CN111051227A - 带有无源导轨的单轨托盘输送机 - Google Patents

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Abstract

一种托盘输送机，具有由线性同步马达驱动的托盘。所述托盘支撑在所述输送机框架中的一对导轨上。所述托盘包括永磁体阵列，所述永磁体阵列的磁场与由线性马达定子产生的行进的电磁波相互作用，所述线性马达定子在所述导轨之间沿着所述输送机延伸，以在输送方向上推进所述托盘。

Description

带有无源导轨的单轨托盘输送机
背景技术
本发明涉及动力驱动的输送机。特别地，本发明涉及由线性同步马达驱动的托盘输送机。
在运输系统中，由线性同步马达驱动的运载器将单个运载器沿着不同的路径布线，该运输系统用于将物品输送到选定的目的地。在美国马萨诸塞州德文斯市的Magnemotion，Inc的Nathanael N.King等人于2015年3月3日申请的“Transport SystemPowered by Short Block Linear Synchronous Motors and Switching Mechanism”的美国专利No.8,967,051中描述了此类运输系统的示例。这些系统运行良好，但不容易清洁。线性马达定子的壳体具有大的、平坦的、封闭的上表面，所述上表面在食品加工应用中收集油脂和其他食物颗粒。除非被适当地清洁，否则表面可能被细菌污染。而且运输系统中的难以触及的底切表面可能会滋生这些细菌。
发明内容
体现本发明特征的托盘输送机的一种形式包括托盘，所述托盘在长度上从第一端延伸到第二端，并且在宽度上从第一侧延伸到第二侧。托盘具有沿着其长度延伸的永磁体阵列。输送机框架在输送方向上在长度上延伸。安装在输送机框架中的线性马达定子产生沿着输送机框架的长度行进的电磁波。在所述线性马达定子两侧的一对导轨在所述永磁体阵列的相对两侧上支撑所述托盘。电磁波与永磁体阵列相互作用，以在输送方向上沿着导轨推进托盘。
托盘输送机的另一种形式包括托盘，所述托盘在长度上从第一端延伸到第二端，并且在宽度上从第一侧延伸到第二侧。托盘包括物品支撑顶部和底部，所述底部具有从所述第一侧朝向所述第二侧延伸的第一平坦表面、从所述第二侧朝向所述第一侧延伸的第二平坦表面、以及在所述第一平坦表面与所述第二平坦表面之间的面向下的中心脊部。中心脊部具有沿着托盘的长度延伸的凹形凹槽。永磁体阵列容纳在所述中心脊部内部中并且沿着所述凹槽。在输送方向上限定输送路径的无源导轨在所述第一平坦表面和所述第二平坦表面下方支撑所述托盘。在导轨之间在长度上延伸的线性马达定子产生沿着输送路径行进的电磁波。用于线性马达定子的壳体具有接收在凹形凹槽中的凸形上表面。所述电磁波与所述永磁体阵列相互作用以沿着所述输送路径推进所述托盘。
托盘输送机的又一种形式包括托盘，所述托盘在长度上从第一端延伸到第二端，并且在宽度上从第一侧延伸到第二侧。输送机框架在输送方向上在长度上延伸。安装在输送机框架或托盘任一者中的线性马达定子产生沿着输送机框架或托盘的长度行进的电磁波。永磁体阵列安装在输送机框架和托盘中的另一者中并且沿着其长度延伸。一个或多个无源导轨从下方支撑托盘。电磁波与永磁体阵列相互作用，以在输送方向上沿着导轨推进托盘。
附图说明
图1A和图1B是体现本发明特征的托盘输送机的一部分的等距视图，其中托盘位于水平和倾斜的输送机部段上。
图2是图1B的托盘输送机的放大视图1B，其中将定子单轨切掉以显示定子。
图3是图2的定子单轨的一部分的放大剖视图。
图4是双向倾斜托盘输送机部段的一部分的轴测图。
图5是可以与图1A的托盘输送机一起使用的托盘的轴测底部视图。
图6是体现本发明特征的模块化托盘输送机的另一种形式的等距视图。
图7是可以与图6的托盘输送机一起使用的托盘的轴测底部视图。
图8是具有倾斜转弯和倾斜分拣部段的输送机系统的一部分的轴测图。
图9是在L形导轨上的如图5所示的托盘的等距视图。
具体实施方式
在图1A和图1B中示出了体现本发明特征的托盘输送机的一部分的一种形式。托盘输送机10包括由一系列T形支撑件构成的最小输送机框架12，每个T形支撑件包括支腿14，支腿14在支腿的顶部处具有在横向相反的方向上延伸的两个臂16、17。一对导轨18、19被支撑在一系列支撑件的臂16、17的端部，并且沿着框架12的长度限定输送路径。线性马达定子容纳在支撑在框架12中的壳体20中。两个导轨18、19在相对侧上位于定子的两侧。沿着输送机框架12的长度延伸的壳体20具有凸形弯曲的上表面21。托盘22(每个都具有嵌入的永磁体阵列)在导轨18、19上滑动，所述导轨18、19由线性马达定子沿着输送方向24推进，所述输送方向24可以是双向的。输送路径包括：一个或多个水平部段26，其中两个导轨18、19限定水平平面；以及一个或多个倾斜的或有坡面的部段28，其中导轨限定倾斜偏离水平的斜面。如图1B所示，在输送路径的倾斜部段28上倾斜偏离水平的托盘22将输送的物品30从输送机10的侧部落下。
在图2至3中示出了托盘输送机10的其他细节2。定子壳体20的凸形弯曲的上表面被示出为被切除，以露出线性马达定子32。线性定子32包括由围绕定子芯的三相绕组形成的一系列定子极面34，所述一系列定子极面34可以是无铁的以减小磁吸引力的摩擦。定子32通常由三相马达驱动器(未示出)驱动。定子产生沿着输送机10的长度行进的电磁波。行进的电磁定子波与托盘22中的永磁体阵列的磁场相互作用，以产生在输送方向24上沿着导轨18、19推进托盘的力。因此，作为施力件的永磁体托盘22与线性定子32形成线性同步马达。定子驱动器可以改变驱动相位序列，以反转电磁波的传播方向和输送方向24。作为替代方案，永磁体阵列可以代替线性定子32安装在输送机框架12中，并且线性马达定子可以代替托盘22中的永磁体阵列。在替代形式中，托盘包括线圈控制器来驱动定子。驱动定子线圈和给控制器供电的电力可由电源(诸如托盘中的可再充电电池)或通过例如从输送机框架中的初级电力线圈的感应来提供。导轨18、19是无源的，因为它们没有永磁体阵列或电磁源。导轨18、19的目的是从下方物理地支撑和引导托盘22。它们的顶部可以是凸形弯曲的，以避免汇集液体。而且它们可以是没有空隙的实心结构。
图4中示出的示例性定子壳体20是具有圆形横截面的管状单轨，其自然地具有凸形上表面21。但是壳体20可以具有除圆形以外的其他横截面。两个导轨18、19示出为具有扭曲部和转弯部，当托盘22沿着双向倾斜部段在输送方向24上前进时，所述扭曲部和转弯部调整托盘22的倾斜。圆形定子壳体20给托盘22提供在围绕壳体的纵向轴线35的宽范围的倾斜角度上倾斜的自由度。
在图5中更详细地示出了托盘22。托盘22具有平坦的物品支撑顶部36和底部37，所述顶部36和底部37在长度上从第一端38延伸到第二端39并且在宽度上从第一侧40延伸到第二侧41。底部37具有从第一侧40朝向第二侧41横向向内延伸的第一平坦表面42和从第二侧朝向第一侧横向向内延伸的第二平坦表面43。面向下的中心脊部44在第一平坦表面42和第二平坦表面43之间沿着底部37延伸托盘22的长度。在脊部44中形成沿着托盘22的长度延伸的凹槽46。脊部44上的凹曲面48界定并且限定凹槽46的形状。永磁体阵列50沿着界定凹槽46的凹曲面48延伸。阵列50示出为其中磁体布置有交替的磁极N、S，但是可以替代地布置成形成Halbach阵列。阵列中磁体的极面也是凹形的，以符合凹形表面48。凹形凹槽46在形状上与定子壳体20(图1)的凸形顶部21互补以接收定子壳体，托盘22沿着定子壳体骑设，进一步由导轨18、19(图1)滑动接触地支撑。凹形凹槽对应小于180°的弧α，从而可以简单地通过将托盘22提升离开输送机10(图1)而移除托盘22。托盘22没有与导轨或定子壳体互锁的结构元件。而且最小的开放式输送机框架不具有难以触及的底切表面。如图9中所示，带有竖直壁86的L形导轨84可以用于代替图1中的导轨18、19来限制托盘22的横向偏移。竖直壁86延伸到的高度高于托盘22高度。
在图6至图8中示出了体现本发明特征的托盘输送机的部段的另一种形式。图6示出了模块化输送机部段60，其具有由无源导轨64、65支撑并且在输送方向66上由中心线性马达定子68推进的扁平托盘62。定子容纳在具有平坦顶部表面72的模块化壳体70中。直的模块化部段60和弯曲的模块化部段可以端对端地接合在一起，以构建完整的托盘输送机。每个模块化部段中的定子可以被独立地控制，以在与模块化部段共同延伸的控制区中提供对托盘62的独立控制。或者每个模块化输送机部段都可以被划分成多个独立的连续控制区。托盘62具有在向下延伸的突出部(诸如裙部76、77、柱或倒U形保持器的侧部)之间的平坦底部74。突出部沿着横向相对的侧部延伸托盘的长度。永磁体78的阵列沿着托盘62的底部74在长度上延伸。定子68产生电磁波，所述电磁波沿着输送机60的长度行进，并且与永磁体阵列78的磁场相互作用，以产生在输送方向66上推进托盘62的力。替代地，线性马达定子68可以被定位成偏移托盘62的中心线的一侧，并且线性马达定子68同样可以偏移输送机69的中心线，其中两个导轨在定子的同一侧上。偏移布置也适用于图1至图6的托盘输送机的设计。此外，在托盘输送机的替代形式中，可以使用一个或多个无源导轨，而不是仅如图所示的两个无源导轨。裙部76、77在两个导轨64、65外部从托盘62向下悬垂。裙部76、77与导轨64、65之间的接触限制了托盘62的横向偏移，并且防止托盘62沿着如图8中所示的输送机部段中的有坡面的转弯部段80的输送机路径的陡的有坡面部段向下滑动。(为简化附图，未在图8中示出中心单轨定子壳体)。输送机(在图8中仅示出了输送机的一半)具有两个水平部段81，所述两个水平部段81与有坡面的转弯部段80和相对的有坡面的转弯部段(未示出)接合以形成环形输送机回路。裙部76、77还维持托盘的永磁体阵列78与定子68对准，以使定子磁场与永磁体磁场的耦合最大化。进入转弯80的输送机部段82被倾斜以从托盘62转移物品84。类似于图5的托盘22，图7的托盘62可简单地通过提升而从输送机60移除，因为托盘中不存在接合输送机框架的互锁结构。而且输送机框架的最小结构是开放式的并且易于清洁。

Claims (20)

1.一种托盘输送机，包括：
托盘，其在长度上从第一端延伸到第二端，并且在宽度上从第一侧延伸到第二侧，并且具有沿着其长度延伸的永磁体阵列；
输送机框架，其在输送方向上沿着长度延伸；
线性马达定子，其安装在所述输送机框架中并且产生沿着所述输送机框架的所述长度行进的电磁波；
一对导轨，其位于所述线性马达定子的两侧，并且在所述永磁体阵列的相对两侧支撑所述托盘；
其中所述电磁波与所述永磁体阵列相互作用以沿着所述导轨在所述输送方向上推进所述托盘。
2.根据权利要求1所述的托盘输送机，其中所述托盘具有突出部，所述突出部在所述导轨外侧在所述第一侧和所述第二侧处向下延伸，以通过与所述导轨接触来限制所述托盘的横向偏移。
3.根据权利要求1所述的托盘输送机，其中所述导轨具有竖直壁，所述竖直壁延伸到的高度高于所述托盘的高度，以通过与所述竖直壁接触来限制所述托盘的横向偏移。
4.根据权利要求1所述的托盘输送机，其中所述导轨限定输送路径，所述输送路径沿着所述输送路径的第一部段是水平的并且沿着第二部段是有坡面的。
5.根据权利要求4所述的托盘输送机，其中环形路径的所述第二部段是有坡面的，足够陡以使所述托盘上承载的物品从所述托盘的所述第一侧落下。
6.根据权利要求1所述的托盘输送机，其包括用于所述线性马达定子的壳体，所述壳体具有凸形弯曲的上表面，并且其中所述托盘具有底部，所述底部具有凹形弯曲的凹槽，所述凹形弯曲的凹槽在形状上与所述壳体的所述凸形弯曲的上表面互补。
7.根据权利要求6所述的托盘输送机，其中所述壳体具有圆形横截面。
8.根据权利要求6所述的托盘输送机，其中所述凹槽是圆形的，并且对应小于180°的弧。
9.根据权利要求1所述的托盘输送机，其中所述永磁体阵列中的所述磁体具有凹形弯曲的面向下的极面，并且其中所述线性马达定子具有面向上的凸形定子极面。
10.根据权利要求1所述的托盘输送机，其中所述导轨是没有电磁源的无源导轨。
11.根据权利要求1所述的托盘输送机，其中所述输送机框架包括端到端接合的多个模块化输送机部段，其中所述模块化输送机部段中的每一者都支撑所述一对导轨的长度和所述线性马达定子的长度，以形成独立的控制区，所述独立的控制区与所述模块化输送机部段共同延伸，以用于独立于其他模块化部段中的所述控制区而推进穿过所述控制区的所述托盘中的每一者。
12.一种托盘输送机，包括：
托盘，其在长度上从第一端延伸到第二端，并且在宽度上从第一侧延伸到第二侧，并且包括：
物品支撑顶部；
底部，其具有从所述第一侧朝向所述第二侧延伸的第一平坦表面、从所述第二侧朝向所述第一侧延伸的第二平坦表面、以及在所述第一平坦表面与所述第二平坦表面之间的面向下的中心脊部，所述中心脊部具有沿着所述托盘的所述长度延伸的凹形凹槽；
永磁体阵列，其容纳在中心脊部内部中并且沿着所述凹槽；
第一无源导轨和第二无源导轨，其在输送方向上限定输送路径并且在所述第一平坦表面和所述第二平坦表面下方支撑所述托盘；
线性马达定子，其在长度上在所述第一导轨和所述第二导轨之间延伸，并且产生沿着所述输送路径行进的电磁波；
用于所述线性马达定子的壳体，其具有接收在所述凹形凹槽中的凸形上表面；
其中所述电磁波与所述永磁体阵列相互作用以沿着所述输送路径推进所述托盘。
13.根据权利要求12所述的托盘输送机，其中所述输送路径沿着所述输送路径的第一部段是水平的并且沿着第二部段是有坡面的。
14.根据权利要求13所述的托盘输送机，其中所述环形路径的所述第二部段是有坡面的，足够陡以使所述托盘上承载的物品从所述托盘的所述第一侧落下。
15.根据权利要求12所述的托盘输送机，其中用于所述线性马达定子的所述壳体具有圆形横截面。
16.根据权利要求12所述的托盘输送机，其中所述凹槽是圆形的，并且对应小于180°的弧。
17.根据权利要求12所述的托盘输送机，其中所述永磁体阵列中的所述磁体具有凹形弯曲的面向下的极面，并且其中所述线性马达定子具有面向上的凸形定子极面。
18.根据权利要求12所述的托盘输送机，其中所述输送路径沿着所述输送路径的两个水平部段是水平的，并且沿着与所述两个水平部段接合的两个与坡面的转弯部段而具有坡面，以形成环形输送机回路。
19.一种托盘输送机，其包括：
托盘，其在长度上从第一端延伸到第二端，并且在宽度上从第一侧延伸到第二侧；
输送机框架，其在输送方向上沿着长度延伸；
线性马达定子，其安装在所述输送机框架和所述托盘中的一者中，并且产生沿着所述输送机框架或所述托盘的长度行进的电磁波；
永磁体阵列，其安装在所述输送机框架和所述托盘中的另一者中并且沿着所述输送机框架和所述托盘中的另一者的长度延伸；
一个或多个无源导轨，其从下方支撑所述托盘；
其中所述电磁波与所述永磁体阵列相互作用以沿着所述导轨在所述输送方向上推进所述托盘。
20.根据权利要求19所述的托盘输送机，其中所述线性马达定子安装在所述输送机框架中，并且所述一个或多个导轨包括位于所述线性马达定子两侧的一对导轨。
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