CN116547616A - 呈长定子线性马达形式的运输装置 - Google Patents

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Abstract

为了简化呈长定子线性马达形式的运输装置(1)的投运试验，规定了：基于驱动线圈(AS)的电气致动变量的时间顺序来检查运输装置(1)的热设计(TA)和/或电气设计(EA)和/或机械设计(MA)，该电气致动变量用于实施产品流束(P)，并且在调试之前，如果因为热设计(TA)和/或电气设计(EA)和/或机械设计(MA)使产品流束(P)无法实施，则改变带有热和/或电气和/或机械构造的运输装置构造(TK)。

Description

呈长定子线性马达形式的运输装置
技术领域
本发明涉及一种用于起动呈长定子线性马达形式的运输装置的方法，该运输装置包括多个驱动线圈，这些驱动线圈布置在定子上，以及多个运输单元，这些运输单元在运行期间沿着定子同时地运动，运输单元用来输送产品，以及由运输装置通过以下方式产生预先给定的产品流束：使用针对在运输装置的运行期间运输单元的运动的预先给定的规则而产生运输单元沿着定子运动用于产生产品流束的运动运动的运动轮廓(运动布型)。
背景技术
在线性马达中，设有主部件(定子)和副部件(转子)，该副部件布置成可相对于主部件运动。驱动线圈布置在主部件上，并且驱动磁体布置在副部件上；或者，反之亦然。驱动磁体设计为永磁体、电气线圈或短路绕组。驱动线圈是通电的电线圈，用于通过施加线圈电压来产生电磁场。由于驱动磁体和驱动线圈的(电)磁场的相互作用，力作用在副部件上，这些力使副部件相对于主部件运动。线性马达可以设计为例如同步电机或异步电机。线性马达的驱动线圈沿运动方向布置，或者布置在运动平面中。副部件可以沿着该一个运动方向运动，或者在运动平面中在两个运动方向上自由地运动。短定子线性马达和长定子线性马达之间也可以有区别，在长定子线性马达中，副部件比主部件短或小，而在短定子线性马达中，主部件比副部件短或小。
本发明涉及长定子线性马达，其明确地包括线性长定子线性马达(具有在(一个)运动方向上的运动)和平面长定子线性马达(具有在运动平面中的运动，通常也称为平面马达)。在长定子线性马达中，多个副部件通常沿着主部件(在运动方向上或在运动平面中)同时且彼此独立地运动。长定子线性马达因此经常用在电磁运输系统中，在该电磁运输系统中，用于执行运输任务的多个运输单元(副部件)同时运动。
长定子线性马达是现有技术中已知的。在长定子线性马达中，驱动线圈在运动方向上彼此相继地布置，或在运动平面中沿着支承结构彼此相邻地布置。布置在支承结构上的驱动线圈形成长定子线性马达的定子，该定子在运动路线上延伸。驱动磁体，无论是永磁体还是电磁体，都布置在转子上并生成磁激励场。在运输装置中，转子起到用于运动物体的运输单元的作用。如果驱动线圈在转子的区域中通电，则产生电磁驱动磁场，该电磁驱动磁场与驱动磁体的激励场相互作用，以在该转子上产生驱动力。通过控制该驱动线圈的通电，可以生成运动的驱动磁场，借助于该驱动磁场，转子可以在长定子线性马达的运动方向上或其运动平面中运动。优点在于，大量的转子可以在同一时间在定子上彼此独立地运动。在这种情况下，已经知道借助于定子模块以模块化方式构建长定子线性马达。在定子模块上布置特定数量的驱动线圈。随后单独的定子模块连结到一起，形成具有期望长度和/或形状的定子。例如，WO 2015/042409 A1公开了这样一种模块化地构建的线性长定子线性马达。US 9,202,719 B1公开了呈平面马达形式的长定子线性马达，其包括定子模块。
通过藉由施加线圈电压使驱动线圈通电，定子模块中也生成热量，其结果是定子模块的温度会上升。因此，已经知道冷却线性马达的定子。例如，US 5,783,877 A或US 7,282,821 B2公开了带有多个导管的线性马达的定子的冷却部，导管布置在定子中或与定子接触的部件中，冷却剂通过这些导管传导。因此，冷却剂从定子吸收热量并将之发散。
然而，对长定子线性马达的定子(该定子可能延伸很大的长度)的冷却是结构上复杂的，并且也会增加成本，特别是对于长定子的长度，诸如当作为运输装置使用时，。
平面马达的定子通常也必须进行冷却，特别是因为在平面马达中，保持运输单元以便通过电磁力悬浮在定子上方，这通过对驱动线圈适当地通电来实现。不仅是用于运动运输单元的驱动力，而且还是必须借助于驱动线圈生成悬浮力。在DE 10 2017 131 324 A1中可以找到冷却平面马达的定子的示例。
为了使驱动线圈通电，提供了电力电子设备，这些电力电子设备实施驱动线圈的所需的电气控制变量，例如线圈电压、线圈电流或磁通量。在电力电子设备中，内置的电气部件部分在运行期间负载，例如通过流过它们的电流。然而，可允许的电流受到部件部分和/或电力电子设备的电气构造的限制。
在运输单元沿着定子运动期间，由于移动的运动学因素(位置、速度、加速度、抖动(加速度的时间导数)和冲击(加速度的二重时间导数)随时间变化的缘故，力和力矩也作用于运输单元上。这些力也受到运输装置上的负载(要输送的物体的质量和位置)的影响。驱动力也起作用，用于移动运输单元，例如沿运动方向和横向于该运动方向移动，或沿运动平面中的路线或者正交于该路线运动。在平面马达中，驱动线圈也生成这样的悬浮力，该悬浮力作用在运输单元上并且允许运输单元磁性地悬浮在运动平面的上方。特别是在线性长定子线性马达中，力和力矩也可以作用在运输单元上，这些力和力矩必须由运输单元的机械引导件吸收以便防止运输单元在运动期间飞出运输路径。例如，离心力呈曲线作用于运输单元上，这些力试图将运输单元抬离运输路径。当运输单元在运动平面中运动时，例如倾斜力矩可能由于负载的缘故而起作用，这些力矩试图将运输单元抬离运输路径。离心力也可以在运动的弧形平面的区域中作用于平面马达中。外力也可以作用在运输单元上，例如用于处理由运输单元输送的产品的处理工位中的处理力。
运输单元沿运输路径的引导可以是机械的，例如借助于运输单元和运输路径上的相互作用的机械引导部件(诸如滚子、滑动表面、球体等)，但也可以是磁性的，例如由于运输单元上的驱动磁体的缘故，驱动磁体与引导结构的磁性部件相互作用。这种引导件的组合也是可以设想的。线性长定子线性马达中的引导件通常是机械和磁性的。例如，在EP 3457 560 A1中公开了一种用于线性长定子线性马达的运输单元的引导件。在平面马达中，通常不提供机械引导件，或仅仅在一些部段中提供，并且替代地基于电磁悬浮力来引导运输单元。例如，在WO 2018/176137 A1中公开了一种用于平面长定子线性马达的运输单元的引导件。
最后但并非最不重要的是，长定子线性马达的驱动线圈的电力供应在运行期间也必须得以确保。由于长定子线性马达的大的空间范围，并且由于内置的驱动线圈的数量多的缘故，电力供应通常由多个电气供给源提供，每个供给源为多个驱动线圈供应电能。运输单元的瞬时运动(加速、减速)对电力供应特别关键，因为与以恒定速度运动相比需要更高的电力。特别是当大量的运输单元同时加速时(例如在停止或紧急停止后)，可能需要高水平的电力。在平面马达的情况下，运输单元的电磁悬浮也需要大量的电能。在由驱动线圈实现的电磁开关的情况下，也需要更多的电能用于电磁开关设置，因为除了在运动方向上的力之外，驱动线圈还必须生成与之横向的力。
最后但并非最不重要的，运输单元的磨损状态也会影响所需的电能。例如，如果运输单元和引导结构之间的摩擦力由于磨损的缘故而增加，则可能需要更大的力用于运动，并且因此可能需要更多的电能用于运动。
因此，对于长定子线性马达，重要的是借助于热设计(冷却)、机械设计(作用力和力矩)和电气设计(对驱动线圈的电力供应、用于生成驱动线圈的电气控制变量的电力电子设备)来确保相关联应用和相关联长定子线性马达的无干扰运行。
发明内容
因此，本发明的目的是简化呈长定子线性马达形式的运输装置的起动。
根据本发明，这一目标通过独立权利要求1的特征实现。因此，使用用于产生产品流束的驱动线圈的电气控制变量的时间(变化)走向(时间走势，时间曲线)来检查运输装置的热设计和/或电气设计和/或机械设计，并且在起动之前，如果由于热设计和/或电气设计和/或机械设计的缘故不能实施产品流束，则改变带有热和/或电气和/或机械构造的运输装置构造。通过检查运输装置构造中的热、机械和电气构造，甚至在运输装置实际起动之前，就可以检查是否可以利用该运输装置构造实际地产生期望的产品流束。如果不能产生产品流束，则可以改变运输装置构造，直到产品流束可以实施。以这种方式，可以在起动之前识别产品流束的实施中可能的问题，并且可以通过改变运输装置构造来消除这些问题，因此可以预期在起动后之，在运行期间没有进一步的问题，或者至少仅仅有少数问题。这意味着运输装置可以比以前更容易、更有效地投入运行。也可以用这种方法设计运输装置。
可以重复确定机械、电气或热状态以及改变运输装置构造的步骤，如果必要的话，直到可以用当前的运输装置构造实施处理流程。因此，起动可以非常可靠地进行，并且也可以识别和消除不能立即识别的运输装置构造的构造中的变化的相互依存的关系。
驱动线圈的电气控制变量的时间走向优选地通过对用于产生处理流程的运输单元的运动进行模拟来指定(预先给定)，并且在处理中，确定驱动线圈实施运动所需的电气控制变量。在这种情况下，有利的是也重复这一检查步骤。模拟允许将对于产品流束的各种假设和规定考虑在内，因此，检查可以有利地仅仅限于某些特别关键的情况。
本发明的进一步有利的实施例和优点可以在从属权利要求和本发明的以下描述中找到。
附图说明
在下文中，参考图1至图2将更详细地描述本发明，图1和图2以非限制性方式示意性地以示例的方式示出了本发明的有利实施例。在附图中：
图1示出了呈长定子线性马达形式的运输装置的实施例，以及
图2示出了带有长定子线性马达的运输装置的起动的流程图。
具体实施方式
图1示出了呈线性长定子线性马达形式的运输装置1，下文将参考该运输装置对本发明进行描述，但不限于一般情况。运输装置1通常由多个单独的定子模块Sm组成，其中m>1(为清晰起见，不是所有的定子模块都在图1中进行了标示)，这些模块组装以形成长定子线性马达的定子2。为此，定子模块Sm可以布置在优选地固定的支承结构(为清晰起见没有示出)上。大量的驱动线圈AS布置在定子2上。多个驱动线圈AS通常布置在定子模块Sm上(为清晰起见，图1中只对于定子模块Sm中的一些示出)。定子2为多干个运输单元Tn(其中n>1)形成运输装置1的可能的运输路线，运输单元Tn可以沿着该路径运动。运输路线可以是封闭的或开放的。运输路线也可以具有不同的分支Zk(其中k≥1)，这些分支又可以是开放的或封闭的。该运输路线的分支Z1、Z2可以通过开关W相互连接，使得运输单元Tn可以从一个分支Z1换到另一个分支Z2，并且在那里进一步运动。开关W可以是机械的或者也可以是电磁的，例如在EP 3 109 998 B1中所述。设置该开关中的电磁开关可以借助于驱动线圈AS(如EP 3109 998B1中的)和/或借助于附加的开关线圈来实现。在平面的长定子线性马达中，可以在运动平面中选择运输单元Tn的运输路线。
定子模块Sm也可以设计为不同的几何形状，例如直线模块或曲线模块，以便能够产生具有不同几何形状的运输路线。对运输路线的几何形状没有限制，并且运输路线可以在一个平面中，或者在空间中的任何地方。
运输路径也可以形成于来自输送装置的除长定子线性马达之外的一些部分中。例如，运输单元Tn的返回路径可以设计为简单的输送带，因为对返回的运动精度没有需求。也可以结合线性和平面长定子线性马达。例如，在由线性长定子线性马达相互连接的处理工位的区域中，可以提供平面长定子线性马达。
由控制单元4控制运输单元Tn的运动和相关的涉及的驱动线圈AS的致动以及对运输单元Tn的沿运输路线的位置检测也是众所周知的，例如从EP 3 385 110A1和EP 3 376166A1已知。通常，提供多个控制单元4，多个控制单元中的每个控制单元会控制多个驱动线圈AS，并且多个控制单元连接到更高层次的系统控制单元5(例如通过数据通信总线)，如图1所示。
运输单元Tn的设计也可以是任意的，并且不同的运输单元Tn也可以在运输装置1上运动，例如具有不同尺寸的运输单元Tn或者具有用于输送不同的产品或在不同制造阶段中的产品的不同产品容器的运输单元Tn。
沿着运输路线也可以提供多个处理工位6。由运输单元Tn输送的产品可以在处理工位6中处理。原则上，可以提供任何处理，处理例如可以是对产品的某个制造或组装步骤，改变产品在运输单元Tn上的定向，填充过程，对产品的测量，产品的检查等。为此所需的处理装置6a设置在处理工位6中。运输单元Tn可以停止在处理工位6中，或者在运输单元Tn运动时，处理也可以在处理工位6中进行。产品也可以从运输单元Tn移除以便处理，并且随后放回到相同或不同的运输单元Tn上。处理工位6也可以用于产品的向内传递或向外传递。在向内传递期间，产品放置在运输单元Tn上，并且在向外传递期间，所述产品从运输单元Tn上移除。在向外传递时，产品通常已经完成或者已经到达计划的终点位置，或者其作为废品移除。
通过在运输单元Tn的区域中利用线圈电流(例如，通过施加线圈电压)使驱动线圈AS通电，生成驱动磁场，该驱动磁场与运输单元Tn上的驱动磁体(为清晰起见，未在图1中示出)以已知的方式相互作用，以便以期望的方式移动运输单元Tn。为了移动运输单元Tn，通过对驱动线圈AS的适当控制，驱动磁场在运动方向上进一步运动。为此，控制单元4在控制运输单元Tn的运动的每个时间步骤中，例如在毫秒范围中，确定主动涉及在运输单元Tn的运动中的驱动线圈AS所需的电气控制变量，例如要施加于这些主动驱动线圈AS的线圈电压。
作为驱动磁场和驱动磁体的相互作用的结果，驱动力作用在运输单元Tn上，这些力也可以以这样的方式作用，使得力矩作用在运输单元Tn上。例如，如果沿运动方向观察在运输单元Tn的两侧上都设有驱动磁体，并且在定子2的两侧上都设有驱动线圈AS，则在两侧上、在运动方向上可以生成不同的驱动力，这些力随后在运输单元Tn上产生力矩。通过驱动线圈AS和驱动磁体的适当布置，可以在所有或某些空间方向上生成驱动力。驱动力通常沿运动方向作用，以便使运输单元Tn向前移动。通常，驱动力也生成为横向于运动方向，例如用于开关中的电磁开关设置，或者用于补偿外力。在平面长定子线性马达1中，也会生成正交于运动平面的驱动力以便保持运输单元Tn悬浮(漂浮)。
驱动力用于与运输单元Tn一起实现运输单元Tn的运动的特定的运动轮廓，例如具有特定的运动学变量，诸如位置、速度、加速度、抖动(脉动，Ruck)等。运动轮廓是这种运动学(因素)变量的时间走向，或者说，等同地，这种运动学(因素)变量对于运输单元Tn沿着定子2的位置的曲线。
运输单元Tn沿着定子2的运动通常不是决定性的，即，其不能事先说哪个运输单元Tn将会在定子2的哪个位置处，或者运输单元Tn在某一特定时间点时或特定位置处有什么速度或加速度。对此可能有很多原因，下面提到原因中的一些作为示例。例如，在开关W处需要开关仲裁(Weichenarbitrierung)，作为其结果，确定了如果两个运输单元Tn想在同一时间行进通过开关W，则允许哪个运输单元Tn行进通过开关W。可以在定子2的不同分支Zk或部段上设有相同的处理工位6，以便增加可能的产品流(束)。哪个产品并且因此哪个运输单元Tn被引导到哪个处理工位6，这由更高层次的控制器使用某些标准(例如在处理工位6上游的等待的运输单元Tn的数量)来决定。借助于碰撞监控，可以确保彼此相继地行进的运输单元Tn不会彼此碰撞。彼此相继地行进的运输单元Tn之一的运动可以根据预先给定的标准来改变，以便碰撞避免。产品可以在缓冲器中进行缓冲，直到处理工位6变得空闲。也可以设有随机的质量检查，其中在运输单元Tn上运动的任何产品会被从产品流束移除并且接受质量检查。它可以随后重新结合到产品流束中。涉及产品流束的实施方式的运输单元Tn的运动轮廓相应地根据用于运输单元Tn的运动的预先给定规则而产生。预先给定的规则用于控制运输单元Tn的运动，也就是说，运输单元Tn要如何沿着定子2运动。
出于这个原因，期望的产品流束通常设置在呈长定子线性马达形式的运输装置1中，例如在更高层次的控制器中，诸如在系统控制单元5中。产品流束仅仅预先给定沿着定子2的特定位置，这些位置将由运输单元Tn到达，例如从起始位置(例如，向内传递点)到结束位置(例如，向外传递点)，或者要触及的开关。在起始位置和结束位置之间，也可以在产品流束中设有某些处理步骤，这些步骤将在所设的处理工位6中进行。运输单元Tn可以在针对运输单元Tn的运动的预先给定的规则的框架内，以任何可能的方式在这些位置之间运动。产品在运输单元Tn上沿着定子2运动，例如在系统控制单元5的控制下，以便产产生品流束。为此，系统控制单元5可以为运动运输单元Tn中的每一个单元在预先给定的时间步骤中，例如在毫秒范围内，确定目标运动变量，例如目标位置或目标速度，该目标变量将由运动的运输单元Tn中的每一个单元在该时间步骤中实施。根据以这种方式确定的目标运动变量，控制单元4随后确定电气控制变量，例如线圈电流、线圈电压或磁通量，借助于这些电气控制变量，涉及在运输单元Tn的运动中的主动驱动线圈AS通电，以便在相关的时间步骤中设置目标运动变量。
控制单元4和系统控制单元5可以实施为基于微处理器的硬件单元，对应的软件在该硬件单元上执行。实施为集成电路，诸如特定用途集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)，或可编程逻辑控制器(PLC)也是可能的。可以规定一个硬件单元，或者对运输单元Tn的运动和/或驱动线圈AS的致动的控制也可以在多个硬件单元之间划分。
产品流束一般可以利用多个不同的路径并且利用运输单元Tn的不同运动轮廓来产生。运动轮廓描述了运输单元Tn的运动的运动学，即，特别是运动变量，位置、速度和/或加速度(以及可选地还有它们的其他时间导数)随时间的变化，例如在控制运输单元Tn的运动的每个时间步骤中。在速度或加速度(或它们的其他时间导数)的情况下，运动学也可以根据定子2上的位置来描述。例如，处理步骤可以在多个相同的处理工位6上执行，仅仅在产品在运输单元Tn上的运动期间才决定要接近哪个处理工位6。或者，定子2上的一特定位置可以通过几条路径到达，只有在产品在运输单元Tn上运动期间才决定采取哪条路径。运动轮廓也可以受到碰撞避免和其他更高层次的控制算法的影响。
然而，运输单元Tn的运动缺乏决定性使得呈长定子线性马达形式的运输装置1的起动相当困难，因为有时仅仅在起动后才发现，运输装置1的运输装置构造不适于利用运输单元Tn实现期望的产品流束。
运输装置构造包括长定子线性马达的机械构造和/或长定子线性马达的热构造和/或长定子线性马达的电气构造，即运输装置1如何、用什么部件和/或有什么限制来机械地和/或热地和/或电气地构建。
机械构造包括，例如，运输装置1在空间中的几何形状，或者更具体地，定子2和/或运输单元Tn的几何形状，可选地也包括运输单元Tn上的产品容器的几何形状，和/或作用在运输单元Tn上的允许的力的力规定(也可以包括力矩规定)和/或运输单元Tn的允许的运动参数。热构造包括，例如，对定子2或其一些部分的冷却。长定子线性马达的电气构造包括，例如，对定子2的驱动线圈AS的电力供应和/或用于对驱动线圈AS供应电力的电力电子设备的构造。
允许的运动参数可以是，例如，运输单元Tn的最大允许的运动变量，诸如最大允许的速度或最大允许的加速度。可以为每个单独的运输单元Tn，或者为相同类型的多个运输单元Tn，或者为要输送的特定产品预先给定至少一个允许的运动参数。也可以使允许的运动参数取决于定子2的几何形状和/或输送的质量。例如，当输送较大质量时，可以预先给定较低的允许速度。与在运输路线的平直部分上相比，在曲线中可以预先给定更低的允许速度。
电力电子设备的构造可以包括，例如，电力电子设备的特定部件或元件的允许的电功率值，例如，流过某些部件或元件的最大允许的电流。
为了生成运动的驱动磁场以便使运输单元Tn运动以产生运动轮廓，在运输单元Tn的区域中的驱动线圈AS利用线圈电流通电，线圈电流通过施加线圈电压而得。驱动线圈AS的功率损耗会生成热量，该热量加热定子2或定子2的定子模块Sm。对定子2的加热主要地取决于运动轮廓，但也取决于每单位时间的运动周期数量。运动轮廓，例如沿着定子2的速度-时间走向(曲线)或位置-时间走向(曲线)，在很大程度上取决于要实施的产品流束，该产品流束要通过运输装置1产生。运动轮廓可以由系统控制单元5产生，并且可以包括例如沿着定子2的加速(也可以减速的意义上的)、停止、起动、恒速阶段、速度坡度等。然而，加热也取决于其他影响(因素)，诸如开关仲裁、碰撞避免、彼此相继地行进的运输单元Tn之间的距离，即很大程度上取决于由系统控制单元5对产品流束的实施。每单位时间的运动周期的数量是每单位时间在定子2的特定部分之上行进的运输单元Tn的数量。每单位时间的运动周期越多，则驱动线圈AS必须更频繁地通电。在运输装置1的运行期间，沿着定子2的热量产生因此可能非常不同，例如在定子2的各个定子模块Sm中或者在单独的驱动线圈AS中。
例如由于高加速度或大运输质量或在用于开关设置的电磁开关的区域中所致而需要大线圈电流、但是仅仅很少地在定子模块Sm上执行的运动轮廓，将很少导致热问题，因为定子模块Sm有足够的时间被动地发散生成的热量，例如经由热传导去至支承结构中或热辐射到环境中。然而，如果这种运动轮廓经常在定子模块Sm上执行，则由此生成的热量可能不再能容易且被动地发散。如果运动周期的数量足够多，即使是需要相对较低电流的运动轮廓也会导致热问题。
热问题在此特别理解为定子2或定子模块Sm上的热负荷，但是也包括单独的驱动线圈AS上的热负荷，在此处预先给定的最大温度被超过，在该温度下定子2或定子模块Sm的部件，诸如线圈绕组、绝缘漆、围绕驱动线圈AS的浇铸材料、电子部件等将损坏甚至破坏。
定子2、例如特定的定子模块Sm的主动冷却部7因此经常设在运输装置1的特定点处(图1)。定子2主动冷却的部段也称为冷却部段KA。冷却部7可以以不同的方式实施。主动冷却部7包括，例如，冷却回路，该冷却回路使冷却介质经过定子2的冷却部段KA循环，以便吸收热量并将所述热量从定子2发散(如根据图1的示例中)。然而，冷却部7也可以采取具有风扇或具有热电模块的散热器的形式。所设有的主动冷却部7具有已知的冷却能力。相反，对于被动冷却，冷却纯粹是通过所得的自然热传导去至其他较冷的部件和/或借助于热辐射去至环境中进行。
可以沿着运输路线设有多个主动冷却部7，其中每一个冷却部会冷却(一个)冷却部段KA。冷却部7，例如冷却回路，也可以主动地冷却多个定子模块Sm或仅仅定子模块Sm的一个部件。主动冷却部7的冷却回路可以被串联地引导经过多个冷却部段KA(如图1中)，但是也可以并联地冷却定子2的多个冷却部段KA。
用于使驱动线圈AS通电的电气线圈电压由电力电子设备8生成(在图1中对驱动线圈AS中的一些线圈示出)。电力电子设备8因此必须能够在任何时间点提供所需的电力(电压、电流)。电力电子设备8通常包括用于生成电流或电压的功率变换器(例如呈半桥或全桥电路的形式，具有半导体开关)，但也包括其他电气部件，诸如滤波器、用于一组驱动线圈AS的电流平衡器等。电力电子设备8上的负载，特别是由于流动的电流所致的负载，当然也主要取决于运输单元Tn的运动轮廓。
用于使驱动线圈AS通电的电能由多个电气供给源EQi提供(其中i≥1)(图1)，其中每个电气供给源EQi对定子2的电力供应部段VAi提供电能，电力供应部段VAi对应于定子2的多个驱动线圈AS。例如，每个供给源EQi对多个定子模块Sm供应电能，每个定子模块Sm包括多个驱动线圈AS。由供给源EQi供应电力的定子模块Sm可以通过电气连接部3串联地相互连接，如图1所示。供给源EQi当然地可以仅仅提供一定的最大功率P最大i，其是已知的。越多的运输单元Tn在定子2的电力供应部段VAi上同时地运动，则该电力供应部段VAi的供给源EQi必须提供的电力就越多，以使该电力供应部段VAi的驱动线圈AS通电。同样，具有较高的负载(输送产品的质量)的一个或多个运输单元Tn的带有加速度的运动比运输单元Tn的带有恒定速度的运动需要更多的电力。这同样适用于定子2和运输单元Tn之间的增加的摩擦力，例如由于运输单元Tn的磨损的缘故，这也会使运输单元Tn的运动需要更多的电力。
由于运输路线在空间中的几何形状和由驱动力引起的运输单元Tn的运动(运动轮廓)的运动学(因素)的缘故，并且由于运输单元Tn和其上输送的产品的质量的缘故，以及由于产品(重心)在运输单元Tn上的位置的缘故，除了驱动力之外，外力(也包括力矩)也作用于运输单元Tn上。例如，曲线中的离心力，并且还有随时间变化的重量力等，都认为是外力。处理工位6中的处理力也可以作为外力作用于运输单元Tn上，即在处理工位6中由于处理被运输单元Tn运动的产品而产生的力。运输单元Tn和被输送产品(如果存在)的质量，以及产品在运输单元Tn上的位置是已知的。在运输单元Tn的整个运动期间，必须确保运动轮廓可以实际上借助于可能的驱动力产生。还必须确保运输单元Tn不会被从定子2不期望地抬离，或者甚至运输单元不会由于作用的外力而从定子2掉下。
由于在运输装置1上运动的所有运输单元Tn的运动轮廓通常不是事先知道的，而仅仅在运输装置1的运行期间为了产生产品流束而获得的，因此不可能可靠地估计当运输装置1起动时运输装置构造是否实际允许所期望的运行。
因此，为了起动呈(线性或平面的)长定子线性马达形式的运输装置1，会检查该长定子线性马达1的机械设计和/或热设计和/或电气设计。
为此，可以首先在特定的模拟持续时间内对期望的产品流束进行模拟(仿真)。模拟持续时间应当选择为足够长，以便获得运输装置1上的负载的最佳可能画面。例如，可以进行模拟(仿真)，直到预先给定数量的产品已经通过产品流束为止。取决于应用和产品流束，这可能是几百个、几千个或者甚至更多或更少的产品。同样，可以选择对应于实际运行中的特定的时间跨度的模拟持续时间，例如，运输装置1的实际运行的一天。模拟也可以仅仅包括运输装置1的一个特定状态，例如紧急停止随后重新起动，或者特定的错误情况，例如特定分支或特定处理工位6的故障。本领域的技术人员在任何情况下都能够为相关联的模拟情形确定合适的模拟持续时间。
在模拟产品流束时，运输单元Tn沿着可能的运输路线的运动是在与实际运行相同的条件下模拟的。在此应当注意，在产品流束的两次模拟的情况下，由于上述解释，运输单元Tn的运动通常将不会相同。模拟可以使用已知的定子2的几何形状和所得的运输单元Tn的运动轮廓来进行，带有更高层次的控制，诸如开关仲裁、碰撞避免、路线控制(例如，当位置可以通过不同的路径到达时)、处理工位的选择等，确保在模拟中的产品流束的执行如在实际运行中那样。在模拟期间，系统控制单元5和控制单元4可以保持相同，或者可以由模拟取代。在模拟中，运输单元Tn的运动学状态(主要是运输路线上的位置、速度、加速度等)是在模拟的每个时间步骤中、在模拟的当前时间步骤结束时确定的(通常在毫秒范围内)。用于涉及的运输单元Tn的运动的驱动线圈AS的电气控制变量也对于控制的每个时间步骤进行模拟。
模拟可以在很大程度上以与实际运行相同的方式进行。例如，运输单元Tn的目标运动变量在模拟的每个时间步骤中确定，以实施预先给定的处理流程。目标运动变量具体说明了每个涉及的运输单元Tn在控制的每个时间点上的期望的运动学状态(位置、速度、加速度等)。模拟运输单元Tn的数量优选地对应于为实际运行提供的数量。运输单元Tn的目标运动变量应当在时间步骤结束时由控制部优化地设置。使用已实施的控制器或借助于控制单元的模拟，控制单元4可以从目标运动变量中确定用于使驱动线圈AS通电的电气控制变量，以便设置这些目标运动变量。如果为此而需要实际的变量，这些变量可以从长定子线性马达的模型中获得。例如，该模型可以确定在控制的最后一个时间步骤的电气控制变量的情况下，当使驱动线圈AS通电时，运输单元Tn的所得的运动学状态。详细地，作用驱动磁场可以使用电气控制变量来确定，并且从此可以确定作用驱动力，由此继而确定作用在运输单元Tn上的加速度和位置变化。随后所得的位置对应于实际位置。为此，也可以需要一机械模型以便确定作用于运输单元Tn上的其他力，例如摩擦力、引导力、外力等。多个模型的同时使用可以由已知的协同模拟方法实施。控制的当前时间步骤的实际变量可以从此得到。在简化的方法中，模拟的先前时间步骤的目标运动变量也可以作为用于在控制单元4中控制运动的实际变量来使用。以这种方式，可以确定需要的加速度和驱动力，以及为此需要的电气控制变量。随后可以确定用于控制的每个时间步骤的电气控制变量，优选地使得当前目标运动变量和实际变量之间的差异尽可能小。为此，在对如运输装置1的实际运行的模拟中，优选地在控制单元4中使用相同的控制法则。
因此，涉及产品流束的实施的运输单元Tn的运动可以因此等同地以如下方式描述：对于每个运输单元Tn以运动轮廓(例如，速度随时间或位置的变化)的形式，或者，对于每个运输单元Tn以用于控制的每个时间步骤的目标运动变量的时间序列的形式，或者，对于控制的每个时间步骤，以驱动线圈AS的电气控制变量在模拟持续时间内的时间序列的形式。
然而，对运输单元Tn的运动的描述也可以是已知的或预先给定的。例如，对运输单元Tn的运动的描述可以是已经进行模拟的，并且可以现在再次用于执行运输装置1的起动。
对于运输装置1的起动，热设计(例如冷却)和/或机械设计(例如作用力和力矩)和/或电气设计(例如对驱动线圈的电力供应和/或电力电子设备的设计)使用对运输单元Tn的运动的描述来检查。这意味着确定了运输装置的至少一个部件的热状态和/或运输装置的至少一个部件的机械状态和/或运输装置的至少一个部件的电气状态，并且检查了所确定的热状态是否可以由运输装置构造TK的热构造实施和/或所确定的电气状态是否可以由运输装置构造TK的电气构造实施和/或所确定的机械状态是否可以由运输装置构造TK的机械构造实施。这种检查是在检查单元11中基于对运输单元Tn的运动的描述执行的，一般使用合适的软件和/或运输装置1的各个部件的现有模型。
为了检查热设计，可以使用定子2的热模型，借助于该热模型，从用于涉及运输单元Tn的运动的驱动线圈AS的电气控制变量来确定定子2或单个驱动线圈AS的加热。也可以考虑到定子2中的铁损耗、速度有关的损耗或者用以克服齿槽力的损耗。加热至少在定子2的一个部件(一部分)上确定，优选地在整个定子2上，或者甚至仅仅在单个驱动线圈AS上。热模型也可以确定长定子线性马达的其他部件的加热，加热可以分配到定子2以用于热设计，例如电力电子设备、控制单元4等。也因此可以检查这些部件的加热。从电气控制变量可以在检查的每个时间步骤(其可以对应于控制的时间步骤)中对于每个驱动线圈AS确定电力损耗，并且因此确定供应到定子2的热量。定子2处的热量发散也可以由热模型在检查的每个时间步骤中确定。可以通过热传导到周围的部件部分、热辐射到周围、通过周围空气的对流和/或通过主动冷却部7(如果提供的话)来发散热量。定子2的其他部件的热量供应和热量发散也可以以这种方式来确定。由此，可以在检查的每个时间步骤中确定定子2的温度，或其一个部件(一部分)的温度，或特定的驱动线圈AS的温度。为此，定子2优选地为局部离散的，例如，离散到为应于驱动线圈AS的宽度的多个定子部段。为了检查，在运输装置构造中可以预先给定定子2或驱动线圈AS的最大允许温度，作为热构造的一部分。在定子2上的不同点处也可以预先给定不同的最高温度。例如，开关W中的允许温度可以比开关外部低。如果定子2或驱动线圈AS的确定的温度超过允许的温度，就会发现热设计方面有问题。有可能的是，维持了运输部段的允许温度，但是在运输部分的特定的驱动线圈AS处超过了该允许温度。当然也可以用其他热变量代替温度用于评估，例如总的热供应量。
为了检查电气设计，运输装置1的至少一个部件的电气状态也可以在检查的每个时间步骤中对于驱动线圈AS中的每一个线圈从电气控制变量确定。例如，运行所需的电力可以确定为电气状态。因此，在检查的每个时间步骤中，对于每个电力供应部段VAi，可以确定：根据运输装置构造，能由所分配的供给源EQi提供的电力P最大i是否足够。在此也可以考虑电气损失，诸如用于将供给源EQi连接到电力供应部段VAi的连接线上的电压降。
在电气设计的检查中，可以将电力电子设备的特定的电气变量确定为在检查的每个时间步骤中的电气状态，例如，流过特定部件(诸如半导体开关)的电流或者流过特定元件(诸如电流平衡器)的电流。这可以使用合适的电力电子设备的数学模型来进行。因此，也可以检查运输装置构造中的电力电子设备的构造(例如呈内置电气部件和开关电路的形式)是否足以产生运输单元Tn的运动。例如，该数学模型可以处理作为输入的电气控制变量，并且确定由此在电力电子设备的特定点处产生的、关注的电气变量。
电气设计的检查也可以包括检查所提供的计算能力，例如控制单元4的计算能力，对于运输装置1的用于实施产品流束的运行是否足够。
为了检查机械设计，由运动产生并作用在运输单元Tn上的运动力(也可以包括力矩)可以对于检查的每个时间步骤、从每个运输单元Tn的运动轮廓和运输路线的已知几何形状，以及运输单元Tn和输送产品(如果存在)的已知的质量和运输单元Tn的已知的几何形状(引导装置、产品容器等的几何形状)确定为机械状态。这也可以包括外力，诸如摩擦力、处理力、引导力、保持力、吸引力、离心力等。由于驱动磁场的缘故而作用在运输单元Tn上的驱动力可以从电气控制变量来确定，或者如果实际变量是已知的，可以经由运输单元Tn的加速度来间接地确认。在运输单元Tn上的驱动磁体与定子2的多个部件之间作用的吸引力也是从运输装置1的已知结构而已知的。以这种方式，可以检查，例如，在检查的每个时间步骤中，运输单元Tn是否可以保持在运输装置1上，例如借助于由于提供的机械引导而作用的保持力，或者借助于由于运输单元Tn上的驱动磁体与定子2的多个部件之间的作用的吸引磁力而作用的保持力，或者借助于由于将运输单元Tn保持在定子上的生成的驱动力(例如，横向于线性长定子线性马达的运动方向)而作用的保持力。由于定子2和运输单元Tn上的引导结构是已知的，因此也已知由此可以吸收哪些力(保持力)。也可以检查可能的驱动力是否足以确保运输单元Tn的运动，无论作用的处理力。
基本上，当检查机械设计时，因此检查的是是否可以基于作用在运输单元Tn上的所有力(也可以包括力矩)的总和来产生运输单元Tn的预期的运动，或者是否违反了作为运输装置构造的机械构造的一部分的力规定(也包括力矩规定)。力规定例如可以是在空间中的特定方向上的允许的力，不得超过该力。
如果热设计、机械设计或电气设计中的问题通过模拟发现，则改变运输装置构造TK。可以随后重复该检查，如果必要的话，直到没有更多的问题出现。以这种方式，运输装置1可以安全地投入运行。
为了重复检查，可以使用已经确定的对运输单元Tn的运动的描述，例如与先前的检查相同。然而，产品流束也可以重新模拟，并且从其得到对运输单元Tn的运动的新的描述，以供检查。
定子2或运输装置1的运输单元Tn的几何形状可以在运输装置构造中改变。然而，由于运输装置1通常已经构建或规划，通常不期望改变定子2或运输单元Tn的几何形状中的任何事项。然而，运输单元Tn的产品容器的几何形状或位置也可以改变以便影响所得的力。通过改变几何形状，在任何情况下都可能影响机械设计以便改变运输路线上特定点处的作用力，例如，减少所述的力，例如借助于更大的曲线半径，或通过使运输单元Tn上的产品重心移位。然而，定子2的几何形状也可以影响热设计，例如，如果减少运输部分的坡度，则所需的驱动力就可以减少。
冷却概念也可以在运输装置构造TK中改变。例如，如果冷却(部)7不充分，则可以改变冷却部段KA的冷却7。如果识别到定子2的特定部件存在热学方面的问题，则也可以增加额外的冷却部段KA。然而，模拟也可以揭示所提供的冷却部段KA是多余的，并且冷却部段KA的冷却部7可以移除或变小。
电力供应也可以在运输装置构造TK中改变。例如，可以提供更大的供给源EQi，或者可以使电力供应部段VAi变小，或者可以改变电力供应部段VAi对电气供给源EQi的分配。例如，定子模块Sm可以从一个电力供应部段VAi运动到另一个。然而，模拟也可以用于识别到较少的供应源Eqi就将足够。接线也可以改变。
如果发现运输单元Tn的运动不能通过设想的电力电子设备来实施，则也可以改变电力电子设备的构造，例如通过选择更大或更高功率的电气部件。同样，控制单元4的计算能力可以增加，或者可以将更少的驱动线圈AS分配给控制单元4以供控制。
最后但并非最不重要的是，运输单元Tn的运动参数也可以在运输装置构造中改变。例如，可以降低具有特定曲线半径的曲线中的允许速度，或者可以降低运输单元Tn的允许最大速度或允许加速度。通过改变运动参数，特别是热学状态、电气状态和机械状态可以受到影响。例如，较低的允许加速度需要较低的电气控制变量，因此在驱动线圈AS中的损失较少并且加热较少，因此电力消耗量较少，并且作用在运输单元Tn上的力和力矩也较小，并且在电力电子设备中的电流也较小。
当然，也可以对运输装置构造进行多种上述改变。
运输装置构造Tk如何改变，可以留给本领域技术人员。然而，检查软件也有可能根据发现的问题提出改变的建议，或使用所提供的算法或规则对运输装置构造TK自动地进行改变。
运输装置1的起动可以因此参考图2如下文解释地处理。
在开始时，可以选择性地确定对涉及预先给定的产品流束P的实施的运输单元Tn的运动BB|Tn的描述。为此，可以通过模拟来确定涉及实施产品流束P的运输单元Tn的运动轮廓(运动布型)BP|Tn。长定子线性马达1的驱动线圈AS的电气控制变量SG|An也可以针对控制的每个时间步骤为产品流束P的实施而确定。这可以在合适的模拟单元10上执行，合适的模拟单元10诸如是带有合适的模拟软件的计算机硬件。对于运输装置构造TK的规定，例如对于运输装置1的几何形状的规定，也可用于此目的。替代地，对运输单元Tn的运动BB|Tn的描述是已知的或预先给定的。
运输装置1的机械设计MA和/或运输装置1的电气设计EA和/或运输装置1的热设计TA在检查单元11中如上所述地使用对运输单元Tn的运动描述BB|Tn来检查，这些描述呈这样的形式，即，长定子线性马达的驱动线圈AS的电气控制变量SG|An的时间走向(时间走势，通常在控制的时间步骤中离散)，或者目标运动变量的时间走向(通常在控制的时间步骤中离散)，或者运动轮廓BP|Tn(通常在控制的时间步骤中离散)。如果有必要，如果这些变量没有包括在运输单元Tn的对运动描述BB|Tn的描述中，则用于实施产品流束P的长定子线性马达的驱动线圈AS的电气控制变量SG|An在检查的每个时间步骤中在检查单元11中确定，。当前的运输装置构造TK也用于检查。为了检查运输装置1的机械设计MA和/或运输装置1的电气设计EA和/或运输装置1的热设计，对于用于检查运输装置1的至少一个部件的每个时间步骤，确定该部件的机械状态和/或该部件的电气状态和/或热状态，并且检查该机械、电气和/或热状态是否可以由当前的运输装置构造TK来实施。如果在检查期间识别出运输装置1的运行中的问题，则运输装置构造TK会如上文解释的那样改变(路线“y”)，并且如果必要可以重复该检查。如果没有能识别出问题能(路线“n”)，则这由逻辑“与”链接(图2中的符号"&")表示，随后运输装置1可以用当前的运输装置构造Tk运行，以便实施产品流束。检查在检查单元11上进行，检查单元11，例如带有合适的检查软件的计算机硬件，模拟单元10和检查单元11也可以集成在计算机单元中。如果重复检查，则对运输单元Tn的运动BB|Tn的描述也可以重新确定或重新规定(预先给定)。

Claims (7)

1.用于起动呈长定子线性马达形式的运输装置(1)的方法，所述运输装置具有多个驱动线圈(AS)，所述驱动线圈布置在定子(2)上，以及具有多个运输单元(Tn)，所述运输单元在运行期间沿着所述定子(2)同时地运动，运输单元(Tn)用来输送产品，以及由所述运输装置(1)通过如下方式预先给定的产品流束(P)：使用针对在所述运输装置(1)的运行期间的所述运输单元(Tn)的运动预先给定的规则，形成所述运输单元(Tn)的用于产生所述产品流束的沿着所述定子(2)的运动的运动轮廓(BP|Tn)，其特征在于以下步骤：
a)预先给定所述运输装置(1)的初始运输装置构造(TK)，具有所述运输装置(1)的预先给定的机械构造和/或所述运输装置(1)的预先给定的热构造和/或所述运输装置(1)的预先给定的电气构造；
b)预先给定对所述运输单元(Tn)的运动的描述(BB|Tn)，所述运动用于借助于所述运输装置来实施产品流束，对所述运输单元(Tn)的运动的所述描述(BB|Tn)包括所述驱动线圈(AS)的电气控制变量的时间走向，或者从对所述运输单元(Tn)的运动的所述描述(BB|Tn)确定的所述驱动线圈(AS)的电气控制变量的时间走向；
c)在检查单元(11)中使用所述驱动线圈(AS)的电气控制变量的时间走向，以便确定是所述运输装置(1)的至少一个部分的热状态并且检查所述运输装置(1)的所述至少一个部分的热状态是否能由当前的热构造来实施，和/或以便确定所述运输装置(1)的至少一个部分的电气状态并且检查所述运输装置(1)的所述至少一个部分的电气状态是否能由当前的电气构造来实施，和/或以便确定所述运输装置(1)的至少一个运输单元(Tn)的机械状态并且检查所述至少一个运输单元(Tn)的机械状态是否能由当前的机械构造来实施；
d)如果由于预先给定的运输装置构造(TK)的缘故不能实施所述热状态或所述电气状态或所述机械状态，则改变所述运输装置构造(TK)中提供的机械构造、热构造和/或电气构造中的至少一个；以及
e)利用最后可用的运输装置构造(TK)执行所述运输装置(Tn)的运行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动线圈(AS)的电气控制变量的时间走向通过模拟用于产生所述产品流束(P)的运输单元(Tn)的运动来预先给定，并且在处理中，确定所述驱动线圈(AS)实施所述运动所需的电气控制变量。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，至少重复步骤c)和步骤d)，直到所述产品流束(P)能够利用当前运输装置构造(TK)来实施。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，也重复步骤b)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述热构造包括对于所述定子(2)的冷却部(7)的规定，并且为了检查所述热构造，基于所述定子(2)的至少一个部分的驱动线圈(AS)的或者至少一个驱动线圈(AS)的电气控制变量的预先给定时间走向来确定所述定子(2)的所述部分或者所述至少一个驱动线圈(AS)的加热，以及检查了所述热构造中提供的所述定子(2)的冷却部(7)是否足以使所述定子(2)的所述部分或者所述至少一个驱动线圈(AS)的加热低于允许的加热水平。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述电气构造包括对用于将电力供应到所述驱动线圈(AS)的电气供给源(EQi)的规定和/或用于生成所述驱动线圈(AS)的电气控制变量的电力电子设备(8)的构造，并且，为了检查所述电气构造，基于所述驱动线圈(AS)的电气控制变量的预先给定的时间走向确定了所需的电气供给电力，以及检查了所述电气构造中提供的所述电气供给源(EQi)是否足以将电力供应到所述驱动线圈(AS)，和/或确定了由于所述驱动线圈(AS)的电气控制变量的预先给定的时间走向的缘故而发生的所述电力电子设备(8)的部件的或部分的电气变量，以及检查了所述电气变量是否能由所述电力电子设备(8)的电气构造产生。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述机械构造包括对所述定子(2)的几何形状的规定和/或所述运输单元(Tn)的允许的运动参数的规定和/或所述运输单元(Tn)的力规定，并且，为了检查所述机械构造，确定在所述运输单元(Tn)的运动期间作用于所述运输单元(Tn)上的、用于实现所述产品流束(P)的力之和，以及检查了是否违反所述运输装置构造(TK)的力规定。
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