专利名称：料位量测机构及料位量测机构的埋料控制方法
技术领域：
本发明涉及料位量测机构，特别涉及使重锤可以从掩埋的物料中脱离的 料位量测机构及料位量测7^构的埋料控制方法。
背景技术：
在大型的粉体、粒体、块状等原料(如饲料、水泥、塑胶原料、谷物)，需 要将各种原料存放于料筒内，而为了量测进入桶槽内的原料高度，因此，于
桶槽顶端会装设一料位量测机构，请参见图1所示，其为料位量测机构量测
物料高度的示意图。料位量测机构包括一控制器103以及一重锤105。控制器 103由马达控制巻线轮，释放出一重锤线107,将位于重锤线107底端的重锤 105下放至桶槽内，当重锤105到达物料表面时，重锤105即会失重，控制器 103感应到重锤105失重后开始巻收重锤线107，将重锤105往上拉至一规定 位置处，使用者可从控制器上103的显示得知桶槽内原料的高度。
但倘若重锤105在物料供给的同时进行量测，重锤105可能会被坍塌的 物料所掩埋而无法被往上拉，这样就可能会因物料所掩埋的重力大于收重锤 线107的拉力，而使控制器103的马达烧毁，或者使重锤线107断裂，而使 重锤105落至桶槽内。当金属制成的重锤105落至桶槽内时，后面的原料排 料设备可能会搅拌到重锤105或重锤线107而造成机构损坏，最后使得桶槽
为了解决上述问题，国家专利局申请号200720193655.0的专利提出了一 种料位量测机构的重锤装置，请参见图2，此料位量测机构的重锤装置1包括 一重锤10及一夹头组20，夹头组20包括一中空的座体21、以及设置于座体 21周壁的夹片22,重锤10为一内部可填入物料的中空塑料体，其上端设有 一颈部，于颈部顶端设有一可供夹片22夹持的头部，其通过头部穿设于座体 21内，并由座体21的夹片22透过压缩元件的顶撑，以达到预设的力量来夹持颈部，当重锤10下降到桶槽内，其过程中如被物料掩埋而无法收线拉回时， 重锤将会因物料掩埋的重量超过夹头组20预设的夹持力量而自行脱落，如此
可避免收线的控制马达损坏，又重锤IO是塑料制成且其内部装填的物料与桶 槽内的物料相同，因此不会造成污染，且塑料制成的重锤10为软性材料，于 搅拌排料时也不会伤害到机械,使用者只要再重新装设重锤10即可再次使用。 但是，上述的料位量测机构的重锤装置仍然无法避免当遭遇连续的物料 供给时，重锤被掩埋的情况。 一旦这种情况发生，则必须停机处理，更换重 锤，耗费人资物力。并且，即使重锤为软性塑料制成，但其破碎之后的碎片 混杂在物料中，也会影像到物料的纯度。
发明内容
本发明的目的是提供一种料位量测机构，以解决现有技术中，重锤被掩 埋后不容易取出的问题。
本发明另提出一种位量测机构的埋料控制方法，以解决现有技术中，重 锤被掩埋后不容易取出的问题。
本发明提出一种料位量测机构，用以量测料筒内的物料高度，其包括控 制器与重锤。控制器设置于料筒的顶端，用以控制测量动作及显示测量结果。 重锤，通过重锤线连接至控制器，用以根据自身下降的距离来测量物料的高 度。此重锤又包括锤探元件及埋料脱离装置，锤探元件与埋料脱离装置相连， 埋料脱离装置通过重锤线连接至控制器。其中，埋料脱离装置包括主体、滑 动件及阻尼回复装置。主体上端具有贯穿孔，下端开口。滑动件可在主体内 部作活塞滑动，其贯穿贯穿孔，且其上端通过重锤线连接至控制器，下端直 径较大。阻尼回复装置，分别与主体的上端及滑动件的下端相连。
依照本发明较佳实施例所述的料位量测机构，在滑动件上端还设置有旋 转枢钮，其通过重锤线与控制器相连，用以将重锤线上的张力改变作用力方向。
依照本发明较佳实施例所述的料位量测机构，锤探元件包括上、中、下三个平面Sl、 S2、 S3，平面Sl、 S2、 S3的平面法线方向与重锤线平行，且 平面S1、 S2、 S3的面积大小满足关系式Sl<= S2或S3<= S2，或两个关系 式同时成立。
依照本发明较佳实施例所述的料位量测机构，锤探元件为爪形的骨架结 构，其包括若干个骨架及若干个镂空。
依照本发明较佳实施例所述的料位量测机构，锤探元件为软性结构，其 设置为下端开口的半封闭形状。
本发明另提出一种料位量测机构的埋料控制方法，用以通过料位量测机 构的重锤线，解决料位量测机构的重锤被物料掩埋的情况，包括以下步骤 首先，对重锤是否被物料掩埋进行侦测。其次，当重锤被物料掩埋时，控制 器上拉并增加重锤线的张力，令重锤的结构变化，使得重锤周围物料的堆积 密度松弛，并使重锤形成从物料中脱离的趋势。接着，控制器放线并减小重 锤线的张力，令重锤形态恢复原状。最后，重复增加及减小重锤线张力的动 作，直至重锤从物料被拉出。
依照本发明较佳实施例所述的料位量测机构的埋料控制方法，当重锤在 倾斜的状态下被物料掩埋，则增加重锤线的张力，令重锤的结构变化的同时， 还使重锤向有利于脱离物料掩埋的方向发生旋转。
依照本发明较佳实施例所述的料位量测机构的埋料控制方法，重锤旋转 的方向是平行于重锤线的方向，或垂直于重锤线的方向，或平行与垂直重锤 线的向量和的方向。
相对于现有技术，本发明具有以下优点
1、 本发明的料位量测机构可以在重锤被物料掩埋时，通过控制重锤线反 复地拉伸及放松，使重锤自动从掩埋的物料中脱离，无须停机处理，节省了 人资物力。
2、 本发明的料位量测机构可以通过改变其重锤下端的结构，来调整并针 对各种物料料位的测量，具有很强的通用性。
图1为现有的一种料位量测机构量测物料高度的示意图； 图2为国家专利局申请号200720193655.0的一种料位量测机构的重锤装 置示意图3为本发明实施例的一种料位量测机构示意图4为本发明实施例的一种重锤脱离物料时的示意图5为本发明实施例的另一种重锤脱离物料时的示意图6为本发明实施例的一种重锤示意图7为本发明实施例的一种重锤示意图8为本发明实施例的一种重锤示意图9为图8的重锤量测物料料位时的示意图10为本发明实施例的一种料位量测机构的埋料控制方法。
具体实施例方式
以下结合附图，具体说明本发明。
请参见图3，其为本发明实施例的一种料位量测机构示意图。此料位量测 机构包括控制器303及重锤305。控制器303用以控制测量动作及显示测量结 果。重锤305通过重锤线307连接至控制器303。重锤305又包括锤探元件 306及埋料脱离装置308。锤探元件306与埋料脱离装置308相连，埋料脱离 装置308通过重锤线307连接至控制器303。
当料位量测机构在测量过程中，其重锤305被物料掩埋时，可以利用埋 料脱离装置308实现脱离。请参见图4,其为本发明实施例的一种埋料脱离装 置示意图。本实施例的埋料脱离装置308包括主体309、滑动件311及阻尼回 复装置313。主体309上端具有贯穿孔，下端开口。滑动件311可在主体309 内部作活塞滑动，其贯穿贯穿孔，且其上端通过重锤线307连接至控制器303， 下端直径较大。阻尼回复装置313分别与主体309的上端及滑动件311的下端相连。
下面介绍本发明的料位量测机构的工作过程，控制器303设置于料筒的 顶端，控制器303通过重锤线307控制重锤305从料筒口下降。当重锤305 触及物料时，控制器303感测到重锤线307上的拉力减低，此时记录下物料 的深度，并将重锤305往上拉，完成一次测试。
而当重锤305下降到物料位置被掩埋时，这种情况容易在料筒进料与料 位测量同时进行时发生，本发明料位量测机构的重锤305可以依仗埋料脱离 装置308独特的构造令其从物料中脱离。当重锤线307被控制器303向上牵 引时，滑动件311受到重锤线的牵引力而形成向上运动的趋势。但是由于主 体309以及锤4笨元件306被掩埋于物料中，因此重锤305与物料间产生一个 摩擦力，使滑动件311在主体309中滑动，并从主体309上端伸出，使整个 埋料脱离装置308形态的伸长。而由于埋料脱离装置308形态的伸长，使得 重锤线307不会被牵引力拉断。由因为重锤线307上牵引力的作用，使重锤 305周围的物料堆积密度变得比较松弛，使整个重锤305会稍向上移动，并令 其周围的物料滑入重锤305下因移动留下的空档中。
当重锤305向上移动一小段距离后，此时控制器303便停止对重锤线307 的牵引力。由于阻尼回复装置313的恢复力，使滑动件311在主体309中向 下滑动，恢复成原来的形态。其中，阻尼回复装置313可以由弹簧等具有弹 性的器件构成。
如此反复地对重锤线307进行牵引与停止牵引的动作，最终便可以使重 锤305从物料中脱离出来。其中，控制器303对重锤线307的牵引力的大小 及施加周期是根据具体的物料性质来设定的。
而当重锤305被掩埋时是处于倾斜状态时，可以在埋料脱离装置308的 滑动件311上端设置旋转枢钮，如图5所示，此旋转枢钮503可以是齿轮、 滑轮、扭转弹簧或其结合体等结构，旋转枢钮503的作用是将张力改变作用 力方向，并藉由张力的作用，使得重锤305在受到重锤线307的牵引力时可 以有一个旋转的动作。根据旋转枢钮503不同的设置，重锤305的旋转方向 可以是平行于重锤线的方向，或垂直于重锤线的方向，或平行与垂直重锤线的向量和的方向等。
为了在重锤305被物料掩埋时可以更轻松地脱离，以及重锤305在进行 料位测量时更加不容易被掩埋，可以将重锤305的锤探元件306的形状设置 成中间较大，两端较小的结构，如图6所示，其为本发明实施例的一种重锤 示意图。若将其锤探元件306上、中、下端的三个面看作平面Sl、 S2、 S3， 且平面S1、 S2、 S3的平面法线方向与重锤线平行，即平面S1、 S2、 S3的面 积大小满足关系式SK二S2或S3<=S2,或两个关系式同时成立(本实施例 的图中为S1<=S2与S3<=S2两式同时成立的情况)。平面SK二S2是指此锤 探元件306因其中间比起上端更粗，因此锤探元件306上端的物料会随着斜 面滑落，不会在锤探元件306的上端堆积，尽可能地降低重锤305被掩埋的 可能性，并且也可以避免因物料在锤探元件306上堆积而造成控制器303对 重锤线307上张力的误测量。另外，在锤探元件306上端较小的这种结构， 使重锤305在脱离物料掩埋时，受到物料的阻力也较�。谥卮赶�307牵引 力的作用下，更加容易从物料中被拉出。平面S3<= S2是指重锤305的下端 较�。沟玫敝卮�305接触物料时，可以穿入物料的缝隙，达到更正确量测 的目的。
为了减少重锤305被掩埋的机率，还可以对其锤探元件306的结构进行 改进，如图7所示，其为本发明实施例的一种重锤示意图。此重锤305的锤 探元件306设置成一个爪形的骨架结构，其包括若干个骨架803及若干个镂 空805。此具有骨架结构的锤探元件306适用于量测颗粒适中的物料料位。当 重锤305下降到物料位置时，因为骨架803与物料的接触面较大，因此使重 锤305保持在物料之上。又因为锤探元件306上设置有镂空805的结构，所 以也可以有效地避免物料在锤探元件306上累积，减小被掩埋的可能性。
请参见图8,其为本发明实施例的一种重锤示意图。此重锤305的锤探元 件306设置成一个软性结构，其用于测量轻比重的物料。若使用一般的重锤 来测量轻比重的物料，因重锤的重量较大，所以容易深入物料中而使测量不 准确。本实施例中的重锤305的软性结构，其设置为下端开口的半封闭形状， 当其与物料接触时，因为相对于待测物的作用力与反作用力，造成软性结构的软结构张开，如图9所示，使得瞬间力差可以阻止重锤继续下降，如此可 以使料位的测量更加准确。
以上图6 ~图9实施例对重锤结构上的设置是为了适应各种物料料位的测 量，而当重锤出现被物料掩埋的情况发生时，都可以通过图4或图5实施例 所述的方式来使重锤脱离物料。
本发明另提出 一种料位量测机构的埋料控制方法，用以通过料位量测机 构的重锤线，解决料位量测机构的重锤被物料掩埋的情况，请参见图10，其 包括以下步骤
S1101,对重锤是否被物料掩埋进行侦测。
侦测方式可以是由料位量测机构本身来完成，其根据在设定的时间周期 内处于料筒内的重锤线长度来判断重锤是否被掩埋。或者借助位置回馈装置 (如传感器等)对重锤的位置进行侦测。
S1103，当重锤被物料掩埋时，增加重锤线的张力，令重锤的结构变化， 使得重锤周围物料的堆积密度松弛，并使重锤形成从物料中脱离的趋势。
这里所述重锤的结构变化可以是伸长、旋转、扭转等，其是为了令重锤 周围的物料密度松弛，从而可以令重锤稍向上移动。
若重锤在倾斜的状态下被物料掩埋，则增加重锤线的张力，令重锤的结 构变化的同时，还使重锤向有利于脱离物料掩埋的方向发生旋转。旋转的方 向可以是平行于重锤线的方向，或垂直于重锤线的方向，或平行与垂直重锤 线的向量和的方向。
S1105,减小重锤线的张力，令重锤形态恢复原状。
S1107，重复增加及减小重锤线张力的动作，直至重锤从物料被拉出。
相对于现有技术，本发明具有以下优点
1、 本发明的料位量测机构可以在重锤被物料掩埋时，通过控制重锤线反 复地拉伸及放松，使重锤自动从掩埋的物料中脱离，无须停机处理，节省了 人资物力。
2、 本发明的料位量测机构可以通过改变其重锤下端的结构，来调整并针对各种物料料位的测量，具有很强的通用性。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任 何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。
权利要求
1、一种料位量测机构，用以量测一料筒内的物料高度，其包括一控制器，其设置于该料筒的顶端，用以控制测量动作及显示测量结果；一重锤，通过重锤线连接至该控制器，用以根据自身下降的距离来测量物料的高度，其特征在于，该重锤又包括一锤探元件及一埋料脱离装置，该锤探元件与该埋料脱离装置相连，该埋料脱离装置通过重锤线连接至该控制器，其中，该埋料脱离装置包括一主体，其上端具有一贯穿孔，下端开口；可在该主体内部作活塞滑动的一滑动件，其贯穿该贯穿孔，且其上端通过重锤线连接至该控制器，下端直径较大；一阻尼回复装置，分别与该主体的上端及该滑动件的下端相连。
2、 如权利要求1所述的料位量测机构，其特征在于，在该滑动件上端还 设置有一旋转枢钮，其通过重锤线与该控制器相连，用以将重锤线上的张力 改变作用力方向。
3、 如权利要求1所迷的料位量测机构，其特征在于，该锤探元件包括上、 中、下三个平面Sl、 S2、 S3，平面Sl、 S2、 S3的平面法线方向与重锤线平 行，且平面S1、 S2、 S3的面积大小满足关系式Sl<= S2或S3<= S2，或两 个关系式同时成立。
4、 如权利要求1所述的料位量测机构，其特征在于，该锤探元件为爪形 的一骨架结构，其包括若干个骨架及若干个镂空。
5、 如权利要求1所述的料位量测机构，其特征在于，该锤探元件为一软 性结构，其设置为下端开口的半封闭形状。
6、 一种料位量测机构的埋料控制方法，用以通过料位量测机构的一重锤 线，解决料位量测机构的一重锤被物料掩埋的情况，其特征在于，包括以下 步骤对该重锤是否被物料掩埋进行侦测；当该重锤被物料掩埋时，控制器上拉并增加该重锤线的张力，令该重锤 的结构变长，使得该重锤周围物料的堆积密度松弛，并使该重锤形成从物料中脱离的趋势；控制器放线并减小该重锤线的张力，令该重锤形态恢复原状； 重复增加及减小该重锤线张力的动作，直至该重锤从物料被拉出。
7、 如权利要求6所述的料位量测机构的埋料控制方法，其特征在于，当 该重锤在倾斜的状态下被物料掩埋，则增加该重锤线的张力，令该重锤的结 构变长的同时，还使该重锤向有利于脱离物料掩埋的方向发生旋转。
8、 如权利要求7所述的料位量测机构的埋料控制方法，其特征在于，该 重锤旋转的方向是平行于该重锤线的方向，或垂直于该重锤线的方向，或平 行与垂直该重锤线的向量和的方向。
全文摘要
本发明提出一种料位量测机构，用以量测料筒内的物料高度，其包括控制器与重锤。控制器设置于料筒的顶端，用以控制测量动作及显示测量结果。重锤，通过重锤线连接至控制器，用以根据自身下降的距离来测量物料的高度。此重锤又包括锤探元件及埋料脱离装置，锤探元件与埋料脱离装置相连，埋料脱离装置通过重锤线连接至控制器。其中，埋料脱离装置包括主体、滑动件及阻尼回复装置。主体上端具有贯穿孔，下端开口。滑动件可在主体内部作活塞滑动，其贯穿贯穿孔，且其上端通过重锤线连接至控制器，下端直径较大。阻尼回复装置，分别与主体的上端及滑动件的下端相连。本发明可以无须停机处理便可以令重锤脱离物料掩埋。
文档编号G01F23/00GK101435713SQ200810204500
公开日2009年5月20日 申请日期2008年12月12日 优先权日2008年12月12日
发明者王圣斌 申请人:上海凡宜科技电子有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
