皮带传送机和粘弹性衰减器以及用于衰减传送皮带的方法与流程

本发明总体上涉及传送物品的动力驱动传送机，并且更具体地涉及使用了粘弹性衰减器的传送机系统和用于使传送皮带运动平稳的方法。

传送机，例如传送皮带，其一种用途是在制造、物流、或运输操作中平稳地运输产品或人员来通过更大的装置或从一点运输到另一点。该传送机平稳的线性运动在许多应用中都很重要，例如在运送乘客、制造挤压制品、以及传送易于倾翻的不稳定产品。但是许多可变因素会导致传送皮带的运动不平稳。这些可变因素包括但不限于：该皮带的动力传动系中的波动、该传送皮带中的谐振、其他所联接的系统中的谐振、以及人们在该皮带表面上行走所引起的波动的荷载。这些波动和谐振通过引起速度变化(即加速度)来影响该传送皮带的前进运动，这可能造成乘客推挤、使罐或瓶子倾翻、或使连续的制造过程退化。由于长皮带的累积弹性使该皮带的动态运动难以控制，所以此问题在长的传送系统中尤为明显，这对于移动的皮带主要是在皮带行进方向上。在行人运输机中，例如，当乘客在皮带的顶部行走或四处踱步时，其移动的脚部重量建立了一个充当外力函数的周期性荷载。长皮带的弹性常数允许该皮带扩张和压缩到对于该皮带上的乘客来说很明显且讨厌的程度。该皮带的动态运动变得有问题。虽然在此实例中移动的脚部重量是产生该外力函数的原因，但长皮带是更有弹性的并且更会出现谐振。因此，需要平稳移动的皮带传送机。

概述

体现了本发明特征的一种版本的传送系统包括支撑在机架中的传送皮带。该皮带以皮带速度在上部运行件上沿着上部运行件以皮带行进方向前进。粘弹性衰减器在沿着该上部运行件的一个位置处与该传送皮带接触。该粘弹性衰减器包括与该传送皮带相接触的支承表面。当传送皮带在该支承表面上前进时，与该支承表面相附接并与该机架相附接的粘弹性衰减材料承受剪切，从而使得该皮带速度的变化被该粘弹性衰减器减弱。

另一方面，体现发明特征的粘弹性衰减器包括支承元件，该支承元件具有用于与前进的传送皮带相接触的支承表面以及相反表面。当传送皮带与该支承元件相接触地沿着该支承元件前进时，由与该支承元件的该相反表面相附接的粘弹性衰减材料制成的衰减垫承受剪切。

另一方面，一种用于衰减传送皮带的方法包括：(a)沿着上部运行件使传送皮带前进；并且(b)使该传送皮带与支承表面相接触，该支承表面背后是沿着该传送皮带的上部运行件的粘弹性材料。

附图简要说明

通过参照以下描述、所附权利要求和附图可更好的理解本发明的这些方面和特征，在附图中：

图1为体现了本发明特征的包括粘性衰减器的传送机系统的上部运行件的截面；

图2是如图1中的包括夹紧的粘性衰减器的传送机系统的截面；

图3A和图3B是可用于如图1中的传送机系统的两种版本的惯性-粘性衰减器的前正视图；

图4为体现了本发明特征的另一种版本的传送机系统的等距视图，该传送机系统包括嵌在移动的传送皮带中的多个加速度计；

图5是用于图4的传送机系统的控制器的框图；

图6为如图4中的传送机系统的俯视平面图，进一步示出了在闭环系统中运行的一个线性衰减器，并且图6A为图6的线性衰减器的放大视图；并且

图7为如图4中的传送机系统的俯视平面图，进一步示出了在闭环系统中运行的一个磁性夹紧衰减器，并且图7A为图7的磁性夹紧衰减器的放大视图。

详细说明

图1中示出了体现本发明特征的皮带传送机系统的上部运行件的一部分。传送皮带10的下侧支撑在充当运送路径元件的支承元件100上。粘弹性垫102夹在运送路径100与静止的传送机机架104之间。该运送路径100具有平坦的上支承表面101并且由低摩擦至中度摩擦材料(比如像UHMW或尼龙)制成。如果对于本申请合适的话，可以使用高摩擦材料。运送路径100可以被构造成：跨该上部运行件的长度和宽度连续的滑动块床；一组侧向间隔开的平行耐磨条，其具有在该上部运行件的长度上延伸的上滑动支承表面101；或在未与粘弹性垫相附接但刚性地附接至机架104上的多个静态耐磨条区段106之间的一组支承元件区段。如果使用了滑动块床、在该上部运行件的长度上延伸的平行耐磨条、人字形耐磨条、或能够支撑皮带和所传送的物品的其他耐磨条，则支承表面将由低摩擦材料制成。如果运送路径被沿其长度分段成具有和不具有粘弹性衰减垫的多个耐磨条区段，则这些衰减区段的支撑表面可以由高摩擦材料制成或者具有锯齿状高摩擦表面。运送路径104通过例如粘性粘合、共成型、共挤出、或机械附加附接至粘弹性垫102的顶部。粘弹性垫102的底部紧固至静止的传送机机架104。可替代地，上支承表面可以形成于粘弹性垫的顶部本身上。

当传送皮带10在皮带行进方向108上(出离图1中的页面)沿上部运行件前进并沿着运送路径元件100滑动时，粘弹性垫102承受剪切，并且由于皮带和所传送的物品的重量而有一些压缩。皮带的速度上的振动和颤动通过它所刚性附接的运送路径100被传递至粘弹性材料。振动能量作为热而消散。耐磨条100和粘弹性垫102一起形成刚性附接至机架104的衰减器110。

在图2的传送机系统中展示了粘弹性衰减的另一种版本。在这种版本中，铁磁材料(如金属块112)沿着传送皮带10长度和宽度在多个间隔开的位置处被模制到、嵌入传送皮带中、或附接至传送皮带上。位于衰减器110下方或在其的侧面(114')的永磁体或电磁体114吸引铁磁金属块112并且如箭头115所指示地使皮带夹靠衰减器110从而形成夹紧装置。这些磁体可以沿着上部运行件的长度是连续地或间歇地定位的。将传送皮带10与衰减器110夹紧提高了线性高频加速度从正前进的皮带向粘弹性垫102传递的效率。因此借助夹紧进行衰减可以比相对于图1所阐明的被动衰减更加高效。作为替代性夹紧装置，可以代替铁磁金属块而将永磁体安装在皮带中，并且可以用被吸引至皮带磁体的铁磁材料来代替传送机架构中的磁体。

图3A和图3B中示出了其他版本的衰减器。图3A描绘了一种提供粘性衰减和惯性衰减两者的衰减器116。密实材料118(如钢或铅)夹在粘弹性垫102与运送路径100之间。在图3B中，密实材料120被嵌入粘弹性垫102’本身中。密实材料的添加的质量向粘弹性材料所提供的粘性衰减增加了惯性衰减。当与磁性夹具一起使用时时，密实材料118、120将是非铁磁材料。

图4中示出了体现了本发明特征的另一种版本的传送机系统。一个传送机，在本实例中示出为支撑在一个运送路径60上的一个传送皮带10，沿着该皮带的循环传送路径的一个运送路径区段15在一个外传送表面22上沿传送方向13运送多个物品12通过一种处理11。在该运送路径的终点，这些物品从传送皮带上送走。在绕过了驱动链轮18后，传送皮带10在其围绕空转链轮20回到运送路径区段15的路径上经过一个返回区段17。该驱动链轮和空转链轮都被安装在轴68上(图4中仅显示了空转轴)。

嵌入皮带10中的一个或多个加速度计24对动态皮带运动(如速度或加速度变化)进行测量。术语“嵌入”被用来在广义上涵盖加速度计在传送机中的任何安装。嵌入式加速度计的实例包括安装在前进的传送机之上或之中、模制到其内、插入其中、层压在其中、焊接至其上、粘结至其上、或以其他方式刚性连接至其上的加速度计。加速度计24可以是：单轴加速度计，从而感测沿着(例如)平行于传送方向13的x轴的局部皮带加速度分量；双轴加速度计，从而感测沿着x轴和(例如)跨传送皮带的宽度的与x轴相垂直的y轴的加速度分量；或三轴加速度计，从而感测(例如)沿着x轴和y轴以及沿着延伸穿过传送皮带的厚度的z轴的局部加速度的三个正交分量。在大多数应用中，沿着x轴的皮带加速度应是最有意义的且更易控制的，但是沿着其他轴的加速度也可能是有意义的。例如，感测沿着z轴或甚至沿着x轴的加速度的加速度计可以用来检测落到传送皮带上的物品的冲击。加速度计技术的实例包括压电式、压阻式和电容式。基于微型电子机械系统(MEMS)的加速度计对紧凑性而言是有用的。在示出了由多排铰接模块构建的模块式塑料传送皮带环的图4中，这些加速度计24是沿着该皮带的长度且跨越其宽度在多个位置处有规律地间隔开的。

如图5所示，各加速度计24连接到该传送皮带10中的逻辑电路28上。各逻辑电路可以是通过经程序设计的微控制器或通过硬件连线的逻辑元件来实现。常规的信号调节电路部件，如缓冲器、放大器、模数转换器和多路复用器，可以被插入该加速度计与逻辑电路之间。该逻辑电路还可以包括唯一地址或其他标识标记，以便将各加速度计的响应与该传送皮带上的特定位置相关联。该标识标记和该加速度计的测量值可以储存在一个或多个存储元件29中。这些加速度计测量值(加速度的一个、两个或三个分量)被转换成测量信号30，该测量信号由一个发送机32远程发送。该发送机可以是经由天线34通过无线通信链路36进行无线发送的一个无线RF发送机或如图4所示是通过在皮带10外侧上的一个导电触点40与沿该皮带侧的传送机结构中的一个刷子42之间的欧姆连接38。还可以将一个接收机33连接到该逻辑电路上以便从远程控制器44(即，并非位于传送皮带之上或之中的一个控制器)接收指令和控制信号。可以使用其他发送机-接收机技术，例如光学的或红外的。嵌入该皮带中的所有这些部件都可以由电源45来供电，例如一个或多个电池单元，这些电池单元一起被容纳在该皮带的空腔中。替代地，电源45可以是从该传送机的振动运动或咬合作用、热梯度、或该过程或传送过程中固有的其他产生能量的效应中收获能量的一个能量收获器。所嵌入的电源45可以替代地当它再循环经过一个外部充电装置49时通过感应或通过RF充电来供电，如图4所示。

一个远程接收机46经由天线48通过无线通信链路36或该欧姆连接38从嵌在传送皮带中的接收机33接收该测量信号30。该接收机46将该测量值信号发送至该远程控制器44。连接在该控制器44与该天线48或欧姆连接38之间的一个发送机47可以用来将指令和控制信号发送至皮带所携带的这些加速度计电路。连接到该控制器44上的一个操作员输入装置50可以用来选择有待显示的加速度计或报警器设置值或数据。该控制器44还可以用来停止一个驱动这些主驱动链轮18的马达52或控制该马达的速度、或者启动一个作用于传送皮带自身上的夹紧衰减器64。可以用视频显示器54来监测系统运行状态和设置值、或者显示报警状态。该控制器还可以使用一个更清楚的视觉或声音警报56来提醒该过程中的不规则性。该控制器可以是一个可编程逻辑控制器、膝上计算机、台式计算机或任何适当的计算机装置。

代替皮带上安装的加速度计或除此之外，可以使用其他传感器62。具有足够分辨率以感测移动的传送皮带的动态运动的传感器的实例包括旋转转速表、皮带上安装的应变仪、激光多普勒测速计。

图6和图6A中描绘了在沿着该运送路径的路径15的多个位置处施加到传送皮带10上的闭环粘弹性衰减。由这些加速度计24获得的加速度测量值通过该通信链路36被发送给控制器44。响应于这些加速度测量值，该控制器启动多个粘弹性衰减器72，这些粘弹性衰减器直接作用于该传送皮带10上。与该衰减器72相关联的一个致动器74从该控制器接收控制信号61来增加和减少或以其他方式调节该衰减器对该传送皮带10的外表面22施加的压力。线性衰减器72(可移动的夹紧垫的形式，如图1中的垫110)与运送路径60的上滑动表面59和致动器形成夹紧装置，从而对皮带10施加夹紧力并且衰减所不期望的加速度。就像模块式塑料传送皮带和运送路径一样，该夹紧垫可以由一种粘弹性聚合物材料制成。这些衰减器可以是沿着该运送路径的路径区段15间或施加的。在本示例中，粘弹性材料是在线性衰减器的夹紧垫72中在皮带上方。如果运送路径60由粘弹性材料制成或附接至粘弹性材料，则可以不用粘弹性衰减材料来制作夹紧垫72。或者，运送路径60和夹具72两者中都可以有粘弹性材料。

图7和图7A描绘了与图2中相似的、使用磁力或电磁力将皮带夹紧至衰减器的粘弹性衰减系统。在这种版本中，该皮带10’、运送路径60’、或者这两者是由一种粘弹性材料制成的。用多个磁体73(永磁体或电磁体)来实现这种夹紧力。皮带外部的多个永磁体或电磁体73跨皮带的宽度在一个或多个位置作用于该皮带10’内部的铁磁或其他磁性吸引材料或磁体上，以便在皮带与运送路径之间产生夹紧力。替代性地，该皮带外部的铁磁或其他磁性吸引材料作用于该皮带内部的多个永磁体或电磁体上而产生夹紧力。该控制器44调节该固定的吸引材料的电磁力或位置，以获得所期望的阻尼压力。

尽管已经参照多个示例性版本详细描述了本发明，但是其他版本也是可能的。例如，这种衰减器控制可以用一种开/关方式或其他经调制的方式来运行。并且，这种衰减作用可以随着皮带速度而线性地或非线性地改变。