的布置方案的侧视图；
图11是用于浑浊度测量的装置的侧视图。
具体实施方式
图1示出了具有天平壳体4和围住称量室3的防风罩29的天平1的侧视图。天平壳体4的左侧部分含有未详细示出的称量单元15。具有校准装置5的L形悬臂30连接于称量单元15的负载接收部分，以将重力引至称量单元。L形悬臂30的水平部分具有用于校准砝码7的砝码接收元件6。校准装置5位于天平壳体4的被紧靠称量室3的底板8隔开的一部分中。L形悬臂30的垂直部分具有朝称量室延伸且通过称量室3的后壁13上的通道开口12突出的突起31。具有连接栓22的突起31形成连接装置11。称量承载器2具有安放在连接栓22上的钩挂部分10，使称量承载器2可以很容易地从连接栓22上卸下。称量承载器2用作在不同应用场合中使用的各种夹持装置的平台，例如用于称量试样的碗、试验器皿、其它容器、或用于称量试样本身的平台。在图1的示例中，称量承载器制作成水平格栅16。格栅还减小了由于空气气流而造成的称量误差的可能性，因为对于气流来说格栅比连续表面的称量平台具有更小的有效表面。
称量物最好放在承载器2的中心处。因此校准砝码7的重心应当位于通过称量承载器2的表面区域9的重心的垂直轴线14上。假定根据本发明的天平1不需要底板8上的用于天平机构的可动部件的开口，那么溢出收集板17布置成完全覆盖称量承载器2下方的底板8。溢出的试样材料将落到溢出收集板17上，结果它不会不注意地被包含在称量中。为尽可能防止溢出的材料积累在称量承载器上，如果格栅的杆件为顶部有脊的屋顶形三角轮廓，那么将是非常有利的。图1的本发明天平的另一优点是易于清洗。
而且，在图1中示出了一种支架***21，该支架***位于称量承载器2的钩挂部分10挂在突起31的栓22上的位置上方的后壁处。支架***21提供了各种用户便利性和应用，这些将在下面更详细地描述。
图2A示出了没有防风罩29的称量室3的立体图。所示出的天平壳体4的部分仅是称量室3的后壁13和构成称量室的底板8的部件。称量承载器2在图2A中示为处于安装状态，且溢出收集板17安装在位。图2B示出了卸下称量承载器2且取出溢出收集板的类似示意图。
图3A至3F示出了用于不同应用场合的各种夹持附件，它们可以与称量承载器2的格栅16一起使用。图3A示出了具有格栅16的称量承载器2。图3B示出了具有作为一种可能的安装装置的弯边部分32的试样载板33。而且可以想到的有如图3C所示的用于试验室容器35的盘形附件34，如图3D所示的圆形附件，或如图3E所示的矩形试样载板。图3F中的圆形丝网构件用作法拉第笼36，以消除静电荷的积累。安装的优选形式是通过如上所述的弯边32，或如图3D所示的弯耳32＇。
图4A至4C中的称量承载器由钩挂适配件49和支架49＇构成。图4A示出了没有防风罩29的称量室内的立体图。钩挂适配件49安装到连接装置11上。支架49＇相对于垂直于后壁13的倾斜轴线26处于倾斜位置。图4B示出了图4A的细节，示出了支架49＇处于垂直方位的钩挂适配件49。图4C示出了从钩挂适配件49上卸下且分解的支架49＇。该钩挂适配件以类似于图1中称量承载器2的方式在连接装置上定位。钩挂适配件49具有基本上半圆形的切口64，有一弹簧50在该切口后面。半圆形切口和弹簧的配置用于接收周边有槽53的圆盘51，使圆盘51可以在切口64内转动，但通过弹簧50保持在任一固定位置。支架49＇通过螺钉54安装到圆盘51上。可倾斜的支架49＇具有杯形底部66，且例如用于保持试管65，该试管由可调节高度的固定夹52定位。支架49＇可以倾斜的事实使得将物质分配到称量用试管65内更加容易。
图5A示出了安放在钩挂适配件49上的支架49″。支架49″用于保持许多窄颈部直径的小容器55，例如离心机容器。支架49″可以绕轴线26＇倾斜，且以与支架49＇同样的方式安装在钩挂适配件49上。因为当用刮勺将粉状物质装入窄颈容器55中时材料容易溢出，所以使容器55处于非常倾斜的位置对装入物质是有利的。这包括例如利用多通道移液管分配流体。
采用根据本发明的天平1，许多有益的配置方案在称量室3内是可行的，由于在称量室的后壁13上的支架***21，它能使附属装置设置在例如搁板或支架上，这些搁板或支架可以安装在距离底板8不同高度的位置。
图6A和6B分别示出了用于将搁板37和/或设备支架安装在支架***21上的多种连接机构之一的侧视图和剖视图。支架***21在后壁13上具有垂直的导轨或立柱23的形状。立柱23在其横向侧面上具有垂直槽68。称量承载器2安装处的连接装置11位于立柱23的下部，与槽68对齐(见图1、2、4和5)。槽68的更靠近支架***21前部的侧面具有以规则间距隔开的半圆形凹槽69，形成用于搁板37或设备支架的连接机构39的栓柱71的贴合支座。栓柱71相对于栓柱70朝后部偏移，且停留在槽68内。通过在面向天平操作者的端部稍稍抬高搁板37或设备支架，栓柱71随着搁板绕栓柱70形成的轴线倾斜而从半圆形凹槽69中退出。在搁板或设备支架的倾斜位置，栓柱70和71可以在槽68中上下移动到新的位置，通过转动搁板37或设备支架返回到水平位置，使栓柱71置于另一对半圆形凹槽69内。
图7示出了可以置于支架***21内的卸载机构79的立体图。该机构具有L形框架85和用于升、降提升平台89的马达80，该平台具有两臂83和间隔开的薄片状元件81构成的格栅。当提升平台升高时，薄片状元件81穿过称量承载器2的格栅16的杆件之间的间隙上升。
图8示出了在称量承载器82和提升平台89＇的区域内卸载***79＇的不同设计的细节部分。连接于连接装置11的称量承载器82具有一种设计，其中格栅的两横向支撑梁27具有波纹形轮廓，格栅的杆件86连接于波纹的顶部。卸载***79＇的杆件88这样布置，即它们位于杆件86之间且通常在下方，延伸穿过波纹轮廓的波谷凹部。当提升平台89＇上升时，提升平台89＇的杆件88将穿过称量承载器82的杆件86之间的间隙上升，到达杆件86的平面上方的位置。
在图9A和9B中示出了提升平台为薄片状结构的卸载***79如何工作的示例。图9A示出了处于称量状态的卸载***，此时称量容器84支撑在称量承载器2的格栅16上。提升平台格栅的薄片81处于下面位置。相反，图9B示出了提升平台的上面位置，其中称量容器84被抬离称量承载器2的格栅16，代之以支撑在提升平台89的升高的薄片81上。提升平台的薄片结构以及称量承载器2的格栅易于清洗。
卸载***的有用的应用是在长期重量研究中，其中需要在预定的时间间隔对天平进行重新调零，并将称量负载从称量承载器上取下来以便重新调零。在长期应用中重新校准天平也是可以想到的。在开始校准程序之前，称量容器84通过卸载***79、79＇抬离称量承载器2的格栅16。然后将校准砝码7放在校准装置5的砝码接收元件6上并进行称量。在天平的新校准数据已经计算并存储在内存中之后，通过降低卸载装置79、79＇，具有称量试样的称量容器84放回到称量承载器2、82上，此时可以重新开始天平的正常称量操作。
当为了统计目的例如确定标准偏差而对同一称量试样进行多次称量时，卸载***更加有用。这通常需要在称量之间将称量物从称量盘上取下，以便确定天平的零点没有漂移。采用该卸载***，称量物不必手动取下和放回，所以统计称量的过程更加有效、可靠。
卸载***79、79＇的框架85这样来构造；即，即使安装了卸载***79、79＇，仍然可以利用支架***21将附属装置例如搁板37或支架固定在距离称量室底板8的任何所需高度处。
还可以想到，设计卸载***79、79＇使其可以灵活地用于其它应用中。例如，在天平不必重新调零或校准而称量负载在位时，通过取出薄片81或提升平台89、89＇，卸载***79、79＇可以用于实现固定在支架***21上的附件例如搁板37或支架的机械化高度调节。代替直接安装到支架***21上，搁板37或支架将安装到卸载***79、79＇上，而卸载***又连接到支架***21上。或者，支架***自身可以执行升、降被安装物体的功能。
称量承载器2通过在称量室3的后壁13上的开口12处的连接装置11连接到称量单元15的布置方案开辟了灵活设计的可能性。当底板8用于其它应用时，可以在称量承载器2下面的底板8上安装光学或感应的编码阅读装置18，例如读取称量容器99底部的识别码19。如图10中所看到的，光学或感应的编码阅读装置18安装在置于称量室的底部8上的***模块102中。优选的是，编码阅读装置18的发射和接收部件装在同一传感器壳体103内。在识别码19的区域，称量承载器2的承载平台98是透明的，例如由玻璃制成(用于光学阅读器***)，或者是非感应的，例如由陶瓷或聚合物材料制成(用于感应阅读器***)。
利用光学或感应传感器的编码阅读装置18也可以安装在称量承载器2的侧面，在这种情况下识别码19位于容器99的侧壁上。尤其是，编码阅读装置18可以在距离称量室的底板8选定高度处安装到支架***21上。
利用置于称量室3的底板8上的***模块102＇也可以在称量室3内进行浑浊度测量(见图11)。***模块102＇在顶部具有凸起部分，装有作为发射器的激光器104和作为接收器的光电二极管105。通过测量穿透在光路区域具有平壁部分的透明测量容器106的光线量而确定浑浊度。可以在测量容器106的底部放置搅拌器，比如图中所示的磁性搅拌器107，该搅拌器通过磁体108的交变磁场而驱动。测量容器通过连接于称量承载器2的支架110定位。尤其有利的是重量和浑浊度可以组合测量。在图11所示的试验设置中，具有用于安放测量容器106的开口的搁板37安装到支架***21上。物质109从搁板37上的玻璃容器28分配到测量容器106内，这导致容器106内液体的重量和浑浊度变化。在已经完成了浑浊度测量之后，测量容器106内的液体重量可以在磁性搅拌器已经关闭之后确定。
对于各种安装在称量室内的试验装置，电缆和软管可以经开口100从外侧进入称量室，该开口可以用如图2A所示的夹持盖101封闭。在相关的瑞士专利申请CH-1958/00中描述了详细情况。
参考标记列表1  天平2  称量承载器3  称量室4  天平壳体5  校准装置6  接收元件7  校准砝码8  底板9  承载表面10 钩挂部分11 连接装置12 通道开口13 后壁14 垂直轴线15 称量单元16 格栅17 溢出收集板18 编码阅读装置19 编码21 架***22 连接栓23 柱状突起26 轴线(垂直于后壁)26＇轴线(垂直于后壁)27  横向支撑梁28  玻璃容器29  防风罩30  悬臂31  突起32  弯边部分32＇弯耳33  试样支撑板34  盘形附件35  试验室器皿36  法拉第笼37  搁板38  试验室容器49  钩挂适配件49＇支架49″支架50  弹簧51  圆盘52  托架53  槽54  螺钉55  窄颈容器64  切口65   试管66   底部68   槽69   半圆形凹槽70   栓柱71   栓柱79   卸载***79＇ 卸载***80   用于卸载***的马达81   薄片状元件82   称量承载器83   臂84   容器85   框架86   称量承载器格栅的杆件88   提升平台的杆件89   提升平台89＇ 提升平台98   称量承载器的平台99   称量容器100  开口101  夹持盖102  ***模块102＇***模块103  传感器壳体104  激光器105  光电二极管106  测量容器107  磁性搅拌器108  磁体109  物质110  支架

Claims (24)

1.一种天平(1)，该天平包括：称量室(3)；内有称量单元(15)且形成称量室(3)的后壁(13)和底板(8)的天平壳体(4)；布置在称量单元(15)的悬臂(30)上的称量承载器(2)，所述悬臂(30)具有用于校准装置(5)的校准砝码(7)的砝码接收元件(6)；其中，所述后壁(13)具有通道开口(12)，悬臂(30)具有通过所述通道开口(12)延伸的连接装置(11)，称量承载器(2)可卸下地安装到连接装置(11)上，且底板(8)在用于校准砝码(7)的砝码接收元件(6)和称量承载器(2)之间没有开口地延伸。
2.如权利要求1所述的天平，其特征在于，称量承载器(2)具有放置称量物的区域中心点，校准砝码(7)具有一个组合质量重心，所述中心点在所述组合质量重心上方垂直地对齐。
3.如权利要求1所述的天平，其特征在于，称量承载器(2)包括水平格栅(16)。
4.如权利要求3所述的天平，其特征在于，格栅(16)具有在顶部有脊的屋顶形三角轮廓的杆件。
5.如权利要求3所述的天平，其特征在于，所述天平具有用于称量容器的负载接收装置(33、34)，所述负载接收装置适于安装到格栅(16)上。
6.如权利要求1所述的天平，其特征在于，称量承载容器(2)包括用于至少一个试验室器皿(55，65)的支架(49＇，49″)。
7.如权利要求6所述的天平，其特征在于，支架(49＇，49″)可以以不同的角度倾斜。
8.如权利要求1所述的天平，其特征在于，还包括在称量承载器(2)和底板(8)之间具有连续表面的溢出收集板(17)。
9.如权利要求1所述的天平，其特征在于，还包括布置在称量室(3)后壁(13)处、且适于在距离底板(8)的不同垂直高度处安装附属装置的内置支架***(21)。
10.如权利要求9所述的天平，其特征在于，支架***(21)包括两个平行于后壁(3)延伸的平行的垂直槽(68)。
11.如权利要求10所述的天平，其特征在于，所述后壁(13)包括一突出的柱状部分(23)，该柱状部分具有横向侧面和在所述侧面延伸的槽(68)。
12.如权利要求10所述的天平，其特征在于通道开口(12)基本上与槽(68)对齐地布置。
13.如权利要求1所述的天平，其特征在于，所述天平(1)适于使具有提升平台(89，89＇)的卸载***(79，79＇)可以安装到在称量室(3)内的天平壳体(4)上。
14.如权利要求13所述的天平，其特征在于，卸载***(79)包括具有薄片状格栅部件(81)的格栅形提升平台(89)，该称量承载器(2)包括水平格栅(16)，且薄片状格栅部件(81)布置成可以以使放在格栅(16)上的称量物被薄片状格栅部件(81)从格栅(16)上抬起的方式穿过格栅(16)。
15.如权利要求13所述的天平，其特征在于，称量承载器(82)和提升平台(89＇)都包括具有杆件的水平格栅，且提升平台的格栅杆件(88)布置成可以在称量承载器(82)的格栅杆件(86)之间升、降。
16.如权利要求13所述的天平，其特征在于，还包括驱动卸载***(79，79＇)的马达(80)。
17.如权利要求1所述的天平，其特征在于，所述天平(1)适于使***模块(102)可以安装在称量室(3)的底板(8)上，所述***模块(102)包括编码阅读装置(18)，用于阅读附着到称量容器(99)的底侧的编码(19)。
18.如权利要求9所述的天平，其特征在于，所述天平(1)适于使编码阅读***(18)可以在距离底板(8)的可调节高度处安装到支架装置(21)上，用于阅读附着到称量容器(99)的侧壁的编码(19)。
19.如权利要求1所述的天平，其特征在于，天平(1)可以装有基于光学编码阅读原理的编码阅读装置(18)，用于阅读附着到称量容器(99)上的编码(19)。
20.如权利要求1所述的天平，其特征在于，天平(1)可以装有基于感应编码阅读原理的编码阅读装置(18)，用于阅读附着到称量容器(99)上的编码(19)。
21.如权利要求1所述的天平，其特征在于，所述天平(1)适于使***模块(102＇)可以安装在称量室(3)的底板(8)上，所述***模块(102＇)包含用于测量称量试样的浑浊度大小的装置(104，105)。
22.如权利要求1所述的天平，其特征在于，所述天平(1)适于使用于搅拌测量容器(106)内的物质的搅拌装置(107，108)可以安装在称量室(3)的底板(8)上。
23.一种校准如权利要求13所述天平的方法，包括步骤：
a)通过升高卸载***(79，79＇)将装有称量试样的称量容器(84)抬离称量承载器(2，82)；
b)将校准砝码(7)放在校准装置(5)的砝码接收元件(6)上；
c)计算并存储天平(1)的新的校准数据；以及
d)通过降低卸载***(79，79＇)将称量容器(84)放回称量承载器(2，82)上。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，当在天平(1)上进行长期称量试验过程中，所述方法进行至少一次。
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