名称：称量测控合成法及加载装置

专利号：201810672731.9

专利人： 冯淑青

技术领域

本发明涉及质量的称量和电子秤的各项误差检定/校准技术领域，具体涉及一种称量测控合成法及加载装置。

背景技术

目前，国内外称量各类物质的质量范围通常为(0－60)t，多数采用数字指示秤(以下简称秤)直接称量。采用直接称量法存在三方面的问题和缺点：1)所用秤的误差得不到修正。2)称量时会引入数显化整误差，它随着分度值d的增大引入的误差也越大：最大时为1/2分度值d。3)当称量大于30kg需要较高准确度称量时，现有的称不能满足要求。采用电子秤称量时存在两个问题：一方面是其价格昂贵，另一方面是国内很少生产大于30kg称量的电子天平。以上现状大大的制约了日益发展的国民经济建设对准确称量的迫切需求。

解决这些问题遇到的困难：1)秤检定时仅给出500e、200e、大于2000e各称量点是否满足所对应的最大允许误差：并不能给出用户常用的某一个称量区间或某几个称量区间的具体误差值。因此，称量误差很难修正，也影响了称量的准确度。2)秤的分度值数显化整误差对秤的准确称量具有一定的影响，分度值越大，数显化整误差越明显。现在有生产企业制造装有扩展显示装置的秤，其实际分度值d不大于0.2e(检定分度值)。从表象看是平，是大大减小了分度值数显化整误差，而实际情况是其分辩力一般达不到这种精度。通常中准确度的秤的分辨力一般1/3000，当达到0.2e数量时，其分辨力约为1/10000，这几乎是不可能的，在检定秤时鉴别阈就不可能合格。3)有些企业对秤的检定周期缩短，增加检定频次。这种措施在特续保证秤的准确度合格方面是一种好方式，但对于提高其称量准确度收益不大。

发明内容

本发明为解决数字指示秤的分度值数显化整误差对秤的准确称量造成影响，导致待测物的称量实际值的准确度较低的问题以及如何在成本低、简单容易的条件下提高普通数字指示秤的称量准确度，提供一种称量测控合成法及加载装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种称量测控合成加载装置，包括装置座，所述装置座的一侧的底部连接有装置固定连接套，所述装置座的底部连接有水平设置的底板；所述装置座的底板上安装有呈形的加载座，加载座的顶部连接有电机，所述加载座包括两个水平设置的上下两个横板和固定连接在上下两横板同侧的竖板，加载座的竖板通过加载座紧固螺栓与不连接装置固定连接套的装置座一侧连接，加载座的上下两个横板均开有通孔；

所述电机)输出端朝下且连接有减速器，所述减速器下端的输出轴套设有传力丝杠定位螺母，所述传力丝杠定位螺母与减速器下端的输出轴之间通过减速器轴联接螺丝固定，传力丝杠定位螺母的下端穿过加载座的上横板的通孔，所述传力丝杠定位螺母内旋配有传力丝杠，传力丝杠均穿过加载座的上下两个横板的通孔并穿过装置座的底板，位于传力丝杠定位螺母与加载座下横板之间的传力丝杠的外侧套设有传力座，所述传力座包括一体成形的上下两部分，上部的宽度大于加载座的下横板的通孔的宽度，下部嵌装在加载座的下横板的通孔中，传力座的底部穿过加载座的下横板和装置座的底板，所述传力座的底部还旋配有用于紧固传力座的传力座紧固螺母；

所述传力丝杠仅上半部设有外螺纹且下半部开有传力丝杠导向槽，与传力丝杠导向槽相对的传力座侧壁上开有孔并在开孔处插入伸入至传力丝杠导向槽内部的传力丝杠导向槽螺栓；

所述加载装置还包括单独的且配套使用的称重合成器以及放置在称重合成器上的配载块。

上述装置的工作过称为：将装置固定连接套通过装置连接紧固螺栓与所用数字指示秤的支撑座连接并保证测控合成加载装置处于悬空状态，然后电机接通电源工作，减速器下端的输出轴转动，带动传力丝杠定位螺母转动，由于与传力丝杠定位螺母旋配的传力丝杠下端的传力丝杠导向槽以及伸入至槽内部的传力丝杠导向槽螺栓的作用，使得传力丝杠只能做竖值方向的上下移动且上下活动的范围为传力丝杠导向槽的高度。当传力丝杠下方放置称重合成器和加载块时，传力丝杠向动称重合成器和所用数字指示秤施力从而完成测控合成。

进一步的，所述电机的一端连接有电机垫座，所述电机垫座通过电机座紧固螺栓与加载座的竖板连接，所述电机垫座与电机之间还设置有减震垫。

进一步的，与加载座紧固螺栓相对的一侧的加载座的竖板上分别设置有第一调平螺栓、第二调节螺栓和第三调节螺栓；加载座的下横板上还设置有用于辅助调平的水准泡；所述装置座的底板上还设置有第一加载座调平螺栓、第二加载座调平螺栓和第三加载座调平螺栓。

将装置固定连接套通过装置连接紧固螺栓与所用数字指示秤的支撑座连接并保证测控合成加载装置处于悬空状态后，可以通过调节第一、第二、第三调节螺栓以及第一加载座调平螺栓、第二加载座调平螺栓和第三加载座调节螺栓，并观察水准泡调平加载座；

进一步的，所述传力丝杠的下部还连接有机械加载器，所述机械加载器包括最外侧的加载器套，所述加载器套的顶部盖合有加载器连接帽，加载器连接帽的顶部设置有连接传力丝杠的连接端，所述加载器连接帽还通过连接导向杆紧固螺栓连接有伸入至机械加载器内部的导向杆；加载器套的内侧设置有隔离套，隔离套的内壁上等间距设置有n个水平设置的呈环形的加载码架，所述加载码架的外侧与隔离套的内壁固定连接，所述导向杆的外侧等间距的也套设有n个加载码，n≥1；所述加载码包括一体成形的上圆柱体和下圆柱体，上圆柱体的直径大于加载码架的内环的直径，下圆柱体的直径小于加载码架的内环的直径，加载码的上圆柱体搭设在加载码架上；所述导向杆的底部位于最下端的加载码的上圆柱体部分，且导向杆的底部与最下端的加载码的底部的间距大于n倍的相邻两个加载码的间距；所述加载器套的底部开口；所述加载码的质量为待校正秤分度值的(0.05-0.1)e，所有加载码的总质量应不小于待校正秤的分度值e，每个加载码的质量符合国家砝码标准系列。

第一种称量测控合成法，采用上述的加载装置来实现，对已知方向、大小的所用数字指示秤的称量误差按以下数学公式计算待测物的称量实际值：

P＝f+0.5e-Δm(I)

M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)

其中P--秤化整前的示值

e--检定分度值(e＝d，d-实际分度值)

f--秤的示值

Δm--合成质量

f0--零位误差

fc--秤的示值误差

M1--Ⅰ类称量合成法得到的待测物的称量实际值

由上述公式(II)可知，称量合成法包括秤化整前的示值、秤的示值误差和零位误差的合成，为Ⅰ类称量合成法；当示值误差未能修正称II类称量合成法，由公式II)转换为以下合式(III)；

M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)，M2--II类称量合成法得到的待测物的称量实际值

上述公式中，e--检定分度值、f0--零位误差、fc--秤的示值误差为已知；f--秤的示值由待测物进行称量时得到；Δm--合成质量为未知；

所述Δm即合成质量采用如下方法测得：

首先，将测控合成加载装置通过装置连接紧固螺栓连接在所用数字指示秤的支座上并保证测控合成加载装置的传力丝杠处于悬空状态，再将测控合成加载装置连接控制器；在所用数字指示秤台面放置称重合成器，称重合成器上放置配载块；所述称重合成器还连接有数据合成器，数据合成器连接有显示屏；称重合成器的分度值ei为所用数字指示秤的(0.02～0.1)e，并使分度值ei的值满足从1x10k 2x10k、5x10k，K为正负整数或零，ei是整数的表示形式；

称重合成器和配载块放置在所用数字指示秤台面后首先对所用数字指示秤清零，然后将待测物也放置在所用数字指示秤台面上进行称量，所用数字指示秤显示秤的示值f；

然后，动力源接到控制器指令后电机联动减速器开始旋转，使加载装置的传力丝杠沿导向槽向下移动；并带动称重合成器向所用数字指示秤施力；随着施力的增大，所用数字指示秤的称量增大到某一个分度值时，秤的称量会变大一个分度值，此时控制器发出指令，并使动力源停止工作，加载装置停止工作，称重合成器停止称量计量；同时称重合成器和所用数字指示秤向数据合成器发送数据，数据合成器首先根据一个分度值大小与称重合成器的数据算出差值即合成质量Δm；然后再根据M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)或M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)计算出合成后的待测物的称量实际值，并由显示屏数显明示称量的实际值。

第二种称量测控合成法，采用上述的加载装置来实现，对已知方向、大小的所用数字指示秤的称量误差按以下数学公式计算待测物的称量实际值：

P＝f+0.5e-Δm(I)

M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)

其中P--秤化整前的示值

e--检定分度值(e＝d，d-实际分度值)

f--秤的示值

Δm--合成质量

f0--零位误差

fc--秤的示值误差

M1--Ⅰ类称量合成法得到的待测物的称量实际值

由上述公式(II)可知，称量合成法包括秤化整前的示值、秤的示值误差和零位误差的合成，为Ⅰ类称量合成法；当示值误差未能修正称II类称量合成法，由公式II)转换为以下合式(III)；

M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)，M2--II类称量合成法得到的待测物的称量实际值

上述公式中，e--检定分度值、f0--零位误差、fc--秤的示值误差为已知；f--秤的示值由待测物进行称量时得到；Δm--合成质量为未知；

所述Δm即合成质量采用如下方法测得：

首先，将测控合成加载装置通过装置连接紧固螺栓连接在所用数字指示秤的支座上并保证测控合成加载装置处于悬空状态，把称重合成器的底座直接联接在测控合成加载装置的传力丝杠上，再将测控合成加载装置连接控制器；在所用数字指示秤台面放置配载块；所述称重合成器还连接有数据合成器，数据合成器连接有显示屏；称重合成器的分度值ei为所用数字指示秤的(0.02～0.1)e，并使分度值ei的值满足从1x10k 2x10k、5x10k，K为正负整数或零，ei是整数的表示形式；

待测物放置在所用数字指示秤23台面上进行称量，所用数字指示秤显示秤的示值f；

然后，动力源接到控制器指令后电机联动减速器开始旋转，使加载装置的传力丝杠沿导向槽向下移动；由传力丝杠带动称重合成器向所用数字指示秤施力；随着施力的增大，所用数字指示秤的称量增大到某一个分度值时，秤的称量会变大一个分度值，此时控制器发出指令，并使动力源停止工作，加载装置停止工作，称重合成器停止称量计量；同时称重合成器和所用数字指示秤向数据合成器发送数据，数据合成器首先根据一个分度值大小与称重合成器的数据算出差值即合成质量Δm；然后再根据M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)或M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)计算出合成后的待测物的称量实际值，并由显示屏数显明示称量的实际值。

第三种称量测控合成法，采用上述的加载装置的机械加载器来实现，对已知方向、大小的所用数字指示秤的称量误差按以下数学公式计算待测物的称量实际值：

P＝f+0.5e-Δm(I)

M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)

其中P--秤化整前的示值

e--检定分度值(e＝d，d-实际分度值)

f--秤的示值

Δm--合成质量

f0--零位误差

fc--秤的示值误差

M1--Ⅰ类称量合成法得到的待测物的称量实际值

由上述公式(II)可知，称量合成法包括秤化整前的示值、秤的示值误差和零位误差的合成，为Ⅰ类称量合成法；当示值误差未能修正称II类称量合成法，由公式II)转换为以下合式(III)；

M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)，M2--II类称量合成法得到的待测物的称量实际值

上述公式中，e--检定分度值、f0--零位误差、fc--秤的示值误差为已知；f--秤的示值由待测物进行称量时得到；Δm--合成质量为未知；

所述Δm即合成质量采用如下方法测得：

首先，将测控合成加载装置通过装置连接紧固螺栓连接在所用数字指示秤的支座上并保证测控合成加载装置处于悬空状态，机械加载器通过连接传力丝杠的紧固螺栓与传力丝杠的底部连接，将测控合成加载装置连接控制器；在所用数字指示秤台面放置配载块；所述机械加载器还连接有数据合成器，数据合成器连接有显示屏；

配载块放置在所用数字指示秤台面后首先对所用数字指示秤清零，然后将待测物也放置在所用数字指示秤台面上进行称量，所用数字指示秤显示秤的示值f；

然后，动力源接到控制器指令后电机联动减速器开始旋转，使加载装置的传力丝杠沿导向槽向下移动；由传力丝杠带动机械加载器向下移动，加载码顺次掉在配载块上；当若干个加载码掉在配载块上后，所用数字指示秤的称量增大到某一个分度值时，秤的称量会变大一个分度值，此时控制器发出指令，并使动力源停止工作，加载装置停止工作；同时机械加载器和所用数字指示秤向数据合成器发送数据，数据合成器首先根据一个分度值大小与加载码的总重量数据算出差值即合成质量Δm；然后再根据M1＝f+0.5e-Δm-f0-fc(II)或M2＝f+0.5e-Δm-f0(III)计算出合成后待测物的称量实际值，并由显示屏数显明示称量的实际值。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

本发明解决了数字指示秤的分度值数显化整误差对秤的准确称量造成影响的问题，提高了使用数字指示秤时待测物的称量实际值的准确度。本发明修正零位误差准确度可提高约30％，当示值、零位两误差可修正，则提高60％以上，该准确度基本接近普通天平测量的准确度；使得所用数字指示秤在称量时，使得大面广的在用秤能够自动的较准确的实现机电一体化称量，较方便的一次性完成称量，它使得在用秤获得较高准确的称量，相比采用的增加检定/校准信步频次或选用适宜的天平的困难性要更容易、更方便。本方法适用于所有数字指示秤的校正称量，在科研生产中只有较高准确度称量需求时，它能够使所涉及的方法、技术、工艺、规范等方面较好的满足要求：促进科研、生产在国民经济建设中所应发挥的社会为效益。在贸易方面它会使称量准确度提高，体现在交易更公平、称重纠纷减少等方面的社会放益；使电子秤的检定/校准更准确更方便。