傳送皮帶的閉環(huán)磁性定位的制作方法
【專利摘要】在此披露了一種具有帶磁特性的傳送皮帶的傳送機，該磁特性允許通過外部產(chǎn)生的多個磁場對該皮帶的位置進行控制；并且還披露了用于控制這種傳送皮帶的方法。多個傳感器感測該皮帶的操作條件，如皮帶速度、皮帶張力、皮帶負荷、皮帶的橫向或徑向位置、或皮帶高度，并且將這些測量值發(fā)送至一個控制器。傳送機框架中的多個電磁鐵產(chǎn)生與該皮帶的磁特性相互作用的多個磁場，以便施加選定的力來在該傳送機中定位該皮帶。該控制器調(diào)節(jié)由這些電磁鐵產(chǎn)生的這些磁場的強度和方向，以便對該皮帶的這些操作條件進行控制。
【專利說明】傳送皮帶的閉環(huán)磁性定位
[0001]背景
[0002]本發(fā)明總體上涉及電力驅(qū)動的傳送機，并且更具體地涉及皮帶傳送機以及相關(guān)方法，其中具有磁特性的傳送皮帶被多個可控制的電磁鐵排斥或吸引以便對皮帶位置進行控制，從而減少摩擦或以其他方式提高傳送機性能。
[0003]已在皮帶傳送機與鏈條傳送機中使用了永磁鐵來減小皮帶與傳送機框架之間的摩擦、并且通過磁性斥力來使皮帶懸浮、并且通過磁性引力來防止皮帶升高到其軌道之外。一個傳送機框架中的多個永磁鐵形成了與傳送皮帶中的多個永磁鐵或金屬材料相互作用的多個磁場，以便對該傳送皮帶施力，這些力可以例如被導(dǎo)向為減小該皮帶和該傳送機框架之間的摩擦接觸。這些磁鐵的強度和安排是針對具體應(yīng)用而選擇的。然而經(jīng)常地，傳送機的操作條件如皮帶負荷和皮帶速度可以改變。操作條件的變化可能足夠地改變該皮帶的動力學(xué)而使得這些永磁鐵的強度和安排對于這個變化的操作條件是次最優(yōu)的。
[0004]概述
[0005]體現(xiàn)了本發(fā)明特征的一種傳送機包括被支撐在一個傳送機框架之中的一個傳送皮帶。該傳送皮帶具有磁特性，該磁特性允許該皮帶被一個磁場吸引或排斥。沿著一個傳送機框架布置的多個電磁鐵被安排成產(chǎn)生多個吸引或排斥該傳送皮帶的磁場。感測該傳送皮帶的一種操作條件的一個傳感器提供了代表該操作條件的一個傳感器信號。一個控制器接收該傳感器信號并且響應(yīng)于該信號而控制這些電磁鐵所產(chǎn)生的這些電場，以便在該傳送機框架中定位該傳送皮帶。
[0006]在本發(fā)明的另一方面，一種用于控制傳送皮帶的方法包括:(a)使具有磁特性的一個傳送皮帶沿著一個傳送路徑前進；(b)感測該傳送皮帶的一種操作條件；(C)使該傳送皮帶沿著該傳送路徑經(jīng)受多個磁場；以及(d)隨著所感測到的操作條件的變化來調(diào)節(jié)這些磁場的強度，以便沿著該傳送路徑橫向地或豎直地定位該傳送皮帶。
[0007]附圖簡要說明
[0008]本發(fā)明的這些特征和方面以及其優(yōu)點在以下說明、所附權(quán)利要求以及附圖中予以進一步的描述，在附圖中:
[0009]圖1為體現(xiàn)了本發(fā)明特征的傳送機的一部分轉(zhuǎn)彎段的俯視平面圖，包括在皮帶內(nèi)側(cè)邊緣中帶有多個磁鐵的一個弧形傳送皮帶以及帶有多個電磁鐵的一個內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌；
[0010]圖2為圖1的傳送機的傾斜透視圖；
[0011]圖3為一個傳送機的傾斜透視圖，該傳送機在一個轉(zhuǎn)彎部的外側(cè)具有排斥在一個皮帶外側(cè)邊緣中的磁鐵的一個電磁鐵；
[0012]圖4A至圖4D為在皮帶中在一個轉(zhuǎn)彎部的外側(cè)具有吸引皮帶中的磁性材料的一個電磁鐵的一個傳送機的等距圖、俯視平面圖、截面圖、以及放大圖，并且圖4E為該皮帶的邊緣模塊的底視平面圖；
[0013]圖5為一個傳送機的傾斜透視圖，該傳送機具有一個電磁鐵,該電磁鐵排斥該皮帶上的一個下壓件，以便在一個轉(zhuǎn)彎部的外側(cè)中在一個弧形傳送皮帶的底側(cè)處將該皮帶下壓；[0014]圖6A至圖6C為體現(xiàn)了本發(fā)明特征的一個懸浮傳送機的等距圖、截面圖、以及放大圖，包括在皮帶載道上方和下方的多個排斥電磁鐵，并且圖6D為該皮帶的一個邊緣模塊的底視圖；并且
[0015]圖7為可用于圖1至圖6的多種傳送機的一種控制系統(tǒng)的框圖。
[0016]詳細說明
[0017]圖1和圖2中示出了體現(xiàn)本發(fā)明特征的一種型式的傳送機的一部分。傳送機10包括一個傳送皮帶12，該傳送皮帶在一個轉(zhuǎn)彎部15中沿皮帶排進方向14前進。在圖1中所示的示例性皮帶12是能夠側(cè)向撓曲以越過多個轉(zhuǎn)彎部的一個模塊式塑料傳送皮帶。這種皮帶結(jié)構(gòu)的一個實例是美國路易斯安那州哈拉罕市(Harahan, Louisiana, U.S.A.)的英
特樂有限責(zé)任公司(Intralox，L.L.C.)制造和出售的丨NTRALOX'"' 2200系列半徑平格
型皮帶(Radius Flush Grid belt)。這種環(huán)形皮帶包括一系列多排16的皮帶模塊18,這些皮帶模塊通過多個鉸鏈桿20在多個鉸結(jié)點處鏈接在一起。在轉(zhuǎn)彎部15的內(nèi)側(cè)，一個永磁鐵22嵌入或安裝在每個皮帶排20的側(cè)邊緣24之中。在一些情況下，這些磁鐵無需在每排中存在，并且可以每兩排、每三排地嵌入、或按需嵌入。該皮帶沿著其傳送路徑的在多個磨損條頂上的一個載道部分、或被支撐在一個傳送機框架26中的一個載道槽23前行。該傳送機框架包括沿著該轉(zhuǎn)彎部的內(nèi)側(cè)的一個內(nèi)導(dǎo)軌28。多個電磁鐵30被安裝在該內(nèi)導(dǎo)軌28上。當被供能時，這些電磁鐵產(chǎn)生排斥該皮帶12的內(nèi)側(cè)邊緣24中的這些磁鐵22的一個磁場32，以便該傳送皮帶定位成徑向地或橫向地離開該內(nèi)導(dǎo)軌28。(在一個半徑皮帶處于一個轉(zhuǎn)彎部中的情況下，“橫向地”與“徑向地”同義。)以這種方式，該皮帶的側(cè)邊緣24與包括這些電磁鐵的內(nèi)導(dǎo)軌28之間的摩擦在該轉(zhuǎn)彎部處被消除。
[0018]圖3示出了另一種型式的傳送機，其中通過在該轉(zhuǎn)彎部的外側(cè)中的磁性斥力來防止一個弧形傳送皮帶36的側(cè)邊緣34與該轉(zhuǎn)彎部的內(nèi)側(cè)的一個內(nèi)導(dǎo)軌38接觸。該傳送皮帶36具有在該皮帶的剩余部分的底表面42下方延伸的一個懸垂兀件40。一個或多個磁鐵43嵌入該懸垂兀件中。一個電磁鐵44被安裝在一個傳送槽48的外側(cè)46之中。該電磁鐵產(chǎn)生與該皮帶磁鐵43相互作用的一個磁場50，以便向外排斥該懸垂元件、并且將該皮帶定位成使其內(nèi)側(cè)邊緣34橫向地或徑向地離開該內(nèi)導(dǎo)軌38。內(nèi)導(dǎo)軌38和外導(dǎo)軌39具有與該皮帶的內(nèi)側(cè)邊緣34和外側(cè)邊緣35重疊的水平唇緣，以防止這些皮帶邊緣升高到該載道之外。
[0019]圖4A至圖4D示出了一個傳送皮帶52，該傳送皮帶使用磁性引力來橫向地或徑向地拉動該皮帶的一個內(nèi)側(cè)邊緣54使之與一個內(nèi)導(dǎo)軌56隔開。該皮帶在該傳送機框架26中被支撐在多個磨損條23'上。該皮帶包括在一個外側(cè)邊緣55中的多個磁鐵58、或包括被一個外導(dǎo)軌57中的多個電磁鐵60所吸引的多個磁化的或未磁化的材料片。因此，用于吸引的磁特性可由磁化的或未磁化的鐵磁材料來提供。該磁性引力橫向地或徑向地在轉(zhuǎn)彎部中將該皮帶向外拉動至與該內(nèi)導(dǎo)軌無摩擦接觸的一個位置之中。沿著該外導(dǎo)軌57的長度在多個間隔開的位置處安裝的多個位移傳感器59被用來檢測外側(cè)邊緣55與該外導(dǎo)軌的接近度。圖4E示出了可用于使該皮帶52實現(xiàn)模塊式塑料傳送皮帶的一個外側(cè)邊緣皮帶模塊53的一種型式。這些永磁鐵52被嵌入該模塊的外側(cè)邊緣55之中?？杀辉O(shè)定成只檢測一個特定距離的多個接近度傳感器可作為替代選擇被使用，以代替可以測量多個實際距離的多個位移傳感器。[0020]圖5示出了帶有一個磁性下壓系統(tǒng)的一個弧形傳送皮帶62。該皮帶在一對載道支撐表面70、71之間的一個空隙68之中具有從該皮帶的底側(cè)66向下延伸的一個懸垂兀件64。嵌入該空隙中的該懸垂兀件中的一個磁鐵72是相對于該皮帶的底表面以一個角度定向的。安裝在該空隙處、在該第一支撐表面的外側(cè)中的一個電磁鐵74產(chǎn)生了一個排斥該皮帶磁鐵72的磁場76，該磁場具有抵消該半徑皮帶在該轉(zhuǎn)彎部的外側(cè)處上升的趨勢的一個向下的分力Fd。因此，該磁性相互作用決定了該皮帶的豎直位置以及橫向或徑向的位置。
[0021]圖6A至圖6C示出了一個懸浮傳送機78。該傳送機包括一個半徑皮帶80，其側(cè)邊緣82、83包括多個磁鐵84。布置在側(cè)導(dǎo)軌88、89之中或附近的電磁鐵86、86'、86"受到控制以產(chǎn)生多個磁場，這些磁場使該皮帶豎直地懸浮在一個下方支撐框架90上方、使該皮帶橫向地離開該內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌88和外側(cè)導(dǎo)軌89而居中、并且防止該皮帶上升到與這些側(cè)導(dǎo)軌的頂部唇緣92、93相接觸。對這些電磁鐵的相對場強進行調(diào)制以便橫向地或徑向地、并且豎直地定位該皮帶。并非必需在每個側(cè)導(dǎo)軌88、89處使用全部三套電磁鐵86、86'、86"。例如，可以通過使用下部電磁鐵86來將該皮帶向上排斥到該支撐框架90上方或通過使用上部電磁鐵86"來向上吸引該皮帶，而實現(xiàn)一種懸浮傳送機。側(cè)部電磁鐵86'可以根據(jù)需要使用，以便在幾乎沒有摩擦接觸的情況下維持在這些相對的側(cè)導(dǎo)軌的豎直表面之間居中的、該皮帶的橫向的或徑向的位置。為了跨越傳送機的橫向?qū)挾全@得更大或更均勻的懸浮作用，可以在電磁鐵支撐結(jié)構(gòu)85中安排多個另外的磁鐵87來與皮帶80中的另外的永磁鐵84'相互作用。安裝在該皮帶之下的電磁鐵支撐結(jié)構(gòu)85中的多個位移傳感器或接近度傳感器59檢測該傳送機載道中該皮帶的高度。因此，該懸浮的皮帶(可以替代地為一種直線運行皮帶)可以在低摩擦下進行操作。圖6D示出了可用于使該皮帶80實現(xiàn)模塊式塑料傳送皮帶的一個外側(cè)邊緣皮帶模塊91的一種型式。永磁鐵84、84'被嵌入該模塊的外側(cè)邊緣55以及底側(cè)結(jié)構(gòu)94之中。
[0022]圖7的框圖展示了一種閉環(huán)控制系統(tǒng)的簡化型式，該系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)這些電磁鐵以獲得最優(yōu)的或所希望的皮帶操作。一個控制器98，如可編程邏輯控制器、工作站或其他可編程計算裝置，接收一個輸入信號100，該輸入信號是來自嵌在皮帶中的一個傳感器102 (參見圖2)或來自一個傳感器102'，如圖4或圖6的位移傳感器或在一個皮帶驅(qū)動電動機116中、在傳送機框架中或在該皮帶的其中一個驅(qū)動部件(電動機、電動機控制器、齒輪箱、或軸)上的用于測量電動機電流的一個電流傳感器。該傳感器或這些傳感器感測該皮帶的一種或多種操作條件，如皮帶速度、皮帶張力、皮帶負荷、或皮帶高度。例如，一種皮帶速度傳感器可以被實現(xiàn)為安裝至驅(qū)動軸或空轉(zhuǎn)軸上的一個轉(zhuǎn)速計、或?qū)崿F(xiàn)為安裝至該傳送機框架上以便當這些皮帶磁鐵通過時對其計數(shù)的一個皮帶圈數(shù)計數(shù)器。一種皮帶張力傳感器可被實現(xiàn)為安裝在該皮帶中的一個張力傳感器、或被實現(xiàn)為在這些側(cè)導(dǎo)軌中用于感測皮帶伸長率的一個光學(xué)傳感器。一種皮帶負荷傳感器可被實現(xiàn)為安裝在該傳送機框架中的一個重量傳感器、安裝在該皮帶中的一個壓電傳感器、或一個電動機電流傳感器。皮帶高度可以由安裝在這些側(cè)導(dǎo)軌中的多個光學(xué)傳感器或接近度傳感器來感測。皮帶的橫向或徑向位置可以由這些側(cè)導(dǎo)軌中的或該皮帶上的多個接近度傳感器、位移傳感器、或光學(xué)傳感器來感測。多個皮帶承載式傳感器102所獲得的測量值被緩存并通過該皮帶中的一個發(fā)射器104經(jīng)由一個天線106進行傳輸。經(jīng)由一個遠程天線108和接收器110接收所傳輸?shù)膫鞲衅餍盘枴Ｔ摻邮掌鲗⒃搨鞲衅餍盘柊l(fā)送至該控制器98。安裝在該傳送機框架中的多個傳感器102可以通過如圖7中由虛線所示的硬線連接、或通過如在皮帶承載式傳感器102的情況下以無線方式來將其信號發(fā)送至控制器98。在該控制器中運行的控制算法使用這些傳感器信號、工廠或操作員的設(shè)定、該傳送皮帶的動態(tài)模型、以及這些皮帶和電磁鐵的磁特性來調(diào)節(jié)場強或幅度并且在某些情況下調(diào)節(jié)這些磁場的極性，以便定位該皮帶來維持所希望的或合適的操作條件。控制器98將多個電磁鐵控制信號112輸出至這些電磁鐵114以便適當?shù)卣{(diào)節(jié)其磁場。例如，電動機電流的增加可以指示由該皮帶與傳送機內(nèi)導(dǎo)軌之間的摩擦接觸的增加而導(dǎo)致的皮帶張力的上升。該控制器可以通過增大這些電磁鐵的排斥力以推動該皮帶的內(nèi)側(cè)邊緣離開該導(dǎo)軌并減小接觸和皮帶張力，來響應(yīng)這個增加的電動機電流。該控制器可以任選地被編程以便利用一個電動機控制信號118來控制該皮帶的驅(qū)動電動機116的速度。連接在該控制器與這些電磁鐵和電動機之間的多個驅(qū)動器(未示出)將功率提升至足以驅(qū)動這些電磁鐵和該電動機的一個水平。
[0023]所描述的磁鐵和電磁鐵的這些不同安排僅代表用于沿著一個載道來控制傳送皮帶的水平或豎直位置的一些可能安排。而且，雖然這些皮帶被展示為具有分立的永磁鐵或未磁化的鐵磁元件，但是這些皮帶元件的磁特性也可以通過將鐵磁材料與聚合物材料混合并將其注射模制到一起以形成具有磁特性的均勻熱塑性皮帶模塊來實現(xiàn)、或通過環(huán)繞一個鐵磁芯或多個鐵磁元件包覆模制一個熱塑性皮帶外殼來實現(xiàn)。此外，這些皮帶可以為如所描述的模塊式塑料傳送皮帶、平坦的橡膠或塑料傳送皮帶、金屬皮帶或金屬鏈條、或由金屬鉸鏈桿鏈接而成的非金屬皮帶或非金屬鏈條，只要可以通過與這些電磁鐵所產(chǎn)生的磁場的相互作用而使可控的力作用在其上。
【權(quán)利要求】
1.一種傳送機,包括: 一個傳送機框架； 一個傳送皮帶，該傳送皮帶被支撐在該傳送機框架中并且具有磁特性； 多個電磁鐵，這些電磁鐵是沿著該傳送機框架進行布置的并被安排來產(chǎn)生吸引或排斥該傳送皮帶的多個磁場； 一個傳感器，該傳感器感測該傳送皮帶的一種操作條件并且提供代表該操作條件的一個傳感器信號；以及 一個控制器，該控制器接收來自該傳感器的該傳感器信號并且響應(yīng)于該傳感器信號來控制由這些電磁鐵產(chǎn)生的這些磁場，以便在該傳送機框架中定位該傳送皮帶。
2.如權(quán)利要求1所述的傳送機，其中該傳送皮帶包括多個磁鐵，這些磁鐵產(chǎn)生該傳送皮帶的該磁特性并被安排來與這些電磁鐵所產(chǎn)生的這些磁場進行相互作用。
3.如權(quán)利要求2所述的傳送機，其中這些磁鐵是沿著該傳送皮帶的一個第一側(cè)邊緣進行布置的，并且其中這些電磁鐵是沿著該傳送機框架、鄰近該傳送皮帶的該第一側(cè)邊緣進行布置的。
4.如權(quán)利要求2所述的傳送機，其中該傳送皮帶包括在該傳送皮帶下方延伸并容納這些磁鐵的多個懸垂元件，并且其中這些電磁鐵是沿著該傳送機框架、鄰近這些懸垂元件進行布置的。
5.如權(quán)利要求1所述的傳送機，其中該傳送皮帶是磁化的。
6.如權(quán)利要求1所述的傳送機，其中該傳送皮帶是未磁化的。
7.如權(quán)利要求1所述 的傳送機,其中該傳送機框架包括一個轉(zhuǎn)彎部,并且其中該傳送皮帶包括處于該轉(zhuǎn)彎部的內(nèi)側(cè)的一個側(cè)邊緣之中的多個磁鐵，并且其中這些電磁鐵是沿著該傳送機框架、在該轉(zhuǎn)彎部的該內(nèi)側(cè)處進行布置的以便排斥該傳送皮帶的該側(cè)邊緣中的這些磁鐵。
8.如權(quán)利要求1所述的傳送機，其中該傳感器與該傳送皮帶一同前行。
9.如權(quán)利要求1所述的傳送機，其中該傳感器是安裝在該傳送機框架之中。
10.如權(quán)利要求1所述的傳送機,其中該傳感器感測該傳送機框架中的皮帶速度、皮帶張力、皮帶負荷、皮帶橫向位置、或皮帶高度。
11.如權(quán)利要求1所述的傳送機，該傳送機包括驅(qū)動該皮帶的一個電動機，并且其中該傳感器是感測電動機電流的一個電流傳感器。
12.如權(quán)利要求1所述的傳送機，其中這些電磁鐵沿著該傳送機框架被定位成用于從下方排斥該傳送皮帶。
13.如權(quán)利要求1所述的傳送機，其中這些電磁鐵沿著該傳送機框架被定位成用于從上方吸引該傳送皮帶。
14.如權(quán)利要求1所述的傳送機，其中這些電磁鐵沿著該傳送機框架的一側(cè)被定位成用于排斥該傳送皮帶而離開該傳送機框架的該側(cè)。
15.如權(quán)利要求1所述的傳送機，其中該控制器隨著所感測到的操作條件的變化來對這些電磁鐵產(chǎn)生的這些磁場的強度進行控制。
16.一種用于控制傳送皮帶的方法，該方法包括: 使一個具有磁特性的傳送皮帶沿著一個傳送路徑前進；感測該傳送皮帶的一種操作條件； 使該傳送皮帶沿著該傳送路徑經(jīng)受多個磁場； 隨著所感測到的操作條件的變化來調(diào)節(jié)這些磁場的強度，以便沿著該傳送路徑橫向地或豎直地定位該傳送皮帶。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中使該傳送皮帶沿著該傳送機經(jīng)受多個磁場包括排斥該傳送皮帶。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中使該傳送皮帶沿著該傳送機經(jīng)受多個磁場包括吸引該傳送皮帶。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中調(diào)節(jié)這些磁場的強度包括調(diào)節(jié)沿著該傳送路徑布置的多個電磁鐵中的電流。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該操作條件為皮帶速度、皮帶張力、皮帶負荷、皮帶橫向位置、皮帶高度、或皮帶電動機電流。
【文檔編號】B65G15/64GK103635403SQ201180060039
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月21日
【發(fā)明者】約翰·F·蘭德拉姆, 格林·R·麥考爾 申請人:萊特拉姆有限責(zé)任公司