CN102009832B - 移动体系统和移动体的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种移动体系统和移动体的控制方法。该移动体系统中设有：具有线性电动机的二次侧部件的多个移动体；沿移动体的移动路径以二次侧部件的长度以下的间距设置有多个的线性电动机的一次侧部件。以二次侧部件的长度以下的间距设置对移动体的位置进行检测的传感器，并且，设置通过来自传感器的位置信号对一次侧部件进行控制的控制器。

Description

移动体系统和移动体的控制方法

技术领域

本发明涉及通过地上侧的控制使移动体行走的系统。

背景技术

对于使用地上一次式线性电动机使多个移动体移动的系统，发明者研究了对移动体的位置连续地进行监视并通过线性电动机连续地驱动移动体的系统。如果能够得到这样的系统，就能够实质上一边始终监视天井行走车等移动体的位置，一边实施行走控制。此外，专利文献1(日本特开昭62152303)提出了将直线感应电动机的一次侧线圈设在地上而将二次侧导体设在移动体上的方案、和以二次侧导体的长度以下的间距配列一次侧线圈的方案。

发明内容

本发明的课题在于，一边连续地监视移动体的位置，一边连续地控制对移动体进行驱动的线性电动机的一次侧。

本发明的追加的课题在于，在移动路径的全长范围内，连续地监视移动体的位置，并对行走控制进行反馈。

本发明的其他的追加的课题在于，对多个移动体进行同步行走控制。

本发明的移动体系统，具有：多个移动体，其具备线性电动机的二次侧部件；所述线性电动机的一次侧部件，所述线性电动机的一次侧部件沿所述多个移动体的移动路径以所述二次侧部件的长度以下的间距设置有多个，其特征在于，

具有：

以所述二次侧部件的长度以下的间距设置有多个的、检测移动体的位置的传感器；

通过来自所述传感器的位置信号对所述一次侧部件进行控制的控制部。

本发明中，在将线性电动机的一次侧部件和传感器以二次导体的长度以下的间距配置的区间内，能够始终对移动体的位置进行检测，并始终对线性电动机的一次侧施加反馈控制。因此，能够连续地监视多个移动体的位置，进行连续地控制。另外，所述移动路径，除了直线区间以外，还具有分支部、合流部及曲线区间，使线性电动机的二次侧部件沿所述移动路径在分支部、合流部及曲线区间内折曲自如地构成，由此，能够始终对线性电动机的一次侧施加反馈。

优选地，所述线性电动机是线性同步电动机，所述二次侧部件是磁铁的列，所述传感器是能够取得绝对位置的传感器，而且，所述传感器和所述一次侧部件以所述二次侧部件的长度以下的间距配置。这样，在行走路径的全长范围内，能够连续地监视移动体的位置，并能够对行走进行反馈控制。

优选地，所述传感器是对所述二次侧部件的磁铁的列进行检测的传感器。这样，能够使用线性电动机的二次侧部件的磁铁列，检测移动体的位置。

更优选地，所述控制部包括：系统控制器；多个区域控制器，其作为系统控制器的下位的控制器，通过来自系统控制器的各移动体的位置指令和来自所述传感器的位置信号对所述一次侧部件进行控制，

各区域控制器按规定的每一个控制周期将移动体的位置向系统控制器报告，

所述系统控制器按所述每一个控制周期向各区域控制器发送位置指令。

这样，能够一边以系统控制器集中监视多个移动体的位置，一边根据来自系统控制器的位置指令以同步行走的方式对各移动体进行控制。

特别优选地，所述控制部使多个移动体沿移动路径以等速同步行走。这样，能够无干涉且有效地使多个移动体移动。

另外，在本发明的移动体的控制方法中，在具有多个移动体和多个线性电动机的一次侧部件的系统中，为控制所述多个移动体而执行以下步骤，其中，所述多个移动体具备所述线性电动机的二次侧部件，所述线性电动机的一次侧部件沿所述多个移动体的移动路径以所述二次侧部件的长度以下的间距设置有多个，

a)：用于通过以所述二次侧部件的长度以下的间距设置有多个的传感器连续地检测移动体的位置的步骤；

b)：通过求出的位置对所述一次侧部件进行控制的步骤。

本说明书中，关于移动体系统的记载也同样适用于移动体的控制方法，反之，关于移动体的控制方法的记载也同样适用于移动体系统。

附图说明

图1是表示实施例的移动体系统的布局的俯视图。

图2是表示实施例中的设有线性电动机的二次侧的移动体、设在地上侧的线性电动机的一次侧、以及线性传感器的图。

图3是表示折曲自如的磁铁阵列的模式的图。

图4是表示线性电动机的二次侧和线性传感器的配置的框图。

图5是表示线性电动机的二次侧和线性传感器的位置关系的图。

图6是表示线性电动机的二次侧和线性传感器的其他的位置关系的图。

图7是图2的线性传感器的框图。

图8是使用霍尔元件的传感器的框图。

图9是表示向图8中的霍尔元件输出的信号处理的波形图。

图10是表示实施例中的区域控制器和线性电动机的驱动部的关系的框图。

图11是表示实施例中的装置间的同步控制的模式的图。

图12是表示实施例中的，信息包间的时刻和延迟时间的模式的图。

图13是表示实施例中的：1)从区域控制器向系统控制器的报告、2)从系统控制器向区域控制器的位置指令、3)从区域控制器向线性电动机的驱动部的速度指令的波形图。

图14是示意地表示区域控制器和系统控制器间的通信数据的图。

图15是实施例中的系统控制器的框图。

(附图标记的说明)

2       移动体系统

4       制程区内部路径

6       不同制程区间路径

8       站

10      直线区间

11      曲线区间

12      分支合流部

13      区域边界

20      移动体

22      区域控制器

24      系统控制器

25      LAN

26      转向台车

27      转向轴

28      车轮

30      磁铁阵列

32      一次侧线圈

34      驱动部

36      线性传感器

38      信号处理部

40      区域LAN

42      线圈

44      霍尔元件

46      处理电路

47      计数器

48      偏差存储部

49      正弦波电源

50      计数器

52      霍尔元件

54      输入界面

55      波形存储部

56      比较部

57      相位算出部

58      计数器

60、91  通信部

61      多路器(multiplexer)

62      位置指令发生器

63      警报部

66      传感器单元

68      线圈单元

80、82  信息包

90      位置指令发生器

92      状态表格

93      分配控制部

94      退避控制部

95      合流控制部

96      干涉调查部

98      误差检测部

具体实施方式

以下表示用于实施本发明的最佳实施例。实施例可以参照本领域的公知技术进行适当改变，并不限定本发明的范围。

图1～图15示出了实施例的移动体系统2及其变形。如图1所示，在移动体20的行走路径中，例如多个制程区内部路径(intra-bayroute)4经由不同制程区间路径(inter-bay route)6相互连接。沿路径4、6设置多个站8。附图标记10表示路径4、6上的直线区间，附图标记11表示曲线区间，附图标记12表示分支合流部，将分支部和合流部总称为分支合流部。另外，图1的点划线13表示区域边界。而且，移动体20例如是天井行走车、以有轨轨道在地上行走的有轨台车、或有轨堆垛机等，在此，是天井行走车。实施例中，由于移动体20不具有移载装置，因此，在站8上设置与移动体20同步行走的移载装置，一边使移动体20和移载装置以等速行走一边进行搬送物品的移载。

附图标记22是区域控制器，各个制程区内部路径4及不同制程区间路径6等作为区域的单位，也可以以比其大的单位构成区域，或者将一个制程区内部路径4区分成多个区域，将不同制程区间路径6区分成多个区域。附图标记24是系统控制器，经由区域控制器22对整个移动体系统2进行控制，尤其，对移动体20的行走和设在站8上的移载装置进行控制。而且，区域控制器22和系统控制器24通过LAN25连接，区域控制器22按照来自系统控制器24的指令，对区域内的移动体20和站8的移载装置进行控制。

图2中示出了移动体20的构造，在移动体20的上部设有载物台，在底部设有例如前后一对转向台车26、26，附图标记27是转向台车26转动的转向轴。另外，附图标记28是车轮。在转向台车26的例如底部上设有磁铁阵列30，以转向台车26转动时前后的磁铁阵列30、30不会发生干涉的方式设有间隙。或者，也可以取代间隙，而改变前后的磁铁阵列30、30的高度，从而使前后的磁铁阵列30、30即使相互重叠也不发生干涉。另外，还可以不将磁铁阵列30设置在转向台车26上，而是设置在移动体20的固定的底部上，移动体也可以不具有转向台车。在移动体20上设置非接触供电装置或发电装置等，还可以搭载传感器类或通信设备、移载装置等。

附图标记32是线性同步电动机的一次侧线圈，其以前后的磁铁阵列30、30的合计长度L以下的间距配置，使一次侧线圈32的长度为d。附图标记34是驱动部，对一次侧线圈32进行控制并使其作为线性同步电动机进行动作。附图标记36是线性传感器，通过检测磁铁阵列30来检测移动体20的位置，该线性传感器在一次侧线圈32、32之间各设置一个，并以磁铁阵列30的合计长度L以下的间距配置。在此，“以下”包括相等的情况。附图标记g表示线圈32、32之间的间隔长度，线性传感器36配置在间隔的部分上。

图3中示出了使磁铁阵列30折曲自如的模式。若设置多个磁铁阵列30，并将其搭载在各转向台车上，则与在磁铁阵列30、30之间设置节31的情况相同。因此，在曲线区间等也能够进行移动体的加减速。

图4示出了地上侧上的一次侧线圈(电动机)32和线性传感器36的配置。图5中示出了将一次侧线圈32和线性传感器36配置成同一直线状的例子，图6中示出了将一次侧线圈32和线性传感器36配置成平行的两直线状的例子。附图标记38是由微型计算机、数字信号处理器等构成的信号处理部，对来自线性传感器36的信号进行处理，并将由移动体20的绝对坐标构成的位置向区域控制器22输送。附图标记40是区域LAN，连接区域控制器22和驱动部34及信号处理部38。优选对多个一次侧线圈32和多个线性传感器36的每一个设置区域控制器22。

线性传感器36，不仅对同步电动机进行控制，还直接检测出必要不可缺的磁极位置，并对磁极位置的信息进行处理，由此求出移动体的绝对坐标。图7中示出了线性传感器36及其信号处理部38。在磁铁阵列30中，磁铁31沿移动体的移动方向以规定的间距配列。在线性传感器36中，检测用的线圈42在与磁铁阵列30相同的方向上例如以偶数个配列成一列。实施例中，使线圈42的间距和磁铁31的间距相等，但也可以使线圈42的间距为磁铁31的间距的整数倍，或使磁铁31的间距为线圈42的间距的整数倍。另外，附图标记44是霍尔元件，设置在线圈42的列的例如两端，但除此以外，还可以在线圈42、42间的每个分隔处设置霍尔元件44。霍尔元件44能够检测出磁铁阵列30的出现和磁铁31、31的边界的出现。由此，能够通过霍尔元件44求出比磁铁31长的单位中的磁铁阵列30的位置。

在信号处理部38中，通过计数器50生成相位信号ωt，以正弦波电源49输出相位为ωt的正弦波V1、V2，其中，V1为正相，V2为逆相，将这些电压施加在例如一对线圈42、42上。即，从距中心近的一侧向远的一侧，将偶数个线圈42分成各左右一对的组对，对这些组对的一端施加电压V1而对另一端施加电压V2。处理电路46对来自线圈42的组对的信号、例如一对线圈的中点的电压进行处理，以比线圈42的长度小的单位求出的磁铁阵列30的位置。在例如磁铁31的间距和线圈42的间距相等的情况下，来自线圈42的信号以磁铁阵列30每移动两个磁铁31的量周期性地反复。这样，在处理电路46中，以一个磁铁31的长度以下的单位求出位置。接下来，以计数器47对以霍尔元件44检测的磁铁31的数量进行计数，对该值乘以一个磁铁31的长度，并加上根据线圈42求出的位置，由此，求出磁铁阵列30的位置。而且，在偏差存储部48中存储线性传感器36的原点位置(例如中心位置)的绝对坐标，并对该值加上求出的位置，由此，输出磁铁阵列30的绝对坐标。

线性传感器36能够区别全部线圈42与磁铁阵列30对置的状态和仅一部分线圈对置的状态，而且，能够识别与磁铁阵列30对置的线圈和不对置的线圈。因此，即使不对来自霍尔元件44的信号进行计数，也能够检测出磁铁阵列30的位置。

若使用响应时间不足1msec、优选不足0.1msec的高速响应的霍尔元件52，那么，不必使用线性传感器36即可检测磁铁阵列30的位置。图8、图9中示出了这样的变形例。例如错开磁铁31的两个间距的量配置一对霍尔元件52、52，以输入界面54处理这些信号，对左右哪个霍尔元件先检测出磁铁进行监视。在波形存储部55中，将先检测出磁铁的那一侧的霍尔元件的信号存储一周期的量，即存储磁铁31的两个间距的量，以比较部56对后检测出磁铁31的那一侧的霍尔元件的输出和所存储的波形进行比较，以相位算出部57求出相位θ。另外，每当达到规定的相位，相位算出部57将计数器58的值例如增加1，求出是对磁铁阵列30中的第几个间距的磁铁31进行检测。将该变量记作n并表示在图8中。

若左右一对霍尔元件52、52的特性一致，则该左右一对霍尔元件52、52相对于磁铁阵列30输出相同波形。因此，若将在上游侧检测出来的波形存储，通过与其进行比较来检测相位，那么，即使霍尔元件52和磁铁31的间隔发生变动，或霍尔元件52受到的磁场未必是正弦波状，也能够求出准确的相位。在此，使用左右一对霍尔元件，但也可以在检测用的霍尔元件的两侧，以例如磁铁31的两个间距量的间隔设置一对用于比较的霍尔元件。

图10中示出了区域控制器22与一次侧线圈32、线性传感器36等的关系。区域控制器22经由LAN25，在每一个控制周期报告移动体的位置及速度以及其他的状态，系统控制器24在每一个控制周期将位置指令等向区域控制器22输送。控制周期例如为1sec～100msec，更优选为1msec～10msec，在此，在系统控制器24接收到位置及速度的报告的时刻开始接下来的一个控制周期。

区域控制器22的通信部60与系统控制器24通信，多路器61将来自传感器单元66的位置和速度的信号移交至位置指令发生器62。由于位置指令发生器62发生相对于多个线圈单元68的位置指令，因此，将属于来自哪个传感器单元66的数据的信息附加，或与移动体的绝对坐标一同将位置和速度的信号移交至位置指令发生器62。位置指令发生器62对每个移动体发生目标位置和目标速度，并对所对应的线圈单元68进行控制。当移动体明显脱离目标位置或目标速度，或发生过压、过流、规定值以上的电压降低等情况时，警报部63发出警报信号，并且，利用系统控制器所保持的前后的转向台车位置的信息，例如安全且无碰撞地使其停止。

传感器单元66由所述的线性传感器36和信号处理部38构成，以比一个控制周期短的周期，例如在一个控制周期中10～100次左右地报告位置和速度。线圈单元68由所述的一次侧线圈32及其驱动部34构成，驱动部34以在一个控制周期中接受位置指令并向被指令的位置移动的方式，对施加在一次侧线圈32上的电流的相位和频率进行控制。

图10的结构，作为多个移动体20的同步行走的模式，成为图11、图12所示那样。系统控制器24具有作为系统整体的基准的计时器，系统内的各控制器使自己的计时器的时刻与系统控制器24的计时器吻合。系统控制器24对区域控制器22发送用于同步的同步信息包(a)，区域控制器一旦接收到该信息包(a)便进行自己的处理，由此，系统控制器24与区域控制器22同步。与此同时，区域控制器22对伺服放大器(一次侧线圈的驱动部34和信号处理部38)发送同步信息包(b)，伺服放大器一旦接收到该信息包，便进行传感器信号的读取处理(c)、移动体的速度控制(d)以及移动体的位置控制(e)。由此，区域控制器22与伺服放大器同步，系统整体在图12所示的延迟时间Δt内，同步进行动作。通过同步控制，能够对多台移动体一并进行位置及速度的控制，另外，能够使线性电动机的一次侧线圈的过渡变得顺畅。

对于系统内进行的同步控制来说，需要高速且大容量的LAN25，在本系统中，由于使装置(控制器和伺服放大器)集中在地上侧，因此，即使是大规模的系统也能够实现装置间的同步。

图13中示出了1)从区域控制器向系统控制器的位置等的报告、2)从系统控制器向区域控制器的位置指令、以及3)从区域控制器向线圈单元的速度指令。向系统控制器24的报告，例如在每1msec～100msec等的控制周期内进行，从位置的报告到下一个报告为一个控制周期。而且，系统控制器24在每个控制周期，优选在控制周期的初期将位置指令向区域控制器发送。区域控制器在一个控制周期期间从线性传感器接收多次位置和速度的报告，与此相应地发生速度指令，并向线圈单元68反馈。

图14中示出了从区域控制器向系统控制器的报告信息包80和从系统控制器向区域控制器的位置指令的信息包82。在来自区域控制器的报告信息包80中，记载了属于来自区域控制器的报告和区域控制器的ID。接下来，对区域控制器的管理下的1台～多台的移动体，通知其各自的位置和速度、ID、以及其他的信息。此外，也可以将信息包80对每个移动体发送，在一个信息包中不包含多个移动体的信息。

来自系统控制器的信息包82记载了属于来自系统控制器的信息包和收信方的区域控制器的ID，对每个移动体附加下一个控制周期中的目标位置和其他的信息。信息包82同样也可以作为对每个移动体分别发送的信息包。若例如使移动体的速度为最大的每秒10m，则控制周期为1～100msec，因此，移动体的目标位置相对于当前位置位于1m～10mm的前方。另一方面，即使是在将移动体最密集地配置的情况下，移动体的车身中心间的距离为例如1m以上，能够根据信息包82判断出区域控制器是向哪个移动体的目标位置。其中，若使控制周期为1～10msec，则目标位置位于距当前位置100～10mm的前方。

图15表示系统控制器24的结构。通信部91与区域控制器侧的通信部60通信，分配控制部93与未图示的生产控制器、或生产控制器和系统控制器24的上位的控制器等通信，接收输送要求，并报告输送结果。位置指令发生器90按每一个控制周期产生针对各个移动体的位置指令，状态表格92存储沿各移动体的行走路径的位置和速度、目的地、到目的地为止的行走路径、行走的优先度、以及物品输送中、空载、故障中等的状态。状态表格92存储沿行走路径的移动体的状态，并按每一个控制周期进行更新。

退避控制部94，根据状态表格92中的移动体的行走路径和优先度以及位置等判定退避的必要性，由此，改变移动体的行走路径及目标位置等，并改变记载在状态表格92中的行走路径。合流控制部95求出存在在分支合流部产生干涉的可能性的移动体的组合，并向位置指令发生器90通知。干涉调查部96，为防止在分支合流部位以外的移动体间的干涉，从状态表格92的数据中读出移动体的位置和速度，求出存在产生干涉的可能性的移动体的组合，并通知位置指令发生器90。位置指令发生器90对速度进行控制以避免干涉。

实施例中能够获得以下的效果。

(1)至少对于直线区间，能够连续监视移动体20的位置，并向线圈单元68连续地施加反馈控制。

(2)能够通过系统控制器24，对多台移动体20在行走路径的整个区域进行绝对位置的控制。

(3)由于以系统控制器24进行集中控制，因此，与以各区域控制器单位产生位置指令的分散控制不同，通过区域控制器的边界时的处理变得简单。

(4)由于系统控制器24在整个区域内进行位置控制，因此，能够对各时刻的全部的移动体20的位置进行准确地管理，能够在整个区域内进行移动体的移动控制以及前后的移动体间的转向台车间距离控制。因此，能够进行最合适的分配，为避免阻塞能够进行最恰当的退避，且能够可靠地防止干涉。

(5)能够使移动体20紧密地即以较短的车间距离行走。若如实施例那样，将一次侧线圈32以磁铁阵列30的长度以下的间距配置，则能够在每两个一次侧线圈32上最大地配置一台移动体20。尤其在系统控制器24和区域控制器22的控制下，能够使多个移动体以等速同步行走。

(6)使移动体20在站8与移载装置同步行走变得容易。在此，若为了移载而使移动体20减速，对后续的移动体也能够同步进行减速控制。

(7)由于在移动体20的转向台车26、26上设置有磁铁阵列30、30，因此，在曲线区间也能够加速。

虽然实施例中使用了线性同步电动机，不过也可以使用直线感应电动机，并在移动体20上设置铝等二次导体。在此情况下，在移动体20上除设置二次导体外还另外设置磁铁等磁性标记，并以线性传感器36进行检测。移动体的分支及合流，即使通过未图示的导向辊和导轨等机械地进行控制，也可以通过以地上侧的线圈对设在转向台车的侧部上的磁铁进行吸引及排斥由此进行电磁控制。另外，分支合流的控制由系统控制器经由区域控制器进行。

Claims (6)

1.一种移动体系统，具有：多个移动体，其具备线性电动机的二次侧部件；所述线性电动机的一次侧部件，所述线性电动机的一次侧部件沿所述多个移动体的移动路径以所述二次侧部件的长度以下的间距设置有多个，其特征在于，

具有：

以所述二次侧部件的长度以下的间距设置有多个的、检测移动体的位置的传感器；

通过来自所述传感器的位置信号对所述一次侧部件进行控制的控制部，

所述控制部包括：系统控制器；多个区域控制器，其作为系统控制器的下位的控制器，通过来自系统控制器的各移动体的位置指令和来自所述传感器的位置信号对所述一次侧部件进行控制，

各区域控制器按规定的每一个控制周期将移动体的位置向系统控制器报告，

所述系统控制器按所述每一个控制周期向各区域控制器发送位置指令，

从所述传感器向所述区域控制器在一个控制周期期间报告多次位置和速度，

所述区域控制器与来自所述传感器的所述位置和所述速度的报告相应地在所述一个控制周期期间向所述一次侧部件发送多次速度指令。

2.如权利要求1所述的移动体系统，其特征在于，所述移动路径除直线区间外，还具有分支部、合流部及曲线区间，使所述线性电动机的二次侧部件构成为沿所述移动路径，在分支部、合流部及曲线区间能够折曲自如。

3.如权利要求1所述的移动体系统，其特征在于，所述线性电动机是线性同步电动机，所述二次侧部件是磁铁的列，所述传感器是检测绝对位置的传感器，而且，所述传感器和所述一次侧部件以所述二次侧部件的长度以下的间距配置。

4.如权利要求3所述的移动体系统，其特征在于，所述传感器是检测所述二次侧部件的磁铁的列的传感器。

5.如权利要求1所述的移动体系统，其特征在于，所述控制部使多个移动体沿移动路径以等速同步行走。

6.一种移动体的控制方法，在具有多个移动体和多个线性电动机的一次侧部件的、权利要求1至5中任一项所述的移动体系统中，为控制所述多个移动体而执行以下步骤，其中，所述多个移动体具备所述线性电动机的二次侧部件，所述线性电动机的一次侧部件沿所述多个移动体的移动路径以所述二次侧部件的长度以下的间距设置有多个，

a)：用于通过以所述二次侧部件的长度以下的间距设置有多个的传感器连续地检测移动体的位置的步骤，在该步骤中，从所述传感器向所述区域控制器在一个控制周期期间报告多次位置和速度，各区域控制器按规定的每一个控制周期将移动体的位置向系统控制器报告；

b)：通过求出的位置对所述一次侧部件进行控制的步骤，在该步骤中，所述区域控制器与来自所述传感器的所述位置和所述速度的报告相应地在所述一个控制周期期间向所述一次侧部件发送多次速度指令，所述系统控制器按所述每一个控制周期向各区域控制器发送位置指令。