CN105813886A - 用于包装和其它用途的线性电机运输 - Google Patents

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CN105813886A CN201480051729.XA CN201480051729A CN105813886A CN 105813886 A CN105813886 A CN 105813886A CN 201480051729 A CN201480051729 A CN 201480051729A CN 105813886 A CN105813886 A CN 105813886A
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Abstract

本发明在某些方面其提供包括导轨的运输系统,所述导轨具有多个区域,一个或多个运载工具在所述区域中被推进,每一个这样的运载工具包括磁体。沿每个区域布置有多个推进线圈,每个线圈包括围绕共同轴线布置的一匝或多匝,从而所述多个线圈在那个区域中各自的共同轴线(i)大体上相互对齐并且(ii)正交于运载工具在那个区域中将被推进的方向。

Description

用于包装和其它用途的线性电机运输
相关申请引用
本申请要求标题为“用于包装和其它用途的线性电机运输”、于2013年9月21日提交的序列号为61/880910的美国专利申请的权益。
本申请涉及标题为“由短块线性同步电机和切换机构驱动的运输系统”、于2012年9月20日提交的第13/623124号美国专利申请和其在先申请,包括标题为“由短块线性同步电机驱动的改进的运输系统”、于2010年1月22日提交的序列号为12/692441的美国专利申请,标题为“由短块线性同步电机驱动的运输系统”、于2009年1月23日提交的序列号为12/359022的美国专利申请,标题为“由短块线性同步电机驱动的改进的运输系统”、于2009年6月5日提交的序列号为61/184570的美国临时专利申请。前述申请的教导通过引用被并入本文。
技术领域
本发明涉及运输系统且更具体地,尤其涉及基于线性同步电机导轨的运输系统。作为非限制性示例,本发明具有在包装、组装、生产线、实验室、印刷方面的应用和其它应用。
背景技术
存在许多类型的能够使物体在导轨上移动的运输系统。示例包括:由回转电机或线性电机推进的轮悬挂式运载工具、由线性电机或缆绳推进的磁悬浮或气垫悬浮运载工具、由气压推进的在隧道中移动的运载工具、由轴承支撑或引导的运载工具和在传送带上移动的运载工具。
现存的运输系统具有许多有用的应用但存在大量改进的机会,例如在相对小和密间距的物体在复杂的导轨上的精确移动方面。
小尺寸和中尺寸物体经常在传送带上被运输,因为这消除了对轮或其它机构以悬挂、引导和推进所述物体的需要。带式运输系统是相对便宜的,但它们缺乏经常需要的精确控制并且由于有许多移动部件,它们需要大量维护。其它实现低成本运输的方法包括在隧道中移动的空气推进运载工具和利用引力使物体向下倾斜移动,但这些方法也缺少精确控制。
利用线性同步电机(LSM)推进的优势是众所周知的且在如下文献中被介绍,作为非限制性示例,在美国专利第7458454号、第7448327号、第6983701号、第6917136号、第6781524号、第6578495号、第6499701号、第6101952号和第6011508号中介绍,于此全部被转让给受让人并且全部教导通过引用被并入本文。
尽管如此,申请人力图进一步改进基于LSM的运输系统、设备和方法。本发明的一个目的正是要做到这一点。
本发明的另一相关目的是提供这样的系统、设备和方法,其在包装、组装、生产、实验室、印刷方面和其它应用方面是有用的。
本发明的一相关的目的是提供这样的系统、设备和方法,其适合与快速移动和/或密间距的运载工具连用。
本发明的又一相关的目的是提供这样的系统、设备和方法,其能够简单地组装、重新组装和重新配置。
本发明的仍一相关的目的是提供这样的系统、设备和方法,以有利于复杂包装、组件和其它操作。
本发明的仍一相关的目的是提供这样的系统、设备和方法,以提供改进的运载工具切换和它们运载的有效载荷。
本发明的仍一相关的目的是提供这样的系统、设备和方法,以提供改进的对运载工具和它们运载的有效载荷的多层级存取。
本发明的又另一目的是提供这样的系统、设备和方法,其使生产能力最大化、而使“占地”最小化。
发明内容
前述内容涉及通过本发明实现的目的,在某些方面其提供包括导轨的运输系统,所述导轨具有多个区域,一个或多个运载工具在所述区域中被推进,每一个这样的运载工具包括磁体。沿每个区域布置有多个推进线圈,每个线圈包括围绕共同轴线布置的一匝或多匝,从而所述多个线圈在那个区域中各自的共同轴线(i)大体上相互对齐并且(ii)正交于运载工具在那个区域中将被推进的方向。
在相关方面,本发明提供运输系统,例如如上所述地,其中多个线圈布置在所述导轨的至少一个区域内的运载工具的仅一侧上。其一个示例可包括汇合/分叉区域的各分支(或者在本文中称为“分叉”区域等等),其中几何尺寸和/或工作要求提供沿所述分叉的每个单独分支利用这样的线圈的可能性和/或使之成为必需。
本发明的其它相关方面提供运输系统,例如如上所述地,其中所述运载工具磁体布置在其各自运载工具的仅一侧,例如与布置所述线圈的那侧相同的一侧。
在本发明的其它相关方面中,所述线圈布置在一个或多个这样的区域中的运载工具的两个对置的侧上。其一个示例可包括笔直或倾斜区域,其中所述导轨的几何尺寸/要求提供这样的构型的可能性/使之成为必需。
在本发明的其它方面中,提供了上述类型的运输系统,其中,尽管线圈布置在将在那个区域中被推进的运载工具的对置两侧上,只有其中一侧上的线圈是“工作”线圈。例如,这可以是因为仅一侧上的线圈被激活或例如仅一侧上的线圈与运载工具的磁体足够接近以对其施加实质的推进力(例如对于运载工具沿导轨的移动作出重大地、否则也是显著地贡献的推进力)。
根据本发明的相关方面,在区域中的所述多个线圈的共同轴线径向对齐(例如当在所述导轨的弯曲区段上时)。
根据本发明的又其它相关方面,至少一个所述区域包括邻近所述多个线圈布置的护铁,例如以使磁场集中于被推进穿过那里的运载工具的磁体上。
根据本发明的又其它方面,所述导轨被布置以沿一个或多个平面推进运载工具,所述平面包括任何水平平面(例如桌面构型)和竖直平面(例如上下构型),并且在多层级上(例如地板高度、工作台高度和/或过顶高度)。
还根据本发明的其它方面,如上所述的导轨包括汇合/分叉区段(或者在本文中称作“分叉”区段等等),其包括鳍状物、移动轨道和/或其它切换机构以利于在其上经过的运载工具的重新导向。
还根据本发明的其它方面,如上所述的导轨包括所述运载工具在上面行进的一个或多个轨道、引导表面或其它机构。在相关方面,所述运载工具包括与轨道和/或导轨的相应表面合作的轮、轴承或其它机构。
本发明的进一步的方面提供运输系统,例如如上所述地,其中至少一个所述区域是以下之一的汇合/分叉(或者在本文中称作“分叉”等等):(i)将运载工具从导轨的上游部分导向至下游部分中的两个或更多分支中的任一个,和/或(ii)将运载工具从在所述分叉的下游部分中的两个或更多分支中的任一个导向至所述分叉的共同的上游部分。
这可例如是由所述分叉区域限定的移动平面中的左右、上下或其它分叉中的任意个。所述分叉区域可包括多个工作线圈,它们仅布置在位于上游部分的在所述运载工具的一侧并且施加侧向力和推进力以达到运载工具朝向所选的一个分支移动的目的。所述分支区域还可包括在位于所选分支的至少一个下游部分中的在所述运载工具的相对两侧上的多个工作线圈,以便一旦运载工具已经转移至那个分支中,有利于推进它们。
本发明的其它方面提供用于如上所述的导轨的运载工具和其它设备。这样的运载工具可包括例如磁体或磁体阵列,其居中地布置在运载工具本体上(或内)并且磁力耦合在导轨中的推进线圈。所述运载工具还可在所述运载工具本体的位于那些磁体或磁体阵列远侧的部分上接合导轨的行驶表面。根据本发明的相关方面,这样的接合可以是直接的(例如本体与行驶表面接触)和/或经由轮、轴承、滑动件等等。
本发明的仍又进一步方面提供操作导轨系统、导轨和运载工具的方法,例如如上所述的。
本发明的前述和其它方面在附图和下文中显而易见。
附图说明
对本发明的更完整的理解能通过参考附图获得,其中:
图1绘出根据本发明的一个实例的导轨系统;
图2绘出根据本发明的另一实例的导轨系统的一部分;
图3A绘出本发明的实例所用类型的运载工具;
图3B至图3C是在图2中所示类型的导轨系统的笔直模块的不同实施例的剖视图;
图4是在图2中所示的导轨系统的剖视分解视图;
图5绘出根据本发明的导轨系统的汇合/分叉模块(或在本文中称作“分叉”模块等等);
图6A和图6B是本发明的实例所用类型的运载工具的立体图;
图7和图8是还本发明的实例所用类型的其它运载工具的立体图;
图9A至图9D是根据本发明的一些实例的运载工具所用的运载工具安装机构的立体透视图。
具体实施方式
综述
图1绘出根据本发明的一个实例的用于运输运载工具的线性同步电机(LSM)导轨10。导轨10包括多个模块,每个模块部分地用虚线在附图中描绘出。所述模块中的一些示例性模块分别被标注为元件12a、12b、12c、...12t,但示出了比所标数目更多的模块。其它实施例可包含数量更多或更少的、以所示导轨10或其它方式构造的模块。实际上,在一些实施例中,整个导轨可被实施为单一模块。
所述模块12a至12t,通常每个包括用于运载工具24(图2)的至少一个行驶表面,并且在某些例子中,包括多个这样的表面,这些模块相互连接以形成适合于推进运载工具24的通路。这些行驶表面和更广泛地讲所述模块被布置以形成包括笔直、弯曲、倾斜等等的区域。每个这样的区域可根据实施细节包括单一模块或多个模块。
此外,这些区域可限定出在其中推进运载工具24的一个或多个移动平面。通过非限制性示例的方式,这可包括(多个)模块,其行驶表面限定出竖直的移动平面,如由模块12a至12L所例示的,其行驶表面限定出在竖直布置的平面14上的路径。通过进一步非限制性示例的方式,这还可包括水平的移动平面,如由模块12m至12q所例示的,其行驶表面限定出在水平布置的平面16上的路径。模块12r至12t限定出另一个这样的水平移动平面,布置在由它们限定出的路径上的运载工具24相对于那些在由模块12m至12q限定出的路径上移动的运载工具横向移动。行驶在导轨系统10上的运载工具24可沿其被推进的其它移动平面根据对图1的阅读是显而易见的。还可以有形成于根据本文教导构造的其它实施例中的其它平面。
此外,模块12a至12t可构造为用于输送在不同的高度或层级处行驶在系统10上的运载工具24。通过非限制性示例的方式,这可包括,如所例示地通过模块12m至12o和模块12c、12e、12g在桌面高度输送运载工具24,尤其,这些模块的行驶表面在相对于操作者18的桌面高度处限定出在其上行驶的运载工具24的移动路径。通过进一步非限制性示例的方式,这还可包括,如所例示地通过模块12r至12t在过顶高度输送运载工具24,这些模块的行驶表面在相对于操作者18的过顶高度处限定出在其上行驶的运载工具24的移动路径。如将从图1领会到的,作为替代或补充,导轨10的模块可在其它高度上、像是例如地板高度运输运载工具24。
图2绘出与导轨10相似,但限定出不同通路的LSM导轨20的一部分。如上所述,导轨20包括多个模块,它们的行驶表面限定出多个区域,运载工具24在这些区域中沿在相同和/或不同移动平面和高度等的通路被推进。图2所示的模块在构造和操作方面与(图1的)导轨系统10的模块12相似,虽然在此(在图2中)它们具有不同的标注,即被元件22a至22g,并且它们以不同的构型被布置并因此限定出不同的通路。为此,将明白图2的该部分20的一个或多个模块22a至22g可被代入图1的导轨系统10,反之亦然。
如在如2中所示,通过示例的方式,根据本发明的导轨可包括限定出用于运载工具移动的、例如不同长度(在此通过非限制性示例的方式,250毫米、500毫米和1000毫米)的笔直路径的模块22a至22c。
这样的导轨还可包括用于限定出弯曲的移动路径的模块,例如像是在此示出的限定出在水平的移动平面中的弯曲路径的模块22d,以及用于限定出在竖直的移动平面中的弯曲路径的区域中的模块22e、22f。模块22d至22f的弯曲程度可根据实施的细节而改变。因此,例如在附图中示出了90度弯曲和180度弯曲;作为替代或补充,其它实施例可利用具有其它弯曲程度的模块。还应明白,所述多个弯曲模块的半径不必对于所有(弯曲的)区域来说是相同的并且弯曲模块的半径甚至可在给定区域之内改变。
根据本发明的导轨的模块还可包括汇合/分叉模块,例如为附图中标注为22g的类型。根据由特定导轨限定出的通路选项,这些模块可以是在水平的移动平面中引导运载工具的左右汇合/分叉模块、在竖直的移动平面中引导运载工具的上下汇合/分叉模块等等。并且,尽管根据本发明的某些导轨可包括在单一、共同的移动平面(例如水平的或竖直的等等)中引导运载工具的汇合/分叉模块,根据本发明的其它导轨包括在多个相应的移动平面中引导运载工具的汇合/分叉模块(例如用于水平移动平面的一个或多个模块、用于竖直移动平面的一个或多个模块等等)。
前述和其它模块在图1中示出,例如倾斜的弯曲模块12u。当然应明白,所述在图1至图2中示出的笔直、弯曲、汇合-分叉和其它模块仅是示例并且其它实施例可利用包含不同形状的模块。
运载工具
所示实施例的运载工具24可适用本文的教导用本领域中已知的LSM运载工具的方式构造,并且更具体地,例如以在国际申请公布号WO2014047104和美国专利公布号2013/0074724中所介绍和所示的运载工具的方式构造,二者的教导均通过引用被并入本文,包括通过非限制性示例的方式,适用本文教导,以在那些公布文献的图2至图5、图15至图17、图23A至图26B中所公开的运载工具的方式构造。
图3A和图6至图8绘出根据本发明的实例的运载工具24的中心体(或框架)。在那些附图中相似的附图标记表示所述框架和运载工具和将它们包括在其中的导轨系统的相似部件。如将在那些附图和下述讨论中所见的,那些运载工具通常(a)包括居中布置在运载工具本体上(或内)且磁力耦合在导轨模块中的推进线圈的磁体或磁体阵列,并且(b)在运载工具本体远离那些磁体或磁体阵列的部分上接合导轨的行驶表面。这样的接合可以是直接的(例如本体至行驶表面接触)和/或经由轮、轴承、滑动件等等。
更具体地,通过示例的方式,图3A绘出根据本发明的一个实例的且适合与导轨10、20连用的类型的运载工具24的框架。那个框架通常为刚性结构,其具有I梁或H梁(或在某些例子中T梁)的横截面。因此,所述框架具有大体为矩形横截面的大体平坦的中部24c或“腹板”(使用与I和H梁相关的术语),所述腹板的远端终止于远端部24a、24b或“凸缘部”(在此还是使用梁术语),其也可具有大体矩形的横截面或其它横截面,如所示地。类似于横截面与框架近似的字母“I”或“H”的衬线,所述凸缘部在端部24a、24b可居中设于腹板24c的它们各自的端部处并且与其成直角,但其它实施例在这些方面可以改变(例如偏心的凸缘部、有角度的凸缘部或其它方式)。
还通过示例的方式,图6至图8示出用在根据本发明的其它实例中的运载工具24中的框架。这些另外的框架是大体平坦的,但它们在两个端部24a、24b处没有如上所述类型的凸缘部(尽管图6A的实施例包括在远端24b处的“倒置的”凸缘部,在此成形为类似箭头状)。大体矩形的横截面对与导轨10、20连用的运载工具框架不是必需的,如通过用在图8中示出的框架的示例的方式所见地,其在端部24a处具有增大的横截面,用于根据有效载荷要求、导轨构型和/或在那个导轨上的运载工具速度分布而增加的稳定性。
尽管在某些实施例中,运载工具24直接在模块12a及之后的模块等以及22a及之后的模块等的行驶表面上滑动,但在所示实施例中,其包括轮、轴承、滑移机构或其它元件部分以利于运载工具沿导轨的移动,所述导轨由那些模块的行驶表面限定出(在此,在图3A中,轮24d通过虚线与其它附图中的实线区别开)。那些轮、轴承、滑移机构或其它促成移动的元件部分(在下文中为了方便目的且不损失通用性而通称为“轮”)可从端部24a、24b处的凸缘部延伸,例如在图3A中示出的或其它方式。尽管下文所讨论的和在附图中示出的示例是轮本身,将明白所述教导被等同地理解为适用于运载工具24的轴承、滑移机构或其它促成移动的元件部分。
因此例如所述轮可从倒置的凸缘部延伸,例如在图6A中示出的,或直接从腹板24c或从所述框架的、运载工具24的或与其相关的安装机构的或其它(多个)部分延伸。通过示例的方式,例如在图6A、图6B中所示,所述轮安装在所述运载工具框架的凹部24g中的枢转件24f上;例如在图7中所示,(多个)轮安装在这样的凹部中的滑动件24h上;和例如在图6B、图7和图8中所示,轮直接安装在框架的平面部分上。
参照图6至图8,安装机构像是例如所示的枢转件24f和滑动件24h可被采用以有利于安装所述运载工具24至导轨10、20/从所述导轨上拆卸所述运载工具,以有利于对所述运载工具进行装载/卸载,以有利于运载工具移动经过所述导轨或其它情况。那些机构的进一步细节在图9中示出。
例如参照图9A、图9B,分别示出了滑动件24h的前视图和立体透视图,其包括主体部分(轮24d安装至其上)和从其延伸出的销部分,其滑动地布置在所述框架的通道24j中,如所示出地。类似地,参照图9C、9D,例如分别示出了枢转件24f的前视图和立体透视图,其包括围绕轴或销24k枢转的主体部分(轮24d安装至其上),如所示出地。滑动件24h和枢转件24f可经由弹簧或以其它方式被偏压,以适当地使运载工具24在其各个装载、卸载和其它模式下在导轨上悬挂(或以其它方式定位)。
轮24d可以各种不同方式被布置在运载工具框架上。例如,一个或多个轮可以对称方式从每个框架延伸。或者,通过进一步示例的方式,参照图3A,一对轮可居中位于一个凸缘部(例如在端部24a处)并从其延伸,而仅单一轮从另一凸缘(在端部24b处)延伸。(仅运载工具24框架的一侧在那个附图中示出;轮的类似布置可在另一侧被提供。)图6至图8还示出轮的其它布置,都是通过示例的方式。所述布置用于任何给定实施例的细节受运载工具装载类型、装载“占地面积”和装载平衡、运载工具速度分布等等的作用。
轮24d可正交地(即以基本上90°的角度)从运载工具24的凸缘部、框架或部件的表面延伸,所述轮安装于其上。相反地,它们可与所述表面成一角度地延伸,例如在图3A至图3C和图6A中所示,全部以示例的方式。仍进一步地,这样的轮可具有杯状表面(例如在图3A至图3C中所示)、平坦表面(例如在图6A中所示)或倒棱表面(例如在图6B和图7至图9中所示)。
作为可用于利于运载工具移动的滑动件或轴承的示例是在图6A、图6B中所示的销24m。这些可被用在例如运载工具至导轨接触不是那么有规律的情况下,例如在装载/卸载期间、在运载工具移动越过导轨过渡部等等或其它情况下。
参照图6至图8,所示运载工具24的框架沿轴线x延伸(在此延伸长度L),所述轴线x平行于由模块22限定出的行驶表面(或通路)延伸。考虑到轮、轴承、滑移机构或上述其它元件部分的跨距,运载工具的端部24a、24b具有沿轴线y(横向于x轴线)的宽度w,其近似由模块22的行驶表面28a、28b限定出的导轨的宽度w',从而允许支撑所述框架和/或通过那些表面28a、28b限制/引导其移动,但其它实施例就这点而言可变化。
在典型实施例中,磁体24e被布置在腹板24c的每一侧上,但在某些实施例中,它们可被布置在仅一侧上,例如布置在工作推进线圈26被布置的一侧上(如下文结合图3B和3C所述地)。所述磁体可具有通常用于LSM应用的类型和构型。因此例如在腹板24c的每一侧上的磁体可以阵列的方式构造,例如像是哈尔巴赫阵列或例如具有一个中间磁体的阵列,所述阵列具有背向所述腹板的南极和在端部处的两个磁体半体,它们具有面向相同方向的北极,但可采用单个磁体或其它多个磁体的构型。所述磁体可包括NdFeB(钕铁硼)以便实现高磁场,但如果成本或外磁场必须低,它们可使用其它材料例如陶瓷,或如果操作温度高,可使用钐钴。在存在磁体在邻近的运载工具24上的反作用的危险的实施例中,可围绕(多个)磁体(阵列)的周界放置铁磁体块,以最小化邻近的运载工具的磁场的相互干涉。尽管为了简洁且不失通用性的目的,所示实施例的磁体24e被示出为独立于它们被布置于其上的腹板24c,将明白所述磁体24e可被集成至腹板24c,例如在图6至图8中所示地。
在一些实施例中,运载工具24可几乎仅构成为有框架、磁体和可选地轮、轴承或滑移机构等等。在那些实施例中,有效载荷(未示出)可被放置、接附至或以其它方式结合至那些框架(和/或所述磁体或其它部件)。在其它实施例中,运载工具24可包括壳体、夹具或其它设备(未示出),其附接至凸缘部24a、24b中的一个或两个或其它部件,例如以便有利于运载这样的有效载荷。
模块
导轨10、20可适应本文的教导用本领域中已知的LSM导轨的方式构造,并且优选地,例如以在国际申请公布号WO2014047104和美国专利公布号2013/0074724中所介绍和所示的导轨的方式构造,二者的教导均适应根据本文教导通过引用被并入本文。就这点而言已通过示例的方式尤其参考前述通过引用并入本文的申请的标题为“导轨”、“低摩擦滑动表面”、“磁体阵列”和“线性推进电机”的章节,以及在那些章节中涉及的附图,全部通过示例的方式。导轨10、20可以是一体结构,但优选地,它们由多个模块制成,例如具有上述通过引用并入的申请中标题为“导轨模块”的章节中和在所述章节中涉及的附图中所述类型的模块,还是以适应本文教导的方式。
更具体地,所示实施例的导轨10、20的模块的构造在图3B至图3C中绘出。前者(图3B)是具有推进线圈26的模块的剖视图,所述推进线圈仅布置在运载工具24的磁体的一侧,所述运载工具在由所述模块限定出的区域中被推进;后者(图3C),是在两侧。尽管笔直模块22a在此作为示例提供,将明白根据本发明的导轨的其它模块可相似地构造,但它们各自的形状和它们所限定出的通路可不同。
参照图3B,与导轨10、20的其它模块类似,模块22a可具有若干部件:行驶表面28a至28b、包括LSM电机的推进线圈26和可选地(但通常有的)位置感应逻辑、电力电子部件和/或微处理器,其用作针对模块或针对被限定在一个或多个模块之内和/或由一个或多个模块限定出的“区块”的控制器。所有这些部件可被包含在共同的壳体中(例如图4的元件40)或以其它方式在现场、在工厂或其它地方以本领域所知的传统方式被一起装配,(例如于此被转让给受让人的标题为“模块化线性电机轨道结构和制造其的方法”的第6578495号美国专利,其教导按照适应本文教导的方式通过引用被并入本文)。
所示模块22a具有多个行驶表面,运载工具24在其上被推进。那些表面例如可用于承载那些运载工具的负重和/或用于当它们沿所述模块经过时引导它们。
在所示实施例中,行驶表面28a、28b由相对置的轨道副29a、29b限定出,如所示且更具体地在这个附图中,通过右侧轨道副29a和左侧轨道副29b限定出,它们通过间隙Δ间隔分开。所述间隙Δ足以允许至少腹板24c(并且如有必要允许腹板24c上的磁体阵列24e和其它结构体)从轨道29a、29b之间经过,而运载工具24的端部24a、24b和/或在其上的轮、滑动件、轴承或其它结构体在那些轨道上移动。当然,应明白在此的指定“右”和“左”起到的是图解中模块22a的取向的作用,而在并入了这样的对置的轨道副的其它实施例中,所述轨道副可包括顶侧副和底侧副或对置的轨道副的某些其它取向。
每个所示轨道副29a、29b包括两个轨道,其具有大致环形(在此圆形)横截面,所述运载工具的轮或其它元件部分沿所述横截面经过从而促进这样的移动(如上所述)。当然,(各个轨道副29a、29b的)一个或两个所述轨道可具有其它形状,并且更具体地例如具有均相互不同的和/或与在附图中所示不同的横截面。因此例如,每副的一个或两个轨道可以被开槽(例如以容纳替代在此示出的轮的运载工具上的轴承)、平坦的(例如以适合滑移机构)等等,全部通过示例的方式。
并且,尽管所示模块22a的每个行驶表面由相对置的轨道副限定出,在其它实施例中,其可包括数量更多或更少的轨道或其它结构体。例如,每个行驶表面可仅由单一轨道限定出。实际上,行驶表面不必包括任何轨道或只包括轨道:其可包括一个或多个低摩擦滑动表面(例如为通过引用并入本文的国际申请公布第WO2014047104号和美国专利公布第2013/0074724号中所述的类型,例如在标题为“低摩擦滑动表面”的章节和附图中,按照适应本文教导的方式)、槽等等,全部按照适应本文教导的方式。例如,在一些实施例中,模块包括一个或多个行驶表面,每个行驶表面由这样的低摩擦滑动表面限定出,即使其包括沿那个表面沿运载工具的移动方向延伸并且容纳各个运载工具的腹板24c的狭槽,就像轨道副29a、29b的相对置的轨道容纳腹板24c那样。
例如在此示出的(关于笔直模块)和在本文其它部分讨论的,具有行驶表面和推进线圈26的布置的模块例如22a(也)可以有利地,尤其是用在所示类型的分岔区域中,例如图5所示地,其中几何尺寸和速度限制可设置成和/或提供如下可能性,即(a)将工作线圈布置在分岔区域的每个分支的上游部分的仅一侧上,此外,(b)将工作线圈布置在两个分支的下游部分的两侧上,全部作为非限制性示例的方式,如在图5中的分叉模块中所示地。
照惯例用于LSM的类型的推进线圈26,按照适应本文教导的方式,每个包括一匝或多匝,它们围绕共同的轴线(即各个线圈的匝所共有的轴线)布置。在所示实施例中,线圈26是“工作线圈”,就是说线圈布置得足够接近运载工具磁体24e且当被激活时足够强地对其施加实质的推进力(与之相对应的是例如,仅仅是侧向力或转向力),以便沿所述导轨、在此沿x轴线的方向推进运载工具24。为了集中它们的磁场,所述推进线圈26可包括在本领域中已知的类型的护铁26b,且此外每一个可包括芯体(未示出)。
在分叉区域中,例如在图5中所示的类型,在所述分叉的每个分支的上游部分中的工作线圈26可被布置为足够接近运载工具磁体26,从而当在运载工具24的单一侧上的线圈被激活时,那些线圈施加足够的力以推进运载工具进入并且穿过分叉的分支,同时可选地用于(作为鳍状物、移动的轨道和/或其它切换机构的替代或补充)使运载工具24朝向特定的一个分支转移。
尽管如上所述和在本文中其它部分中所讨论的是在导轨的一个或多个区域中,推进线圈仅布置在导轨一侧的构型,应明白在一些实施例中,线圈可被放置在一个或多个这样的区域中的两侧上但仅在一侧上被激活(即如上所述的“工作”)。
对比图3B和图3C,在前者(图3B)中,工作的推进线圈26仅被布置在所述导轨的一侧上且更具体地仅布置在模块22a的一侧上,还更具体地仅布置在所述模块22a上被推进的运载工具24的腹板24c和磁体24e的一侧上;而在图3C中,工作的推进线圈26被布置在导轨的两侧上且更具体地布置在模块22a的两侧上且还更具体地布置在在所述模块22a上被推进的运载工具24的腹板24c和磁体24e的两侧上。导轨可包括具有在一侧、在两侧或以其组合方式工作的推进线圈,如在图4中示出的。实际上,给定的模块可在其限定出的导轨通路的部分上在一侧具有工作线圈26,并在所述通路的剩余部分的两侧具有工作线圈。
在导轨的一侧或两侧上包括工作的推进线圈可能因导轨的几何尺寸和/或工作要求而有需求。这通过示例的方式,仅由于其它因素例如像是成本、可得性、装配限制等等,可确定线圈在一侧、在另一侧或在两侧上的这种可能性或必要性。
例如,工作线圈可被布置的倾斜区域或其它区域的两个相对置的侧上,该区域中,运载工具装载需要更大的累积推进力被施加在所述运载工具上以便沿所述导轨、以合适的加速度(或减速度)推进它们;或相反地,工作线圈仅需被布置在笔直区域的一侧上,在所述笔直区域中未装载的运载工具需要用很小或没有加速度/减速度地被推进。
类似地,几何尺寸和速度限制可设置成和/或提供(a)将工作线圈布置在分岔区域的每个分支的上游部分的仅一侧上的可能性,另外(b)将工作线圈布置在一个或两个分支的下游部分的两侧上的可能性,如通过非限制性示例的方式,在图5的分叉模块中所示地。通过在每个分支的上游部分的仅一侧上放置或激活线圈,由那些(工作的)线圈施加的侧向力可替代或连同由鳍状物或其它切换机构施加的侧向力一起引导运载工具24移动穿过那个部分到达所选的那一个分支,当运载工具24进入那个分支时,其可被两侧的线圈(更强有力地)推进。
在模块12a及之后的等模块和22a及之后的等模块中且更广泛地,在导轨10、20的、线圈26被布置在运载工具24的磁体的相对置侧上的区域中,两组线圈可同时是工作的(如上所限定的),尽管它们无需如此。这可以例如仅由于在一侧上的线圈是“工作”线圈或例如在导轨的分叉区域的情况下,仅由于在一侧上的线圈足够接近运载工具的磁体以对其施加实质的推进力。
再次参照图3B至图3C,每个行驶表面在每个笔直区域、弯曲区域或由模块22a限定出的其它区域之内的部分,例如28a、28b,限定出平面p,其包括x轴线(即该轴线限定出下述方向,运载工具24沿该方向在该区域中被推进)或与其平行的轴线,并且所述平面p与平面m正交,所述平面m由腹板24c的、磁体24e所在的平面限定出或与其平行,如所示出地。当被激活时,每个线圈26生成轴向导向的磁场,如在附图中用箭头标示的26m所示。然而,与现有技术不同的是,在现有技术中LSM导轨的线圈如此取向从而它们各自的轴向导向的磁场26m是与由行驶表面限定出的平面p正交的,在所示实施例中,线圈26如此取向从而它们的轴向导向的场26m落在平行于平面p的平面中(同时仍正交于平面m)。此外,在所示实施例中,在由模块22a限定出的每个区域(即每个笔直区域、弯曲区域等等)(或在所述模块形成一部分的所述区域)中的多个线圈26的各自的共同轴线基本上相互对齐。在笔直区域中,“对齐”意味着直线地对齐或用另一种方式表达,在这样的区域中,场26m正交于在那些区域中被推进的运载工具的移动方向。然而,在弯曲区域中,“对齐”意味着径向地对齐,同样地在这样的区域中,场26m正交于在那些区域中被推进的运载工具的移动方向。
这在图5中进一步示出,其示出左右分叉模块22g和其构成的线圈26和行驶表面28a(进一步地,如果有的话,被并入该模块、未示出的行驶表面28b)。如通过附图上的线28m所示的:
·在汇合/分叉模块的笔直向前区域22g-a中的多个线圈26的各自的共同的轴线22m-a基本上相互对齐并且正交于运载工具(未示出)在那个区域中的移动轴线x-a;
·在汇合/分叉模块的弯曲区域22g-b中的多个线圈26的各自的共同的轴线22m-b基本上相互对齐、尽管是径向地,并且正交于运载工具(未示出)在那个区域中的弯曲的移动“轴线”x-b。
尽管图5示出了在水平移动平面内导向运载工具24的左右汇合/分叉模块,其教导可等同地应用于在竖直移动平面内的上下汇合/分叉模块和/或应用于其它相应模块,其用于在其它各自的移动平面内引导运载工具等等。并且如上所述,尽管根据本发明的某些导轨可包括在单一、共同的移动平面(例如水平的或竖直的等等)中引导运载工具的汇合/分叉模块,根据本发明的其它导轨包括在多个各自的移动平面中引导运载工具的汇合/分叉模块(例如用于水平移动平面的一个或多个模块、用于竖直移动平面的一个或多个模块等等)。
除了上述内容,分叉模块22g可包括鳍状物、移动的轨道和/或其它切换机构,以帮助在其上经过的运载工具的重新导向。就这点而言,已参考在通过引用并入本文的国际专利公布第WO2014047104号和美国专利公布第2013/00747724号中公开的切换机构,通过非限制性示例的方式,包括在那些公布文献的图20A至图20B、图22A至图22B、图24A至图24B和所附文本中公开的切换机构,全部按照适应本文教导的方式。
此外,分叉模块22g可以如下方式被构造和操作,即在那些通过引用并入本文的申请中公开的类型的分叉章节的方式,通过非限制性示例的方式,包括在那些公布文献中的图18、图20A至图26B和所附文本中公开的方式,再次按照适应本文教导的方式。
本文所述的是满足上述目的的系统和方法。将明白在附图中所示且在所附文本中讨论的实施例仅是本发明的示例并且包括本文所述内容的变型的其它实施例落在本发明的范围之内。因此通过示例的方式,鉴于某些区域、部段、模块和/或如上所述和在附图中示出的导轨的类似物分别偶尔称作“分叉”区域、部段、模块和/或等等,这样的参考标注是分别对更广泛地称作“汇合/分叉”区域、部段、模块和/或等等的缩写或参引(贯穿本说明书和所附权利要求书)。并且,替代地或作为补充,通过进一步实例的方式,尽管在此提及弯曲、汇合/分叉、笔直和/或其它区域、部段、模块和/或等等在此以位于水平或竖直移动平面,将明白它们可位于具有其它取向的移动平面中。
因此,我们提出权利要求:

Claims (37)

1.一种基于线性同步电机的运输系统包括
A.导轨,其具有多个区域,一个或多个运载工具在所述区域中被推进,其中每个这样的运载工具包括磁体,
B.多个推进线圈,其沿每个区域布置,和
C.每个线圈包括一匝或多匝,它们围绕共同的轴线布置,从而多个线圈在所述区域中的各自共同的轴线(i)基本相互对齐,并且(ii)正交于运载工具在所述区域中被推进的方向。
2.根据权利要求1所述的运输系统,其中至少一个所述区域的多个线圈布置于在其上被推进的一个或多个运载工具的磁体的相对置侧上,并且其中那些侧中至少一侧上的线圈对那些磁体施加实质的推进力。
3.根据权利要求2所述的运输系统,其中在所述运载工具的相对置侧上的线圈对磁体施加实质的推进力。
4.根据权利要求1所述的运输系统,其中至少一个所述区域的多个线圈中的工作线圈布置于在其上被推进的一个或多个运载工具的磁体的单一侧上,并且其中那些工作线圈对那些磁体施加实质的推进力。
5.根据权利要求1所述的运输系统,其中
A.至少一个所述区域的多个线圈中的工作线圈布置于
(i)在其上被推进的一个或多个运载工具的磁体的单一侧上、位于所述导轨的至少一部分,
(ii)在其上被推进的一个或多个运载工具的磁体的相对置侧上、位于所述导轨的至少另一部分,和
B.其中在所述运载工具的至少一侧上的工作线圈对那些磁体施加实质的推进力。
6.根据权利要求5所述的运输系统,其中所述磁体被布置在各自的运载工具的至少一侧上。
7.根据权利要求6所述的运输系统,其中所述磁体被布置在各自的运载工具的、与所述至少一个区域的多个工作线圈同一侧的单侧上。
8.根据权利要求1所述的运输系统,其中至少一个所述区域是弯曲的并且其中所述多个线圈在那个弯曲区域中的各自共同的轴线相互径向地对齐。
9.根据权利要求1所述的运输系统,其中至少一个所述区域是笔直的并且其中所述多个线圈在那个笔直区域中的各自共同的轴线相互直线地对齐。
10.根据权利要求1所述的运输系统,其中所述导轨被布置为沿一个或多个平面推进运载工具,所述平面包括水平平面和竖直平面中的任意个。
11.根据权利要求10所述的运输系统,其中所述导轨被布置为在两个或多个高度处推进运载工具。
12.根据权利要求11所述的运输系统,其中那些两个或多个高度包括地板高度、桌面高度和过顶高度、天花板高度中任意个。
13.在具有线性同步电机(LSM)导轨的类型的运输系统中,所述导轨具有一个或多个区域,一个或多个运载工具在所述区域中被推进,其中每个这样的运载工具包括磁体,改进在于:
A.所述导轨包括一个或多个模块,每个模块包括一个或多个推进线圈,和
B.在所述导轨的至少一个区域中的每个所述线圈包括一匝或多匝,它们围绕共同的轴线布置,从而多个线圈在所述区域中的各自共同的轴线(i)基本相互对齐,并且(ii)正交于运载工具在所述区域中被推进的方向。
14.在根据权利要求13所述的运输系统中,进一步改进在于所述模块包括任一笔直模块、弯曲模块和倾斜模块。
15.在根据权利要求13所述的运输系统中,进一步改进在于
A.至少一个所述区域的多个线圈布置于
(i)在其上被推进的一个或多个运载工具的磁体的单一侧上、位于所述导轨的至少一部分,
(ii)在其上被推进的一个或多个运载工具的磁体的相对置侧上、位于所述导轨的至少另一部分,和
B.在所述运载工具的至少一侧上的线圈对那些磁体施加实质的推进力。
16.在根据权利要求13所述的运输系统中,进一步改进在于,其中至少一个所述区域是弯曲的并且其中所述多个线圈在那个弯曲区域中的各自共同的轴线相互径向地对齐。
17.在根据权利要求13所述的运输系统中,进一步改进在于,其中至少一个所述区域是笔直的并且其中所述多个线圈在那个笔直区域中的各自共同的轴线相互直线地对齐。
18.在根据权利要求13所述的运输系统中,进一步改进在于,其中所述导轨被布置为沿一个或多个平面推进运载工具,所述平面包括水平平面和竖直平面中的任意个。
19.在根据权利要求18所述的运输系统中,进一步改进在于,其中所述导轨被布置为在两个或更多个高度处推进运载工具。
20.在根据权利要求13所述的运输系统中,进一步改进在于,其中那些两个或多个高度包括地板高度、桌面高度和过顶高度、天花板高度中任意个。
21.一种基于线性同步电机的运输系统,包括
A.导轨,其具有一个或多个区域,一个或多个运载工具在所述区域中被推进,其中每个这样的运载工具包括磁体,
B.多个推进线圈,其沿每个区域布置,
C.每个线圈包括一匝或多匝,它们围绕共同的轴线布置,从而多个线圈在所述区域中的各自共同的轴线(i)基本相互对齐,并且(ii)正交于运载工具在所述区域中被推进的方向,
D.至少一个所述区域是分叉区域,其具有以下任意个
i)将运载工具从分叉的共同上游部分导向至所述分叉的下游部分的两个或更多分支中的任一个,
ii)将运载工具从在所述分叉的下游部分的两个或更多分支中的任一个导向至所述分叉的共同上游部分。
22.根据权利要求21所述的运输系统,包括在竖直移动平面内的一个或多个分叉区域。
23.根据权利要求21所述的运输系统,包括在多个各自移动平面内的一个或多个分叉区域。
24.根据权利要求21所述的运输系统,其中所述分叉区域包括在由所述分叉区域限定出的移动平面中的左右、上下或其它分叉中的任意个。
25.根据权利要求21所述的运输系统,其中所述分叉区域包括在所述分叉的上游部分的导轨的仅一侧上的多个工作线圈。
26.根据权利要求25所述的运输系统,其中所述分叉区域包括布置在所述分叉的下游部分中的分叉的至少一个分支中的导轨的两侧上的多个工作线圈。
27.根据权利要求21所述的运输系统,其中所述分叉区域包括在所述导轨的两侧上的多个线圈。
28.根据权利要求27所述的运输系统,其中在所述分叉区域的上游部分中的导轨的仅一侧上的多个线圈被激活从而施加侧向力以将运载工具推进至所选的一个分支。
29.根据权利要求21所述的运输系统,其中在所述导轨的两侧上的多个线圈在布置在所述分叉区域的下游部分中的所述分叉的至少所选分支中被激活。
30.根据权利要求21所述的运输系统,其中所述磁体被布置在各自的运载工具的至少一侧上。
31.根据权利要求30所述的运输系统,其中所述磁体被布置在各自的运载工具的、与所述多个线圈在所述至少一个区域中所布置的同一侧的单侧上。
32.一种与线性同步电机运输系统连用的运载工具,所述运载工具包括
A.居中布置的磁体,以通过磁力耦合在导轨中的推进线圈,
B.所述运载工具远离所述磁体地接合所述导轨的行驶表面,其中这样的接合可以是直接的和间接的之中的任一种。
33.根据权利要求32所述的运载工具,其中所述运载工具包括轮、轴承、滑动件之中的任意个,以有利于这样的间接接合。
34.根据权利要求32所述的运载工具,其用于与根据权利要求1、13和31中任一项所述的运输系统连用。
35.根据权利要求32所述的运载工具,包括大体平坦的中部,所述磁体布置在其上。
36.根据权利要求35所述的运载工具,包括在远离所述中部处的一个或多个端部上的一个或多个凸缘部。
37.根据权利要求36所述的运载工具,包括布置在所述一个或多个端部上的运载工具、轴承、滑动件之中的任意个。
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