专利名称：一种提高机械式天平再位性的结构及方法
一种提高机械式天平再位性的结构及方法技术领域
本发明属于质量计量技术领域，具体涉及一种应用于机械式天平的提高机械式天平再位性的结构及方法。
背景技术：
机械式天平在我国有悠久的历史，它基于杠杆及杠杆平衡原理制造。所谓杠杆是指在外力作用下能绕固定轴转动的物体，杠杆平衡原理是指杠杆平衡时，作用于杠杆上的所有外力对转轴力矩之和为零。
一台合格的机械天平，应具有稳定性、正确性、灵敏性和不变性四大计量特性。稳定性是指天平在受到扰动后，能够自动回到它们的初始平衡位置的能力；正确性是指横梁的左、右两臂长度具有正确固定的比值；灵敏性是指天平能觉察出放在秤盘上的物体质量改变量的能力；不变性是指在相同条件下，多次测量同一物体，所得结果的一致性程度。
对于机械天平来说，横梁就是杠杆，其支点就是固定轴，由于一直以来，机械天平的支点都是采用刀子刀承的结构，示意图如图1所示，即在立柱4上加装刀子3，使横梁1及固定在横梁1上的刀座2自由放置在刀子3上。工作时，刀子与刀承之间线接触，当天平横梁两端存在不平衡力矩时，横梁可绕刀子刀承之间的接触线旋转。如果刀子刀承之间的接触位置发生改变，会影响杠杆的臂比，那么杠杆的基本原理就受到破坏，这种破坏在专业术语上称为“再位性”差，“再位性”差的天平，其计量特性必然受到较大的影响。
为消除机械天平的“再位性”误差，需要采用一种全新的结构替代刀子刀承，固定天平的支点。发明内容
本发明的目的在于提供一种提高机械式天平再位性的全新结构及方法，其以固定支点替代机械天平的刀子刀承支承方式，消除其“再位性”误差。
实现本发明目的的技术方案一种提高机械式天平再位性的结构，其包括一个固定横梁，固定横梁固定在横梁底座上方，横梁底座的两端对称位置处分别固定连接一个横梁悬挂吊簧的下端，这两个横梁悬挂吊簧的上端分别固定连接在吊簧支座顶端两侧对称设置的突起上；每片横梁悬挂吊簧的两侧中心对称位置处均带有一个凹槽，两片横梁悬挂吊簧的凹槽的轴线即为固定横梁的旋转轴线。
如上所述的一种提高机械式天平再位性的结构，其所述的固定横梁结构为长方形或扇形，固定横梁的底部中心开有一个凹槽，横梁底座中心处带有的突出部位恰好嵌入固定横梁的底部中心凹槽内，并通过螺钉穿过横梁底座和固定横梁，将横梁底座和固定横梁紧固。
如上所述的一种提高机械式天平再位性的结构，其所述的吊簧支座的顶端开有凹槽，在该凹槽的两侧对称位置处延伸出一个突起，两片横梁悬挂吊簧的上端就分别通过螺钉固定连接在这些突起上；横梁底座的底端与吊簧支座的凹槽端面距有一定间隙。
如上所述的一种提高机械式天平再位性的结构，其所述的横梁悬挂吊簧为铍青铜材料制成，固定横梁为铟钢材料制成。
本发明所述的一种提高机械式天平再位性的方法，其包括如下步骤
(a)采用固定形式的固定横梁，将固定横梁固定在横梁底座上方；
(b)在横梁底座的两端对称位置处分别固定连接一个横梁悬挂吊簧的下端，这两个横梁悬挂吊簧的上端分别固定连接在吊簧支座顶端两侧对称设置的突起上；每片横梁悬挂吊簧的两侧中心对称位置处均带有一个凹槽；
(c)进行位置调试，直到固定横梁的旋转轴线为两片横梁悬挂吊簧的凹槽的轴线。
如上所述的一种提高机械式天平再位性的方法，其步骤(b)中所述的吊簧支座的顶端开有凹槽，在该凹槽的两侧对称位置处延伸出一个突起，两片横梁悬挂吊簧的上端就分别通过螺钉固定连接在这些突起上；横梁底座的底端与吊簧支座的凹槽端面距有一定间隙。
如上所述的一种提高机械式天平再位性的方法，其步骤(a)中所述的固定横梁的底部中心开有一个凹槽，横梁底座中心处带有的突出部位恰好嵌入固定横梁的底部中心凹槽内，并通过螺钉穿过横梁底座和固定横梁，将横梁底座和固定横梁紧固。
如上所述的一种提高机械式天平再位性的结构，其所述的横梁悬挂吊簧为铍青铜材料制成，固定横梁为铟钢材料制成。
本发明的效果在于本发明提供一种提高机械式天平再位性的全新结构及方法， 采用了固定杠杆支点的结构创新设计，以二力杆悬挂结构替代刀子刀承自由支撑结构，即横梁底座固定、横梁悬挂吊簧为受拉二力杆，在静力称量过程中，两片横梁悬挂吊簧的凹槽的轴线位置不变，即横梁旋转中心的位置不变，天平的再位性误差得到消除。
图1为机械天平结构示意图2为本发明所述的机械天平结构主视图3为本发明所述的机械天平结构侧视图；；
图4为横梁结构示意图5为横梁底座结构示意图6为吊簧支座结构示意图7为横梁悬挂吊簧结构示意图8为图7的侧视图。
图中1-横梁；2-刀座；3-刀子；4-立柱；5-固定横梁；6_横梁悬挂吊簧；7_横梁底座；8-吊簧支座；9-凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种提高机械式天平再位性的结构及方法作进一步描述。
实施例1
如图2至图8所示，本发明所述的一种提高机械式天平再位性的结构主要包括固定横梁5、两片横梁悬挂吊簧6、横梁底座7、吊簧支座8。
其中，固定横梁5结构为长方形(其也可以是扇形等形状)，在固定横梁5的底部中心开有一个凹槽，横梁底座7的顶部中心处带有的突出部位恰好嵌入固定横梁5的底部中心凹槽内，并通过螺钉穿过横梁底座7和固定横梁5，将横梁底座7和固定横梁5紧固。
横梁底座7的两端对称位置处分别通过螺钉固定连接一个横梁悬挂吊簧6的下端，这两片横梁悬挂吊簧6的上端分别通过螺钉固定连接在吊簧支座8顶端两侧对称设置的突起上，即吊簧支座8的顶端开有凹槽，在该凹槽的两侧对称位置处延伸出一个突起，两片横梁悬挂吊簧6的上端就分别通过螺钉固定连接这些突起上。横梁底座7的底端与吊簧支座8的凹槽端面不接触，距有一定间隙。吊簧支座8可固定在基座上。
每片横梁悬挂吊簧6的两侧中心对称位置处均带有一个凹槽9，两片横梁悬挂吊簧6的凹槽9的轴线即为固定横梁5的旋转轴线。
本发明中横梁悬挂吊簧6可为铍青铜材料制成，。固定横梁5可为铟钢材料制成。 其他部件材料可选择不锈钢或铜。
本发明采用了固定杠杆支点的结构创新设计，以二力杆悬挂结构替代刀子刀承自由支撑结构，其核心内容是以二力杆悬挂结构替代刀子刀承自由支撑结构。该结构设计的关键在于定位横梁的旋转中心，为此设计了固定横梁5、横梁底座7、吊簧支座8、横梁悬挂吊簧6，横梁悬挂吊簧6上的凹槽9就是横梁的旋转中心。工作时，当固定横梁5两端存在不平衡力矩时，固定横梁5绕两片横梁悬挂吊簧6凹槽的轴线旋转，敏感不平衡的力矩。
实施例2
本发明所述的一种提高机械式天平再位性的方法，具体包括如下步骤
(a)采用固定形式的固定横梁5，在固定横梁5的底部中心开有一个凹槽，横梁底座7的顶部中心处带有的突出部位恰好嵌入固定横梁5的底部中心凹槽内，并通过螺钉穿过横梁底座7和固定横梁5，将横梁底座7和固定横梁5紧固。
(b)横梁底座7的两端对称位置处分别通过螺钉固定连接一个横梁悬挂吊簧6的下端，这两片横梁悬挂吊簧6的上端分别通过螺钉固定连接在吊簧支座8顶端两侧对称设置的突起上，即吊簧支座8的顶端开有凹槽，在该凹槽的两侧对称位置处延伸出一个突起， 两片横梁悬挂吊簧6的上端就分别通过螺钉固定连接在这些突起上。横梁底座7的底端与吊簧支座8的凹槽端面不接触，距有一定间隙。上述每片横梁悬挂吊簧6的两侧中心对称位置处均带有一个凹槽9。
(C)进行位置调试，直到固定横梁的旋转轴线为两片横梁悬挂吊簧6的凹槽9的轴线。
本发明中横梁悬挂吊簧6可为铍青铜材料制成。固定横梁5可为铟钢材料制成。 其他部件材料可选择不锈钢或铜。
权利要求
1.一种提高机械式天平再位性的结构，其特征在于它包括一个固定横梁(5)，固定横梁(5)固定在横梁底座(7)上方，横梁底座(7)的两端对称位置处分别固定连接一个横梁悬挂吊簧(6)的下端，这两个横梁悬挂吊簧(6)的上端分别固定连接在吊簧支座(8)顶端两侧对称设置的突起上；每片横梁悬挂吊簧(6)的两侧中心对称位置处均带有一个凹槽 (9)，两片横梁悬挂吊簧(6)的凹槽(9)的轴线即为固定横梁(5)的旋转轴线。
2.根据权利要求1所述的一种提高机械式天平再位性的结构，其特征在于所述的固定横梁(5)结构为长方形或扇形，固定横梁(5)的底部中心开有一个凹槽，横梁底座(7)中心处带有的突出部位恰好嵌入固定横梁(5)的底部中心凹槽内，并通过螺钉穿过横梁底座 (7)和固定横梁(5)，将横梁底座(7)和固定横梁(5)紧固。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高机械式天平再位性的结构，其特征在于所述的吊簧支座(8)的顶端开有凹槽，在该凹槽的两侧对称位置处延伸出一个突起，两片横梁悬挂吊簧(6)的上端就分别通过螺钉固定连接在这些突起上；横梁底座(7)的底端与吊簧支座(8)的凹槽端面距有一定间隙。
4.根据权利要求1或2所述的一种提高机械式天平再位性的结构，其特征在于所述的横梁悬挂吊簧(6)为铍青铜材料制成，固定横梁( 为铟钢材料制成。
5.一种提高机械式天平再位性的方法，其特征在于该方法包括如下步骤(a)采用固定形式的固定横梁(5)，将固定横梁(5)固定在横梁底座(7)上方；(b)在横梁底座(7)的两端对称位置处分别固定连接一个横梁悬挂吊簧(6)的下端，这两个横梁悬挂吊簧(6)的上端分别固定连接在吊簧支座(8)顶端两侧对称设置的突起上； 每片横梁悬挂吊簧(6)的两侧中心对称位置处均带有一个凹槽(9)；(c)进行位置调试，直到固定横梁的旋转轴线为两片横梁悬挂吊簧(6)的凹槽(9)的轴线。
6.根据权利要求5所述的一种提高机械式天平再位性的方法，其特征在于步骤(b) 中所述的吊簧支座(8)的顶端开有凹槽，在该凹槽的两侧对称位置处延伸出一个突起，两片横梁悬挂吊簧(6)的上端就分别通过螺钉固定连接在这些突起上；横梁底座(7)的底端与吊簧支座(8)的凹槽端面距有一定间隙。
7.根据权利要求5或6所述的一种提高机械式天平再位性的方法，其特征在于步骤 (a)中所述的固定横梁( 的底部中心开有一个凹槽，横梁底座(7)中心处带有的突出部位恰好嵌入固定横梁(5)的底部中心凹槽内，并通过螺钉穿过横梁底座(7)和固定横梁(5)， 将横梁底座(7)和固定横梁( 紧固。
8.根据权利要求5或6所述的一种提高机械式天平再位性的结构，其特征在于所述的横梁悬挂吊簧(6)为铍青铜材料制成，固定横梁( 为铟钢材料制成。
全文摘要
本发明提供一种应用于机械式天平的提高机械式天平再位性的结构及方法。其固定横梁固定在横梁底座上方，横梁底座的两端对称位置处分别固定连接一个横梁悬挂吊簧的下端，这两个横梁悬挂吊簧的上端分别固定连接在吊簧支座顶端两侧对称设置的突起上；每片横梁悬挂吊簧的两侧中心对称位置处均带有一个凹槽，两片横梁悬挂吊簧的凹槽的轴线即为固定横梁的旋转轴线。本发明采用了固定杠杆支点的结构，以二力杆悬挂结构替代刀子刀承自由支撑结构，即横梁底座固定、横梁悬挂吊簧为受拉二力杆，在静力称量过程中，两片横梁悬挂吊簧的凹槽的轴线位置不变，即横梁旋转中心的位置不变，天平的再位性误差得到消除。
文档编号G01G21/02GK102506979SQ20111032548
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者倪怀生, 李廷元, 王小三, 赵宝瑞 申请人:中国运载火箭技术研究院, 北京航天计量测试技术研究所