短塊線性同步電機(jī)和換向機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利說明】短塊線性同步電機(jī)和換向機(jī)構(gòu)
[0001]交叉引用和相關(guān)應(yīng)用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年9月20日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?3/623，124的美國(guó)專利申請(qǐng)的權(quán)益，該申請(qǐng)?zhí)枮?3/623，124的美國(guó)專利申請(qǐng)是于2010年6月22日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?2/692,441的美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)并要求其權(quán)益，該申請(qǐng)?zhí)枮?2/692,441的美國(guó)專利申請(qǐng)是于2009年I月23日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?2/359，022、名為“由短塊線性同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)輸系統(tǒng)”的美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)并要求其權(quán)益，同時(shí)也要求于2009年6月5日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?1/184，570的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)“由短塊線性同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的改進(jìn)運(yùn)輸系統(tǒng)”的權(quán)益。上述申請(qǐng)的內(nèi)容被援引納入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及運(yùn)輸系統(tǒng)，尤其是例如具有短塊線性同步電機(jī)的、基于導(dǎo)軌的運(yùn)輸系統(tǒng)。本發(fā)明的應(yīng)用包括，但不限于，生產(chǎn)線應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用、和要求復(fù)雜的軌道、急轉(zhuǎn)彎、交匯和岔道換向以及/或者翻轉(zhuǎn)的操作的其它應(yīng)用。
[0004]發(fā)明背景
[0005]有許多可以使物體在軌道上運(yùn)動(dòng)的運(yùn)輸系統(tǒng)類型。其實(shí)例包括:由旋轉(zhuǎn)或線性電機(jī)推動(dòng)的輪懸掛式運(yùn)載工具，由線性電機(jī)或線纜推動(dòng)的磁懸浮或空氣墊懸浮式運(yùn)載工具，由空氣壓力推動(dòng)以在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)載工具，由軸承支承或引導(dǎo)的運(yùn)載工具，以及在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的運(yùn)載工具。現(xiàn)有運(yùn)輸系統(tǒng)具有很多實(shí)際應(yīng)用，但也有許多可進(jìn)行重大改進(jìn)的地方，例如，在比較小且靠得很近的物體在復(fù)雜導(dǎo)軌上的精確運(yùn)動(dòng)方面。
[0006]小尺寸和中等尺寸物體往往在傳送帶上運(yùn)輸，因?yàn)檫@樣就不需要輪子和其它機(jī)構(gòu)來懸掛、引導(dǎo)和推動(dòng)這些物體。帶運(yùn)輸系統(tǒng)相對(duì)便宜，但它們?nèi)狈?jīng)常需要的精密控制，而且因?yàn)橛性S多運(yùn)動(dòng)部件需要大量的維修。低成本運(yùn)輸?shù)钠渌緩桨ㄔ诠軆?nèi)運(yùn)動(dòng)的由空氣推動(dòng)的運(yùn)載工具，和利用重力使物體沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，但這些方法的控制精度更差。
[0007]利用線性同步電機(jī)(LSM)推進(jìn)的眾多優(yōu)點(diǎn)是廣為人知而且在其它的專利(包括，但不限于，美國(guó)專利 7, 458，454，7，448，327，6，983，701，6，917，136，6，781，524，6，578，495，6，499，701，6，101，952，和6，011，508，它們受讓給本申請(qǐng)的受讓人且它們的全部教導(dǎo)被援引納入本文)中有所說明，但在很多情況下，尤其是當(dāng)移動(dòng)小且靠得很近的物體時(shí)，LSM可能更昂貴，而且生產(chǎn)率比一些競(jìng)爭(zhēng)的推進(jìn)系統(tǒng)要低。
[0008]基于以上原因，本發(fā)明的目的是提供改進(jìn)的運(yùn)輸系統(tǒng)、裝置和方法。
[0009]本發(fā)明的相關(guān)目標(biāo)是提供能發(fā)揮LSM技術(shù)優(yōu)勢(shì)的這類系統(tǒng)、裝置和方法。
[0010]本發(fā)明的另一個(gè)相關(guān)目標(biāo)是提供適合用來運(yùn)輸小型物體和/或中等尺寸物體的這類系統(tǒng)、裝置和方法。
[0011]本發(fā)明的另一個(gè)相關(guān)目標(biāo)是提供適合用來運(yùn)輸靠得很近的物體的這類系統(tǒng)、裝置和方法。
[0012]本發(fā)明的又一個(gè)相關(guān)目標(biāo)是提供適合用在生產(chǎn)線，實(shí)驗(yàn)室和要求復(fù)雜軌道、急轉(zhuǎn)彎、交匯和岔道換向和/或翻轉(zhuǎn)操作的其它應(yīng)用的這類系統(tǒng)、裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]以上是本發(fā)明要達(dá)到的一些目標(biāo)，本發(fā)明以幾種方案提供一種運(yùn)輸系統(tǒng)，其包括具有若干推進(jìn)線圈的軌道，所述若干推進(jìn)線圈沿著在其中一個(gè)或多個(gè)運(yùn)載工具被推動(dòng)的區(qū)域布置。一個(gè)或多個(gè)運(yùn)載工具被布置在所述軌道上，每個(gè)所述運(yùn)載工具包括磁通源。軌道具有支承運(yùn)載工具的一個(gè)或多個(gè)行駛表面，運(yùn)載工具沿行駛表面滾動(dòng)或滑動(dòng)。各個(gè)運(yùn)載工具可具有收窄的橫截面的隔板部，所述隔板部連接至所述運(yùn)載工具的一個(gè)或多個(gè)本體部。所述軌道包括岔道區(qū)域，所述岔道區(qū)域包括鰭狀板和位于所述岔道的頂點(diǎn)處的所述行駛表面的延伸部。所述鰭狀板通過對(duì)所述運(yùn)載工具施加側(cè)向力從而在岔道處使運(yùn)載工具方向開始轉(zhuǎn)換。所述延伸部通過與所述隔板接觸從而使得在所述岔道處的運(yùn)載工具方向轉(zhuǎn)換繼續(xù)進(jìn)行。
[0014]本發(fā)明的其它方案提供例如如上所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，所述鰭狀板通過例如沿著所述運(yùn)載工具的本體的其中一個(gè)外表面與所述運(yùn)載工具接觸(而不是例如與運(yùn)載工具的隔板接觸)從而使運(yùn)載工具方向開始轉(zhuǎn)換。
[0015]本發(fā)明的其它方案提供例如如權(quán)利要求1所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，岔道處的行駛表面延伸部呈三角形。
[0016]本發(fā)明的其它方案提供例如如上所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，所述軌道具有限制所述運(yùn)載工具向側(cè)向運(yùn)動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)引導(dǎo)表面。根據(jù)上述及相關(guān)的方案，這些表面為岔道處的運(yùn)載工具方向的轉(zhuǎn)換提供引導(dǎo)。
[0017]因此例如在本發(fā)明的一些方案中，所述鰭狀板通過對(duì)所述運(yùn)載工具施加側(cè)向力從而在岔道處使運(yùn)載工具方向開始轉(zhuǎn)換，所述行駛表面的位于岔道的頂點(diǎn)處的延伸部使運(yùn)載工具方向的轉(zhuǎn)換繼續(xù)，并且/或者所述引導(dǎo)表面為在岔道的后點(diǎn)位置處的換向提供進(jìn)一步引導(dǎo)。
[0018]本發(fā)明的其它相關(guān)方案提供例如如上所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，換向機(jī)構(gòu)例如通過轉(zhuǎn)動(dòng)式步進(jìn)電機(jī)被機(jī)械致動(dòng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)式步進(jìn)電機(jī)不包括編碼器或者包括一個(gè)或多個(gè)編碼器。本發(fā)明的其它相關(guān)方案提供這樣的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，步進(jìn)電機(jī)的臂被容納在所述鰭狀板的腎形的孔口中。本發(fā)明的其它相關(guān)方案提供這樣的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，所述電機(jī)將鰭狀板驅(qū)動(dòng)至以下三個(gè)位置中的任一個(gè):非展開位置、展開位置和部分展開位置。
[0019]本發(fā)明的其它方案提供例如如上所述的被配置用于小部件檢查和/或組裝的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，所述運(yùn)載工具為50mm至200mm寬，具有為所述寬度的一倍至兩倍的長(zhǎng)度，并且具有0.2kg至4kg之間的負(fù)載質(zhì)量；所述運(yùn)載工具以超過2m/s的速度在所述軌道上運(yùn)行；所述鰭狀板通過移動(dòng)小于約2cm使所述運(yùn)載工具換向開始。
[0020]本發(fā)明的其它相關(guān)方案提供例如如上所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)運(yùn)載工具具有包括一個(gè)或多個(gè)第一區(qū)域并包括一個(gè)或多個(gè)第二區(qū)域的引導(dǎo)表面，所述一個(gè)或多個(gè)第一區(qū)域用于在所述軌道的一些部分處與所述軌道的引導(dǎo)表面接觸，所述一個(gè)或多個(gè)第二區(qū)域用于在所述軌道的其它部分處與所述軌道的引導(dǎo)表面接觸。這些“第一”區(qū)域可以是直線的，而“第二”區(qū)域可以是彎曲的。另外，根據(jù)本發(fā)明的其它相關(guān)方案，例如如上所述的鰭狀板可通過接觸所述第二區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)(根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方案可以是彎曲的)使得在岔道處的運(yùn)載工具方向轉(zhuǎn)換開始。
[0021]本發(fā)明的其它相關(guān)方案提供例如如上所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)運(yùn)載工具具有一個(gè)或多個(gè)銷，所述一個(gè)或多個(gè)銷從形成所述運(yùn)載工具的一部分的行駛表面沿所述軌道的行駛表面滾動(dòng)或滑動(dòng)的位置附近延伸，并且其中，這些銷與所述鰭狀板相互作用以控制所述運(yùn)載工具在所述岔道處的運(yùn)動(dòng)方向。
[0022]本發(fā)明的其它相關(guān)方案提供例如如上所述的運(yùn)輸系統(tǒng)，其包括交匯區(qū)域，所述交匯區(qū)域包括鰭狀板和所述行駛表面的加寬區(qū)域。當(dāng)所述運(yùn)載工具進(jìn)入所述交匯區(qū)域時(shí)，所述鰭狀板對(duì)所述運(yùn)載工具施加側(cè)向力以改變其角度，并且所述加寬區(qū)域通過接觸所述運(yùn)載工具的所述隔板使交匯繼續(xù)，從而對(duì)交匯提供進(jìn)一步引導(dǎo)或?qū)б?br>[0023]本發(fā)明的其它相關(guān)方案提供這樣的運(yùn)輸系統(tǒng)，其中，所述鰭狀板被配備成完全展開或部分展開，并且，利用處于部分展開形態(tài)的鰭狀板以使得當(dāng)所述運(yùn)載工具進(jìn)入交匯時(shí)改變所述運(yùn)載工具的角度。
[0024]本發(fā)明的其它方案提供使用在例如如上所述的運(yùn)輸系統(tǒng)中的運(yùn)載工具。這些運(yùn)載工具可以是長(zhǎng)方形、尖狀橢圓形或其它形狀的橫截面。另外，兩個(gè)或多個(gè)這種運(yùn)載工具例如以可樞轉(zhuǎn)的方式連接以便形成另外的運(yùn)載工具。
[0025]本發(fā)明的上述和其它方案在下文以及附圖中將顯而易見。
[0026]本發(fā)明的其它方案提供如上述地構(gòu)造和操作的軌道、軌道模塊和用于在其上使用的運(yùn)載工具。本發(fā)明的其它方案提供操作上述運(yùn)輸系統(tǒng)、軌道、軌道模塊和用于在軌道和軌道模塊上使用的運(yùn)載工具的方法。
【附圖說明】
[0027]通過參考附圖可以獲得本發(fā)明的更完整的理解，其中:
[0028]圖1是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，包括直軌道和多個(gè)運(yùn)載工具，它們?cè)谲壍郎舷喔艉芙赜蒐SM推動(dòng)，而同時(shí)又在低摩擦系數(shù)軌道表面滑行且由軌道側(cè)面的導(dǎo)軌引導(dǎo)。
[0029]圖2顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用來支持在圖1軌道上運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)載工具細(xì)節(jié)。
[0030]圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)中運(yùn)載工具的引導(dǎo)結(jié)構(gòu)和磁體陣列。
[0031]圖4與圖3相似，但磁體是Halbach陣列。
[0032]圖5與圖3相似，但使用單個(gè)磁體來推進(jìn)。
[0033]圖6顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的軌道，包括印刷電路板，在該印刷電路板上面安裝了推進(jìn)線圈，后者與軌道表面貼近而且與線路板上的功率控制電路相連接。
[0034]圖7顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)中，當(dāng)運(yùn)載工具通過時(shí)線圈內(nèi)電流的典型波形。
[0035]圖8顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)中運(yùn)載工具通過90度水平急彎。
[0036]圖9顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)中運(yùn)載工具通過180度垂向急彎。
[0037]圖10顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)中的右岔道，其中運(yùn)載工具的方向由小鰭狀板的位置決定。
[0038]圖11顯示可用于根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)盤，它可代替曲線實(shí)現(xiàn)岔道和交匯操作。
[0039]圖12顯示一些推進(jìn)線圈，它們對(duì)在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的右岔道模塊上運(yùn)動(dòng)的運(yùn)載工具提供持續(xù)的力。
[0040]圖13顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)中的垂向過渡段。
[0041]圖14顯示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)例子。
[0042]圖15-16顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)中的軌道和運(yùn)載工具。
[0043]圖17顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)中軌道直線段的透視圖。
[0044]圖18顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)中軌道右岔道段的透視圖。
[0045]圖19A-19D顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)中軌道各段的另一些結(jié)構(gòu)。
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