专利名称：用于扫描器托架的摇杆轮系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及一种采用了滚子托架的扫描传感器，该滚子托架轨道上输送传感器，该轨道由竖直结构支撑，该竖直结构沿着轨道长度被间隔地安装。托架中的摇杆轮系统的轮的间距被选择为与轨道支撑结构的间隔距离相关，以使得传感器的移位对准 (displacement alignment)的变云力最小化。
背景技术：
在制造期间通常需要获得片状材料的所选特性的测量值。尽管片状材料的各种性质可以在离线的实验室测试中探测，但由于需要样本采集和分析的时间，故这种方法通常不实用。而且，实验室测试还有一个缺点就是用于测试而获取的样本可能不能精确代表已经生产出来的片状材料。为了克服片状材料的实验室测试的缺点，各种传感器系统被研发出来用于片材性质的“在线”探测，即在片材制造机运行时的在线探测。通常，在生产期间，在线传感器装置被操作成周期性地来回越过或“扫描”片状材料的行进幅卷。扫描通常在横向方向进行，即在垂直于片材的行进方向的方向。依据片材生产操作的不同，横向方向距离可以在高至约 12米或者更长的范围内。用于连续平片生产过程的传感器通常采用单侧或双侧的封装(package)，其来回越过片材的宽度，被引导于固定到硬梁结构的轨道系统上。传感器的精度通常与上和下传感器半体之间的相对X，1，ζ移位对准有关，因此，这种机构的设计者尤其希望能够降低对
准误差。
发明内容
本发明部分地基于这样的认识，即扫描系统中的传感器之间的间隙能够被以下情况轻易影响，如初始轨道对准、轨道材料直线度、在安装点之间非支撑区域由传感器有效载荷导致的轨道偏离(deflection)、轮的同心度、累积在轮上的材料、累积在轨道面上的材料以及轨道磨损。对准支架之间的轨道材料的竖直偏离也可导致在传感器轮廓(profile)中的正弦对准误差。通过使用在滚子托架四角处绕枢轴点作用的一对轮，轮的间隔可被选择为与轨道支架间隔距离相关，以使得全部轮一起的竖直行程平均为零。本发明的其他优点包括相比标准的非枢转轮组而言，将由轨道碎屑、轮同心度及其他因素导致的随机竖直偏离降低50%，以及包括轮的自动负载分配，从而使得能够采用坚硬/坚固的匹配材料。一方面，本发明涉及一种输送托架，其包括框架，所述框架具有纵向轴线、上表面、下表面、前端部和后端部；前后定位的第一对轮，其中，所述第一对轮固定到枢转地安装到所述框架的第一刚性构件，使得所述第一对轮朝向所述前端部位于所述框架的第一相对侧上；前后定位的第二对轮，其中，所述第二对轮固定到枢转地安装到所述框架的第二刚性构件，使得所述第二对轮朝向所述前端部位于所述框架的第二相对侧上；
前后定位的第三对轮，其中，所述第三对轮固定到枢转地安装到所述框架的第三刚性构件，使得所述第三对轮朝向所述后端部位于所述框架的第一相对侧上；和前后定位的第四对轮，其中，所述第四对轮固定到枢转地安装到所述框架的第四刚性构件，使得所述第四对轮朝向所述后端部位于所述框架的第二相对侧上。另一方面，本发明涉及一种沿着主扫描方向在第一端部和第二端部之间移动可移动设备的托架系统，其包括轨道机构，所述轨道机构沿着平行于所述主扫描方向的第一方向延伸；和托架组件，其包括(i)框架，所述框架具有纵向轴线、上表面、下表面、前端部和后端部；(ii)前后定位的第一对轮，所述第一对轮接合所述轨道机构，其中，所述第一对轮固定到枢转地安装到所述框架的第一刚性构件，使得所述第一对轮朝向所述前端部位于所述框架的第一相对侧上；(iii)前后定位的第二对轮，所述第二对轮接合所述轨道机构，其中，所述第二对轮固定到枢转地安装到所述框架的第二刚性构件，使得所述第二对轮朝向所述前端部位于所述框架的第二相对侧上；(iv)前后定位的第三对轮，所述第三对轮接合所述轨道机构，其中，所述第三对轮固定到枢转地安装到所述框架的第三刚性构件，使得所述第三对轮朝向所述后端部位于所述框架的第一相对侧上；和(ν)前后定位的第四对轮，所述第四对轮接合所述轨道机构，其中，所述第四对轮固定到枢转地安装到所述框架的第四刚性构件，使得所述第四对轮朝向所述后端部位于所述框架的第二相对侧上。又一方面，本发明涉及一种沿着主扫描路径在轨道机构上前后移动可移动扫描装置的方法，所述轨道机构沿着平行于所述主扫描方向的第一方向延伸，从而减少所述扫描装置轮廓的竖直失准，所述方法包括以下步骤(a)提供托架组件，其包括(i)框架，所述框架具有纵向轴线、上表面、下表面、前端部和后端部；(ii)前后定位的第一对轮，所述第一对轮接合所述轨道机构，其中，所述第一对轮固定到枢转地安装到所述框架的第一刚性构件，使得所述第一对轮朝向所述前端部位于所述框架的第一相对侧上；(iii)前后定位的第二对轮，所述第二对轮接合所述轨道机构，其中，所述第二对轮固定到枢转地安装到所述框架的第二刚性构件，使得所述第二对轮朝向所述前端部位于所述框架的第二相对侧上；(iv)前后定位的第三对轮，所述第三对轮接合所述轨道机构，其中，所述第三对轮固定到枢转地安装到所述框架的第三刚性构件，使得所述第三对轮朝向所述后端部位于所述框架的第一相对侧上；和(ν)前后定位的第四对轮，所述第四对轮接合所述轨道机构，其中，所述第四对轮固定到枢转地安装到所述框架的第四刚性构件，使得所述第四对轮朝向所述后端部位于所述框架的第二相对侧上，其中，每个刚性构件在中部具有枢轴点，从而允许固定到所述刚性构件的第一轮的向上竖直运动，以及允许固定到所述刚性构件的第二轮的同时往复向下竖直运动；以及(b)沿着所述主扫描路径来回驱动所述托架组件。
图1为滚子托架的透视图；图2示出滚子托架定位在一组轨道上并且传感器头从该滚子托架悬挂；图3为滚子托架及轨道的正视图；图4为支撑梁结构的侧视图，滚子托架被支撑在轨道上；图5A和图5B示出关于轨道支架的安装点，滚子托架上的轮的独立运动；图6描述了滚子托架沿着轨道的运动以及摇杆或枢转机构的操作；并且图7为扫描系统的上和下结构梁的侧视图，每根梁都支撑滚子托架，滚子托架支撑双传感器头中的一个。
具体实施例方式图1示出了具有延长的框架或面板32的滚子托架2，侧向构件4和6固定到框架或面板32的侧面。侧向构件4限定了枢转杆8和10定位在其中的两个槽或间隙。杆8通过柔性弹簧机构9固定到该槽的中部，而杆10通过柔性弹簧机构11固定到该槽的中部。类似地，侧向构件6限定了枢转杆12和14定位在其中的两个槽或间隙。杆12和14分别用柔性弹簧机构13和15固定到槽的中部。每个弹簧机构都连接到枢转杆的中点并起到枢轴点的作用。替代性地，也可使用枢转球组件。销接接头或活动铰链装置也能用作枢转连接。每个枢转杆都支撑前后布置并与枢轴点等距安装的一对轮。这样，在滚子托架2 的一侧上，两个轮16和18固定在枢转杆8的相对端部处，并且两个轮20和22固定在枢转杆10的相对端部处。类似地，在滚子托架2的另一侧上，两个轮M和沈固定在枢转杆12 的相对端部处，并且两个轮28和30固定在枢转杆14的相对端部处。优选地，轮的直径均是相同的，并且对于所有的四组轮来说，每个双轮组之间的距离优选为相同的。内侧的轮18 和20之间(以及轮沈和观之间)的距离不需要与双轮之间的距离相等，也即，轮对之间的间隔是任意的；然而，在优选实施例中，该距离和轮双轮之间的距离是相同的。面板32包括孔34，通过该孔34，采用螺栓来固定将由该滚子托架输送的装置。本发明的滚子托架尤其适合用于沿着悬挂轨道系统(也即置于地面上方的轨道系统)来输送物品。这样，滚子托架能够输送探测装置，该探测装置用于在被监测的片材或其他材料上行进。例如，图2描述了一组悬挂轨道44和46，其尺寸设置成容纳滚子托架的轮，该滚子托架输送传感器头40，传感器头40经由支撑组件42附件到托架的底侧。轨道 44和46在主扫描器方向上限定了固定路径，托架通过该固定路径输送悬挂的传感器头40。 当传感器在反射模式下工作时，单传感器头40可用于测量材料的物理性质。例如，如果采用红外辐射探测，则传感器头40将容纳红外辐射源以及探测器，该探测器捕捉从感兴趣的材料反射的辐射。如图3所示，轨道58和60位于横向刚性构件52的相对侧上，该刚性构件52由固定到提升支撑梁(未示出)的竖直轨道支架62、63支撑。连接于该滚子托架的面板32外周边的侧向构件56和M分别位于轨道58和60的侧面。如本文进一步描述的那样，安装到滚子托架上的枢转杆(未示出)的轮16和M的枢转机构允许每个轮独立地响应于平坦低摩擦的轨道表面的不连续性。滚子托架能够合并到扫描系统中，该扫描系统例如用于监测工业造纸机中的纸幅卷的物理特性。如图4所示，扫描系统包括上支撑梁70，该上支撑梁具有下表面66，多个刚性支撑结构76、78、80和82安装到下表面66。当这些延长的竖直结构支撑轨道64时，它们通常以距离“d”侧向地间隔开。当滚子托架84沿着横向方向前进到运动片材(未示出) 时，滚子托架84的轮M、26J8和30接合轨道64。用驱动机构来促进托架的受控运动，该驱动机构包括联接到连杆组件68的环形传动皮带72、74，该连杆组件68连接到滚子托架 84。因为轨道64被一系列单独的竖直支撑结构所支撑，所以轨道倾向于沿着这些结构之间的间隔下垂，使得轨道在其长度方向上展现出正弦图案(pattern)。具体来说，如果轨道支架之间的间隔是“d”，那么轨道的主正弦偏离周期也等于“d”。为了补偿轨道64的正弦特性，滚子托架被设计成使得所有的轮都具有相同直径；另外，对于每对轮，两轮之间的距离等于(nXcO+cl/2，其中，η等于0，1，2，…。虽然η可以是任何整数，但实际上，η优选为等于0，使得这两个轮之间的距离等于d/2，这就是用于图4所示滚子托架的设计。另夕卜，内侧的轮26和观之间的距离也等于d/2。采用将轮如此设置的滚子托架的效果在于， 尽管轨道具有正弦特性，但是随着滚子托架移动，滚子托架的框架的平面仍然保持水平。图5A和图5B模拟了在轨道支架以距离d间隔并且枢转摇杆臂上的轮之间的间隔被设定为d/2的情况下，滚子托架的路径。尽管并不是关键的，但是在此例中，内侧轮之间的距离也等于d/2。图5A显示了当框架(主托架结构)的中点位于轨道支架位置之一时轮的位置。如图所示，枢转杆在此位置也均平行于轨道。随着滚子托架在轨道上移动d/2的距离，如图5B所示，双轮中的一个轮位于轨道的最高点而另外一个位于最低点。显然，随着滚子托架沿着偏离图案移动，双轮组中的一个轮将随着其它轮落下而升高，使得枢轴点在两轮高度之间很大程度上保持平均距离。通过这种方式，滚子托架的框架将沿着线性路径， 即“被过滤的”托架路径移动。使用滚子托架另外一个好处在于它能够相比标准非枢转轮减小随机竖直偏离的影响，该随机竖直偏离由轨道碎屑或同心度所致，还在于能够实现轮的自动负载分配，这使得可以使用坚硬/坚固的匹配材料。如图6所示，随着第一个轮遇到尺寸为“h”的碎屑，它将会升高距离h，而枢转机构使得枢轴点升高h/2的距离，并且框架的中部升高仅h/4的距离。相反，在没有枢转机构的情况下，类似尺寸的滚子托架的框架中部将升高h/2的距离。 通过这种方式，该枢转机构将竖直偏离的影响减小了 50%。图7显示了带有扫描器传感器头98和102的扫描系统，其使用本发明滚子托架。 使用了双传感器头的该构造通常在传感器以传输模式操作时被采用。例如，上传感器头98 可容纳红外辐射源，而下传感器头102容纳红外探测器，其测量穿过被监测材料传输的辐射。如前所述，上扫描器头98由上支撑梁70支撑，该上支撑梁70具有下表面，一系列侧向间隔开的刚性支撑结构安装到下表面。这些竖直结构支撑轨道64。随着滚子托架84沿着横向方向前进到移动片材106，滚子托架84的轮接合轨道64。下扫描器头102由下支撑梁 90支撑，该下支撑梁90具有下表面，多个横向间隔开的刚性支撑结构安装到下表面。滚子托架的运动在与上扫描器头相似的驱动机构作用下变得容易。竖直结构也支撑轨道104，滚子托架94的轮接合在轨道104上。一个动力链92提供电力和电信号给下扫描器头102。上扫描头安装在构件96上，该构件96从滚子托架94延伸，从而将下传感器头102与上扫描器头98相邻地定位。下扫描器头和上扫描器头102、98的操作面限定了带有入口 108和出口 110的间隙，沿着机器方向移动的材料幅卷106通过穿过该间隙移动。双扫描器头102、118 的运动在速度和方向上被同步以使得他们彼此对准。在例如Siead的美国专利5，773，714 和Dahlquist的美国专利5，116，748中描述了在被分析片材的相对侧上具有传感器部件的扫描系统，这些专利在此通过引用合并进来。由于每个托架的枢转机构，图7的双扫描器系统中的每个滚子托架都能够保持更平滑的、线性过滤的托架路径。 前面已经阐述了本发明的原理、优选实施例和操作模式。尽管如此，本发明不应当被认为局限于所论述的特定实施例。因而，上述实施例应被认为仅是说明性的而非限定性的，并且应当认识到，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以对这些实施例进行改变。
权利要求
1.一种输送托架，其包括框架(32)，所述框架(3 具有纵向轴线、上表面、下表面、前端部和后端部； 前后定位的第一对轮(16，18)，其中，所述第一对轮(16，18)固定到枢转地安装到所述框架(3 的第一刚性构件(8)，使得所述第一对轮(16，18)朝向所述前端部位于所述框架 (32)的第一相对侧上；前后定位的第二对轮04，沈)，其中，所述第二对轮04，沈)固定到枢转地安装到所述框架(3 的第二刚性构件(12)，使得所述第二对轮(M，26)朝向所述前端部位于所述框架 (32)的第二相对侧上；前后定位的第三对轮00，22)，其中，所述第三对轮00，22)固定到枢转地安装到所述框架(3 的第三刚性构件(10)，使得所述第三对轮(20,2 朝向所述后端部位于所述框架 (32)的第一相对侧上；和前后定位的第四对轮08，30)，其中，所述第四对轮O8，30)固定到枢转地安装到所述框架(3 的第四刚性构件(14)，使得所述第四对轮( ，30)朝向所述后端部位于所述框架 (32)的第二相对侧上。
2.如权利要求1所述的输送托架，其中，所述第一对轮(16，18)相对于所述第二对轮 (24,26)横向地安装在所述框架(3 上，并且所述第三对轮(20,2 相对于所述第四对轮 (28,30)横向安装在所述框架(32)上。
3.如权利要求1所述输送托架，其中，所有的轮(16，18，20，22，24，26,28,30)都具有相同直径，并且四对轮的每一对中的两个轮之间的间距相同。
4.如权利要求1所述输送托架，其中，每个刚性构件(8，10，12，14)在中部具有枢轴点， 从而允许固定到所述刚性构件(8，10，12，14)的第一轮(16,20,24,28)的向上竖直运动，以及允许固定到所述刚性构件(8，10，12，14)的第二轮(18，22二6，30)的同时往复向下竖直运动。
5.如权利要求4所述的输送托架，其中，所述第一轮(16，20，M，28)的向上竖直运动具有第一固定范围，并且所述第二轮(18，22二6，30)的向下竖直运动具有与所述第一的相同的第二固定范围。
6.一种托架系统，用于沿着主扫描方向在第一端部和第二端部之间移动可移动装置 (40)，所述托架系统包括轨道机构04，46)，所述轨道机构沿着平行于所述主扫描方向的第一方向延伸；和托架组件0)，其包括(i)框架(32)，所述框架具有纵向轴线、上表面、下表面、前端部和后端部； ( )前后定位的第一对轮(16，18)，所述第一对轮(16，18)接合所述轨道机构04， 46)，其中，所述第一对轮(16，18)固定到枢转地安装到所述框架(32)的第一刚性构件⑶， 使得所述第一对轮(16，18)朝向所述前端部位于所述框架(3 的第一相对侧上；(iii)前后定位的第二对轮04，沈)，所述第二对轮(M，26)接合所述轨道机构04， 46)，其中，所述第二对轮Q4J6)固定到枢转地安装到所述框架(3 的第二刚性构件 (12)，使得所述第二对轮(M，26)朝向所述前端部位于所述框架(3 的第二相对侧上；(iv)前后定位的第三对轮(20，22)，所述第三对轮(20,2 接合所述轨道机构04， 46)，其中，所述第三对轮O0，22)固定到枢转地安装到所述框架(3 的第三刚性构件(10)，使得所述第三对轮(20,2 朝向所述后端部位于所述框架(3 的第一相对侧上；和(ν)前后定位的第四对轮08，30)，所述第四对轮( ，30)接合所述轨道机构04，46)， 其中，所述第四对轮O8，30)固定到枢转地安装到所述框架(32)的第四刚性构件(14)，使得所述第四对轮( ，30)朝向所述后端部位于所述框架(3 的第二相对侧上。
7.如权利要求6所述的托架系统，其中，所述轨道机构04，46)由沿着所述第一方向的长度以等距离d侧向间隔开的多个竖直梁结构(76，78，80，82)支撑，其中，所有轮(16， 18，20，22，24，26)都具有相同直径，并且其中，对于每对轮(16，18和20，22和24，26和28， 30)，两个轮之间的距离等于0^(1)+(1/2，其中，11等于0，1，2，…。
8.一种沿着主扫描路径在轨道机构(44，46)上前后移动可移动扫描装置GO)的方法， 所述轨道机构(44，46)沿着平行于所述主扫描方向的第一方向延伸，从而减少所述扫描装置轮廓的竖直失准，所述方法包括以下步骤(a)提供托架组件0)，其包括(i)框架(32)，所述框架具有纵向轴线、上表面、下表面、前端部和后端部；( )前后定位的第一对轮(16，18)，所述第一对轮(16，18)接合所述轨道机构04， 46)，其中，所述第一对轮(16，18)固定到枢转地安装到所述框架(32)的第一刚性构件⑶， 使得所述第一对轮(16，18)朝向所述前端部位于所述框架(3 的第一相对侧上；(iii)前后定位的第二对轮04，沈)，所述第二对轮(M，26)接合所述轨道机构04， 46)，其中，所述第二对轮Q4J6)固定到枢转地安装到所述框架(3 的第二刚性构件 (12)，使得所述第二对轮朝向所述前端部位于所述框架(3 的第二相对侧上；(iv)前后定位的第三对轮00，22)，所述第三对轮(20,2 接合所述轨道机构04， 46)，其中，所述第三对轮O0，22)固定到枢转地安装到所述框架(3 的第三刚性构件 (10)，使得所述第三对轮(20,2 朝向所述后端部位于所述框架(3 的第一相对侧上；和(ν)前后定位的第四对轮Ο8，30)，所述第四对轮( ，30)接合所述轨道机构(44，46)， 其中，所述第四对轮O8，30)固定到枢转地安装到所述框架(32)的第四刚性构件(14)，使得所述第四对轮( ，30)朝向所述后端部位于所述框架(3 的第二相对侧上，其中，每个刚性构件(8，10，12，14)在中部具有枢轴点，从而允许固定到所述刚性构件(8，10，12，14) 的第一轮(16,20,24,28)的向上竖直运动，以及允许固定到所述刚性构件(8，10，12，14)的第二轮(18，22二6，30)的同时往复向下竖直运动；以及(b)沿着所述主扫描路径来回驱动所述托架组件(2)。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述轨道机构04，46)由沿着所述第一方向的长度以等距离d侧向间隔开的多个竖直梁结构(76，78，80，82)支撑，其中，所有轮(16，18，20， 22，24，26)都具有相同直径，并且其中，对于每对轮(16，18和20，22和24，26和28，30)，两个轮之间的距离等于(nXcO+d/^，其中，η等于0，1，2，…。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述轨道机构(44，46)限定延长的轨道表面，并且所述竖直梁结构(76，78，80，82)使得所述轨道表面展现出竖直偏离图案。
全文摘要
本发明涉及用于扫描器托架的摇杆轮系统，具体地，一种用于输送传感器头的滚子托架具有绕托架四角处的枢轴点作用的四对轮，托架沿着由竖直结构支撑的轨道前进。侧向的轮间距被选择为与轨道支架的间隔距离相关，使得所有轮一起的竖直行程平均为零。结果，在传感器移位对准方面的变动被最小化。另外，相比标准非枢转轮组，枢转机构将由轨道碎屑或轮同心度等因素导致的随机竖直偏离的影响降低50％。滚子托架沿着横向方向移动传感器头以监测沿着机器方向移动的材料幅卷的物理特性。
文档编号B65H7/02GK102530600SQ201110348200
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月14日 优先权日2010年9月15日
发明者R·贝塞尔 申请人:霍尼韦尔阿斯卡公司