具有受控收紧的螺旋输送机的制作方法
【专利说明】具有受控收紧的螺旋输送机
[0001]发明背景
[0002]本发明总体上涉及动力驱动的输送机，并且更具体地涉及其中的输送机皮带围绕一个旋转驱动塔在螺旋路径中驱动的螺旋型输送机。
[0003]输送机皮带通常被用于将物品例如食品和其他材料输送穿过冷却或加热过的环境。其中的输送机皮带遵循着围绕中央塔、转鼓或保持架卷绕的螺旋路径的螺旋输送机被用于冰箱和烤箱中以提供具有小的占地面积的长的输送路径。
[0004]—些螺旋输送机被构造为具有支撑在一个中央的不旋转的塔上的螺旋轨道。其输送机皮带围绕该螺旋轨道而被位于该螺旋路径外部的单一位置处的多个驱动链轮所驱动。在皮带中出现在其与这些驱动链轮的接合处的正前方的最大张力对于这样的长皮带会是相当高的。为了减小最大皮带张力，使用了超速驱动的螺旋输送机系统。在这些超速驱动系统中，输送机皮带是通过皮带的内边缘与转鼓的更快旋转的外表面之间的摩擦接触来驱动的，其中该皮带被螺旋地缠绕在该转鼓上。因为是沿着整个螺旋路径来驱动皮带，所以减小了最大皮带张力。但为了转鼓与皮带边缘之间的有效的摩擦接合，仍需要一定的张力。此夕卜，这种摩擦接合引起了皮带边缘和转鼓外表面的磨损。由于驱动该转鼓所要求的大部分旋转能量损失在摩擦中，因此电动机和功率需求会是相当高的。并且，由于超速驱动系统对转鼓外部与皮带的内边缘之间的摩擦是敏感的，因此张力和超速驱动的特有设置是因设施而变化的。
[0005]已经使用了其中的位于旋转保持架外部的驱动结构与位于输送机皮带内部的结构相接合的强制性驱动螺旋型系统来克服超速驱动系统的一些缺点。由于在位于保持架上规则地间隔开的驱动结构与皮带内边缘上的规则地间隔开的边缘结构之间存在强制性接合，因此不存在如在超速驱动系统中的滑动。不需要额外的张紧并且摩擦损失较小。但是强制性驱动螺旋型系统的一个问题在于将皮带与保持架上的驱动结构干脆地接合并且与之脱离接合。另一个问题是，当离开该驱动转鼓时皮带会失掉其驱动力。在传统的螺旋输送机中，在该转鼓的下游的收紧滚轮或链轮是以恒速运行的。如果收紧马达和该转鼓的马达的速度相匹配以确保该皮带速度保持恒定，则运行将没有问题。但是皮带温度的变化(例如在冰柜或更恶劣的应用中)致使该皮带收缩和膨胀，这将影响皮带从转鼓进行收紧的正时。当该转鼓的马达和该收紧马达的速度固定时，收紧不能相对于正时变化来调节并且将拉动太猛或拉动不足。
[0006]概述
[0007]—种采用了本发明多个特征的、用于控制螺旋皮带输送机系统的卸放区段中的张力的方法包括:(a)在以转鼓速度进行旋转的螺旋输送机驱动转鼓上、从入口到出口沿着一条螺旋路径来驱动输送机皮带；(b)通过被收紧马达驱动的驱动轴来驱动该输送机皮带，该收紧马达包括在该输送机皮带的路径的、位于该驱动转鼓的出口下游的卸放区段中；(C)确定该卸放区段中的输送机皮带的张力；(d)以闭环控制模式控制该收紧马达的速度，以调节该收紧马达的速度从而维持该卸放区段中的输送机皮带的恒定张力；(e)确定该收紧马达的速度；并且(f)从该闭环控制模式切换至开环控制模式从而在该收紧马达的所确定的速度降至低于预定失速速度水平时控制该收紧马达以减小的速度运行。
[0008]在本发明的另一个方面，采用了本发明多个特征的螺旋输送机的一种型式包括一个具有竖直旋转轴线的圆柱形驱动转鼓以及围绕其周缘间隔开的多个驱动构件。联接至该驱动转鼓上第一马达使该驱动转鼓围绕其旋转轴线以转鼓速度进行旋转。输送机皮带具有内边缘，该内边缘带有被这些驱动构件强制性地接合的多个驱动接收构件。该输送机皮带被安排成沿着螺旋路径在该驱动转鼓上从入口向出口上下地前进；收紧机构包括驱动轴和以收紧速度运行并且驱动该驱动轴的第二马达，该收紧机构在该出口下游的卸放区段中接合并且驱动该输送机皮带。传感器测量该螺旋输送机的、指示该卸放区段中的输送机皮带的张力的操作变量并且产生反馈信号。联接至该第二马达上的控制系统接收该反馈信号并且产生收紧速度信号以便根据该反馈信号以闭环控制运行模式来调节该第二马达的速度从而维持该卸放区段中的输送机皮带的恒定张力。
[0009]在本发明的又一个方面，采用了本发明多个特征的螺旋输送机的另一种型式包括一个具有竖直旋转轴线的圆柱形驱动转鼓。第一马达联接至该驱动转鼓上以使该驱动转鼓围绕其旋转轴线以转鼓速度进行旋转。输送机皮带被安排成沿着螺旋路径在该驱动转鼓上从入口向出口上下地前进。收紧机构在卸放区段中驱动地接合该出口下游的输送机皮带、并且包括驱动轴和第二马达，该第二马达以收紧速度运行并且驱动该驱动轴。失速检测装置检测该第二马达的失速条件。当该失速装置检测到失速条件时，切换装置将对第二马达的速度的控制从闭环控制切换至开环恒速控制。
[0010]附图简要说明
[0011]参照以下描述、所附权利要求书和附图将会更好地理解本发明的这些特征及其优点，在附图中:
[0012]图1是体现本发明特征的一种直接驱动螺旋输送机系统的侧向立面示意图；
[0013]图2是用于图1的螺旋输送机系统的控制系统的框图；
[0014]图3是通过图2的控制系统中的控制器来进行的控制模式切换例程的流程；并且
[0015]图4是转鼓马达速度、收紧马达速度输入、和驱动轴扭矩的正时图，展示了图2的控制系统的运行。
【具体实施方式】
[0016]图1中示意性示出了一种螺旋输送机。该螺旋输送机包括一个处于圆柱形转鼓或保持架形式的驱动转鼓10，该驱动转鼓被驱动以便围绕竖直旋转轴线12旋转。该旋转的转鼓具有多个平行的、总体上竖直的驱动构件14，这些驱动构件围绕其周边16是规则地间隔开的。每个驱动构件的长度在转鼓的底部18与顶部19之间延伸。输送机皮带20围绕该转鼓从入口 17到出口 17’沿着多层螺旋路径。该路径是由一个螺旋搬运装置(carryway)或由位于底部的一个搬运装置以及安装在皮带上的多个搭接板(stacker plate)限定的。该皮带的内边缘上的驱动接收元件强制性地接合这些驱动构件，这些驱动构件随着该转鼓的旋转而驱动该皮带向上或向下。在这个实例中，该皮带被该转鼓驱动向上。转鼓10在其底部18处被安装至一个底座24上并且被马达21旋转。该皮带围绕不同的收紧链轮、惰轮链轮以及给送链轮22行进，使其产生了从位于转鼓顶部的出口 17’返回至底部处的入口 17的路径。安装在驱动轴15上的这些收紧链轮22’正好在皮带从螺旋路径离开的出口17’下游接合该皮带路径的卸放区段25中的皮带。在2012年I月19日公开的国际公开号 TO2012/009222A1 “强制驱动式螺旋输送机和皮带(Positive-Drive Spiral Conveyorand Belt) ”中披露了此类螺旋输送机系统的一个实例。
[0017]由于输送机皮带20被驱动转鼓10强制性地接合并驱动，所以该转鼓和收紧机构的速度的必须相协调或者同步，该收紧机构包括收紧驱动轴15、链轮22’、和马达23。如果该收紧马达运行太快，它将试图将皮带从转鼓上以比该转鼓可以提供的更快的速度拉下。这可能致使这些链轮跳齿并且可能损坏皮带和链轮齿。如果收紧马达运行太慢，则皮带20将在该皮带从转鼓10离开的出口下游的卸放区段25中变得松弛并且开始堆叠。为了避免这些问题，该收紧驱动马达23在正常运行过程中以闭环控制模式运行，例如闭环恒扭矩控制模式。
[0018]图2中示出了用于收紧马达23的控制系统的框图。该示例性的控制系统包括一个可编程序逻辑控制器(PLC) 28或其他可编程装置以及一个马达控制器30，例如变频驱动器。控制器28向