TW199205B - - Google Patents
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Description
A6 B6 五、發明说明(1 ) 發明背景 {請先聞讀背面之注意事項再填窝本頁) 1. 發明部份 本發明偽有關負載量盒,特別可用於製造磅秤,諸如 浴室磅秤•食物磅秤•或具有一平台之任合其他稱重裝 置。 广 广 平台稱重用具通常構製一基痤,放於地板上,及一平 台,大致平行於此基座。平台用以接受欲稱重之負載。 2. 先行技薛之説明 在基座及平台之間裝置一負載量盒,包含在電氣上連 接成惠司同轚橋裝置之應力計,並輸出與平台上所施加 之負載成比例乏一電信铖。該負載置盒包含可彈性變形 之一撓性桿,該桿沿與欲置度之力大致垂直.即舆平台 大致平行之方向上設置。一可變動直立板連接平台至撓 性桿之第一端,該可變動直立板大鱧平行於欲量度之力 之方向。亦與欲置度之力大塍平行之一固定直立板連接 基座至撓性桿之第二端。應力計固定於撓性桿之表面上 ,並對撓性桿之撓曲所産生之表面伸長及縮短敏慼。此 種结構説明於例如文件FR-A-2177923中。 負載量盒之困難在於:所揹得之霣信號對負賊在平台 ,!V.. · ... · ' 上之位置敏感。在事實上,撓性桿之填曲待性随平台上 之負載沿縱向偏離中心(或在撓性捍之長度方向上之位 f 置)而變化,及随平台上負載横向傾離位置(或在垂直 $ 於撓性桿之長度之方向上之位置)而變化。負載之縱向 揉 準 局 印 裝 甲 4(210X297 公沒) -3- A6 B6 X 央 梯 準 局 印 裝 199205 五、發明説明<2 ) 位移導致由可變動直立板沿縱軸線上施加於撓性桿之第 一端上之扭矩變動。此扭應力使撓性桿費形,並接亂應 力計對其撓曲之量度。 在文件FR-A-2177923中,平台上負載之縱向位移之影 雄由置若干應力計來撓性桿上沿縱向相分開之至少二區 域中加以補值。然而,該裝置仍對負載沿横向上之位移 敏感。 知道負載量盒由單一塊件製迪,並經機器加工,俾使 其缉負載之横向偏離位置不敏慼。然而,例如說明於文 件EP-A-0153121或EP-A-0 08 9209中之此種負載fi盒非常 昂貴,因其箱要精密之機器加工。此機器加工必箱由連· 鑕接近法逹成,並受許多參數影堪,使大量生産而無箱 重行處理成為無法實現。 文件V0-A-8 40 2186説明由使用對撓性桿之扭力敏感之 額外應力計來使此種負載置盒對負載之横向偏移位置不 敏感。此方法包括使用額外之應力計,此等應力計必箱 非常精確置於撓性捍上.且需要其後調整笛倍號〇試驗 顯示此調整常不足夠,且需要精密機器加工該撓性捍。 而且,需增加應力計之數目,此增加裝配時之連接,增 加故障之危險,及大幅增加成本。 · 文件CH-A-658909說明由使用二葉板(Al, A2)來減小 由於負載之偏離位置所引起之量度差,該二桀板具有相 同長度(1),相互平行,相同寬度,及相互分開一恒定距
甲 4(210X297 公犮) -4- 199205 A6 B6 經 濟 部 中 央 揉 竿 局 ίρ 裝 .五、發明説明(3 ) 離(Α>。二應力計(Dl, D2)置於第一葉板(Α1)上朝葉板 二端相分開之位置中。然而,顯然,此種二葉板之结構 大為減小二葉板(Α1· Α2)之组合在同一撓曲力下所發生 之變形,並分剖該装置之逛敏度。而且,二平坦之葉板 之存在大為增加負載置於該裝置上時振動之消滅時間, 广 广 此大為影锻其使用。 故此,該等已知之解決方法箱要在稱重用具之製造期 間中耗費不貲之調整工作,或降低負載S盒之萑敏度及 機械消振能量。 • 本發明所解決之一問題在製造設計及结構簡單之一種 應力計負賊fi盒,俥可成本低,具有良好之菡敏度,振 動消滅時間短,且在構造±對負載沿縱向及/或横向上 之偏移位置幾乎不敏感。 依據本發明,可獲得此等優點而無需增加應力計,亦 無需在製造期間精確機器加工調整。而且,本發明所解 決之另一問題在獲致對負載之縱向偏移位置不敏感,同 時避免分散各應力計於撓性桿之長度上相分開之莾干區 域中。此捶分散在事實上使安裝期間之電連接作業複雜 。故此,本發明使所有塍力計可集合於撓性桿之單一區 域中。 為此•本發明之一第一基本觀念在於使用具有二撓性 梁之一負載S盒,二撓性梁各有待色,俾各執行特定之 功能:搞帶應力計之第一較·厚及窄之梁增加逛度之逛敏 {請先聞後背面之注意事項再填寫本页) *打· .線. 甲 4(210X297 公发) A6 B6 199205 五、發明説明(4 度,並增加楼械消振作用;較薄及宽之第二梁承受沿縱 軸線上之扭力,而不過度降低fi度之遂敏度。 本發明之第二基本觀念由意外觀察所獾得,即當二撓 性梁並不相互平行時,負載沿縱向偏離位置之影铤明顯 改變。 、 . 發明槪要 故此,為逹成此等及其他目的,本發明之應力奸包含: 一第一可彈性變形之撓性梁,沿與欲量度之力之方向 大致垂直之方向上設置. 一第二可彈性變形之撓性梁,沿大致平行於第一撓性 梁之方向上設置, 一可受動直立板,固定於撓性梁之一第一端,並大® 平行於欲量度之力之方向,設計固定於一平铃,該平台 接受欲fi度之負載, 一固定直立板,固定於撓性梁之第二端,並大饅平行 於欲貴度之力之方向上,固定於一基座· 應力計,固定於第一撓性梁之表面上,在電氣上連接 至量度霣路,以输出一笛倍號,該倍號随在固定及可變 動直立板間所施加之機械力之作用下第一撓性梁之撓曲 所引起之變形而定, · 第一撓性梁為一可彈性變形之撓性梁,該梁並非非常 « 平坦,具有一厚度E及一寬度e,並俄帶應力計於其上或 下表面之至少之一上,大骽垂直於欲量度之力之方向, ......................................................^..............................^..............................0 {請先《讀背面之注意事項再填寫本页) tSL 濟 央 株 準 局 印 裝 甲 4(210X297 公沒) 6— 199205 A6 B6 五、發明説明(5 經 濟 中 央 揉 準 局 印 第二撓性梁為一可彈性撓曲之葉板,平坦而寬,小厚 度e,大寛度L,並置於與欲量度之力之方向大髏垂直之 平面中, 撓性捍之厚度E大於葉板之厚度e,菜板之萁度L大於 撓性桿之寛度6 在構造上,此種負載置盒结構對負載之撗向偏移位置 具有良好之不敏感性,良好之fi度遂敏度,及良好之機 械振動消滅作用。 .在應用於具有接受平台之一稱重裝置上時,該可變動 直立板固定於一負載接受平台,該平台延伸於與撓性桿 平行之一長度L1上及與撓性桿垂直之一寬度L2上;第二 葉板宜具有一恒定之寬度,接近負載接受平台之寬度L2< 在一具體實例中,可由置應力計於第一撓性桿上二對 稱匾域中而增加對負載之縱向偏移位置之不敏感性。 在一有利之具髏S例中,各應力計置於撓性桿之單一 匾域中,離開中心區域。在此情形中,撓性捍及第二葉 板之各別第一端相分開一距離D1大於其各別第二绱相分 開之距離。如此•撓性桿與第二葉板形成一角度A, 其 值在設計負載量盒時決定,俾補償力沿縱向偏離中心之 影道。本具睦實例之一重要晓黏為無简粮細調整醮力計 之位置,在應力計置於多^區域中之具雔赏例,則此調 整為不可或缺。 補償力沿縱向偏離中心之影铹之此方法可用於具有二 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) k. .打· •線· 肀 4(210X297 公沒) 199205 A6 B6 五、發明说明(6 經 濟 中 央 搮 準 局 印 裂 撓性梁之所有負載置盒结構中。一第一可能為使用該方 法於二相同之撓性梁上。一有利之可能為使用該方法於 二不同及待製之撓性梁上,即一第一較厚及窄之梁及一 第二較薄及寬之梁。 附圖簡述 〜 自以下特定具體實例之說明並參考附圔,可明瞭本發 明之其他目的,特色,及優黏,在附圈中: 圔1為本發明之負載置盒之透視圖,具有一負載接受 平台及一基座; 圃2槪_顯示本發明之第一具體實例之負載量盒之側 視圖; 圖3以項示圃顯示圃2之負載置盒.可變動直立板部 份以斷面顯示; 圃4及5以較大比例頚示圃3之睡力計之構造; 圃6以側視画概要顯示本發明之第二具睡實例之負載 fi盒; 圃7為圈6之負載置盒之頂視圃,可變動直立板以部份 斷面顯示; 圃9及10以較大比例顯示圆7之應力計之可能安排; 圃10及11以較大比例顯示画7之醪力計之另一可能安 排; 固12以倒視囫概要顯示本發明之一第三具骽赏例之負 賊置盒; {請先閑讀背面之注意事項再填寫本页) .裝· .打· •線· T4(210X297 公发) 199205 A6 B6 五、發明説明(7 ) 雉 洚 中 央 樣 局 印 裝 圖13以頂視圖顯示画12之負.載置盒,可變動直立板以 部份斷面圔顯示; . 圃14以較大比例顯示圖13之應力計之安排;及 圖15顯示應力計之連接電路圖。 較宜具睦實例1説明 在圃1所示之具體實例中,本發明之裝置包含一負載 畺盒1. 一負載接受平台2,及一基座3。 負載量盒1包g—撓性桿4,可由撓曲而彈性變形,沿 方 .與欲量度之力之0 5大致垂直之方向上設置。一可變動 直立板6固定於撓性桿4之第一端,且大致平行於欲量 度之力之方向5。可變動直立板6固定於負載接受平台2, ... I·---一 .. 一_ ·π— ·_ , . — — —.......* Γ 該平台接受欲量度之.負載8。一固定直立板9固定於撓性 桿4之第二端10,並大致平行於欲量度之力之方向5。固 定直立板9固定於基座3。應力計固定於撓性桿4之表面 .....---丨(Γ---- 上,並在®氣上連接至一霣fi度電路(未顯示於圃中), 以産生一鼋倍號.該倍號随在置於梁台2上之負服&之Jl S所産生之機械力之作用下之撓性捍4之撓曲變形而定. 。在圃1所示之具體實例中.應力計蕈於分開之二區域 11及12中,分別在摈性捍4之第一端7及第二端10鄱近, 距桿之中心相同之距離。區域11及12位於撓性桿4之一 表面上.與平台2平行。 如圖中所示,平坦而寬大之一第二#葉板乃與撓性桿 4分開設置,’在大致垂直於欲置度之力之方向5之平面 請 先 閲 •讀 背έα 之 注 意 事 項 再 填 寫 本 页 装 訂 線 肀 4 (210X297 公系) -9- 199205 A6 ____ B6_ 五、發明说明(8 ) 中。第二葉板13可由撓曲而彈性變形,並分別由其第一 端14固定於可變動直立板6及由其第二端15固定於固定 直立板9。第二葉板13大致平行於撓性桿4,在欲fi度之 力之方向5上與該桿相距一距離 當負載8自其/中心位置向倒方備離中心位置16及17移 動時(由圃〗中之虛線顯示),負載8産生一扭矩,其縱軸 線在負載fi盒1上。第二葉板13之存在大為減小由沿縱 軸狳上之負載8之扭矩所産生之負截S盒之扭力角度。 此結果為第二葉板13之存在使平台2上之負載8之横向 镝離中/6之影雄幾可略而不計。故該等扭力被正確承受 ,宜使用寬度L儘可能最大之一第二葉板13。在S際上 ,在應用於含有長度為L1及寬度為L2之平台2之磅秤上 時(長度L1為與撓性捍4之長度平行之幅度),宜使用具 有寬度L大致恆定且接近於負載接受平台2之寬度L2之 一第二葉板13。 而且,為獲得力之量度之良好S敏度,宜使用具有宽 度分別減小及厚度分別加大之一撓性桿4。在此等倩況 下,置於撓性桿之上或下表面上之應力計所逋受之表面 長度或寬度之變化增至最大。同時.在特定負載下該桿 之撓曲嗶不減小,俾維持良好之逛敏度。如此,宜使'用 具有剛度低於撓性捍4之剛度之一第二藥板13,俾第二 經 Ϊ 葉板13在待定之負載下並不重大減小撓性桿4之撓曲。 4 $ 為此,在由欲盈度之力(諸如負載8之力)所産生之撓曲 抹ak 局 印 裝 (請先聞讀背面之注竞事項再填¾本頁) .訂. -線. 甲 4 (210X297 公沒) 199205 A6 B6 五、'發明説明(9 ) 之方向上,選用撓性桿4之剛度非常遠大於第二葉板13 之劂度。此差例如由使用其横斷面具有一大厚度E (就其 寬度e而言)之一撓性桿4來獲得,而第二葉板13則平坦 而寬大,即具有厚度e遠小於其寬度L。此差可由使用不 同之適當材料來^造撓性捍4及第二葉板13而增強之。 例如.由组成#大致具有以下尺寸之一負載fl盒獲得 良好结果,顯示為: 第二葉板13之寛度L: 44ββ, 第二葉板13之厚度e : 35mm, 撓性桿4之寛度1: 18bb, .撓性桿4之厚度Ε: 3ΠΠ1, 負載量盒之長度:125mm, 撓性梁間之距離D : 53mm, 第二葉板33之材料:鋇, 携性桿4之材料:绍合金,諸如AU4G。 當二撓性梁間之距離減小時,第二葉板13之寛度L應 同時增加,俥獲得對負載之横向偏移位置相同之不敏感 性。故此,在距離D等於約20mm時,寬度L宜選擇等於 约 50mm。 諸如上述之負載量盒適合量度高至約5Kg之負載。 在以上之實例中,第二菜板13之寬度L等於撓性桿4 之寬度1之至少二倍,而其厚度e則逋小於撓性捍之厚 度E,厚度比率接近於1〇。 (請先聞讀背面之注意事項再填窝本頁) •裝· .訂· •線, 甲 4 (210X297 公爱) 199205 A6 B6 經 濟 中 央 操 準 局 印 裝 五、發明説明(10) 宜使用寛度1至少等於其厚度E之20倍之撓性桿4,而 第二葉板13則具有寛度L等於其厚:度e之至少50倍。在 此等情況下,當第二棻板13之寬度L至少為撓性桿4之 寛度1之二時,該負載量盒具有良好之里度逛敏度及消 滅機械振動之良if性質。 由負載8沿縱向上偏離中心所引起之接亂可由不同之 方法減小或補償。當一負載8沿欲向位移,例如採取其 位置18或其位置19時,第二葉板13之存在大為減小由撓 性捍4所引起之變形,較之僅包含單一撓性桿之一負載 S盒1之變形小。然而,縱向偏離中心行動引起撓性桿 4及第二莱板13之軸向壓縮或拉引力,且可見到撓性捍 4稍為變形,此變形引起所蛋度之霣倍號變動。 為補償由於沿縱向偏離中心所引起之此變動,可使用 已知之方法,包括置應力計於至少二區域11, 12中,該 二匾域在撓性捍4上沿縱向镉離設置,並在距該捍之中 心相等距離處。如此.在不同區域中之各別應力計在桿 4之撓曲期間中接受不同之應力·但各應力計脎合産大 致不受該力沿縱向镐離中心之影逛之一電信號。 在圔2至5所示之具薛實例中,撓性桿4熥帶四應力 計,設置如下:對撓性桿之表面長度變化敏感之一第一 應力計20固定於上表面21上,在撓性桿4之第一端7鄰 近;一第二暱力計22固定於同一區域,在撓性桿4之下 表面23上;一第三應力計24固定於撓性桿之上表面21上 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. .訂· .線, -12 — 5 ο 2 9 9
A B 五、發明説明(11 ) ,在其第二端10鄰近;及一第四應力計25固卑於同一區 域中,在撓性桿之下表面23上。應力計20, 22, 24,及 25對撓性捍4之表面之長度變化敏感。對長度變化敏感 之此種負載量盒在本技藝中為所熟悉,並槪要顯示於圔 广 广 4及5。此包括一列電阻絲沿縱向設置,並串連於二接 頭之間。各應力計20, 22, 24,及25在霣氣上連接成惠 司同電橋於二電源接頭26及27之間(如顯示於圈15)及二 量度接頭28, 29之間,11源接頭連接至鼋源V,量度接頭 連接至用以量度鼋信號之裝置V。 圖6至11所示之改-變方便應力計之接線。在此改變中 .1力計分置於二區域11及12,在撓性桿4之同一表面 上,毎一區埤11, 12包含二應力計。 在圖8及9所示之第一具髏實例中,應力計20及24對 .撓性桿4之表面長度變化敏感,而應力計22及25則對撓 性捍4之表面寛度變化敏感。應力計20及22聯合成一组 置於表面區域11中,及瘥力計24及25聯合成一组置於表 面區域1 2中。 在圖10及11之具體賁例中,四瞜力計20, 22, 24,及 25對撓性桿4之表面長度愛化敏感。故S力計20及25合 成一組置於表面區域中,及應力計22及24合成一組置 於表面區域1 2中。 在該二具髏實例中,各應力計如圖15所示連接,俾電 橋之每一腿(諸如由應力計2 0及22串連所構成2腿)包含 A6 B6 經 濟 部 中 搮 準 局 印 裝 199^05 五、發明説明(12) 具有正電阻愛化之一匦力計及具有負電阻變化之一應力 計。 在圖12至14之具薛實例中,撓性桿4包含四應力計置 於面積減小之單一區域中,置於一或另一端7及10鄰近 。例如,四應力考置於區域12中,接近撓性桿4之第二 端10。在此情形,由在撓性桿4及第二菜板13之間形成 一角度A來補償縱向負載偏離位置,二者故此不平行。 為此,撓性桿4及第二葉板13之各別第一端7及14相互 分開之距離D1大於其各別第二端10及15分開之距離D2C 角度A之值可由S驗決定,並取決於構成負載量盒之元 件之幾何形狀及尺寸特性,且尤其是取決於所選之應力 計區域之位置。此值通常低,例如小於一度。由角度A 0産生之補值作用可由一項事實來解釋:即在撓性桿4 之縱向壓缩或拉引力之期間中,在窿力計之區域中産生 一撓曲變形,此撓曲變形之方向與由於彎曲所引起之變 形之方向相反。 在圈12至14之具雔實例中,各應力計可例如圖〗4所示 設置,具有二應力計22及24對撓性捍4之表面長度變化 敏感,及二鼷力計20及25對撓性捍4之表面寛度资化敏 感。 一相似之具睦簧例為置四應力計於接近撓性桿4之第 一端7之區域11中。 圃12至14之具體贲·例大為方便踅氣連接,其中,四應 平 4(210X297 公爱)
A6 B6 199 '05 五、發明説明(工3) 力計合成一組置於單一區域中。. 在己說明之各具髏實例中,宜使用四應力計固定於撓 性桿4上,並連接成電橋。四應力計安置於捍上降低由 於熱漂移所引起之缺點。然而,在本發明之範圍内,亦 可僅使用二應力If固定於撓性桿之同一表面上,並構成 惠司同電橋之第一腿(例如應力計20及22),而構成電橋 之第二腿之另二應力計(諸如應力計24及25)刖由相同固 定值之電阻器取代。具有二應力計及二電阻器之此结構 可應用於以上所述及附圖所示之各應力計裝置中。 本發明並不限於已明白説明之具體實例,而是包含以 下申請專利範圍内所含之不同改變及其類型。
Claims (1)
199205 Λ7 B7 C7 D7 六、中請專利範®
第80 106 4 96號「應力計負載董盒及磅秤」專利案 (81年1 1月修正) 1. 一種應力計負載貴盒.其具有二撓性捍及應力計,用於 稱重裝置中作為力悬之量測,包栝: 一第一可彈性變形之撓性捍姊,沿大致與欲置度之力 之方向(9垂直之方向上設置, 一第二可彈性變形之撓性葉板(13),沿大致平行於第 一撓性捍之方向上設置, 一可變動直立板6),其分別固定於撓性捍凶及葉板 (13)之一第一端(7,14),並大體平行於欲置度之力之方 向(9,且將其固定於一平台0.該平台接受欲量度之負 載Ο , 一固定直立板(9),其分別固定於撓性捍(d)及葉板(13) 之第二端(1 0 , 1 5 ),並平行於欲量度之力之方向上 經濟部+央標準局β工消费合作社印M
,且將其固定於一基座(3) 應力計(20, 22, 24及 表面上,在電氣上連接至氧'建1案路,以輸出一電倍號, 該倍號隨在固定及可變動直1板(9, 6)間所施加之機械 力之作用下第一撓性捍(4)之撓曲所引起之變形而定; 其恃微在於: 應力計(2 0 . 2 2 , 2 4及2 5 )置於撓性捍舉之單一區域 (1 2 )中,離開中心匾域: 一撓性桿(4)及第二藥板(1 3 )之各別第一端(7 , 1 4丨相互 I,固定於第一撓性捍姊之 ......................................................51..............................4?..............................^ (請先«1讀背面之注意事項再填與本頁) 本紙張尺度適用中SH家標準(CNS)甲4規格(210x29?公赘) 經濟部屮央標準局β工消费合作社印製 AT B7199205 ^ 六、申請專利範® 分開一距離(D1)大於各別第二端(10, 15)相分開之距離 (D2),俥撓性捍(4)與第二窠板(13)形成一角度(A),該角 度值菝擇用以補償該力沿縱向偏離中心之影堪。 2. 如申請專利範圍第1項所述之量盒,其中該量盒包含四 應力計(20, 22, 24及25),固定於撓性捍(4)上,應力計 設在撓性樑的一端或另一端(7,10)附近,面積減小之單 一區域中。 3. 如申請專利範圍第1項所述之量盒,其中該量盒包 含二應力計(20,22),固定於撓性桿幼上並與具有相同 固定值之二電阻器(24, 25 )聯合,而應力計設在撓性櫟 的一端或另一端(7, 10)附近,面積減小之單一匾域中。 4. 一種磅秤,其持徽包括: 如申請專利範圍第1項所述之一應力計負載量盒; 一負載接受平台0,固定於可變動直立板e上,並置 於與撓性桿姊及第二葉板幼及第二葉板(13)大致平行之 一平面中; 一基座(3),固定於固定直立板0)上,並置於與負載接 受平台0大致平行之一平面中; 一電路,連接客應力計成惠司同電橋(20,22, 24及 25)於二電源接頭(26, 27)之間及二量度接頭(28, 29)之 間,罨源接頭連接至電源(V),及量度接頭連接至用以置 度電倍號之裝置(V )。 -2- (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)甲4規格(210x297公釐)
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