低型面测力传感器组件的利记博彩app

发明领域和背景

本发明涉及重量测量装置，并且更具体地，涉及采用具有一体式挠曲件的测力传感器组件的称重装置。

测力传感器由于其在测量重量方面的准确性而被广泛地应用于称重秤。此类测力传感器或换能器可具有金属主体，所述金属主体具有大致矩形的周边。周边的相对表面可承载表面安装的电阻应变计，所述电阻应变计互连以形成电桥。主体的中心部分可在应变计下方具有刚性设计的开口，以便在测力传感器的主体中限定期望的弯曲曲线。测力传感器的主体适于并且被设置来向称重平台提供悬臂支撑。因此，当重量施加到称重平台时，测力传感器主体的暂时变形被转换为准确地且可再现地响应所述重量的电信号。当移除平台上的重量时，测力传感器的金属主体被设计来返回到原始的无应力状态。

本发明人已经确定了对提高低型面测力传感器组件的精确度的需要。

概述

根据本发明的教义，提供一种测力传感器组件，其包括：(a)测力传感器主体，所述测力传感器主体包括弹簧元件，所述弹簧元件具有至少部分地由所述测力传感器主体顶面上的顶梁和底梁限定的第一切口窗口，所述窗口穿过所述主体的长尺寸横向设置；(b)适配器，所述适配器适于接收垂直负载，所述适配器设置在测力传感器主体的顶侧上，所述适配器具有远离弹簧元件的第一端和靠近弹簧元件的与第一端相反的第二端，所述适配器具有空载配置(disposition)和有负载的压下配置，在所述有负载的压下配置中，任选地，第二端相对于第一端被压下；(c)至少一个应变感测计，所述至少一个应变感测计结合到弹簧元件，所述应变感测计适于测量弹簧元件中的应变；以及(d)至少二维挠曲构件，所述至少二维挠曲构件具有至少第二切口窗口，所述第二切口窗口穿过所述主体的长尺寸横向设置，所述挠曲构件与弹簧元件机械地相关联，所述挠曲构件沿着测力传感器主体的挠曲纵向部分设置，所述挠曲纵向部分由沿着长尺寸的第二切口窗口长度来限定，所述挠曲构件相对于弹簧元件设置在远侧，即沿着主体的长尺寸的远侧；所述弹簧元件被适配成使得响应于施加在适配器上的向下的力，梁呈现具有至少部分双弯曲行为的初级双弯曲构型；所述适配器被设置成与挠曲构件处于机械关系，以使得在适配器的负载配置中，挠曲构件呈现具有至少部分双弯曲行为的次级双弯曲构型；其中任选地，所述适配器的负载接收位置纵向定位在测力传感器主体的挠曲纵向部分内；并且其中任选地，所述适配器具有远离挠曲构件的锚定端和靠近挠曲构件的自适应端。

根据本发明的另一方面，提供一种测力传感器组件，其包括：(a)适配器，所述适配器适于接收垂直负载并且具有空载配置和负载配置；(b)测力传感器主体，所述测力传感器主体包括弹簧元件，所述弹簧元件具有至少部分地由顶梁和底梁限定的第一切口窗口，所述窗口穿过所述主体横向设置，所述弹簧元件被适配成使得响应于施加在适配器的顶面上的向下的力，梁呈现具有至少部分双弯曲行为的初级双弯曲构型；(c)至少一个应变感测计，所述至少一个应变感测计结合到弹簧元件，所述应变感测计适于测量所述弹簧元件中的应变；(d)至少二维挠曲构件，所述至少二维挠曲构件具有至少第二切口窗口，所述第二切口窗口的至少一部分穿过所述主体横向设置；(e)称重平台；以及(f)基座；所述测力传感器主体设置在所述平台与基座之间，所述主体在沿着主体长度的第一位置处固定到平台，并且在沿着所述长度的第二位置处固定到基座。

根据所描述的优选实施方案中的其他特征，适配器具有空载配置和有负载的压下配置，在所述有负载的压下配置中，第二端相对于第一端被压下。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，适配器的负载接收位置纵向定位在测力传感器主体的挠曲纵向部分内。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，适配器具有远离挠曲构件的锚定端和靠近挠曲构件的自适应端。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，适配器和挠曲构件与测力传感器主体是一体的。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，测力传感器主体是一体地包括弹簧元件和挠曲构件以及任选地适配器的整体式测力传感器主体。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，测力传感器主体沿其纵向轴线具有第一自适应端和锚定区，弹簧元件纵向设置成远离锚定区、朝向自适应端；并且挠曲构件设置在弹簧元件与自适应端之间。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，测力传感器主体或双测力传感器主体的高度是至多30mm、至多25mm、至多20mm、至多15mm、至多14mm、至多13mm或至多12.5mm。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，适配器的顶表面在空载配置中比与适配器机械地相关联的挠曲构件顶表面高出至多6mm、至多5mm、至多4mm、至多3mm、至多2mm或至多1mm。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，次级双弯曲构型改善了弹簧元件的部分双弯曲行为。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，次级双弯曲构型至少部分地补偿了初级双弯曲构型的寄生模式。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，适配器在适配器的第一端与第二端之间具有纵向长度La，并且负载接收位置设置在La的内侧一半处。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，负载接收位置设置在纵向长度La的内侧三分之一或内侧四分之一处。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，负载接收位置设置在第二切口窗口长度的内侧一半处。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，负载接收位置设置在第二切口窗口长度的内侧三分之一或内侧四分之一处。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，负载接收元件设置在挠曲构件上、由从测力传感器主体顶侧突出的突出部限定的区域内。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，其中在负载配置中，负载接收元件设置或至少部分地设置在挠曲构件的中空容积内。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，适配器相对于挠曲构件被设置成使得在负载配置中，适配器的顶部平面或顶面相对于挠曲构件的顶部平面或顶面被压下。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，第二切口窗口包括多个窗口，所述窗口任选地一个设置在另一个之上。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，所述多个窗口具有平均长度L_平均，所述窗口中的任何一个与L_平均的最大无量纲长度偏差定义如下：

|L_i-L_平均|/L_平均,

L_i是所述窗口中任何一个的具体长度；最大无量纲长度偏差小于0.2、小于0.15、小于0.10、小于0.07、小于0.05、小于0.03、小于0.02、小于0.015、小于0.01或小于0.005。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，测力传感器主体是一体地包括弹簧元件和所述组件中每一个的挠曲构件的整体式双测力传感器主体。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，整体式双测力传感器主体一体地包括所述组件中每一个的适配器。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，所述组件还包括：称重平台，所述称重平台设置在测力传感器主体或双测力传感器主体的顶面上；以及基座，所述基座设置在测力传感器主体或双测力传感器主体下方。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，平台、测力传感器主体或双测力传感器主体以及基座在已组装构型中的总高度是至多40mm、至多35mm、至多30mm、至多25mm、至多22mm或至多20mm。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，平台、测力传感器主体或双测力传感器主体以及基座在已组装构型中的总高度比测力传感器主体或双测力传感器主体的高度多出至多5mm、至多7.5mm、至多10mm、至多12mm、至多15mm、至多18mm或至多20mm。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，所述组件适于在单次称重中对具有高达40kg、高达35kg、高达30kg、高达25kg、高达20kg或高达15kg的总重量的至少一件物品进行称重。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，对于重量在50克至15,000克范围内的称重物品，所述组件提供至少1/3000分度的称重精确度。

根据所描述的优选实施方案中的另外一些特征，双测力传感器主体在中心处锚定到基座。

附图简述

本发明仅通过举例的方式并参考附图在本文中进行描述。现在要特别详细地参考附图，应强调的是，所示的细节仅是作为举例并且仅是出于说明性讨论本发明的优选实施方案的目的，并且所述细节是以提供本发明的原理和概念方面的最适用和最易理解的描述为理由而存在。有鉴于此，不应试图使本发明的结构细节的展示程度超过对本发明的基本理解所必需的程度，而参考附图的描述会使得本领域的技术人员明白本发明的若干形式可以如何在实践中实施。整个附图中，相同的参考数字用于指明相同的元件。

在附图中：

图1A是现有技术的测力传感器组件的简化透视图；

图1B是图1A的测力传感器组件的示意性侧视图，其中具有所述组件左端处的局部截面图；

图1C是沿图1B所示的A-A平面截取的图1A的测力传感器组件的横向截面图；

图1D是沿图1B所示的B-B平面截取的图1A的测力传感器组件的横向截面图；

图1E是图1A的测力传感器组件的示意性顶视图；

图1F是应变计电子器件的常规示意图；

图2A是根据本发明的实施方案的双端弯曲梁的透视图，所述双端弯曲梁具有大致设置在一体式二维挠曲件内的适配器；

图2B是示例性静态节点应力图，其示出在本发明的测力传感器组件的一个实施方案中的挠曲布置和测力传感器布置的垂直偏转；

图2C是示例性静态节点应力图，其示出在本发明的测力传感器组件的一个实施方案中的挠曲布置和测力传感器布置的水平偏转；

图2D是根据本发明的一个实施方案的称重秤或测力传感器组件的框图；并且

图3是根据本发明的一个实施方案的低型面测力传感器组件的分解图。

优选实施方案的描述

参考附图和随附的描述，可以更好地理解根据本发明的低型面测力传感器组件的原理和操作。

在详细解释本发明的至少一个实施方案之前，应当理解的是，本发明的应用并不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的部件的构造细节和布置细节。本发明能够具有其它实施方案或能够以各种方式实践或执行。此外，应理解本文中采用的措辞和术语是出于描述的目的并且不应视为具有限制性。

具有低型面的测力传感器可能具有弱信号并因此在待测量的总重量方面具有限制，并且由于测力传感器的固有灵敏度，在使用此类装置时可能存在噪声和不可接受的调整时间。本发明解决了或者明显降低了低型面测力传感器的寄生噪声问题，并且确保了高精确度的测量。

如本文在说明书和随后的权利要求书部分中所使用的，术语“弹簧元件”等是指具有与其相关联的一个或多个应变计的弹簧单元。如图所示并且如本文所描述，弹簧元件沿着测力传感器主体的纵向部分设置，所述纵向部分由沿着测力传感器主体的长尺寸的弹簧元件的切口窗口长度限定。与弹簧元件相关联的至少一个应变计纵向定位在测力传感器主体的所述纵向部分内。

如本文在说明书和随后的权利要求部分中所使用的，术语“挠曲构件”、“挠曲件”等是指完全没有应变计的弹簧元件。现在参考附图，图1A是根据本发明人之前转让给Shekel Scales(2008)Ltd.的专利公开号WO/2013/164675的测力传感器和挠曲组件100(也称为测力传感器组件)的简化透视图。图1B提供图1A的测力传感器组件的示意性侧视图，其中具有所述组件左端处的局部截面图。图1C(沿着A-A线)和图1D(沿着B-B线)提供横向截面图。

测力传感器主体125可由测力传感器质地的金属或合金块制成。同时参考图1A-1D，至少一个横向切口或切口窗口110设置在测力传感器主体125的一侧中，以便在切口上方和下方形成弯曲梁。这些梁和切口110形成测力传感器主体125的弹簧元件107。所述梁通过测力传感器主体125两端上的端块112、114保持处于固定的平行关系。测力传感器布置105可包括应变感测计120，所述应变感测计120适于并且被定位来测量由施加到测力传感器主体125(的“自由”或“自适应”侧)顶部的力所引起的应变。当垂直负载作用在测力传感器主体125的自由端(即，未受基座支撑的端，如图2所示)130时，测力传感器主体经受轻微的偏转或畸变，其中弯曲梁呈现具有至少部分、并且通常主要或基本上双弯曲行为的双弯曲构型。应变计120可测量地感测所述畸变。

测力传感器主体还可具有用于接收或连接到称重系统的基座或基座元件的孔、螺纹孔或接收元件(未示出)。设置在测力传感器主体125顶面上的适配器102可具有朝向测力传感器主体自由端130的、用于接收或连接到称重系统的平台的一个或多个孔、螺纹孔或接收元件104。

测力传感器和挠曲组件100还可具有形成在测力传感器主体侧面中的至少一个横向切口或切口“窗口”150，所述至少一个横向切口或切口“窗口”150相对于与应变计120相关联的横向切口处于侧向位置中。在图1A、图1B和图1D中，示出一个设置在另一个之上的三个此类窗口。所述窗口可以是基本上矩形的轮廓。所述窗口的末端可具有圆形或半圆形的轮廓，基本上如图所示。

窗口150可有利地向测力传感器主体提供额外的挠性，并且吸收递送到主体的过度冲击。因此，窗口150可形成或部分地形成挠曲件或震动吸收布置175。因此，在测力传感器和挠曲组件100内，挠曲件或震动吸收布置175与测力传感器主体125是一体的(例如，两者都设置在整体式测力传感器主体内，所述整体式测力传感器主体诸如单块合金、铝金属或适于用作测力传感器主体的含铝合金)。

窗口150可设置在测力传感器主体的相对于测力传感器主体的自由端130的近侧中。换句话说，窗口150可纵向设置在横向切口110与自由端130中间。

图1E提供图1A的测力传感器组件的示意性顶视图，其示出设置在测力传感器主体顶表面上的两个应变感测计120。

图1F提供应变计电子器件的常规示意图，所述应变计电子器件用于本发明的测力传感器组件和称重模块中或与其一起使用。测力传感器系统还可包括处理单元，诸如中央处理单元(CPU)。处理单元可被配置来从每个特定的测力传感器(例如，从4个应变计SG1-SG4)接收负载或应变信号，并且基于负载信号产生重量指示，如本领域普通技术人员已知。

图2A是示出根据本发明的示例性实施方案的双端弯曲梁测力传感器组件500的顶部和侧面的透视图，所述组件500包括第一和第二弹簧元件505、(至少)第一一体式二维挠曲件(或挠曲构件)510A和第二一体式二维挠曲件(或挠曲构件)510B以及第一适配器520A和第二适配器520B。测力传感器组件500沿其纵向轴线包括两个自适应端和中心锚定区，其中第一和第二弹簧元件505纵向设置成远离锚定区、朝向每个自适应端；并且第一挠曲构件510A和第二挠曲构件510B设置在相应的弹簧元件与相应的自适应端之间。二维挠曲件(或挠曲构件)510A和510B各自具有穿过测力传感器主体550横向设置的至少一个切口窗口。

对于每个挠曲构件510A和510B，可通过至少一个切口窗口的长度(即，最大长度)来限定测力传感器主体的挠曲纵向部分。必须强调的是，测力传感器组件500可构造成单端弯曲梁，或者构造成一对单端弯曲梁。在单端梁结构的情况下，测力传感器主体可沿其纵向轴线具有自适应端和锚定区，其中弹簧元件纵向设置成远离锚定区、朝向自适应端；并且挠曲构件设置在弹簧元件与自适应端之间。

类似于上文所述的其他测力传感器主体适配器，适配器520A可适于接收来自称重平台的垂直的(以及任选地，水平的力)。在图2A提供的示例性实施方案中，适配器520A大部分设置在挠曲件510A的中空容积内。值得注意的是，适配器520A接收来自重物或来自称重平台(参见图3和相关联描述)的力所凭借的负载接收元件(诸如孔或螺钉孔524)，可设置在挠曲件510A的顶部型面内(或设置在挠曲件510A上、由从测力传感器组件500顶侧突出的突出部限定的区域内)，并且处于测力传感器主体550的纵向中心的方向上。在图2A提供的示例性实施方案中，适配器520A在适配器520A的第一端(测力传感器主体550的第一端562)与所述适配器的相反端564之间具有纵向长度La，并且螺钉孔524设置在长度La的内侧一半处。在一些情况下，螺钉孔524设置在长度La的内侧三分之一处或长度La的内侧四分之一处。在一些实施方案中，负载接收元件或位置设置在至少一个切口窗口的长度的内侧一半、内侧三分之一或内侧四分之一处。

一体式二维挠曲件510(包括围绕适配器520的顶部定向切口525)的第二尺寸适于用作相对敏感的测力传感器弹簧元件505的水平震动吸收机制。

图2B是示例性静态节点应力图，其示出本发明的测力传感器组件的一个实施方案中的挠曲布置和测力传感器布置的垂直偏转。示出了适配器520相对于挠曲件510A的垂直位移。

图2C是示例性静态节点应力图，其示出在本发明的测力传感器组件的一个实施方案中的挠曲布置和测力传感器布置的水平偏转。示出了适配器520相对于挠曲件510A的水平位移。

本领域的普通技术人员将易于理解，在图2B和图2C中分别描绘的对垂直力和水平力的响应也适于本发明的单端弯曲梁。在这些响应中，弯曲梁呈现具有至少部分、并且通常主要或基本上单独的双弯曲行为的双弯曲构型。

图2D是称重秤或测力传感器组件的框图。将待测量的物体放置在称重秤的顶板上。在操作期间，施加到顶板的垂直力通过适配器(例如，适配器520)传递到被配置来测量垂直力的测力传感器主体(例如，测力传感器主体550)。来自测力传感器应变计的电信号被传输到处理器。处理器处理所述信号以产生重量信息，并且随后可将重量信息传输到显示装置。也可对处理器端口进行维护、校准或固件更新。

图3是根据本发明的一个实施方案的示例性称重秤或测力传感器组件300的分解图。称重秤300可以是基本上如图所示的低型面称重秤。称重秤300可包括至少一个测力传感器组件，诸如双端弯曲梁测力传感器组件305，以及设置在双端弯曲梁测力传感器组件305上方并且通过适配器330连接到其上的实心顶板320。基座310(其通常具有适于抵靠地板齐平地放置的宽平底)支撑顶板320和测力传感器组件305，并且使用螺栓360通过中间垫片325来将测力传感器组件305锚定(到基座310)。

示例性的低型面称重秤300有利地可采用两个双端弯曲梁测力传感器组件305。

双端弯曲梁测力传感器组件305可类似于或基本上等同于图2A提供并且上文描述的双端弯曲梁测力传感器组件500。

测力传感器组件305可具有一体地包括两个弹簧元件和两个至少二维挠曲构件的整体式双测力传感器主体。在每个测力传感器主体的每一端处，适配器330可设置在测力传感器主体的顶面处，并且适于接收从顶板320传递的垂直负载。垫圈390可放置在适配器330与顶板320之间，以确保重量仅传递到适配器330，而不传递到测力传感器主体上的其他位置。

在图3提供的示例性实施方案中，顶板320的悬垂的垂直壁340可配合在基座310的大致直立的壁350之上。

在一个实施方案中，适配器可经机器加工成挠曲构件顶表面或测力传感器主体顶部上方的空载平衡高度。通常，适配器可在挠曲构件的顶表面上方突出至多6mm、至多5mm、至多4mm、至多3mm、至多2mm或至多1mm。

与测力传感器主体或测力传感器组件305的高度相比，称重秤300在已组装构型(包括顶板320和基座310)中的总高度可以多出至多5mm、至多7.5mm、至多10mm、至多12mm、至多15mm、至多18mm或至多20mm。

测力传感器主体或测力传感器组件305的高度可为称重秤300的高度的主要贡献者。测力传感器主体或测力传感器组件305的高度可以是至多30mm、至多25mm、至多20mm、至多15mm或至多12.5mm。在已组装的形式下，称重秤300的总高度可相应地为至多40mm、至多35mm、至多30mm、至多25mm、至多22mm、至多20mm或至多17.5mm。

测力传感器组件305的高度可以是至少6mm或至少7mm，并且更具体地，至少8mm、至少9mm或至少10mm。

采用具有如上所述垂直尺寸的测力传感器组件的称重秤在单次称重中可以对具有高达40kg、高达35kg、高达30kg、高达25kg、高达20kg或高达15kg的总重量的至少一件物品进行称重。称重精确度可以是至少1/3000分度，对应于重量在50克至15,000克范围内的称重物品与实际重量偏差了0.03％。

再次参考图1B，将横向切口110的高度定义为H₃。将挠曲布置175在横向切口110的顶部上方延伸的高度定义为H₁，并且将挠曲布置175在横向切口110的底部下方延伸的高度定义为H₂。H₁和H₂中的每一个的最小值是零(即，H₁和H₂不取负值)。

关于本发明的测力传感器组件，本发明人已经发现，高度H₁、H₂和H₃满足以下关系可为高度有利的：

(H₁+H₂)/H₃<0.50。

可能更有利的是，(H₁+H₂)/H₃小于0.40、小于0.30、小于0.25、小于0.20、小于0.15、小于0.10或小于0.05。在一些情况下，可能更有利的是，(H₁+H₂)/H₃基本上为零。这种结构关系可能够实现各种低型面秤模块，并且还能够在现有称重秤和称重秤设计中容易地改装本发明的测力传感器布置。

再次参考图2A，挠曲构件510A和510B的侧窗口或切口511、512可具有平均长度L_平均。窗口511、512中的任何一个与L_平均的最大无量纲长度偏差可定义如下：

|L_i-L_平均|/L_平均,

其中L_i是窗口511、512中的任何一个的具体长度。最大无量纲长度偏差可小于0.2、小于0.15、小于0.10、小于0.07、小于0.05、小于0.03、小于0.02、小于0.015、小于0.01或小于0.005。

在图2A-2C提供的实施方案中，当如图3所描述固定在称重模块内时，测力传感器组件500可被适配成使得垂直冲击(例如，以巨大的力向下撞击到称重平台上的物品)作用在一维挠曲件510A、510B上，而测力传感器弹簧元件505保持大体上或基本上完全不受影响。因此，挠曲件510A、510B可用作用于相对敏感的测力传感器弹簧元件505的垂直震动防护机制。挠曲件510A、510B可以被设计和适配成在测力传感器的最大负载能力下表现出垂直偏转，所述垂直偏转是测力传感器本身(没有挠曲件)在所述最大能力下表现出的垂直偏转的至多3倍、至多2倍、至多1.5倍、至多1.0倍或至多0.8倍。

应了解，为清楚起见在独立的实施方案的上下文中描述的本发明的某些特征也可能在单个实施方案中以组合方式提供。相反，出于简洁目的而在单个实施方案的上下文中所描述的本发明的各种特征也可以分开地或以任何适合的子组合来提供。

虽然已结合本发明的具体实施方案描述了本发明，但显而易见的是，许多替代、修改以及变化对于本领域的技术人员将是清楚的。因此，意图涵盖落在所附权利要求书的精神和广泛范围内的所有这些替代、修改以及变化。