CN108351631A - 开环控制和/或闭环控制直线驱动器的方法、控制装置、直线驱动器和设备 - Google Patents

开环控制和/或闭环控制直线驱动器的方法、控制装置、直线驱动器和设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于对直线驱动器(LA)进行开环控制和/或闭环控制的方法、直线驱动器(LA)和设备。直线驱动器(LA)具有至少一个区段(Seg)、至少一个行进体(L)、至少一个机器站(MS1、MS2)和控制装置(SE)，‑其中，至少一个行进体(L)借助于至少一个区段(Seg)在一个方向(x)上移动，‑其中，至少一个区段(Seg)的至少一部分在机器站(MS1、MS2)的影响区域(EB)中，‑其中，通过控制装置(SE)和/或控制单元(U)对至少一个行进体(L)的移动进行开环控制和/或闭环控制，‑其中，开环控制根据用于行进体(L)的移动过程(BA)进行，‑其中，相应的行进体(L)在相应的机器站(MS1、MS2)的影响区域(EB)中的移动由符合相应的机器站(MS1、MS2)的工作模式的移动曲线(BP)预设。

Description

开环控制和/或闭环控制直线驱动器的方法、控制装置、直线 驱动器和设备
技术领域
本发明涉及一种用于对直线驱动器进行开环控制和/或闭环控制的方法、控制装置和设备。
背景技术
直线驱动器用于运送所有类型的工件和货物，特别是从一个机器站运送到另一个机器站。直线驱动器迄今为止主要通过传送带实现。现代的直线驱动器包括直线电机、特别是直线电机的固定体。直线驱动器包括行进体，其中，行进体用于运输货物或工件。
在存在多个机器站和也被称为区段的直线电机站的情况下，对行进体移动进行开环控制和/或闭环控制是复杂的并且当时要进行预计算。然而，如果机器站没有正常运行，那么直线驱动器的行进体移动的预计算就不够灵活。
发明内容
因此本发明的目的在于，灵活地设计直线驱动器的行进体的移动。
该目的通过根据权利要求1所述的方法实现。
该目的还通过根据权利要求12的控制装置实现。
该目的还通过具有这种控制装置的直线驱动器和具有这种直线驱动器的设备实现。
本发明的有利的改进方案和实施方案是从属权利要求的内容。
在用于对直线驱动器进行开环控制和/或闭环控制的方法中，直线驱动器具有至少一个区段、至少一个行进体、至少一个机器站和控制装置。
至少一个行进体借助于至少一个区段在一个方向上移动，
-其中，至少一个区段的至少一部分在机器站的影响区域中，
-其中，通过控制装置和/或控制单元对至少一个行进体的移动进行开环控制和/或闭环控制，
-其中，开环控制根据用于行进体的移动过程进行，
-其中，相应的行进体在相应的机器站的影响区域中的移动由符合相应的机器站的工作模式的移动曲线预设。
1.直线驱动器的工作模式
优选地，直线驱动器的区段构造为直线电机固定体。该区段具有有源的元件，其例如是线圈以及可选的永磁体。行进体具有至少一个无源的元件、特别是永磁体。
通过有源和无源的元件的共同作用使得相应的行进体移动。通过控制装置或通过单独的控制单元为有源的元件提供电流/电压。
相应的区段的电压或电流的预设由控制装置给出。控制装置根据行进体在区段上的移动过程为区段预设电压或电流。
2.确定移动过程
移动过程预设了，相应的行进体如何借助于区段移动。优选地，行进体在区段上移动。这些区段并排布置。区段形成路线，其中，行进体沿着该路线移动。该路线的一部分被分配给机器站。路线的这部分被分配给对应的机器站。在路线的这部分上移动的行进体在机器站的影响区域中移动。
相应的行进体的移动通过移动过程确定。移动过程例如包括相应的行进体的位置函数(时间相关)和/或速度函数(位置或时间相关)。
移动曲线包括对于行进体在相应的机器站的影响区域中的移动来说预定的移动。行进体的移动以机器站的功能为导向。用于相应的机器站的移动曲线由用户预设。
行进体在机器站的影响区域中按照移动曲线移动。有利地，对于多个行进体预设移动曲线。该移动曲线能够通过机器站自身来预设。优选地，对于控制装置存在移动曲线，并且控制装置根据移动曲线对行进体在机器站的影响区域中的移动进行开环控制和/或闭环控制。
在机器站之外，行进体如由控制装置预设的那样移动。在相应的机器站的影响区域之外，行进体的移动根据可用的行进体和当前和未来会出现的对于行进体的需求而由机器站确定。
通过本方法能够在行进体于区段上移动时实现高灵活度，并且因此为在此描述的直线驱动器提供较大的应用范围。
在方法的一个有利的设计方案中，相应的移动曲线由控制装置或由对应的机器站预设。
在通过机器站预设移动曲线的情况下，在行进体位于相应的机器站的影响区域中时，机器站接管行进体移动的命令权。有利地，分配给机器控制器的移动控制器为控制装置和/或相应的控制单元提供移动曲线。
优选地，存在控制装置的相应的移动曲线，并且该移动曲线用于确定位于相应的机器站的影响区域中的行进体的移动，。
特别地，通过后一种设计方案能够进一步提高行进体移动的灵活性。
在方法的另一个有利的设计方案中，将多个行进体共同运送到相应的机器站的影响区域中。
在机器站中，通常在一个步骤中加工分别位于行进体上的多个货物和/或多个工件。因此，对于顺利地完成加工来说有利的是，将这些东西在一个步骤中运送到机器站的影响区域中。
因此，这些东西仅在机器站的影响区域之前被提供或收集。只要机器站具有接收多个行进体的能力，那么就将这些行进体一起运送到机器站的影响区域中。
有利地，通过共同地运送多个行进体能够保障对多个工件或加工货物的同时加工。
在方法的另一个有利的设计方案中，通过控制装置预设行进体的移动。
特别地，移动过程和/或移动曲线通过控制单元来预设。根据方法的当前设计方案，行进体的根据移动曲线在机器站的影响区域之中的移动以及行进体在移动曲线之外的移动过程都通过控制装置来实现。控制装置用于对直线驱动器的行进体的移动进行开环控制和/或闭环控制，并且可选地用于对相应的机器站、特别是相应的机器站的驱动器进行开环控制和/或闭环控制。
在方法的另一个有利的设计方案中，在直线驱动器的运行期间测定相应的行进体的移动。
控制装置根据如下条件来测定，例如
-相应的行进体的位置，
-相应的机器站的状态，
-为特定的机器站所准备的多个行进体的数量，
-相应的机器站对行进体的当前接收能力。
根据当前的条件，在在线运行(online-Betrieb)时测定移动过程(可替换地也被称为on-the-fly测定)。移动过程被持续地重新测定。移动过程也能够分别以较短的间隔、大约每秒钟根据当前存在的条件重新计算。
通过持续的重新计算能够使得行进体的移动匹配于意外的事件。
在方法的另一个有利的设计方案中，移动过程的测定至少通过以下步骤实现：
a)测定被提供用于相应的机器站的行进体的可用数量，
b)测定对应的机器站对于预定数量的行进体的接收能力，
c)如果行进体的可用数量至少与行进体的预定数量相同，那么就将预定数量的行进体运送到对应的机器站的影响区域中，
d)在对应的机器站的影响区域中执行行进体的移动曲线，
e)在移动曲线结束之后将行进体运送出机器站的影响区域。
换而言之，在相应的机器站之前收集预定数量的行进体。如果预定数量的行进体已准备好并且机器站具有接收能力以便接纳预定数量的行进体，那么将行进体运送到机器站的影响区域中。在机器站的影响区域中通过移动曲线对移动进行预设。在完成移动曲线后，使行进体再次从相应的机器站的影响区域中离开。随后将离开的行进体提供给另外的机器站。
通过方法的当前的实施方案，在运行期间能够由直线驱动器改变行进体的数量和/或位置。因此，机器站的特点仅仅在于，在运行中能接收预定数量的行进体以及所指派的移动曲线。
在行进体穿过一个机器站之后，能够将行进体的第一部分运送给另一个机器站或另外的多个机器站。
在一个机器站输出行进体和另一个机器站接收行进体之间，行进体能够定位在中间区域中或移动经过中间区域。中间区域是直线驱动器的没有与机器站对应的部分。换而言之，中间区域不受机器站的影响。
机器站的影响区域之间的中间区域用于存放由一个机器站输出并且由另一个机器站接收的行进体。
行进体能够按照群行为方式移动。例如，各两个行进体能够相互间隔开地移动，或者从间隔开的移动出发依次过渡到加速阶段/制动阶段。此外，行进体在中间区域能够定位在预定位置。只要对应的机器站做好接收准备，就能够将相应的行进体运送到对应的机器站的影响区域中。
通过方法的当前实施方案，各个行进体能够由直线驱动器移除或添加给直线运输，而不干扰系统的流程。
在另一个有利的设计方案中，如果预设的等待时间结束，就在步骤c)中将具有减少的数量的行进体运送到机器站的影响区域中，并且其中，在步骤d)中执行行进体的修改的移动曲线。
特别地，在机器站故障和/或直线驱动器故障时，在提供预定数量的行进体之前会经过更长的时长，而没有将预定数量的行进体运送到机器站的影响区域中。这不利地导致了移动过程中的延时。
为了避免延时，系统能够等待一个预设的时间(例如三十秒)，等待是否准备好预定数量的行进体。如果在时间结束后仅准备好具有减少的数量的行进体，就将减少的数量的行进体运送到对应的机器站的影响区域中。行进体在对应的机器站的影响区域中根据修改的移动曲线移动。
通过这样的设计方案能够保障快速地加工工件或加工货物。还能够避免不利的延时。
在另一个有利的设计方案中，修改的移动曲线与运送到机器站的影响区域中的行进体的减少的数量相关。
相应的修改的移动曲线被提供给数量分别减少的行进体。因此，例如在行进体的预定数量为六时，能够为机器站提供用于五个、四个和三个行进体的修改的移动曲线。
例如，在30秒的时长之后仅提供用于运送到机器站的影响区域中的、具有减少的数量的四个行进体。此时，将四个行进体运送到机器站的影响区域中。行进体分别执行用于四个行进体的修改的移动曲线。随后，将四个行进体再次从机器站的影响区域中输出并且另外的行进体被接收到该机器站中。
通过这样的设计方案，机器站能够在没有明显中断的情况下将行进体接收到其影响区域中，并且因此加工位于行进体上的工件或加工货物。
在方法的另一个有利的设计方案中，通过分配给相应的机器站的区段来预设机器站的影响区域。
有利地，机器站的影响区域通过位于机器站中的区段来形成。有利地，在机器站的影响区域中进行工件或加工货物的加工。
机器站的影响区域中的区段有利地构造为直线电机的(纵向)固定体。
在影响区域之间的区域，区段有利地同样构造为直线电机的固定体。
相应的机器站的影响区域中的区段以及相应的机器站的影响区域之外的区段都由各一个控制单元或控制装置来开环控制或闭环控制。
在此，在对行进体移动进行开环控制时，仅为区段提供电压或电流。在对区段上的行进体的移动进行闭环控制时，有利地测定行进体在相应的区段上的位置和/或速度，并且所测定的位置和/或所测定的速度用作为闭环控制回路的输入值。
在方法的另一个有利的设计方案中，在相应的机器站的影响区域之外收集行进体。
在工件或加工货物的加工结束之后，行进体从影响区域中离开和/或以其它的方式和方法提供给对应的机器站。在布置于机器站之间的区域中的传送带上也能够实现提供。
有利地，在机器站之外、但在紧邻机器站的周围、特别是在机器站之前或在机器站之后，为机器站提供行进体。在将行进体接收到机器站的影响区域中时，行进体从机器站的区域之外被运送到机器站的影响区域中。
有利地，从机器站的影响区域的一侧将行进体运送到机器站的影响区域中。
有利地，通过在相应的机器站的影响区域之外收集行进体，能够简单地确定对于相应的机器站准备好的行进体的数量。这有助于快速地测定移动过程。
在方法的另一个有利的设计方案中，为相应的行进体分配机器站的一个系列，其中，该系列指明了，相应的行进体以哪种顺序穿过机器站。
在对应的机器站中实施的加工步骤常常能以特定的顺序实施。
例如在灌装设备中，首先将第一机器站中的灌装材料填充到容器中，并且在另一个机器站中才能够封闭容器。因此，对设置用于运送容器的行进体来说，需要穿过第一机器站并且然后穿过另外的机器站。换而言之，必要的是，行进体首先输送给第一机器站的影响区域并且然后输送给第二机器站的影响区域。
在根据权利要求12所述的控制装置中，控制装置设计用于直线驱动器，其中，控制装置设置用于根据权利要求1至11中任一项所述的方法的开环控制和/或闭环控制。
有利地，控制装置设计为移动控制器或可编程逻辑控制器(SPS)。控制装置能够通过另外的控制单元来补充。有利地，控制单元设计为变流器或电流/电压放大器。有利地，控制单元通过数据通信彼此连接。有利地，控制单元用于根据控制单元的预设为区段提供电流或电压。还有利地，控制单元配备有闭环控制器、如电流调节系统、位置调节系统和/或速度调节系统。
根据权利要求13所述的直线驱动器具有至少一个区段、一个或多个行进体以及控制装置。可选地，直线驱动器具有传送带，其中，传送带设置用于将行进体从一个区段运输到另一个区段。此外，控制装置用于测定移动过程。控制装置能够构造为SPS或移动控制器。控制装置也能够通过在计算单元上安装和能运行的计算机程序产品来实施。
有利地，区段设计为用于直线电机的固定体。控制单元用于为区段提供电流或电压，其中，控制单元尤其设计为变流器。
特别地，根据权利要求14所述的设备是机床、生产机器或包装机。该设备具有至少一个机器站和前述的直线驱动器。优选地，设备用于加工工件或加工货物。例如，该设备用于制造和/或封装货物。
附图说明
下面根据附图详细描述和阐述本发明。附图示出的实施方式以及其技术特征能够由本领域技术人员组合成本发明的新的实施方式，这并不脱离本发明的保护范围。在此示出：
图1是一个直线驱动器和两个机器站，
图2是直线驱动器的行进体，以及
图3是一个直线驱动器和两个机器站。
具体实施方式
图1示出了一个直线驱动器LA和两个机器站MS1、MS2。直线驱动器LA包括一个控制装置SE、多个控制单元U、区段Seg和行进体L。行进体L在区段Seg上移动。区段Seg分别与控制单元U连接。控制单元U分别与控制装置SE连接。控制装置SE用于确定移动过程BA。优选地，在直线驱动器LA运行期间重新测定或调整移动过程BA。该调整或重新测定通过控制装置SE中的箭头来表示。
直线驱动器LA用于将行进体L从第一机器站MS1运输给第二机器站MS2。行进体用于将工件或加工货物WS运输给相应的机器站MS1、MS2。在此，机器站MS1、MS2分别分配有区段Seg。配属的区段Seg形成相应的机器站MS1、MS2的影响区域EB。
根据移动过程BA由控制装置SE对行进体L的移动进行开环控制和/或闭环控制。为此，控制装置SE和/或控制单元U将信号S传输给区段Seg。
有利地，在机器站MS1、MS2的相应的影响区域EB中对移动进行闭环控制并且在影响区域之外进行开环控制。
行进体L在相应的机器站MS1、MS2的影响区域之中的移动通过对应的移动曲线BP来预设。移动曲线BP能够存在、特别是存储于控制装置SE中。
在此示出的实施方案中，三个行进体L在第一机器站MS1中移动。在第二机器站MS2之前有另外两个行进体L在等待。
在另一个未示出的移动部段中，从第一机器站MS1中输出三个行进体L。随后，为另一个机器站MS2准备五个行进体L。随后，具有对于第二机器站MS2的预定数量的五个行进体L被运送到第二机器站MS2的影响区域中。
第一机器站MS1再次被清空以用于接收具有对于第一机器站MS1的预定数量N的三个行进体L。
图2示出了在直线驱动器LA上的行进体L。直线驱动器LA用于连接第一机器站MS1和第二机器站MS2。机器站MS1、MS2的特点分别在于影响区域EB，其中，分配给相应的机器站MS1、MS2的区段Seg形成相应的机器站MS1、MS2的影响区域EB。优选地，在机器站MS1、MS2的影响区域EB中对行进体L的移动进行闭环控制。闭环控制借助于控制装置SE和/或对应的控制单元U来实现。
机器站MS1、MS2设计为，其在一个加工步骤中对多个行进体L上的多个工件和/或加工货物WS进行加工。在加工完工件WS之后，从机器站MS1的影响区域运出行进体L。在第二机器站MS2中，工具W用于加工多个工件WS。
在从第一机器站MS1中输出三个行进体L之后，在第一机器站MS1和第二机器站MS2之间的区域中准备好具有预定数量的五个行进体L，这些行进体能够被运送到第二机器站MS2的影响区域中。
随后，只要已经处于第二机器站MS2的影响区域EB中的其它五个行进体L已经离开该影响区域，前五个行进体L就被运送到第二机器站MS2的影响区域EB中。
相应的行进体L在相应的机器站MS1、MS2的影响区域EB中的移动通过相应的移动曲线BP来确定。相应的机器站MS1、MS2的移动曲线BP能够以加工件、特别是工具W的移动为导向。
代替在机器站MS1、MS2的相应的影响区域EB之间的区段Seg，一个或多个传送带也能够承担行进体L的运输。
图3同样示出了一个直线驱动器LA和两个机器站MS1、MS2。该设计方案基本上对应于图2所示的设计方案。但是，在从第一机器站MS1中输出三个行进体L之后，在机器站MS1、MS2的影响区域EB之间仅存在具有减少的数量的四个行进体L。因此，为第二机器站MS2仅准备好了具有减少的数量的四个行进体L。为了尽管在行进体L的数量减少(四个代替预设的五个)的情况下依然不停止生产，将具有减少的数量的四个行进体L运送到机器站MS2的影响区域EB中。四个行进体L在第二机器站MS2的影响区域EB中根据修改的移动曲线BP’移动。
为此也能够影响加工件W的工作模式和/或移动，如通过删除的第一弯曲箭头所标记的那样。
综上，本发明涉及一种用于对直线驱动器LA进行开环控制和/或闭环控制的方法、直线驱动器LA和设备。直线驱动器LA具有至少一个区段Seg、至少一个行进体L、至少一个机器站MS1、MS2和控制装置SE，
-其中，至少一个行进体L借助于至少一个区段Seg在一个方向x上移动，
-其中，至少一个区段Seg的至少一部分在机器站MS1、MS2的影响区域EB中，
-其中，通过控制装置SE和/或控制单元U对至少一个行进体L的移动进行开环控制和/或闭环控制，
-其中，该开环控制根据用于行进体L的移动过程BA进行，
-其中，相应的行进体L在相应的机器站MS1、MS2的影响区域EB中的移动由符合相应的机器站MS1、MS2的工作模式的移动曲线BP来预设。

Claims (14)

1.一种用于对直线驱动器(LA)进行开环控制和/或闭环控制的方法，所述直线驱动器具有至少一个区段(Seg)、至少一个行进体(L)、至少一个机器站(MS1、MS2)和控制装置(SE)，
-其中，至少一个所述行进体(L)借助于至少一个所述区段(Seg)在一个方向(x)上移动，
-其中，至少一个所述区段(Seg)的至少一部分在所述机器站(MS1、MS2)的影响区域(EB)中，
-其中，通过所述控制装置(SE)和/或控制单元(U)对至少一个所述行进体(L)的移动进行开环控制和/或闭环控制，
-其中，所述开环控制根据用于所述行进体(L)的移动过程(BA)进行，
-其中，相应的所述行进体(L)在相应的所述机器站(MS1、MS2)的影响区域(EB)中的所述移动由符合相应的所述机器站(MS1、MS2)的工作模式的移动曲线(BP)预设。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，相应的所述移动曲线(BP)由所述控制装置(SE)或由对应的所述机器站(MS1、MS2)预设。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将多个行进体(L)共同运送到相应的所述机器站的影响区域(EB)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过所述控制装置(SE)来预设相应的所述行进体(L)的移动。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述直线驱动器(LA)运行期间测定相应的所述行进体(L)的移动。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过所述控制装置(SE)测定所述移动过程(BA)，其中，所述移动过程(BA)至少通过以下步骤实现：
a)测定被提供用于相应的所述机器站(MS1、MS2)的行进体(L)的可用数量，
b)测定对应的机器站(MS1、MS2)对于预定数量(N)的行进体(L)的接收能力，
c)如果行进体(L)的所述可用数量至少与行进体(L)的所述预定数量相同，那么就将所述预定数量(N)的行进体(L)运送到对应的机器站(MS1、MS2)的影响区域(EB)中，
d)在对应的机器站(MS1、MS2)的影响区域中执行所述行进体(L)的所述移动曲线(BP)，
e)在所述移动曲线(BP)结束之后将所述行进体(L)从所述机器站(MS1、MS2)的影响区域(EB)运送出。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，如果预设的等待时间结束，那么在所述步骤c)中将具有减少的数量(M)的行进体(L)运送到所述机器站(MS1、MS2)的影响区域(EB)中，并且其中，在所述步骤d)中执行所述行进体的修改的移动曲线(BP)。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述修改的移动曲线与运送到所述机器站(MS1、MS2)的影响区域中的所述行进体(L)的减少的数量(M)相关。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述机器站(MS1、MS2)的影响区域(EB)通过分配给相应的所述机器站(MS1、MS2)的所述区段(Seg)来预设。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在相应的所述机器站(MS1、MS2)的影响区域(EB)之外收集所述行进体(L)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，为相应的所述行进体(L)分配机器站(MS1、MS2)的一个系列，其中，所述系列指明了，相应的所述行进体(L)以哪种顺序穿过所述机器站(MS1、MS2)。
12.一种用于直线驱动器(LA)的控制装置(SE)，其中，所述控制装置(SE)设置用于根据权利要求1至11中任一项所述的方法的开环控制和/或闭环控制。
13.一种直线驱动器，具有至少一个区段(Seg)、一个或多个行进体(LA)以及根据权利要求12所述的控制装置(SE)。
14.一种设备，特别是机床、生产机器或包装机，具有机器站(MS1、MS2)和根据权利要求13所述的直线驱动器(LA)。
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