CN105873683B - 电磁致动的分拣装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有电磁致动的辊的分拣传送装置，用于使物品分拣离开传送装置的一侧或者两侧。线性定子产生磁通量波，其使物品支撑辊内的转子旋转，并且选择其旋转方向。根据一种形式，磁通量波旋转辊以改变分拣方向。根据另一种形式，磁通量波使得一组辊或者另一组正交放置的辊与被传送的物品接触。

Description

电磁致动的分拣装置
技术领域
本发明通常涉及动力驱动的传送装置，并且更具体地涉及具有电磁致动的可转向辊的分拣传送装置。
背景技术
分拣传送装置或者分拣装置用于选择性地改变被传送物品的方向从而使传送装置或者终端在分拣装置的一侧或另一侧上卸货。该分拣装置的一个实例为旋转分拣装置，其具有安装在各个可枢转组件上的辊阵列。该组件被枢转、或者旋转从而将辊定向以引导被传送的物品沿着轨道向分拣装置的任一侧或者正向前方。辊可以自由旋转，并且依赖供给到分拣装置上的物品的动量沿着物品选定的轨道向前运送物品，或者辊可以通过带提供动力以沿着其轨道推进物品。旋转和辊致动机构限制了物品支撑辊的密度，从而又限定了最小包装尺寸。另外，致动机构会大而且吵闹。
发明内容
一种形式的体现本发明特征的分拣装置包括平台和由平台支撑的多个辊。至少一些辊具有转子，其可以围绕旋转轴线旋转。由平台支撑的电枢元件与多个辊关联。线性定子使磁通量波传播通过平台。磁通量波与转子和电枢元件互相作用。控制器控制磁通量波的幅值和传播方向以选择性地旋转具有转子的辊，并且选择性地激励电枢元件，以沿着选定的分拣方向分拣辊的顶上传送的物品。
另一种形式的体现本发明的特征的分拣装置包括多个由平台支撑的辊组件。每个辊组件包括能围绕竖直轴枢转的支架。并且每个支架具有电枢元件。每个辊组件还具有带有转子的辊，转子能围绕旋转轴线在支架内旋转。线性定子使磁通量波传播通过平台。磁通量波与转子相互作用以使辊围绕它们的旋转轴线旋转。磁通量波还与电枢元件相互作用以围绕支架的竖直轴线枢转支架，以改变辊的旋转轴线的定向。
在本发明的另一方面，一种分拣装置包括第一和第二辊，由具有长度和宽度的平台支撑。第一辊具有能围绕第一轴向旋转的转子。第二辊能围绕垂直于第一轴向的第二轴向旋转。第二辊具有电枢元件。第二辊能在高于第一辊水平高度的第一水平高度和低于第一辊水平高度的第二水平高度之间运动。线性定子传播磁通量波，磁通量波沿着第二轴向行进并且通过第一和第二辊。磁通量波与转子相互作用以使第一辊围绕第一轴向旋转，并且与电枢元件相互作用以使第二辊移动通过低于第一辊水平高度的第二水平高度。
附图说明
本发明的这些方面和特征及其优势，将在如下说明书、随附的权利要求书和附图中更详细的进行说明，在附图中：
图1为体现本发明特征的分拣装置的一部分的等比例视图；
图2为示出用于图1的分拣装置的线性磁场发生定子的等比例视图；
图3为图1的分拣装置中的辊的放大视图，示出了辊的转子中感应的循环电流；
图4A-4C为图2定子的侧视图，示出随着磁场从图中的左移动到右的磁通量形式；
图5A和5B为图1中的分拣装置的一侧的放大正视图，成一条直线的辊处于上升和降低位置中；
图6A-6C为具有本发明的特征的旋转分拣装置的等比例视图，示出了旋转位置之间的过渡；
图7为图6A的旋转分拣装置的辊组件的放大等比例视图；
图8A-8E为图6A的旋转分拣装置的等比例视图，示出了纸板箱的分拣；并且
图9为与图1或图6A中的分拣装置可一同使用的控制系统的框图。
具体实施方式
体现本发明特征的一种分拣传送装置的形式如图1所示。分拣装置10具有支撑在框架(如平台14)上的多个第一和第二辊12，13，所述框架安装在传送装置构架11中。在该实例中，第一辊12为长辊，并且第二辊13为3个一组布置在支架15内的短辊。每个长辊12由端部支撑件16支撑在相反端部(仅示出一个位置以简化附图)。长辊12在平行于平台14的长度的轴线方向具有限定旋转轴线18的轴17。短辊13具有沿旋转轴线20支撑在支架15内的轴19，该旋转轴线在平行于平台14宽度并且垂直于长辊的轴线18的轴线方向上。
也如图2所示，长辊12为圆柱形并且由导电材料制成，例如铝或者铜。铝或铜能够形成辊的外表面，或者铝或铜可以由另一种材料覆盖，例如可以表现出期望特性以与所传送物品接触的塑料或弹性体材料。辊12如图2所示为中空导电管。容纳在图1的平台14内的为磁场源，例如线性感应马达的定子36。线性定子36具有一连串的电极38，其被激励可以产生沿着定子长度行进的磁通量波，传播方向40通过平台的宽度。电极38由通常围绕电极缠绕并且连接到传统的三相交流电源(没有示出)上的线圈绕组(没有示出)加电。如图3和4A-4C所示，沿着定子36行进的磁通量波42在接近电感应辊12的位置感应出循环电流I。电流I产生磁场，其抵抗定子36所产生的磁场的通量变化。定子场(初级磁场)与感应磁场(次级磁场)之间的相互作用产生力，该力使得辊在辊顶端处以与传播方向40相反的旋转速度ω和切向速度v旋转。采用这种方式，沿着箭头22的方向从图1的给料传送装置供给到长辊12上的物品沿横向44被推离分拣装置10的一侧。如果磁波的传播方向在定子中被反向，那么辊12沿着相反方向旋转并且推动物品以相反横向方向44’离开另一侧。长辊的旋转轴线18垂直于定子波传播方向40并且平行于带行进的方向24，这会使得辊推动被传送的物品沿垂直于或者横向于给料方向22的方向44通过平台14。
前面对于操作的说明适用于当短辊13的水平高度46低于长辊12的水平高度47时，如图5B所示，使得物品36跨骑在长辊上。(提及的水平高度是辊的顶部高于平台的顶面的高度。并且当辊被描述为高于或者低于另一个辊时，指的是辊的水平高度)。支架15具有含铁基底48，其用作电枢。平台14和基底之间的弹簧50向上偏压短辊支架15。当通量波的电磁场存在并且旋转长辊12时，它产生磁力，类似电磁体，并且向下吸附含铁电枢，压缩弹簧50并且将短辊降低到低于长辊。长辊12可具有高摩擦的橡胶或者弹性外涂层，用于更好地在传送物品上抓握，并且逐渐地制动供给到分拣装置上的物品。当定子被解除激励并且磁通量不存在时，如图5A所示，支架15被释放并且弹簧50向上推动支架，从而短辊32的水平高度46高于长辊12的水平高度47。采用这样的方式，沿箭头22的方向被供给到分拣装置10上的物品36(如图1所示)骑行通过抬高的短辊13，并且离开分拣装置的相反端，如箭头23所示。该实施例中所示短辊13为不被提供动力的无源辊。但是它们可以被制成是导电的并且采用双轴x-y线性定子提供动力，该线性定子在沿着分拣装置的长度和宽度产生正交的磁通量波，以选择性地旋转两组辊。因此，图1的分拣装置10可以将进入分拣装置(箭头22)的物品分拣到长辊顶部的任一侧(箭头44，44’)，或者通过使得物品在升高的短辊13上通过平台长度(箭头23)旁路分拣。
另一种形式的分拣装置51如图6A所示。辊组件52安装在例如平台54的框架中的腔内。线性定子36被支撑在平台结构中，并且用于沿着传播方向56或者与其相反的方向使得磁通量波传播通过平台54的宽度。辊组件52支撑接收在辊62钻孔60内的轴58的端部。如同图1的分拣装置中的辊12和13，辊62具有导电转子，其中由线性定子产生的磁场在转子中感应出电流，电流产生磁场。两个磁场的相互作用使得转子旋转。辊的旋转方向由定子的磁通量波的方向确定。
辊组件52布置成围绕竖直轴线在腔中枢转或者旋转。如图7所示，辊组件52包括在基座66上的圆形支撑环64。基座由导电材料制成或者包括导电材料以使得基座为导电元件，其用作能使得辊组件在定子产生的磁通量波的影响下旋转的电枢。辊组件52还包括由容纳在环64中的凹槽中的弹簧70向下偏压的柱塞68。附接在平台上的定位结构72限定三个棘爪74A，74B和74C。在图7和6A中，柱塞示出在中间棘爪74B中，引导物品径直通过平台54。为了稳定的定位，柱塞68具有匹配的形状以补充棘爪的形状。凹陷的棘爪74和凸出的柱塞68两者都是圆形的，以允许辊组件从棘爪位置到棘爪位置平滑旋转。图6B和6C表示辊组件从中间棘爪74B到侧棘爪74A的枢转。在图6B中，随着定子波感应电枢66以围绕其竖直轴线76顺时针枢转，柱塞抵抗弹簧压力向上缩进。在连续棘爪之间形成的脊78使得弹簧70压缩。在用作凸轮随动件的柱塞68越过脊78之后，它在弹簧压力下向下滑动到下一个棘爪74，以与平台54的侧面倾斜角度α来定位辊62。位于定位结构的相反的端部处的停止件80限制了围绕中心棘爪74B的旋转角度的范围。为了使辊组件54返回到其中间位置，交流电源能产生沿着线性定子在相反方向上的短磁脉冲。
图6A的分拣装置51的操作在图8A-8E中示出。在图8A和8B中，辊组件52枢转到其不分拣通过位置，其中柱塞68位于中间棘爪74B内。物品82沿主要传送方向84被供应到分拣装置51，在辊62顶部。物品82的动量沿着非致动辊62运送它，如图8B所示。(采用双轴线定子，辊当其处在一条线上0°位置时能被致动以旋转)。如果辊62没有旋转并且没有被致动以旋转，那么物品通过分拣装置并且沿着箭头86的方向离开。如果分拣装置被激励从而产生可以枢转辊组件52并且沿着箭头88的方向旋转辊62的磁通量波，如图8C-8E所示，那么物品的向前的动量引起的速度与致动的旋转辊62引起的速度的向后倾斜的分量的组合会导致物品具有净速度通过平台的宽度，分拣出物品82沿着箭头90的方向远离分拣装置的一侧。使线性定子的场的方向反向，使得辊组件52旋转并且分拣物品远离相反的一侧。
如图9所示，控制器，例如可编程逻辑控制器、计算机或者其它智能设备，控制交流电源96的输出的频率、相位和幅值(包括开和关)。交流电源输出的相位确定磁通量波的传播方向98以及由此确定分拣方向。辊上的编码器或者连接到控制器的视觉系统92允许物品轨迹的闭环精确控制。
用于该说明书和权利要求书的术语“平台”一般来讲用于指任意类型的框架、基座或者支撑结构，并且术语“竖直的”并不是用于限制到其严格的意义“垂直于水平的”，而是用于通常参考指示垂直于辊平面的方向，通常(但不总是)是水平平面。
尽管已经参考几个示例性形式详细描述了本发明的特征，但是其它形式也是可能的。例如，转子可以包括电极，并且由含铁材料制成从而与线性定子形成可变磁阻马达。或者马达可以包括永久磁体电极并与线性定子一起形成同步马达。类似的，电枢可以由含铁材料或永磁体制成以与定子形成可变磁阻马达或同步马达。作为另一个实例，多个分拣装置可以沿着传送装置生产线串联从而分拣物品至很多目的地。因此，正如这几个实例所暗示的，权利要求书的范围并不是为了限制到用于描述本发明特征和优点的实例形式的细节。

Claims (23)

1.一种分拣装置，包括：
平台；
由所述平台支撑的多个辊，
其特征在于
所述辊中的至少一些辊具有能围绕旋转轴线旋转的转子，并且
所述分拣装置还包括：
由所述平台支撑并且与所述多个辊关联的多个电枢元件；
线性定子，其使磁通量波传播通过所述平台，所述磁通量波与所述转子和所述电枢元件相互作用；
控制器，其控制所述磁通量波的幅值和传播方向，以选择地旋转具有转子的辊和选择地激励所述电枢元件，以沿选定的分拣方向分拣在辊的顶部传送的物品。
2.根据权利要求1所述的分拣装置，其特征在于，还包括由所述平台支撑并且能围绕竖直轴线枢转的多个支架，其中所述辊被支撑在所述支架中。
3.根据权利要求2所述的分拣装置，其特征在于，所述电枢元件附接到所述支架，并且所述磁通量波使所述支架围绕所述竖直轴线枢转以改变所述辊的旋转轴线的定向和分拣方向。
4.根据权利要求1所述的分拣装置，其特征在于，所述多个辊包括长辊和短辊，所述长辊具有能围绕平行于第一方向的旋转轴线旋转的转子，所述短辊能围绕平行于与第一方向垂直的第二方向的旋转轴线旋转，其中所述电枢元件联接到短辊以在高于长辊水平高度的第一水平高度和低于长辊水平高度的第二水平高度之间选择性地移动短辊，所述第一水平高度用于沿第一方向在所述短辊顶上移动被传送的物品，所述第二水平高度用于沿第二方向在所述长辊顶上移动被传送的物品。
5.一种分拣装置，包括：
平台；
由所述平台支撑的多个辊组件，每个所述辊组件包括：
支架，其能围绕竖直轴线枢转；
辊，其支撑在所述支架中，
其特征在于
所述支架具有电枢元件，并且
所述辊具有能围绕旋转轴线旋转的转子，并且
所述分拣装置还包括
线性定子，其使磁通量波传播通过所述平台，所述磁通量波与所述转子相互作用以使所述辊围绕其旋转轴线旋转，并且与所述电枢元件相互作用以定向所述辊的旋转轴线。
6.根据权利要求5所述的分拣装置，其特征在于，所述转子是导电的并且与所述定子形成感应马达。
7.根据权利要求5所述的分拣装置，其特征在于，所述转子包括由含铁材料制成的电极，并且与所述定子形成可变磁阻马达。
8.根据权利要求5所述的分拣装置，其特征在于，所述转子包括永磁体并且与所述定子形成同步马达。
9.根据权利要求5所述的分拣装置，其特征在于，所述电枢元件是导电的并且与所述定子形成感应马达。
10.根据权利要求5所述的分拣装置，其特征在于，所述电枢元件包括由含铁材料制成的电极，并且与所述定子形成可变磁阻马达。
11.根据权利要求5所述的分拣装置，其特征在于，所述电枢元件包括永磁体并且与所述定子形成同步马达。
12.根据权利要求5所述的分拣装置，其特征在于，进一步包括与每个所述辊组件关联的固定棘爪，并且其中每个支架包括柱塞，所述柱塞与支架一起枢转并且被接收在一个或另一个所述棘爪内以设置所述辊的旋转轴线。
13.根据权利要求12所述的分拣装置，其特征在于，还包括在所述棘爪的每个端部处以限制所述支架的角度枢转范围的停止件。
14.一种分拣装置，包括：
平台，其具有长度和宽度；
由所述平台支撑的多个第一辊，
其特征在于
所述多个第一辊具有能围绕第一轴向旋转的转子，并且
所述分拣装置还包括：
由所述平台支撑用于围绕垂直于所述第一轴向的第二轴向旋转的多个第二辊，其中所述多个第二辊具有电枢元件并且能在高于所述多个第一辊的水平高度的第一水平高度和低于所述多个第一辊的水平高度的第二水平高度之间运动；
线性定子，其使磁通量波沿着所述第二轴向传播通过所述多个第一和第二辊；
其中，所述磁通量波与所述转子相互作用以围绕所述第一轴向旋转所述多个第一辊，并且与所述电枢元件相互作用以将所述多个第二辊移动到低于所述多个第一辊的水平高度的第二水平高度。
15.根据权利要求14所述的分拣装置，其特征在于，所述多个第一辊中的辊跨越所述平台的宽度沿第一路线对齐，并且所述多个第二辊中的辊跨越所述平台的宽度沿交错的第二路线对齐。
16.根据权利要求14所述的分拣装置，其特征在于，还包括弹簧，其朝向高于所述多个第一辊的水平高度的第一水平高度向上偏压所述多个第二辊。
17.根据权利要求16所述的分拣装置，其特征在于，当所述线性定子被解除激励并且没有磁通量波时，所述弹簧将所述多个第二辊向上推动到所述第一水平高度。
18.根据权利要求14所述的分拣装置，其特征在于，所述多个第一辊的轴向长度比所述多个第二辊的轴向长度长。
19.根据权利要求14所述的分拣装置，其特征在于，所述多个第一辊具有高摩擦外表面。
20.根据权利要求14所述的分拣装置，其特征在于，所述多个第二辊包括转子，并且所述线性定子使第二磁通量波沿着所述第一轴向传播通过所述多个第二辊，所述第二磁通量波与所述多个第二辊的转子相互作用以使所述多个第二辊围绕所述第二轴向旋转。
21.根据权利要求14所述的分拣装置，其特征在于，所述转子是导电的并且与所述定子形成感应马达。
22.根据权利要求14所述的分拣装置，其特征在于，所述转子包括由含铁材料制成的电极并且与所述定子形成可变磁阻马达。
23.根据权利要求14所述的分拣装置，其特征在于，所述转子包括永磁体并且与所述定子形成同步马达。
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