專利名稱:測定和控制集裝箱內(nèi)裝載料面水平高度的裝置的制作方法
本發(fā)明是用于測定和控制集裝箱內(nèi)物料裝載料面水平高度的一種裝置。它的振動機構(gòu)有兩個共振頻率相同的扭轉(zhuǎn)振動器。兩振動元件設(shè)計成反向旋轉(zhuǎn)，同軸排列，并以一定的間隔互相包含。當包含內(nèi)部振動元件的外部振動元件接觸到裝載物料時振動機構(gòu)的振動衰減，裝置帶的系統(tǒng)就觸發(fā)作為振幅函數(shù)的指示和轉(zhuǎn)換過程。
這類裝置是公知的。應(yīng)用的效應(yīng)是振動能量藉助脈沖傳遞從振動機構(gòu)傳至裝載的物料，從而促進振動機構(gòu)的振動被強迫衰減。
德國專利582760和英國專利1013186就是這類裝置。在這類裝置中，振動棒以共振頻率進行彎曲振動，并插入到被檢測的集裝箱內(nèi)，當接觸到裝載物料時它的振動被強迫衰減，根據(jù)振動的這種變化來指示裝載的料面。
但是這類裝載料面測量裝置有如下缺點，單振動棒對夾緊系統(tǒng)，即會對集裝箱壁有顯著的反作用力，從而使振動能量從振動棒傳到集裝箱壁。由于這些損失，為了維持振動必須把振動驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計成具有很高的輸出功率。但是相反的效果是當振動裝置插入到比重很輕、阻尼能力低的物料時，得不到足夠的衰減。所以不太可能獲得正確的檢測。
因此已經(jīng)提出的建議是用兩個振動棒而不是一個，相互平行排列插入到集裝箱內(nèi)。這兩個振動棒在夾緊點用一個橫棒互相連接，可以進行相反的彎曲振動(德國公開專利公報1773815)。除了同單振動棒的測量裝置相比結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜外，設(shè)計成調(diào)音叉形狀的裝置有如下缺點，如裝載纖維狀的貨物很容易被兩個振動棒鉤住，如裝載粉狀或谷類貨物會在兩棒之間沉積。因此盡管料面低也會引起振動的衰減。
現(xiàn)已提出在各自振動機構(gòu)的頂部帶有兩個振動元件的振動機構(gòu)。相互重疊的兩個元件設(shè)計成有相同共振頻率的扭轉(zhuǎn)振動器，進行旋轉(zhuǎn)方向相反的振動來測定裝載料面。為了這個目的振動元件互相同軸排列，可以部分地以一定間隔相互包含。通過相應(yīng)的安排，已經(jīng)見效的優(yōu)點是可以極其正確地檢測集裝箱內(nèi)的裝載料面，不會把振動能量傳給集裝箱壁也不需要復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的任務(wù)就是設(shè)計一種上述的這類裝置，使之有可能用它來測定幾乎任何裝載貨物(即包括高密度和低密度貨物)的料面，它的檢測靈敏度幾乎與振動機構(gòu)的夾緊條件無關(guān)。
本發(fā)明完成了這個任務(wù)。同軸排列的振動元件有相同的旋轉(zhuǎn)中心，它在用作外部振動元件回復(fù)彈簧的隔板中心，內(nèi)部振動元件設(shè)計成棒狀，在旋轉(zhuǎn)中心區(qū)有一個頸部作為回復(fù)彈簧。
本發(fā)明的進一步開發(fā)及其主要特征如下1、用于測定集裝箱內(nèi)裝載料面的裝置1)帶有能振動兩個振動元件的振動機構(gòu)，這兩個元件相互以一定間隔排列，有相同的共振頻率，向相反的方向旋轉(zhuǎn)2)當包含內(nèi)部振動元件的外部振動元件接觸到裝載貨物時，它們的振動被衰減3)帶有機構(gòu)觸發(fā)作為振幅函數(shù)的指示和轉(zhuǎn)換過程，其特征是4)振動元件有共同的旋轉(zhuǎn)中心并同軸排列，5)旋轉(zhuǎn)中心是位于用作外部振動元件回復(fù)彈簧的隔板中心
6)內(nèi)部振動元件設(shè)計成棒狀，在旋轉(zhuǎn)中心區(qū)有一個頸部作為回復(fù)彈簧。
2、按照所述的裝置，其特征是振動元件的質(zhì)量相等，有共同的質(zhì)量中心，運動在公共的半徑上。
3、按照所述的裝置，其特征是由隔板和頸部所產(chǎn)生的彈簧力抵消由振動元件相對旋轉(zhuǎn)中心所產(chǎn)生的扭矩。
4、按照所述的裝置，其特征是振動機構(gòu)的驅(qū)動以及振幅的檢測是用徑向相對安裝在隔板上的壓電元件作為機電轉(zhuǎn)換器。
5、按照所述的裝置，其特征是外部振動元件至少在內(nèi)部振動元件區(qū)域內(nèi)設(shè)計成管狀，在它自由端的外部成槳狀。
6、按照所述的裝置，其特征是隔板和內(nèi)部振動元件在頸部以上的部分最好是用螺紋件與集裝箱剛性連接。
振動元件的質(zhì)量相等，有共同的質(zhì)量中心。還有隔板和頸部產(chǎn)生的彈簧力以這樣的方式逐個調(diào)整使之由兩個振動元件相對旋轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生的扭矩相互抵消。
作為本發(fā)明進一步開發(fā)之一，外部振動元件至少在包含內(nèi)部振動元件的區(qū)域內(nèi)設(shè)計成管狀。但為了得到更高的測量精變最好在它自由端的外部成槳狀。外部振動元件的隔板和內(nèi)部振動元件頸部以上段是剛性連接到集裝箱壁上。
振動機構(gòu)的驅(qū)動和振幅的檢測最好用壓電元件類的機電轉(zhuǎn)換器，壓電元件是徑向相對要裝在隔板上。
另外，本發(fā)明的優(yōu)點是內(nèi)部振動元件加到不同特征集裝箱壁上的反振動矩是自動調(diào)節(jié)的，這樣得到提到過的與夾緊條件無關(guān)，導(dǎo)致檢測靈敏度的增加。還應(yīng)該提到本發(fā)明的裝置特點是結(jié)構(gòu)簡單而且結(jié)實。
如果按照現(xiàn)有技術(shù)水平用兩個振動元件的裝載料面測量裝置是企圖避免振動能量傳遞到集裝箱壁或者減少其到最低限度，本發(fā)明則是根據(jù)其他的考慮。有兩種極端情況，每種對應(yīng)不同的物理先決條件。本發(fā)明裝置的實際應(yīng)用將處于這兩種極端情況之間。一種極端情況是振動裝置擰入的集裝箱壁具有無限大的質(zhì)量和剛度。在這種情況下集裝箱壁的特征不會損害對外部振動元件要求的性質(zhì)，即能被裝載貨物所衰減。換句話說，因為作為彈性元件的隔板是完全剛性支撐的所以使必定會產(chǎn)生反轉(zhuǎn)矩的內(nèi)部振動元件成為多余。在另一種極端情況下，認為振動機構(gòu)以無限彈性和完全自由的方式掛在空間。從而內(nèi)部振動元件必須產(chǎn)生與外部振動元件產(chǎn)生的振動矩大小相等但作用相反的振動矩，使得振動裝置擰入集裝箱壁的區(qū)域保持它原來的靜止狀態(tài)。在這種情況下可得到高質(zhì)量的狀態(tài)。
實際上本發(fā)明裝置擰入集裝箱壁的條件可以擴展到裝置部分由集裝箱壁支撐，部分由內(nèi)部振動機構(gòu)的反轉(zhuǎn)矩平衡。前面所述內(nèi)容可以詳細看到本發(fā)明裝置的特征。由于這些特征，在保持相同的高檢測靈敏度的同時現(xiàn)在有可能對各種現(xiàn)實條件進行自動調(diào)整。
從下面圖形的描述中可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點、特色和進一步細節(jié)。
這里有兩個圖。固1是本發(fā)明裝置第一種示例的組合體;
圖2是第二種示例的組合體。
圖1中顯示本發(fā)明裝置第一種示例的實施例的剖面圖。它是用于測定和控制集裝箱內(nèi)一定的裝載料面。裝置由兩個振動元件10和12構(gòu)成，它們互相同軸排列，至少部分以一定間隔相互包含。在示例的實施例中外部振動元件10在內(nèi)部振動元件12區(qū)域內(nèi)設(shè)計成管狀，而內(nèi)部振動元件12設(shè)計成棒狀。外部振動元件10不包含內(nèi)部內(nèi)部振動元件的自由端最好是壓成扁平(在圖中沒有顯示)以便做成槳形。這樣在檢測裝載料面時得到較高的靈敏度。
外部振動元件10在其上部自由端與作為回復(fù)彈簧的隔板14相連，隔板用螺紋部件16剛性連接到集裝箱壁上。隔板14對振動元件10來說具有回復(fù)彈簧的作用，而內(nèi)部振動元件12上端的頸部17有同樣的功能。圖1中清楚顯示頸部17位于隔板14的平面。在頸部17的上方振動元件12的上端18是剛性連接到螺紋部件16。棒狀的振動元件12和管狀的振動元件10是這樣設(shè)計，使它們有共同的旋轉(zhuǎn)中心20，這個中心位于隔板的中心，也位于振動元件10、12共同的主軸上。還有，振動元件10、12有相等的質(zhì)量和共同的質(zhì)量中心22。隔板14和頸部17根據(jù)它們的彈簧力，以這樣的方式相互調(diào)整使得外部振動元件10和內(nèi)部振動元件12，即管子和棒，圍繞旋轉(zhuǎn)中心20產(chǎn)生的扭矩M1和M2互相抵消。
這樣保證了兩個振動元件10和12振動具有相同的共振頻率。壓電元件24作為驅(qū)動系統(tǒng)的機電轉(zhuǎn)換器，通過以振動機構(gòu)共振頻率脈動的直流電壓使它受激工作。壓電元件24安裝在隔板14的一側(cè)。壓電元件在徑向的脈動膨脹使得隔板的相應(yīng)側(cè)面產(chǎn)生同樣的膨脹，因此引起管子即外部振動元件10振動。當振動能量開始通過螺紋件16時，它傳遞給棒狀的內(nèi)部振動元件12。結(jié)果內(nèi)部振動元件12與外部振動元件10作旋轉(zhuǎn)方向相反的振動。當螺紋部件16或集裝箱壁不是無限剛性，不具有無限質(zhì)量時會發(fā)生這種情況。另一方面，如具有無限大的質(zhì)量內(nèi)部振動元件12將保持靜止。
壓電元件23是進行檢測的機電轉(zhuǎn)換器，它與壓電元件24徑向相對安裝在隔板14的另一側(cè)。由于振動引起的隔板14與固定在上面的壓電元件23的膨脹在壓電元件23中產(chǎn)生脈動的直流電壓。當外部的振動元件10與裝載的物料相接觸，系統(tǒng)被阻尼時這個直流電壓消失。然后通過圖中未表示出的系統(tǒng)觸發(fā)指示和轉(zhuǎn)換過程。壓電元件23或24與指示和轉(zhuǎn)換過程用的放大器或接著連接的閾鑒別器和繼電器之間的連線是從螺紋部件16中的鉆孔26和28中引出。
按照圖1示例的實施例，隔板14是由基面30和從它的兩側(cè)伸出的直徑不同的兩個園筒形部件構(gòu)成?；媾c振動元件的軸相垂直。園筒件32與管狀的外部振動元件10相連，最好插進管子并與它對成直線。另一園筒件34最好與螺紋件部16的園筒形突出部相連接。
圖2示例的實施例，隔板36和螺紋部件38的設(shè)計與圖1有所不同。除此之外，其它部件的設(shè)計都相同。因此采用與圖1相同的部件號，無必要加以詳述。
圖2中隔板36也有一個基面40，它垂直于振動元件的軸伸展，與螺紋件38直接剛性連接。隔板36與外部振動元件10也是通過從基面40伸出的園筒部件42連接，與圖1的情況相同。部件42插進管狀的振動元件10并與它對成直線。按照圖2示例的實施例，壓電元件23和24與圖中未示出的指示和測量系統(tǒng)之間的連線穿過棒狀的內(nèi)部振動元件12的上部18，它在頸部17的上方。還有圖2示例的實施例外部振動元件10的自由端最好設(shè)計成槳狀，但這在圖中未表示。
權(quán)利要求
1.用于測定集裝箱內(nèi)裝載料面的裝置1)帶有能振動兩個振動元件的振動機構(gòu)，這兩個元件相互以一定間隔排列，有相同的共振頻率，向相反的方向旋轉(zhuǎn)，2)當包含內(nèi)部振動元件的外部振動元件接觸到裝載貨物時，它們的振動被衰減3)帶有機構(gòu)觸發(fā)作為振幅函數(shù)的指示和轉(zhuǎn)換過程，其特征是4)振動元件(10，12)有共同的旋轉(zhuǎn)中心(20)并同軸排列，5)旋轉(zhuǎn)中心(20)是位于用作外部振動元件回復(fù)彈簧的隔板(14)中心6)內(nèi)部振動元件(12)設(shè)計成棒狀，在旋轉(zhuǎn)中心(20)區(qū)有一個頸部(17)作為回復(fù)彈簧。
2.按照權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征是振動元件(10，12)的質(zhì)量相等，有共同的質(zhì)量中心(22)，運動在公共的半徑上。
3.按照權(quán)利要求
1或2所述的裝置，其特征是由隔板(14)和頸部(17)所產(chǎn)生的彈簧力抵消由振動元件相對旋轉(zhuǎn)中心(20)所產(chǎn)生的扭矩。
4.按照權(quán)利要求
1至3中任何一項所述的裝置，其特征是振動機構(gòu)的驅(qū)動以及振幅的檢測是用徑向相對安裝在隔板(14)上的壓電元件(23，24)作為機電轉(zhuǎn)換器。
5.按照權(quán)利要求
1至4中任何一項所述的裝置，其特征是外部振動元件(10)至少在內(nèi)部振動元件區(qū)域內(nèi)設(shè)計成管狀，在它自由端的外部成槳狀。
6.按照權(quán)利要求
1至5中任何一項所述的裝置，其特征是隔板(14)和內(nèi)部振動元件(12)在頸部(17)以上的(18)部分最好是用螺紋件(16，38)與集裝箱剛性連接。
專利摘要
測定集裝箱內(nèi)裝載料面的裝置有一個振動器，它有兩個共振頻率相同、振向相反的扭轉(zhuǎn)振動器(10，12)。振動元件(10，12)同軸排列，有共同的旋轉(zhuǎn)中心(20)，它位于用作外部元件(10)回復(fù)彈簧的隔板(14)中心。內(nèi)部元件(12)設(shè)計成棒狀，在旋轉(zhuǎn)中心(20)區(qū)有一個頸部(17)作為回復(fù)彈簧。按照本發(fā)明的設(shè)計，因為檢測靈敏度幾乎與振動器的夾緊條件無關(guān)，對高密度和低密度貨物的料面都可以測定。
文檔編號G01N24/00GK86105521SQ86105521
公開日1988年2月10日 申請日期1986年7月26日
發(fā)明者卡爾·本茲, 岡特·凱克 申請人:維加·格里沙伯公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan