CN1451595A - 一种分选系统及向分选系统的载台运输链输送电能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分选系统，其包括一由多个载台组成的运输链，其沿一轨道行进。每个载台上具有一电动的横向传送带，用于对要进行分选的物品进行装载和卸载。一些但少于全部的载台一即主载台一上安装着发电设备，该设备例如是与轨道接合的滚轮，其与一交流发电机相连接，用于将运输链的动能转化为电能。所有的载台都可通过导线而获得所产生的电能，其中的导线将各个载台互接起来。

Description

一种分选系统及向分选系统的载台运输链输送电能的方法

按照第119条和/或365条美国国会法案(U.S.C)的规定，本申请要求享有2002年4月12日在意大利提交的第MI2002A 000785号专利申请的优先权，该在先申请的全部内容都被结合到本申请中作为参考资料。

技术领域

本发明涉及一种用于向动作元件输送电能的装置和方法，其中的动作元件是一分选机中载台上的装载和卸载部件，这种装置适于从所述分选机的拖动系统获得机械能，并将该机械能转化为电能。

本发明还提供了这样的方法：用分选机自身的动能作为一储备能量，当出现短时间的强耗电尖峰时，从该储备能量获取动力，其中，电力消耗的峰值不时地会出现。

背景技术

本发明技术主题主要应用在“横向带”式分选机中。这种分选机是由一闭环的载台运输链组成的，该运输链沿一条路径持续地运动，从物品输入站点运动向各个收集装置，收集装置用于将已被分类的物品收集起来。此处所用的词语“横向带”是指载台上设置的物品分类单元，其是一条小型的传送带，可被一电动机驱动而在两个方向上独立地移动，这两个方向与分选机的运行方向正交。例如可参见第5803230、6209703以及6253904美国专利中所公开的分选机，这些专利文献所公开的内容被结合到本文中作为参考。

因而，在执行将物品装到载台上的装载步骤、以及执行卸载步骤过程中，这种分选机一般是运动着的，其在一个方向或两个方向上移动，从而将物品输送到合适的目的地。传送带所需的驱动能量是由各个载台上自带的电动机提供的。对所装载的物品进行分选的机器所需的平均功率总体上在2-3千瓦的范围内，该功率也就是指用于驱动载台上自带电机所需的功率，该电机用于使传送带工作。但是，由于传送带会出现多个同时起动的情况—例如在卸载过程中，有时在极短时间内所需的电功率要超过20千瓦，其中，多个传送带同时起动的情况是可能的，这取决于所要分选的各种物品的目的地的概率组合。

当然，理想的方案是按照平均功率来设计供电系统，而不是根据峰值功率来进行设定。

现有技术中已存在几种方法和装置，它们安装到载台运输链上，适于向传送带的牵引电机输送其工作所需的电能。

一种用于在载台运输链上输送电能的现有方法包括这样一种系统：沿分选机设置多条配电线路，并通过几条馈电线(通常为70V、100A)向这些配电线路送电。在某些载台上安装有滑动接触件，其能从配电线路引电，并利用沿整个载台运输链设置的线路向其它载台送电。这样的技术方案在技术上是可行的，且被广泛地测试使用，但其也暴露出一些技术上的不足。第一方面，由于必须要沿分选机精确平行地设置用铜材制成的配电线路，所以成本是很高的。另外，如果配电线路松动，则它们就会发生振动，从而造成滑动接触的断开。反过来，由于其中所用的滑动接触件是由集电弓构成的，而这些集电弓又很难进行安装，所以，滑动接触件的成本也是很高的；此外，电接触件要产生磨损，因而会出现意外的断电。

另一种现有方法采用了感应式电能传输技术。两条导线构成了一个闭环电路，这两条导线绕整个分选机形成了一圈或多圈长绕组匝(maxi-turn)，在闭环电路中，一发电机以约28kHz的频率产生50-100A的交流电。流入到两导线中的电流会产生一个绕两导线同轴的磁场。安装在载台上的变压器的E型铁芯面对着两导线，由此使磁路闭合。缠绕在该铁芯上的线匝中会产生感应交流电，将该交流电整流后，就可对载台自带的电机进行供电。这种技术方案在原理上是很简单的，但确存在两方面的严重缺陷。在第一方面，高频交流电会在附近放置的金属物品中感应出寄生电流，因而必须要设立适当的屏蔽措施来解决衰减的问题，并避免对设备维护人员造成潜在的伤害。另外，这样的技术方案并不非常有效，因而无法传输必需的峰值功率，进而，这也就意味着需要采用自载的储能器，用于在需要时输送高峰值电流。

另一种方法是这样来设计的：例如通过安装在各个载台上的压力滚轮来从拖动系统吸收机械能，该压力滚轮能使分选机的工作速度保持恒定。机械能由各个载台上自带的滚轮进行传送，并被转化为电能，用于驱动该载台上安装着的传送带。此类设计构思的现有方案能达到这样的效果：使电流发电机的规格能按照所需的平均功率进行设定，该方案采用了多个小型的发电机，它们由滚轮拖动，从而能产生出少量的电力，但这些电力足以对设置在各个载台上的蓄电池进行充电。按照分选机的装载操作需要和卸载操作需要，这些电池能返送所储的电能，用以满足出现临时过载的多种可能性。

但是，蓄电池笨重而又有污染，其价格昂贵，工作寿命也很短；另外，由于蓄电池对于分选机附近的工作人员存在一定的危险性，所以必须要有适当的防护措施，由于分选机上运送着物品，所以在分选机中会出现蓄电池与物品发生机械卡挤的现象。

发明内容

本发明提出了这样一种方法：根据该方法，能量并不是储存在蓄电池中，而是储存在由运动着的载台组成的运输链中。也就是说，利用了运输链自身所具有的大的机械能储存能力，即利用其自身动能来储存能量。

本发明通过一种发电装置而得以实现，该装置能按照需要从所述的机械储存能中获取必要的能量，并将其转化为可直接利用的电能，由各个发电装置产生的电能被输送给分选机中的多个一甚至全部载台。

采用了有限数目个所述装置，每个装置都包括：一滚轮，其通过与一固定轨道的摩擦作用而被拖牵转动；一交流发电机，其被所述滚轮通过一机械连接机构进行驱动；以及一电子控制单元，其用于对所述发电机执行调节和操作。根据本发明的所述装置的设置数目通常为大约每隔30个载台设置一个装置。这些装置适于并联工作，它们向一配电线输送电能，分选机中的多个载台与该配电线相连接。

由于这些装置的数目有限，所以设置在载台上的每个装置都应能向多个载台传输相当大的能量，这样，首先是在多个卸载事件同时发生的步骤中，这将意味着被拖行的滚轮上将产生很强的制动负载。也就是说，电力峰值对交流发电机提出了很高的电能需求，而交流发电机反过来又对滚轮提出了很高的机械能需求，由此对车轮的转动产生了很高的阻力(制动力)。

为了防止在出现能量需求高峰值时被拖行车轮变为滑动状态，设计了一种装置，其通过将制动负载减小到一可接受的数值范围内而避免滚轮出现滑动，这样的装置是一个美国专利申请[代理备案号为第024445-297]的技术主题，该专利申请是与本申请同时提交的，其申请人即为本申请人，该申请对应于在2002年4月12日提交的第MI2002A 000786号意大利专利申请，其所公开的内容结合到本文中作为参考资料。因而，可参阅该文献来了解相关的技术。

附图说明

下文将对参照附图对根据本发明的装置和方法作详细的描述，并突出强调了本发明相比于现有技术的优点，其中：

图1是一分选机的示意图，图中那些装备有本发明装置的载台被突出地表示出来；

图2a是一个从前上方观察所得的轴测图，表示了一个装备有本发明装置的主载台；

图2b是对图2a所示装置所作的后向轴测图；

图3是从前上方对主载台进行观察所得的轴测图，图中，该主载台位于轨道上一过渡区的附近；以及

图4表示了载台运输链的线路连接关系。

具体实施方式

图1表示了一分选机1，其是由载台7、7a组成的一个运输链2构成的，运输链始终沿一路径3运动，从而将要被分类的物品从装载站4运送到目的地5。其中的目的地可以是多种类型，例如，如果物品是货物或行李，则目的地可以是面朝向铁路车厢、或面朝向包装容器的一组装卸门。由载台组成的运输链2反过来又被分成了多个子运输链6，每个子运输链中都具有一主载台7。每一载台7上都带有一用于装载和卸载物品的横向带B(见图1)。

图2a表示了这样的一个主载台(7)，在该主载台上安装了一个用于发电的设备8(还可参见图2b)，该发电设备包括：一滚轮9，其驱动一电流发生器一其例如是一交流发电机；以及一控制单元11。滚轮9可绕一轴线12转动，且由于该滚轮紧压在一轨道13上而产生了摩擦作用，所以其能随着载台的移动而转动，轨道13沿载台的整个运动路径设置。利用螺旋弹簧20等的弹性装置在滚轮上预加了适当的载荷，从而可使滚轮9保持着压紧轨道13的状态。弹簧作用在一摆臂21上，摆臂可绕载台7上的一轴线22摆动。当然，所述滚轮9上可像齿轮那样制有齿牙，从而使所述轨道13成为齿条的形式。

如上所述，根据一优选实施例，所述滚轮具有一垂直的转动轴线。但是，其转动轴线也可选择为水平方向的，并被设置成始终垂直于载台的运行方向。在这样的情况下，为了将滚轮紧压到轨道上，需要使滚轮在上下方向上运动。

但是，在轨道的过渡区—即载台路径的非直线区间会出现一个问题：滚轮的工作将变得不正常。在滚轮的轴线为垂直的情况下，当滚轮轴线12的定向在一个垂直面内变动时，会出现这样的问题，也就是说，随着载台通过一上坡或下坡形式的过渡区，轴线的斜角会发生改变。在滚轮轴线12为水平(而不是像附图中那样为垂直轴线)的实施例中，随着载台通过一拐角形式的过渡区，滚轮轴线的定向就会在一水平面内发生变动。由于在分选机中曲线路段是始终存在的，而坡度变化(上坡道或下坡道)出现的几率相对较少，因而优先采用轴线垂直的滚轮设置方案。

在滚轮轴线为垂向的上述情况中，在过渡区的坡度变化将会导致滚轮同时产生转动和平动，因此，不可避免地要出现滑动状况。如果滚轮的转动轴线12是水平的、而不是垂直的，则在通过曲线时会发生滑动。

可以理解：滚轮沿轨道的滑动将会使滚轮磨损。如果该滑动运动与装卸系统功率需求的瞬时增大同时发生，则将会进一步增大磨损率。在此情况下，交流发电机10将会施加非常强的制动力矩，从而如上文提到的同日提交申请[代理备案号第024445-297]中所描述的那样：滚轮9上所受的径向载荷将会极大地增大；因而，上述的滑动状况会造成该滚轮产生剧烈的磨损。本发明提供了一种技术方案，其通过如下的措施来解决该问题：

-对子运输链6的主载台进行定位，使得在任何给定时刻，所述的多个主载台中只有一个主载台会出现所述的滑动状况；以及

-临时关断(停用)正在通过过渡区的主载台的交流发电机，并利用其它并联的发电机来满足电功率的需求。通过在轨道13上设置一信号装置14来实现对交流发电机的关断(见图3)，其中的信号装置可被主载台7上设置的一个传感器15检测到。传感器向交流发电机的控制单元11发出报警提示，从而在很短的过渡区内，发电机不输出任何功率，这样就可以使滚轮上的载荷不再进一步增大，载荷不会超过弹性装置20施加的正常负载。

作为非限定性的举例，所述信号装置14可包括一简单的金属条，其沿移动路径设置，而所述传感器15则可以是一感应式的接近传感器，其适于被安装到载台上。

图4表示了主载台7与其它载台16之间的连接关系。由于主载台是与整个载台运输链一起移动的，所以可通过一条导线17将电能从这些主载台传送给其它一些载台(优选为全部载台)。

因而，各个主载台中控制单元11的输出端是并联到所述导线17上的，导线17沿整个载台运输链延伸。与主载台7一道来构成载台运输链2的所有其余载台16从所述导线引接电能。因而，当分选机工作时，由于载台运输链2处于运动之中，每个载台自身都能恒定地获得电能。当某一载台必须要执行转载或卸载工作时，分选机的控制系统利用适合的现有程序向对应载台上自载的一个接收器发送控制信号，从而起动一电动机控制系统18，该控制系统按照适当的方法触发传送带的工作，从而正确地完成装卸操作。

控制单元11是一个PWM(脉宽调制)电子控制器，其作为一稳压器，能保护交流发电机不会出现短路，并检查交流发电机输送来的电流是否超过一定值。交流发电机的标定输出电压为70V，且其具有一些适于与其它交流发电机并联工作的特性，从而一定数目的交流发电机可向导线17送电，导线17连接了所有的必要设备。

控制单元采用了一简单的通讯装置，该装置例如是一红外发射器或一短距无线发射器，用于将控制单元的工作状况传送给分选机的控制系统，这样，控制系统就可确保分选活动是按照电力的实际可使用率进行的。

在工作中，主载台7的发电设备8能随着运输链的连续移动而产生出电能。也就是说，主载台7上的滚轮驱动对应的交流发电机，从而产生出所有载台上装载/卸载传送带的电动机所必需的驱动电能。这些电能通过导线17从各个发电机传输给所有载台。

在出现供电峰值需求的时间内—例如在随着运输链的移动而同时执行了多个装载/卸载操作时，如果需要满足峰值功率需求，则可从导线17上引接电能，并将滚轮9更紧地顶压到轨道上。

上述的方法实现了本发明的目的，并在分选机供电系统的成本方面，具有相当显著的经济性，原因在于：其能满足由于在短时间内集中出现了多个分选操作而对电能的更高需求，并可利用载台运输链的动能来承担所需的峰值功率。尽管这样作确实会减慢运输链的移动速度，但考虑到总的运动质量很大，由于进行操作而出现的速度减慢通常是很轻微的。

用于满足供电峰值功率需求的机械能立即就能被分选机的拖动系统弥补上，该操作由一自动调节器进行控制，其可将分选机的运行速度保持在所需的数值上。因而，对于所述的技术方案，可以根据分选操作所需的电力来对分选机的供电进行设计。

现有技术中存在这样的方法：在分选机的每个载台上都设置了一自载单元，该单元包括一被拖动的滚轮、交流发电机、蓄电池、以及电子控制器，与这样的现有技术相比，本发明的高功率单元只是设置在数目有限的一些载台上，一般是在约每30个载台上设置一个单元，且不需要设置任何蓄电池。这就意味着能带来如下的优点：

-由于器件的低成本而带来经济上的优点，原因是两方面的：未使用蓄电池；且尽管交流发电机和电子控制器由于采用了功率更大的型号，而变得更为昂贵，但由于所需数目很小—例如每30个载台才设置一套，所以能节约成本；

-结构难度降低，原因在于：装备有交流发电机/控制器的主载台的数目是约每隔30个载台才有一个，这肯定还将会影响到对库存材料和备用材料的管理，这将为用户带来进一步的经济利益。

相比于采用配电线路和滑动接触件的现有技术方案，本发明具有如下的优点：

-由于省去了高价格的材料、免去安装配电线路、且不需要按照可能出现的峰值功率来设计供电单元，所以能提高经济性；

-更为可靠，原因在于：本发明中不存在任何会方式磨损和断裂的滑动接触件，且其所用的器件固有地是高可靠性的，并具有很长的工作寿命。

相比于感应类型的系统—即采用了沿载台运输链的整个路径设置单匝绕组的系统，本发明具有如下的优点：

-极大地减轻了对分选机的管理工作，并采用了低成本的电气系统，电气系统成本降低的原因在于：由于利用高性能的器件可达到更高的能量效率，所以必须按照较低的功率来设计电气系统，

-环保方面的优点，由于绕载台运输链的整个路径没有设置任何的线圈，且没有通入高强(约几百安培)、高频(在几十千赫的范围内)的交流电，所以不存在相应的缺陷。

尽管上文结合优选实施例对本发明进行了描述，但本领域技术人员可以理解：在不悖离本发明设计思想和保护范围的前提下，可以有多种未在上文具体指出的添置、删减、变更和替换形式，其中，本发明的范围由本发明限定。

Claims (14)

1.一种分选系统，该系统包括：一由多个载台组成的运输链，载台被驱动着沿一轨道行进，每个载台上都安装有一电动的物品搬运装置，用于对要进行分选的物品进行装载和卸载；发电装置，其安装在至少一个载台上，用于将运输链的动能转化为用来驱动物品搬运装置的电能，其特征在于：发电装置与运输链中的多个载台保持电路连接，用于向它们输送电能。

2.根据权利要求1所述的分选系统，其特征在于：发电装置与运输链中的所有载台都连接着。

3.根据权利要求2所述的分选系统，其还包括：另外的发电装置，它们安装在各个其它的载台上，且每个另加的电力发生装置都与运输链中的多个载台进行电路连接。

4.根据权利要求3所述的分选系统，其特征在于：各个发电装置都通过贯穿整个运输链的导线与所有载台相连接。

5.根据权利要求1所述的分选系统，其特征在于：其上安装着发电装置的至少一个载台构成了一主载台，所述发电装置包括：滚轮，其沿轨道滚动而将运输链的动能转变为机械能；以及一交流发电机，其与滚轮相连接，用于将机械能转化为电能。

6.根据权利要求5所述的分选系统，其还包括：控制器，用于当主载台通过轨道上的一过渡区时，停止交流发电机的工作，其中的过渡区会造成滚轮轴线定向的改变。

7.根据权利要求6所述的分选系统，其还包括：信号装置，其安装在轨道上；以及传感器，其设置在主载台上，并与控制器相连接，用来向控制器发送一个使发电机停机的信号。

8.根据权利要求7所述的分选系统，其特征在于：信号装置是由一金属条构成的，传感器是由一感应式接近传感器构成的。

9.一种用于向分选系统的载台运输链输送电能的方法，其中的每个载台上都安装有一电动的物品搬运装置，用于对要进行分选的物品进行装载和卸载，所述方法包括步骤：

A)通过使轨道与设置在至少一个载台上的一机械装置相结合，

而产生出机械能，其中的机械装置能将运动着运输链的动能转化

为机械能；

B)在至少一个载台上，将机械能转化为电能；以及

C)将电能输送给运输链中的多个载台，用于驱动载台上的物品搬运装置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：步骤A和B中的至少一个载台是指多个载台，但这些载台的数目少于全部载台，这些载台构成了多个主载台；步骤C的操作包括从各个主载台向运输链中的所有载台输送电能。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：步骤A包括将一滚轮紧压到轨道上的操作，由此使得滚轮绕一轴线转动；步骤B是通过一与滚轮相连接的交流发电机来执行的，每个主载台都带有这样的滚轮和交流发电机。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：向交流发电机施加一电负载将会使得交流发电机向其对应的滚轮作用一制动力，从而导致滚轮与轨道之间的压力增大；另外，当主载台通过轨道上的一过渡区时，过渡区会改变滚轮轴线的定向，这也会使滚轮在轨道上产生能导致磨损的滑移；所述方法还包括步骤：将任何正在通过过渡区的主载台上的交流发电机临时停机。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：向交流发电机施加一电负载将会使得交流发电机向其对应的滚轮作用一制动力，从而导致滚轮与轨道之间的压力增大；另外，当主载台通过轨道上的一过渡区时，过渡区会改变滚轮轴线的定向，这也会使滚轮在轨道上产生能导致磨损的滑移；所述方法还包括步骤：设置各个主载台的位置，使得在任何给定时刻只有一个主载台正在通过过渡区。

14.根据权利要求13所述的方法，其还包括步骤：将任何正在通过过渡区的主载台上的交流发电机临时停机。

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