CN1926033B - 差速驱动螺旋储存器装置 - Google Patents

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Abstract

公开了用于控制物品流动的各种结构的螺旋储存器装置。储存器具有给入输送机(26)和给出输送机(34)，所述给入输送机(26)朝第一方向驱动，以沿着第一路径朝第一方向向前输送物品(4)，该第一路径至少部分是弯曲的，所述给出输送机(34)，朝相反方向驱动，以沿着第二路径朝相反方向向前输送物品，该第二路径至少部分是弯曲的。可移动输送件(38)通常跨越空间(36)布置并且沿着该空间(36)可以移动，而物品转移件(58)由输送件携带，并且可操作地布置在给入输送机和给出输送机之间，以在给入输送机和给出输送机之间转移物品。输送件推进器(48)连接到输送件上。差速驱动机构(50)设置在与输送件隔开的固定位置上。

Description

差速驱动螺旋储存器装置
技术领域
本发明通常涉及一种使用差速驱动器控制物品从上游输送台流动到下游接受台的螺旋储存器(accumulator)装置，更具体地说，涉及一种包括物品转移件的装置，其中该转移件通过遥控差速驱动机构运动。
背景技术
在上游输送台与下游接受台之间采用了储存器，以在下游接受台的能力停止或者以不能处理上游输送台供给的物品数量的速度运行时储存物品。一种具体的储存器公开在美国专利No.4,018,325中。这种储存器的一个问题是，后进储存器的物品是先出储存器的物品，其结果是，难以始终监视特定物品从中产生的一批和从上游输送台供给物品的顺序。
已制造出一些这样的储存器，即先进的物品是先出的物品。这种“先进、先出”的储存器有时称为FIFO储存器。例如，本申请所有者也是美国专利No.6,152,291、6,182,812、6,230,874、6,260,688、6,382,398、6,497,321、6,523,669、6,533,103、6,550,602、6,585,104和6,612,420的所有者，这些专利都公开了FIFO输送机的各个方面，并且出于所有目的，全部在这里引入作为参考。
上述各种专利公开了具有输送机的储存器，该输送机沿着多级弯曲路径延伸，其中转移机构布置在输送机之间，以转移在这些输送机之间被输送的物体。这种储存器通常称为螺旋储存器。如所公开的那样，这种螺旋储存器的转移机构可由旋转件驱动，这些旋转件在转移点上接触相对运动的输送机(或者其附件)。旋转件在由输送机相对速度控制的状态下与转移机构一起沿着输送机运动。
发明内容
根据本发明的一些方面，公开了一种用于控制物品流动的螺旋储存器装置。储存器包括支撑结构、给入输送机和给出输送机，所述给入输送机安装到支撑结构上并且朝第一方向驱动，以沿着第一路径朝第一方向输送物品，该第一路径至少部分是弯曲的，所述给出输送机安装到支撑结构上并且朝相反方向驱动，以沿着第二路径朝相反方向输送物品，该第二路径至少部分是弯曲的。给入输送机和给出输送机彼此隔开并且沿着第一路径和第二路径的至少一部分通常是平行的，以便在两者之间限定空间。轨道沿着该空间的至少一部分安装到支撑结构上，而可移动输送件通常跨越轨道上的空间布置并且沿着该轨道上的空间可以移动。物品转移件由输送件携带，并且可操作地布置在给入输送机和给出输送机之间，以在给入输送机和给出输送机之间转移物品。输送件推进器(mover)连接到输送件上，该输送件推进器包括环路。差速驱动机构设置在与输送件隔开的固定位置上。差速驱动机构包括输出部分，当在给入输送机和给出输送机之间存在相对速度差时，该输出部分接触输送件推进器并使该输送件推进器运动，由此使输送件沿着给入输送机和给出输送机中更快的一个的方向运动。还备有各种选择和替换方案。
例如，需要时，环路可以是带、缆索或者任何等效物。差速驱动机构可以包括多个齿轮。如果这样，多个齿轮可以包括两个输入齿轮和差速齿轮，其中一个输入齿轮连接到以与给入输送机速度相关的速度旋转的轴上，而另一个输入齿轮连接到以与给出输送机速度相关的速度旋转的轴上，差速齿轮由两个输入齿轮驱动，以便驱动差速驱动机构的输出部分。
差速驱动机构可操纵地可与由给入输送机和给出输送机驱动的轴互连。此外，差速驱动机构可包括直接或间接探测给入输送机和给出输送机速度的条件响应装置、电动机和根据给入输送机和给出输送机速度驱动电动机的驱动控制器，以便以所需的速度使差速驱动机构的输出部分运动。
导向件可以安装到支撑结构上，以引导输送件推进器，并且该导向件可包括齿轮传动的或者带槽的皮带轮和/或惰辊。
差速驱动机构以等于给入输送机和给出输送机速度之间差值一半的速度驱动输送件推进器。此外，差速驱动机构以与as1-bs2成正比的速度驱动输送件推进器，式中，s1是给入输送机的速度，s2是给出输送机的速度，而a和b是可调参数。
根据本发明的一些其它方面，公开了一种用于控制物品流动的螺旋储存器装置。储存器包括给入输送机和给出输送机，所述给入输送机朝第一方向驱动，以沿着第一路径朝第一方向输送物品，该第一路径至少部分是弯曲的，所述给出输送机朝相反方向驱动，以沿着第二路径朝相反方向向前输送物品，该第二路径至少部分是弯曲的。给入输送机和给出输送机彼此隔开并且沿着第一路径和第二路径的至少一部分通常是平行的，以便在两者之间限定空间，而可移动输送件通常跨越空间布置并且沿着该空间可以移动。物品转移件由输送件携带，并且可操作地布置在给入输送机和给出输送机之间，以在给入输送机和给出输送机之间转移物品，而输送件推进器连接到输送件上。差速驱动机构设置在与输送件隔开的固定位置上，该差速驱动机构包括输出部分，当在给入输送机和给出输送机之间存在相对速度差时，该输出部分接触输送件推进器并使该输送件推进器运动，由此使输送件沿着给入输送机和给出输送机中更快的一个的方向运动。如上面那样，对于该储存器还可能有各种另外选择和替换方案。
根据本发明的另一个方面，公开了一种用于控制物品流动的螺旋储存器装置。储存器包括给入输送机和给出输送机，所述给入输送机朝第一方向驱动，以沿着第一路径朝第一方向向前输送物品，该第一路径至少部分是弯曲的，所述给出输送机朝相反方向驱动，以沿着第二路径朝相反方向向前输送物品，该第二路径至少部分是弯曲的。给入输送机和给出输送机彼此隔开并且沿着第一路径和第二路径的至少一部分通常是平行的，以便在两者之间限定空间。可移动输送件通常跨越空间布置并且沿着该空间可以移动，而物品转移件由输送件携带，并且可操作地布置在给入输送机和给出输送机之间，以在给入输送机和给出输送机之间转移物品。输送件推进器连接到输送件上。差速驱动机构设置在与输送件隔开的固定位置上。该差速驱动机构包括两个输入齿轮和差速齿轮，其中一个输入齿轮连接到轴上，该轴以与给入输送机速度相关的速度旋转，而另一个输入齿轮连接到轴上，该轴以与给出输送机速度相关的速度旋转，差速齿轮由两个输入齿轮驱动，以便驱动差速驱动机构的输出部分。当在给入输送机和给出输送机之间存在相对速度差时，输出部分便接触输送件推进器并使输送件推进器运动，由此使输送件沿着给入输送机和给出输送机中更快的一个的方向运动。此外，如上面那样，对于该储存器还可能有各种选择和改进。
附图说明
图1是平面图，表示以其基本形式用于控制物品流动的装置；
图2是图1中装置的平面图，示出被装载到该装置中的物品。
图3是图1中设计的改进形式的平面图。
图4是示意图，表示在垂直螺旋中储存物品的装置。
图5是根据本发明的一些方面安装在轨道上并且连接到输送件推进器上的输送件的透视图。
图6是根据本发明的一些方面的差速驱动机构的透视图。
图7是图6中差速驱动机构的部分分解透视图。
图8是如权利要求6所述的另一个差速驱动机构的透视图，但是该机构带有缆索和皮带轮。
图9是根据本发明一些方面的另一个差速驱动机构的示意图。
具体实施方式
参见图1-4，图中概括地示出用于控制物品A从上游输送台12到下游接受台14流动的装置10。这些物品在主输送机16上运送，该主输送机由任何传统的输送机驱动机构驱动。物品沿着主供给输送机16供给，直到它们到达装置10为止，在这里，物品离开输送机16并且进入到装置10中。最后，这些物品以FIFO顺序返回到主输送机16中。
装置10包括支撑结构18，如图所示，该支撑结构可包括各种垂直件20和水平件22。根据装置10的尺寸和用途，支撑结构18的布置可以采用任何理想的形式。因此，这里示出的支撑结构18仅是示例，对示出的那些所作的任何改进应该认为在本发明的范围内。为清楚起见，图1-3只示出支撑结构的垂直件20。
装置10包括偏转轨24，以使物品A偏转离开主输送机16进入到装在支撑结构18上的给入输送机26中。给入输送机26是循环输送机，并且由给入驱动机构28驱动，该驱动机构28可包括变速电动机30和电动机控制器32。
给出输送机34也装在支撑结构18上。给入输送机和给出输送机26和34的运行主要部分相互平行，以在两者之间形成空间。可包括变速电动机44和电动机控制器46的给出驱动机构42驱动给出输送机34。偏转轨24也设置成使物品偏转离开给出输送机34回到主输送机16中。
输送件38支撑在由支撑结构18支承的轨道40上，该支撑结构18使输送件能沿着给入输送机和给出输送机26和34的长度前后运动。给入驱动机构28在轨道40的一侧沿着第一方向驱动给入输送机26，而给出驱动机构42在轨道的另一侧沿着第二方向驱动给出输送机34。
输送件推进器48可操纵地连接到输送件38上并且被差速驱动机构50驱动。该输送件推进器48可包括环路，比如带、链、缆索或其它类似物，该环路支撑在轨道40上或者沿着轨道40。需要时，可以采用导向件41，比如齿轮传动的或者带槽的皮带轮或者惰辊来引导输送件推进器48。
差速驱动机构50安装到支撑结构18上并且可操作地与给入输送机和给出输送机26和34相接合。如下面将更加详细论述的那样，差速驱动机构包括两个轴52和54，这两个轴接合在有差别的壳体56上。轴52和54随着输送机速度变化分别与给入和给出输送机26和34一起旋转。如图所示，经由辊53和54通过与输送机26和34接触直接驱动轴52和54。但是，需要时，也会有可能从由输送机或者电动机转动的其它惰轮或者从动件中直接或者间接地得到输入旋转速度的信息。根据轴52和54的差速，最后基于输送机的速度(参见图6-8)，随着壳体运动，输送件推进器48绕着壳体56的输出部分旋转。因此，根据输送机的相对速度，以一种速度和方向沿着平行于输送机的路径相对于输送机26和34驱动输送件38。由运输件38携带物品转移件58，以使物品从给入输送机26偏转到给出输送机34中。
由驱动机构28和42控制输送机26和34的速度。如果给出输送机34的速度低于给入输送机36的速度，则输送件38沿着逆时针方向运动(如图1-3所示那样)，因此增加了给入输送机和给出输送机表面上物品的数量，从而在储存器10中暂时地储存了物品。如果给出输送机34的速度高于给入输送机26的速度，则输送件38将沿着顺时针方向运动(如图1-3所示那样)，因此以FIFO顺序减少了储存在给入和给出输送机上物品的数量。
沿着输送机可以设置条件响应装置，以产生响应各种条件的信号。例如，条件响应装置60可以设置成邻近主输送机16，以探测主输送机上的后备物品；如果发生这种情况，信号会被发送到电动机控制器32，而使电动机30转移到较高速度，由此使给入输送机26加速。条件响应装置60可以是任何合适的传统传感器，但是在一个特殊的实施例中，它是光电元件，该光电元件设有记时器，因此如果光电元件由于物品不运动而被触发一个时间段，则产生信号。装在主输送机上的物品A彼此隔开，并且只要在给定的时间段内在物品之间探测到空间，光电元件便没有信号产生，以触发提高给入输送机26的速度。一种合适的光电元件由Sick A.G.公司制造，其件号为WT4-2P135S10。SickA.G.公司位于德国的Wldkirch。应该明白，任何传统合适的条件响应装置可以用在任何所需的场所。
沿着紧密邻近轨道24的前端的主输送机16可以设置另一个条件响应装置62。该装置被设置用来探测输送机16上的后备物品，并且产生使输送机16的速度降低到中速的信号。另一个条件响应装置64可以设置成靠近给入输送机26的入口，从而探测到在给入输送机上缺少物品。当发生这种情况时，该传感器便产生信号，以使给入输送机停机。
还可有另一种条件响应装置66，该装置66设置成邻近主输送机16，在这里，物品被进给回到主输送机上。当主输送机16上的条件响应装置66探测到后备物品时，发送信号到电动机控制器46，以使给出输送机34停机。当离开给出输送机34的物品在主输送机16上相互压靠时，便探测到后备物品。
在正常操作情况下，主输送机16以高于给出输送机34的速度运行，并且当物品从给出输送机转移到主输送机上时，在物品之间便出现空间。因此，条件响应装置66被提供用来确保在物品之间保持这个空间，并且如果该空间由于后备物品的结果而失去，给出输送机34则停机。
还有另一个条件响应装置68可以设置在主输送机16上线路较远下游的地方，并且当它探测到在输送回到主输送机的物品之间没有空间时，便产生信号，该信号馈给到给出输送机34的变速电动机控制器46，以降低变速电动机44的速度。
条件响应装置60-68产生的所有信号馈给到电动机控制器32和46(或者输送机16的控制器，未示出)，该控制器可包括传统的控制器，比如可编程逻辑控制器。一种合适的可编程逻辑控制器由AllenBradley公司制造并且具有SLC500系列的型号。Allen Bradley公司位于威斯康星州密尔沃基市。在本发明的范围内也可以使用其它控制器。
为了使输送件38从图2所示的位置运动到图1所示的位置，必须使给入输送机26的运行速度快于给出输送机34的速度。其结果是，当输送件38沿着逆时针方向运动时，便将物品从给入输送机26装到给出输送机34中，以储存物品。如前面所述那样，当下游接受台的需求增大时，给出输送机34的速度将通过输送件推进器48提高到超过给入输送机26的速度，并且输送件将沿着顺时针方向从图1所示的位置运动到图2所示的位置，以卸去储存在储存器中的物品。根据储存器使用所需的占地面积大小，给入输送机26和给出输送机34的平行运行的构型可以改变。在图1和2中，给入输送机和给出输送机的构型是螺旋形的。在图3中，给入输送机26和给出输送机34的构型也是螺旋形的，但是具有细长的中部。如果有足够的占地面积，两个输送机的运行可以在水平面上。
如图4所示，给入输送机26和给出输送机34的构型是垂直螺旋形的，因此相当大的储存量可以放置在相对较小的空间内。有时，由于螺旋高度增加，而需要沿着螺旋的垂直路径额外地驱动给入输送机和给出输送机，以便使轨道上的输送机的阻力最小化。额外的驱动机构示意性地示出在图4中。
在图4中可以看到，给入输送机26和给出输送机34是循环输送机。给入输送机26由电动机30驱动，它的路径在螺旋构型中从邻近主输送机向上延伸，越过驱动链轮70，然后向下垂直延伸通过空转链轮72，再返回到轨道上，该轨道将输送机保持在垂直螺旋状态。用于保持输送机的轨道(未示出)可以是任何合适的结构并且支撑在垂直件20和水平件22上。给出输送机34通过驱动链轮74由给出驱动电动机44驱动。输送带34在其运行中绕着空转链轮76和78运转。给入输送机26和给出输送机34可以由任何合适的传统链带构造，该链带具有连接链节80，并在一个特殊实施例中，具有上表面，如图5所示。
可与上面公开的螺旋储存器设计一起使用的齿轮基差速驱动机构(gear-based differential drive mechanism)的一个示例更加详细地示出在图6和7中。如图所示，该机构包括四个锥齿轮82A-D。以给出输送机34(未示出，但绕着辊53运动)的速度进行旋转(如图所示)的给出轴52连接到锥齿轮82A上。以给入输送机26(未示出，但是绕着辊55运动)的速度旋转(如图所示)的给入轴54连接到相对的锥齿轮82B上。这些齿轮与齿轮82C和82D相啮合，其中齿轮82C和82D如同小齿轮轴84上的小齿轮那样共轴地和可旋转地对准。联结器86将锥齿轮保持在轴和小齿轮轴上的适当位置。小齿轮轴84的端部从十字轴88延伸，该十字轴也为轴52、54提供支撑。差速机构配装在形成于两个配对中心壳体半部的中心的洞孔90中。小齿轮轴84的端部配装在径向地形成于壳体半部中的空腔94内。金属板96用作止推轴承。销钉98对正两个壳体半部，这两个壳体半部按照惯例利用螺栓或者螺钉通过孔100固定在一起。带齿链轮102连接到每个壳体半部上。链轮的周边齿啮合具有输送件推进器48的从动带，以将其驱动。
齿轮差速器运转传统上是因为输出轴锥齿轮82A和82B的相对运动引起小齿轮82C和82D绕着轴52、54的轴线旋转。当小齿轮旋转时，小齿轮轴84的端部引起壳体56和链轮102旋转。该旋转速度取决于输出轴锥齿轮的相对旋转速度。在给出输送机和给入输送机方向相反速度相同运动的情况下，给出输出锥齿轮82A以一定速度朝一个方向旋转，而给入输出锥齿轮82B则朝相反方向以相同速度旋转，这得小齿轮组件随着其小齿轮轴不动而停止。当输送机26或者34其中之一相对于另一个加速时，差速驱动机构50便使壳体和链轮组件沿着快速运动旋转组件的方向旋转，但是以每个旋转组件的速度之间差值的一半旋转。因此，在这个示例中，输送件推进器48的速度s可用下式表示：s＝1/2(s1-s2)，式中，s1是快速运动输送带的速度，s2是慢速运动输送机的速度。当然，通过使用齿轮减速器或者其它传统技术可以改变传动比，以得到其它速度关系，这种速度关系通常可用下式确定：s与as1-bs2成正比，式中，a和b是例如有效传动比设定的参数。这就使输送件推进器能以这样的速度驱动，即在特殊应用中，输送机中一个对该速度的影响大于另一个的影响。此外，如果输送机的宽度不相等，则可以改变该传动比，这在某些情况下可能是理想的。
如图8所示，有可能改进输送件推进器48′，例如用缆索来取代所示的带。如果这样，机件41可以是皮带轮或者其它类似机件，而且导轨40必须相应地改进。此外，壳体56同样也要改进，因此驱动输送件推进器48′的输出部分不必是两个带齿的链轮，但是应该具有用来接受缆索的凹槽102′。各种其它改进也是可以的，以将差速旋转运动从差速器壳体转移到输送件推进器中。应该知道，所有这样的改进和选择均认为在本发明的范围内。
与上面螺旋储存器一起使用的差速驱动机构的另一个示例概略地示出在图9中。如图所示，差速驱动器50′包括布置在输送机26与34之间以驱动输送件推进器48的壳体56′。如图所示，输送件推进器48是缆索，但是通过合适的相应改进可以使用上面其它结构。也可以设置条件响应装置，比如给入输送机速度传感器104和给出输送机速度传感器106。如在图9中示意性地示出那样，传感器104和106可以直接地测量轴52和54的旋转速度，或者以另一种方式，比如通过相关的旋转轴或者差速器壳体56′来测量。因此，传感器104和106可以包括光学传感器或者机械传感器或者其它类似器件。另一方面，传感器104和106可以直接测量输送机26或者34的速度。传感器104和106与电动机控制器108相连通，该电动机控制器根据探测的速度驱动电动机110。控制器108可以按照上述方向使用逻辑线路，以确定壳体56′的输出速度和方向，并且可以相应地驱动电动机110。控制器108可以是如上所述的可编程逻辑控制器。
尽管上面已描述了本发明的优选实施例，但是应该明白，本发明的任何和所有的等效实现都包括在本发明的范围和精神内。因此，所述的这些实施例仅仅是示例，而不是用来限制本发明。尽管已经描述和示出了本发明的特殊实施例，但是本领域的普通技术人员应该明白，本发明不局限于此，因为可以进行许多改进。因此，可以预料，任何和所有的这些实施例都包括在本发明中，因为它们都属于附属权利要求的文字或者等效范围内。

Claims (13)

1.一种用于控制物品流动的螺旋储存器装置，该装置包括：
支撑结构；
给入输送机，其安装到该支撑结构并朝第一方向驱动，以沿着第一路径朝第一方向输送物品，该第一路径至少部分是弯曲的；
给出输送机，其安装到该支撑结构并朝相反方向驱动，以沿着第二路径朝相反方向输送物品，该第二路径至少部分是弯曲的；
给入输送机和给出输送机彼此隔开并且沿着第一路径和第二路径的至少一部分是平行的，以便在两者之间限定空间；
轨道，其安装到支撑结构上并位于给入输送机和给出输送机之间的空间内，从而在给入输送机和给出输送机中的每一个与该轨道之间限定另一空间；
可移动输送件，其跨越所述给入输送机和给出输送机之间的空间布置并且能够沿着该轨道移动；
物品转移件，其由输送件携带，并且可操作地布置在给入输送机和给出输送机之间，以在给入输送机和给出输送机之间转移物品；
输送件推进器，其连接到输送件上，所述输送件推进器包括环路并位于所述给入输送机和给出输送机之间的空间，所述输送件推进器支撑在轨道上或者沿着轨道，从而在所述给入输送机和给出输送机中的每一个与输送件推进器之间限定又一空间；以及
差速驱动机构，其设置在与输送件隔开的固定位置上，差速驱动机构包括输出部分，当在给入输送机和给出输送机之间存在相对速度差时，该输出部分接触输送件推进器并使该输送件推进器运动，由此使输送件沿着给入输送机和给出输送机中更快的一个的方向运动。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该环路是带或者缆索中的一个。
3.如前述权利要求中之一所述的装置，其特征在于，差速驱动机构包括多个齿轮。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述多个齿轮包括两个输入齿轮和一差速齿轮，其中一个输入齿轮连接到以与给入输送机速度相关的速度旋转的轴上，而另一个输入齿轮连接到以与给出输送机速度相关的速度旋转的轴上，差速齿轮由两个输入齿轮驱动，以便驱动差速驱动机构的输出部分。
5.如权利要求1-2中之一所述的装置，其特征在于，差速驱动机构可操作地与由给入输送机和给出输送机驱动的轴互连。
6.如权利要求1-2中之一所述的装置，其特征在于，差速驱动机构包括：直接或间接探测给入输送机和给出输送机速度的条件响应装置；电动机；根据给入输送机和给出输送机速度驱动电动机的驱动控制器，以便以所需的速度使差速驱动机构的输出部分运动。
7.如权利要求1所述的装置，该装置还包括导向件，该导向件安装到支撑结构上，以引导输送件推进器。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述导向件包括皮带轮或惰辊中的一个。
9.如前述权利要求1所述的装置，其特征在于，差速驱动机构以等于给入输送机和给出输送机速度之间差值一半的速度驱动输送件推进器。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，差速驱动机构以与as1-bs2成比例的速度驱动输送件推进器，式中，s1是给入输送机的速度，s2是给出输送机的速度，而a和b是可调参数。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，给入输送机和给出输送机被构造成以先进、先出的顺序输送物品。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，给入输送机和给出输送机被构造成按单行取向输送物品。
13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，给入输送机和给出输送机被构造成按多于单行取向输送物品。
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