CN109835680A - 长定子线性电机的运输路段 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种长定子线性电机(1)的运输路段，对于长定子线性电机的、可灵活构造的并且易于扩展的、具有运输路段组件的运输路段规定如下：在两个侧面上具有运输路段组件(TMn)的双侧路段部段中沿着横向方向(y)在两个运输路段组件之间设置有中间空间(7)，并且运输单元(Tx)至少部分地设置在该中间空间中，由此沿着横向方向(y)在该中间空间(7)的中央构成运动路径(BP)，运动单元(Tx)在沿着纵向方向(x)运动的情况下通过运输路段组件上的引导而遵循该运动路径并且该运动路径)通过运动路线组件的设置沿着横向方向(y)与起点(An)和终点(En)间隔开间距(r·a)地设置，其中，r是奇数。

Description

长定子线性电机的运输路段

技术领域

本发明涉及一种长定子线性电机的运输路段，所述长定子线性电机的运输单元能够沿着该运输路段在纵向方向上运动，其中，所述运输路段通过沿着纵向方向并排设置的至少两个运输路段组件构成，其中，所述至少两个运输路段组件的每个运输路段组件在该运输路段组件的处在沿着横向于纵向方向定向的横向方向上的侧面上构成引导侧面并且运输单元在该引导侧面上引导地支承并且沿着纵向方向可运动地设置，并且所述运输路段构成为具有仅在一侧上设有运输路段组件的单侧路段部段和/或在两侧上设有运输路段组件的双侧路段部段，并且在双侧路段部段中在两个侧面上的运输路段组件的引导侧面彼此地设置，并且所述至少两个运输路段组件在相应的引导侧面上分别具有起点和终点，所述起点和终点分别处在(a×a)栅格的栅格角点上。

背景技术

长定子线性电机通常作为灵活的输送装置被应用在制造设备、加工设备、装配设备和类似设备中。众所周知，长定子线性电机基本上由呈依次连续设置的多个驱动线圈(所述驱动线圈设置在位置固定的结构上)形式的长定子和具有激励磁体(永磁体或者电磁体)的、沿着长定子运动的多个运输单元组成。为此，通过接通电压对驱动线圈加载电流。通过适当地向驱动线圈馈电产生在纵向方向上沿着长定子运动的磁场，该磁场与在运输单元上的激励磁体配合作用，以根据已知的发动机原理使运输单元运动。因而通过长定子构成运输路段，运输单元能够沿着该运输路段运动。因此可能的是，使每个运输单元单独地和彼此不相关地运动(位置、速度、加速度、运动方向)。为此，每个驱动线圈通过配设的驱动线圈控制器控制，所述驱动线圈控制器能够从上级设备控制单元中获取有关运输单元运动的预先规定值(例如以对于位置或者速度的额定值的形式)并且计算用于驱动线圈的(尤其是线圈电流的)调节值。在此，沿着运输路段也能够设置有长定子线性电机的转辙器，在所述转辙器上实现对不同运输路段的划分或者不同运输路段的汇合。呈长定子线性电机形式的运输装置因此能够具有极为复杂的轨道引导装置。

通常长定子或者说运输路段也以各单个的、汇合的运输路段组件的形式构造，其中，运输路段组件沿着运动方向并排设置。通过该模块性能够更简单地构造长定子线性电机，尤其是当使用限定的运输路段组件时。长定子线性电机的结构构造方案(即例如驱动线圈的、运输路段的、运输单元的、运输单元的引导装置等的实施方案)当然可以不同，但是长定子线性电机的基本工作原理是相同的。但是在此，运输路段组件的选择和几何形状绝不是无关紧要的。原则上希望能够借助尽可能少的运输路段组件灵活地实现极不同的运输路段。

此外，运输路段也能够具有仅在一侧上设有运输路段组件的单侧路段部段和/或在两侧上设有运输路段组件的双侧路段部段。这例如从US 2015/0083018 A1中已知。例如当沿着一定路线需要高的推进力时，也亦或当运输路段具有在双侧路段部段上并排安置的多个运输路径(也是闭合式的)时，会出现这种双侧路段部段。在转辙器的区域中也可能出现双侧路段部段。但是，由此还将进一步增加长定子线性电机的运输路段的可能的复杂性，这进一步提高了对简单但灵活的实现方式的期待。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提出一种长定子线性电机的、具有运输路段组件的运输路段，所述运输路段能够以灵活且简单的方式实现可扩展性，以便能够实现复杂性极不同的各种运输路段。

该任务通过如下方式解决：在双侧路段部段中沿着横向方向在两个运输路段组件之间设置有中间空间并且运输单元至少部分地设置在该中间空间中，由此沿着横向方向在该中间空间的中央构造运动路径，运输单元在沿着纵向方向运动的情况下通过在运动路线组件上的引导部遵循该运动路径并且该运动路径通过运输路段组件的设置沿着横向方向与起点和终点间隔开间距(r·a)地设置，其中，r是奇数的整数。借助该布置能够确保，运输路段的运动路径能够根据固定的栅格定向并且运输路段组件也匹配于该栅格。由此能够简单地为栅格中的运输路段扩展另外的这种运输路段组件。此外，栅格也确保，只要仅使用这种运输线路组件，也就能够借助这些运输路段组件始终能够实现闭合的运输路径。这也显著地简化了运输路段的规划。

有利地，在运输路段组件上沿着纵向方向并排设置多个驱动线圈，其中，驱动线圈沿着纵向方向的安装宽度等于栅格长度a。由此能够将运输路段组件沿着纵向方向简单地彼此排列。

借助该样式尤其是能够实现直的运输路段组件、呈90°弧线的运输路段组件和呈180°弧线的运输路段组件(分别具有位于外部的或者位于内部的引导侧面)。借助这些运输路段组件几乎能够实现任何运输路径。

附图说明

下面参考图1至图9详细阐述本发明，各图示例性地、示意性地和非限制性地示出本发明的有利的构造方案。在附图中：

图1示出长定子线性电机的简单的运输线路；

图2示出长定子线性电机的较复杂的运输路段；

图3示出长定子线性电机的、根据本发明的、在确定的栅格中的、具有单侧和双侧路段部段的运输路段；

图4示出双侧路段部段的运输路段的横向剖视图；

图5示出单侧路段部段的运输路段的横向剖视图；

图6示出具有位于外部的引导侧面的90°运输路段组件；

图7示出具有位于外部的引导侧面的180°运输路段组件；

图8示出直的运输路段组件；并且

图9示出具有位于内部的引导侧面的90°运输路段组件。

具体实施方式

在图1中示出长定子线性电机1的一个简单示例。在此，长定子线性电机1设计具有呈闭合的运输路段TS形式的运输路径Bm。运输路段TS由数量n>1的运输路段组件TMn构成，所述运输路段组件沿着纵向方向x位置固定地并排设置。在此，纵向方向x对应于运输单元Tx沿着运输路段TS的运动方向。在弯曲部处，纵向方向x因此是运输路径Bm的切线。横向于纵向方向x的方向标记为横向方向y。

运输单元Tx在运输路段TS上(或者说在各个运输路段组件TMn上)引导地支承并且沿着纵向方向x可运动地设置。运输单元Tx基于所述引导通常不能够沿着横向方向y运动。因而优选存在沿着纵向方向x的强制引导。

在运输路段组件TMn上优选沿着纵向方向x并排设置有多个驱动线圈2(在图1中仅示出几个驱动线圈2)，在控制单元6的控制下(仅示出用于一个驱动线圈7的控制单元)通过接通线圈电压为所述驱动线圈供应线圈电流i_A，以便产生运动的磁场。以该方式使至少一个运输单元Tx沿着运输路段TS运动。但是，驱动线圈2也能够以其它适当的方式位置固定地设置。运输单元Tx为此以适当的方式在静态地设置的运输路段TS上引导。此外，在运输单元Tx上设置有至少一个激励磁体3(优选永磁体或者永磁体组件)，所述激励磁体与产生的、运动的磁场配合作用以使运输单元Tx沿着运输路段TS运动。当然也能够使多于一个运输单元Tx沿着运输路段TS运动，其中，能够通过为在运输单元Tx的区域中的驱动线圈2相应地供电使每个运输单元Tx与其它运输单元Tx(在方向、位置、速度和加速度方面)不相关地运动。长定子线性电机1的该工作原理是充分已知的，因而在此不再详述。

当然也能够沿着运输路段TS存在有如下区域：在所述区域中，在运输单元Tx的两侧上(沿着运动方向观察)设置有运输路段组件TMn(可选地具有驱动线圈2)，如在图2中示出的那样。在这种情况下，沿着横向方向y观察，运输单元Tx优选也在两侧上具有至少一个激励磁体3。

在图2中示出较复杂地构造的长定子线性电机1，其中，出于简明的原因放弃示出驱动线圈2和激励磁体3。在此，运输路段TS包括多个运输路径Bm，m>1(出于简明的原因未标记所有运输路径)，所述运动路径共同构成长定子线性电机1的运输路段TS。在此，运输路段TS(或者说其运输路径Bm)又由不同的运输路段组件TMn构成。能够使运输单元Tx(x≥1)沿着运输路段TS在不同的运输路径Bm上运动。各个运输路径Bm通过交接部位Uj(j>1，在这里也未标记所有的交接部位Uj)相互连接，在所述交接部位上运输路径Bm沿着纵向方向x部分地相互重合。交接部位Uj能够设计为转辙器(例如交接部位U2、U3)，但是也能够设计为在双侧路段部段中的从一个运输路径Bm到另一个运输路径Bm的简单的切换部位(例如交接部位U1、Uj)。在转辙器的情况下存在对不同运输路径Bm的划分或者不同运输路径Bm的汇合。

沿着运输路径Bm也能够设置有不同的工作站AS，运输单元Tx能够运动经过所述工作站亦或在所述工作站处停住。在工作站AS中能够在借助运输单元Tx运动的构件上执行某种操控或者能够装载或者卸载构件。在此，工作站AS也能够设计用于将运输单元Tx引入运输路段TS中或者从中引出。

为了能够简单但却灵活地构造长定子线性电机1的运输路段TS，根据固定的样式确定运输路段组件TMn的几何结构和布置方式，如根据图3阐述的那样。

根据图3的运输路段TS包括两个运输路径B1、B2。这两个运动路径B1、B2在双侧路段部段TA1中沿着横向方向y观察并排设置，使得两个运输路径B1、B2的运输路段组件TMn并排设置。同样地，第二运输路径B2包括路段部段TA2，第二运输路径B2的沿着该路段部段的运输路段组件TMn沿横向方向y并排设置。此外，运输路段TS也包括单侧运输部段TA3、TA4、TA5，沿着这些运输部段仅在一侧上(沿着横向方向y观察)设置有运输路段组件TMn。

图4示出双侧路段部段TA1、TA2的横向剖视图(剖面B-B)，而图5示出单侧路段部段TA3的横向剖视图(剖面A-A)，以说明这一区别。在双侧路段部段TA1、TA2中沿着横向方向y在两个侧面上设置有运输路段组件TM1、TM2。而在单侧路段部段TA3、TA4、TA5中仅在一侧上设置运输路段组件。在图4和图5中也示出了运输单元Tx上的和运输路段组件TMn上的引导元件4、5，这些引导元件配合作用，以便将运输单元Tx保持在运输路段组件TMn上并且沿着纵向方向x引导。引导元件4、5能够任意地设计，例如设计为辊子、轮子、滑动面、磁性引导件等。

沿着横向方向y，在双侧路段部段TA1、TA2中在并排设置的运输路段组件TM1、TM2之间设置有中间空间6，运输单元Tx至少部分地设置在该中间空间中。在该中间空间6的中央(沿着横向方向y观察)构成运动路径BP，运输单元Tx在纵向方向x上沿着运输路径Bm运动的情况下通过在运输路段组件TMn上的引导部遵循该运动路径。该运动路径BP在图3中部分地通过虚线示出。通过预先给定的、在运输路段组件TMn上对运输单元Tx的引导，沿着运输路段TS始终与运输路段组件TMn保持恒定间距地构成运动路径BP。

每个运输路段组件TMn在一侧上(沿着横向方向y观察)具有引导侧面FS，该引导侧面在各附图中通过双线示出。沿着引导侧面FS引导运输单元Tx。在双侧路段部段TA1、TA2中，并排设置的运输路段组件TM1、TM2的引导侧面FS彼此相向设置。

每个运输路段组件TMn在引导侧面FS上沿着纵向方向x观察具有起点An和终点En。将运输路段组件TMn这样连接成运输线路TSm，使得相邻的运输路段组件TMn的相应一个起点An和一个终点En重合。当然也能够在一个运输路段组件TMn上交换起点An和终点En。

在此，运输路段组件TMn能够构成任意的运动路径BP，例如直线、90°弧线(图6)或者180°弧线(图7)或者S形曲线。在此关键的是，一个运输路段组件TMn的每个起点An和终点En处在(a×a)栅格的栅格角点(p·a)×(q·a)上，其中p、q是整数并且栅格长度a是预先给定的。在此，栅格角点可确定为原点，从该原点出发构建栅格。在此，为了简单起见(但并非强制性地)优选这样选择原点，使得p、q对于不同的栅格角点(p·a)×(q·a)不必更换符号。在图6的90°弧线的情况下，运输路段组件TMn的起点An例如处在p＝q＝0的栅格角点(选定的原点)上，并且终点En处在p＝q＝12的栅格角点上。例如如果原点在终点En上，则根据图6的运输路段组件TMn的起点An例如处在p＝q＝-12的栅格角点上。通常，90°弧线的起点An或者终点En(在选择原点为p＝q＝0的情况下)适用于p、q≠0。如果确定原点为p＝q＝0，则90°弧线的其它的点为p＝q。在图7的情况下，运输路段组件TMn的起点An例如处在p＝q＝0的栅格角点(选定的原点)上，而终点En处在p＝0，q＝12的栅格角点上。但是例如图7的180°弧线当然也可能这样限定，使得起点An和终点En处在不同的p坐标上。通常，对于180°弧线的起点An或者终点En(在选择原点为p＝q＝0的情况下)适用：p是整数并且q≠0。

弯曲的运输路段组件TMn也能够由在其上设置有起点An或者终点En的两个曲线输入端模块10和将这两个曲线输入端模块10相连接的至少一个连接模块11构成，如在图6和图7中示出的那样。这具有如下优点：也能够由曲线输入端模块10以及不同的连接模块11产生不同的运输路段组件TMn。此外，也还能够对连接模块11本身进行划分，例如以多个圆弓模块12的形式，如在图7中示出的那样。

呈圆弧形式的圆弓模块12例如形成α＝45°的角度。如果此时曲线输入端模块10实现使运输路段的角度变化22.5°(沿着运动方向观察)，则借助这种曲线输入端模块10和具有弧角α＝45°的圆弓模块12不仅能够实现90°弧线(图6)，而且也能够实现180°弧线(图7)。由三个圆弓模块12组成的、与两个曲线输入端模块10相连接的连接模块11于是构成180°弧线。由一个圆弓模块12和与该圆弓模块相连接的两个曲线输入端模块10组成的连接模块11则构成90°弧线。当然也可以设想其它的划分。例如可能设置有90°角的或者135°角的圆弓模块12。

在此特别有利的是，曲线输入端模块10实现角度变化，以便实现从曲线输入端模块10的一个端部上的无限大的曲率半径(曲率为零)增大至在曲线输入端模块10的另一端部上的曲率半径R(曲率为1/R)的曲线。在此能够规定，所述曲率尽可能连续地从零升高至1/R，例如通过实现呈样条形式(例如五阶多项式)的曲线。如果曲率跳跃式地变化，则这对于沿着具有曲线输入端模块10的运输路段组件TMn运动的运输单元Tx意味着离心加速度的突变。这可能使运输单元Tx的和/或运输路段TS的引导部的机械装置受载并且提高磨损。在该观点下也有利的是，在曲线输入端模块10的一个端部上的曲率和在连接模块11的(或者说圆弓模块12的)一个端部上的曲率相同，因为即使将曲线输入端模块10和连接模块11(或者说圆弓模块12)结合，也不会出现运输路段组件TMn的曲率的突变。在圆弓模块12优选实现具有半径R的圆弧之后，在曲线输入端模块10的端部上的曲率优选同样为1/R。

有意义地，也限定一个直的运输路段组件TMn(图8)，其中p≠0，q＝0。所述直的运输路段组件TMn的长度因而对应于在起点An和终点En之间的栅格长度a的数量。

当然还可能将每个运输路段组件TMn转动±90°或者180°，但是这不会改变上述的一般定义，尤其是不会改变(a×a)栅格。

但是根据本发明，运输路段组件TMn此外也这样设置，使得运动路径BP也处于(a×a)栅格的一个栅格角点上。为此将运输路段组件TMn在双侧路段部段TA1、TA2中沿着横向方向y这样设置，使得得到形成的、沿着横向方向y与起点An(或者终点En)保持间距(r·a)的运动路径BP(例如见图4或者图5)。在此，r是奇数的整数。在图6至图8中示出的构造方案中例如选定r＝1。

通过该确定能够确保，得到在确定的栅格上的运动路径BP，如在图3中示出的那样。运输路段TS因而根据由运动路径BP预先给定的栅格定向。

为了能够借助运输路段组件TMn构建所述通过运动路径BP预先给定的栅格，优选按如下方式选择运输路段组件TMn的栅格坐标p、q。

在此，能够从直的运输路段组件TM2的长度(L·a)出发。于是，原点为p＝q＝0的直的运输路段组件TMn例如可能用L≠0，q＝0限定。长度(L·a)于是限定运动路径BP的(L·a)×(L·a)栅格。于是，如在图6中示出在起点An中具有原点p＝q＝0的90°弧线的终点En选择为[(L-r)·a]×[(L-r)·a]，其中p＝q＝(L-r)，并且因此如在图7中示出在起点An中具有原点p＝q＝0的180°弧线的终点En选择为0×[(L-2r)·a]，即其中p＝0并且q＝(L-2r)。其它可能的运输路段组件TMn的p、q栅格坐标能够从长度(L·a)出发以类似的方式选择，使得由运输路段组件TMn构成的运动路径能够根据(L·a)×(L·a)栅格定向。

这样选择的运输路段组件TMn当然能够在任意的定向中使用，例如转动90°、180°或者270°，但是这不会改变上述的定义。

在上述的示例中，引导侧面FS始终外置地设置，即设置在较大的曲率半径R的区域中。但是，引导侧面FS当然也能够内置地设置，如在图9中以90°弧线的示例示出的那样。当然，这种具有位于内部的引导侧面FS的运输路段组件TMn同样能够这样选择，使得形成的运动路径BP处在(L·a)×(L·a)栅格上。于是，在起点An中具有原点p＝q＝0的位于内部的90°弧线的终点En因此选择为[(L+r)·a]×[(L+r)·a]，其中p＝q＝(L+r)。以类似的方式得到位于内部的、起点在原点p＝q＝0中、终点En为0×[(L+2r)·a](其中p＝0并且q＝(L+2r))的180°弧线。其它位于内部的运输路段组件TMn能够以类似的方式选择，使得运动路径BP处在(L·a)×(L·a)栅格上。

为了制定或者规划运动路线TS，只需将所需的运输路段组件TMn嵌入到通过运动路径BP得到的或者确定的(L·a)×(L·a)栅格中便足以构成期望的运动路径Bm，这由于尺寸始终都是可能的。在此，当然也能够将位于内部的和位于外部的运输路段组件TMn相结合。这使得运输路段TS的制定更容易。此外，也能够以该方式非常简单地为运输路段TS补充另外的运输路段组件TMn。

如果将栅格长度a例如确定为15mm，则例如能够选择L＝44，因而得到直的运输路段组件TM2的长度(L·a)为660mm。运动路径BP的栅格于是可能确定为660mm×660mm。根据[(L-r)·a]×[(L-r)·a](其中r＝1)，起点An为p＝q＝0的90°弧线的终点En于是可能具有栅格坐标645mm×645mm，而180°弧线的终点En可能具有0mm×630mm的栅格坐标。

完全特别有利地能够考虑将驱动线圈2沿着纵向方向x在直的运输路段组件TM2上的安装宽度作为栅格长度a，从而驱动线圈2的安装宽度确定栅格。

Claims (7)

1.长定子线性电机(1)的运输路段，所述长定子线性电机(1)的运输单元(Tx)能够沿着所述运输路段在纵向方向(x)上运动，其中，所述运输路段(TS)通过沿着纵向方向(x)并排布置的至少两个运输路段组件(TMn)构成，其中，所述至少两个运输路段组件(TMn)的每一个运输路段组件在运输路段组件(TMn)的处于横向于纵向方向(x)定向的横向方向(y)上的侧面上构成引导侧面(FS)并且运输单元(Tx)引导地支承在所述引导侧面(FS)上并且沿着纵向方向(x)可运动地设置，并且所述运输路段(TS)构成为具有仅在一侧上设有运输路段组件(TMn)的单侧路段部段和/或在两侧上设有运输路段组件(TMn)的双侧路段部段，并且在双侧路段部段中，在两个侧面上的运输路段组件(TMn)的引导侧面(FS)彼此相向设置，并且所述至少两个运输路段组件(TMn)在相应的引导侧面(FS)上分别具有一个起点(An)和一个终点(En)，所述起点和终点分别处于具有预先规定的栅格长度a和栅格坐标p、q的(a×a)栅格的栅格角点(p·a)×(q·a)上，其中，p、q是整数，其特征在于，在双侧路段部段中沿着横向方向(y)在两个运输路段组件(TMn)之间设置有中间空间(7)并且运输单元(Tx)至少部分地设置在所述中间空间(7)中，由此沿着横向方向(y)在中间空间(7)的中央构成运动路径(BP)，运输单元(Tx)在沿着纵向方向(x)运动的情况下通过在运输路段组件(TMn)上的引导部遵循所述运动路径并且所述运动路径(BP)通过运输路段组件(TM)的布置沿着横向方向(y)与起点(An)和终点(En)间隔开间距(r·a)地设置，其中，r是奇数。

2.根据权利要求1所述的运输路段，其特征在于，在所述运输路段组件(TMn)上沿着纵向方向(x)并排设置有多个驱动线圈(2)，其中，驱动线圈(2)沿着纵向方向(x)的安装宽度等于栅格长度a。

3.根据权利要求1或2所述的运输路段，其特征在于，一个运输路段组件(TMn)设计为具有长度(L·a)的直的运输路段组件(TMn)，其中，预先规定的正整数L≠0。

4.根据权利要求3所述的运输路段，其特征在于，一个运输路段组件(TMn)设计为具有位于外部的引导侧面(FS)的90°弧线，其中，起点(An)或者终点(En)的栅格坐标为p＝q＝0，并且终点(En)或者起点(An)的栅格坐标为p＝(L-r)并且q≠0，优选q＝(L-r)。

5.根据权利要求3所述的运输路段，其特征在于，一个运输路段组件(TMn)设计为具有位于内部的引导侧面(FS)的90°弧线，其中，起点(An)或者终点(En)的坐标为p＝q＝0，并且终点(En)或者起点(An)的坐标为p＝(L+r)并且q≠0，优选q＝(L+r)。

6.根据权利要求3所述的运输路段，其特征在于，一个运输路段组件(TMn)设计为具有位于外部的引导侧面(FS)的180°弧线，其中，起点(An)或者终点(En)的栅格坐标为p＝q＝0，并且终点(En)或者起点(An)的栅格坐标为p＝0并且q＝(L-2r)。

7.根据权利要求3所述的运输路段，其特征在于，一个运输路段组件(TMn)设计为具有位于内部的引导侧面(FS)的180°弧线，其中，起点(An)或者终点(En)的栅格坐标为p＝q＝0，并且终点(En)或者起点(An)的栅格坐标为p＝0并且q＝(L+2r)。