[实用新型]自动平衡重力摆杆秤

说明书

本实用新型属于计量技术领域，特别涉及一种称量物体用的自动平衡重力秤。

与本实用新型最为接近的一种已有技术见中国专利局受理的申请日为890919、申请号为89217250.9、名称为“自动平衡重力秤”的申请案。这种自动平衡重力秤的自动平衡和自动显示是通过齿轮、齿条、凸轮传动机构实现的。称铊通过一连接在其上的柔性钢片与凸轮外周相连接的，工作时，凸轮转动并卷绕柔性钢片，使称铊自动移位来达到自动平衡的。由于这种平衡是通过卷绕柔性钢片来实现的，因而零位时柔性钢片较长，携带时通过柔性钢片吊着的称铊将发生摆动，因而将给人一种不稳定的感觉。本实用新型就是针对上述情况而研制的一种自动平衡重力摆杆称，是上述已有技术的一个补充申请案。

本实用新型由称盘［3］、自动平衡机构、数字直显装置和壳体12等所构成。自动平衡机构由齿轮4、齿条7、称铊1等组成。齿轮4安装于壳体12两端的轴承10上；称铊1通过铊杆2固接于齿轮4的外伸轴上；齿条7通过支承在壳体12上的导轮8的限制与齿轮4实现传动配合，其上端伸出壳体12与称盘3相固接。静置时，由称盘和齿条的合重量与铊杆和称铊的合重量以及齿轮中心点所组成的力矩场达到平衡，设此时的数字直显装置显示为零。称量时。称盘上的被称物压迫齿条下滑，齿条下滑搓动齿轮转动，齿轮传动带动摆杆及称铊旋转。当称铊移动到一定位置时，由称铊与铊杆的合重量以及由被称物、称盘和齿条所组成的合重量通过齿轮的中心点所组成的力矩场再度平衡。根据力矩平衡原理，此时称铊与铊杆的合重量所处的位置到齿轮中心点的垂直距离d仅与被称物重量成正比关系，因此可通过数字直显装置量测称铊与铊杆的合重量所处的位置到齿轮中心点的垂直距离d并直接显示被称物的重量。实际量测时，摆杆角位移θ的测量较距离d的测量要容易的多，由于铊杆角位移θ同d之间存在着一定的数学关系，若设铊杆和称铊的合重心到齿轮［4］中心的距离为R，则d＝Rsinθ，因为铊杆的长度和称铊的形状事先是一定的，所以d的变化仅与θ角的变化有关系。故此、可以通过测量θ角来计量被称物体的重量。

与量测θ角对应的数字直显装置可有多种形式，一是通过量测铊杆的角位移θ然后进行模数转换和数学处理，再送入数显表直接显示之，这一方案可以通过一角位移传感器和数学处理电路以及数字显示电路来实现；二是将非线性的铊杆转角θ用一组曲线齿轮对转换为线性转动，然后用指针在数字盘上指示出重量值；第三种形式就是用一正弦机构将非线性的铊杆转角θ转换为线性量，用指针在数字盘上直接显示出所称重物的重量。

附图一与附图二是本实用新型的一个具体实施例，其数字直显装置采用上述第三种方式，即在齿轮4的外伸轴上装有一拨杆16和一个可在轴上自由转动并且在其本体上固接有小齿轮的转盘5，与转盘5上小齿轮实现传动配合的是L形的构件13，它的一边是齿条、与转盘5上的小齿轮实现传动配合，另一边上刻有滑槽，拨杆5的一端嵌入此槽内，当齿轮4外伸轴转动带动拨杆16转动时，拨杆的另一端在L形构件13的滑槽内上下移动，从而促使L形构件13在齿条的一边上左右移动，L形构件13左右移动的轨迹受到安装在壳体支架12上的导轮架15内的小导轮的限制。L形构件的左右移动带动转盘5随之转动。此时设转盘5上的小齿轮的半径为r₁，拨杆的长度为r，齿条7的齿形分度线到中心齿轮4的圆心距为e，被物的重量 P，若齿轮4传动的角度为θ，L形构件移动的距离为a，转盘5转动的角度为θ₁，则有如下数学式成立：

p·e＝G·d  …  …  ①  d＝Rsinθ  …  …  ②

a＝rsinθ … … ③ a＝r₁θ₁… … ④

将②／③则 (d)/(a) ＝ (R)/(r) a＝ (d·R)/(r) ……⑦

将①代入⑤得：a＝ (p·e)/(G) · (R)/(r) ……⑥

将④代入⑥得：r₁θ₁＝ (p·e)/(G) · (R)/(r)

即θ₁＝ (e·R)/(G·r·r₁) ·p … … ⑦