CN107666972B - 线性感应电动机式重量分拣机 - Google Patents

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Abstract

一种输送机以及用于称重被输送的物体或依据重量分拣它们的方法。该输送机包括具有导电辊的输送带，限定沿着运载路径的辊致动区域的线性感应定子使导电辊以恒定的转矩沿着侧向方向转动。由于被输送的物体的侧向加速度与该物体的重量成反比，因此相比于较重的物体，较轻的物体侧向移动更远并且速度更大。因此可以根据被输送的物体的侧向加速度、速度或位移来确定它们的重量。并且物体依据重量而从带的侧面被分拣出来。

Description

线性感应电动机式重量分拣机
技术领域
本发明总体上涉及动力驱动的输送机，并且更具体地涉及具有电磁致动的物体支撑辊的输送带，该物体支撑辊用于使被输送的物体从主输送方向转向。
背景技术
许多生产操作使用重量测量来进行质量控制。例如，饮料包装设备可以称量多个罐的包装箱以使得具有泄漏或被不正确填充的罐的箱子能够被从生产线剔出并移除。通常使用包括称重秤上的一段输送带的检重器来对箱子进行称重。被定位在生产线上的检重器一次仅能够称重一个箱子。当另一个箱子被称重时，接连的箱子必须被隔开间隙或者停止进入检重器输送带。并且许多检重器要求箱子被停下以便精确测量。开始和停止输送机以及使箱子隔开间隙会减慢生产速度。
发明内容
体现本发明的特征的输送机的一种型式包括在带行进方向上沿着运载路径前进的输送带。该输送带具有多个辊，该多个辊能够在相对于带行进方向横向的侧向方向上转动。线性定子在辊致动区域内邻近输送带设置，该辊致动区域沿着运载路径从区域入口延伸至区域出口。用作转子的辊中的每个与线性定子一起形成转矩恒定的线性感应电动机，该线性感应电动机使辊在辊致动区域内在侧向方向转动。在输送带上被输送的物体被辊的转动推动而以与物体的重量成反比的平行于侧向方向的速度离开辊致动区域。
体现本发明的特征的输送机的另一种型式包括在带行进方向上沿着运载路径前进的输送带。该输送带具有多个辊，该多个辊能够在相对于带行进方向横向的侧向方向上转动。线性电动机定子邻近输送带、并产生行进的电磁通波，该行进的电磁通波在辊致动区域内沿着输送带在相对于带行进方向横向的方向上传播，该辊致动区域沿着输载路径从区域入口延伸至区域出口。辊包括导电材料，当辊通过辊致动区域时行进的磁通波在导电材料中感生涡流。该涡流产生与行进的磁通量波相互作用的反应电磁场，以在辊中产生使它们沿着侧向方向转动的转矩。该转矩是恒定的、足以使在辊致动区域内的辊以恒定的足够的角加速度加速，以便平行于侧向方向移动在输送带上被输送的物体。被输送的物体的侧向加速度、速度和位移与被输送的物体的重量成反比。
在本发明的另一方面中，一种体现本发明的特征的用于输送物体的方法包括：(a)输送在位于输送带上的辊的顶部上的物体，该输送带沿着带行进方向前进；以及(b)通过线性感应致动通过辊致动区域的辊，以使辊在相对于带行进方向横向的方向转动，以便使每个物体沿着取决于该物体的重量的轨迹移动。
附图说明
图1是体现本发明的特征的分拣机的一部分的等距视图；
图2A至图2D描绘了使物体转向或顺应到图1的分拣机的侧面的顺序；
图3A至图3D描绘了使较轻的不合格品从图1的分拣机的侧面移出的顺序；
图4描绘了图1的分拣机上的被输送物体的加速度、速度和侧向位移作为时间的函数的曲线；
图5是在如图1中的分拣机上被输送的轻的和重的物体的轨迹的曲线图；
图6A和图6B示出了图1的分拣机的两个顺序等距视图，该分拣机具有用于测量被输送物体的侧向位移的传感器；和
图7A至图7D描绘了如图1中的分拣机的顺序等距视图，该分拣机具有多个辊致动区域。
具体实施方式
图1示出了体现本发明的特征的称重和分拣输送机的一部分。输送机10包括输送带12，输送带12具有成列的辊14，辊14能够绕着转动轴线16转动。在该示例中，转动轴线16平行于带行进方向18，使得辊14在它们的顶点沿着垂直于带行进方向18的侧向方向20转动。辊能够可选地以它们的轴线相对于带行进方向18倾斜的方式布置。在这种情况下，辊将沿着相对于带行进方向18横向但不垂直的方向旋转。在本说明书的其余部分中，辊14被示出为沿着垂直于带行进方向的侧向方向20转动。
图1中所示的示例性输送带12是模块化塑料输送带，该输送带由在铰链接头24处连结在一起的带模块的列22构成、并且被马达驱动的链轮或鼓(未示出)在带行进方向18上沿着上部运载路径26连续地驱动。辊14是由诸如铝或铜的导电材料制成或者包含由这种材料制成的元件的圆柱形辊。为了更好地抓住被输送的物体，辊14具有高摩擦外表面，该高摩擦外表面可经纹理化处理或涂覆有诸如橡胶、弹性体或其它弹性材料的高摩擦材料。
线性电动机定子30沿着运载路径26的一部分邻近输送带14设置。在该示例中，定子30沿着运载路径26在该运载路径和下部返回路径(未示出)之间的一部分位于输送带14的下方。定子30被布置以产生电磁通波，该电磁通波垂直于辊14的轴线16跨越定子并跨越位于输送带在定子正上方的那部分内的输送带12的宽度传播。行进的磁通波在辊14的导电材料中感生涡流。电流产生与定子磁通波相互作用的反应磁场以在辊14中产生恒定的转矩，该辊14在线性感应电机或LIM中作为定子30的转子。该转矩使得辊在它们的顶点沿着侧向方向20转动。定子30的尺寸限定了辊致动区域32的范围，该辊致动区域32从该区的入口端34跨越运载路径26的宽度延伸至下游的出口端35。分拣输送机还包括诸如带式输送机、辊式输送机或滑槽的旁路输送机36，以接收在通过辊致动区域32时被致动的辊14从输送带12的侧面38移离的物体。在旁路输送机36的紧接下游的侧栏40防止物体在旁路输送机36的下游直接离开输送带12的侧面38。
图2A至图2D示出了基于重量的质量控制输送系统中的LIM致动分拣机10的运行。在图2A中，在本示例中为经填充的箱体B的物体被示出为正在进入线性电动机定子30上方的辊致动区域32。输送带12上的通过致动区域32的辊14借助定子的磁通波而沿着侧向方向20转动。由于由LIM定子30产生的辊14的转矩大体上是恒定的，因此辊的加速度也是恒定的、并且与辊14顶上的箱体B的重量成反比。辊14随着它们与输送带12一起通过致动区域32行进而转动得越来越快。辊14通过辊致动区域使箱体B沿着侧向方向20加速、并如图2B所示地朝着侧面38推动箱体B。在离开辊致动区域32时，支撑箱体B的辊达到最终速度vf，辊如图2C所示地以该速度向该区域的出口端35的下游继续滑行而不会进一步加速，直到箱体接触图2D中的侧栏40。因此，箱体B的侧向位移速率在辊致动区域32内增加，并且在辊14不再被致动而是被允许滑行的下游保持不变。
图3A至图3D描绘了带有不合格的重量不足的箱体B'的重量分拣机10的运行。图3A至图3D中的重量不足的箱体B'的运动与图2A至图2D中的较重的箱体B的运动的不同之处在于：箱体B'侧向行进得更快。这是由于辊的加速度和箱体的侧向加速度与该箱体的重量成反比。因此，较轻的箱体B'在较重的箱体B在图2D中到达侧栏40的位置上游的位置处到达输送带12的侧面38。位于护栏40上游的旁路输送机36接收从输送带12被分拣出的不合格的重量不足的箱体B'。在如图2A至图2D及图3A至图3D所示的分拣机中，箱体B和箱体B'通常将在特定的侧向位置进入致动区域32，该特定的侧向位置诸如为沿着输送带12与旁路输送机36相反的侧面39对齐的侧向位置。
图4示出了在辊顶上被输送的物体的运动方程的曲线。时间tf表示物体通过辊致动区域时所经历的时间，该时间从时间t＝0开始测量。该时间段tf取决于输送带的速度以及致动区域沿着运载路径的长度。如底下的曲线所示，在该时间tf内，物体受到恒定的加速度a。该加速度a的幅值与物体的重量成反比。如中间的曲线所示，在该时间期间，物体以及支撑该物体的辊的侧向速度v随着时间t线性增加。物体的侧向位移x随着时间变量t的平方而增加。一旦物体离开辊致动区域的端部，即对于t>tf，加速度下降到零，并且物体以恒定的速度vf侧向滑行。物体在辊致动区域下游的侧向位移x随着时间t而线性增加。图4的曲线描绘了理想情况，其中所有带有负载的辊上的转矩是恒定的，辊轴承的摩擦是可忽略的，并且物体不会在辊的外表面上滑动。由于较重物体的加速度小于较轻物体的加速度，因此较重物体在离开辊致动区域时达到的速度vf较小。并且与加速度一样，速度vf与物体的重量成反比。同样，侧向位移x与物体的重量成反比，因此较轻的物体在相同的时间内比较重的物体行进更长的侧向距离。因此物体的重量可以根据它的最终速度vf、它的位移x或它的加速度a来确定。
图5示出了沿着如图1至图3中的输送机的运载路径的重的和轻的物体的轨迹，图5是沿着带行进方向18前进的输送带上的物体的轨迹的俯视图。侧向位移由横轴x给出；带行进方向上的位移由纵轴y给出。该输送带被认为是以恒定的速度沿着带行进方向前进。辊致动区域的入口端34与x轴重合。出口端35由虚线表示。实线轨迹42表示重的物体的轨迹。虚线轨迹44表示轻的物体的轨迹。在距离辊致动区域的入口端34的给定距离ym处的两个轨迹42、44之间的水平距离d表示重的和轻的物体的侧向位移x之间的差异，该水平距离d是重的和轻的物体重量差异的量度。在辊致动区域内，物体遵循抛物线轨迹，对于该抛物线轨迹，x∝y2。在辊致动区域的下游，轨迹是线性的、并且x∝y。由于轨迹示出在沿着运载路径的任何测量位置ym的侧向位移x，因此可以根据物体轨迹确定该物体的重量。
图6A和图6B示出了一种不间断的检重器46，该检重器46包括形成辊致动区域32的定子30，辊轮面式输送带12连续地前进通过该辊致动区域32。传感器48被示出为定位在输送带12的侧面，该传感器48例如为激光测距仪或者输出可以用于确定箱体B的侧向位移、侧向速度或侧向加速度的任何传感器系统。当输送带12沿着带行进方向18前进通过辊致动区域32时，定子30使辊转动并沿着侧向方向20推动箱体B。如图6A至图6B的进程所示，从箱体在其前进通过辊致动区域32时的侧向运动，可以根据箱体从带12的一侧到另一侧的移动的侧向加速度、速度或位移来利用传感器48的输出50确定箱体的重量。
称重和分拣功能可以被组合在图7A至图7D的系统中。称重和分拣系统52使用如图6A至图6B所示的位于具有传感器48的上游辊致动区域32内的第一定子30来确定箱子B的重量、并在输送带12沿着带行进方向18前进时沿着侧向方向20移动该箱子B。称重功能以图7A至图7B的顺序示出。在图7C和图7D中，箱体被通过由下游定子30'形成的下游辊致动区域32'的被致动的带辊14在侧向方向20上从输送带12的侧面38分拣离开、并进入到卸料输送机36上。在侧向方向20上未被移动得足够远而不足以被分拣到卸料输送机36上的较重的箱体将继续沿着输送线路往下进行进一步处理。
虽然已经相对于一些优选的型式详细描述了本发明，但是其它型式也是可能的。例如，所使用的传感器可以是视觉系统，该视觉系统根据从对象的轨迹导出的侧向加速度、速度或位移来计算对象的重量。在所描述的所有型式中，被输送的物体直接骑在包括导电材料以用作线性感应电动机的转子的带辊上。但是导电带辊不必直接接触被输送的物体。替代地，导电辊可以用于驱动一个或多个物体支撑带辊以跨越该带侧向移动物体。并且，由一系列沿着运载路径的定子形成的一系列辊致动区域可以用于在位于沿着运载路径间隔排布(间隔开)的位置的多个卸料点处将不同重量的物体从输送带的侧面分拣离开，其中较轻的物体在较重物体的上游被分拣离开。因此，如这几个示例所表明的，权利要求的范围并不意味着局限于用于描述本发明的示例性型式的细节。

Claims (20)

1.一种输送机，包括：
输送带，所述输送带在带行进方向上沿着运载路径前进，所述输送带具有多个辊，所述多个辊能够在相对于所述带行进方向横向的侧向方向上转动；
邻近所述输送带位于辊致动区域内的线性定子，所述辊致动区域沿着所述运载路径从区域入口延伸至区域出口；
其中，用作转子的所述辊中的每个与所述线性定子一起形成转矩恒定的线性感应电动机，所述线性感应电动机使所述辊在所述辊致动区域内在侧向方向转动，使得在所述输送带上被输送的物体被所述辊的转动推动，而平行于所述侧向方向以与所述物体的重量成反比的速度离开所述辊致动区域；
所述输送机还包括传感器，所述传感器在沿着所述运载路径位于所述辊致动区域的所述区域入口的下游的传感器位置处对所述被输送的物体的侧向加速度、侧向速度或侧向位移进行测量，以将所述测量转换为物体重量。
2.根据权利要求1所述的输送机，其特征在于，所述辊被停止致动、并在离开所述辊致动区域时被允许滑行。
3.根据权利要求1所述的输送机，其特征在于，还包括在沿着所述运载路径间隔排布的位置处的一个或多个卸料点，所述物体在所述卸料点从所述输送机的侧面传离，其中，所述物体根据它们的重量而被分拣。
4.根据权利要求3所述的输送机，其特征在于，包括两个或更多个卸料点，并且较轻的物体在较重的物体的上游被分拣离开。
5.根据权利要求3所述的输送机，其特征在于，所述运载路径上最重的物体的侧向位移不足以使所述最重的物体从所述输送机的所述侧面传离。
6.根据权利要求1所述的输送机，其特征在于，包括一系列线性定子，所述一系列线性定子沿着所述运载路径限定一系列辊致动区域。
7.根据权利要求1所述的输送机，其特征在于，所述辊与所述被输送的物体直接接触。
8.根据权利要求1所述的输送机，其特征在于，所述输送带还具有物体支撑辊，所述物体支撑辊转动由转动的辊转动。
9.根据权利要求1所述的输送机，其特征在于，所述侧向方向垂直于所述带行进方向。
10.一种输送机，包括：
输送带，所述输送带在带行进方向上沿着运载路径前进，所述输送带具有多个辊，所述多个辊能够在相对于所述带行进方向横向的侧向方向上转动；
线性电动机定子，所述线性电动机定子邻近所述输送带、并产生行进的电磁通波，所述行进的电磁通波在辊致动区域内沿着所述输送带在相对于所述带行进方向横向的方向上传播，所述辊致动区域沿着所述输载路径从区域入口延伸至区域出口；
其中，所述辊包括导电材料，当所述辊通过所述辊致动区域时所述行进的磁通波在所述导电材料中感生涡流，所述涡流产生与所述行进的磁通波相互作用的反应电磁场，以在所述辊中产生使它们沿着所述侧向方向转动的转矩；
其中，所述转矩是恒定的、足以使在所述辊致动区域内的所述辊以恒定、足够的角加速度加速，以平行于所述侧向方向移动在所述输送带上被输送的物体，并且所述被输送的物体的侧向加速度、侧向速度和侧向位移与所述被输送的物体的重量成反比；
所述输送机还包括传感器，所述传感器测量所述被输送的物体在所述辊致动区域的所述区域入口的下游沿着所述运载路径的预定位置处的侧向位移，以将所述侧向加速度、侧向速度或侧向位移转换为物体重量。
11.根据权利要求10所述的输送机，其特征在于，所述辊被停止致动、并在离开所述辊致动区域时被允许滑行。
12.根据权利要求10所述的输送机，其特征在于，所述辊在离开所述辊致动区域时以恒定的速度在所述侧向方向转动。
13.根据权利要求10所述的输送机，其特征在于，还包括在沿着所述运载路径间隔排布的位置处的一个或多个卸料点，所述物体在所述卸料点从所述输送机的侧面传离，其中，所述物体根据它们的重量而被分拣离开。
14.根据权利要求13所述的输送机，其特征在于，所述运载路径上最重的物体的侧向位移不足以使所述最重的物体从所述输送机的所述侧面传离。
15.根据权利要求10所述的输送机，其特征在于，包括一系列线性马达定子，所述一系列线性马达定子沿着所述运载路径限定一系列辊致动区域。
16.根据权利要求10所述的输送机，其特征在于，所述辊直接与所述被输送的物体相接触。
17.根据权利要求10所述的输送机，其特征在于，所述输送带还具有物体支撑辊，所述物体支撑辊由转动的辊转动。
18.根据权利要求10所述的输送机，其特征在于，所述侧向方向垂直于所述带行进方向。
19.一种用于输送物体的方法，包括：
输送在位于输送带上的辊的顶部上的物体，所述输送带沿着带行进方向前进；
通过线性感应致动通过辊致动区域的所述辊，以使所述辊在相对于所述带行进方向横向的方向转动，以便使每个物体沿着取决于所述物体的重量的轨迹移动；以及
在沿着运载路径位于所述辊致动区域的区域入口的下游的传感器位置处对所述被输送的物体的侧向加速度、侧向速度或侧向位移进行测量，以将所述测量转换为物体重量。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括依据重量将物体从所述输送带的侧面分拣离开，其中较轻的物体在较重的物体的上游被分选离开。
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