CN114079362A - 线性电机系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线性电机系统，特别是输送系统，例如多载体，包括：导轨，具有沿导轨分布布置的多个电磁体；至少一个载体，由导轨引导并可沿导轨移动，该载体包括用于与导轨的电磁体协作以移动载体的驱动磁体；控制装置，用于通过对电磁铁的相应控制来控制载体相对于导轨的运动，其中，控制装置配置成控制载体以进行摇动运动。

Description

线性电机系统及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种线性电机系统，特别是一种输送系统，例如多载体，包括：导轨，具有沿导轨分布布置的多个电磁体；至少一个载体，由导轨引导并可沿导轨移动，该载体包括用于与导轨的电磁体配合以移动载体的驱动磁体；控制装置，通过对电磁铁的相应控制来控制载体相对于导轨的移动。本发明还涉及一种操作这种系统的方法。

背景技术

线性电机在今天被广泛使用。例如，它们可用于在工厂中移动产品，尤其是输送产品。多载体特别有利于灵活输送最多样化的产品。它们尤其包括多个载体，即输送单元，它们可以单独地并且彼此独立地移动。在典型的多载体系统中，导轨本身是封闭的，即它实际上是无限的，从而能够进行旋转操作。

例如，在工厂中经常需要点动(jog)产品或产品数量，例如为了压缩散装材料或为了摇动液体。这通常通过振动板发生。这种板通常通过电动机，特别是交流电机产生机械振动，该电动机驱动经受不平衡的轴。在此不利的是，必须通过振动板提供复杂的附加机械系统，其不仅在供应方面而且在维护方面成本高。此外，振动板通常在工厂中形成固定且独立的工位，这意味着相应的产品必须专门输送并转移到振动板上。此外，摇动运动的运动曲线、其频率和/或其幅度通常是恒定的，或者例如只能手动调整。

发明内容

本发明的目的是点动产品，例如，以特别简单的方式移动进工厂。

该目的通过根据权利要求1的线性电机系统来满足，并且具体地在于，控制装置配置为控制载体执行摇动运动。

因此，线性电机系统有利地用于执行摇动运动，为此目的，在现有技术中通常提供单独的装置，例如振动板。在这方面，控制装置驱动载体执行运动的通常无论如何存在的能力用于执行摇动运动。因此不需要额外的装置进行摇动。相反，在最初提到的类型的线性电机系统中，本发明通常可以在没有任何附加硬件的情况下实现，即特别是仅通过在控制装置的软件中的相应实施来实现。由于摇动功能通常不受空间限制——即使得摇动不能只发生在特定位置，就像在单独的摇动站的情况一样——因此，包含线性电机系统的设施可以整体设计得更加紧凑。此外，该设施特别灵活。摇动功能也没有时间限制，但例如可以在过程中的任何所需位置和时间点执行。

摇动运动通常是在引导方向上，即在载体移动的“正常”方向上具有重复加速度变化的运动。当载体除了摇动运动之外静止不动时，摇动运动表示为沿导轨的往复运动。在这方面，移动路径很小。因此，摇动运动是微运动，这与沿导轨的“正常”运动(在本文中被指定为宏观运动)形成对比。术语微运动自然不限于微米范围内的运动，而只是指与正常运动或宏观运动相比，这种运动很小的事实。例如，宏观运动可以是工厂的两个工位之间的运动。宏观运动尤其可以是输送运动，即为了将产品从一个位置输送到下一个位置的运动。

通常也可以将摇动运动与“正常”运动相结合，即在“正常”运动或宏观运动期间进行摇动运动。在这种情况下，摇动运动表现为重复的速度增加和减小。例如，摇动运动可以通过载体的重复的、在每种情况下短暂的加速和随后的减速来产生。宏观运动期间的摇动运动也可以看成是载体惯性系统中的往复运动，随着宏观运动而运动。

就液体而言，人们也说“摇晃”(德语：Schütteln)而不是“摇动”(德语：Rütteln)。因此，术语“摇动(Rütteln)运动”也包括“摇晃(Schütteln)运动”的意思，特别是对于液体由载体移动的情况。

根据有利的实施例，摇动运动是振动。例如，载体的振动可有利地用于帮助粉状产品从载体排放。

摇动运动可以优选地具有至少10Hz、进一步优选地至少25Hz、进一步优选地至少50Hz的频率。替代地或另外地，频率可以优选地总计至多200Hz，进一步优选地至多150Hz。

替代地或附加地，摇动运动可以优选地具有至少0.5mm、进一步优选地至少1mm的幅度。幅度可以优选地总计至多5mm，进一步优选地至多3mm。幅度通常是两个偏转最大值之间总距离的一半，也就是说，它指的是发生摇动的零点。

摇动运动可以例如包括载体和/或沿载体的移动方向布置在载体处的1G、优选3G产品的至少一个加速度。

有利的示例包括具有运动轮廓的摇动运动，特别是相对于位置和/或速度，其至少基本上是波状的，例如正弦或三角形。

如果摇动运动是可设定的和/或可改变的，特别是关于摇动运动的频率、幅度和/或运动曲线，则是特别有利的。这允许在不同的过程中特别灵活地使用线性电机系统，特别是用于摇动不同的产品。因此，例如可以针对不同的产品，特别是不同的散装材料，例如大米、意大利面、糖、面粉，或者甚至更小的组装部件，和/或不同的液体，来不同地设置摇动运动。在多个载体的情况下，摇动运动是可单独设置和/或可单独改变的，特别是对于每个载体。

摇动运动随时间变化的实施例是特别有利的。原则上，摇动运动可以例如根据条件是可设定和/或可改变的，并且特别是在多个载体的情况下单独地针对每个载体。例如，时间流逝、载体相对于导轨的位置和/或由载体移动的产品的状态可以被视为条件。摇动运动的时间变化例如可以通过预定的和/或可预定的频率曲线和/或幅度曲线来实现，例如根据时间和/或位置。产品可以例如根据状态而表现不同，因此可以通过优化的摇动方法在过程中更快地对其进行进一步处理。例如，这适用于倒出产品以使其不含气泡的情况。

为了说明上面的描述办法进一步的优点，工业应用可以例如被认为是该松散材料，尤其是粉末，由摇动运动而被压缩。在这方面，理想的频率和/或幅度可以例如取决于状态，即针对不同的压缩状态，不同的频率和/或幅度可以是理想的。如果频率和/或幅度现在适应压缩状态，则压缩过程可以整体加速，因为基本上总是应用理想的频率或幅芭。在这方面，实际压缩状态可以例如由传感器确定或从已知的时间关系得出。其结果是，该方法可以缩短时间和/或相对于输送路径而缩短。类似的或更好的结果可以在更短的时间或在更短的距离来实现。上面所描述的不仅适用于频率和幅度，而且一般适用于摇动运动的所有特性，例如适用于摇动运动的运动曲线。

摇动运动例如可以以连续的、脉冲状或脉动的方式进行。它们的任何所需组合也是可能的。最终，可以根据需要预定义通常具有任何所需复杂性的摇动程序。

通常，每个载体可以根据条件，例如根据时间、位置和/或状态，在其摇动运动中，特别是关于频率、幅度和/或摇动运动的运动轮廓而设定，尤其单独地设定。由此尤其可以实现，在载体在导轨上的纵向运动的不同速度下，即在宏观运动期间，始终实现相同的摇晃质量或摇动质量或振动质量。

例如，还可以记录摇动运动，例如对于布置在载体上的特定产品和/或特定产品布置在载体上的时间段。对于敏感产品，例如，在制药行业，可以例如记录在灌装或包装过程中它们被点动或摇动的时间。例如，这也有利于多种组分的混合，例如粉末、液体等。

在有利的进一步发展，摇动运动可以在载体沿导轨的纵向运动期间进行。纵向运动例如可以是无论如何提供的载体的运动，例如输送运动。由于进一步发展，该运动所需的时间有利地也用于执行摇动运动。因此可以整体缩短过程。因此可以特别避免序列中的中断并且特别是不需要单独的摇动站。纵向运动通常是宏观运动，例如从一个站到下一个站的运动。在这个宏观运动中进行摇动，即微运动。

替代地或附加地，当载体处于静止状态时，即没有宏观运动时，也可以执行摇动运动。例如，如果产品在被供给到载体时要被点动，并且供给在静止状态下进行，则这可能是有利的。通常，因此例如可以优化与固定供给装置和/或排放装置相关的过程。

此外，摇动运动也可以例如与导轨的弯曲区段中的纵向运动结合以在产品上产生旋转的枢转运动。在弯曲部中，离心力作用在产品上，产品离开弯曲部时可以被摇动运动吸引，从而产生旋转的枢轴运动，也可以在更长的直线行程——由一维摇动运动驱动——中保持。因此，该方法特别适用于使由载体以旋转方式移动的液体枢转，例如为了特别好地混合液体的组分。

在另一实施例中，可以在相对于导轨的不同位置和/或导轨的不同区段中执行摇动运动，特别地可以选择位置和/或区段。由此进一步提高了使用线性电机系统进行摇动的灵活性。如果可以在相对于导轨的任何期望位置和/或在任何期望时间执行摇动运动，则是特别有利的。

进一步的优点是，线性电机系统例如可以包括多个载体，特别是可以相互独立地移动的载体。优选地，可以控制多个或所有载体以执行摇动运动，特别是彼此独立地进行。

原则上，控制装置可以例如配置为控制至少两个载体以进行同步的纵向运动。因此，例如，可以用至少两个载体输送产品或容器。更大的产品或容器因此也可以特别被输送。

在另一有利示例中，线性电机系统包括至少两个载体，其中控制装置配置为控制载体执行同步摇动运动。这在至少两个载体一起携带和/或移动产品的情况下被证明是有利的。因此，特别是在载体之间协调摇动运动，使得载体之间的间距不改变。这在产品夹在两个载体之间的那些应用中被证明特别有利。

载体可以优选地在导轨上被机械地引导，特别是通过滚子引导件。

此外，最初提到类型的线性电机系统的控制装置通常配置为调节载体的运动，特别是基于反馈信息例如位置信息。这允许载体沿着导轨精确移动。例如，可以提供速度调节、位置调节、加速度调节、电流调节和/或力调节。在控制装置还配置为调节载体运动的情况下，该调节因此通常涉及导轨的纵向方向。与此相关，例如，可以调节载体的位置、速度和/或加速度，和/或由电磁体施加在载体上的力。

根据另一有利的实施例，控制装置可以包括用于载体的运动调节，特别是位置和/或力调节，其中摇动运动可以通过运动调节来执行。在这方面，摇动运动的期望运动轮廓可以例如作为输入信号传输到运动调节。运动轮廓可以在控制装置中生成，例如来自预定义数据，例如来自所需频率、所需幅度和/或来自预定义运动轮廓形状的选择。控制装置例如可以具有用于从预定义数据生成运动轮廓，例如位置发展和/或力发展的控制库。控制库应理解为存在于或在控制装置中使用并且提供从预定义数据计算运动轮廓的功能的软件库。这样的控制库一般不仅可以在线性电机系统的控制装置中实现，还可以在例如过程控制系统中实现。

本发明的目的还通过根据针对本发明的独立权利要求的方法来满足，即通过操作线性电机系统，特别是输送系统(例如多载体系统)，特别是上述类型的线性电机系统的方法来满足，其中该线性电机系统包括：导轨，具有沿导轨分布布置的多个电磁体；由导轨引导并可沿导轨移动的至少一个载体，该载体包括用于与导轨的电磁体配合以移动载体的驱动磁体；控制装置，通过对电磁铁的对应控制来控制载体相对于导轨的运动，其中该方法包括控制载体以进行摇动运动。

在该方法期间，产品或产品数量可以例如布置或变得布置在载体处。例如，产品可以设置在载体上或连接到载体的支撑件上。例如，产品也可以紧固到载体。例如，产品也可以悬挂在载体上。产品还可以布置在布置在载体处的容器中。在载体处布置的相同种类的可能性自然适用于容器。例如，可以在产品或容器布置在载体处时或者也在产品或容器被供给到载体和/或从载体排放时执行摇动运动。

产品尤其可以是散装材料和/或液体。例如，产品可以包括粉末、沙子、小部件等。然而，通常也可以点动固体物体。通常，由载体移动的物体因此可以例如是产品、一定数量或数目的产品，和/或例如用于一定数量或数目的产品的容器或其他载体。容器同样可以具有多种形状，例如，它可以是袋子、盒子、罐子或坛子。

根据有利的进一步发展，设置在载体处的产品通过摇动运动来操纵。因此，可以以简单的方式影响产品的状态。例如，产品可以被压缩、松散、对齐、混合和/或脱气。

在另一实施例中，产品通过摇动运动从载体中排放。可以通过摇动运动以简单的方式支持产品的排放。例如，排放可以包括清空和/或清洁产品容器。例如，排放也可以包括倾倒，其中然后以有利的方式附加地发生摇动以加速倾倒、调节倾倒和/或实现更彻底的倾倒。

在另一示例中，多个产品被布置在载体处，其中多个产品通过摇动运动被分类。可以通过摇动运动以简单的方式支持分类过程。例如，通常也可以在摇动运动的支持下筛分产品。

例如用于将散装材料或液体填充到容器中的填充系统形成了例如根据本发明的方法或根据本发明的线性电机系统的另一示例性应用。在这方面，线性电机系统可以例如用于将容器定位在供给装置处和/或输送容器。由于本发明，在此可以以简单的方式点动产品或容器，特别是在此期间不必将容器转移到单独的摇动装置，例如振动板。

应当理解，本文描述的方法还可以在相对于设备描述的各个特征和实施例的意义上进一步发展，特别是线性电机系统和输送系统，反之亦然。

附图说明

下面将参考示意图仅通过示例来解释本发明。

图1显示了配置为输送系统的线性电机系统。

图2示出了图1输送系统的弯曲区段。

图3示出了图1的输送系统的横截面，其中横截面垂直于导轨。

图4显示了具有摇动运动的不同运动路径的绘图。

具体实施方式

图1中示出了根据本发明的构造为多载体系统的输送系统10。输送系统10包括多个线性电机12，这些线性电机成排布置，使得载体14沿导轨16的连续且在该情况下的旋转运动是可能的。输送系统10还包括多个载体14，其形成输送系统10的单独输送元件并且可以通过线性电机12沿着导轨16移动，特别是彼此独立地移动。

图2以放大视图示出了输送系统10的弯曲区段。此处仅示出了一个载体14，其可沿着导轨16移动，即通过线性电机12。用于控制线性电机12的不同电子装置在导轨16远离载体14的一侧可见，即在弯曲部内。

在图3中，输送系统10以剖视图和放大的形式示出。在导轨16处可移动地引导的承载件14是可见的。在这方面，载体14可沿着引导轴线18或运动轴线移动。为了沿引导轴线18移动，载体14由布置在导轨16处并且沿其均匀分布的多个电磁体20控制。在这方面，电磁体20与永磁体22协作，永磁体22布置在载体14上并且也可以称为驱动磁体，用于驱动载体。

载体14在导轨16处被机械地引导，即通过滚子引导件。所述滚轮引导件包括在载体14处的导轮24和在导轨16处的导向轨26。载体14在这方面被保持在导轨16处，特别是通过永磁体22。

输送系统10还包括位置检测装置28。例如，所述位置检测装置可以形成为沿着导轨16延伸的一系列多个磁传感器。例如，永磁体30可以设置在载体14处，其可以被指定为位置磁体并且在图2中可见。

输送系统10还包括控制装置，该控制装置未单独示出并且配置为以有针对性的方式控制电磁体20以便沿着导轨16或引导轴线18移动载体14。在这方面，位置检测装置28将与载体14相对于引导轴线18的位置有关的位置信息返回给控制装置。控制装置基于位置信息调节载体14的运动。

控制装置配置为控制载体以进行图3中双箭头所示的摇动运动32。当静止时，摇动运动32例如形成为沿着引导轴线18相对快速且较小的来回运动，例如以至少10Hz的频率和/或至多5mm的幅度。这可以仅通过在控制装置的控制下向电磁体20施加相应的电流来实现。线性电机系统10(在其大部分典型设计的框架内并且具有无论如何通常存在的部件)现在用于附加地提供摇动功能。例如，该功能可以仅通过相应的软件实施来实现，并且还可以例如以简单的方式进行改装。由于集成的摇动功能，一方面可以省去额外的摇动装置，另一方面，可以灵活地并根据需要点动布置在载体14处的产品，例如在导轨的任何所需位置处、在任何期望的时间点和/或以任何期望形式的摇动运动32，特别是关于摇动运动32的频率、幅度和/或运动轮廓。此外，摇动可以发生在载体14的静止和纵向运动期间。控制装置的摇动功能优选地可以自由编程。通常优选的是，摇动运动32的参数，即特别是运动轮廓、频率和/或幅度，在操作期间，特别是“在运行中”可以是可设置和/或可改变的。

图4示出了载体的不同运动路径的绘图，其中横坐标代表时间并且被指定为t，并且其中纵坐标代表载体相对于导轨的位置并且被指定为x。x方向因此对应于图3中标记的引导轴线18。

第一运动路径34示出了当载体相对于其“正常”运动或宏观运动处于静止时发生摇动运动32的情况。作为示例，这里的摇动运动32具有波状的、特别是正弦的运动轮廓。在摇动运动32期间，载体围绕初始位置反复偏转。特别是在这方面的幅度最多为几毫米。在时间上摇动运动之前和之后，载体完全静止，即它相对于宏观运动是静止的并且也没有被点动。在图4中，这由运动路径34的水平部分表示。

第二运动路径36示出了在载体执行宏观运动(例如在线性电机系统中的一个站到另一个站之间的运动)的同时发生摇动运动32的情况。宏观运动在这里由具有恒定速度的运动形成。在宏观运动期间的特定时间段内执行摇动运动32，特别是在宏观运动的速度不改变的情况下。摇动运动32在此同样具有特别是正弦曲线的波状运动轮廓。然而，在这方面，摇动运动32跟随载体的移动的期望位置并且围绕它摆动。宏观运动以恒定速度发生并且在时间上在摇动运动32前后没有摇动运动。在图4中，这由具有恒定节距的运动路径36的直线部分表示。

附图标记列表

10 输送系统

12 线性电机

14 载体

16 导轨

18 引导轴线

20 电磁体

22 驱动磁体

24 导轮

26 导向轨

28 位置检测装置

30 定位磁体

32 摇动运动

34 运动路径

36 运动路径

Claims (15)

1.一种线性电机系统(10)，特别是输送系统，例如多载体，包括：

导轨(16)，具有沿导轨分布设置的多个电磁铁(20)；

至少一个载体(14)，由导轨(16)引导并能够沿导轨(16)移动，并且包括驱动磁体(22)，用于与导轨(16)的电磁体(20)协作以移动载体(14)；和

控制装置，用于通过对电磁铁(20)的相应控制来控制载体(14)相对于导轨(16)的运动，

其特征在于，控制装置配置成控制载体(14)以进行摇动运动(32)。

2.根据权利要求1所述的线性电机系统(10)，其中摇动运动(32)是振动。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的线性电机系统(10)，其中摇动运动(32)包括至少10和/或至多200Hz的频率。

4.根据前述权利要求中任一项所述的线性电机系统(10)，其中摇动运动(32)包括至少0.5mm和/或至多5mm的幅度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的线性电机系统(10)，其中摇动运动(32)具有运动轮廓，特别是关于位置和/或速度的运动轮廓，其至少基本上是波状的，例如，正弦或三角形。

6.根据前述权利要求中任一项所述的线性电机系统(10)，其中摇动运动(32)是可设置的和/或可改变的，特别是根据条件，特别是关于摇动运动(32)的频率、幅度和/或运动轮廓，和/或

其中摇动运动(32)随时间变化。

7.根据前述权利要求中任一项所述的线性电机系统(10)，其中摇动运动(32)能够在载体(14)沿导轨(16)的纵向运动期间执行。

8.根据前述权利要求中任一项所述的线性电机系统(10)，其中摇动运动(32)可以在相对于导轨(16)的不同位置和/或导轨(16)的不同区段中执行，特别是其中可以选择位置和/或区段。

9.根据前述权利要求中任一项所述的线性电机系统(10)，其中，线性电机系统(10)包括多个载体(14)，所述多个载体能够被控制以执行摇动运动(32)，特别是彼此独立地执行摇动运动。

10.根据前述权利要求中任一项所述的线性电机系统(10)，其中，线性电机系统(10)包括至少两个载体(14)，控制装置配置成控制载体(14)以进行同步摇动运动(32)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的线性电机系统(10)，其中控制装置包括用于载体(14)的运动调节，特别是位置和/或力调节，

其中摇动运动(32)能够通过运动调节来进行。

12.一种操作线性电机系统(10)的方法，线性电机系统特别是输送系统，例如多载体系统，尤其是根据前述权利要求中任一项所述的线性电机系统(10)，

其中线性电机系统(10)包括：

导轨(16)，具有沿导轨(16)分布设置的多个电磁铁(20)；

至少一个载体(14)，由导轨(16)引导并能够沿导轨(16)移动，并且包括驱动磁体(22)，用于与导轨(16)的电磁体(20)协作以移动载体(14)；和

控制装置，用于通过对电磁铁(20)的相应控制来控制载体(14)相对于导轨(16)的运动，

其中该方法包括控制载体(14)以执行摇动运动(32)。

13.根据权利要求12所述的方法，其中产品布置在载体(14)处，并且其中，通过摇动运动(32)操纵产品，特别是压缩、松开、对齐、混合和/或脱气。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的方法，其中产品布置在载体(14)处，并且其中产品通过摇动运动(32)从载体(14)排出，例如用于清空和/或清洁产品容器，和/或产品被供给到载体(14)。

15.根据权利要求12至14中任一项所述方法，其中多个产品布置在载体(14)处，并且其中，通过摇动运动(32)对多个产品进行分类。

Images