ES2833464T3 - Clasificador de peso LIM - Google Patents

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ES2833464T3 ES16804010T ES16804010T ES2833464T3 ES 2833464 T3 ES2833464 T3 ES 2833464T3 ES 16804010 T ES16804010 T ES 16804010T ES 16804010 T ES16804010 T ES 16804010T ES 2833464 T3 ES2833464 T3 ES 2833464T3
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Abstract

Un transportador (10) que comprende: una cinta transportadora (12) que avanza a lo largo de una trayectoria de transporte (26) en la dirección del recorrido de la cinta (18), teniendo la cinta transportadora (12) una pluralidad de rodillos (14) giratorios en dirección lateral (20) transversal a la dirección del recorrido de la cinta (18); un estator lineal (30) adyacente a la cinta transportadora (12) en una zona de activación de rodillos (32) que se extiende a lo largo de la trayectoria de transporte (26) desde una zona de entrada (34) hasta una zona de salida (35); en el que cada uno de los rodillos (14), actuando como rotor, forma con el estator lineal (30) un motor de inducción lineal de par constante que hace girar los rodillos (14) en dirección lateral en la zona de activación de los rodillos (32), de modo que los objetos (B) transportados en la cinta transportadora (12) son impulsados por la rotación de los rodillos (14) para salir de la zona de activación de los rodillos (32) con una velocidad paralela a la dirección lateral que es inversamente proporcional a los pesos de los objetos (B): caracterizado porque el transportador (10) comprende además un transportador de salida lateral (36) para recibir objetos (B) desviados de un lado de la cinta transportadora (12); y un carril lateral (40) situado aguas abajo del transportador de salida lateral (36), para evitar que los objetos salgan del lado (38) de la cinta (12) inmediatamente aguas abajo del transportador de salida lateral (36).

Description

DESCRIPCIÓN
Clasificador de peso LIM
Antecedentes
La invención se refiere en general, a transportadores motorizados y, más particularmente, a cintas transportadoras con rodillos de soporte de artículos activados electromagnéticamente que desvían los artículos transportados de la dirección principal de transporte.
Muchas operaciones de producción usan mediciones de peso para el control de calidad. Por ejemplo, una instalación de envasado de bebidas puede pesar cajas de múltiples latas para asegurarse de que las cajas con fugas o las latas mal llenadas sean rechazadas y retiradas de la línea de producción. Para pesar las cajas se suelen utilizar balanzas controladoras de peso que consisten en una sección de la cinta transportadora en una balanza de pesaje. Colocada en la línea de producción, la balanza controladora de peso puede pesar sólo una caja a la vez. Las cajas consecutivas tienen que estar separadas por un hueco o impedir que entren en la cinta de la controladora de peso cuando se está pesando otra caja. Y muchas balanzas controladoras de peso requieren que las cajas se detengan para una medición precisa. Arrancar y detener las cintas transportadoras y las cajas con aberturas reduce la producción.
El documento WO 2013/169343 revela los rodillos transportadores girados por inducción electromagnética para propulsar los artículos transportados sobre los rodillos según el preámbulo de la reivindicación 1.
Sumario
En un primer aspecto de la presente invención se proporciona un transportador definido en la reivindicación 1.
En otro aspecto de la presente invención se proporciona un procedimiento de transporte de objetos definido en la reivindicación 12.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista isométrica de una porción de un clasificador que incorpora características de la invención;
Las FIGS. 2A-2D representan la secuencia de desviación o conformidad de los artículos a un lado del clasificador de la FIG. 1;
Las FIGS. 3A-3D representan la secuencia de desviación de un artículo más ligero, no conforme, hacia un lado del clasificador de FIGS. 1;
La FIG. 4 representa gráficos de la aceleración, velocidad y desplazamiento lateral en función del tiempo para un artículo transportado en el clasificador de la FIG. 1;
La FIG. 5 es un gráfico de las trayectorias de los artículos ligeros y pesados transportados en un clasificador como en la FIG. 1;
Las FIGS. 6A y 6B representan dos vistas isométricas secuenciales del clasificador de la FIG. 1 con un sensor utilizado para medir el desplazamiento lateral de un artículo transportado; y
Las FIGS. 7A-7D representan vistas isométricas secuenciales de un clasificador como en la FIG. 1 con múltiples zonas de actuación de rodillos.
Descripción detallada
En la FIG. 1 se muestra una parte de una cinta transportadora de pesaje y clasificación que incorpora características de la invención. El transportador 10 comprende una cinta transportadora 12 que tiene filas de rodillos 14 que giran sobre ejes de rotación 16. En este ejemplo, los ejes de rotación 16 son paralelos a una dirección de desplazamiento de la cinta 18, de modo que los rodillos 14, en sus vértices, giran en una dirección lateral 20 perpendicular a la dirección de desplazamiento de la cinta 18. Los rodillos podrían estar dispuestos alternativamente con sus ejes oblicuos a la dirección del recorrido de la cinta 18. En ese caso, los rodillos rotarían en dirección transversal, aunque no perpendicular, a la dirección del recorrido de la cinta 18. En el resto de esta descripción, los rodillos 14 se muestran girando en una dirección lateral 20 perpendicular a la dirección del recorrido de la cinta.
La cinta transportadora ejemplar 12 que se muestra en la FIG. 1 es una cinta transportadora modular de plástico construida con filas 22 de módulos de cinta unidos entre sí en articulaciones 24 y accionados continuamente por ruedas dentadas o tambores de accionamiento motorizados (no se muestran) en la dirección del recorrido de la cinta 18 a lo largo de una trayectoria de transporte superior 26. Los rodillos 14 son rodillos cilíndricos que están realizados de un material conductor de la electricidad, como el aluminio o el cobre, o que contienen elementos de ese material. Para un mejor agarre de los objetos transportados, los rodillos 14 tienen una superficie exterior de alta fricción, texturizada o recubierta con un material de alta fricción como, el caucho, un elastómero u otro material resistente.
Un estator de motor lineal 30 está situado cerca de la cinta transportadora 14 a lo largo de una porción de la trayectoria de transporte 26. En este ejemplo, el estator 30 se encuentra debajo de la cinta transportadora 14 a lo largo de una porción de la trayectoria de transporte 26 entre el transportador y una vía de retorno inferior (no se muestra). El estator 30 está dispuesto para producir una onda de flujo electromagnético que se desplaza a través del estator de forma perpendicular a los ejes 16 de los rodillos 14 y a lo largo del ancho de la cinta transportadora 12 en esa porción de la cinta directamente encima del estator. La onda de flujo desplazante induce corrientes de Foucolt en el material eléctricamente conductor de los rodillos 14. Las corrientes producen un campo magnético de reacción que interactúa con la onda de flujo del estator para causar un par constante en los rodillos 14, que actúan como rotores del estator 30 en un motor de inducción lineal, o LIM. El par hace que los rodillos giren en dirección lateral 20 en sus vértices. Las dimensiones del estator 30 definen la extensión de una zona de activación de los rodillos 32 que se extiende a lo largo del ancho de la trayectoria de transporte26 desde un extremo de entrada 34 de la zona hasta un extremo de salida 35, aguas abajo. Según la invención, el transportador de clasificación también incluye un transportador de salida lateral 36 como un transportador de cinta, un transportador de rodillos o una rampa, que recibe objetos desviados de un lado 38 de la cinta 12 por los rodillos 14 activados al pasar por la zona de activación de rodillos 32. Según la invención, un carril lateral 40 aguas abajo del transportador de salida lateral 36 impide que los objetos salgan del lado 38 de la cinta 12 inmediatamente aguas abajo del transportador de salida lateral 36.
El funcionamiento del clasificador 10 activado por el LIM en un sistema transportador de control de calidad basado en el peso se muestra en las FIGS. 2A-2D. En la FIG. 2A se muestra un objeto, en este ejemplo una caja llena B, entrando en la zona de activación de los rodillos 32 por encima del estator del motor lineal 30. Los rodillos 14 que pasan por la zona de activación 32 en la cinta transportadora 12 son girados en la dirección lateral 20 por la onda de flujo del estator. Dado que el par de los rodillos 14 generado por el estator 30 del LIM es generalmente constante, la aceleración de los rodillos también es constante e inversamente proporcional al peso de la caja B encima de los rodillos 14. Los rodillos 14 giran cada vez más rápido a medida que avanzan con la cinta 12 a través de la zona de activación 32. Los rodillos 14 aceleran la caja B en la dirección lateral 20 a través de la zona de activación de los rodillos y la empujan hacia el lado 38, como se muestra en la FIG. 2B. Tras salir de la zona de activación de los rodillos 32, los rodillos que sostienen la caja B alcanzan una velocidad final Vf a la que continúan avanzando, sin aceleración adicional, aguas abajo del extremo de salida 35 de la zona, como se muestra en la FIG. 2C, hasta que la caja entra en contacto con el carril lateral 40 en la FIG. 2D. Así que la velocidad de desplazamiento lateral de la caja B aumenta en la zona de activación de los rodillos 32 y se mantiene constante aguas abajo donde los rodillos 14, que ya no están activados, pueden desplazarse por inercia.
Las FIGS. 3A-3D muestran el funcionamiento del clasificador de peso 10 con una caja de peso insuficiente no conforme B'. El movimiento de la caja de peso insuficiente B' en FIGS. 3A-3D difiere del de la caja de peso B más pesada en las FIGS. 2A-2D en que se desplaza más rápido lateralmente. Esto se debe a que la aceleración de los rodillos y la aceleración lateral de la caja son inversamente proporcionales al peso de la caja. A medida la caja más ligera B' alcanza el lado 38 de la cinta 12 en una posición aguas arriba de donde la caja más pesada B en la FIG. 2D alcanza el carril lateral 40. El transportador de salida lateral 36, aguas arriba del carril 40, recibe la caja de peso insuficiente rechazada B' clasificada de la cinta 12. En los clasificadores mostrados en las FIGS. 2A-D y 3A-D, las cajas B, B' normalmente entrarían en la zona de activación 32 en una posición lateral específica, como la registrada a lo largo del lado 39 de la cinta 12 opuesta al transportador de salida lateral 36.
En la FIG. 4 se muestran los gráficos de las ecuaciones de movimiento de los objetos transportados sobre los rodillos. El tiempo tf representa el tiempo, medido desde el tiempo t = 0, durante el cual el objeto está pasando por la zona de actuación de los rodillos. Ese período de tiempo tf depende de la velocidad de la cinta transportadora y de la longitud de la zona de activación a lo largo de la trayectoria de transporte. En ese tiempo tf, el objeto se somete a una aceleración constante a, como se indica en el gráfico inferior. La amplitud de la aceleración a es inversamente proporcional al peso del objeto. Durante ese tiempo la velocidad lateral v del objeto y de los rodillos que lo soportan aumenta linealmente con el tiempo t, como lo indica el gráfico del intermedio. El desplazamiento lateral x del objeto aumenta con el cuadrado de la variable de tiempo t. Una vez que el objeto sale del final de la zona de actuación de los rodillos, es decir, para t > tf, la aceleración cae a cero y el objeto se desplaza por inercia lateralmente a una velocidad constante vf. El desplazamiento lateral del objeto x aguas abajo de la zona de accionamiento de los rodillos aumenta linealmente con el tiempo t. Los gráficos de la FIG. 4 muestran el caso ideal en el que el par es constante en todos los rodillos cargados, la fricción de los rodamientos es insignificante y los objetos no se deslizan en las superficies externas de los rodillos. Debido a que la aceleración de un objeto más pesado es menor que la de un objeto más ligero, la velocidad Vf que alcanza el objeto al salir de la zona de actuación de los rodillos es menor para el objeto más pesado. Y como la aceleración, esa velocidad Vf es inversamente proporcional al peso del objeto. Del mismo modo, el desplazamiento lateral x es inversamente proporcional al peso del objeto, por lo que un objeto más ligero recorre una mayor distancia lateral al mismo tiempo que un objeto más pesado. Por lo tanto, el peso de un objeto puede determinarse a partir de su velocidad final Vf, su desplazamiento x, o su aceleración a.
Las trayectorias de los objetos pesados y ligeros a lo largo de la trayectoria de transporte de un transportador como en las FIGS. 1-3 se muestra en la FIG. 5, que es una vista aérea de las trayectorias de los objetos en una cinta transportadora que avanzan en la dirección del recorrido de la cinta 18. El desplazamiento lateral viene dado por el eje horizontal x; el desplazamiento en la dirección del recorrido de la cinta viene dado por el eje vertical y. Se considera que la cinta avanza en la dirección del recorrido de la cinta a una velocidad constante. El extremo de entrada de la zona de activación de los rodillos 34 coincide con el eje x. El extremo de salida 35 está indicado por la línea discontinua. La trayectoria de la línea continua 42 representa la trayectoria de un objeto pesado. La trayectoria de línea discontinua 44 representa la trayectoria de un objeto ligero. La distancia horizontal d entre las dos trayectorias 42, 44, representa la diferencia entre sus desplazamientos laterales x, a una distancia determinada ym del extremo de entrada 34 de la zona de actuación de los rodillos, es una medida de la diferencia de pesos de los objetos pesados y ligeros. En la zona de activación de los rodillos los objetos siguen una trayectoria parabólica, para la cual x k y2. Más abajo de la zona de activación de los rodillos, las trayectorias son lineales y x k y. Como las trayectorias muestran el desplazamiento lateral x en cualquier posición de medición ym a lo largo de la trayectoria de transporte, el peso de un objeto puede determinarse a partir de su trayectoria.
Las FIGS. 6A y 6B muestran una balanza de control continua 46 que comprende un estator 30 que forma una zona de activación de rodillos 32 a través de la cual una cinta transportadora de rodillos en la parte superior12 avanza continuamente. Un sensor 48, como un telémetro láser o cualquier sistema de sensores cuya salida puede utilizarse para determinar el desplazamiento lateral, la velocidad lateral o la aceleración lateral de una caja B, se muestra colocado al lado de la cinta transportadora 12. El estator 30 hace que los rodillos giren y empujen la caja B en la dirección lateral 20, a medida que la cinta transportadora 12 avanza en la dirección del recorrido de la cinta 18 a través de la zona de activación de los rodillos 32. A partir del movimiento lateral de la caja a medida que avanza a través de la zona de activación de los rodillos 32, la salida 50 del sensor 48 puede utilizarse para determinar el peso de la caja a partir de su aceleración, velocidad o desplazamiento lateral al pasar de un lado de la cinta 12 al otro, como se muestra en la progresión de la FIG. 6A a la FIG. 6B.
Las funciones de pesaje y clasificación pueden combinarse como se muestra en el sistema de FIGS. 7A-7D. El sistema de pesaje y clasificación 52 utiliza un primer estator 30 en una zona de activación de los rodillos 32 con un sensor 48, como en las FIGS. 6A-6B, para determinar el peso de la caja B y moverla en la dirección lateral 20 mientras la cinta transportadora 12 avanza en la dirección del recorrido de la cinta 18. La función de pesaje se muestra en la secuencia de la FIG. 7A a la FIG. 7B. En las FIGS. 7C y 7D la caja se clasifica del lado 38 de la cinta 12 en la dirección lateral 20 y en un transportador de descarga 36 mediante rodillos de cinta activados 14 que pasan por una zona de activación de rodillos 32' formada por un estator 30' aguas abajo. Las cajas más pesadas que no se hayan desplazado lo suficiente en la dirección lateral 20 para ser clasificadas en el transportador de descarga 36 seguirían bajando por la línea de transporte para su posterior procesamiento.
Aunque la invención ha sido descrita en detalle con respecto a algunas versiones preferidas, otras versiones son posibles. Por ejemplo, el sensor utilizado podría ser un sistema de visión que calcula el peso de los objetos a partir de la aceleración, la velocidad o el desplazamiento lateral derivados de las trayectorias de los objetos. En todas las versiones descritas, los objetos transportados se desplazan directamente sobre rodillos de cinta que incluyen material conductor de la electricidad para actuar como los rotores de los motores de inducción lineal. Pero los rodillos de cinta eléctricamente conductora no tienen que entrar en contacto directo con los objetos transportados. En su lugar, los rodillos eléctricamente conductores podrían utilizarse para accionar uno o más rodillos de cinta de soporte de objetos para mover los objetos lateralmente a través de la cinta. Y una serie de zonas de activación de rodillos formadas por una serie de estatores a lo largo de la trayectoria de transporte podría utilizarse para clasificar los objetos de diferentes pesos del lado de la cinta en varios puntos de descarga en posiciones separadas a lo largo de la trayectoria de transporte, con los objetos más ligeros clasificados aguas arriba de los más pesados. Por lo tanto, como sugieren estos pocos ejemplos, el alcance de las reivindicaciones no se limita a los detalles de las versiones ejemplares utilizadas para describir la invención.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un transportador (10) que comprende:
una cinta transportadora (12) que avanza a lo largo de una trayectoria de transporte (26) en la dirección del recorrido de la cinta (18), teniendo la cinta transportadora (12) una pluralidad de rodillos (14) giratorios en dirección lateral (20) transversal a la dirección del recorrido de la cinta (18);
un estator lineal (30) adyacente a la cinta transportadora (12) en una zona de activación de rodillos (32) que se extiende a lo largo de la trayectoria de transporte (26) desde una zona de entrada (34) hasta una zona de salida (35);
en el que cada uno de los rodillos (14), actuando como rotor, forma con el estator lineal (30) un motor de inducción lineal de par constante que hace girar los rodillos (14) en dirección lateral en la zona de activación de los rodillos (32), de modo que los objetos (B) transportados en la cinta transportadora (12) son impulsados por la rotación de los rodillos (14) para salir de la zona de activación de los rodillos (32) con una velocidad paralela a la dirección lateral que es inversamente proporcional a los pesos de los objetos (B):
caracterizado porque el transportador (10) comprende además un transportador de salida lateral (36) para recibir objetos (B) desviados de un lado de la cinta transportadora (12); y
un carril lateral (40) situado aguas abajo del transportador de salida lateral (36), para evitar que los objetos salgan del lado (38) de la cinta (12) inmediatamente aguas abajo del transportador de salida lateral (36).
2. Un transportador como en la reivindicación 1 que comprende además un sensor (48) que hace mediciones de la aceleración lateral, la velocidad o el desplazamiento de los objetos transportados (B) en una posición de sensor a lo largo de la trayectoria de transporte (26) aguas abajo de la entrada de la zona (34) de la zona de activación de los rodillos (32) para la conversión de las mediciones en pesos de los objetos.
3. Un transportador como en la reivindicación 1 en el que los rodillos (14) se desactivan y se dejan desplazarse por inercia al salir de la zona de activación de los rodillos (32).
4. Un transportador como en la reivindicación 1 que comprende además uno o más puntos de descarga (36) en posiciones separadas a lo largo de la trayectoria de transporte (26) en el que los objetos se transfieren por un lado del transportador, en el que los objetos se clasifican según su peso.
5. Un transportador como en la reivindicación 4 que comprende dos o más puntos de descarga y en el que los objetos más ligeros se clasifican aguas arriba de los más pesados.
6. Un transportador como en la reivindicación 1 que comprende una serie de estatores lineales (30) que definen una serie de zonas de activación de rodillos (32, 32') a lo largo de la trayectoria de transporte (26).
7. Un transportador como en la reivindicación 1 en el que los rodillos (14) están en contacto directo con los objetos transportados (B).
8. Un transportador como en la reivindicación 1, en el que la cinta transportadora (12) tiene además rodillos de soporte de objetos girados por los rodillos giratorios.
9. Un transportador como en la reivindicación 1, en el que la dirección lateral (20) es perpendicular a la dirección del recorrido de la cinta (18).
10. Un transportador como en la reivindicación 1, en el que:
el estator del motor lineal (30) produce una onda de flujo magnético desplazante en dirección lateral en la zona de activación de los rodillos (32) ;
los rodillos (14) incluyen material eléctricamente en el que las corrientes de Foucault son inducidas por la onda de flujo magnético desplazante a medida que los rodillos (14) atraviesan la zona de activación de los rodillos (32), las corrientes de Foucault producen un campo electromagnético de reacción que interactúa con la onda de flujo magnético desplazante para producir un par en los rodillos (14) que hace que los rodillos (14) giren en dirección lateral (20);
el par es lo suficientemente constante como para hacer que la zona de activación de los rodillos (32) se acelere con una aceleración angular lo suficientemente constante como para mover los objetos (B) transportados en la cinta de forma paralela a la dirección lateral (20); y
las aceleraciones y desplazamientos laterales de los objetos transportados (B) son inversamente proporcionales a los pesos de los objetos transportados.
11. Un transportador como en la reivindicación 1 en el que los rodillos (14) giran en dirección lateral (20) a una velocidad constante tras salir de la zona de accionamiento de los rodillos (32).
12. Un procedimiento para transportar objetos (B), que comprende: transportar objetos (B) sobre rodillos (14) en una cinta transportadora (12) que avanzan en la dirección del recorrido de la cinta (18); la activación de los rodillos (14) que pasan por una zona de activación de rodillos (32) por inducción lineal para que giren en una dirección (20) transversal a la dirección del recorrido de la cinta (18) para hacer que cada objeto (B) se desplace a lo largo de una trayectoria que depende del peso del objeto a un transportador de salida lateral (36) en un lado de la cinta transportadora (12); e impidiendo que los objetos (B) salgan por el lado de la cinta transportadora (12) inmediatamente corriente abajo del transportador de salida lateral (36) con un carril lateral (40).
13. El procedimiento de la reivindicación 12 comprende además la determinación del peso de cada objeto a partir de su trayectoria.
14. El procedimiento de la reivindicación 12 comprende además la clasificación de los objetos de un lado de la cinta transportadora por peso con los objetos más ligeros clasificados aguas arriba de los más pesados.
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