專利名稱：偏轉(zhuǎn)彈簧秤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本設(shè)計(jì)是一種依據(jù)彈簧承受重力產(chǎn)生彈性變形原理以及物體所受重力與其質(zhì)量的比例關(guān)系間接衡量物體質(zhì)量的衡器，即彈簧秤，特別是便于攜帶和收藏的彈簧秤。
已有的便攜或袖珍型彈簧秤設(shè)計(jì)，在縮小外形尺寸、提高計(jì)量精度和保持生能穩(wěn)定方面做了許多努力。
如中國(guó)實(shí)用新型設(shè)計(jì)專利《袖珍秤》(ZL93245552.2)，采用了類似機(jī)械壓力表的結(jié)構(gòu)，由充液波紋管感受物體重力，并轉(zhuǎn)換為促使與之相通的彈簧彎管變形的充填液體壓力，而彈簧彎管的變形又通過(guò)杠桿齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樰S的角位移。這里，彈性波紋管和彈簧彎管可以看作特殊形式的彈簧，所以這個(gè)設(shè)計(jì)屬于彈簧秤。雖然所援引的這個(gè)設(shè)計(jì)能夠有效控制彈簧秤外形尺寸，但是實(shí)施該項(xiàng)設(shè)計(jì)顯然要求具備較高的制造工藝。例如用作傳感器的波紋管(薄壁彈性元件)和彈簧彎管，只有嚴(yán)格控制材料成分、制造方法、加工精度以及成型后的熱處理規(guī)范才能保證產(chǎn)品性能一致和穩(wěn)定。杠桿齒輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)件配合間隙直接影響指針的重復(fù)定位精度，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)阻力又形成傳感器的動(dòng)作阻力，影響計(jì)量精度，所以只有嚴(yán)格控制機(jī)構(gòu)的配合間隙和運(yùn)動(dòng)阻力才能達(dá)到要求的計(jì)量精度，較高的制造工藝和較高質(zhì)量的加工設(shè)備是達(dá)到這些機(jī)械性能要求不可缺少的技術(shù)基礎(chǔ)。對(duì)于制造工藝和加工設(shè)備的較高要求，將導(dǎo)致產(chǎn)品成本和銷售價(jià)格的上升，難免影響其可接受性。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的目的是在保證較高的計(jì)量準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性的前提下，通過(guò)進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本以及進(jìn)一步縮小外形尺寸，提高袖珍型彈簧秤可接受性。
本設(shè)計(jì)偏轉(zhuǎn)彈簧秤(

圖1)的特征是至少包含一個(gè)彎道殼體[1]、一端[A]與所說(shuō)的彎道殼體固定的板狀彈簧[2]、與所說(shuō)的板狀彈簧[2]的自由端[B]鉸接的吊環(huán)[3]、與所說(shuō)的彎道殼體[1]的自由端[C]鉸接的掛鉤[4]以及指示滾動(dòng)體[5]；所說(shuō)的彎道殼體內(nèi)有一個(gè)至少一個(gè)側(cè)壁[D]透明并有計(jì)量刻度線[E]的、容納所說(shuō)的指示滾動(dòng)體[5]的彎曲孔道[F]；所說(shuō)的彎曲孔道[F]的端頭處[G、H]或者是封閉的或者設(shè)有阻礙所說(shuō)的指示滾動(dòng)體[5]脫離所說(shuō)的彎曲孔道[F]的局部構(gòu)造。
所說(shuō)的彎曲孔道[F]端頭處阻礙指示滾動(dòng)體[5]脫出的局部構(gòu)造，可以是孔道斷面收縮、設(shè)置限位障礙物等結(jié)構(gòu)。所說(shuō)的掛鉤[4]用來(lái)懸掛被秤重物體；所說(shuō)的吊環(huán)[3]供使用者手持，以便使整個(gè)彈簧秤和被秤重物體處于懸空秤重狀態(tài)。
圖1示出本設(shè)計(jì)所提供的偏轉(zhuǎn)彈簧秤不懸掛重物(零載荷)情況下的懸空狀態(tài)。此時(shí)彈簧秤的重心[L]必定處在通過(guò)所說(shuō)的吊環(huán)鉸接軸心[B]的重垂線[I]上。所以，在零載荷懸空狀態(tài)，所說(shuō)的彎道殼體[2]的彎曲孔道[F]相對(duì)所說(shuō)的重垂線[I]成特定的傾斜度。此時(shí)彎曲孔道的底面[J]上最低點(diǎn)[K]的位置也是特定的。根據(jù)穩(wěn)定平衡法則，所說(shuō)的指示滾動(dòng)體[5]必定在這個(gè)彎曲孔道底面[J]最低點(diǎn)[K]與所說(shuō)的底面[J]接觸。如果通過(guò)這個(gè)底面最低點(diǎn)[K]沿彎曲孔道底面[J]的法線方向在所說(shuō)的彎曲孔道透明壁面[D]上加工一條刻度線，所說(shuō)的指示滾動(dòng)體[5]的軸心必定落在這條刻度線上。
圖2示出本設(shè)計(jì)提供的偏轉(zhuǎn)彈簧秤懸掛滿量程重物[W](最大載荷)情況下的懸空狀態(tài)。與圖1所示的零載荷情況相比較，彈簧秤懸空狀態(tài)下的姿態(tài)發(fā)生了變化一方面，所說(shuō)的板狀彈簧在重物重力作用下產(chǎn)生彎曲彈性變形；另一方面，此時(shí)彈簧秤和通過(guò)所說(shuō)的掛鉤[4]懸掛的、重量為滿量程值的重物[W]所構(gòu)成的系統(tǒng)的重心[M]將處在通過(guò)所說(shuō)的吊環(huán)鉸接軸心[B]的重垂線[I]上，所以，與圖1所示的零載荷情況相比較，圖2中彈簧秤本身的重心[L]的位置會(huì)向所說(shuō)的重垂線[I]的左方移動(dòng)一個(gè)距離；以上兩方面的變化都導(dǎo)致圖2中所說(shuō)的彎道殼體[2]連同其中的彎曲孔道[F]相對(duì)圖1所示狀態(tài)順時(shí)針偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，由此產(chǎn)生的后果是彎曲孔道底面最低點(diǎn)[N]將由圖1所示狀態(tài)下的K點(diǎn)向右移動(dòng)一個(gè)距離(也就是移動(dòng)到接近所說(shuō)的彎曲孔道的H端處)。如前法在彎曲孔道的透明壁面上通過(guò)這個(gè)新的底面最低點(diǎn)[N]加工一條滿量程刻度線，所說(shuō)的指示滾動(dòng)體的軸心也必將落在這條刻度線上。如果用一個(gè)未知重量的物體取代所說(shuō)的滿量程重物[W]，仍使彈簧秤連同其懸掛的未知重量物體處于懸空狀態(tài)，而所說(shuō)的指示滾動(dòng)體軸心恰好落在所說(shuō)的滿量程刻度線上，就可以判斷未知重量物體的重量為彈簧秤的滿量程值。
同理，通過(guò)所說(shuō)的掛鉤[4]懸掛重量不同的物體(例如法碼)序列，就可以在所說(shuō)的彎曲孔道透明壁面[D]上加工出對(duì)應(yīng)的刻度線序列和標(biāo)注數(shù)值序列。此后，在實(shí)際秤重操作中，可以根據(jù)所說(shuō)的指示滾動(dòng)體[5]軸心在所說(shuō)的刻度線序列中的位置，確定被秤重物體的重量(或質(zhì)量)。
以上所說(shuō)刻度線加工方法，只是為了便于說(shuō)明本設(shè)計(jì)提供的彈簧秤的工作原理而假設(shè)的。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中完全可以通過(guò)彈性力學(xué)和剛體力學(xué)計(jì)算，在優(yōu)化所說(shuō)的彎曲孔道底面[J]造型的同時(shí)，精確確定所說(shuō)的刻度序列相對(duì)彎曲孔道底面[J]的分布。
可以采取一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施進(jìn)一步提高本設(shè)計(jì)提供的偏轉(zhuǎn)彈簧秤的計(jì)量靈敏度、準(zhǔn)確度和綜合實(shí)用價(jià)值。
圖3(所說(shuō)的彎曲孔道的斷面圖)示出一個(gè)設(shè)計(jì)措施是所說(shuō)的彎曲孔道[F]的底面[J]由中間的工作段[R]和兩側(cè)的向上傾斜邊[S、T]構(gòu)成；所說(shuō)的底面工作段[R]的寬度[V]不小于所說(shuō)的指示滾動(dòng)體[5]的厚度凹。這個(gè)設(shè)計(jì)措施可以防止在使用狀態(tài)下所說(shuō)的指示滾動(dòng)體[5]與所說(shuō)的彎曲孔道[F]的側(cè)壁內(nèi)表面[A1、A2]接觸，有利于減小運(yùn)動(dòng)阻力，提高計(jì)量靈敏度。
另一個(gè)設(shè)計(jì)措施是(圖4)所說(shuō)的彎道殼體[1]的面對(duì)所說(shuō)的板狀彈簧[2]的一側(cè)有一個(gè)寬度大于所說(shuō)的板狀彈簧[2]的寬度的凹槽[X]，所說(shuō)的板狀彈簧[2]在其不受力狀態(tài)下被所說(shuō)的凹槽[X]容納。這個(gè)措施可以在非使用狀態(tài)下，保護(hù)所說(shuō)的板狀彈簧不因意外碰撞發(fā)生塑性變形而降低計(jì)量精度。
在上一個(gè)設(shè)計(jì)措施基礎(chǔ)上，還可以采取如下措施(圖4)在所說(shuō)的彎道殼體[1]上所說(shuō)的凹槽[X]的接近所說(shuō)的吊環(huán)鉸接軸心[B]處，所說(shuō)的板狀彈簧[2]外側(cè)，有一個(gè)橫貫所說(shuō)的凹槽[X]的寬度的柱[Y]。超量程秤重時(shí)，所說(shuō)的柱[Y]將限制所說(shuō)的板狀彈簧的撓度在彈性變形范圍之內(nèi)，以防止所說(shuō)的板狀彈簧[2]因過(guò)載而產(chǎn)生塑性變形。
另一個(gè)很有意義的措施是(圖3)在所說(shuō)的指示滾動(dòng)體[5]的面對(duì)所說(shuō)的彎道殼體透明側(cè)壁[D]的端面[B1]上，有一個(gè)軸心標(biāo)記[O]。這個(gè)措施有利于準(zhǔn)確判讀計(jì)量結(jié)果。
通過(guò)以上對(duì)于本設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)特征、附加結(jié)構(gòu)特征和工作原理的說(shuō)明，不難發(fā)現(xiàn)本設(shè)計(jì)提供的偏轉(zhuǎn)彈簧秤除吊環(huán)和掛鉤的鉸接點(diǎn)外，只存在所說(shuō)的指示滾動(dòng)體相對(duì)所說(shuō)的彎曲孔道底面的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而且這個(gè)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)是不傳遞機(jī)械負(fù)荷的自由物體滾動(dòng)，表面接觸應(yīng)力甚微，不會(huì)相互磨損。與已有的彈簧秤設(shè)計(jì)(例口上文援引的《袖珍稱》)比較，顯然具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造的優(yōu)點(diǎn)，因此制造成本較低；同時(shí)由于不存在影響計(jì)量精度的傳動(dòng)間隙和結(jié)構(gòu)磨損，所以不但能夠減小、計(jì)量誤差和提高重復(fù)定位精度，同時(shí)能在長(zhǎng)期使用中保持性能穩(wěn)定。簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)也給進(jìn)一步縮小外形尺寸留有余地。這些特點(diǎn)都將提高本設(shè)計(jì)提供的偏轉(zhuǎn)彈簧秤(袖珍型)作為民用產(chǎn)品的可接受性。
權(quán)利要求1.一種包含彈性元件和指示元件的偏轉(zhuǎn)彈簧秤，其特征是至少包含一個(gè)彎道殼體、一端與所說(shuō)的彎道殼體固定的板狀彈簧、與所說(shuō)的板狀彈簧的自由端鉸接的吊環(huán)、與所說(shuō)的彎道殼體的自由端鉸接的掛鉤以及指示滾動(dòng)體；所說(shuō)的彎道殼體內(nèi)有一個(gè)至少一個(gè)側(cè)壁透明并有計(jì)量刻度線的、容納所說(shuō)的指示滾動(dòng)體的彎曲孔道；所說(shuō)的彎曲孔道的端頭處或者是封閉的或者設(shè)有阻礙所說(shuō)的指示滾動(dòng)體脫離所說(shuō)的彎曲孔道的局部構(gòu)造。
2.按照權(quán)利要求1所述的偏轉(zhuǎn)彈簧秤，其特征是所說(shuō)的彎曲孔道的底面由中間的工作段和兩側(cè)的向上傾斜邊構(gòu)成；所說(shuō)的底面工作段的寬度不小于所說(shuō)的指示滾動(dòng)體的厚度。
3.按照權(quán)利要求1所述的偏轉(zhuǎn)彈簧秤，其特征是所說(shuō)的彎道殼體的面對(duì)所說(shuō)的板狀彈簧的一側(cè)有一個(gè)寬度大于所說(shuō)的板狀彈簧的寬度的凹槽，所說(shuō)的板狀彈簧在其不受力狀態(tài)下被所說(shuō)的凹槽容納；所說(shuō)的凹槽的接近所說(shuō)的吊環(huán)鉸接軸心處，所說(shuō)的板狀彈簧外側(cè)，有一個(gè)橫貫所說(shuō)的凹槽的寬度的柱。
4.按照權(quán)利要求2所述的偏轉(zhuǎn)彈簧秤，其特征是所說(shuō)的彎道殼體的面對(duì)所說(shuō)的板狀彈簧的一側(cè)有一個(gè)寬度大于所說(shuō)的板狀彈簧的寬度的凹槽，所說(shuō)的板狀彈簧在其不受力狀態(tài)下被所說(shuō)的凹槽容納；所說(shuō)的凹槽的接近所說(shuō)的吊環(huán)鉸接軸心處，所說(shuō)的板狀彈簧外側(cè)，有一個(gè)橫貫所說(shuō)的凹槽的寬度的柱。
5.按照權(quán)利要求1、2、3、4所述的偏轉(zhuǎn)彈秤，其特征是在所說(shuō)的指示滾動(dòng)體的面對(duì)所說(shuō)的彎道殼體透明側(cè)壁的端面上，有一個(gè)軸心標(biāo)記。
專利摘要本設(shè)計(jì)提供的偏轉(zhuǎn)彈簧秤，主要包含一個(gè)彎道殼體，一個(gè)在其一端與彎道殼體固定的板狀彈簧、分別與彎道殼體和板狀彈簧自由端鉸接的吊環(huán)和掛鉤以及置于彎道殼體的彎曲孔道內(nèi)的指示滾動(dòng)體。在使用狀態(tài)，彎道殼體的傾斜度隨被測(cè)物體的重量變化，導(dǎo)致指示滾動(dòng)體在彎曲孔道內(nèi)的位置變化，透過(guò)彎曲孔道的透明且有刻度的壁面能夠判斷指示滾動(dòng)體軸心所反映的物體重量刻度值。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，具有較好的可接受性。
文檔編號(hào)G01G3/00GK2260318SQ9622632
公開(kāi)日1997年8月20日 申請(qǐng)日期1996年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月21日
發(fā)明者尹群 申請(qǐng)人:尹群