專利名稱：用于掃描器托架的搖桿輪系統的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及一種采用了滾子托架的掃描傳感器，該滾子托架軌道上輸送傳感器，該軌道由豎直結構支撐，該豎直結構沿著軌道長度被間隔地安裝。托架中的搖桿輪系統的輪的間距被選擇為與軌道支撐結構的間隔距離相關，以使得傳感器的移位對準 (displacement alignment)的變云力最小化。
背景技術：
在制造期間通常需要獲得片狀材料的所選特性的測量值。盡管片狀材料的各種性質可以在離線的實驗室測試中探測，但由于需要樣本采集和分析的時間，故這種方法通常不實用。而且，實驗室測試還有一個缺點就是用于測試而獲取的樣本可能不能精確代表已經生產出來的片狀材料。為了克服片狀材料的實驗室測試的缺點，各種傳感器系統被研發出來用于片材性質的“在線”探測，即在片材制造機運行時的在線探測。通常，在生產期間，在線傳感器裝置被操作成周期性地來回越過或“掃描”片狀材料的行進幅卷。掃描通常在橫向方向進行，即在垂直于片材的行進方向的方向。依據片材生產操作的不同，橫向方向距離可以在高至約 12米或者更長的范圍內。用于連續平片生產過程的傳感器通常采用單側或雙側的封裝(package)，其來回越過片材的寬度，被引導于固定到硬梁結構的軌道系統上。傳感器的精度通常與上和下傳感器半體之間的相對X，1，ζ移位對準有關，因此，這種機構的設計者尤其希望能夠降低對
準誤差。

發明內容
本發明部分地基于這樣的認識，即掃描系統中的傳感器之間的間隙能夠被以下情況輕易影響，如初始軌道對準、軌道材料直線度、在安裝點之間非支撐區域由傳感器有效載荷導致的軌道偏離(deflection)、輪的同心度、累積在輪上的材料、累積在軌道面上的材料以及軌道磨損。對準支架之間的軌道材料的豎直偏離也可導致在傳感器輪廓(profile)中的正弦對準誤差。通過使用在滾子托架四角處繞樞軸點作用的一對輪，輪的間隔可被選擇為與軌道支架間隔距離相關，以使得全部輪一起的豎直行程平均為零。本發明的其他優點包括相比標準的非樞轉輪組而言，將由軌道碎屑、輪同心度及其他因素導致的隨機豎直偏離降低50%，以及包括輪的自動負載分配，從而使得能夠采用堅硬/堅固的匹配材料。一方面，本發明涉及一種輸送托架，其包括框架，所述框架具有縱向軸線、上表面、下表面、前端部和后端部；前后定位的第一對輪，其中，所述第一對輪固定到樞轉地安裝到所述框架的第一剛性構件，使得所述第一對輪朝向所述前端部位于所述框架的第一相對側上；前后定位的第二對輪，其中，所述第二對輪固定到樞轉地安裝到所述框架的第二剛性構件，使得所述第二對輪朝向所述前端部位于所述框架的第二相對側上；
前后定位的第三對輪，其中，所述第三對輪固定到樞轉地安裝到所述框架的第三剛性構件，使得所述第三對輪朝向所述后端部位于所述框架的第一相對側上；和前后定位的第四對輪，其中，所述第四對輪固定到樞轉地安裝到所述框架的第四剛性構件，使得所述第四對輪朝向所述后端部位于所述框架的第二相對側上。另一方面，本發明涉及一種沿著主掃描方向在第一端部和第二端部之間移動可移動設備的托架系統，其包括軌道機構，所述軌道機構沿著平行于所述主掃描方向的第一方向延伸；和托架組件，其包括(i)框架，所述框架具有縱向軸線、上表面、下表面、前端部和后端部；(ii)前后定位的第一對輪，所述第一對輪接合所述軌道機構，其中，所述第一對輪固定到樞轉地安裝到所述框架的第一剛性構件，使得所述第一對輪朝向所述前端部位于所述框架的第一相對側上；(iii)前后定位的第二對輪，所述第二對輪接合所述軌道機構，其中，所述第二對輪固定到樞轉地安裝到所述框架的第二剛性構件，使得所述第二對輪朝向所述前端部位于所述框架的第二相對側上；(iv)前后定位的第三對輪，所述第三對輪接合所述軌道機構，其中，所述第三對輪固定到樞轉地安裝到所述框架的第三剛性構件，使得所述第三對輪朝向所述后端部位于所述框架的第一相對側上；和(ν)前后定位的第四對輪，所述第四對輪接合所述軌道機構，其中，所述第四對輪固定到樞轉地安裝到所述框架的第四剛性構件，使得所述第四對輪朝向所述后端部位于所述框架的第二相對側上。又一方面，本發明涉及一種沿著主掃描路徑在軌道機構上前后移動可移動掃描裝置的方法，所述軌道機構沿著平行于所述主掃描方向的第一方向延伸，從而減少所述掃描裝置輪廓的豎直失準，所述方法包括以下步驟(a)提供托架組件，其包括(i)框架，所述框架具有縱向軸線、上表面、下表面、前端部和后端部；(ii)前后定位的第一對輪，所述第一對輪接合所述軌道機構，其中，所述第一對輪固定到樞轉地安裝到所述框架的第一剛性構件，使得所述第一對輪朝向所述前端部位于所述框架的第一相對側上；(iii)前后定位的第二對輪，所述第二對輪接合所述軌道機構，其中，所述第二對輪固定到樞轉地安裝到所述框架的第二剛性構件，使得所述第二對輪朝向所述前端部位于所述框架的第二相對側上；(iv)前后定位的第三對輪，所述第三對輪接合所述軌道機構，其中，所述第三對輪固定到樞轉地安裝到所述框架的第三剛性構件，使得所述第三對輪朝向所述后端部位于所述框架的第一相對側上；和(ν)前后定位的第四對輪，所述第四對輪接合所述軌道機構，其中，所述第四對輪固定到樞轉地安裝到所述框架的第四剛性構件，使得所述第四對輪朝向所述后端部位于所述框架的第二相對側上，其中，每個剛性構件在中部具有樞軸點，從而允許固定到所述剛性構件的第一輪的向上豎直運動，以及允許固定到所述剛性構件的第二輪的同時往復向下豎直運動；以及(b)沿著所述主掃描路徑來回驅動所述托架組件。


圖1為滾子托架的透視圖；圖2示出滾子托架定位在一組軌道上并且傳感器頭從該滾子托架懸掛；圖3為滾子托架及軌道的正視圖；圖4為支撐梁結構的側視圖，滾子托架被支撐在軌道上；圖5A和圖5B示出關于軌道支架的安裝點，滾子托架上的輪的獨立運動；圖6描述了滾子托架沿著軌道的運動以及搖桿或樞轉機構的操作；并且圖7為掃描系統的上和下結構梁的側視圖，每根梁都支撐滾子托架，滾子托架支撐雙傳感器頭中的一個。
具體實施例方式圖1示出了具有延長的框架或面板32的滾子托架2，側向構件4和6固定到框架或面板32的側面。側向構件4限定了樞轉桿8和10定位在其中的兩個槽或間隙。桿8通過柔性彈簧機構9固定到該槽的中部，而桿10通過柔性彈簧機構11固定到該槽的中部。類似地，側向構件6限定了樞轉桿12和14定位在其中的兩個槽或間隙。桿12和14分別用柔性彈簧機構13和15固定到槽的中部。每個彈簧機構都連接到樞轉桿的中點并起到樞軸點的作用。替代性地，也可使用樞轉球組件。銷接接頭或活動鉸鏈裝置也能用作樞轉連接。每個樞轉桿都支撐前后布置并與樞軸點等距安裝的一對輪。這樣，在滾子托架2 的一側上，兩個輪16和18固定在樞轉桿8的相對端部處，并且兩個輪20和22固定在樞轉桿10的相對端部處。類似地，在滾子托架2的另一側上，兩個輪M和沈固定在樞轉桿12 的相對端部處，并且兩個輪28和30固定在樞轉桿14的相對端部處。優選地，輪的直徑均是相同的，并且對于所有的四組輪來說，每個雙輪組之間的距離優選為相同的。內側的輪18 和20之間(以及輪沈和觀之間)的距離不需要與雙輪之間的距離相等，也即，輪對之間的間隔是任意的；然而，在優選實施例中，該距離和輪雙輪之間的距離是相同的。面板32包括孔34，通過該孔34，采用螺栓來固定將由該滾子托架輸送的裝置。本發明的滾子托架尤其適合用于沿著懸掛軌道系統(也即置于地面上方的軌道系統)來輸送物品。這樣，滾子托架能夠輸送探測裝置，該探測裝置用于在被監測的片材或其他材料上行進。例如，圖2描述了一組懸掛軌道44和46，其尺寸設置成容納滾子托架的輪，該滾子托架輸送傳感器頭40，傳感器頭40經由支撐組件42附件到托架的底側。軌道 44和46在主掃描器方向上限定了固定路徑，托架通過該固定路徑輸送懸掛的傳感器頭40。 當傳感器在反射模式下工作時，單傳感器頭40可用于測量材料的物理性質。例如，如果采用紅外輻射探測，則傳感器頭40將容納紅外輻射源以及探測器，該探測器捕捉從感興趣的材料反射的輻射。如圖3所示，軌道58和60位于橫向剛性構件52的相對側上，該剛性構件52由固定到提升支撐梁(未示出)的豎直軌道支架62、63支撐。連接于該滾子托架的面板32外周邊的側向構件56和M分別位于軌道58和60的側面。如本文進一步描述的那樣，安裝到滾子托架上的樞轉桿(未示出)的輪16和M的樞轉機構允許每個輪獨立地響應于平坦低摩擦的軌道表面的不連續性。滾子托架能夠合并到掃描系統中，該掃描系統例如用于監測工業造紙機中的紙幅卷的物理特性。如圖4所示，掃描系統包括上支撐梁70，該上支撐梁具有下表面66，多個剛性支撐結構76、78、80和82安裝到下表面66。當這些延長的豎直結構支撐軌道64時，它們通常以距離“d”側向地間隔開。當滾子托架84沿著橫向方向前進到運動片材(未示出) 時，滾子托架84的輪M、26J8和30接合軌道64。用驅動機構來促進托架的受控運動，該驅動機構包括聯接到連桿組件68的環形傳動皮帶72、74，該連桿組件68連接到滾子托架 84。因為軌道64被一系列單獨的豎直支撐結構所支撐，所以軌道傾向于沿著這些結構之間的間隔下垂，使得軌道在其長度方向上展現出正弦圖案(pattern)。具體來說，如果軌道支架之間的間隔是“d”，那么軌道的主正弦偏離周期也等于“d”。為了補償軌道64的正弦特性，滾子托架被設計成使得所有的輪都具有相同直徑；另外，對于每對輪，兩輪之間的距離等于(nXcO+cl/2，其中，η等于0，1，2，…。雖然η可以是任何整數，但實際上，η優選為等于0，使得這兩個輪之間的距離等于d/2，這就是用于圖4所示滾子托架的設計。另夕卜，內側的輪26和觀之間的距離也等于d/2。采用將輪如此設置的滾子托架的效果在于， 盡管軌道具有正弦特性，但是隨著滾子托架移動，滾子托架的框架的平面仍然保持水平。圖5A和圖5B模擬了在軌道支架以距離d間隔并且樞轉搖桿臂上的輪之間的間隔被設定為d/2的情況下，滾子托架的路徑。盡管并不是關鍵的，但是在此例中，內側輪之間的距離也等于d/2。圖5A顯示了當框架(主托架結構)的中點位于軌道支架位置之一時輪的位置。如圖所示，樞轉桿在此位置也均平行于軌道。隨著滾子托架在軌道上移動d/2的距離，如圖5B所示，雙輪中的一個輪位于軌道的最高點而另外一個位于最低點。顯然，隨著滾子托架沿著偏離圖案移動，雙輪組中的一個輪將隨著其它輪落下而升高，使得樞軸點在兩輪高度之間很大程度上保持平均距離。通過這種方式，滾子托架的框架將沿著線性路徑， 即“被過濾的”托架路徑移動。使用滾子托架另外一個好處在于它能夠相比標準非樞轉輪減小隨機豎直偏離的影響，該隨機豎直偏離由軌道碎屑或同心度所致，還在于能夠實現輪的自動負載分配，這使得可以使用堅硬/堅固的匹配材料。如圖6所示，隨著第一個輪遇到尺寸為“h”的碎屑，它將會升高距離h，而樞轉機構使得樞軸點升高h/2的距離，并且框架的中部升高僅h/4的距離。相反，在沒有樞轉機構的情況下，類似尺寸的滾子托架的框架中部將升高h/2的距離。 通過這種方式，該樞轉機構將豎直偏離的影響減小了 50%。圖7顯示了帶有掃描器傳感器頭98和102的掃描系統，其使用本發明滾子托架。 使用了雙傳感器頭的該構造通常在傳感器以傳輸模式操作時被采用。例如，上傳感器頭98 可容納紅外輻射源，而下傳感器頭102容納紅外探測器，其測量穿過被監測材料傳輸的輻射。如前所述，上掃描器頭98由上支撐梁70支撐，該上支撐梁70具有下表面，一系列側向間隔開的剛性支撐結構安裝到下表面。這些豎直結構支撐軌道64。隨著滾子托架84沿著橫向方向前進到移動片材106，滾子托架84的輪接合軌道64。下掃描器頭102由下支撐梁 90支撐，該下支撐梁90具有下表面，多個橫向間隔開的剛性支撐結構安裝到下表面。滾子托架的運動在與上掃描器頭相似的驅動機構作用下變得容易。豎直結構也支撐軌道104，滾子托架94的輪接合在軌道104上。一個動力鏈92提供電力和電信號給下掃描器頭102。上掃描頭安裝在構件96上，該構件96從滾子托架94延伸，從而將下傳感器頭102與上掃描器頭98相鄰地定位。下掃描器頭和上掃描器頭102、98的操作面限定了帶有入口 108和出口 110的間隙，沿著機器方向移動的材料幅卷106通過穿過該間隙移動。雙掃描器頭102、118 的運動在速度和方向上被同步以使得他們彼此對準。在例如Siead的美國專利5，773，714 和Dahlquist的美國專利5，116，748中描述了在被分析片材的相對側上具有傳感器部件的掃描系統，這些專利在此通過引用合并進來。由于每個托架的樞轉機構，圖7的雙掃描器系統中的每個滾子托架都能夠保持更平滑的、線性過濾的托架路徑。 前面已經闡述了本發明的原理、優選實施例和操作模式。盡管如此，本發明不應當被認為局限于所論述的特定實施例。因而，上述實施例應被認為僅是說明性的而非限定性的，并且應當認識到，在不脫離由所附權利要求限定的本發明的范圍的情況下，本領域技術人員可以對這些實施例進行改變。
權利要求
1.一種輸送托架，其包括框架(32)，所述框架(3 具有縱向軸線、上表面、下表面、前端部和后端部； 前后定位的第一對輪(16，18)，其中，所述第一對輪(16，18)固定到樞轉地安裝到所述框架(3 的第一剛性構件(8)，使得所述第一對輪(16，18)朝向所述前端部位于所述框架 (32)的第一相對側上；前后定位的第二對輪04，沈)，其中，所述第二對輪04，沈)固定到樞轉地安裝到所述框架(3 的第二剛性構件(12)，使得所述第二對輪(M，26)朝向所述前端部位于所述框架 (32)的第二相對側上；前后定位的第三對輪00，22)，其中，所述第三對輪00，22)固定到樞轉地安裝到所述框架(3 的第三剛性構件(10)，使得所述第三對輪(20,2 朝向所述后端部位于所述框架 (32)的第一相對側上；和前后定位的第四對輪08，30)，其中，所述第四對輪O8，30)固定到樞轉地安裝到所述框架(3 的第四剛性構件(14)，使得所述第四對輪( ，30)朝向所述后端部位于所述框架 (32)的第二相對側上。
2.如權利要求1所述的輸送托架，其中，所述第一對輪(16，18)相對于所述第二對輪 (24,26)橫向地安裝在所述框架(3 上，并且所述第三對輪(20,2 相對于所述第四對輪 (28,30)橫向安裝在所述框架(32)上。
3.如權利要求1所述輸送托架，其中，所有的輪(16，18，20，22，24，26,28,30)都具有相同直徑，并且四對輪的每一對中的兩個輪之間的間距相同。
4.如權利要求1所述輸送托架，其中，每個剛性構件(8，10，12，14)在中部具有樞軸點， 從而允許固定到所述剛性構件(8，10，12，14)的第一輪(16,20,24,28)的向上豎直運動，以及允許固定到所述剛性構件(8，10，12，14)的第二輪(18，22二6，30)的同時往復向下豎直運動。
5.如權利要求4所述的輸送托架，其中，所述第一輪(16，20，M，28)的向上豎直運動具有第一固定范圍，并且所述第二輪(18，22二6，30)的向下豎直運動具有與所述第一的相同的第二固定范圍。
6.一種托架系統，用于沿著主掃描方向在第一端部和第二端部之間移動可移動裝置 (40)，所述托架系統包括軌道機構04，46)，所述軌道機構沿著平行于所述主掃描方向的第一方向延伸；和托架組件0)，其包括(i)框架(32)，所述框架具有縱向軸線、上表面、下表面、前端部和后端部； ( )前后定位的第一對輪(16，18)，所述第一對輪(16，18)接合所述軌道機構04， 46)，其中，所述第一對輪(16，18)固定到樞轉地安裝到所述框架(32)的第一剛性構件⑶， 使得所述第一對輪(16，18)朝向所述前端部位于所述框架(3 的第一相對側上；(iii)前后定位的第二對輪04，沈)，所述第二對輪(M，26)接合所述軌道機構04， 46)，其中，所述第二對輪Q4J6)固定到樞轉地安裝到所述框架(3 的第二剛性構件 (12)，使得所述第二對輪(M，26)朝向所述前端部位于所述框架(3 的第二相對側上；(iv)前后定位的第三對輪(20，22)，所述第三對輪(20,2 接合所述軌道機構04， 46)，其中，所述第三對輪O0，22)固定到樞轉地安裝到所述框架(3 的第三剛性構件(10)，使得所述第三對輪(20,2 朝向所述后端部位于所述框架(3 的第一相對側上；和(ν)前后定位的第四對輪08，30)，所述第四對輪( ，30)接合所述軌道機構04，46)， 其中，所述第四對輪O8，30)固定到樞轉地安裝到所述框架(32)的第四剛性構件(14)，使得所述第四對輪( ，30)朝向所述后端部位于所述框架(3 的第二相對側上。
7.如權利要求6所述的托架系統，其中，所述軌道機構04，46)由沿著所述第一方向的長度以等距離d側向間隔開的多個豎直梁結構(76，78，80，82)支撐，其中，所有輪(16， 18，20，22，24，26)都具有相同直徑，并且其中，對于每對輪(16，18和20，22和24，26和28， 30)，兩個輪之間的距離等于0^(1)+(1/2，其中，11等于0，1，2，…。
8.一種沿著主掃描路徑在軌道機構(44，46)上前后移動可移動掃描裝置GO)的方法， 所述軌道機構(44，46)沿著平行于所述主掃描方向的第一方向延伸，從而減少所述掃描裝置輪廓的豎直失準，所述方法包括以下步驟(a)提供托架組件0)，其包括(i)框架(32)，所述框架具有縱向軸線、上表面、下表面、前端部和后端部；( )前后定位的第一對輪(16，18)，所述第一對輪(16，18)接合所述軌道機構04， 46)，其中，所述第一對輪(16，18)固定到樞轉地安裝到所述框架(32)的第一剛性構件⑶， 使得所述第一對輪(16，18)朝向所述前端部位于所述框架(3 的第一相對側上；(iii)前后定位的第二對輪04，沈)，所述第二對輪(M，26)接合所述軌道機構04， 46)，其中，所述第二對輪Q4J6)固定到樞轉地安裝到所述框架(3 的第二剛性構件 (12)，使得所述第二對輪朝向所述前端部位于所述框架(3 的第二相對側上；(iv)前后定位的第三對輪00，22)，所述第三對輪(20,2 接合所述軌道機構04， 46)，其中，所述第三對輪O0，22)固定到樞轉地安裝到所述框架(3 的第三剛性構件 (10)，使得所述第三對輪(20,2 朝向所述后端部位于所述框架(3 的第一相對側上；和(ν)前后定位的第四對輪Ο8，30)，所述第四對輪( ，30)接合所述軌道機構(44，46)， 其中，所述第四對輪O8，30)固定到樞轉地安裝到所述框架(32)的第四剛性構件(14)，使得所述第四對輪( ，30)朝向所述后端部位于所述框架(3 的第二相對側上，其中，每個剛性構件(8，10，12，14)在中部具有樞軸點，從而允許固定到所述剛性構件(8，10，12，14) 的第一輪(16,20,24,28)的向上豎直運動，以及允許固定到所述剛性構件(8，10，12，14)的第二輪(18，22二6，30)的同時往復向下豎直運動；以及(b)沿著所述主掃描路徑來回驅動所述托架組件(2)。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述軌道機構04，46)由沿著所述第一方向的長度以等距離d側向間隔開的多個豎直梁結構(76，78，80，82)支撐，其中，所有輪(16，18，20， 22，24，26)都具有相同直徑，并且其中，對于每對輪(16，18和20，22和24，26和28，30)，兩個輪之間的距離等于(nXcO+d/^，其中，η等于0，1，2，…。
10.如權利要求9所述的方法，其中，所述軌道機構(44，46)限定延長的軌道表面，并且所述豎直梁結構(76，78，80，82)使得所述軌道表面展現出豎直偏離圖案。
全文摘要
本發明涉及用于掃描器托架的搖桿輪系統，具體地，一種用于輸送傳感器頭的滾子托架具有繞托架四角處的樞軸點作用的四對輪，托架沿著由豎直結構支撐的軌道前進。側向的輪間距被選擇為與軌道支架的間隔距離相關，使得所有輪一起的豎直行程平均為零。結果，在傳感器移位對準方面的變動被最小化。另外，相比標準非樞轉輪組，樞轉機構將由軌道碎屑或輪同心度等因素導致的隨機豎直偏離的影響降低50％。滾子托架沿著橫向方向移動傳感器頭以監測沿著機器方向移動的材料幅卷的物理特性。
文檔編號B65H7/02GK102530600SQ201110348200
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月14日 優先權日2010年9月15日
發明者R·貝塞爾 申請人:霍尼韋爾阿斯卡公司