УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ Российский патент 1996 года по МПК G01G19/00 G01G23/02 

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано в металлургии, литейном производстве и других отраслях промышленности, в частности для взвешивания грузов и дозирования материалов в условиях ударных воздействий.

Известны электромеханические весы с тензорезисторными силоизмерительными датчиками (патент Великобритании N 1407195).

Недостатком этих весов является ограниченный диапазон взвешивания, обусловленный грузоподъемностью датчиков, их низкой ударостойкостью и параметрами аппаратуры обработки измерительной информации.

Известно устройство для взвешивания, содержащее упруго подвешенную платформу, шарнирно соединенный с ней в центре жесткости рычаг, первичный преобразователь перемещений и вторичную аппаратуру визуальной индикации (авт. св. СССР N 1490499, кл. G 01 G 19/12, 1989).

Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон взвешивания, обусловленный прямым преобразованием деформации упругого подвеса платформы под действием нагрузки в электрический сигнал, причем пределы изменения этой деформации зависят от суммарной жесткости упругого подвеса и величины линейного участка его характеристики, а коэффициент передачи нагрузки является величиной постоянной. Кроме того, преобразователь деформации не защищен от перегрузок.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для взвешивания, содержащее установленную на упругом подвесе платформу, ограничители перемещений платформы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, успокоитель колебаний, передаточный упругий элемент, одним концом связанный с платформой в ее центре жесткости, а другим с силовым входом силоизмерительного датчика, подключенного к регистратору результатов взвешивания.

Недостатком этого устройства является жесткое соединение передаточного упругого элемента с платформой, что при наличии эксцентриситета приложения нагрузки приводит к возникновению на силовом входе датчика неосевых сил, вызывающих дополнительную погрешность взвешивания.

Кроме того, при наличии статических и, особенно, динамических перегрузок механические ограничители перемещений платформы в вертикальной плоскости не в полной мере обеспечивают защиту датчика от поломки ввиду возможного увеличения зазоров в ограничителях при ударах.

Предлагаемое устройство для взвешивания содержит грузоприемную платформу на упругом подвесе, укрепленном на основании, ограничители перемещений платформы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, успокоитель колебаний, передаточный упругий элемент, одним концом связанный с платформой в ее центре жесткости, а другим с силовым входом силоизмерительного датчика, установленного на основании и электрически соединенного через усилитель сигнала с цифровым измерительным блоком, индикатор результатов взвешивания.

Кроме того, в устройство введены электромагнитный фиксатор, пороговый элемент и блок питания, причем статор фиксатора выполнен с центральным отверстием и укреплен в корпусе, шарнирно соединенном с платформой в ее центре жесткости, якорь фиксатора связан посредством стержня из немагнитного материала с передаточным упругим элементом, а выход усилителя сигнала дополнительно соединен с входом порогового элемента, выход которого подключен к блоку питания фиксатора.

Устройство обеспечивает повышение точности взвешивания за счет шарнирного соединения передаточного упругого элемента через фиксатор с платформой, что дает возможность исключить тангенциальные составляющие силы от приложенной нагрузки. Кроме того, при перегрузках срабатывает пороговый элемент, отключается питание электромагнита фиксатора, и силовой вход датчика отсоединяется от грузоприемной платформы, что полностью исключает поломку датчика, а следовательно, повышает надежность работы устройства в условиях перегрузок.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 схема силоизмерительного узла.

Грузоприемная платформа 1 установлена на упругих элементах 2, закрепленных на основании 3. Центр жесткости платформы 1 посредством шарнира 4 соединен с корпусом 5 электромагнитного фиксатора, якорь 6 которого через стержень 7 из немагнитного материала жестко связан с передаточным упругим элементом 8, соединенным с силовым входом силоизмерительного датчика 9. Статор 10 фиксатора укреплен в корпусе 5.

Выполнение стержня 7 из немагнитного материала позволяет исключить рассеивание электромагнитного поля статора 10, что сохраняет полезную мощность фиксатора и обеспечивает надежное удержание якоря 6.

Для ограничения перемещений платформы 1 в вертикальной плоскости устройство снабжено верхними 11 и нижними 12 ограничителями. Боковые ограничители 13 служат для ограничения перемещений платформы 1 в горизонтальной плоскости. Кроме того, устройство снабжено двумя успокоителями 14 колебаний, связанными посредством штока 15 с платформой 1.

Выход датчика 9 через усилитель 16 сигнала соединен с первым входом дифференциального усилителя 17, выход которого через аналого-цифровой преобразователь 18, цифровой фильтр 19 и усилитель-дешифратор 20 связан с цифровым индикатором 21.

Кроме того, выход аналого-цифрового преобразователя 18 через регистр 22 памяти и цифроаналоговый преобразователь 23 подключен к второму входу дифференциального усилителя 17, а выход усилителя 16 через пороговый элемент 24 связан с блоком 25 питания, соединенным со статором 10 электромагнитного фиксатора.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии платформа 1 разгружена (m_г=0), выходной сигнал датчика 9 равен нулю, на табло индикатора 21 индицируются нули, статор 10 фиксатора подключен к блоку 25 питания и удерживает якорь 6. При этом платформа 1 соединена с датчиком 9 через передаточный упругий элемент 8. По мере увеличения массы m_г груза на платформе 1 упругие элементы 2 деформируются пропорционально величине m_г. Эта деформация преобразуется с помощью передаточного упругого элемента 8 в силу, равную 0,1 m_г и воздействующую на силовой вход датчика 9, выходной сигнал которого обрабатывается и на табло индикатора 21 появляется цифра, соответствующая массе m_г груза на платформе 1.

При перегрузках срабатывает пороговый элемент 24, статор 10 электромагнитного фиксатора отключается от блока 25 питания, между якорем 6 и статором 10 образуется зазор δ и датчик 9 отсоединяется от платформы 1, что предотвращает его поломку. Кроме того, при статических и динамических перегрузках платформа 1 садится на нижние ограничители, что также предохраняет датчик 9 от поломки.

Таким образом, предлагаемое устройство в сравнении с прототипом обеспечивает повышение точности взвешивания, благодаря уменьшению влияния боковых сил, а также исключает возможность поломки силоизмерительного датчика, благодаря электромагнитному фиксатору, срабатывающему при перегрузках.

Использование: в металлургии, литейном производстве и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: с целью повышения точности взвешивания за счет уменьшения влияния боковых сил устройство содержит грузоприемную платформу 1 на упругих элементах 2, закрепленных на основании 3, ограничители 11 - 13 перемещения платформы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, успокоители 14 колебаний, передаточный упругий элемент 8, одним концом связанный с платформой в ее центре жесткости, а другим - с силовым входом силоизмерительного датчика 9, установленного на основании и электрически соединенного через усилитель 16 сигнала с цифровым измерительным блоком, индикатор 21 результатов взвешивания. Кроме того, в устройство введены электромагнитный фиксатор, пороговый элемент 24 и блок 25 питания, причем статор фиксатора выполнен с центральным отверстием и укреплен в корпусе 5, шарнирно соединенном с платформой в ее центре жесткости, якорь фиксатора связан посредством стержня 7 из немагнитного материала с передаточным упругим элементом 8, а выход усилителя 16 сигнала дополнительно соединен с входом порогового элемента 24, выход которого подключен к блоку питания фиксатора. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗВЕШИВАНИЯ, содержащее грузоприемную платформу на упругом подвесе, укрепленном на основании, ограничители перемещений платформы в горизонтальной и вертикальной плоскостях, успокоители колебаний, передаточный упругий элемент, одним концом связанный с платформой в ее центре жесткости, а другим - с силовым входом силоизмерительного датчика, установленного на основании и электрически соединенного через усилитель сигнала с цифровым измерительным блоком, индикатор результатов взвешивания, отличающееся тем, что в него введены электромагнитный фиксатор, пороговый элемент и блок питания, причем статор фиксатора выполнен с центральным отверстием и укреплен в корпусе, шарнирно соединенном с платформой в ее центре жесткости, якорь фиксатора связан посредством стержня из немагнитного материала с передаточным упругим элементом, а выход усилителя сигнала дополнительно соединен с входом порогового элемента, выход которого подключен к блоку питания фиксатора.