CN111212800A - 直线感应电机型移罐器 - Google Patents

Abstract

一种罐输送机，其使用各种定子线圈构型，以便当铝罐沿着输送机的长度被推进时，使铝罐被散开、间隔、对齐、分道、拒收、分拣和旋转。用作转子的导电罐与所述定子一起形成直线感应电机(LIM)以移动所述罐。

Description

直线感应电机型移罐器

技术领域

本发明总体上涉及动力驱动的输送机，并且更具体地涉及使用直线感应来移动诸如铝罐的导电制品的输送机。

背景技术

罐在其制造期间经历许多操作。在这些操作中的许多操作中，罐必须被正确地定向或定位。将大量罐装在一起用于洗涤和干燥。但是涂布和装饰通常要求罐以单列的形式隔开。在许多情况下，罐必须在不同的输送机之间转换，以便使负载均衡或实现到各种装饰机器的转向。因为铝罐壁薄且易于倾倒和产生凹陷，所以它们必须轻拿轻放。但是具有轨道和推进器的传统的罐输送机通过直接接触可使罐倾倒或产生凹陷。

发明内容

体现本发明特征的一种形式的罐输送系统包含输送机和定子。所述输送机具有从第一侧延伸到第二侧的宽度，且沿所述第一侧和所述第二侧之间的输送路径输送罐。所述定子包括两组或更多组的重叠的线圈，所述线圈产生电磁通量波，所述电磁通量波在沿所述传输路径正通过定子的罐中感生出电流。所述电流与电磁通量波相互作用以产生使罐朝第一和第二侧中的至少一侧转向的力。

另一形式的罐输送系统包含输送机和定子。所述输送机具有从第一侧延伸到第二侧的宽度，且沿所述第一侧和所述第二侧之间的输送路径输送罐。所述定子包括一组或多组线圈，每组线圈产生电磁通量波，所述电磁通量波在沿所述传输路径正通过定子的罐中感生出电流。所述电流与电磁通量波相互作用以产生使罐朝第一和第二侧中的至少一侧转向的力。由所述一组或多组线圈产生的场图案朝输送机的第一侧偏斜，其最大场强更靠近第一侧而不是第二侧。

另一形式的罐输送系统包含输送机、定子、第一和第二线圈控制器，以及一对侧轨。所述输送机具有从第一侧延伸到第二侧的宽度，且沿所述第一侧和所述第二侧之间的输送路径输送罐。所述定子设置在所述输送路径下方，且包括两组线圈。第一组线圈在长度上沿输送路径延伸，在宽度上从第一侧向内延伸。第二组线圈在长度上沿输送路径延伸且通过接缝与所述第一组线圈隔开，且在宽度上从第二侧向内延伸。所述第一线圈控制器控制第一组线圈，所述第二线圈控制器控制所述第二组线圈。侧轨将罐限制成跨骑接缝的单列。第一组和第二组线圈产生沿输送路径推进罐的磁通量波。第一和第二线圈控制器以不同的频率激励第一组和第二组线圈，以使罐在沿输送路径被推进时旋转，或者以相同的频率激励第一组和第二组线圈以避免旋转。

另一形式的罐输送系统包含输送带和定子。所述输送带具有第一和第二侧，且在输送带行进方向上沿着上方的载送路径输送一连串罐。所述定子设置于输送带的中心部分中的载送路径的下方，并且产生在与输送带行进方向相反的方向上行进的电磁通量波。电磁通量波在正经过定子上方的罐中感生出电流，所述电流与电磁通量波相互作用以产生阻止罐在输送带行进方向上移动的力，从而使所述一连串罐朝输送带的所述第一和第二侧转向并使这些罐散开。

附图说明

图1A是直线感应电机(LIM)定子外壳的等距视图；图1B是显示有电磁场图案的图1A的等距视图；以及图1C是容纳在图1A的外壳中的定子线圈的等距视图。

图2是使用如图1A中所示的定子外壳并体现本发明特征的罐分散器的等距视图。

图3是图2的罐分散器的侧视图。

图4是体现本发明特征的罐间隙器的等距视图。

图5是图4的罐间隙器的一部分的放大图。

图6是在图5的罐间隙器中使用的定子外壳的等距视图。

图7是具有由渐变铁浓度引起的渐变电磁场图案的LIM定子的等距视图。

图8是具有由升压线圈引起的渐变电磁场的LIM定子的线圈的等距视图。

图9是如图7或图8中的渐变场LIM定子的电磁场图案的等距视图。

图10是包括如图7或图8所示的渐变场定子的体现本发明特征的罐对齐器的等距视图。

图11是可用于罐分道器或转换器中的LIM定子的复合线圈的等距视图。

图12是包括如图11所示的LIM定子的体现本发明特征的罐分道器的等距视图。

图13是使用如图11所示的LIM定子的罐转换器的等距视图。

图14是使用如图11所示的LIM定子的包含次品(reject)的罐质量控制(QC)台的等距视图。

图15是具有中心升压线圈的LIM定子的线圈的等距视图。

图16是图15的LIM定子的电磁场图案的等距视图。

图17是配置成用于分拣罐的LIM定子的线圈的等距视图。

图18是图17的LIM定子的电磁场图案的等距视图。

图19A-19D是体现本发明特征且使用如图17所示的具有线圈的LIM定子的罐分拣器的分拣序列的等距视图。

图20是配置成用于分拣罐的LIM定子的倾斜线圈的等距视图。

图21A和21B是体现本发明特征的双定子罐转动器的等距视图和俯视图。

图22A和22B是图21A和21B所示的用于旋转带有拉片的罐端部的双定子罐端部转动器的等距视图和俯视图。

具体实施方式

图1A-1C中示出了可用于移动诸如罐的导电制品的定子组件30。定子组件30包括容纳一系列三相线圈34的外壳32。线圈34沿着外壳32的长度以A-B-C相位序列线性布置。所有A线圈经串联电连接以形成A绕组。B和C线圈经类似地串联连接以形成B和C绕组。所述绕组连接到传统的三相定子线圈控制器(未示出)。所述控制器驱动线圈34以产生沿外壳32的长度前进的电磁波。因为图1C中所有的定子线圈34都是相同的，所以它们产生均匀的场图案36，其在定子外壳32的宽度上的强度或振幅关于所述外壳的纵向中心线37对称。在外壳32的中心线37处的场强稍微高于其两个外侧处的场强。三相线圈控制器用产生沿定子外壳的长度传播的电磁波的三相电流驱动定子线圈34。行进的电磁波在导电铝罐中感生出电流。感应电流产生与定子磁场相反的磁场，并对罐施加反作用力。场强越大，对罐的排斥力就越大。因此，用作动子的导电外壳与定子线圈34形成直线感应电机(LIM)。

图2和3示出了体现本发明特征的分散罐的输送系统。罐分散器39通过刚好位于输送带38的上部载送路径的下方的直线定子组件30(如图1A所示)实现，输送带38为罐提供平坦的顶部表面41。一连串罐40从上游进料输送机44(例如另一输送带或链或LIM驱动的输送机)越过转移板42被供给到输送带38上。当在沿着输送路径的输送带行进的方向上的输送方向46上前进的罐40位于LIM定子30上方时，在与输送带行进方向相反的方向上行进的定子的电磁通量波在罐中感生出电流，所述电流产生磁场和阻止罐向前移动的排斥力，以使一连串罐横向朝输送带38的第一和第二侧31、33转向。以此方式，罐40从其上游输送带44上的紧密排列分散成下游带38上的分散形式。

图4和图5中示出了使用类似于图1A-1C的LIM定子且体现本发明特征的间隙输送机48。间隙器48包括上游进料输送机50，在其上罐40被紧密地装在一起，但是通常被限制成侧轨52之间的单列。LIM定子54在进料输送机50与下游输送机56之间形成主动转移板。位置传感器57向处理器(未示出)发送位置信号，所述处理器经编程以检测罐40是否离开进料输送机50。在检测到经过位置传感器57的罐40时，处理器向三相定子控制器发送信号以激励定子54。可替代地，通过定子控制器连续地激励定子54，可以取消位置传感器。当罐40在定子58上方前进时(图6)，由定子54产生的行进的电磁波使罐40加速。罐40在进入进料与卸料输送机50、56之间的空间62中的转移板时的加速在进入卸料输送机的连续的罐之间产生间隙64。如图6所示，定子线圈(未示出)可以嵌入在灌封材料60中，例如聚合物或铁-聚合物的组合物。定子组件可以包括背面铁板66以降低定子磁场的磁阻并增加定子磁场的磁通密度。此构造也适用于图1A的定子组件30。

图7和8示出了如图9所示使定子的场强向一侧偏斜的两种方式。图7中的定子线圈被灌封在聚合物-铁复合材料70中，其中铁浓度从第一侧72向横向相对的第二侧73降低。铁密度由在输送方向46上沿灌封70的长度运行的所示的线74的密度表示。在第一侧72处的较高浓度的铁相对于在第二侧73处的场强增加了第一侧72处的场强76。或者，如图8所示，通过向一组均匀的定子线圈34添加一组升压线圈78产生类似的场图案。三相升压线圈78定位成更靠近第一侧72而不是第二侧73且与定子线圈34重叠，三相升压线圈78具有跨过输送机的宽度延伸小于较宽的定子线圈34的宽度的距离的宽度。因此，相对于在第二侧73处的场强，它们增加了在第一侧72处的定子场强76，且在两组线圈78、34重叠处具有最大场强。这两种技术都产生图9的场图案，该场图案朝向第一侧72偏斜并且横跨定子的宽度关于其中心线37不对称。

由图7的渐变铁浓度74或图8的偏移升压线圈78产生的非对称场图案76用于图10所示的间隔对齐器中。使用这些技术中的任一者的定子80被定位在进料输送机82与下游卸料输送机84之间，以跨越中间空间86转移罐40。具有向第一侧72偏斜的场强的行进的电磁定子波使罐40纵向加速穿过空间86，以在连续的罐之间引入间隙88，并使罐横向转向成沿着第二侧73处的侧轨90对齐。

图11中示出了形成定子91的两组交叉型三相定子线圈92、93。两组线圈92、93彼此倾斜布置且部分重叠。在上游端87处的重叠比在下游端89处大。92、93中每一组在被激励时都产生电磁波，所述电磁波将罐引导到其沿着输送路径的第一分支的第一输送方向94或沿着输送路径的第二分支的第二输送方向95的传播方向。

图12示出了使用图11的定子91的罐分道器96。进料输送机98上的罐40沿着输送路径越过定子91转移到卸料输送机100。当离开进料输送机98的罐40被位置传感器57检测到时，所述传感器向定子线圈控制器发送检测信号，所述定子线圈控制器激励一组定子线圈(92，图11)或另一组定子线圈(93，图11)。在为分道器96的情形下，线圈控制器一个罐接一个罐地激励每组罐92，93，以将连续的罐40引导到卸料输送机100的相对侧。图12的分道器96可以代替如图13所示的转换输送机102操作。两者的物理构造是相同的。不同之处在于，在将预定数量的罐40引导到每一侧之后，定子控制器交替地激励每组定子线圈92、93。在此实例中，示出了分道器102，其在转换到一侧之前将一连串的五个罐40导向至另一侧。在图12的分道器96和图13的转换器102中，定子上游的位置传感器57通知处理器罐40即将进入定子上。处理器然后向定子控制器发送信号以将罐引导到输送机的选定侧。图14示出了使用摄像机106作为缺陷检测器的一部分的质量控制(QC)站104。摄像机106位于进料输送机98的出口处，并向处理器发送视频图像。如果处理器从视频中检测到有缺陷的罐40'，则它向定子控制器发送拒绝信号以激励第一组定子线圈92从而将有缺陷的罐转向到卸料输送机100的第一侧108。如果没有检测到缺陷，则处理器向线圈控制器发送通过信号以激励第二组定子线圈93从而将可接受罐40转向到卸料输送机100的第二侧109。以此方式，从可接受的罐40中选出次品40′，并将其输送到不同的目的地。摄像机106也可以用作位置传感器。

图15示出了一组宽线圈110，其被沿所述宽线圈的中心纵向延伸的一组重叠的较窄的升压线圈111所覆盖。在两个组110、111都被激励的情况下，图16中所示的产生的场强112沿着第一和第二侧113、115之间的定子中途的中心线37最大。当罐移动穿过此定子时，稍微偏向定子一侧到达的罐在其在定子顶部前进时完全转向该侧。因此，所述定子构型用于沿着场强最弱处的输送机的外侧面对罐进行分道和对齐。

图17中的定子线圈构型产生如图18中所示的场强图案114。定子构型16包含两对并排的线圈组118、119，其具有如图8所示的偏置场的升压线圈组120、121。两对118、119一起被激励。因为升压线圈组120、121朝向每一对118、119的外侧定位，因此同样地，场强离中心线更远。因此，定子构型116产生通过使罐横向转向输送带的中心而使罐居中的场图案。均匀场定子线圈122下游产生如图1B所示的对称场图案124，以沿输送方向46推进罐。

图17的定子构型116在图19A-图19D中的罐分拣器126中示出。在图19A中，大量的罐40通过进料输送机125供给到容纳如图17配置的定子116的定子外壳128的顶表面上。如图19A-19B的顺序中所示，具有场升压线圈的并排的定子使罐40居中，同时将其在朝向卸料输送机132的输送方向130上推进。在定子外壳128的下游部分134中的均匀场定子线圈(122，图17)使罐40加速向前以在连续的罐之间插入间隙136。

在图20中示出了用于使罐居中的另一定子线圈构型138。两组定子线圈140、141平行布置。第一组140的每个线圈在第一方向142上相对于定子138的侧面137、139倾斜布置，第二组141的每个线圈在不同的第二方向143上相对于所述定子的侧面倾斜布置。每一组140、141由相同的驱动波形激励以产生在会聚的输送方向142、143上行进的同相电磁波，所述同相电磁波使罐朝定子构型138的中心推动。

如图21A和21B所示，在转动罐的定子构型中，当罐40沿输送方向146被推进时，罐40也可以绕竖直轴线144旋转。罐转动器148包括所示为摄像机150的取向传感器，其邻近进料输送机152设置，刚好位于由被接缝161隔开的两个并排的均匀的定子线圈组156、157构成的定子154的上游。侧轨163将通过线圈组156、157沿输送路径推进的罐40限制成跨骑接缝161的单列。摄像机150产生图像，所述图像由运行成像程序的处理器使用，以检测必须被转动的罐40以及这些罐必须围绕其竖直轴144转动到什么程度从而被正确地定向，以便用于诸如装饰的下游操作。摄像机还可以用作位置传感器以确定罐何时进入转动器。处理器命令每个连接到相应的线圈组156、157的定子线圈控制器以不同的频率驱动上游定子线圈158，从而使罐40在输送方向146上沿着定子154被推进时旋转。频率差取决于由处理器根据摄像机157产生的图像所确定的每个罐需要旋转的程度。线圈控制器以相同的频率激励两组线圈156、157以避免罐40的旋转。因此，由处理器使用摄像机图像执行的取向感测将每个罐的实际取向与目标取向进行比较，确定实际取向和目标取向之间的定向差异，并且通过线圈控制器将两组线圈156、157的激励频率设置成定向差异的函数。位于转动器定子线圈158下游的任选的第二摄像机160给经过的罐拍照，以检查通过罐转动器的罐是否正确旋转。下游定子线圈159以同相操作，从而在不进一步转动的情况下在输送方向146上推进罐40。

如图22A和22B中所示的罐端部转动器162具有与图21A和21B的罐端部转动器148类似地操作的定子164。罐端部166首先由俯视罐端部的摄像机170成像，以检测拉片172的角位置。然后，以与图21A和21B的定子154相同的方式操作定子164，以使每个罐端部166旋转正确的量，从而使突片172全部对齐以用于下游的处理。

在详细描述的各种罐移动器的一些型式中，定子外壳没有展示是为了更好地示出它们的线圈构型。然而，在所有情况下，定子将被容纳在具有平坦顶表面的外壳中，当罐被沿着所述顶表面推进时，罐沿着该平坦顶表面滑动。平坦的顶表面可以与定子外壳是一体的，或者它可以是一个单独的零件，例如位于该定子外壳顶部的一个低摩擦薄片。或者，对于图2和3的罐分散器而言，定子外壳可设置在具有平坦顶表面的输送带下方。尽管为了方便起见，将导电制品描述为铝罐，但是为了说明和权利要求的目的，术语罐定义为除了罐之外还包括形成动子的铝瓶和其它轻质导电容器或产品，并且不包括包括动子且形成LIM和输送系统的整体部分的中间罐载体，例如托盘。

Claims (19)

1.一种罐输送系统，其包含：

输送机，其具有从第一侧延伸至第二侧的宽度，所述输送机沿着所述第一侧与所述第二侧之间的输送路径输送罐；

定子，其包括产生电磁通量波的两组或更多组的重叠的线圈，所述电磁通量波在沿所述输送路径正通过所述定子的罐中感生出电流，其中所述电流与所述电磁通量波相互作用以产生使所述罐朝所述第一侧和所述第二侧中的至少一侧转向的力。

2.根据权利要求1所述的罐输送系统，其中所述两组或更多组重叠的线圈包括：

第一组线圈，其沿着所述输送路径延伸且具有延伸跨过所述输送机的宽度的第一宽度；

第二组线圈，其与所述第一组线圈重叠，其中所述第二组线圈沿着所述输送路径延伸且具有第二宽度，所述第二宽度跨过所述输送机的所述宽度延伸小于所述第一宽度的距离；

其中由所述第一组线圈和所述第二组线圈产生的电磁通量波产生在第一线圈和第二线圈重叠处具有最大场强的场图案。

3.根据权利要求2所述的罐输送系统，其中所述第一组线圈和所述第二组线圈在所述输送机的所述第一侧与所述第二侧之间居中，以便产生在所述第一侧与所述第二侧之间的中途具有最大场强的场图案。

4.根据权利要求2所述的罐输送系统，其中所述第二组线圈更靠近所述输送机的所述第一侧而不是所述输送机的所述第二侧，以产生更靠近所述第一侧具有最大场强的朝向所述第一侧偏斜的场图案。

5.根据权利要求1所述的罐输送系统，其中所述两组或更多组重叠的线圈包括：

第一组线圈，其在第一方向上沿所述输送路径的第一分支从上游端延伸到下游端；

第二组线圈，其在相对于所述第一方向倾斜的第二方向上沿着所述输送路径的第二分支从上游端延伸到下游端。

其中所述第一组线圈和所述第二组线圈的重叠在所述上游端处比在所述下游端处大。

6.根据权利要求5所述的罐输送系统，其进一步包含线圈控制器，所述线圈控制器一次仅激励所述第一组线圈和所述第二组线圈中的一组。

7.根据权利要求6所述的罐输送系统，其中所述线圈控制器一个罐接一个罐地交替地激励所述第一组线圈和所述第二组线圈。

8.根据权利要求6所述的罐输送系统，其中在预定数量的罐通过之后，所述线圈控制器交替地激励所述第一组线圈和所述第二组线圈。

9.根据权利要求6所述的罐输送系统，其进一步包含缺陷检测器，所述缺陷检测器检测所述罐中的缺陷且向所述线圈控制器发送拒绝信号来激励所述第二组线圈以使有缺陷的罐转向到所述输送机的所述第二侧。

10.根据权利要求1所述的罐输送机系统，其进一步包含进料输送机，所述进料输送机将多个罐以单列进给到所述输送机。

11.根据权利要求1所述的罐输送系统，其中所述两组或更多组重叠的线圈包括：

第一组线圈，其沿着所述输送路径从上游端延伸到下游端；

第二组线圈，其平行于所述第一组线圈沿着所述输送路径从上游端延伸到下游端；

其中所述第一组和所述第二组在所述输送机的所述第一侧与所述第二侧之间的中途重叠；

其中所述第一组的每个线圈在第一方向上相对于所述第一侧和所述第二侧倾斜，且所述第二组的每个线圈在第二方向上相对于所述第一侧和所述第二侧倾斜，所述第二方向与所述第一方向朝着所述下游端会聚以使罐在所述第一侧与所述第二侧之间居中。

12.根据权利要求1所述的罐输送系统，其中所述定子包括并排布置的第一对和第二对重叠的线圈组，其中每一对包括：

第一组线圈，其沿着所述输送路径延伸；

第二组较窄线圈，所述第二组较窄线圈沿着所述第一组线圈的宽度的一部分与所述第一组线圈重叠，其中由所述第一组线圈和所述第二组线圈产生的所述电磁通量波产生在所述第一线圈和所述第二线圈的重叠处具有最大场强的场图案；

其中所述第一对的所述第二组较窄线圈在更靠近所述输送机的所述第一侧而不是所述第二对的位置处与所述第一对的所述第一组线圈重叠，且所述第二对的所述第二组较窄线圈在更靠近所述输送机的所述第二侧而不是所述第一对的位置处与所述第二对的所述第一组线圈重叠，从而产生在所述输送机的所述第一侧和所述第二侧附近均具有最大场强的双向偏斜的场图案，从而使罐朝所述输送机的中心转向。

13.一种罐输送系统，其包含：

输送机，其具有从第一侧延伸至第二侧的宽度，所述输送机沿着所述第一侧与所述第二侧之间的输送路径输送罐；

定子，其包括一组或多组线圈，每组线圈各自产生电磁通量波，所述电磁通量波在沿所述输送路径正通过所述定子的罐中感生出电流，其中所述电流与所述电磁通量波相互作用以产生使所述罐朝所述第一侧和所述第二侧中的至少一侧转向的力；

其中由所述一组或多组线圈产生的所述场图案朝所述输送机的所述第一侧偏斜，其最大场强更靠近所述第一侧而不是所述第二侧。

14.根据权利要求13所述的罐输送系统，其中所述定子包括其中嵌入了一组线圈的灌封材料，且其中所述灌封材料包括铁材料，所述铁材料的浓度从所述输送机的所述第一侧向所述输送机的所述第二侧降低，以使所述场图案朝所述第一侧偏斜。

15.根据权利要求13所述的罐输送系统，其中所述一组或多组线圈包括两组重叠的线圈，所述两组重叠的线圈包括：

第一组线圈，其沿着所述输送路径延伸且具有延伸跨过所述输送机的宽度的第一宽度；

第二组线圈，其与所述第一组线圈重叠，其中所述第二组线圈沿着所述输送路径延伸且具有第二宽度，所述第二宽度跨过所述输送机的所述宽度延伸小于所述第一宽度的距离；

其中，由所述第一组线圈和所述第二组线圈产生的所述电磁通量波产生在第一线圈和第二线圈重叠处具有最大场强的场图案；以及

其中所述第二组线圈更靠近所述输送机的所述第一侧而不是所述输送机的所述第二侧，以便产生在更靠近所述第一侧处具有最大场强的朝向所述第一侧偏斜的场图案。

16.一种罐输送系统，其包含：

输送机，其具有从第一侧延伸至第二侧的宽度，所述输送机沿着所述第一侧与所述第二侧之间的输送路径输送罐；

定子，其布置在所述输送路径下方且包括：

第一组线圈，其在长度上沿所述输送路径延伸，且在宽度上从所述第一侧向内延伸；

第二组线圈，其在长度上沿所述输送路径延伸且通过接缝与所述第一组线圈隔开，且在宽度上从所述第二侧向内延伸；

控制所述第一组线圈的第一线圈控制器及控制所述第二组线圈的第二线圈控制器；

一对侧轨，其将所述罐限制成跨骑所述接缝的单列；

其中所述第一组线圈和所述第二组线圈产生沿着所述输送路径推进所述罐的磁通量波；及

其中，所述第一和所述第二线圈控制器以不同的频率激励所述第一组和所述第二组线圈，以使所述罐在沿所述输送路径被推进时旋转，或者以相同的频率激励所述第一组和所述第二组线圈以避免旋转。

17.根据权利要求16所述的罐输送系统，其包含取向传感器，所述取向传感器在所述罐在所述输送机上在所述定子上游经过时确定所述罐中的每一个的取向，将每个罐的所述取向与目标取向进行比较，且根据罐的取向与所述目标取向之间的定向差异来调整所述第一组和所述第二组线圈的频率。

18.根据权利要求17所述的罐输送系统，其进一步包含位于所述定子下游以检查所述旋转的罐是否正确取向的第二取向传感器。

19.一种罐输送系统，其包含：

输送带，其具有第一侧和第二侧且在输送带行进方向上沿上方的载送路径输送一连串罐；

定子，其布置于所述输送带的中心部分中在所述载送路径的下方，且产生在与所述输送带行进方向相反的方向上行进的电磁通量波；

其中所述电磁通量波在正通过所述定子的罐中感生出电流，所述电流与所述电磁通量波相互作用以产生阻碍所述罐在所述输送带行进方向上移动的力，从而使所述一连串罐朝所述输送带的所述第一侧和所述第二侧转向并使这些罐散开。

Images