CN1214318A - 行李推进装置,推进系统和使用方法 - Google Patents

Abstract

一种用于把行李推离运行的输送机的行李推进装置,包括一个有推进表面的推进器凸轮,一根支承推进器凸轮并使它旋转的轴,一个电动机总成和一个框架。推进器表面按照阿基米德螺线函数形成。所以在推进器表面的任何一点上,推进器表面与行李接触的速度是相同的。对速度的控制保证行李不会被推进装置的高速接触损坏。电动机总成采用伺服控制器,用磁通矢量技术使得电动机运转安静并且使推进装置平稳地加速和减速。

Description

行李推进装置，推进系统和使用方法

本发明涉及一种行李推进装置，推进系统和使用方法，具体的说，涉及一种利用独特的螺线状的推进表面，使得在推进行李时对行李的损害减低到最少或者完全消除的装置。

在现有技术中，使用行李推进器把沿着输送机行进的选定的行李卸下来的技术是公知的。授予布罗瓦等人的美国专利No.4,564,105公开了一种倾斜的螺旋形物品转向器，它有一块螺旋形刮板，这块刮板是转动的，使得它能与输送机上的选定的物品接触，并把这些物品横向推离输送机。上述刮板支承在一根轴上，由这根轴推动旋转，这根轴相对于垂直方向朝向输送机倾斜，因此它的外端所经过的圆形轨迹在一个倾斜的平面上。当轴的外端运动到退回的位置时，刮板便向上运动。由于当刮板退回时它的自由端向上运动，而不是向侧面运动，所以这种设备所占据的地面总面积就减小了，但并不牺牲本发明的工作性能，这是对于在一个输送机系统中占据很大面积的装置的改进，在某些产业中，例如在航空业中，是没有这样精致的装置的。

布罗瓦等人在认识了这种推进器的设计存在着刮板与输送机之间会把有柔软的侧边的行李夹住的缺点，又公开了第二个实施例，其中的刮板轴既向输送机轴线的一侧倾斜，也向输送机的上游方向倾斜(见该专利的图7-10A)。在这个实施例中，刮板的正面更朝向物品的侧面一些，而不是完全朝向它的正面，以便降低刮板运动时越过物品，把物品的某一部分夹住在刮板与输送机之间。

无论在布罗瓦等人的专利的哪一个实施例中，由于旋转的刮板轴的轴线倾斜的结果，仍然在刮板与输送机之间留有相当大的空隙。这种空隙仍有可能使侧面柔软的行李在刮板工作的过程中被夹住。因此，需要一种改进的行李推进器，它能克服布罗瓦等人的专利中所公开的推进器的缺点。

象行李推进装置那样的高速起动一停止的装置常常是用具有离合器一制动机构的电动机驱动的。这种类型的机构常常很吵闹，需要经常维修，并且会中断操作或产生蠕动。其他类型的行李推进器，例如由比利时的Fabricom公司制造的转向器，它的推进器以很高的速度打击在行李的某一点上，会使得行李损坏。因此，存在着对这种类型的驱动装置的设计进行改进的需要。

针对现有技术中在行李推进装置的设计方面的缺点，以及改进行李推进器的要求，本发明提供了一种经过改进的行李推进装置，这种装置克服了现有技术的设计中存在的缺点。这种创造性的推进器，能把夹住柔软侧面的行李的可能性减少到最小的程度，它的维修率低，运转安静而且平稳，并且能把由于推进装置与行李的高速接触而造成的行李的损坏降低到最小程度。

因此，本发明的第一个目的是提供一种经过改进的行李推进装置。

本发明的另一个目的是提供一种把这种创造性的推进装置与输送机结合在一起的系统。

本发明的又一个目的是提供一种使用这种创造性的推进装置把行李推离输送机的方法。

本发明的再一个目的是提供一种推进装置，它以均匀的速度撞在行李上，而与行李和推进装置表面的接触点无关。

本发明的其他目的和优点在以下继续对它进行说明的过程中将变得更加明白。

为了达到上述目的和优点，本发明提供了一种行李推进装置，它包括一个框架和一个有推进表面的推进器凸轮。一根推进器轴支承着上述推进器凸轮，这根轴由上述框架支承着朝向一个这样的方向，使得上述推进器凸轮在一个整体的水平面上转动，而推进器的表面在它刮扫的过程中在整体上是垂直的。一台电动机总成通过上述推进器轴驱动推进器凸轮，使它转动。推进器表面是在前边缘与后边缘之间按照从推进器轴的轴线出发的阿基米德螺线函数形成的螺线形成的。换言之，沿着推进器表面的整个长度上，上述推进器表面由于推进器轴的转动而在推进器表面上产生的速度是相同的。借助于这种推进方式，一件行李与推进器表面接触时的相对速度是相同的，与行李与推进器表面在何处接触无关。因此，避免了推进器表面与行李之间的高速接触和因这种接触而对行李可能产生的损坏。

上述电动机总成最好包括一个伺服控制器，该控制器采用磁通矢量技术来调整施加在电动机上的相位和电流，以便得到最大的扭矩，最少的维修，运转安静和平稳地加速和减速。

上述推进器凸轮有一个带有轮毂的本体部分，上述轮毂上有一个装推进器轴的通孔。上述本体部分包括一块外围板，该外围板的第一部分上有推进表面，而它的其余部分把推进表面的前边缘连接在上述轮毂上。推进器凸轮可以用从轮毂连到外围板的第一部分的辐条来分段。

这种推进装置可以和任何适合于在两个或多个地点之间输送行李的输送机系统结合使用。

本发明的方法包括提供沿着一台输送机运行的许多件行李的步骤。上述有创造性的推进器装置是这样布置的，即，使得推进器凸轮能够横扫过输送机的上表面，使一件或多件行李转移到一个收集器漏斗中，或者其他形式的收集装置或输送装置上，例如另一台输送机。当给出适当的信号时，电动机总成便开动，使推进器轴旋转，于是推进器表面就和一件行李接触，把它推离输送机。由于推进器表面设计成阿基米德螺线，所以行李与推进器表面上的任何一点都以相同的速度，即以旋转的推进器表面的速度相接触。

发向电动机总成使它开动的信号可以根据预定的状态来确定，或者根据管理该推进器装置的操作装置，一种在输送机设置推进器装置的上游位置检测到的状态，或者任何其他公知的或能够考虑到的控制行李沿着输送机运行的方案来确定。作为方法的一部分，这种推进器装置可以包括以上说明过的关于推进器凸轮和框架设计的那些特征。

下面，参照附图详细说明本发明的实施例。附图中：

图1是本发明的行李推进装置一个实施例的平面图；

图2是沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线的断面图；

图3是上述行李推进装置的框架的平面图；

图4是沿图1中的Ⅳ一Ⅳ线的断面图；

图5是沿图1中的Ⅴ-Ⅴ线的本发明的装置的框架的断面图；以及

图6表示一条按照阿基米德螺线函数画出的螺线。

本发明的推进装置特别适合于诸如行李、货物等等的转向或推进，它对于被推动的物品的损伤最小，或者没有损伤。以下把任何用本发明的装置推动的物品都称作行李或一件行李。本发明的推进器采用一种按照阿基米德螺线做成的推进表面，它能够在推进表面的任何一点上以通常同样的速度与一件行李接触。由于在推动行李时沿着以螺线形成的推进表面的速度基本上不变，所以能将该装置的转动控制在使推进器表面以安全的速度运动，即，以不损伤行李的速度运动。

图1-5中的标号10表示本发明的输送机与推进装置系统的一个最佳实施例，它包括一个与一台输送机系统3结合的推进装置1，一台输送机5是该输送机系统的一部分。上述装置1用于使一件行李7转向或者把它推到一台收集装置上，例如用标号9表示的一个漏斗或者一台输送机。

上述推进装置1有一个安装在轴13上的推进器凸轮11。凸轮11和轴13由一个框架15支承，该框架由槽钢、角钢和一块板组成，下面还要描述。

凸轮11有一个轮毂19，轮毂上有一个装轴13的孔。凸轮11还有一块从轮毂延伸到前边缘22的外围板部分21。如图2所示，在外围板部分21上有许多小孔24。

另一个外围板部分23呈螺线形从前边缘22延伸到后边缘26。在外围板部分23与轮毂19之间设置了许多辐条27。虽然图中所示的是三根辐条，但，如果需要，多一些或者少一些都可以。上述推进器凸轮的结构只是举了一个例，只要保留阿基米德螺线的推进表面，也可以采用其他结构。

外围板部分23的形状呈螺线形，有一个推进器表面25。推进器表面按照阿基米德螺线的函数设计。更具体的说，阿基米德螺线函数可以这样表述：一根逐渐增长的半径在以均匀的速度转动时，使半径上的每一点以均匀的速度离开上述旋转中心，即轴1的轴线A，请参见图1。这种螺线函数的关键是扫过输送机皮带5的均匀的速度。这种均匀的速度使得能轻柔地把行李推离输送机皮带。不管行李撞在推进器表面23的什么位置上，速度都是一样的，因此能保证上面提到的轻柔的推动。推进器凸轮扫过输送机的合适的速度是以下各种因素的一个函数：输送机宽度，凸轮的尺寸，沿着输送机运行的行李的件数，等等。决定这种速度是本技术领域的技术人员的常识，并且不是理解本发明所必需的。

在用阿基米德螺线来形成上述推进器表面时要遵循以下的数学计算。请参见图6，阿基米德螺线是由一个点P的运动轨迹所形成的，这条轨迹从支承轴的轴线开始，在图6中用“O”点代表，以均匀的速度沿着半径OP运动，同时，半径OP本身又以均匀的角速度绕着O点转动。利用公知的极坐标方程式，r=k·θ(弧度)，或r=a(θ°/360°)，对于阿基米德函数，a=2πk，或者a等于沿半径从每一圈里圈量到邻近的外圈测得的距离。为了构成推进器表面25所遵循的螺线表面，可在与0x所成的各角度1/n(360度)，2/n(360°),3/n(360°),…上画出半径O1、O2、O3、…，并沿着这些半径量出距离分别等于1/n(a),2/n(a),3/n(a),…的点；这些点都将落在螺线上。关于阿基米德螺线的更详细的资料可参见马克著的“机械工程师标准手册”，第八版，解析几何，P.2-40，其中的内容都作为本申请的参考文献。知道了阿基米德螺线是如何计算出来的之后，就能够制造出推进器凸轮来了，结果，推进器表面25便遵循从支承轴13的轴线A出发所形成的阿基米德螺线。

再请参阅图1和2，上述推进装置还包括一台电动机总成29，它用于驱动轴13旋转并控制推进器凸轮11的速度、加速度和减速度。总成29中有一台电动机31，该电动机包括一个伺服控制器35和一个减速器/锥体驱动装置33。伺服控制器是采用磁通矢量技术类型的。这种技术是一种封闭环路的控制电路，采用一种算法来调整施加在三相永久磁铁同步电动机上的电压和电流的相位。上述伺服控制器把电流分离成它的磁通分量和产生扭矩的分量。这两种分量是独立调整的，并且用矢量的方式相加，以保持两者之间的90°关系。这样能从基本速度以下直到零速度产生最大扭矩。高于基本速度，上述磁通分量便减少，以便在恒定的功率下工作。伺服控制器的优选种类是由亚利桑那州，福特-斯密斯市的巴尔多电气公司制造的控制器。优选的样品是巴尔多系列的23HPWM伺服控制器。当然，其他采用磁通矢量技术的伺服控制器也可以用于本发明的装置中。

这种采用磁通矢量技术的伺服控制器是用来消除普通离合器-制动器力量控制器所存在的问题的，后者需要经常维修，很吵闹，并且在电动机工作时会产生突然的载荷或者蠕动。

上述减速器/锥体驱动装置33被认为是一种普通类型的驱动装置，它把电动机的输出轴(图中未示出)联结在轴13上，以便使它转动。由于这些驱动装置都是常用的，所以，对于理解本发明来说，不需要进一步详细描述了。此外，上述减速器/锥体驱动装置33只是举例，任何其他类型的联结电动机与轴的装置也都可以使用。电动机最好使用巴尔多公司的BSM90/100A系列的无刷电动机或其同类型的电动机。这种巴尔多电动机具有连续的失速扭矩，额定扭矩在40-300磅-英寸的范围内。

推进装置1的框架15是用各种槽钢、角钢和其他构件制成的，用于支承电动机总成29和轴13。

现在请参阅图3、4和5，框架15包括横槽钢41和43以及板45。板45和角钢46一起用于加强框架的刚性和支承减速器/锥体驱动装置33以及横槽钢41和43。板45上有孔47以便于固定减速器/锥体驱动装置33的壳体。

水平的端部槽钢49和51设置在横槽钢41和43的相对两端。上述端部槽钢还兼用于支承两对槽钢腿53和55，具体的请见图5。

两对槽钢腿53和55上有通孔57，以便于固定在地脚板59上，见图4。地脚板59则固定在一个安装表面上，以使装置1在工作时保持在固定的位置上。

如图3所示，横向槽钢43上固定着一个轴承组件63。该组件63有一个内部有一个轴承(图中未示出)的轴承壳体65，用于轴的支承和转动。轴13上的其他与轮毂19和减速器/锥体驱动装置33连接的零件都是常用的，所以，对于理解本发明来说，不需要进一步详细描述了。

上述各种板、槽钢和角钢可以根据各种零件的连接方式用焊接或者机械的方式固定在一起。在有些情况下，可能把相邻的槽钢焊接在一起更好些，而在另一些情况下则应使用紧固件。例如，上述减速器/锥体驱动装置33要用紧固件联结在板上，使得它能够方便地拆卸下来和重新安装，以便于进行修理和/或维护。同样，上述轴承壳体63也要用紧固件64固定在横向槽钢43上，以便于修理和维护，见图4。

上述框架15只是一个示范的实施例，也可以采用其他的结构件把推进凸轮11布置在靠近输送机5的位置上来推动行李。

请参阅图1，推进器凸轮11在一个水平面上从用虚线表示的停止位置向一个工作位置运动。由于推进器凸轮11处在水平面的方位上，所以图2中的在输送机5与凸轮11的下表面77之间的间距75是很小的。因此，行李的一部分，特别是侧面柔软的行李被夹住在间距75之间而没有被推出输送机5的概率是非常小的。

操纵行李推进装置的控制电路可以是任何类型的，只要在给出一个预定的信号时就能开动电动机总成，使推进器凸轮转动就可以。手动操纵，或者采用传感器来检测是否有行李要推离输送机的操纵机构也可以使用。由于这种类型的控制电路都是现有技术中公知的，所以，对于理解本发明来说，不需要进一步详细描述了。

推进器凸轮11通常都做成整体的结构，所以轮毂19是与辐条27和外围板部分21和23做成一体的。如有需要，可以在推进器表面25上垫上一层有弹性的或者其他类型的柔软的材料，以进一步减小行李在转向时所受到的冲击。

框架15、轴13和推进器凸轮11最好用坚固的结构材料，例如钢、铝之类，以便承受推进装置的无数次的工作循环。

如上所述，本文中公开了能实现本发明在上面提到的所有目的的优选实施例，提供了一种新的，经过改进的行李推进装置，系统和使用的方法。

当然，在不脱离本发明的宗旨和构思的前提下，本技术领域的技术人员能对本发明作出各种变化，改进和替换。但是，本发明的保护范围应该由权利要求书来确定。

Claims (20)

1．一种行李推进装置，它包括：

a)一个框架；

b)一个具有推进表面的推进器凸轮；

c)一根推进器轴，它支承着推进器凸轮，并且由上述框架向着这样的方位支承着，使得上述推进器凸轮在一个整体为水平面的平面上转动，并且上述推进器表面在整体上是垂直的；

d)一个与上述推进器轴连接，以使它转动的电动机总成；以及

e)上述推进器表面是在前边缘与后边缘之间按照从推进器轴的轴线出发的阿基米德螺线函数形成的螺线形成的；因此，沿着推进器表面的整个长度上，上述推进器表面由于推进器轴的转动而在推进器表面上的速度是相同的。

2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述电动机总成包括一台电动机，一个联结上述电动机与推进器轴的减速器，以及一个电动机的伺服控制装置，该控制装置把流入电动机的电流从一个电源分离成磁通分量和产生扭矩的分量。

3．如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述推进器凸轮有一个带有轮毂的本体部分，上述轮毂上有一个装推进器轴的通孔，上述本体部分包括一块外围板，该外围板的第一部分上有推进表面，而它的第二部分把上述推进表面的前边缘连接在上述轮毂上。

4．如权利要求3所述的装置，其特征在于，上述轮毂和本体部分做成一个整体。

5．如权利要求3所述的装置，其特征在于，上述外围板的第一部分用许多辐条与上述轮毂连接。

6．如权利要求3所述的装置，其特征在于，上述第二部分上有许多孔。

7．如权利要求1所述的装置，其特征在于，上述推进器凸轮有一个带有轮毂的本体部分，上述轮毂上有一个装推进器轴的通孔，上述本体部分包括一块外围板，该外围板的第一部分上有推进表面，而它的带有许多孔的其余部分把推进表面的前边缘连接在上述轮毂上，其中，上述轮毂与本体部分做成一个整体的零件，并且上述外围板的第一部分用许多辐条与轮毂连接。

8．如权利要求7所述的装置，其特征在于，．上述电动机总成还包括一台电动机，一个联结上述电动机与推进器轴的减速器，以及一个电动机的伺服控制装置，该控制装置把流入电动机的电流从一个电源分离成磁通分量和产生扭矩的分量。

9．一种行李推进器系统，它包括一台输送机和权利要求1所述的，布置在上述输送机附近把行李推离输送机的推进装置。

10．一种把一件行李推离一台正在运行的输送机的方法，它包括下列步骤：

a)提供许多件沿着一台输送机运行的行李；

b)提供一种行李推进装置，它包括：

1)一个框架；

2)一个具有推进表面的推进器凸轮；

3)一根推进器轴，它支承着推进器凸轮，并且由上述框架向着这样的方位支承着，使得上述推进器凸轮在一个整体为水平面的平面上转动，并且上述推进器表面在整体上是垂直的；

4)一个与上述推进器轴连接以使它转动的电动机总成；

5)上述推进器表面是在前边缘与后边缘之间按照从推进器轴的轴线出发的阿基米德螺线函数形成的螺线形成的；以及

c)开动电动机总成，驱动推进器轴旋转，于是推进器表面便在一个垂直平面上行进，和一件行李接触，并且把这件行李推离输送机，由于上述推进器表面是按照阿基米德螺线函数形成的，所以上述这件行李与沿着上述推进器表面上的任何一点，以基本上同样的速度接触。

11．如权利要求10所述的方法，其特征在于，它还包括下列步骤：为上述电动机总成提供一台电动机，一个联结上述电动机与推进器轴的减速器，和一个为上述电动机用的伺服控制器；以及通过上述伺服控制器把从电源流入电动机的电流分离成磁通分量和产生扭矩的分量，以便为上述推进器表面提供经过控制的加速度和减速度。

12．如权利10所述的方法，其特征在于，上述步骤b)还为上述推进器凸轮提供一个带有轮毂的本体部分，上述轮毂上有一个装推进器轴的通孔，上述本体部分包括一块外围板，该外围板的第一部分上有推进表面，而它的有许多孔的其余部分把推进表面的前边缘连接在上述轮毂上，其中，上述轮毂和本体部分做成一个整体，并且上述外围板的第一部分用许多辐条与上述轮毂连接。

13．如权利要求10所述的方法，其特征在于，上述方法还包括从输送机上的许多行李中选定一件要推离输送机的行李的步骤；以及响应上述选定步骤开动电动机总成的步骤。

14．如权利要求10所述的方法，其特征在于，在上述步骤b)中包括为上述推进器凸轮提供一个带有轮毂的本体部分，上述轮毂上有一个装推进器轴的通孔，上述本体部分包括一块外围板，该外围板的第一部分上有推进表面，而它的其余部分把推进表面的前边缘连接在上述轮毂上。

15．一种行李推进装置，它包括：

a)一个框架；

b)一个具有推进表面的推进器凸轮；

c)一根推进器轴，它支承着推进器凸轮，并且由上述框架向着这样的方位支承着，使得上述推进器凸轮在一个整体为水平面的平面上转动，并且上述推进器表面在整体上是垂直的；

d)一个与上述推进器轴连接，以使它转动的电动机总成；以及

e)上述推进器表面是在前边缘与后边缘之间按照从推进器轴的轴线出发的阿基米德螺线函数形成的螺线形成的；因此，沿着推进器表面的整个长度上，上述推进器表面由于推进器轴的转动而在推进器表面上的速度是相同的；上述电动机总成包括一台电动机，一个联结上述电动机与推进器轴的减速器，和一个为上述电动机用的伺服控制器，该伺服控制器把从电源流入电动机的电流分离成磁通分量和产生扭矩的分量，以便为上述推进器表面提供经过控制的加速度和减速度。

16．如权利要求15所述的装置，其特征在于，上述推进器凸轮有一个带有轮毂的本体部分，上述轮毂上有一个装推进器轴的通孔，上述本体部分包括一块外围板，该外围板的第一部分上有推进表面，而它的其余部分把推进表面的前边缘连接在上述轮毂上。

17．如权利要求16所述的装置，其特征在于，上述轮毂和本体部分做成一个整体的零件。

18．如权利要求16所述的装置，其特征在于，上述外围板的第一部分用许多辐条与上述轮毂连接。

19．一种把一件行李推离一台正在运行的输送机的方法，它包括下列步骤：

a)提供许多件沿着一台输送机运行的行李；

b)用安装在一根旋转轴上，能扫过上述输送机的一个旋转的推进器凸轮的推进表面与至少一件行李接触，把上述输送机上许多行李中的至少一件行李推离输送机，上述推进表面按照阿基米德螺线函数设计，因此，在上述推进表面的任何一点上，上述推进表面与上述至少一件行李之间的接触速度基本上是一样的。

20．如权利要求19所述的方法，其特征在于，上述推进器凸轮是用一台由电源驱动的电动机驱动旋转的，并且，为了电动机的平稳工作，该电源的电流分离成磁通分量和产生扭矩的分量。

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