專利名稱：行李推進裝置,推進系統(tǒng)和使用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種行李推進裝置，推進系統(tǒng)和使用方法，具體的說，涉及一種利用獨特的螺線狀的推進表面，使得在推進行李時對行李的損害減低到最少或者完全消除的裝置。
在現(xiàn)有技術中，使用行李推進器把沿著輸送機行進的選定的行李卸下來的技術是公知的。授予布羅瓦等人的美國專利No.4,564,105公開了一種傾斜的螺旋形物品轉向器，它有一塊螺旋形刮板，這塊刮板是轉動的，使得它能與輸送機上的選定的物品接觸，并把這些物品橫向推離輸送機。上述刮板支承在一根軸上，由這根軸推動旋轉，這根軸相對于垂直方向朝向輸送機傾斜，因此它的外端所經(jīng)過的圓形軌跡在一個傾斜的平面上。當軸的外端運動到退回的位置時，刮板便向上運動。由于當刮板退回時它的自由端向上運動，而不是向側面運動，所以這種設備所占據(jù)的地面總面積就減小了，但并不犧牲本發(fā)明的工作性能，這是對于在一個輸送機系統(tǒng)中占據(jù)很大面積的裝置的改進，在某些產(chǎn)業(yè)中，例如在航空業(yè)中，是沒有這樣精致的裝置的。
布羅瓦等人在認識了這種推進器的設計存在著刮板與輸送機之間會把有柔軟的側邊的行李夾住的缺點，又公開了第二個實施例，其中的刮板軸既向輸送機軸線的一側傾斜，也向輸送機的上游方向傾斜(見該專利的圖7-10A)。在這個實施例中，刮板的正面更朝向物品的側面一些，而不是完全朝向它的正面，以便降低刮板運動時越過物品，把物品的某一部分夾住在刮板與輸送機之間。
無論在布羅瓦等人的專利的哪一個實施例中，由于旋轉的刮板軸的軸線傾斜的結果，仍然在刮板與輸送機之間留有相當大的空隙。這種空隙仍有可能使側面柔軟的行李在刮板工作的過程中被夾住。因此，需要一種改進的行李推進器，它能克服布羅瓦等人的專利中所公開的推進器的缺點。
象行李推進裝置那樣的高速起動一停止的裝置常常是用具有離合器一制動機構的電動機驅動的。這種類型的機構常常很吵鬧，需要經(jīng)常維修，并且會中斷操作或產(chǎn)生蠕動。其他類型的行李推進器，例如由比利時的Fabricom公司制造的轉向器，它的推進器以很高的速度打擊在行李的某一點上，會使得行李損壞。因此，存在著對這種類型的驅動裝置的設計進行改進的需要。
針對現(xiàn)有技術中在行李推進裝置的設計方面的缺點，以及改進行李推進器的要求，本發(fā)明提供了一種經(jīng)過改進的行李推進裝置，這種裝置克服了現(xiàn)有技術的設計中存在的缺點。這種創(chuàng)造性的推進器，能把夾住柔軟側面的行李的可能性減少到最小的程度，它的維修率低，運轉安靜而且平穩(wěn)，并且能把由于推進裝置與行李的高速接觸而造成的行李的損壞降低到最小程度。
因此，本發(fā)明的第一個目的是提供一種經(jīng)過改進的行李推進裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種把這種創(chuàng)造性的推進裝置與輸送機結合在一起的系統(tǒng)。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種使用這種創(chuàng)造性的推進裝置把行李推離輸送機的方法。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種推進裝置，它以均勻的速度撞在行李上，而與行李和推進裝置表面的接觸點無關。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點在以下繼續(xù)對它進行說明的過程中將變得更加明白。
為了達到上述目的和優(yōu)點，本發(fā)明提供了一種行李推進裝置，它包括一個框架和一個有推進表面的推進器凸輪。一根推進器軸支承著上述推進器凸輪，這根軸由上述框架支承著朝向一個這樣的方向，使得上述推進器凸輪在一個整體的水平面上轉動，而推進器的表面在它刮掃的過程中在整體上是垂直的。一臺電動機總成通過上述推進器軸驅動推進器凸輪，使它轉動。推進器表面是在前邊緣與后邊緣之間按照從推進器軸的軸線出發(fā)的阿基米德螺線函數(shù)形成的螺線形成的。換言之，沿著推進器表面的整個長度上，上述推進器表面由于推進器軸的轉動而在推進器表面上產(chǎn)生的速度是相同的。借助于這種推進方式，一件行李與推進器表面接觸時的相對速度是相同的，與行李與推進器表面在何處接觸無關。因此，避免了推進器表面與行李之間的高速接觸和因這種接觸而對行李可能產(chǎn)生的損壞。
上述電動機總成最好包括一個伺服控制器，該控制器采用磁通矢量技術來調整施加在電動機上的相位和電流，以便得到最大的扭矩，最少的維修，運轉安靜和平穩(wěn)地加速和減速。
上述推進器凸輪有一個帶有輪轂的本體部分，上述輪轂上有一個裝推進器軸的通孔。上述本體部分包括一塊外圍板，該外圍板的第一部分上有推進表面，而它的其余部分把推進表面的前邊緣連接在上述輪轂上。推進器凸輪可以用從輪轂連到外圍板的第一部分的輻條來分段。
這種推進裝置可以和任何適合于在兩個或多個地點之間輸送行李的輸送機系統(tǒng)結合使用。
本發(fā)明的方法包括提供沿著一臺輸送機運行的許多件行李的步驟。上述有創(chuàng)造性的推進器裝置是這樣布置的，即，使得推進器凸輪能夠橫掃過輸送機的上表面，使一件或多件行李轉移到一個收集器漏斗中，或者其他形式的收集裝置或輸送裝置上，例如另一臺輸送機。當給出適當?shù)男盘枙r，電動機總成便開動，使推進器軸旋轉，于是推進器表面就和一件行李接觸，把它推離輸送機。由于推進器表面設計成阿基米德螺線，所以行李與推進器表面上的任何一點都以相同的速度，即以旋轉的推進器表面的速度相接觸。
發(fā)向電動機總成使它開動的信號可以根據(jù)預定的狀態(tài)來確定，或者根據(jù)管理該推進器裝置的操作裝置，一種在輸送機設置推進器裝置的上游位置檢測到的狀態(tài)，或者任何其他公知的或能夠考慮到的控制行李沿著輸送機運行的方案來確定。作為方法的一部分，這種推進器裝置可以包括以上說明過的關于推進器凸輪和框架設計的那些特征。
下面，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。附圖中

圖1是本發(fā)明的行李推進裝置一個實施例的平面圖；圖2是沿圖1中的Ⅱ-Ⅱ線的斷面圖；圖3是上述行李推進裝置的框架的平面圖；圖4是沿圖1中的Ⅳ一Ⅳ線的斷面圖；圖5是沿圖1中的Ⅴ-Ⅴ線的本發(fā)明的裝置的框架的斷面圖；以及圖6表示一條按照阿基米德螺線函數(shù)畫出的螺線。
本發(fā)明的推進裝置特別適合于諸如行李、貨物等等的轉向或推進，它對于被推動的物品的損傷最小，或者沒有損傷。以下把任何用本發(fā)明的裝置推動的物品都稱作行李或一件行李。本發(fā)明的推進器采用一種按照阿基米德螺線做成的推進表面，它能夠在推進表面的任何一點上以通常同樣的速度與一件行李接觸。由于在推動行李時沿著以螺線形成的推進表面的速度基本上不變，所以能將該裝置的轉動控制在使推進器表面以安全的速度運動，即，以不損傷行李的速度運動。
圖1-5中的標號10表示本發(fā)明的輸送機與推進裝置系統(tǒng)的一個最佳實施例，它包括一個與一臺輸送機系統(tǒng)3結合的推進裝置1，一臺輸送機5是該輸送機系統(tǒng)的一部分。上述裝置1用于使一件行李7轉向或者把它推到一臺收集裝置上，例如用標號9表示的一個漏斗或者一臺輸送機。
上述推進裝置1有一個安裝在軸13上的推進器凸輪11。凸輪11和軸13由一個框架15支承，該框架由槽鋼、角鋼和一塊板組成，下面還要描述。
凸輪11有一個輪轂19，輪轂上有一個裝軸13的孔。凸輪11還有一塊從輪轂延伸到前邊緣22的外圍板部分21。如圖2所示，在外圍板部分21上有許多小孔24。
另一個外圍板部分23呈螺線形從前邊緣22延伸到后邊緣26。在外圍板部分23與輪轂19之間設置了許多輻條27。雖然圖中所示的是三根輻條，但，如果需要，多一些或者少一些都可以。上述推進器凸輪的結構只是舉了一個例，只要保留阿基米德螺線的推進表面，也可以采用其他結構。
外圍板部分23的形狀呈螺線形，有一個推進器表面25。推進器表面按照阿基米德螺線的函數(shù)設計。更具體的說，阿基米德螺線函數(shù)可以這樣表述一根逐漸增長的半徑在以均勻的速度轉動時，使半徑上的每一點以均勻的速度離開上述旋轉中心，即軸1的軸線A，請參見圖1。這種螺線函數(shù)的關鍵是掃過輸送機皮帶5的均勻的速度。這種均勻的速度使得能輕柔地把行李推離輸送機皮帶。不管行李撞在推進器表面23的什么位置上，速度都是一樣的，因此能保證上面提到的輕柔的推動。推進器凸輪掃過輸送機的合適的速度是以下各種因素的一個函數(shù)輸送機寬度，凸輪的尺寸，沿著輸送機運行的行李的件數(shù)，等等。決定這種速度是本技術領域的技術人員的常識，并且不是理解本發(fā)明所必需的。
在用阿基米德螺線來形成上述推進器表面時要遵循以下的數(shù)學計算。請參見圖6，阿基米德螺線是由一個點P的運動軌跡所形成的，這條軌跡從支承軸的軸線開始，在圖6中用“O”點代表，以均勻的速度沿著半徑OP運動，同時，半徑OP本身又以均勻的角速度繞著O點轉動。利用公知的極坐標方程式，r=k·θ(弧度)，或r=a(θ°/360°)，對于阿基米德函數(shù)，a=2πk，或者a等于沿半徑從每一圈里圈量到鄰近的外圈測得的距離。為了構成推進器表面25所遵循的螺線表面，可在與0x所成的各角度1/n(360度)，2/n(360°),3/n(360°),…上畫出半徑O1、O2、O3、…，并沿著這些半徑量出距離分別等于1/n(a),2/n(a),3/n(a),…的點；這些點都將落在螺線上。關于阿基米德螺線的更詳細的資料可參見馬克著的“機械工程師標準手冊”，第八版，解析幾何，P.2-40，其中的內容都作為本申請的參考文獻。知道了阿基米德螺線是如何計算出來的之后，就能夠制造出推進器凸輪來了，結果，推進器表面25便遵循從支承軸13的軸線A出發(fā)所形成的阿基米德螺線。
再請參閱圖1和2，上述推進裝置還包括一臺電動機總成29，它用于驅動軸13旋轉并控制推進器凸輪11的速度、加速度和減速度?？偝?9中有一臺電動機31，該電動機包括一個伺服控制器35和一個減速器/錐體驅動裝置33。伺服控制器是采用磁通矢量技術類型的。這種技術是一種封閉環(huán)路的控制電路，采用一種算法來調整施加在三相永久磁鐵同步電動機上的電壓和電流的相位。上述伺服控制器把電流分離成它的磁通分量和產(chǎn)生扭矩的分量。這兩種分量是獨立調整的，并且用矢量的方式相加，以保持兩者之間的90°關系。這樣能從基本速度以下直到零速度產(chǎn)生最大扭矩。高于基本速度，上述磁通分量便減少，以便在恒定的功率下工作。伺服控制器的優(yōu)選種類是由亞利桑那州，福特-斯密斯市的巴爾多電氣公司制造的控制器。優(yōu)選的樣品是巴爾多系列的23HPWM伺服控制器。當然，其他采用磁通矢量技術的伺服控制器也可以用于本發(fā)明的裝置中。
這種采用磁通矢量技術的伺服控制器是用來消除普通離合器-制動器力量控制器所存在的問題的，后者需要經(jīng)常維修，很吵鬧，并且在電動機工作時會產(chǎn)生突然的載荷或者蠕動。
上述減速器/錐體驅動裝置33被認為是一種普通類型的驅動裝置，它把電動機的輸出軸(圖中未示出)聯(lián)結在軸13上，以便使它轉動。由于這些驅動裝置都是常用的，所以，對于理解本發(fā)明來說，不需要進一步詳細描述了。此外，上述減速器/錐體驅動裝置33只是舉例，任何其他類型的聯(lián)結電動機與軸的裝置也都可以使用。電動機最好使用巴爾多公司的BSM90/100A系列的無刷電動機或其同類型的電動機。這種巴爾多電動機具有連續(xù)的失速扭矩，額定扭矩在40-300磅-英寸的范圍內。
推進裝置1的框架15是用各種槽鋼、角鋼和其他構件制成的，用于支承電動機總成29和軸13。
現(xiàn)在請參閱圖3、4和5，框架15包括橫槽鋼41和43以及板45。板45和角鋼46一起用于加強框架的剛性和支承減速器/錐體驅動裝置33以及橫槽鋼41和43。板45上有孔47以便于固定減速器/錐體驅動裝置33的殼體。
水平的端部槽鋼49和51設置在橫槽鋼41和43的相對兩端。上述端部槽鋼還兼用于支承兩對槽鋼腿53和55，具體的請見圖5。
兩對槽鋼腿53和55上有通孔57，以便于固定在地腳板59上，見圖4。地腳板59則固定在一個安裝表面上，以使裝置1在工作時保持在固定的位置上。
如圖3所示，橫向槽鋼43上固定著一個軸承組件63。該組件63有一個內部有一個軸承(圖中未示出)的軸承殼體65，用于軸的支承和轉動。軸13上的其他與輪轂19和減速器/錐體驅動裝置33連接的零件都是常用的，所以，對于理解本發(fā)明來說，不需要進一步詳細描述了。
上述各種板、槽鋼和角鋼可以根據(jù)各種零件的連接方式用焊接或者機械的方式固定在一起。在有些情況下，可能把相鄰的槽鋼焊接在一起更好些，而在另一些情況下則應使用緊固件。例如，上述減速器/錐體驅動裝置33要用緊固件聯(lián)結在板上，使得它能夠方便地拆卸下來和重新安裝，以便于進行修理和/或維護。同樣，上述軸承殼體63也要用緊固件64固定在橫向槽鋼43上，以便于修理和維護，見圖4。
上述框架15只是一個示范的實施例，也可以采用其他的結構件把推進凸輪11布置在靠近輸送機5的位置上來推動行李。
請參閱圖1，推進器凸輪11在一個水平面上從用虛線表示的停止位置向一個工作位置運動。由于推進器凸輪11處在水平面的方位上，所以圖2中的在輸送機5與凸輪11的下表面77之間的間距75是很小的。因此，行李的一部分，特別是側面柔軟的行李被夾住在間距75之間而沒有被推出輸送機5的概率是非常小的。
操縱行李推進裝置的控制電路可以是任何類型的，只要在給出一個預定的信號時就能開動電動機總成，使推進器凸輪轉動就可以。手動操縱，或者采用傳感器來檢測是否有行李要推離輸送機的操縱機構也可以使用。由于這種類型的控制電路都是現(xiàn)有技術中公知的，所以，對于理解本發(fā)明來說，不需要進一步詳細描述了。
推進器凸輪11通常都做成整體的結構，所以輪轂19是與輻條27和外圍板部分21和23做成一體的。如有需要，可以在推進器表面25上墊上一層有彈性的或者其他類型的柔軟的材料，以進一步減小行李在轉向時所受到的沖擊。
框架15、軸13和推進器凸輪11最好用堅固的結構材料，例如鋼、鋁之類，以便承受推進裝置的無數(shù)次的工作循環(huán)。
如上所述，本文中公開了能實現(xiàn)本發(fā)明在上面提到的所有目的的優(yōu)選實施例，提供了一種新的，經(jīng)過改進的行李推進裝置，系統(tǒng)和使用的方法。
當然，在不脫離本發(fā)明的宗旨和構思的前提下，本技術領域的技術人員能對本發(fā)明作出各種變化，改進和替換。但是，本發(fā)明的保護范圍應該由權利要求書來確定。
權利要求
1．一種行李推進裝置，它包括a)一個框架；b)一個具有推進表面的推進器凸輪；c)一根推進器軸，它支承著推進器凸輪，并且由上述框架向著這樣的方位支承著，使得上述推進器凸輪在一個整體為水平面的平面上轉動，并且上述推進器表面在整體上是垂直的；d)一個與上述推進器軸連接，以使它轉動的電動機總成；以及e)上述推進器表面是在前邊緣與后邊緣之間按照從推進器軸的軸線出發(fā)的阿基米德螺線函數(shù)形成的螺線形成的；因此，沿著推進器表面的整個長度上，上述推進器表面由于推進器軸的轉動而在推進器表面上的速度是相同的。
2．如權利要求1所述的裝置，其特征在于，上述電動機總成包括一臺電動機，一個聯(lián)結上述電動機與推進器軸的減速器，以及一個電動機的伺服控制裝置，該控制裝置把流入電動機的電流從一個電源分離成磁通分量和產(chǎn)生扭矩的分量。
3．如權利要求1所述的裝置，其特征在于，上述推進器凸輪有一個帶有輪轂的本體部分，上述輪轂上有一個裝推進器軸的通孔，上述本體部分包括一塊外圍板，該外圍板的第一部分上有推進表面，而它的第二部分把上述推進表面的前邊緣連接在上述輪轂上。
4．如權利要求3所述的裝置，其特征在于，上述輪轂和本體部分做成一個整體。
5．如權利要求3所述的裝置，其特征在于，上述外圍板的第一部分用許多輻條與上述輪轂連接。
6．如權利要求3所述的裝置，其特征在于，上述第二部分上有許多孔。
7．如權利要求1所述的裝置，其特征在于，上述推進器凸輪有一個帶有輪轂的本體部分，上述輪轂上有一個裝推進器軸的通孔，上述本體部分包括一塊外圍板，該外圍板的第一部分上有推進表面，而它的帶有許多孔的其余部分把推進表面的前邊緣連接在上述輪轂上，其中，上述輪轂與本體部分做成一個整體的零件，并且上述外圍板的第一部分用許多輻條與輪轂連接。
8．如權利要求7所述的裝置，其特征在于，．上述電動機總成還包括一臺電動機，一個聯(lián)結上述電動機與推進器軸的減速器，以及一個電動機的伺服控制裝置，該控制裝置把流入電動機的電流從一個電源分離成磁通分量和產(chǎn)生扭矩的分量。
9．一種行李推進器系統(tǒng)，它包括一臺輸送機和權利要求1所述的，布置在上述輸送機附近把行李推離輸送機的推進裝置。
10．一種把一件行李推離一臺正在運行的輸送機的方法，它包括下列步驟a)提供許多件沿著一臺輸送機運行的行李；b)提供一種行李推進裝置，它包括1)一個框架；2)一個具有推進表面的推進器凸輪；3)一根推進器軸，它支承著推進器凸輪，并且由上述框架向著這樣的方位支承著，使得上述推進器凸輪在一個整體為水平面的平面上轉動，并且上述推進器表面在整體上是垂直的；4)一個與上述推進器軸連接以使它轉動的電動機總成；5)上述推進器表面是在前邊緣與后邊緣之間按照從推進器軸的軸線出發(fā)的阿基米德螺線函數(shù)形成的螺線形成的；以及c)開動電動機總成，驅動推進器軸旋轉，于是推進器表面便在一個垂直平面上行進，和一件行李接觸，并且把這件行李推離輸送機，由于上述推進器表面是按照阿基米德螺線函數(shù)形成的，所以上述這件行李與沿著上述推進器表面上的任何一點，以基本上同樣的速度接觸。
11．如權利要求10所述的方法，其特征在于，它還包括下列步驟為上述電動機總成提供一臺電動機，一個聯(lián)結上述電動機與推進器軸的減速器，和一個為上述電動機用的伺服控制器；以及通過上述伺服控制器把從電源流入電動機的電流分離成磁通分量和產(chǎn)生扭矩的分量，以便為上述推進器表面提供經(jīng)過控制的加速度和減速度。
12．如權利10所述的方法，其特征在于，上述步驟b)還為上述推進器凸輪提供一個帶有輪轂的本體部分，上述輪轂上有一個裝推進器軸的通孔，上述本體部分包括一塊外圍板，該外圍板的第一部分上有推進表面，而它的有許多孔的其余部分把推進表面的前邊緣連接在上述輪轂上，其中，上述輪轂和本體部分做成一個整體，并且上述外圍板的第一部分用許多輻條與上述輪轂連接。
13．如權利要求10所述的方法，其特征在于，上述方法還包括從輸送機上的許多行李中選定一件要推離輸送機的行李的步驟；以及響應上述選定步驟開動電動機總成的步驟。
14．如權利要求10所述的方法，其特征在于，在上述步驟b)中包括為上述推進器凸輪提供一個帶有輪轂的本體部分，上述輪轂上有一個裝推進器軸的通孔，上述本體部分包括一塊外圍板，該外圍板的第一部分上有推進表面，而它的其余部分把推進表面的前邊緣連接在上述輪轂上。
15．一種行李推進裝置，它包括a)一個框架；b)一個具有推進表面的推進器凸輪；c)一根推進器軸，它支承著推進器凸輪，并且由上述框架向著這樣的方位支承著，使得上述推進器凸輪在一個整體為水平面的平面上轉動，并且上述推進器表面在整體上是垂直的；d)一個與上述推進器軸連接，以使它轉動的電動機總成；以及e)上述推進器表面是在前邊緣與后邊緣之間按照從推進器軸的軸線出發(fā)的阿基米德螺線函數(shù)形成的螺線形成的；因此，沿著推進器表面的整個長度上，上述推進器表面由于推進器軸的轉動而在推進器表面上的速度是相同的；上述電動機總成包括一臺電動機，一個聯(lián)結上述電動機與推進器軸的減速器，和一個為上述電動機用的伺服控制器，該伺服控制器把從電源流入電動機的電流分離成磁通分量和產(chǎn)生扭矩的分量，以便為上述推進器表面提供經(jīng)過控制的加速度和減速度。
16．如權利要求15所述的裝置，其特征在于，上述推進器凸輪有一個帶有輪轂的本體部分，上述輪轂上有一個裝推進器軸的通孔，上述本體部分包括一塊外圍板，該外圍板的第一部分上有推進表面，而它的其余部分把推進表面的前邊緣連接在上述輪轂上。
17．如權利要求16所述的裝置，其特征在于，上述輪轂和本體部分做成一個整體的零件。
18．如權利要求16所述的裝置，其特征在于，上述外圍板的第一部分用許多輻條與上述輪轂連接。
19．一種把一件行李推離一臺正在運行的輸送機的方法，它包括下列步驟a)提供許多件沿著一臺輸送機運行的行李；b)用安裝在一根旋轉軸上，能掃過上述輸送機的一個旋轉的推進器凸輪的推進表面與至少一件行李接觸，把上述輸送機上許多行李中的至少一件行李推離輸送機，上述推進表面按照阿基米德螺線函數(shù)設計，因此，在上述推進表面的任何一點上，上述推進表面與上述至少一件行李之間的接觸速度基本上是一樣的。
20．如權利要求19所述的方法，其特征在于，上述推進器凸輪是用一臺由電源驅動的電動機驅動旋轉的，并且，為了電動機的平穩(wěn)工作，該電源的電流分離成磁通分量和產(chǎn)生扭矩的分量。
全文摘要
一種用于把行李推離運行的輸送機的行李推進裝置,包括一個有推進表面的推進器凸輪,一根支承推進器凸輪并使它旋轉的軸,一個電動機總成和一個框架。推進器表面按照阿基米德螺線函數(shù)形成。所以在推進器表面的任何一點上,推進器表面與行李接觸的速度是相同的。對速度的控制保證行李不會被推進裝置的高速接觸損壞。電動機總成采用伺服控制器,用磁通矢量技術使得電動機運轉安靜并且使推進裝置平穩(wěn)地加速和減速。
文檔編號B65G47/46GK1214318SQ9811935
公開日1999年4月21日 申請日期1998年9月21日 優(yōu)先權日1997年9月22日
發(fā)明者馬克·J·埃弗里, 華萊士·M·卡塔納西三世 申請人:杰維斯B·韋布國際公司