用于轨道和动子系统的制动系统的制作方法

1.技术领域本公开内容总体上涉及线性驱动运输系统，并且更具体地，涉及用于线性驱动运输系统中的动子的制动系统。


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、填充和材料处理应用中使用。这样的马达通常包括细长轨道，其中马达线圈与定子芯(例如叠片芯)相关联。取决于马达设计，线圈可能具有不同的取向。可以将永磁动子放置在轨道上，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，以使动子沿轨道以所期望的方向、速度和加速度移动，并且在期望的位置处停止和启动。可以通过与轨道部分的线圈相关联的控制和驱动器电路来实现对一个或多个动子的移动的高度灵活和精确的控制。
3.传统上，在线性驱动运输系统中使用的轨道可以允许沿任何方向例如直线部分、弯曲部分、水平部分、垂直部分等行进。例如，在传统构造中，动子可以在轨道的垂直部分上下行进。当线性驱动运输系统关闭并且断电时，动子可能会快速落到轨道的垂直部分的底部，可能会损坏动子和/或动子的对应负载。因此，如本文中所讨论的，为线性驱动运输系统的轨道部分提供制动系统可以使得线性驱动运输系统能够将动子保持在适当的位置并且防止动子和/或负载经历非预期移动，例如从轨道的垂直部分掉下来。
4.本部分旨在向读者介绍可能与以下描述和/或要求保护的本技术的各个方面相关的技术的各个方面。该讨论被认为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，应当理解的是，这些陈述是根据这一点来理解的，而不是对现有技术的承认。


技术实现要素：

5.下面阐述了本文中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，并且这些方面并非旨在限制本公开内容的范围。实际上，本公开内容可以涵盖以下可能没有阐述的各个方面。
6.在一个实施方式中，用于线性马达系统的轨道部分的制动系统包括：被构造成容纳线性马达系统的动子的制动旗的外壳和设置在外壳内并且包括第一锥形表面的第一制动片，其中，第一制动片被构造成在第一位置与第二位置之间移动，其中，第一制动片被构造成在第二位置接合线性马达系统的动子的制动旗。制动系统还包括：设置在外壳内并且包括第二锥形表面的第二制动片，其中，第二制动片构造成在第三位置与第四位置之间移动，其中，第二制动片被构造成在第四位置接合线性马达系统的动子的制动旗；以及楔，该楔设置在外壳内并且包括被构造成与第一制动片的第一锥形表面对接的第三锥形表面和被构造成与第二制动片的第二锥形表面对接的第四锥形表面。制动系统还包括致动器，该致动器被构造成在第五位置与第六位置之间移动楔，其中，激活楔从第五位置到第六位置的移动引起第一制动片从第一位置移动至第二位置，并且引起第二制动片从第三位置移动
至第四位置。
7.在另一实施方式中，线性马达系统包括动子，该动子包括制动旗和轨道部分。轨道部分包括被构造成产生受控磁场的多个线圈，其中，动子被构造成由受控磁场移位，并且制动系统被构造成接合制动旗并且被构造成限制动子沿轨道部分的移动。
8.在又一实施方式中，线性马达系统包括具有制动旗的动子。线性马达系统还包括轨道部分，该轨道部分包括被构造成产生受控磁场的多个线圈，其中，动子被构造成由受控磁场移位。线性马达系统还包括制动系统，该制动系统被构造成接合制动旗并且被构造成限制动子沿轨道部分的移动。
附图说明
9.当参照附图阅读以下详细描述时，本公开内容的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，附图中相同的附图标记在整个附图中表示相同的部分，在附图中：
10.图1a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，其示出了直线轨道部分和弯曲轨道部分以及定位成用于沿着这些部分移动的若干动子；
11.图1b是根据本文中描述的实施方式的类似线性马达系统的顶视图，其中马达线圈以不同于图1a的系统中的定位来定位。
12.图2是根据本文中描述的实施方式的用于图1a和图1b的线性马达系统的制动系统的实施方式的截面图；
13.图3是根据本文中描述的实施方式的用于图1a和图1b的线性马达系统的制动系统的实施方式的截面图；
14.图4是根据本文中描述的实施方式的包括具有图2的制动系统的动子的图1a和图1b的线性马达系统的图解表示；以及
15.图5是根据本文中描述的实施方式的结合了多个制动系统的图1a和图1b的线性马达系统的轨道部分的透视图。
具体实施方式
16.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洁描述，可能未在说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当理解，在任何这样的实际实现方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须做出大量的特定于实现方式的决策来达到开发者的具体目标，例如与系统相关约束和商业相关约束相兼容，这些具体目标可以在各个实现方式中各不相同。此外，应当理解，这样的开发努力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，这样的开发努力仍然是设计、制造和生产的例行任务。
17.在介绍本公开内容的各种实施方式的元件时，冠词“a(一)”、“an(一个)”、“the(该)”以及“said(所述)”旨在表示存在一个或更多个元件。术语“包含(comprising)”、“包括(including)”和“具有(having)”旨在是包括的并且表示可能存在除了所列出的元件以外的附加元件。
18.现在转向附图，并且首先参照图1a，如所示的线性马达系统10用于在轨道12周围移动物品或产品。如由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、输送机、控制设备等(未单独示出)互操作。线性马达系统10通常可以被称为“线性马达”，如下面所讨论的，其中移动部件在受控磁场和电磁场的影响下被定位、加速、减速和通常移动。在所示出的实施方式中，轨道12包括多个直线轨道部分14和多个弯曲轨道部分16。这些部分通常可以是独立的并且可安装在各种物理构造中，例如图1a中所示的椭圆形。应当注意，其他构造也是可能的，如下面所讨论的。这些构造可以形成各种形状的闭合回路，但是也可以包括末端开口的部段。线性马达系统10还可以包括一个或更多个动子18，该动子18可以安装至轨道12上并且可沿轨道12移动。同样，通过适当控制通电和断电的系统的线圈，针对这些动子18的位置、速度、加速度和高阶导数参数是可控的。在所示的实施方式中，动子18与轨道部分16的外围20中和周围的固定元件相互作用，但是也可以设想其他构造。提供传感器系统22以检测动子18在轨道12周围的位置，并且这样的传感器系统可以包括永磁体、通电线圈、霍尔效应传感器或任何其他合适的装置。通常，传感器系统22的一个部件可以安装在动子18上，而另一部件可以安装在轨道12周围的固定位置处。
19.每个动子18可以包括安装平台24。在实际实现方式中，各种工具、保持器、支撑结构、负载等可以安装至该安装平台24。为了适应各种负载，动子18本身可以被构造成不同于所示的那些。虽然在图1a中示出了水平构造，但是也可以提供其他取向，例如其中所示的椭圆形通常竖立在侧部或端部，或者以其间的任何角度竖立。
20.线性马达系统10还可以包括用于控制动子18的移动的电路。在图1a所示的实施方式中，该电路可以包括驱动电路26，该驱动电路26向每个轨道部分16并且特别是轨道部分16的单独线圈提供信号，以产生与轨道部分16上的磁体相互作用的电动势，以将动子18驱动到特定位置，并且以特定的速度、加速度等将动子18驱动到特定位置。该驱动电路26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分的单独线圈提供驱动电力。在一些实施方式中，驱动电路26可以被包括在每个单独的轨道部分16中，并且信号由电力和控制电路28提供给驱动电路26。该电力和控制电路28(和驱动电路26)可以接收来自动子18和/或来自传感器系统22的反馈，以检测每个动子18的位置、速度、加速度等。在某些实施方式中，动子18也可以被电力和控制电路28识别为独立控制的单独的轴，但是通过调节它们的位置、速度和加速度来避免冲突、碰撞等。取决于要执行的特定任务，由电力和控制电路28实现的特定运动曲线通常可以在设计和调试线性马达系统10时实现。最后，可以提供各种远程控制和/或监视电路30并且可以通过一个或更多个网络32链接至线性马达系统10。这样的远程电路30通常可以允许线性马达系统10与其他自动化部件、机器系统、制造和材料处理机器等的操作协调。
21.图1b示出了类似线性马达系统10的替选构造。然而，在该构造中，不是将马达线圈定位在系统10的外围周围，而是将线圈以大致平面布置定位在系统10的顶部周围。每个动子18的磁体组件面对这些线圈并且通过小的气隙与线圈隔开。如以上，直线轨道部分和弯曲轨道部分被组装成形成椭圆形，但是也可以形成其他形状和布局。如在图1a中所示的系统的情况下，弯曲轨道部分可以与修改的花键几何形状相适应，并且如下面更详细地描述的。
22.考虑到上述内容，图2示出了根据本公开内容的实施方式的用于与线性马达系统10一起使用的制动系统60的截面图。制动系统60可以结合到任何数量的轨道部分中，例如
图1a和图1b中所示的轨道部分14、16中。在某些实施方式中，每个轨道部分可以包括沿对应的轨道部分间隔开的任何数量的制动系统60。制动系统60可以接合一个或更多个动子18并且可以沿轨道限制动子18。制动系统60可以包括形成轨道部分的一部分的外壳62。外壳62可以具有u形截面并且可以由金属材料(例如铝、钢、钛等)形成。制动系统60可以包括致动器64，例如液压缸、气压缸、电螺线管、线性致动器、伺服机构等。致动器64可以是可操作的以在接合位置与脱离位置之间移动制动系统60的部件。例如，致动器64可以将一个或更多个制动片68移动至与动子18的制动旗76接合，并且在处于接合位置时，一个或更多个制动片68可以限制动子18(例如，经由制动旗76)。在一些实施方式中，致动器64可以耦接至外壳62并且可以位于外壳62的底表面上。在某些实施方式中，致动器64可以包括设置在致动器64的外表面上的端口64a，该端口64a可以耦接至控制线路，例如气动线路、液压线路、电气线路等。
23.致动器64还可以包括至少部分地穿过外壳62中的孔设置的杆64b。致动器64可以在第一位置(例如，下部位置)与第二位置(例如，上部位置)之间致动杆64b。例如，杆64b可以在第一位置与第二位置之间基本上竖直地移动。在某些实施方式中，致动器64可以包括弹簧以使杆64b偏向第二位置。因此，制动系统60可以被偏向接合位置，使得制动片68可以在线性马达系统10失去电力的情况下接合制动旗76。杆64b可以耦接至可以与杆64b一起移动的激活楔66。例如，杆64b可以耦接至激活楔66，使得当杆64b从第一位置移动至第二位置时，杆64b可以接合并且可以推抵在激活楔66上并且杆64b可以在外壳62的内部朝向制动旗76向上推动激活楔66。
24.激活楔66可以设置在外壳62的内部。激活楔66可以在第一位置(例如，下部位置)与第二位置(例如，上部位置)之间移动，并且激活楔66可以接合并且移动一个或更多个制动片68。例如，激活楔66可以包括锥形表面66a，该锥形表面66a可以接合一个或更多个制动片68的对应锥形表面68a。随着激活楔66从第一位置移动至第二位置，锥形表面66a可以与一个或更多个制动片68的锥形表面68a接合并且沿其移动，施加力以将一个或更多个制动片68在外壳62中朝向制动旗76横向向内移动。例如，一个或更多个制动片68的平坦表面68b可以接合制动旗76，使得制动片68与制动旗76之间的摩擦将动子18沿轨道保持在适当位置。制动片68可以设置在外壳62的内部。在一些实施方式中，一个或更多个制动片68可以由与制动旗76具有高摩擦系数的材料例如橡胶材料、软木材料等形成。附加地或替选地，平坦表面68b可以包括涂层例如高摩擦涂层，以帮助接合制动旗76并且将动子18保持在适当位置。制动系统60还可以包括在激活楔的锥形表面66a与制动片68的锥形表面68a之间的任何数量的轴承，例如滚针轴承70。例如，滚针轴承70可以至少部分地设置在激活楔66中并且可以耦接至激活楔66。滚针轴承70可以允许激活楔66的锥形表面66a沿制动片68的锥形表面68a滑动。附加地或替选地，致动器64的弹簧可以经由与杆64b的耦接使激活楔66偏向第一位置。
25.考虑到上述内容，图3示出了根据本公开内容的实施方式的制动系统60的另一实施方式的截面图。为了清楚起见，制动系统60的一些部件可能未在图3中示出。制动片68可以通过一个或更多个导向销72耦接至外壳62。导向销72可以朝向外壳62的中心横向向内引导制动片68。例如，导向销72可以至少部分地穿过外壳62和/或穿过外壳62内部的制动片68设置。制动片68在接合位置与脱离位置(示出)之间移动时可以沿着导向销72移动。附加地
或替选地，制动系统60可以包括任何数量的弹簧，例如返回弹簧74，以使制动片68偏向脱离位置。例如，返回弹簧74可以远离外壳62的中心并且远离与制动旗76的接合地使制动片68横向偏向。替选地，返回弹簧74可以使制动片68偏向接合位置。返回弹簧74的第一端可以耦接至外壳62，并且返回弹簧74的第二端可以耦接至对应的制动片68。返回弹簧74可以设置在外壳62的内部。
26.图4是示出一个轨道部分36和沿轨道部分36定位的一个动子18的线性马达系统10的图解表示。图2中所示的轨道部分36可以是直线轨道部分或弯曲轨道部分，这两者的物理构造不同，并且由于弯曲部分的弯曲性质而具有某些实际特征，如下面所讨论的。然而，通常，每个动子18可以包括磁体阵列38，在该磁体阵列38上可以安装多个磁体40。这些磁体40可以是永磁体并且被安装成使得在磁体40与轨道部分36的线圈之间提供小的气隙。如图2所示，动子18还可以包括传感器部件42，例如永磁体。然而，应当注意，包括在动子18中的特定传感器部件42可能取决于感测策略的性质、感测分辨率、传感器42在动子18上的位置(以及轨道部分上的协作部件)等。平台44设置在动子18上，用于如以上所讨论的安装工具等。最后，轴承46和相关部件(例如，辊)被安装至动子18的机械结构并且可以用来与轨道48的一个或更多个导轨相互作用。这些轴承46和轨道48的导轨可以允许动子18保持牢固地附接至轨道部分36，同时允许动子18沿轨道部分36相对自由地移动并支撑在运动期间遇到的机械载荷和力。动子18还可以包括制动旗76。在某些实施方式中，制动旗76可以是薄片并且可以由金属材料形成。例如，制动旗76可以包括面向相反方向的第一表面和第二表面。当制动片68移动至接合位置时，制动旗76的每个表面可以面对并且可以接合制动系统60的对应制动片68。当制动旗76被制动片68接合时，可以限制动子18沿轨道部分36移动。
27.轨道部分36可以包括一个或更多个制动系统60以将动子18保持在适当位置。在某些实施方式中，制动系统60可以包括用于感测致动器64的位置的传感器。例如，传感器78可以基于致动器64的位置确定制动系统60与制动旗76处于接合位置或脱离位置。在一些实施方式中，传感器78可以生成信号并且可以将信号传输至线性马达系统10的电路，例如电力和控制电路28以及/或者远程控制和/或监视电路30，并且该信号可以提供制动系统60的状态(例如，接合、脱离)的通知。附加地或替选地，传感器78可以感测制动旗76的位置并且可以生成另一信号并且将另一信号传输至线性马达系统10的电路。例如，传感器78可以生成指示制动旗76被定位在制动系统60附近的信号。因此，电力和控制电路28以及/或者远程控制和/或监视电路30可以接收信号并且可以生成信号和传输信号以操作制动系统60。例如，电力和控制电路28以及/或者远程控制和/或监视电路30可以向制动系统60传输信号，并且可以指示制动系统60以将制动片68移动至与制动旗76接合的位置。
28.轨道部分36还可以包括与定子或电枢52相关联的一系列并联线圈50。在当前设想的实施方式中，这些线圈50可以安装至定子52中的槽中，并且定子52本身可以由磁性材料制成，该磁性材料形成为层叠件的堆叠，并且构造成允许安装在轨道部分36外壳内。线圈50和定子52部件的特定构造、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可以包括在如以上所讨论的每个轨道部分36中，以允许将受控的电力信号施加至线圈50，以驱动动子18并且将其适当地定位在轨道部分36周围。附加地或替选地，传感器阵列58设置在每个轨道部分36中以允许与动子18的传感器部件42相互作用。该传感器阵列58可以提供可以指示动子18的位置的反馈，并且可以用于导出速度、加速度、加加速度和其他运动参
数。在所示的实施方式中，多个轨道部分36可以端对端地安装并且彼此互连和/或与电力和控制电路28互连以接收用于为线圈50供电的信号。
29.如由本领域技术人员将理解的，轨道部分36以及动子18的磁体阵列38通常可以形成可以被认为是线性马达系统10的系统。也就是说，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18以期望的速度等驱动到期望的位置。如上所述，这些线圈50和线性马达本身可以根据各种构造策略来设计，各种构造策略例如具有围绕轨道部分36的外围布置的线圈50的构造策略、其中线圈50通常是平面的(在部分36的顶部或底部位置)的构造策略等。尽管“线性”马达系统10可以在本公开内容中使用，但是应当理解的是，各种构造的弯曲部分旨在包括在本公开内容的范围内。
30.为了操作制动系统60，线性马达系统10的电路可以指示一个或更多个制动系统60接合对应的动子18的制动旗76。例如，电力和控制电路28以及/或者远程控制和/或监视电路30可以生成指令并且将指令传输至驱动电路54以停止线性马达系统10的操作(例如，以停止动子18)。附加地或替选地，控制电路28、30可以生成指令并且将指令传输至一个或更多个制动系统60以致动致动器64并且将制动片68从脱离位置移动至与动子18的制动旗76接合的位置。
31.考虑到上述内容，图5示出了根据本公开内容的实施方式的结合了多个制动系统例如制动系统60a、60b的轨道部分36。制动系统60a、60b可以沿轨道部分36间隔开以确保制动旗76可以在沿轨道部分36的任何位置处由制动系统60a、60b之一接合。例如，制动系统60a、60b可以沿轨道部分36以距离80间隔安装和/或结合到轨道部分36中。距离80可以基于制动旗76的尺寸来选择，使得制动系统60a、60b的制动片可以接合制动旗76的至少一部分。例如，距离80可以高达制动旗76的尺寸的百分之90(例如，高达百分之50、高达百分之60、高达百分之75等)。在某些实施方式中，轨道部分36可以包括切口82以接收制动系统60之一。
32.本公开内容包括在线性驱动运输系统的轨道部分中的制动系统。制动系统限制动子沿轨道部分的移动。限制动子的移动防止动子非预期移动，例如在垂直轨道部分上非预期移动。所公开技术的技术效果包括防止由于线性驱动运输系统的动子的非预期移动而引起的损坏。
33.虽然本文仅说明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，应当理解，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变化。本文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，如果本说明书所附的任何权利要求包含一个或更多个被指定为“用于[执行][功能]
……
的装置”或“用于[执行][功能]
……
的步骤”的元件，则旨在将根据35u.s.c.112(f)来解释这样的元件。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。