具有用于校正偏心荷载误差的设备的称量单元和用于校正偏心荷载误差的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有平行导引件，特别是所谓的平行导引机构的称量单元，其中承载称量盘的活动平行四边形腿部被固定平行四边形腿部上的第一和第二平行导引构件引导。所述平行四边形腿部和平行导弓I构件优选通过挠曲型支承部按铰接方式被相互连接到一起。由活动平行四边形腿部承载的称量盘接纳待称量的载荷，其中作用于称量盘的力(如果必要的话，经由使力逐步减小的传力杆)被传递至测量传感器。平行导引件、力传递系统和测量传感器实质上形成了重力测量仪的称量单元。现有技术中已知了称量单元的各种功能性原理，例如，具有应变仪的称量单元、具有缆索的称量单元或者EMFC(电磁力补偿的)称量单元。
【背景技术】
[0002]如上所述的称量单元的基本特征在于以下事实，由称量盘传递至测量传感器的重力通常稍微依赖于称量载荷被居中地定位在称量盘上或者被从称量盘的中心朝边缘移动，而且所述基本特征是具有被导引(与被悬挂相反)的称量盘的所有天平所共有的。这可能具有非所希望的结果，对于同一称量载荷，天平依赖于被称量的载荷已经被定位在称量盘上何处而显示出不同的重量数量。在被称量的载荷在称量盘上偏心定位的情况中，所述偏差被称为偏心荷载误差，在技术俗语中常常也被称为隅载荷误差。
[0003]在如上所述的平行导引机构的情况中，偏心荷载误差大部分是由平行导引构件稍微偏离理想的绝对平行度所引起的。偏心荷载误差的相对幅度(即，观察到的相对于所涉及测试重量值的重量偏差和相对于其从称量盘中心的位移)大致相当于引起误差的相对几何平行度偏差。然而，必须指出，不但几何平行度偏差而且其他因素，特别是平行导引机构的联接点中的内部材料应力及其松紧度可能引起或者至少影响偏心荷载误差，因为联接点是由弹性的挠曲型支承部构成的。此外，由这些其他因素所引起的偏心荷载误差的比例在大部分情况中不是测试重量离开称量盘中心的位移的线性函数。
[0004]根据在关于偏心荷载误差的天平测试期间测试重量在称量盘上的位移方向，平行导弓I机构的纵向方向上的偏心荷载误差与横向方向上的偏心荷载误差之间形成了差别。
[0005]在现有技术中采用多种方法来避免称量结果由于偏心荷载误差而失真，其中大概说来，实际上所应用或者提出的解决方案可以分成三类。
[0006]第一解决方案在于以下事实，天平设有用于探测偏心荷载误差的装置，并且如果需要，设有用于发出警告显示或者警报信号的装置。然而，因此没有避免或者校正偏心荷载误差，而是仅告知天平的使用者存在偏心荷载误差，并且如果合适，告知其范围。因此，例如，在JP 61-082118 A[l]中提出了，当在固定平行四边形腿部与活动平行四边形腿部之间存在由温度传感器所记录的温度差时，在天平上执行自动的偏心荷载测试，安装在天平中的电机操纵的测试重量被偏心地结合至称量单元的载荷接收器，并且在偏心荷载误差超过容许限度时触发警告显示或者警报信号。同理，在JP 9-043043 A[2]中使用具有多个偏心设置的校准重量的安装好的自动校准机构来检验天平除灵敏度和直线度之外的偏心荷载特性，并且如果需要，触发警告显示或者警报信号。
[0007]解决方案的第二方法在于以下事实，在每个称量过程中通过安装在天平中的载荷传感器设备(例如，应变仪形式)和相关联的信号处理装置来确定被称量的物体的重心在称量盘上的当前位置，并且在被显示的称量结果中计入分配给所涉及重心位置的偏心荷载校正值。该方法在 DE 10 2006031 950 B3[3]、DE 10 2008 062 742 Al [4]和 DE 196 32709 Cl [5]中进行了各种改进。
[0008]可以在DE 10 2011 000 554 Al [6]中找到计算偏心荷载误差的补偿的另一实例，
其中描述了一种称量单元，其中在悬伸臂形式的载荷接收器上设置紧凑的称量盘，所述悬伸臂在平行导引机构的纵向方向上远离称量单元的载荷引入点延伸。由于与悬伸臂的长度相比称量盘的小尺寸的结果，结果获得了称量载荷重心的基本上不变的偏心位置。提出了一种调整机构，其中在调整悬伸臂的不同支承点处分别放置至少两个电机操纵的调整重量，其在承载悬伸臂的相反方向上自载荷引入点处伸出。可以由相关联的称量结果通过计算地来确定和补偿偏心荷载误差。然而，该方案在其适用范围方面被限于其中称量载荷重心的偏心位置在平行导引机构的纵向方向上是基本上不变的并且被预先指定的载荷单元，如本文所述的情况中那样。
[0009]作为用于避免由具有平行导引机构的载荷单元中的偏心荷载所引起的称量误差的解决方案的第三方法，应用具有传统的罗贝瓦尔(Roberval)平行导引机构的传统解决方案在现有技术中继续是主流的，虽然存在如上所述的计算补偿的可能性，其中通过机械调整，即，通过较小的位移来校正在组装过程之后出现的偏心荷载误差，所述位移例如是借助于调整螺钉或者塑性变形来产生的。
[0010]由于偏心荷载误差与平行导引机构的几何形状之间如上所述的相当大的相关性，所以可以通过以下事实来校正纵向方向上的偏心荷载误差:按合适方式改变平行导引构件相对于彼此的相互纵向对准，由此例如使两个平行导引构件中被连接至固定平行四边形腿部的一个的挠曲型支承部沿竖直方向移动相当于待校正的偏心荷载误差的较小量。
[0011]另一方面，可以通过以下事实来校正横向方向上的偏心荷载误差:按合适方式改变平行导引构件相对于彼此的相互横向对准，由此例如使两个平行导引构件中被连接至固定平行四边形腿部的一个的挠曲型支承部围绕导引构件的纵轴线转动相当于待校正的偏心荷载误差的一较小量。
[0012]例如，US 7,851,713 B2[7]中描述了一种平行导引机构，其中在组装过程之后可以通过塑性变形所执行的调整来校正存在的偏心荷载误差。借助于固定平行四边形腿部上的切口，形成了调整部位，从而可以使面向固定平行四边形腿部的上部平行导引构件的挠曲型支承部竖直地移动以及相对于平行导引构件的纵轴线转动至误差校正所需的程度，可以通过使用调整工具并施加合适的调整力来使所述调整部位塑性地变形。
[0013]可以在US 8,153,913 B2[8]中找到相同方案的变型，其中通过调节调整螺钉而在固定平行四边形腿部的调整部位中产生了偏心荷载误差的校正所需的位移。
[0014]在US 2013/0175098[9]中，提出了平行导引机构中的一种偏心荷载误差的校正，其中首先利用调整工具执行经由塑性变形的预调整，且然后借助于(例如，调整螺钉形式的)调整元件进行精密调整。
[0015]在以上引用的US 7,851,713 B2[7]中和US 7,829,802 B2[10]中描述了平行导引机构的原理的拓扑结构(topological)改进,其中固定平行四边形腿部被构造成同心地围绕活动平行四边形腿部的圆筒形管子，其中上、下平行导引构件被构造成膜片弹簧。此处而且，由合适的切口在固定平行四边形腿部中形成了调整部位，所述调整部位能够通过调整工具和/或通过调整螺钉来移动其位置。
[0016]在其中通过一个或多个调整部位的弹性或者塑性变形来校正偏心荷载误差的先前实例以及本发明中所考虑的平行导引机构的情况中，已经显示出，例如在组装所述称量单元之后所执行的调整不会产生现存的偏心荷载误差的永久消失。在称量单元组装和调整期间称量单元中所产生的内部反作用力及应力和例如振动及温度改变的外界影响的减轻作用是在天平随后的使用期间偏心荷载误差至少在更小程度上还可能再次出现。因此，在天平的定期检查和重新调整中，除了灵敏度和线性度之外通常检验天平的偏心荷载特性，所谓的“隅载荷精度”，并且如果需要，进行重新调整。
[0017]特别是，最高精度等级的天平(通常被称为分析天平)常常装备有所谓的自动校准设备，完全自动地或者通过操作按钮来利用所述自动校准设备至少可以检验天平的灵敏度且常常还有线性度，并且如果需要，进行重新校准。所述问题从而出现了，是否还可以监控偏心荷载误差，并且如果需要利用自动操纵设备来进行重新调整。由检修技术员进行的定期检修则在很大程度上变得多余并且从而极大地降低了天平的养护费用。
【发明内容】
[0018]因此，本发明的问题是提出一种称量单元，其中可以在使用场所确定并且在没有检修技术员的情况下随后校正可能存在的偏心荷载误差。
[0019]该问题通过一种具有称量电子设备和平行导引机构的称量单元来解决，所述称量单元包括连接至载荷接收器及至测试载荷接收器的活动平行四边形腿部和连接至称量单元的基本支承结构的固定平行四边形腿部以及至少两个平行导引构件，所述平行导引构件通过支承点来连接平行四边形腿部，其中相对于称量载荷接收器居中地限定竖直的称量载荷施加轴线。称量单元还包括测试重量致动设备，利用该测试重量致动设备可以将至少一个测试重量定位在未位于直线上的测试载荷接收器的至少三个测试重量支承点处。分配给称量单元的处理器单元借助于控制信号和随后在各种情况下从称量电子设备接收的与所涉及的测试重量支承点相关联的测试称量信号及根据测试称量信号确定的称量单元的偏心荷载误差来执行控制至少一个测试重量在测试重量支承点上定位的功能。所述称量单元特别是装备有用于校正偏心荷载误差的设备，所述设备至少包括由处理器单元控制的第一和第二电机操纵的致动单元，其中在各种情况中可以通过各致动单元使平行导引机构中产生机械几何变化，结果，可以校正或者至少减小分配给该变化并从而分配给该致动单元的偏心荷载误差部分。
[0020]因此，通过该解决方案，执行由处理器单元控制的测试周期，其中在测试载荷接收器的不同测试重量