用于造纸机或其它系统的扫描头的线缆轨技术领域
本公开总体上涉及扫描系统。更具体地，本公开涉及一种用于造纸机或其它系统的扫描头的线缆轨。
背景技术
卷筒纸或其它的材料片以多种方式被使用于多种产业。这些材料可以包括纸、多层纸板、和以长片形式制造或加工的其它产品。作为一个具体例子，可以制造长片的纸张并将其收集在卷筒中。
当制造或加工材料片时，常常必须或期望测量该片材的一种或多种特性。然后，可以对工艺作出调整以便有助于确保这些特性保持在期望的范围内。常常利用穿越片材宽度来回移动的扫描头进行测量。
当使线缆延伸至移动的扫描头时，线缆轨常常被用于固定线缆。虽然这允许在一个方向上拉动线缆，但通常不能在不发生屈曲的情况下在另一个方向上推动线缆。另外，常常必须将多条线缆捆绑在一起以避免缠绕。
因此，传统的线缆轨设计使用塑料或金属的弹簧扣，这些弹簧扣围合线缆并且提供当扫描头来回移动时推动和拉动线缆轨所需的刚度。然而，弹簧扣的使用增加与扫描头相关的成本和组装时间。另外，弹簧扣移动的固有频率会与一个或多个扫描头的固有频率重叠，从而导致不希望的振动。另一种方法包括将所有的线缆合并成单个平直的线束，但这仍然不允许在长距离上既拉动又推动线缆。
发明内容
本公开提供用于造纸机或其它系统的扫描头的线缆轨。
在第一实施例中，一种装置包括线缆轨，该线缆轨构造成联接到可移动物体并且在不发生屈曲的情况下被该可移动物体推动和拉动。该线缆轨也构造成将至少一个信号或材料传输至可移动物体或者从该移动物体传输至少一个信号或材料。该线缆轨具有曲线轮廓。
在第二实施例中，一种系统包括构造成来回移动的可移动物体和联接到该可移动物体的线缆轨。线缆轨构造成将至少一个信号或材料传输至可移动物体或者从可移动物体传输至少一个信号或材料。可移动物体构造成在不使线缆轨屈曲的情况下推动和拉动线缆轨。线缆轨具有曲线轮廓。
在第三实施例中，一种方法包括将线缆轨联接到可移动物体。线缆轨构造成将至少一个信号或材料传输至可移动物体或者从可移动物体传输至少一个信号或材料。该方法还包括在不使线缆轨屈曲的情况下用可移动物体推动和拉动线缆轨。线缆轨具有曲线轮廓。
基于以下的附图、描述和权利要求，本领域技术人员可容易地理解本公开的其它技术特征。
附图说明
为了更全面地理解本公开，现在参考以下的描述并结合附图；在附图中：
图1示出了根据本公开的示例片材制造或加工系统；
图2和图3示出了根据本公开的与扫描头或其它可移动物体一起使用的示例线缆轨的细节；
图4至图6示出了根据本公开的与扫描头或其它可移动物体一起使用的线缆轨的示例操作；
图7示出了根据本公开的将线缆轨与扫描头或其它可移动物体一起使用的示例方法。
具体实施方式
下面所描述的图1至图7及在本专利文件中用于描述本发明原理的各种实施例只是为了说明的目的而不应被理解成以任何方式限制本发明的范围。本领域技术人员应理解的是，本发明的原理可应用于任何类型的适当布置的装置或系统。
图1示出了根据本公开的示例片材制造或加工系统100。在此实例中，系统100包括造纸机102、控制器104和网络106。造纸机102包括用于生产纸产品（即纸张108）的各种部件，该纸张108被收集在卷筒110处。控制器104监测并控制造纸机102的操作，这可有助于维持或提高由造纸机102所生产的纸张108的品质。
在此实例中，造纸机102包括至少一个流浆箱112，该流浆箱将纸浆悬浮液穿过机器均匀地分配到连续移动的金属丝网筛或金属网113上。进入流浆箱112中的纸浆悬浮液可含有例如0.2-3%的木纤维、填料和/或其它材料，悬浮液的剩余部分是水。流浆箱112可包括一排稀释致动器，该稀释致动器将稀释水穿过片材分配入纸浆悬浮液中。稀释水可用于帮助确保所形成的纸张108遍及纸张108具有更均匀的纸张定量。
一排排水元件114（例如真空箱）除去尽可能多的水从而启动纸张108的形成。一排蒸汽致动器116产成热蒸汽，该热蒸汽穿透纸张108并且将蒸汽的潜热释放到纸张108中，由此在整个纸张的各部分增加纸张108的温度。温度的增加可允许更容易地从纸张108中除去剩余的水。一排再润湿喷水器致动器118将小水滴（这些小水滴可以是经空气雾化的）加到纸张108的表面上。该排再润湿致动器118可用于控制纸张108的含水率特性，降低或防止纸张108的过度干燥，或者纠正纸张108中的任何干燥条纹。
然后，常常使纸张108通过具有反向旋转辊的若干压区的压光机。数排感应加热致动器120加热这些辊中的各辊的壳体表面。当各辊表面局部地变热时，辊直径局部地扩大，因此增加压区压力，由此相应地局部地挤压纸张108。因此，数排感应加热致动器120可用于控制纸张108的纸厚度（厚度）特性。压光机的压区也可装备有其它致动器排，例如数排空气吹淋器或蒸汽吹淋器，这些吹淋器可用于控制纸张的光泽度特性或平滑度特性。
图1中示出了两个另外的致动器122和124。稠浆料流动致动器122控制在流浆箱112处所接收的进入的浆料的一致性。蒸汽流动致动器124控制从烘缸传递至纸张108的热量。例如致动器122和124可以分别代表控制浆料和蒸汽的流动的阀。这些致动器122和124可用于控制纸张108的干重和含水率。
可以使用另外的部件来进一步处理纸张108，例如超级压光机（用于改进纸张的厚度、平滑度和光泽度）或者一个或多个涂布工位（各涂布工位将一层的涂布剂涂覆到纸的表面，以改进纸张的平滑度和适印性）。类似地，另外的流动致动器可用于控制稠浆料中不同类型的纸浆和填料的比例，并且用于控制混合入浆料中的各种添加剂（例如助留剂或染料）的量。
这代表可用于生产纸产品的一种类型的造纸机102的简要说明。关于此类型造纸机102的另外的细节在本领域中是众所周知的，并且在本公开的理解中无需这些细节。另外，这代表了可使用于系统100的一种特定类型的造纸机102。也可以使用包括用于生产纸产品的任何其它的或另外的部件的其它的机器或装置。另外，下述的控制系统并不局限于使用于生产纸产品的系统，并且可以使用于加工纸产品的系统、或者生产或加工其它物品或材料（例如，多层纸板、硬纸板、塑料、纺织物、金属网、或者以移动片材的形式进行制造或加工的其它或另外的材料）的系统。
为了控制造纸工艺，可连续地或反复地测量纸张108的一种或多种特性。可以在制造工艺中的一个阶段或各种阶段测量纸张特性。然后，可将此信息用于调整造纸机102，例如通过调整在造纸机102内部的各种致动器。这可有助于补偿纸张特性与期望目标值的任何偏差，这可有助于确保纸张108的品质。
如图1中所示，造纸机102包括一个或多个扫描器126-128，每个扫描器可包括一个或多个传感器。各扫描器126-128能够测量纸张108的一种或多种特征。例如，各扫描器126-128可以包括传感器，用于测量纸厚度、各向异性、纸张定量、颜色、光泽度、色泽、雾度、表面特征（例如，粗糙度、表面状况、或表面特征的取向分布）、或者纸张108的任何其它或另外的特征。
各扫描器126-128包括用于测量或检测纸张108的一种或多种特征的任何合适结构。例如，各扫描器126-128可以包括被安装于在整个纸张108上来回移动的扫描头上的一组或多组传感器。然而，应注意也可以在造纸机102的一个或多个位置使用固定的传感器。
控制器104接收来自扫描器126-128的测量数据并且利用该数据来控制造纸机102。例如，控制器104可利用测量数据来调整造纸机102的致动器或其它部件中的任何一个。控制器104包括用于控制至少部分的造纸机102（例如计算装置）的操作的任何合适结构。
网络106联接到控制器104及造纸机102的各种部件（例如，致动器和扫描器）。网络106便于系统100的各部件之间的通信。网络106代表便于系统100中各部件之间的通信的任何合适的网络或者网络的组合。例如网络106可以代表有线或无线以太网网络、电信号网络（例如HART或基金会现场总线（FOUNDATIONFIELDBUS）网络）、气动控制信号网络、或者任何其它或另外的网络。
如下面更详细地描述，一个或多个扫描器126－128可以包括具有连接到扫描头的多个电线的线缆轨。而且，线缆轨具有在其整个高度上的曲线轮廓，当线缆轨被推动时，该曲线轮廓增大了线缆轨的刚度。这允许当扫描头来回移动时反复地拉动和推动线缆轨，而无需使用弹簧扣或其它支撑结构。这有助于避免与常规线缆轨设计相关的问题。
尽管图1示出了片材制造或加工系统100的一个实例，但可对图1作出各种变更。例如，可以利用其它系统来生产其它的纸产品或非纸产品。另外，虽然图示为包括具有各种部件的单个造纸机102和单个控制器104，但系统100可以包括任何数量的造纸机或者具有任何合适结构的其它机械装置，并且系统100可以包括任何数量的控制器。此外，图1示出了一个操作环境，其中可以使用具有曲线轮廓的线缆轨。这个功能可以用在任何其它类型的系统中，并且该系统不需要制造或加工移动的卷筒纸或片材。
图2和图3示出了根据本公开的与扫描头或其它可移动物体一起使用的示例线缆轨的细节。图2示出了支持线缆轨的使用的结构200的截面。结构200自身可以是指延伸任何适当距离（例如穿越造纸机102的距离）的细长结构。在具体实施例中，结构200可以形成图1的系统100中的一个或两个扫描器126和128的一部分。
如图2中所示，结构200包括壳体202，该壳体202限定开口204。壳体202被设计用于接纳经过开口204的横梁或者其它支撑物。横梁例如可以指在系统100中延伸穿越纸张108的上表面的横梁。通过将结构200置于该横梁上，而将结构200固定在纸张108的上方的适当位置。
结构200也限定在开口204下方的第二开口206。第二开口206代表其中可以插入线缆轨208的区域。线缆轨208代表容纳、装入或支撑用于扫描头或其它可移动物体的一个或多个电线的结构。这里线缆轨208沿开口206的一侧延伸，然后在“U”形弯曲部折回并且沿开口206的另一侧延伸。
壳体202可以由任何合适的材料形成，例如一种或多种金属。壳体202也可以以任何合适的方式（例如挤出工艺）而形成。另外，壳体202可以具有任何合适的尺寸、形状和维度。开口204可以在壳体中具有任何合适的尺寸和形状。开口206也可以在壳体中具有任何合适的尺寸和形状。
沿壳体202的底部设置开口210。开口210允许线缆轨208离开开口206并联接到扫描头或其它可移动物体。可移动物体可以被安装到壳体202或者安装在壳体202的下方。开口210可以具有任何合适的尺寸和形状。另外，开口210可以或可以不延伸结构200的全长。另外，虽然这里开口210被图示为位于结构200的截面的中心，但开口210可以偏移到图2中的一侧或另一侧。
如在此实例中所示，线缆轨208具有曲线轮廓。图3中更详细地示出了线缆轨208，该图3示出了线缆轨208的截面。如图3中所示，线缆轨208包括加强构件302。加强构件302通常为线缆轨208提供其曲线轮廓。加强构件302也允许使线缆轨208变形、然后基本上恢复到其变形前的形状。加强构件302包含可以经受反复变形的任何合适材料，例如金属。
线缆轨208还包括一条或多条线缆腔囊304，每个线缆腔囊304可以包括一条或多条电线或其它线缆306。这些线缆306是用于提供信号给扫描头并且从扫描头接收信号。例如，线缆306可以用于将电功率和控制命令或其它数据提供给扫描头。线缆306也可以用于从扫描头接收测量值和其它数据。线缆轨208可以包括任何数量的线缆腔囊304，并且各线缆腔囊304可以包括任何数量的线缆306。
应注意，线缆轨208中的线缆腔囊304和线缆306是任选的，并且线缆轨208可以包括用于将信号或材料提供给传感器头或其它可移动物体或者提供来自传感器头或其它可移动物体的信号或材料的其它机构。例如，可以将线缆306省略，并且线缆腔囊304可以指一个或多个软管、管、或者构造成传输空气、水或其它流体的其它结构。因此，词组“线缆轨”包括可以将至少一个信号或材料传输至可移动物体或者从可移动物体传输至少一个信号或材料的任何合适的轨道。
当线缆轨208被推动时，线缆轨208的曲线轮廓提供刚度，但该曲线轮廓也允许线缆轨208变形（例如在线缆轨208的“U”形弯曲部中）。这里，线缆轨208据称沿其高度而弯曲。在本专利文件中，线缆轨的“长度”被定义为线缆轨的长尺寸（垂直于图3中的图像）。另外，线缆轨的“高度”被定义为从线缆轨的一个较短边缘到线缆轨的相反的较短边缘的尺寸（图3中的上下）。线缆轨的“宽度”被定义为从线缆轨的较长外边缘的中心到线缆轨的较长内边缘的相反末端的水平尺寸（在图3中从左到右）。最后，“厚度”被定义为从线缆轨的较长外边缘到线缆轨的较长内边缘的尺寸。因为线缆轨具有较长的弯曲高度和较小的宽度，所以线缆轨据称具有“（”的轮廓，因为该轮廓类似于括号。此外，术语“轮廓”是指线缆轨的截面的视图，其中该截面显示了线缆轨的高度、宽度和厚度。然而，应注意在这里术语“高度”的使用并非将使用中的线缆轨局限于任何特定方位。
应注意，在图3中，将线缆306嵌入线缆轨208的内部。然而，也可以采用线缆轨208的其它设计。例如，一条或多条线缆306、用于输送流体的管、或者其它结构可以被安装到线缆轨208的外表面。也可以采用被完全地或部分地嵌入或容纳于线缆轨内部的结构和被安装到线缆轨外表面的结构的组合。
可以采用任何合适的方式制造线缆轨208。例如，可以利用挤出工艺制造线缆轨208。可以改变线缆轨208和使用于线缆轨208中的特定的加强部件302的高度、宽度、厚度和曲率从而获得用于给定用途的线缆轨208的期望的柔性和刚度。也可以将表面特征和磨损特征加到线缆轨208上。可以将磨损表面置于线缆轨208的可能抵靠着另一结构磨损的线缆轨208的任何部分。
尽管图2和图3示出了与扫描头或其它可移动物体一起使用的一个示例线缆轨208的细节，但可对图2和图3作出各种变更。例如，虽然被图示为使用于结构200的内部，但线缆轨208也可以使用于任何其它合适装置。
图4至图6示出了根据本公开的与扫描头或其它可移动物体一起使用的线缆轨208的示例操作。尤其，图4至图6示出了正在沿壳体202的下面移动的扫描头402。应注意，可以将扫描头402安装在壳体202自身上或者安装到壳体202的下面。
在图4中，扫描头402位于壳体202的第一端404附近。可以将线缆轨208的一端固定到位于壳体202的第二端406或其附近的一个物体。可以将线缆轨208的另一端固定到扫描头402。在此位置，线缆轨208具有“J”形状，这表示线缆轨208沿壳体202的一侧延伸，形成“U”形弯曲部408，并且沿壳体202的另一侧延伸短距离。
在图5中，扫描头402已沿壳体202移动大约一半的路程。在此移动期间，扫描头402拉动线缆轨208。在此点，线缆轨208具有在“J”形状与“U”形状之间的某种形状。线缆轨208仍然形成“U”形弯曲部408，但“U”形弯曲部408现在处在线缆轨208的不同位置。
在图6中，扫描头402已移动到壳体202的第二端406的附近。再一次，在此移动期间，扫描头402拉动线缆轨208。线缆轨208现在大体呈“U”形状。再一次，线缆轨208仍然形成“U”形弯曲部408，但“U”形弯曲部408处在线缆轨208的不同位置。
然后，扫描头402朝向壳体202的第一端404往回横穿经过壳体202。在此移动期间，扫描头402推动线缆轨208。因此，线缆轨208可以呈现图5中所示的构形，因为扫描头402正在推动线缆轨208。最终，当扫描头402到达壳体202的第一端404时，线缆轨208可以呈现图4中所示的构形。当扫描头402来回移动时，这个过程可以重复任何次数。
正如可以在图4至图6所见，线缆轨208能够在无需要求使用弹簧扣的情况下联接到来回移动的物体。这有助于消除与弹簧扣使用相关的成本、延迟和不希望的振动。通常，没有弹簧扣将会导致常规的线缆轨当被推动时屈曲。使柱屈曲所需的力与柱的弹性模量和惯性矩成正比并且与柱长度的平方成反比。当关于线缆轨被使用时，这可以表达为F∝EI/L2，其中E代表线缆轨的弹性模量，I代表线缆轨截面的两个惯性面积矩中较小的一个，L代表线缆轨的长度。刚度被定义为“E”与“I”的积。由于其限定“E”值，选择用于线缆轨的适当材料可以有助于增加在屈曲发生前可达到的长度“L”。可以采用若干方式来增大“I”值，例如通过改变线缆轨截面的尺寸和形状。然而，增加线缆轨的刚度，尤其是在“U”弯曲的方向上，增大了线缆轨的自然弯曲半径，因此需要用于线缆轨的较大的面积。这也可以导致在线缆轨内部的过大的应力并最终导致损坏。使用具有合适曲线轮廓的线缆轨208提供合适的刚度以便抵抗屈曲，同时允许线缆轨208在“U”形弯曲部408附近变平坦，从而减小弯曲半径并暂时地减小“Ι”值和在加强构件302内部的相关应力。线缆轨208可以恢复到在“U”形弯曲部408的任一侧上的其原来的曲线轮廓。
尽管图4至图6示出了与扫描头或其它可移动物体一起使用的线缆轨208的示例操作，但可对图4至图6作出各种变更。例如，这里线缆轨208是在“U”和“J”形状通常在壳体202内部为水平的方位中而使用。然而，线缆轨208并不局限于此特定方位。线缆轨208可以在“U”和“J”形状通常为垂直的方位中而使用或者在任何其它合适的方位中使用。
图7示出了根据本公开的将线缆轨与扫描头或其它可移动物体一起使用的示例方法700。如图7中所示，在步骤702中获得具有曲线轮廓的线缆轨。这可以包括例如对于期望用途获得具有适当数量和类型的线缆306的线缆轨208。线缆轨208具有带有“）”轮廓的截面。
在步骤704将线缆轨的第一端联接到可移动物体，在步骤706将线缆轨的第二端联接到另一个物体。这可以包括例如将线缆轨208中的线缆306联接到扫描头402或其它可移动物体。这也可以包括将线缆轨208中的线缆306连接到片材制造或片材处理系统的另一部分。
在步骤708中使可移动物体在第一方向上移动。这可以包括例如使扫描头402在第一方向上越过纸张108移动。在此期间，在步骤710中当可移动物体在第一方向上移动时可移动物体拉动线缆轨，这在步骤712中改变线缆轨的形状。这可以包括例如扫描头402拉动线缆轨208，从而将线缆轨208的形状从“J”形状改变成“U”形状。这也可以包括线缆轨208的“U”形弯曲部408沿线缆轨208改变位置。
在步骤714使可移动物体在第二方向上移动。这可以包括例如使扫描头402在第二方向上越过纸张108移动。在此期间，在步骤716中当可移动物体在第二方向上移动时可移动物体推动线缆轨，这在步骤718中改变线缆轨的形状。这可以包括例如扫描头402推动线缆轨208，从而将线缆轨208的形状从“U”形状改变为“J”形状。这也可以包括线缆轨208的“U”形弯曲部408沿线缆轨208改变位置。
当可移动物体重复地来回移动时，步骤708-718可以重复任意次数。在造纸机102或者其它片材制造或片材加工系统中，扫描头402在其使用寿命期间可以来回移动达数千次，有可能甚至达几十万次或几百万次。
尽管图7示出了将线缆轨与扫描头或其它可移动物体一起使用的方法700的一个实例，但可对图7作出各种变更。例如，虽然图示为一系列的步骤，但图7中的不同步骤可以重叠，并行地发生、按不同的顺序发生、或者发生任意次。作为一个具体实例，步骤708-712通常都可以同时发生，步骤714-718通常都可以同时发生。
有利的是，对整个本专利文件中所使用的某些词语和词组的定义加以阐述。用语“包含”和“包括”以及其派生词表示没有限制的包括。用语“或者”是包括性的，表示“和/或”。词组“与--相关”以及其派生词可表示：包括、被包含在内、与--相互连接、容纳、被容纳于---内部、连接到或与---连接、联接到或与---联接、与---连通、与---合作、交错、并列、靠近、结合到或与---结合、具有、具有---特性、与---具有关系等。词组“至少一个”当使用于一系列的项目时，表示可使用一个或多个所列项目的不同组合，并且只需要该列表中的一项。例如，“A、B和C中的至少一个”包括下列组合中的任一组合：A、B、C，A与B，A与C，B与C，及A与B与C。
虽然本公开已描述了某些实施例和大体相关的方法，但这些实施例和方法的替换和变更对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，上面对示例性实施例的描述并不限定或限制本公开。在不背离由所附权利要求所限定的本公开精神和范围的前提下，其它变更、替换和更改也是可能的。