CN107810393B - Lim驱动的辊式检重器 - Google Patents

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Abstract

一种称重传送机***、一种检重器以及一种利用检重器称重传送物体的方法，该检重器包括定位在传送线路中的LIM驱动的辊以及位置传感器，该位置传感器用于根据物体跨越辊的运动来确定物体的重量。LIM以恒定转矩来驱动辊。由辊所驱动的物体的加速度与物体的重量成反比。因此，物体的重量可以通过辊对物体的运动的影响来确定。

Description

LIM驱动的辊式检重器
技术领域
本发明总体涉及动力驱动的传送机***中的检重器。
背景技术
许多生产操作使用重量测量来进行质量控制。例如，生产罐子的盒箱的饮料包装设备可以称重包装好的盒箱，以确保所有的罐子都装满。重量不足的盒箱可能表明罐子泄漏或未完全装满。包括称重秤的检重器通常用于称重盒箱、包裹或其它传送物体。通常包括短传送带的检重器形成传送线路的一部分。许多检重器要求待称重的物体在秤具读取重量时停顿。而可以测量移动物体的重量的检重器要求一次只有一个物体在秤具上进行传送。所以待称重的物体必须以较大间隙隔开，这会降低生产量。
发明内容
体现本发明的特征的称重传送机***的一种型式包括上游传送机、下游传送机以及介于上游传送机的下游端部和下游传送机的上游端部之间的辊式转运装置。上游传送机具有下游端部，并且将物体沿传送方向传送至下游端部。下游传送机具有上游端部并接收由上游传送机所传送的物体。辊式转运装置将从上游传送机接收的物体沿传送方向传送至下游传送机。辊式转运装置包括辊驱动***和成阵列的辊。辊中的至少一些是通过辊驱动***以恒定转矩转动的主动辊，以将从上游传送机所接收的物体沿传送方向推动至下游传送机。物体中的每个在辊式转运装置上沿传送方向的加速度与物体的重量成反比。传感器***根据辊式转运装置对于物体沿传送方向的运动的效果来确定物体中的每个的重量。
在另一个方面中，体现本发明的特征的检重器包括辊式转运装置和传感器***，该传感器***根据辊式转运装置对于物体沿传送方向的运动的效果来确定物体中的每个的重量。辊式转运装置包括辊驱动***和成阵列的辊。辊中的至少一些是由辊驱动***以恒定转矩转动的主动辊，以沿传送方向推动物体。物体中的每个在辊式转运装置上沿传送方向的加速度与物体的重量成反比。
在又一方面中，一种用于称重传送物体的方法包括：(a)将以间隙隔开的物体沿传送方向传送至成阵列的辊；(b)以恒定转矩使成阵列的辊转动以使物体中的每个沿传送方向加速至与物体的重量成反比的速度；以及(c)根据由成阵列的辊所引起的间隙变化来确定物体中的每个的重量。
附图说明
图1是体现本发明特征的包括线性感应电动机驱动的辊式传送机检重器和位置传感器的称重传送机***的一个型式的等距视图；
图2是传送装满的箱盒的图1的传送机***的侧视图；
图3是传送装满和未装满的箱盒的图1的传送机***的侧视图；
图4是图3中的四个传感器的输出的时序图；
图5是如图1中的具有感测检重器上的包裹的传感器的传送机***的等距视图；
图6是如图1中的其中检重器具有减速区、滑行区、以及加速区的传送机***的等距视图；
图7是图6中的传感器的输出的时序图；以及
图8是如图1中的用于传送机***的控制***的框图。
具体实施方式
在图1和图2中示出了体现本发明的特征的称重传送机***。传送机***10包括上游进给传送机12，该传送机12将诸如瓶子或罐子的箱盒的物体沿传送方向14向下游传送至排出传送机16。在该示例中，传送机12、16示出为带式传送机。在传送线路中插设于上游传送机12的下游端部18和下游传送机16的上游端部19之间的是辊式转运装置20。
辊式转运装置20包括成阵列的平行的辊22，这些辊22设置为关于垂直于传送方向14的轴线24转动。辊22描述为横跨辊式转运装置的宽度延伸的圆柱体。圆柱体可以在跨越传送装置20的宽度上是连续的或分段的。如果分段，则辊22的所有区段一起转动。辊由诸如铝或铜的导电材料制成，并且可以涂覆有诸如橡胶或弹性体的高摩擦材料，以便更好地抓住传送物体26。辊22在其端部处终止于辊轴中，该辊轴接收于辊式转运装置20的侧部28,29中的低摩擦轴承(未示出)中。
辊22通过在图2中示出为线性感应电动机(LIM)定子30的辊驱动***而转动。定子30产生通过辊22的磁通波。磁通波在辊22的导电材料中感生涡流。涡流产生与定子的磁通波相互作用的反应场以在辊22上产生恒定转矩。导电辊用作转子并与定子30形成LIM。辊20是由定子30所转动的主动辊以沿传送方向14来传送物体26。由于上游传送机12和下游传送机16之间的空间32因为传送带所绕挂的链轮组34而在顶部比在中间更宽，所以辊式转运装置20的壳体塑形为在其顶部比在其底部更大，以更好地填充空间32。在上游和下游传送机12,16的端部18,19上方延伸的辊22’中的一些可以是未由于感应而主动转动的从动或空转辊。定子30定向为使得磁通波垂直于辊轴线24行进。在那种定向中，定子30在足够的辊22中产生原动力以使物体26沿着辊式转运装置20在传送方向14上移动并补偿在所有辊均为从动的情况下而发生的任何动量损失。
感应转动的辊22的恒定转矩导致物体26在转运装置20上的恒定加速度。恒定加速度的特征是辊使重物体比轻物体更慢地加速。所以物体的恒定加速度与其重量成反比。对于经历恒定加速度的物体而言，物体的速度和位移也将类似地与物体的重量成反比。上游传送机12将呈相等的标准节距S或者由标准间隙G所隔开的物体26传递至辊式转运装置20。定子30由变频驱动器(VFD)34所驱动。VFD 34设定为驱动LIM使得在将相同重量的连续物体26从上游传送机12转运至下游传送机16时保持相同重量的连续物体26之间的标准间隙G或标准节距S。如图3所示，轻物体，诸如盒箱中未填充满或泄漏的罐子，更快地加速通过辊式转运装置20，这会由于在前的重物体而将标准间隙G减小至减小间隙G’或将标准节距S减小至减小节距S’，并且由于在后的重物体而将标准间隙G增加至增大间隙G”或将标准节距S增加至增大节距S”。
图3还示出了用于检测传送机***上存在物体26的两对传感器P1,P2和P3,P4的位置。也在图1和2中示出的传感器P1-P4是传感器***的一部分，该传感器***用于确定由辊式转运装置20中的辊22的恒定转矩所导致的物体的间隙G或节距S的变化。如图1所示，传感器P1-P4中的每个均可以实施为光学传感器，该光学传感器包括位于传送机***的一侧28上的光发射器-接收器单元36以及位于相对侧29上的反射器38。发射器-接收器单元36跨越传送机传输光束40，该光束40在未被物体26阻挡时被反射回来。光束在被物体26阻挡时不会被反射回至发射器-接收器单元。每对传感器P1,P2和P3,P4沿着传送机***10的长度而定位于固定位置处。在该示例中，上游传感器P1,P2沿着上游传送机12定位于靠近其下游端部18处。下游传感器P3,P4沿着下游传送机16定位于靠近其上游端部19处。每对中的两个传感器之间的距离是已知的。
在图3中，物体A和C是标准重量的物体，而物体B是重量不足的物体。如图3所示，从上游传送机进入辊式转运装置20的所有物体26以具有间隙G的节距S等间隔隔开。当物体26碰到以恒定转矩转动的辊22时，较轻的重量不足的物体B被以大于在前的较重标准物体A和在后的较重标准物体C的加速度而沿传送方向14向前推动。物体B的较大加速度自标准间隙G和节距S减小了在前的间隙G’和节距S’并且增加了在后的间隙G”和节距S”。
在图4的时序图中示出了间隙和节距的变化。时序图表示传感器P1-P4在信号线路42上的数字输出。高信号电平44指示由于传送机上的通过物体而阻挡了传感器的光束。低信号电平45指示在光束未被阻挡而反射回时物体之间的间隙G。节距S通过由检测连续物体的前端部所引起的信号的上升边缘之间的差值来指示。上方的两个时序图示出了由传感器P1和P2的输出所指示的物体在上游传送机上的规则节距。表示下游传送机上的一对传感器P3和P4的输出的两个下方时序图指示重量不足的物体B和在前的物体A之间的减小间隙G’以及物体B和在后的较重的标准重量的物体C之间的增大间隙G”。***可以根据经验数据进行校准，例如以定义间隙长度自标准间隙G的变化和物体的重量之间的函数关系。所以，以这种方式，辊式转运装置可以用作不需要停止物体或者不需要以大间隙隔开以进行精确称重的检重器。并且，由于物体重量是通过辊式转运检重器对物体运动的效果进行确定，所以未使用称重秤。
其它传感器设置是可能的。例如，图3中的两对传感器P1,P2和P3,P4可以各自由单个传感器所代替。使用成对的传感器的优点在于可以实现对上游和下游传送机速度的实时测量。如果只有一个传感器在上游并且只有一个传感器在下游，那么必须以其它方式测量速度。并且，对于上游传送机12、下游传送机16和辊式转运装置20均以相同的速度传送标准重量的物体26的情况而言，关于图3和图4所描述的操作得以简化。传送机速度的任何差异都会影响间隙。并且如果上游传送机未传递呈相等节距或者以相等的间隙所隔开的物体，则如图3中的两对传感器可以用来确定由辊式转运装置所引起的节距或间隙的变化。利用成对的传感器，如图3所示，可以在确定重量时确定和考虑传送机的速度。
图5示出了另一种传感器设置，在该传感器设置中传感器P1和P2均位于辊式转运装置20的一侧。传感器P1和P2沿传送方向14以已知的固定距离D间隔开。物体26第一次打断上游传感器P1的光束至物体26第一次打断下游传感器P2的光束的时间，即，物体行进距离D所花费的时间与由恒定转矩辊所推动的物体的加速度和速度变化成反比并与物体的重量成比例。尽管比例性可能不是线性关系，但时间和重量之间的关系是单调的并且可以在各种条件下经验地确定。
图6示出了将辊式转运装置20分成三个区域Z1、Z2和Z3的传送机***的另一种型式。在第一区域Z1中，即在转运装置20的入口处的减速区域中，辊22是主动的并且由LIM定子以恒定转矩所转动，以使传送物体26沿传送方向14减速。第一区域Z1中的辊22给予物体26以减速冲量，这使其速度减小与物体26的重量成反比的量。在第二区域Z2中，即在转运装置20的出口处的加速区域中，主动辊22通过另一个LIM定子而转动，以将物体26加速回至其在进入辊式转运装置时的初始速度。在第三区域Z3中，即在减速区域Z1和加速区域Z2之间的中间区域，辊是从动的并且不由LIM所转动。物体26在中间区域Z3中以在第一区域Z1中的减速冲量所产生的滑行速度而滑行跨越可自由转动的空转辊。在该示例中，上游传感器P1定位于第一区域Z1的入口处。下游传感器P2定位于中间区域Z3的端部附近。图7中的时序图示出了传感器P1和P2对于由重量不足的轻物体B所紧随的标准重物体A的输出。重物体A在物体的前边缘打断上游传感器P1的光束之后立即在短时间段ΔtdA期间接收减速冲量。在那个减速冲量期间，重物体的速度下降。速度变化由ΔvA表示。重物体上由恒定转矩辊所引起的减速度由图7中的第三条线中的速度-时间关系的斜率给出。随后，物体以滑行速度vCA在中间区域Z3中滑行。下游传感器检测到重物体A并根据物体从传感器P1的位置至传感器P2的位置的通过时间来计算重量。然后，第二区域Z2中的主动辊向物体A提供加速冲量，以将物体A加速至在进入辊式转运装置20时的速度，或者如果需要，则加速至更高的速度。较轻的物体B的重量被类似地确定。不同之处在于，轻物体B比较重的物体A减速至更低的速度(ΔvB>ΔvA)。减速度的不同由轻物体B在减速区域ΔtdB中的速度特征的较陡斜率所表示。在第二区域Z2中，轻物体B加速回至在进入辊式转运装置时的速度或者加速至更高的速度。
图8示出了用于传送机***的控制***的框图。作为传感器***和辊式检重器的一部分，控制器46通过传感器信号线路42接收来自传感器P1-P4的输出信号并确定物体的重量。控制器46还可以通过LIM控制线路48来控制定子的VFD 34。并且，控制器46可以借助通过电动机控制线路52,53来控制上游和下游传送机的驱动电动机50,51而可选地控制上游和下游传送机的速度。可以用于使重量确定更为鲁棒的其它可选传感器包括附接至上游传送带和下游传送带的驱动轴的速度传感器，例如转速计54,55。
尽管本发明已经相对于一些优选的型式而进行描述，但是其它型式和对示例性型式的其它修改是可能的。例如，具有反射器的光学传感器可以由位于传送机的相对侧上的发射器-接收器对或者由接近开关或者由视觉***来代替。可以使用速度传感器代替定位传感器来确定由恒定转矩辊所引起的物体运动的变化。作为另一个示例，上游和下游传送机可以是辊式传送机而不是所示的带式传送机。

Claims (13)

1.一种称重传送机***，包括：
上游传送机，其具有下游端部并且将物体沿传送方向传送至下游端部；
下游传送机，其具有上游端部并接收由所述上游传送机所传送的所述物体；
辊式转运装置，其插设于所述上游传送机的所述下游端部和所述下游传送机的所述上游端部之间，并且将从所述上游传送机所接收的所述物体沿所述传送方向传送至所述下游传送机，所述辊式转运装置包括：
辊驱动***；
成阵列的辊，所述成阵列的辊中的至少一些是由所述辊驱动***以恒定转矩转动的主动辊，以将从所述上游传送机所接收的所述物体沿所述传送方向推动至所述下游传送机，其中，所述物体中的每个在所述辊式转运装置上沿所述传送方向的加速度与所述物体的重量成反比；
传感器***，其在连续物体由所述主动辊沿所述传送方向推动之前和之后确定连续物体之间的间隙或所述连续物体的节距，并使用所述间隙的长度自标准间隙的变化和所述物体的重量之间的函数关系根据所述辊式转运装置对所述物体沿所述传送方向的运动的作用来确定所述物体中每个的重量。
2.根据权利要求1所述的称重传送机***，其中，所述辊驱动***包括产生穿过所述主动辊的磁通波的线性感应电机定子，并且其中，所述主动辊包括与所述磁通波感应地相互作用的导电材料，使得以恒定转矩转动所述主动辊，以沿所述传送方向推动在所述辊式转运装置上的所述物体。
3.根据权利要求1或2所述的称重传送机***，其中，所述传感器***在沿所述传送方向的一个或多个位置处检测所述物体中的每个。
4.根据权利要求1或2所述的称重传送机***，其中，所述传感器***包括靠近所述上游传送机的所述下游端部的第一对传感器以测量进入所述辊式转运装置的连续物体之间的间隙或连续物体的节距，以及靠近所述下游传送机的所述上游端部的第二对传感器以测量离开所述辊式转运装置的连续物体之间的间隙或连续物体的节距。
5.根据权利要求1或2所述的称重传送机***，其中，所述传感器***包括沿着所述辊式转运装置位于在所述传送方向上间隔开的位置处的一对传感器。
6.根据权利要求1或2所述的称重传送机***，其中，所述辊式转运装置中的第一组主动辊形成邻近所述上游传送机的所述下游端部的第一辊区以及沿所述传送方向位于所述第一辊区下游的第二辊区，并且其中，所述成阵列的辊包括在所述第一辊区和第二辊区之间形成中间辊区的从动辊，其中，以第一速度进入所述辊式转运装置的物体在所述第一辊区中减速至滑行速度、允许在所述中间辊区中以所述滑行速度滑行至所述第二辊区、并在所述第二辊区中加速使得以第二速度离开所述辊式转运装置。
7.根据权利要求6所述的称重传送机***，其中，所述第二速度等于所述第一速度。
8.根据权利要求6所述的称重传送机***，其中，所述传感器***确定所述滑行速度。
9.一种检重器，包括：
辊式转运装置，所述辊式转运装置包括：
辊驱动***；
成阵列的辊，所述成阵列的辊中的至少一些是由所述辊驱动***以恒定转矩转动的主动辊以沿传送方向推动物体，其中，所述物体中的每个在所述辊式转运装置上沿所述传送方向的加速度与所述物体的重量成反比；
传感器***，其在连续物体由所述主动辊沿所述传送方向推动之前和之后确定连续物体之间的间隙或所述连续物体的节距，并使用所述间隙的长度自标准间隙的变化和所述物体的重量之间的函数关系根据辊式转运装置对所述物体沿所述传送方向的运动的作用来确定所述物体中每个的重量。
10.根据权利要求9所述的检重器，其中，所述辊驱动***包括产生穿过所述主动辊的磁通波的线性感应电机定子，并且其中，所述主动辊包括与所述磁通波感应地相互作用的导电材料，使得以恒定转矩转动所述主动辊以沿所述传送方向推动在所述辊式转运装置上的所述物体。
11.根据权利要求9或10所述的检重器，其中，所述传感器***包括控制器以及两个或更多个位置传感器，所述两个或更多个位置传感器向所述控制器提供输出信号，所述输出信号指示位于所述主动辊上游和下游的物体的位置，所述控制器依据物体的位置计算物体的重量。
12.一种称重被传送物体的方法，包括：
将沿传送方向以间隙隔开的物体传送至成阵列的辊；
以恒定转矩使所述成阵列的辊转动以使所述物体中的每个沿所述传送方向加速至与所述物体的重量成反比的速度；
在连续物体由所述辊沿所述传送方向推动之前和之后确定连续物体之间的间隙或所述连续物体的节距，并使用所述间隙的长度自标准间隙的变化和所述物体的重量之间的函数关系来确定所述物体中每个的重量。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述物体在连续物体之间具有相同间隙的状态下传送到所述成阵列的辊。
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