电磁力平衡称重传感器的制作方法

1.本发明属于精密仪器设备技术领域，具体讲就是涉及电磁力平衡称重传感器。


背景技术：

2.天平是一种利用杠杆原理制作的衡器，在物质精密称量领域，利用电磁力放大功能能够实现极其精密的物质重量的称量，通常能够以0.01毫克的测量分辨率测量100克称重负载，即精度为千万分之一。
3.中国专利201210564331.9公开了一种基于电磁力补偿原理的称重单元，包括固定底座部分，还包括安装在底座部分上永磁系统。悬置线圈通过力传递机构连接到负载接收器上并引导补偿电流。还包括光电位置传感器，其传感器信号对应于从零位起线圈的偏离。闭环控制器以这样的方式控制补偿电流，即在作用于线圈和永磁系统之间电磁力的作用下，线圈和与线圈连接的负载接收器被返回至它们的零位。光电位置传感器包括了光发射器和光接收器，在它们之间具有空隙空间，并且还包括了遮光板。光发射器安装在第一承载元件上；和/ 或光接收器安装在第二承载元件上。该称重单元利用电磁力和光电效应减小了环境因素对称重传感过程的干扰，提高了称重天平的测量精度，但是该称重单元把物质置于天平后通过传感器传递到显示位置反应速度较慢,且由于称重天平传感器部分的杠杆的力矩是固定不变的，导致称重天平的称量范围是固定不变的，减小了称重天平称量的适用范围。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是针对上述现有的称重单元把物质置于天平后通过传感器传递到显示位置反应速度较慢的缺陷，提供电磁力平衡称重传感器，不但提高了称重单元把物质置于天平后通过传感器传递到显示位置的反应速度，进一步提高称量的精度，其次，将称重天平传感器部分的杠杆的力矩设置成可调式，扩大了称重天平的称量范围，同时进一步简化了称重天平的结构，降低了加工和组装难度。
5.技术方案
6.为了实现上述技术目的，本发明提供的电磁力平衡称重传感器，它包括支架，横梁置于所述支架上的横梁安装槽内，线圈组件装在所述横梁的长侧端的下表面上，磁缸固定装在所述支架上的磁缸安装槽内，所述线圈组件位于所述磁缸内，其特征在于：所述横梁的短侧端通过支点簧片与所述支架的左侧端面连接安装，上定位架的右侧端通过上右单筋簧片装在所述支架上表面上位于所述横梁上方，所述下定位架的右侧端通过下右单筋簧片装在所述支架的底部，所述上定位架的左侧端和下定位架的左侧端利用相对应的上左单筋簧片和下左单筋簧片连接称重立柱对应的上端面和下端面，长吊簧片一端装在所述横梁短侧端的外表面上，另一端装在所述称重立柱上，长吊簧片与所述横梁短侧端的外表面之间装有力矩调节垫块用以调节负载力矩。
7.进一步地，所述线圈组件为管状圆环式。
8.进一步地，配重块装在所述横梁长侧端的上表面与所述线圈组件相对应。
9.进一步地，所述配重块和横梁的长侧端上表面为与所述线圈组件相对应的通孔状。
10.进一步地，所述横梁上设有导线容纳槽能够容纳线圈连接线。
11.进一步地，所述支架上设置有工艺悬臂，所述工艺悬臂的悬臂端设有工艺连接部与支架本体连接。
12.进一步地，所述工艺悬臂的悬臂端利用螺杆与支架本体连接。
13.进一步地，位置测量控制印板安装在所述支架的右表面上与所述线圈组件相对应。
14.进一步地，磁缸盖固定装在所述磁缸上。
15.进一步地，所述横梁的长侧端设置有感应缺口与所述位置测量控制印板相对应。
16.进一步地，所述横梁为7字形，头部为短侧端，尾部为长侧端，所述横梁的短侧端位于所述支架的左端侧外，所述支点簧片一端用螺丝一装在所述横梁短侧端外表面上，另一端用螺丝二装在所述支架的左侧端面上。
17.进一步地，所述上右单筋簧片，下右单筋簧片，上左单筋簧片和下左单筋簧片的两端分别用螺丝三装在对应的支架和称重立柱上。
18.进一步地，所述长吊簧片位于所述称重立柱上的连接槽孔内一端用螺丝四装在所述横梁短侧端的外表面上，另一端用螺丝五装在所述称重立柱上。
19.进一步地，倾载调节器装在所述横梁内侧用于调节横梁的平衡。
20.有益效果
21.本发明提供的电磁力平衡称重传感器，首先将电磁线圈组件改进为管状圆环式，改变了现有技术中电磁线圈为封闭式，电磁力传感器工作时，横梁在磁场中以几千赫次的频率振动横梁动作需要克服电磁线圈组件在空气阻力和磁缸内部气隙的压力后才能切割磁力线运动的缺陷，本技术方案中传感器动作后直接切割磁力线，减小了气流扰动和阻力，提高了称重单元把物质置于传感器后横梁在磁场中达到动态平衡的响应速度，减小了测量误差，进一步提高称量的精度；其次，导线直接布置在横梁上的导线容纳槽内，简化了称重天平的结构，降低了组装难度；第三是将称重天平传感器部分的杠杆的力矩设置成可调式，扩大了称重天平的称量范围，最后就是支架上的悬臂架的悬臂端利用螺杆连接而不是直接铣削加工，避免了悬臂端加工受力变形，提高了产品的精度。
附图说明
22.图1a是本发明实施例的立体图。
23.图1b是本发明实施例的俯视图。
24.图1c是图1b中b
‑
b向剖视图。
25.图1d是图1b中c
‑
c向剖视图。
26.图2是本发明实施例的组装图。
27.图3是本发明实施例的分解图。
28.图4a是本发明实施例中支架的产品图。
29.图4b是本发明实施例中支架的主视图。
30.图4c是本发明实施例中支架的俯视图。
31.图5a是本发明实施例中横梁的产品图。
32.图5b是本发明实施例中横梁的主视图。
33.图5c是本发明实施例中横梁的俯视图。
具体实施方式
34.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”、“常用侧”、“备用侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
38.实施例
39.如图1a、图1b、图1c、图1d、图2和图3所示，电磁力平衡称重传感器，它包括支架1，横梁2置于所述支架1上的横梁安装槽101内，线圈组件3装在所述横梁2的长侧端的下表面上，磁缸4固定装在所述支架1上的磁缸安装槽102内，所述线圈组件3位于所述磁缸4内，磁缸盖5固定装在所述磁缸4上。位置测量控制印板6安装在所述支架1的右表面上与所述线圈组件3相对应。如图5a、图5b 和图5c所示，所述横梁2的长侧端设置有感应缺口201与所述位置测量控制印板6相对应。
40.所述横梁2的短侧端通过支点簧片7与如图4a、图4b和图4c所示支架1的左侧端面连接安装，上定位架8的右侧端通过上右单筋簧片9装在所述支架上1 表面上位于所述横梁2上方，下定位架10的右侧端通过下右单筋簧片11装在所述支架1的底部，所述上定位架8的左侧端和下定位架10的左侧端利用相对应的上左单筋簧片12和下左单筋簧片13连接称重立柱14对应的上端面和下端面，长吊簧片15一端装在所述横梁2短侧端的外表面上，另一端装在所述称重立柱14上，长吊簧片15与所述横梁2短侧端的外表面之间装有力矩调节垫块 16用以调节负载力矩，这样将称重天平传感器部分的杠杆的力矩设置成可调式，扩大了称重天平的称量范围，倾载调节器16a装在所述横梁2内侧能够在所述横梁2水平方向没有完全水平时候用于调节横梁的水平平衡。
41.进一步地如图5a、图5b和图5c所示，本实施例中所述横梁2为7字形，头部为短侧端，尾部为长侧端，所述横梁2的短侧端位于所述支架1的左端侧外，所述支点簧片7一端用螺丝一17装在所述横梁2短侧端外表面上，另一端用螺丝二18装在所述支架1的左侧端面
上。所述上右单筋簧片9，下右单筋簧片11，上左单筋簧片12和下左单筋簧片13的两端分别用螺丝三19装在对应的支架1 和称重立柱14上。所述长吊簧片15位于所述称重立柱14上的连接槽孔1401 内一端用螺丝四20装在所述横梁2短侧端的外表面上，另一端用螺丝五21装在所述称重立柱14上。
42.现有技术中当测量精度要求不高时，所述线圈组件为封闭式，电磁力传感器工作时，横梁2在磁场中以几千赫次的频率振动横梁动作需要克服线圈组件3 在空气阻力和磁缸4内部气隙的压力后才能切割磁力线运动，本技术方案中由于所述线圈组件3为管状圆环式，传感器动作后直接切割磁力线，减小了气流扰动和阻力，提高了称重单元把物质置于传感器后横梁在磁场中达到动态平衡的响应速度，减小了测量误差，进一步提高称量的精度；同时，为了增加测量范围，配重块22装在所述横梁2长侧端的上表面与所述线圈组件3相对应。所述配重块22和横梁2的长侧端上表面为与所述线圈组件3相对应的通孔状。另一方面所述横梁2上设有导线容纳槽202能够容纳线圈连接线，线圈连接线直接布置在横梁2上的导线容纳槽202内，简化了称重天平的结构，降低了组装难度。
43.如图4a、图4b和图4c所示，本实施例中所述支架1上设置有工艺悬臂103，所述工艺悬臂103的悬臂端103a设有工艺连接部103a01与支架1本体连接。工艺连接部103a01在支架1加工过程中只有到最后组装后才敲掉后如图3所示。所述工艺悬臂103的悬臂端103a利用螺杆23与支架1本体连接，此种结构中支架1上的悬臂架的悬臂端103a利用螺杆23连接而不是直接铣削加工，避免了悬臂端103a加工受力变形，提高了产品的精度。
44.本实施例的工作过程是：称重立柱14通过长吊簧片15连接到横梁2的短侧端，横梁2通过两片支点簧片7挂在支架1上，线圈组件3装在所述横梁2 的长侧端，线圈组件3通过电磁力悬浮在磁缸4中。当把待测量物质放置在称重立柱14上时，重力通过长吊簧片15传递到横梁2的短侧端，带动横梁2绕支点簧片7作杠杆运动，安装在横梁2长侧端的线圈组件在磁场中向上移动，安装在支架1上的位置测量控制印板6中的位置检测装置测量出横梁2的向上移动量，位置测量控制印板6的调节器增加线圈中的电流，使通电线圈在磁场中增加向下的电磁力，通过pid调器使横梁达到动态平衡，此时测出线圈中的电流便可得到被测物质的重量。
45.本发明实施例提供的电磁力平衡称重传感器，首先将电磁线圈组件改进为管状圆环式，改变了现有技术中电磁线圈为封闭式，电磁力传感器工作时，横梁在磁场中以几千赫次的频率振动横梁动作需要克服电磁线圈组件在空气阻力和磁缸内部气隙的压力后才能切割磁力线运动的缺陷，本技术方案中传感器动作后直接切割磁力线，减小了气流扰动和阻力，提高了称重单元把物质置于传感器后横梁在磁场中达到动态平衡的响应速度，减小了测量误差，进一步提高称量的精度；其次，导线直接布置在横梁上的导线容纳槽内，简化了称重天平的结构，降低了组装难度；第三是将称重天平传感器部分的杠杆的力矩设置成可调式，扩大了称重天平的称量范围，最后就是支架上的悬臂架的悬臂端利用螺杆连接而不是直接铣削加工，避免了悬臂端加工受力变形，提高了产品的精度。
46.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。