轨道和动子系统的快速连接的制作方法

1.本公开内容总体上涉及线性驱动传送系统(linear drive transport system)，并且更具体地，涉及线性驱动传送系统中快速连接动子。


背景技术：

2.一系列线性马达是已知的并且在整个工业中使用，特别是在制造、灌装、食品、饮料和材料处理应用中使用。这样的马达通常包括伸长轨道，其中马达线圈与例如层叠芯的定子芯相关联。取决于马达设计，线圈可能具有各种取向。可以将永磁体动子放置在轨道上，并且由轨道线圈的选择性通电产生的场与动子的永磁体相互作用，以使动子以期望的方向、速度和加速度沿轨道移动，并且在期望的位置处停止和开始。可以通过与轨道部的线圈相关联的控制和驱动器电路来实现对一个或许多动子的移动的高度灵活和精确的控制。
3.由于负载的重量、形状、尺寸或任何其他合适的因素，某些负载可能需要多个动子进行传送。在这样的应用中，平台可以连接两个或更多个动子并且在动子沿轨道行进时为负载提供支承。传统上，平台通过螺钉或其他紧固件直接紧固至动子。因此，动子的维修和更换需要用于从动子上拆卸平台的工具，并且可能是效率低、成本高且耗时的。因此，如本文中所讨论的，在动子与平台之间提供免工具的快速连接可以实现动子的快速且高效的可维修性和更换。
4.该部分旨在向读者介绍可能与下面描述和/或要求保护的本技术的各个方面有关的领域的各个方面。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以促进更好地理解本公开内容的各个方面。因此，应当理解，这些陈述是从该角度来理解的，而不是作为对现有技术的承认。


技术实现要素：

5.下面阐述本文中所公开的特定实施方式的概述。应当理解，呈现这些方面仅仅是为了向读者提供这些特定实施方式的简要概述，并且这些方面并不旨在限制本公开内容的范围。实际上，本公开内容可以涵盖下面可能未阐述的多个方面。
6.在实施方式中，线性马达系统的动子组件包括平台，并且平台包括从平台的第一表面延伸的圆柱形凹部以及第一脊和第二脊。第一脊基本平行于第二脊跨圆柱形凹部延伸。动子组件还包括动子，该动子包括平行于动子的第一表面延伸并从动子的第一表面偏移的凸片(tab)。当动子处于第一取向时，凸片能够相对于圆柱形凹部自由移动。当动子处于第二取向时，第一脊和第二脊限制凸片的移动。
7.在另一实施方式中，线性马达系统包括轨道部，该轨道部包括能够通电以产生受控磁场的多个线圈。线性马达系统包括平台，该平台包括第一圆柱形凹部和第二圆柱形凹部。第一圆柱形凹部和第二圆柱形凹部从平台的第一表面延伸。平台还包括第一脊和第二脊，并且第一脊基本平行于第二脊跨第一圆柱形凹部延伸。平台还包括第三脊和第四脊，并且第三脊基本平行于第四脊跨第二圆柱形凹部延伸。线性马达系统还包括第一动子，该第
一动子包括平行于动子的第一表面延伸并从动子的第一表面偏移的凸片，并且当动子处于第一取向时，凸片能够相对于圆柱形凹部自由移动。当动子处于第二取向时，第一脊和第二脊限制凸片的移动。线性马达系统包括第二动子，该第二动子包括平行于第二动子的第一表面延伸并从第二动子的第一表面偏移的第二凸片，并且当第二动子处于第一取向时，第二凸片能够相对于第二圆柱形凹部自由移动。当第二动子处于第二取向时，第三脊和第四脊限制凸片的移动。
8.在又一实施方式中，组装的方法包括：提供第一动子和第二动子，每个动子包括平行于对应的动子的第一表面延伸并从对应的动子的第一表面偏移的对应的凸片；以及提供平台，该平台包括第一圆柱形凹部和第二圆柱形凹部，第一圆柱形凹部和第二圆柱形凹部从平台的第一表面延伸。平台还包括第一脊和第二脊，第一脊基本平行于第二脊跨第一圆柱形凹部延伸。平台还包括第三脊和第四脊，第三脊基本平行于第四脊跨第二圆柱形凹部延伸。方法还包括将第一动子、第二动子或两者耦接至平台以形成动子组件。耦接第一动子、第二动子或两者包括使第一动子、第二动子或两者相对于对应的圆柱形凹部在第一取向与第二取向之间旋转。
附图说明
9.当参照附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本公开内容的这些和其他特征、方面和优点，在整个附图中相似的附图标记表示相似的部件，在附图中：
10.图1是根据本文中描述的实施方式的示例性线性马达系统的透视图，其示出直的和弯曲的轨道部以及被定位用于沿轨道部移动的若干动子组件；
11.图2是根据本文中描述的实施方式的、包括耦接至第一动子和第二动子的平台的图1的线性马达系统的动子组件的俯视图。
12.图3是根据本文中描述的实施方式的图1和图2的系统的图解表示；
13.图4是根据本文中描述的实施方式的图2的动子组件的分解图；
14.图5是根据本文中描述的实施方式的图2的动子之一的壳体的透视图；
15.图6是根据本文中描述的实施方式的图2的平台的透视图；
16.图7是根据本文中描述的实施方式的与平台分开的第一动子和处于与平台的接合位置的第二动子的截面图；
17.图8a和图8b示出根据本文中描述的实施方式的与平台分开并且处于去接合位置的动子之一的截面图；
18.图9a和图9b示出根据本文中描述的实施方式的处于与平台的接合位置的动子之一的截面图；以及
19.图10示出根据本文中描述的实施方式的用于组装、操作以及拆卸动子组件的方法的流程图。
具体实施方式
20.下面将描述本公开内容的一个或更多个具体实施方式。为了提供对这些实施方式的简明描述，在说明书中可能不会描述实际的实现方式的所有特征。应当认识到，在任何这样的实际的实现方式的开发中，就像在任何工程或设计项目中一样，必须做出许多特定于
实现方式的决策以实现开发人员的特定目标，例如遵守系统相关和业务相关的约束，这可能因实现方式而异。此外，应当认识到，这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开内容的普通技术人员而言，这仍然是设计、制造和制作的例行任务。
21.当介绍本公开内容的各种实施方式的元件时，冠词“一(a)”、“一个(an)”、“该(the)”和“所述”旨在表示存在一个或更多个元件。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是包括性的，并且表示可以存在除了所列出的元件之外的另外的元件。
22.现在转向附图并且首先参照图1，示出了用于使物品或产品围绕轨道12移动的线性马达系统10。如本领域技术人员将理解的，在许多应用中，线性马达系统10可以在整体自动化、包装、材料处理或其他应用中与其他机器、机器人、传输带、控制设备等(未分开示出)互操作。线性马达系统10通常可以被称为如下所讨论的“线性马达”，其中移动部件在受控磁场和电磁场的影响下被定位、加速、减速以及通常移动。在示出的实施方式中，轨道12包括多个直的轨道部14和多个弯曲的轨道部16。这些部通常可以是独立的并且能够以各种物理配置、例如图1中示出的椭圆形进行安装。应当注意，如下所讨论的，其他配置也是可能的。配置可以形成各种形状的闭合回路，但也可以包括开放式区段(open-ended segment)。线性马达系统10还可以包括可以安装至轨道12并且能够沿轨道12移动的一个或更多个动子组件18。此外，对于这些动子组件18，位置、速度、加速度和高阶导数参数可以通过被通电和断电的系统的线圈的适当控制进行控制。在示出的实施方式中，动子组件18与轨道部16的外围20周围和内部的固定元件相互作用，但是设想了其他配置。
23.每个动子组件18可以包括安装平台。在实际的实现方式中，各种工具、保持器、支承结构、负载等可以安装至该安装平台。动子组件18本身可以与所示的那些动子组件不同地配置，以适应各种负载。虽然在图1中示出了水平配置，但也可以提供其他取向，例如其中示出的椭圆形通常立在一侧或端部或以两者之间的任何角度而立的取向。
24.线性马达系统10还可以包括用于控制动子的移动的电路。在图1中示出的实施方式中，该电路可以包括驱动电路22，该驱动电路22向每个轨道部16、具体地、轨道部16的各个线圈提供信号以产生与轨道部16上的磁体相互作用的电动势，从而以特定速度、加速度等将动子组件18驱动至特定位置。该驱动电路22通常可以包括逆变器电路，该逆变器电路利用电力电子开关以受控方式向每个部的各个线圈提供驱动电力。在一些实施方式中，驱动电路22可以被包括在每个单独的轨道部16中，并且由电力和控制电路24向驱动电路22提供信号。该电力和控制电路24(和驱动电路22)可以接收来自动子组件18的反馈，以检测每个动子组件18的位置、速度、加速度等。在某些实施方式中，动子组件18还可以由电力和控制电路24识别为独立地受到控制的各个轴，但是通过它们的位置、速度和加速度的调节来避免冲突、碰撞等。取决于要执行的特定任务，由电力和控制电路24实现的特定运动轨迹(motion profile)通常可以在线性马达系统10的设计和调试时实现。最后，各种远程控制和/或监视电路26可以被设置，并且可以通过一个或更多个网络28链接至线性马达系统10。这样的远程电路26通常可以允许线性马达系统10的操作与其他自动化部件、机器系统、制造和材料处理机器等的协调。
25.图2是线性马达系统10的动子组件18之一的透视图。动子组件18沿包括导轨48的轨道部定位。动子组件18可以包括第一动子20a、第二动子20b和平台42。动子20a、20b可以沿导轨48移动并且可以经由平台42彼此耦接。平台42可以支承动子组件18的各种负载。如
图2所示，动子20a、20b可以沿导轨48围绕弯曲的轨道部行进，而不会使任一动子20a、20b从平台42去接合。如本文中进一步讨论的，在去接合之前，动子20a、20b可以相对于平台42旋转至某个阈值角度，高达九十度(例如，至少45度、至少60度、至少70度、至少80度等)。
26.图3是示出了一个轨道部16和沿轨道部16定位的一个动子组件18的线性马达系统10的图解表示。图3中所示的轨道部16可以是直的或弯曲的轨道部，这两者在它们的物理构造上不同，并且由于如以下所讨论的弯曲的部的弯曲性质，实际特性中的某些特性也不同。然而，一般地，每个动子组件18可以包括两个动子，例如第一动子20a和第二动子20b。在一些实施方式中，每个动子20a、20b可以包括壳体30，该壳体30包括任何数目的链接特征32。例如，链接特征32可以是凸片，并且平台42可以包括用于接纳凸片的链接元件44的对应的槽。链接特征32和链接元件44可以对接以将每个动子20a、20b耦接至平台42。在一些实施方式中，每个动子20可以包括耦接至壳体30的板36。例如，板36可以经由任何数目的紧固件耦接至壳体30。板36可以耦接至磁体阵列38，多个磁体40可以安装在该磁体阵列38上。这些磁体40可以是永磁体并且可以安装成使得在磁体40与轨道部16的线圈50之间提供小的气隙。
27.如图3所示，动子组件18还可以包括传感器部件34，例如永磁体、通电线圈、霍尔效应传感器或任何其他合适的装置。然而，应当注意，每个动子20中包括的特定传感器部件34可能取决于感测策略的性质、感测分辨率、传感器部件34在动子组件18上的位置(以及在轨道部16上的协调部件)等。平台42被设置在动子组件18上，用于安装工具、负载等。轴承34可以安装至动子组件18的机械结构(例如，壳体)并且可以用于与轨道48的一个或更多个导轨相互作用。轨道48的导轨和轴承34可以允许动子组件18保持牢固地附接至轨道部16，同时允许动子组件18沿轨道部16相对自由地移动并且支承在运动期间遇到的力和机械负载。
28.轨道部16可以包括与定子或电枢52相关联的一系列并行线圈(parallel coil)50。在当前设想的实施方式中，这些线圈50可以安装到定子52中的槽中，并且定子52本身可以由磁性材料制成，该磁性材料形成叠片堆叠并且构造成允许安装在轨道部16壳体内。线圈50和定子52部件的特定配置、磁性结构、安装结构等通常超出本公开内容的范围。驱动电路54可以被包括在如上所讨论的每个轨道部16中，以允许将受控的电力信号施加至线圈50，以将动子组件18适当地围绕轨道部16驱动和定位。最后，在每个轨道部16中设置传感器阵列58以允许与动子组件18的传感器部件34相互作用。该传感器阵列58可以提供可以指示动子组件18的位置的反馈，并且可以用于得出速度、加速度、加加速度和其他运动参数。在示出的实施方式中，多个轨道部16可以端对端地安装并且彼此互连和/或与电力和控制电路24互连以接收用于为线圈50供电的信号。
29.如本领域技术人员将认识到的，轨道部16连同动子组件18的磁体阵列38一起通常可以形成可以被认为是线性马达系统10的事物。即，电动势由线圈50的受控场生成，并且这些场与磁体阵列38的磁场之间的相互作用用于将动子组件18以期望的速度等驱动到期望的位置中。如上所述，这些线圈50和线性马达本身可以根据各种配置策略来设计，各种配置策略例如是具有围绕轨道部16的外围布置的线圈50的配置策略、其中线圈50通常是平面的(在轨道部16的顶部或底部位置中)的配置策略等。尽管在本公开内容中可以使用“线性”马达系统10，但是应当认识到，各种配置的弯曲部旨在被包括在本公开内容的范围中。
30.考虑到前述内容，图4示出根据本公开内容的实施方式的包括动子20a、20b和平台42的图1的动子组件18的透视分解图。壳体30可以包括链接特征32并且链接特征32可以被
设置在壳体30的面向平台42的第一表面上。板36可以被设置在壳体30与磁体阵列38之间。链接元件44可以经由诸如紧固件60的紧固件耦接至平台。如下面更详细地描述的，链接元件44被配置成配合至链接特征32以将平台42耦接至动子20a、20b。诸如橡胶衬垫62的密封件可以至少部分地设置在平台42的凹部中并且可以接合链接特征32的一部分。密封件可以防止液体和/或碎屑进入链接特征32的内部。在某些实施方式中，平台42可以支承动子组件18的相关联的负载。平台42可以包括基本平坦的顶部表面。顶部表面可以支承相关联的负载并且可以允许在完成与动子组件18的操作之前和/或之后容易地清洁和/或维修。例如，在食品/饮料操作期间，液体和/或固体可能溢出到平台42的顶部表面上并且可能影响动子组件18的可用性。平台42的基本平坦的顶部表面可以通过允许用合适的清洁材料清洗掉液体和/或固体来使清理操作容易。
31.考虑到前述内容，图5示出了根据本公开内容的实施方式的动子之一的壳体30的透视图。链接特征32可以包括挡壁(retaining wall)32a、凹部32b和凸片32c。挡壁32a可以形成在壳体30的第一表面32d上并且从壳体30的第一表面32d向外延伸。第一表面32d可以面向平台42的底部表面。挡壁32a可以是中空的并且通常是圆柱形的，其中具有凹部32b。例如，挡壁32a可以绕凹部32b设置并且限定凹部32b。当动子20与平台接合时，挡壁32a的上唇板(upper lip)可以接合密封件(在图4中示出为元件62)。密封件可以防止碎屑和/或液体进入凹部32b。凸片32c可以形成在凹部32b中且在壳体30的第一表面32d上，并且可以经由从壳体30的第一表面32d延伸至第一凸片的突出部，平行于壳体30的第一表面32d延伸并且从壳体30的第一表面32d偏移。凸片32c的形状可以是基本矩形的并且凸片32c可以具有两个相对的端部，这两个相对的端部从突出部朝向挡壁32a的内表面向外延伸，使得凸片32c的相对端部在壳体30的第一表面32d上方悬臂伸出(cantilever out)。
32.考虑到前述内容，图6示出根据本公开内容的实施方式的平台42的透视图。平台42可以包括至少部分地穿过平台42的面向壳体30的底部表面42d设置的凹部42a。凹部42a可以是圆柱形的并且可以绕平台42的挡壁42b设置或设置在平台42的挡壁42b周围。挡壁42b可以是其中具有凹部42c的中空圆柱体。凹部42c可以接纳链接元件44，并且链接元件44可以至少部分地设置在凹部42c中并且可以经由紧固件60保持在凹部42c中。凹部42c可以包括被配置成接纳链接元件44的脊的槽，并且该槽可以保持链接元件44并且可以将链接元件44保持在适当位置以防止链接元件44相对于平台42旋转。
33.考虑到前述内容，图7示出根据本公开内容的实施方式的动子组件18的截面图。如图7所示，截面是平行于在直的轨道部16上时动子组件18的运动方向截取的。第一动子20a被示出为与平台42分开并且第二动子20b被示出为处于接合位置。第一动子20a以与第二动子20b相同的方式相对于平台42定向。例如，凸片32c的端部基本上垂直于运动方向延伸。链接元件44包括设置有凹部的外挡壁44a。任何数目的脊44b可以被设置在凹部中，并且脊44b可以接纳和/或保持凸片32c并且可以保持且可以限制动子20的横向移动。例如，第二动子20b被示出为处于接合位置，其中脊44b保持凸片32c并且将第二动子20b耦接至平台42。在接合位置，第二动子20b可以相对于平台42自由旋转。例如，在去接合之前，第二动子20b可以相对于平台42旋转至某个阈值角度，高达九十度(例如，至少45度、至少60度、至少70度、至少80度等)。
34.在某些实施方式中，链接元件44限定了包括凹部的内部容积。脊44b可以形成在挡
壁44a的内表面上并且延伸离开挡壁44a的内表面。在一些实施方式中，脊44b可以形成在内表面的相对侧上并且可以彼此平行地延伸。例如，脊44b可以至少部分地跨链接元件44的内部容积(例如，凹部)延伸。脊44b可以在它们之间限定通道并且可以将链接元件44的内部容积分成第一部分(例如，与动子40相邻的下部)和第二部分(例如，与紧固件60相邻的上部)。在某些实施方式中，链接特征32的一部分(例如，凸片32c)可以通过通道从内部容积的第一部分插入到内部容积的第二部分中。凸片32c可以在内部容积内旋转以与脊44b对接并将动子40耦接(例如，保持)至平台42。
35.另外地或替选地，链接元件44可以限定圆柱形容积，该圆柱形容积具有形成在圆柱形容积的端部处的脊44b。脊44b可以在它们之间形成基本矩形的通道，并且链接特征32的一部分可以延伸通过矩形通道以耦接链接元件44和链接特征32。例如，凸片32c可以延伸通过矩形通道到链接元件44的圆柱形容积中并且可以旋转以与脊44b对接。因此，凸片32c和脊44b可以将动子40耦接至平台42。
36.另外地或替选地，唇板可以部分地跨链接元件44的基本圆形的凹部延伸。基本圆形的凹部可以在中心形成通过链接元件。当凸片相对于唇板处于第一取向时，唇板可以抓住链接特征32的凸片。例如，当凸片32c相对于唇板处于第一取向和/或当动子40相对于平台42处于第一取向时，唇板可以限制凸片32c的移动(例如，平移移动)。在某些实施方式中，唇板可以允许凸片相对于唇板在第二取向上的平移(例如，纵向、横向、竖直)移动。例如，凸片可以在第一取向与第二取向之间旋转。
37.考虑到前述内容，图8a和图8b示出根据本公开内容的实施方式的相对于平台42处于去接合位置的动子20的截面图。图8a中的动子20和平台42的截面图是垂直于在直的轨道部16上时动子组件18的运动方向截取的。图8b中的动子20和平台42的截面图是平行于在直的轨道部16上时动子组件18的运动方向截取的。如图8a和图8b所示，动子20与平台42分开并且从接合位置相对于平台42旋转九十度。例如，动子20可以在接合位置与去接合位置之间旋转至少45度、至少60度、至少80度等。链接元件44可以包括用于接纳链接特征32的凸片32c的开口。例如，开口可以被设置在链接元件44的脊44b之间。挡壁32a的唇板64可以被橡胶衬垫62接纳并且可以抵靠橡胶衬垫62进行密封。该密封可以防止碎屑和/或液体进入壳体30的凹部32b。任何数目的紧固件、例如紧固件66可以耦接壳体30、板36和/或磁体阵列38。
38.考虑到前述内容，图9a和图9b示出根据本公开内容的实施方式的相对于平台42处于接合位置的动子20的截面图。图9a中的动子20和平台42的截面图是垂直于在直的轨道部16上时动子组件18的运动方向截取的。图9b中的动子20和平台42的截面图是平行于在直的轨道部16上时动子组件18的运动方向截取的。如图9a和图9b所示，链接特征32的凸片32c通过链接元件44的开口插入，并且动子20相对于平台42旋转，直到凸片32c的端部延伸超过链接元件44的脊44b，因此将平台42耦接至动子20。在接合位置，动子20和平台42可以相对于彼此平移耦接。例如，脊44b可以横向、纵向和竖直地将动子20耦接至平台42，同时仍然允许动子20相对于平台42旋转。当动子行进通过弯曲的轨道部16的一圈时，弯曲的轨道部16可以使动子20相对于平台旋转高达30度(例如，高达25度、高达20度等)。在一些实施方式中，动子20在从平台42去接合之前可以旋转高达九十度(例如，至少45度、至少50度、至少60度、至少75度等)。因此，通过允许动子20相对于平台42旋转，动子组件18可以通过弯曲的轨道
部16而不使动子20从平台42去接合。
39.考虑到前述内容，图10示出根据本公开的实施方式的用于组装动子组件18、沿轨道12操作动子组件18以及拆卸动子组件18的方法的流程图。虽然使用特定序列的步骤来描述方法，但是可以执行另外的步骤，所描述的步骤可以以与所示序列不同的序列来执行，并且可以跳过或完全不执行某些所描述的步骤。此外，方法的步骤可以彼此并行执行，例如同时执行，和/或彼此响应地执行。
40.在框72处，用户可以提供两个动子20和平台42。在框74处，用户可以将动子20耦接至平台以形成动子组件18。在一些实施方式中，动子20中的一个或更多个的对应的链接特征32可以插入平台42的链接元件44。另外地或替选地，动子20中的一个或更多个可以相对于平台42旋转以将对应的动子20耦接至平台42以形成如本文中所述的动子组件18。
41.在框76处，可以将动子组件18安装和/或耦接至轨道12。在某些实施方式中，动子组件18可以沿轨道部安装，使得动子组件18的一部分接触轨道部的导轨48。例如，动子组件18的每个动子20的对应的壳体30可以接合和接触轨道部的导轨48。在框78处，可以使动子组件18沿轨道12移动。例如，轨道部16的驱动电路54可以使线圈50通电以生成磁场。生成的磁场可以与动子组件18的动子20中的每一个的对应的磁体阵列38相互作用并且可以沿轨道12驱动动子组件18。
42.在一定量的使用(例如，阈值时间段、阈值距离、阈值负载量)之后，动子组件18可能需要维修和/或修理(例如，更换部件、修理部件、清洁、润滑等)。在框80处，可以从轨道12移除动子组件18。在框82处，可以将动子组件18的对应的动子20从平台42去耦接。在某些实施方式中，动子20的对应的链接特征可以从平台42的对应的链接元件44缩回。另外地或替选地，对应的动子20可以相对于平台42旋转以将对应的动子20从平台42去耦接并且拆卸动子组件18。在框84处，可以根据制造商指南(例如，任何数目的部件的阈值时间段、任何数目的部件的阈值距离、任何数目的部件的阈值负载量等)检查和/或维修动子组件18的去耦接和/或去接合的部件。
43.本公开内容包括线性驱动传送系统中的快速连接动子组件。动子组件提供了动子与安装平台之间的快速连接和断开。动子上的链接特征和平台上的链接元件允许通过使动子和/或平台相对于彼此旋转来完成连接和断开。所公开技术的技术效果包括在不使用工具的情况下进行快速连接和断开以及增加更换和维修动子组件的动子的容易性。
44.虽然本文中仅示出和描述了本公开内容的某些特征，但是本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，要理解，所附权利要求旨在覆盖落入本公开内容的真实精神内的所有这样的修改和改变。本文中提出和要求保护的技术被参考并且被应用于物质对象和实际性质的具体示例，这明显改进了本技术领域，并且因此不是抽象的、无形的或纯理论的。此外，如果本说明书随附的任何权利要求包含被指定为“用于[执行]
……
[功能]的装置”或“用于[执行]
……
[功能]的步骤”的一个或更多个元件，则旨在根据35u.s.c.112(f)解释这样的元件。然而，对于包含以任何其他方式指定的元件的任何权利要求，旨在将不根据35u.s.c.112(f)来解释这样的元件。