短塊線性同步電機和換向機構(gòu)的制作方法
【專利說明】短塊線性同步電機和換向機構(gòu)
[0001]交叉引用和相關(guān)應(yīng)用
[0002]本申請要求于2012年9月20日提交的申請?zhí)枮?3/623，124的美國專利申請的權(quán)益，該申請?zhí)枮?3/623，124的美國專利申請是于2010年6月22日提交的申請?zhí)枮?2/692,441的美國專利申請的部分繼續(xù)申請并要求其權(quán)益，該申請?zhí)枮?2/692,441的美國專利申請是于2009年I月23日提交的申請?zhí)枮?2/359，022、名為“由短塊線性同步電機驅(qū)動的運輸系統(tǒng)”的美國專利申請的部分繼續(xù)申請并要求其權(quán)益，同時也要求于2009年6月5日提交的申請?zhí)枮?1/184，570的美國臨時專利申請“由短塊線性同步電機驅(qū)動的改進運輸系統(tǒng)”的權(quán)益。上述申請的內(nèi)容被援引納入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及運輸系統(tǒng)，尤其是例如具有短塊線性同步電機的、基于導(dǎo)軌的運輸系統(tǒng)。本發(fā)明的應(yīng)用包括，但不限于，生產(chǎn)線應(yīng)用、實驗室應(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動的運輸系統(tǒng)類型。其實例包括:由旋轉(zhuǎn)或線性電機推動的輪懸掛式運載工具，由線性電機或線纜推動的磁懸浮或空氣墊懸浮式運載工具，由空氣壓力推動以在管內(nèi)運動的運載工具，由軸承支承或引導(dǎo)的運載工具，以及在傳送帶上運動的運載工具。現(xiàn)有運輸系統(tǒng)具有很多實際應(yīng)用，但也有許多可進行重大改進的地方，例如，在比較小且靠得很近的物體在復(fù)雜導(dǎo)軌上的精確運動方面。
[0006]小尺寸和中等尺寸物體往往在傳送帶上運輸，因為這樣就不需要輪子和其它機構(gòu)來懸掛、引導(dǎo)和推動這些物體。帶運輸系統(tǒng)相對便宜，但它們?nèi)狈?jīng)常需要的精密控制，而且因為有許多運動部件需要大量的維修。低成本運輸?shù)钠渌緩桨ㄔ诠軆?nèi)運動的由空氣推動的運載工具，和利用重力使物體沿斜面向下運動，但這些方法的控制精度更差。
[0007]利用線性同步電機(LSM)推進的眾多優(yōu)點是廣為人知而且在其它的專利(包括，但不限于，美國專利 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，尤其是當移動小且靠得很近的物體時，LSM可能更昂貴，而且生產(chǎn)率比一些競爭的推進系統(tǒng)要低。
[0008]基于以上原因，本發(fā)明的目的是提供改進的運輸系統(tǒng)、裝置和方法。
[0009]本發(fā)明的相關(guān)目標是提供能發(fā)揮LSM技術(shù)優(yōu)勢的這類系統(tǒng)、裝置和方法。
[0010]本發(fā)明的另一個相關(guān)目標是提供適合用來運輸小型物體和/或中等尺寸物體的這類系統(tǒng)、裝置和方法。
[0011]本發(fā)明的另一個相關(guān)目標是提供適合用來運輸靠得很近的物體的這類系統(tǒng)、裝置和方法。
[0012]本發(fā)明的又一個相關(guān)目標是提供適合用在生產(chǎn)線，實驗室和要求復(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)明要達到的一些目標，本發(fā)明以幾種方案提供一種運輸系統(tǒng)，其包括具有若干推進線圈的軌道，所述若干推進線圈沿著在其中一個或多個運載工具被推動的區(qū)域布置。一個或多個運載工具被布置在所述軌道上，每個所述運載工具包括磁通源。軌道具有支承運載工具的一個或多個行駛表面，運載工具沿行駛表面滾動或滑動。各個運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載工具的一個或多個本體部。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處的所述行駛表面的延伸部。所述鰭狀板通過對所述運載工具施加側(cè)向力從而在岔道處使運載工具方向開始轉(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載工具方向轉(zhuǎn)換繼續(xù)進行。
[0014]本發(fā)明的其它方案提供例如如上所述的運輸系統(tǒng)，其中，所述鰭狀板通過例如沿著所述運載工具的本體的其中一個外表面與所述運載工具接觸(而不是例如與運載工具的隔板接觸)從而使運載工具方向開始轉(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輸系統(tǒng)，其中，所述軌道具有限制所述運載工具向側(cè)向運動的一個或多個引導(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，所述鰭狀板通過對所述運載工具施加側(cè)向力從而在岔道處使運載工具方向開始轉(zhuǎn)換，所述行駛表面的位于岔道的頂點處的延伸部使運載工具方向的轉(zhuǎn)換繼續(xù)，并且/或者所述引導(dǎo)表面為在岔道的后點位置處的換向提供進一步引導(dǎo)。
[0018]本發(fā)明的其它相關(guān)方案提供例如如上所述的運輸系統(tǒng)，其中，換向機構(gòu)例如通過轉(zhuǎn)動式步進電機被機械致動，所述轉(zhuǎn)動式步進電機不包括編碼器或者包括一個或多個編碼器。本發(fā)明的其它相關(guān)方案提供這樣的運輸系統(tǒng)，其中，步進電機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)方案提供這樣的運輸系統(tǒng)，其中，所述電機將鰭狀板驅(qū)動至以下三個位置中的任一個: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/或組裝的運輸系統(tǒng)，其中，所述運載工具為50mm至200mm寬，具有為所述寬度的一倍至兩倍的長度，并且具有0.2kg至4kg之間的負載質(zhì)量；所述運載工具以超過2m/s的速度在所述軌道上運行；所述鰭狀板通過移動小于約2cm使所述運載工具換向開始。
[0020]本發(fā)明的其它相關(guān)方案提供例如如上所述的運輸系統(tǒng)，其中，所述一個或多個運載工具具有包括一個或多個第一區(qū)域并包括一個或多個第二區(qū)域的引導(dǎo)表面，所述一個或多個第一區(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，所述一個或多個第二區(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)域中的一個或多個(根據(jù)本發(fā)明的進一步方案可以是彎曲的)使得在岔道處的運載工具方向轉(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輸系統(tǒng)，其中，所述一個或多個運載工具具有一個或多個銷，所述一個或多個銷從形成所述運載工具的一部分的行駛表面沿所述軌道的行駛表面滾動或滑動的位置附近延伸，并且其中，這些銷與所述鰭狀板相互作用以控制所述運載工具在所述岔道處的運動方向。
[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。當所述運載工具進入所述交匯區(qū)域時，所述鰭狀板對所述運載工具施加側(cè)向力以改變其角度，并且所述加寬區(qū)域通過接觸所述運載工具的所述隔板使交匯繼續(xù)，從而對交匯提供進一步引導(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)的鰭狀板以使得當所述運載工具進入交匯時改變所述運載工具的角度。
[0024]本發(fā)明的其它方案提供使用在例如如上所述的運輸系統(tǒng)中的運載工具。這些運載工具可以是長方形、尖狀橢圓形或其它形狀的橫截面。另外，兩個或多個這種運載工具例如以可樞轉(zhuǎn)的方式連接以便形成另外的運載工具。
[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載工具。本發(fā)明的其它方案提供操作上述運輸系統(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)，包括直軌道和多個運載工具，它們在軌道上相隔很近地由LSM推動，而同時又在低摩擦系數(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)明一個實施例的用來支持在圖1軌道上運動的物體的運載工具細節(jié)。
[0030]圖3顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)中運載工具的引導(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，但使用單個磁體來推進。
[0033]圖6顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的軌道，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)明一個實施例的系統(tǒng)中，當運載工具通過時線圈內(nèi)電流的典型波形。
[0035]圖8顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)中運載工具通過90度水平急彎。
[0036]圖9顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)中運載工具通過180度垂向急彎。
[0037]圖10顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)中的右岔道，其中運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)明一個實施例的系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)盤，它可代替曲線實現(xiàn)岔道和交匯操作。
[0039]圖12顯示一些推進線圈，它們對在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的右岔道模塊上運動的運載工具提供持續(xù)的力。
[0040]圖13顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)中的垂向過渡段。
[0041]圖14顯示根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個例子。
[0042]圖15-16顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)中的軌道和運載工具。
[0043]圖17顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)中軌道直線段的透視圖。
[0044]圖18顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)中軌道右岔道段的透視圖。
[0045]圖19A-19D顯示根據(jù)本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)中軌道各段的另一些結(jié)構(gòu)。
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