DE102016222806B3

DE102016222806B3 - Transportgutträger, Transportsystem und Verfahren zum Transport eines Transportguts

Info

Publication number: DE102016222806B3
Application number: DE102016222806.4A
Authority: DE
Inventors: Malte Stahnke
Original assignee: Apt Automation und Produktionstechnik GmbH; Mitsubishi Electric Europe BV German Branch
Current assignee: Mitsubishi Electric Europe Niederlassung De BV; Rk Antriebs und Handhabungs Technik De GmbH
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2018-04-05
Anticipated expiration: 2036-11-19

Abstract

Ein Transportgutträger zum Transport eines Transportguts entlang zumindest einer Fahrschiene umfasst eine Spulenanordnung, die ausgelegt ist, um zusammen mit in oder an der zumindest einen Fahrschiene angeordneten Magneten einen Linearantrieb zu bilden, um den Transportgutträger in Bezug auf die Fahrschiene zu beschleunigen oder abzubremsen, und eine Fahrsteuerung, die ausgelegt ist, um die die Spulenanordnung anzusteuern. Die Fahrsteuerung ist ausgelegt ist, um basierend auf einer Kenntnis eines Streckennetzes, entlang dessen sich der Transportgutträger bewegen kann, einen Fahrweg zu bestimmen, und um eine Bewegungsdynamik zu bestimmen. Ein Transportsystem umfasst ein Streckennetz und mehrere Transportgutträger.

Description

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf einen Transportgutträger, ein Transportsystem und auf ein Verfahren zum Transport eines Transportguts.
In vielen Bereichen ist es erwünscht bzw. erforderlich, Güter oder Werkstücke zu transportieren, beispielsweise zwischen verschiedenen Lagerpositionen oder zwischen Lagerpositionen und Bearbeitungspositionen.
Zu diesem Zweck existieren verschiedene lineare Transportsysteme. Bekannte Hersteller solcher Transportsysteme sind beispielsweise Rockwell, Beckhoff, Bosch und Magnemotion. Allerdings wurde erkannt, dass diese Systeme oftmals komplex bzw. kostspielig sind.
Die US 2002/0089237 A1 beschreibt einen elektrischen Linearmotor. Ein elektrischer Linearmotor geringer Masse weist eine Magnetanordnung mit einer Mehrzahl von Magneten, die an einem Basisbauteil angebracht sind, auf. Jeder Magnet hat zwei gegenüberliegende magnetische Oberflächen mit entgegengesetzten Magnetpolen. Die Mehrzahl von Magneten sind an dem Basisbauteil so angebracht, dass alle der entgegengesetzten Magnetoberflächen ausgerichtet sind und sich mit ihrer magnetischen Polarität entlang des Basisbauteils abwechseln. Eine Spulenanordnung ist um zumindest einen Abschnitt der Magnetanordnung angeordnet. Die Spulenanordnung weist zwei Wände auf, die an ein Kopfteil angebracht sind. Jede der Wände hat eine Mehrzahl an nebeneinanderliegenden flachen Spulen und des Weiteren eine Mehrzahl an gebogenen Spulen. Die gebogenen Spulen überlappen die flachen Spulen so, dass die vertikale Seite jeder gebogenen Spule innerhalb einer Öffnung einer flachen Spule positioniert ist. In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist jede Wand von einem Kühlkanister umschlossen. Kühlungsmittel wird durch den Kanister gepumpt, wodurch die Hitze, erzeugt durch die Spulenanordnung in Betrieb, abgeführt wird.
In DE 20 2014 006 420 U1 wird ein Transfermodul, Montagemodul und Umsatzmodul für ein modulares Montagetransfersystem sowie ein modulares Transfersystem beschrieben. Das Transfermodul für ein modulartiges Montage-Transfersystem mit einer Führung, entlang der ein oder mehrere Werkstückträger verfahrbar sind, die durch einen elektromagnetischen Linearantrieb, welcher ein Primärteil und ein Sekundärteil umfasst, verfahrbar angetrieben sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Führung für einen Vortransport und eine zweite Führung für einen Rücktransport des zumindest einen Werkstückträgers vorgesehen ist und die erste und zweite Führung jeweils getrennt mit einer Unterbrechung zueinander in jeweils einer Transportebene an einem gemeinsamen Träger angeordnet sind.
In DE 10 2012 025 326 A1 wird ein Verfahren zum Betreiben eines elektromagnetischen Transportsystems und ein elektromagnetisches Transportsystem beschrieben. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektromagnetischen Transportsystems, das mehrere längs einer Bewegungsbahn aneinandergereihte Magnetspulen und wenigstens ein Transportmittel umfasst, wobei jeweils benachbart angeordnete Magnetspulen elektrisch zu wenigstens zwei Magnetspulengruppen zusammengefasst sind und wobei jeder Magnetspulengruppe wenigstens ein Steuergerät zur Bereitstellung elektrischer Energie zugeordnet ist, sowie mit einer Steuerungseinrichtung zur Bereitstellung von Steuerungsbefehl an die Steuergeräte, um elektromagnetische Felder für Antriebskräfte auf das wenigstens eine Transportmittel freizugeben. Mit den Schritten: Instanziieren eines vorgebbaren Datensatzes für jedes Transportmittel, Zuordnen eines vorgebbaren Bewegungsprofils zu einer durch die Instanziierung als datentechnische Repräsentation des jeweiligen Transportmittels erzeugten Dateninstanz, Erzeugen von Steuerungsbefehlen an die Steuergeräte, um für jedes Transportmittel eine dem Bewegungsprofil entsprechende Ansteuerung der jeweiligen Magnetspulen und Magnetspulengruppen zu bewirken.
In DE 10 2006 034 395 A1 wird eine Vorrichtung zum Transportieren von Gegenständen beschrieben. Die Gegenstands-Transportvorrichtung beinhaltet einen umlaufenden Endloskörper, der konfiguriert ist, um sich entlang einem kreisförmigen Weg in im Wesentlichen horizontaler Richtung zu bewegen; eine Mehrzahl von Gegenstands-Trägereinrichtungen, von denen jeder einen Gegenstand trägt, wobei sich die Gegenstands-Trägereinrichtung gemeinsam mit dem umlaufenden Endloskörper bewegen, und wobei die Trägereinrichtung in Laufrichtung mit Abstand zueinander angeordnet sind; einen Trägermechanismus, der die Gegenstands-Trägereinrichtung am umlaufenden Endloskörper lagert, derart, dass sich die Gegenstands-Trägereinrichtung zwischen einer Transportposition benachbart dem umlaufenden Endloskörper und einer entfernten Position bewegen können, die von der Transportposition beabstandet ist; und einen Führungsmechanismus, der verursacht, dass sich zumindest einige der Gegenstands-Trägereinrichtungen aus der Transportposition in die entfernte Position, und aus der entfernten Position in die Transportposition bewegen, und zwar bei einem Gegenstandsabgabeort oder einem Gegenstandsempfangsort entlang dem kreisförmigen Weg des umlaufenden Endloskörpers.
In DE 10 2014 117 150 A1 wird ein XY-Tisch für ein lineares Transportsystem beschrieben. Das lineare Transportsystem weist eine Schlitten-Führungsschiene mit einem ersten und einem zweiten Schlitten auf, die unabhängig voneinander beweglich an der Schlittenführung angeordnet sind. Ein XY-Tisch für dieses lineare Transportsystem umfasst eine Tragestruktur und eine erste und eine zweite Linearführung, die mit einem Winkelversatz zueinander ausgeführt sind und die jeweils ein erstes und ein zweites Führungselement aufweisen, die entlang einer linearen Bahn gegeneinander verschoben werden können. Die ersten Führungselemente der ersten und zweiten Linearführung sind dabei mit der Tragestruktur verbunden. Das zweite Führungselement der zweiten Linearführung kann mit dem ersten Schlitten und das zweite Führungselement der zweiten Linearführung mit dem zweiten Schlitten verbunden werden.
In DE 10 2014 106 400 A1 wird ein individueller Transport von Lebensmittelportionen beschrieben. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen von Portionen, die jeweils wenigstens eine von einem Lebensmittelprodukt, insbesondere mittels einer Aufschneidevorrichtung, insbesondere eines Hochgeschwindigkeitsslicers, abgetrennte Scheibe umfassen, mit einer Mehrzahl individuell bewegbarer Transportmover für jeweils wenigstens eine Portion, mit einem Bahnsystem für die Transportmover, in welchem die Transportmover entlang wenigstens einer vorgegebenen Bahn in einer Transportrichtung bewegbar sind, und mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der Bewegungen der Transportmover in dem Bahnsystem, wobei die Transportmover jeweils zumindest einen mit dem Bahnsystem zusammenwirkenden Läufer und wenigstens einen am Läufer mittels eines Halters angebrachten Träger für zumindest eine Portion umfassen.
In US 9 254 970 B2 wird eine Hülle für ein Gleitteil einer linearen Fördervorrichtung, eine lineare Fördervorrichtung, eine Gleitteilanordnung, und eine Methode zur Entfernung der Hülle vom Gleitteil der linearen Fördervorrichtung beschrieben. Die lineare Fördervorrichtung mit einem stationären Modul weist eine Fahrschiene mit linearer Ausdehnung, und einen Stator mit Ankerspulen, der an der Fahrschiene befestigt ist, und ein Gleitteil mit einer beweglichen Komponente mit magnetischen Polen, die linear angeordnet sind, und einen Schienenführer, der an die Fahrschiene angepasst ist, auf. Das Gleitteil bewegt sich auf der Fahrschiene mit einem Linearmotor und ist so an der Fahrschiene angeordnet, dass das Gleitteil von einer Endfläche der Fahrschiene entlang einer verlängerten Richtung der Fahrschiene gleitet. Die Hülle ist so am Gleitteil angeordnet, dass sie die magnetischen Polflächen der Bewegungskomponente des Gleitteils abdeckt. Die Hülle hat eine Dicke, um mit einem Endteil des stationären Moduls in Kontakt zu kommen, wenn das Gleitteil an der Fahrschiene angebracht wird. Die Hülle ist losgelöst vom Gleitteil durch den Kontakt mit dem Endteil des stationären Moduls.
In DE 10 2014 119 110 A1 wird eine Bewegungsvorrichtung beschrieben. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen von Objekten mit einer Mehrzahl individuell bewegbarer Transportmover zum Transport der Objekte, mit einem Bahnsystem für die Transportmover, in welchem die Transportmover entlang wenigstens einer vorgegebenen Bahn in einer Transportrichtung bewegbar sind, und mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der Bewegungen der Transportmover in dem Bahnsystem, wobei die Transportmover jeweils zumindest einen mit dem Bahnsystem zusammenwirkenden Läufer und wenigstens eine am Läufer angebrachten Träger für Objekte umfassen, und wobei der Träger sich zumindest vorübergehend in einer Auskragposition befindet, in welcher der Träger wenigstens mit einem Aufnahmebereich für die Objekte seitlich auskragt.
In Anbetracht dessen besteht ein Bedarf nach einem Konzept, das einen besseren Kompromiss zwischen Realisierungsaufwand bzw. Kosten und Funktionalität bietet.
Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung betrifft einen Transportgutträger zum Transport eines Transportguts (z. B. eines Werkstücks oder eines Artikels aus einem Hochregallager) entlang zumindest einer Fahrschiene. Der Transportgutträger umfasste eine Spulenanordnung, die ausgelegt ist, um zusammen mit in oder an der zumindest einen Fahrschiene angeordneten Magneten einen Linearantrieb zu bilden, um den Transportgutträger in Bezug auf die Fahrschiene zu beschleunigen oder abzubremsen. Der Transportgutträger umfasst ferner eine Fahrsteuerung, die ausgelegt ist, um die Spulenanordnung anzusteuern (und die beispielsweise auch einen Antriebsregler umfassen kann). Die Fahrsteuerung ist ausgelegt, um basierend auf einer Kenntnis eines Streckennetzes, entlang dessen sich der Transportgutträger bewegen kann, einen Fahrweg zu bestimmen, und um eine Bewegungsdynamik zu bestimmen. Somit kann die Fahrsteuerung beispielsweise auch die Spulenanordnung entsprechend ansteuern.
Der entsprechende Transportgutträger basiert auf der Erkenntnis, dass die Implementierung eines Transportsystems wesentlich erleichtert wird, indem sowohl die zur Erzielung einer Bewegung verwendete Spulenanordnung als auch die Fahrsteuerung einschließlich der Fahrwegplanung in den entlang der Fahrschiene beweglichen Transportgutträger eingebaut wird. Somit ist es im Gegensatz zu einigen konventionellen Konzepten nicht mehr erforderlich, dass in die Fahrstrecken beziehungsweise Fahrschienen Spulen integriert sind, die individuell angesteuert werden (beispielsweise um die im jeweiligen Segment befindlichen fahrbaren Werkstückträger zu verfahren bzw. zu positionieren). Der Aufwand für die Schienenwege verringert sich somit bei Verwendung des erfindungsgemäßen Transportgutträgers erheblich, da die Schienenwege „passiv” sein können, so dass es beispielsweise ausreichend sein kann, dass die Fahrschienen lediglich Permanentmagnete oder permanent-erregte (nicht gesteuerte) Magnetspulen aufweisen. Weiterhin entfällt auch der Aufwand für eine komplexe externe Steuerung und für eine permanente Aufrechterhaltung der Kommunikation zwischen der externen Steuerung und den Transportgutträgern, da die Fahrsteuerung der Transportgutträger eigenständig den Fahrweg und die Bewegungsdynamik (also beispielsweise Geschwindigkeit, Beschleunigung, Abbremsung usw.) bestimmt. Da die einzelnen Transportgutträger Kenntnis von dem Streckennetz haben (beispielsweise in Form einer in der elektronischen Fahrsteuerung abgelegten elektronischen Karte) und typischerweise auch relativ genaue Kenntnis über ihre eigene Position haben (unter Umständen deutlich genauer, als dies mit geringem Aufwand für eine externe Steuerung realisierbar wäre), können diese in sehr eigenständiger und trotzdem betriebssicherer Weise ihre Fahrwege bzw. die zugehörige Bewegungsdynamik selbst festlegen.
Im Übrigen ist die Implementierung eines Transportsystems unter Verwendung der hier beschriebenen Transportgutträger oftmals vergleichsweise einfach möglich, da es nicht erforderlich ist, eine komplexe zentrale Steuerung zu programmieren. Vielmehr können die einzelnen Transportgutträger alle in ähnlicher Weise programmiert sein und benötigen beispielsweise nur eine Information über das Streckennetz (elektronische Streckennetzkarte) sowie Befehle von wo nach wohin ein Transport erfolgen soll. Selbstverständlich können die Transportgutträger aber auch zusätzliche Informationen bzw. Instruktionen erhalten, z. B. Informationen über eine im Rahmen des Transports durchzuführende Bearbeitung, Informationen über für das Transportgut zulässige Umgebungsparameter und Informationen über die Streckenbelegung, und andere Informationen.
Zusammenfassend ist somit festzuhalten, dass der erfindungsgemäße Transportgutträger die Implementierung eines Transportsystems deutlich erleichtert, wobei die zentrale Steuerung deutlich vereinfacht werden kann, und wobei der Transportgutträger selbst Bewegungsabläufe sehr präzise und verschleißarm steuern kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Fahrsteuerung ausgelegt, um basierend auf einer Kenntnis des Streckennetzes und basierend auf einer Vorgabe eines Zielorts eine zeitmäßig kürzeste Route oder eine wegmäßig kürzeste Route im Streckennetz als Fahrweg zu identifizieren. Somit kann der Transportgutträger basierend auf der ihm vorliegenden Kenntnis des Streckennetzes (sowie gegebenenfalls aufgrund ihm vorliegender weiterer Informationen, z. B. im Hinblick auf eine Position anderer Transportgutträger, im Hinblick auf eine Auslastung von Bearbeitungseinrichtungen oder im Hinblick auf eine Stellung von Strecken-Einstellelementen wie Weichen oder Parallelverschiebern) eine Strecke auswählen, die eine bestmögliche Erfüllung eines Transportauftrags (unter Umständen in Verbindung mit einem Bearbeitungsauftrag) erwarten lässt. Ein zentraler Eingriff bzw. eine zentrale Detailsteuerung ist dann nicht erforderlich.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Transportgutträger ausgelegt, um Strecken-Einstellelemente zu betätigen, um somit die Strecken-Einstellelemente in eine Einstellung zu bringen, die einer von der Fahrsteuerung gewählten Route entspricht. beispielsweise kann der Transportgutträger Weichen in dem Streckennetz in eine bestimmte Position bringen (beispielsweise durch ein elektrisches bzw. optisches Signal) und/oder Parallelverschieber mit einer Umsetzung auf einen gewünschten Fahrweg beauftragen. Somit ist keine zentrale Steuerung der Strecken-Einstellelemente erforderlich.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Transportgutträger zumindest einen Sensor (z. B. einen Abstandssensor) auf, der ausgelegt ist, um einen in der Nähe des Transportgutträgers befindlichen (zum Beispiel einen in einer Bewegungsrichtung vor dem Transportgutträger befindlichen) anderen Transportgutträger zu erkennen. Durch das Vorhandensein eines derartigen Sensors kann beispielsweise eine Kollision zwischen Transportgutträgern verhindert werden, ohne dass eine komplexe externe Steuerung erforderlich ist. Somit kann beispielsweise eine Mehrfachbelegung von Streckensegmenten zugelassen werden, da Kollisionen durch die Verwendung eines Abstandssensors vermieden werden können. Im Übrigen kann aufgrund der Verlagerung von Intelligenz in die einzelnen Transportgutträger in manchen Fällen ein deutlich geringerer Abstand zwischen verschiedenen Transportgutträgern verwendet werden als dies beispielsweise bei einer zentralen Steuerung der Fall wäre, da durch die dezentrale Steuerung (mit einer Fahrsteuerung in dem jeweiligen Transportgutträger) Latenzen (zum Beispiel im Hinblick auf Steuerbefehle) vermieden werden können.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Fahrsteuerung ausgelegt, um eine Bewegungsdynamik des Transportgutträger so zu steuern, dass eine Kollision vermieden wird, wenn ein in der Nähe des Transportgutträgers befindlicher anderer Transportgutträger erkannt wird. Beispielsweise kann die Fahrsteuerung ausgelegt sein, um eine der jeweiligen Situation angemessene Bremsung des Transportgutträgers einzustellen. Auch kann durch die Fahrsteuerung ein angemessener Abstand zwischen Transportgutträgern, der zu der jeweiligen Geschwindigkeit des Transportgutträgers passt, und der einen ausreichenden Bremsweg zulässt, eingestellt werden. Zu diesem Zweck kann die Fahrsteuerung beispielsweise den Transportgutträger bei Annäherung an einen anderen Transportgutträger entsprechend abbremsen.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Fahrsteuerung ausgelegt, um (beispielsweise von einem Sensor des Transportgutträgers oder von einer zentralen Steuerung) eine Information darüber zu erhalten, ob ein anderer Transportgutträger vorhanden ist, der eine Bewegung des Transportgutträgers entlang einer von der Fahrsteuerung gewählten Route behindert oder verlangsamt, und um bei Vorhandensein eines anderen Transportgutträgers, der die Bewegung des Transportgutträgers entlang der von der Fahrsteuerung des Transportgutträgers gewählten Route behindert oder verlangsamt, eine alternative Route für die Bewegung des Transportgutträges zu suchen. Somit kann die Fahrsteuerung flexibel auf eine Belegung der Fahrschiene durch einen anderen Transportgutträger reagieren. Beispielsweise kann das Vorhandensein des anderen Transportgutträgers durch den auch für die Kollisionsvermeidung verwendeten Sensor erfolgen. Befindet sich beispielsweise der Transportgutträger hinter einem anderen Transportgutträger, bzw. läuft der Transportgutträger auf den anderen Transportgutträger auf, kann die Fahrsteuerung des Transportgutträgers entscheiden, dass der Transportgutträger den anderen Transportgutträger bei einer geeigneten Überholmöglichkeit (wenn beispielsweise zwei zueinander im Wesentlichen parallele Fahrschienen vorliegen) überholt. Zu diesem Zweck kann die Fahrsteuerung des Transportgutträgers beispielsweise Strecken-Einstellelemente in eine geeigneten Einstellung bringen. Somit kann der Transportgutträger seine Aufgabe basierend auf den ihm vorliegenden Informationen bestmöglich erfüllen, wobei eine Bereitstellung von Informationen über andere Transportgutträger durch eine zentrale Steuerung nicht zwingend erforderlich ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Transportgutträger einen oder mehrere Messwertaufnehmer auf, und ist ausgelegt, um während eines Transports eines Transportguts und/oder während einer Bearbeitung des Transportguts (die beispielsweise erfolgen kann, während das Transportgut von dem Transportgutträger getragen wird) einen oder mehrere Messwerte aufzunehmen und zu speichern. Somit kann der Transportgutträger physikalische Größen, die während des Transports oder während der Bearbeitung des Transportguts vorliegen, aufzeichnen und an eine geeignete Steuerung weitergeben. Dadurch kann beispielsweise erkannt werden, wenn das Transportgut durch äußere Einflüsse, wie z. B. eine zu hohe Temperatur oder zu hohe mechanische Kräfte (sei es bei dem Transport oder bei der Bearbeitung) beschädigt wurde (oder eine Beschädigung droht). Somit kann der Transportgutträger in einem hochzuverlässigen Transportsystem eingesetzt werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Transportgutträger einen oder mehrere Messwertaufnehmer auf. In diesem Fall ist die Fahrsteuerung beispielsweise ausgelegt, um abhängig von durch den einen Messwertaufnehmer oder durch die mehreren Messwertaufnehmer erfassten Messdaten eine Bewegung des Transportgutträgers auszulösen oder die Bewegung des Transportgutträgers zu beeinflussen. Somit kann die Fahrsteuerung auch auf entsprechende äußere Einflüsse (z. B. eine Temperatur, eine Luftfeuchtigkeit, das Vorhandensein chemischer Stoffe oder eine mechanische Belastung) reagieren, wodurch beispielsweise das Transportgut vor schädlichen Einwirkungen geschützt werden kann (beispielsweise indem der Transportgutträger das Transportgut aus einem Bereich wegtransportiert, in dem schädliche Einflüsse herrschen). Auf der anderen Seite kann der Transportgutträger das Transportgut auch zu einem Ort bringen, an dem positive äußere Einflüsse (z. B. eine geeignete Lagertemperatur, Lager-Luftfeuchtigkeit, etc.) bestehen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Transportgutträger ausgelegt sein, um zu erkennen, wenn eine Bearbeitung eines von dem Transportgutträger getragenen Werkstücks abgeschlossen ist, und um das Werkstück ansprechend darauf von einem Bearbeitungsbereich weg zu transportieren. Die Erkennung kann beispielsweise basierend auf eigenen Sensoren des Transportgutträgers oder basierend auf einer Signalisierung durch eine Bearbeitungseinrichtung (Werkzeugmaschine, Roboter, oder Ähnliches) basieren. Somit können Transport und Bearbeitung in effizienter Weise kombiniert werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Transportgutträger ausgelegt, um zu erkennen, wenn zumindest eine Umgebungsbedingung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, und um ansprechend darauf ein Werkstück, das von dem Transportgutträger getragen wird, von einem Ort, an dem die zumindest eine Umgebungsbedingung den vorgegebenen Schwellwert überschreitet, weg zu transportieren. Somit kann der Transportgutträger selbstständig das Werkstück vor ungünstigen Umgebungsbedingungen (z. B. vor zu hoher Temperatur oder Luftfeuchtigkeit) schützen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Transportgutträger einen oder mehrere Aktuatoren auf, die ausgelegt sind, um das Transportgut (z. B. ein Werkstück) zu bewegen. Somit kann der Transportgutträger bei einem Aufladen des Werkstücks, bei einem Abladen des Werkstücks oder bei einer Bearbeitung des Werkstücks durch eine Bearbeitungsvorrichtung (z. B. eine Werkzeugmaschine oder einen Roboter) mitwirken. Insbesondere kann der Transportgutträger die in ihm vorhandene Intelligenz nutzen, um das Be- und Entladen des Transportguts oder die Bearbeitung des Transportguts deutlich zu erleichtern. So kann der Transportgutträger beispielsweise das Transportgut (Werkstück) in eine Position bringen, die für eine Bearbeitung durch eine Bearbeitungsvorrichtung besser geeignet ist als eine übliche Transportposition. Indem der Transportgutträger mit einer Aktorik ausgestattet ist, kann somit auch die Funktionalität einer Bearbeitungsvorrichtung vereinfacht werden, oder es kann die Bearbeitung beschleunigt werden. Beispielsweise kann der Transportgutträger durch einen oder mehrere Aktuatoren eine oder mehrere Bearbeitungsachsen zur Verfügung stellen, was eine bessere und schnellere Bearbeitung eines Transportguts ermöglicht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Transportgutträger einen oder mehrere Messwertaufnehmer auf und ist ausgelegt, um abhängig von durch den einen Messwertaufnehmer oder durch die mehreren Messwertaufnehmer erfassten Messdaten zumindest einen der Aktoren anzusteuern. Insofern kann der Transportgutträger auf das Transportgut (z. B. ein Werkstück) Einfluss nehmen, und zwar abhängig von einer durch den Transportgutträger erfassten äußeren Situation.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Transportgutträger ausgelegt, um eine Bewegung des einen oder der mehreren Aktuatoren mit einer Bearbeitung eines von dem Transportgutträger getragenen Werkstücks durch eine externe Bearbeitungsvorrichtung zu koordinieren. Insofern kann beispielsweise eine Bearbeitung erfolgen, während die Aktoren des Transportgutträgers das Transportgut (Werkstück) bewegen, wodurch ein flüssiger Bearbeitungsablauf ermöglicht wird.
Alternativ oder zusätzlich kann im Übrigen der Transportgutträger auch ausgelegt sein, um die Bewegung des Transportgutträgers mit einer Bearbeitung eines von dem Transportgutträger getragenen Werkstücks durch eine externe Bearbeitungsvorrichtung zu koordinieren. Somit kann beispielsweise das Werkstück bearbeitet werden, während sich der Transportgutträger vorwärtsbewegt. Damit kann ein kontinuierlicher Bewegungsablauf selbst während der Bearbeitung des Werkstücks durch eine externe Bearbeitungsvorrichtung erfolgen. Dies erspart einerseits Zeit und vermeidet andererseits „ruckelige” Bewegungsabläufe.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Transportgutträger einen ersten Messaufnehmer auf, der ausgelegt ist, um eine entlang eines Fahrwegs des Transportgutträgers angebrachte Positionsmarkierung zu erfassen. Ferner weist der Transportgutträger einen zweiten Messaufnehmer auf, der ausgelegt ist, um die entlang des Fahrwegs des Transportgutträgers angeordnete Positionsmarkierung zu erfassen. Der erste Messaufnehmer und der zweite Messaufnehmer sind dabei unterschiedlich weit von einem in Bewegungsrichtung vorderen Ende des Transportgutträgers entfernt angeordnet. Der Transportgutträger weist eine Auswerteeinrichtung auf, die ausgelegt ist, um Signale von dem ersten Messaufnehmer und von dem zweiten Messaufnehmer zu empfangen, und um basierend darauf eine Positionsinformation oder eine Bewegungsinformation bereitzustellen (wobei die Auswerteeinrichtung beispielsweise Teil der Fahrsteuerung sein kann). Die Auswerteeinrichtung ist ausgelegt, um in einem Grundzustand die Positionsinformation oder die Bewegungsinformation basierend auf einem Signal eines in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers hinteren der Messaufnehmer bereitzustellen. Die Auswerteeinrichtung ist ferner ausgelegt, um ansprechend darauf, dass ein Signal eines in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers vorderen der Messaufnehmer einen vorübergehenden Aussetzer aufweist, nach einer Wiederherstellung des Signals von dem in Bewegungsrichtung des Transortgutträgers vorderen der Messaufnehmer in einen Übergangszustand zu wechseln, in dem die Positionsinformationen oder die Bewegungsinformationen basierend auf dem Signal von dem in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers vorderen der Messaufnehmer bereitgestellt wird. Die Auswerteeinrichtung ist ferner ausgelegt, um ansprechend darauf, dass das Signal des in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers hinteren der Messaufnehmer einen vorübergehenden Aussetzer aufweist, nach einer Wiederherstellung des Signals von dem in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers hinteren der Messaufnehmer in den Grundzustand zurückzuschalten (so dass beispielsweise die Positionsinformation oder Bewegungsinformation wieder basierend auf dem Signal des in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers hinteren der Messaufnehmer bereitgestellt wird).
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass eine Position des Transportgutträgers immer zuverlässig bestimmt werden kann, selbst wenn eine Positionsmarkierung (z. B. eine Inkrementalgeberspur) Aussetzer aufweist (was beispielsweise an Übergängen zwischen verschiedenen Segmenten der Fahrschiene oder an Weichen oder Parallelverschiebern der Fall sein kann). Indem im Normalzustand (Grundzustand) der in Fahrtrichtung hintere Messaufnehmer (bzw. ein von diesem geliefertes Signal) herangezogen wird, um die Positionsinformation oder Bewegungsinformation zu erhalten, ist sichergestellt, dass durch den in Bewegungsrichtung vorderen der Messaufnehmer eine Lücke in der Positionsmarkierung erkannt werden kann. Nach Überfahren der Lücke der Positionsmarkierung muss davon ausgegangen werden, dass in dem Signal des in Fahrtrichtung hinteren Messaufnehmers ein Aussetzer auftritt, der ein Problem für eine zuverlässige Bestimmung einer Positionsinformation bzw. einer Bewegungsinformation darstellen könnte. Es wurde erkannt, dass deshalb nach (vollständigem) Überfahren der Lücke in der Positionsmarkierung durch den in Fahrtrichtung vorderen Messaufnehmer die Positionsinformationen oder Bewegungsinformationen basierend auf dem von dem in Fahrtrichtung vorderen Messaufnehmer gelieferten Signal bereitgestellt werden sollte, da dieses dann zuverlässiger ist als das von dem in Fahrtrichtung hinteren Messaufnehmer bereitgestellte Signal. Nach Überfahren der Lücke in der Positionsmarkierung durch den in Fahrtrichtung hinteren Messaufnehmer kann dann wieder das von dem in Fahrtrichtung hinteren Messaufnehmer gelieferte Signal für die Bestimmung der Positionsinformationen bzw. der Bewegungsinformation herangezogen werden, und es können weitere Lücken in der Positionsinformation wieder von dem in Fahrtrichtung vorderen Messaufnehmer detektiert werden, ohne dass die Bestimmung der Positionsinformation bzw. Bewegungsinformation (die dann wieder basierend auf dem Signal des in Fahrtrichtung hinteren Messaufnehmers erfolgt) gestört würde. Somit kann eine zuverlässige Bestimmung einer Positionsinformation bzw. Bewegungsinformation vorgenommen werden, wobei für die eigentliche Positionsbestimmung bzw. Bewegungsinformations-Bestimmung (zum Beispiel für eine Zählung von Impulsen) jeweils nur das Signal eines Messaufnehmers verarbeitet werden muss. Eine gleichzeitige (kombinierende) Verarbeitung der Signale von zwei Messaufnehmern zur Ableitung der Positionsinformationen bzw. Bewegungsinformationen hingegen ist nicht erforderlich. Die Positionsinformation bzw. Bewegungsinformation kann vielmehr jeweils von einem der Signale abgeleitet werden, wobei das andere Signal lediglich dazu dient, um eine geeignete Umschaltung, welches der Signale für die Positionsbestimmung verwendet wird, zu ermöglichen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der erste Messaufnehmer und der zweite Messaufnehmer ausgelegt, um zumindest eine Inkrementalgeberspur auszuwerten. Die Auswerteeinrichtung ist in diesem Fall ausgelegt, um nach Erkennung einer Lücke in der Inkrementalgeberspur basierend auf dem Signal des in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers vorderen der Messaufnehmer und nach Überschreiten der Lücke in den Übergangszustand zu wechseln. Die Auswerteeinrichtung ist ferner ausgelegt, um bei Erkennung, dass der in der Bewegungsrichtung des Transportgutträgers hintere der Messaufnehmer die Lücke in der Inkrementalgeberspur überschritten hat, in den Grundzustand (zurück) zu wechseln. Insofern ist das Konzept, zwei Messaufnehmer zu verwenden, und umzuschalten, welches Messaufnehmersignal für die Erzeugung einer Positionsinformation oder einer Bewegungsinformation verwendet wird, sehr effizient in Verbindung mit einer Auswertung einer Inkrementalgeberspur verwendbar. Kleinere Unterbrechungen der Inkrementalgeberspur stören bei diesem Konzept die zuverlässige Bestimmung der Positionsinformationen bzw. Bewegungsinformationen nicht, was wiederum eine kostengünstige Realisierung der Inkrementalgeberspur ermöglicht, da kurze Unterbrechungen der Inkrementalgeberspur tolerierbar sind.
Ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung schafft ein Transportsystem. Das Transportsystem umfasst ein Streckennetz, das mit Magneten versehen Fahrschienen aufweist, sowie eine Mehrzahl von Transportgutträgern, wie sie oben beschrieben wurden. Ein entsprechendes Transportsystem ist in vielen Bereichen effizient einsetzbar, wie beispielsweise in industriellen Bearbeitungseinrichtungen zur Werkstückbearbeitung, aber auch in Lagersystemen und ähnlichen Systemen. Ein Steuerungsaufwand wird durch die „dezentrale” Steuerung der Transportgutträger minimiert, wobei die Transportgutträger aufgrund der verwendeten Antriebstechnologie und der dezentralen Fahrsteuerung sehr präzise Bewegungen ausführen können.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Transportgutträger ausgelegt, um sich einzeln und unabhängig voneinander entlang dieses Streckennetzes zu bewegen. Insofern können unterschiedliche Transportgutträger sich (auch im gleichen Streckensegment) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen und auch unabhängig voneinander unterschiedliche Streckenabschnitte befahren sowie andere Transportgutträger überholen. Insofern können Transport- und Verarbeitungsabläufe sehr flexibel gestaltet werden, und die verschiedenen Transportvorgänge durch die Transportgutträger können individuell und dezentral optimiert werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die in oder an den Fahrschienen angeordneten Magnete ausgelegt, um im Betrieb ein zeitlich unveränderliches Magnetfeld zu erzeugen. Somit können Permanentmagnete oder Permanent-erregte Magnetspulen verwendet werden. Es ist in beiden Fällen aber nicht erforderlich, eine komplexe Steuerung des in den Fahrschienen erzeugten Magnetfelds vorzunehmen. Steuerungsaufwand und Verkabelungsaufwand werden dadurch minimiert.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das System zumindest einen Parallelverschieber auf, der ausgelegt ist, um in einer ersten Einstellung einen Transportgutträger von einer Eingangs-Fahrschiene zu einer ersten Ausgangs-Fahrschiene zu tragen (beispielsweise während der Parallelverschieber stillsteht) und um in einer zweiten Einstellung einen Transportgutträger von der Eingangs-Fahrschiene zu einer zweiten Ausgangs-Fahrschiene, die beispielsweise parallel zu der ersten Fahrschiene und/oder zu der ersten Ausgangs-Fahrschiene angeordnet ist, zu tragen, wobei der Parallelverschieber ausgelegt ist, um in der zweiten Einstellung den Transportgutträger parallel zu versetzen, während sich der Transportgutträger (beispielsweise mit gleichförmiger Geschwindigkeit) entlang des Parallelverschiebers (bzw. entlang einer Fahrschiene des Parallelverschiebers) bewegt. Somit kann ein Transportgutträger im Idealfall ohne Veränderung seiner Geschwindigkeit auf zwei (oder mehr) verschiedene Ausgangsfahrschienen verteilt werden. Indem die Geschwindigkeit des Transportgutträgers mit der Bewegung des Parallelverschiebers koordiniert wird, wenn beispielsweise der Transportgutträger von der Eingangs-Fahrschiene zu der zweiten Ausgangs-Fahrschiene bewegt werden soll, kann auf eine Abbremsung des Transportgutträgers verzichtet werden. Dadurch werden auftretende Kräfte in der Bewegungsrichtung des Transportgutträgers gering gehalten, was mechanisch vorteilhaft ist. Im Übrigen kann der Transport so auch mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit erfolgen, und es treten keine großen Latenzen durch die Verteilung auf verschiedene Ausgangs-Fahrschienen auf.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Transportsystem zumindest einen Roboter auf, der angeordnet ist, um das Werkstück zu bearbeiten oder zu tragen. Das System ist dabei ausgelegt, um eine Bearbeitung durch den Roboter und eine Werkstückübergabebewegung des Roboters so mit einer Bewegung des Transportgutträgers zu koordinieren, dass die Bearbeitung des von dem Transportgutträger getragenen Werkstücks oder eine Übergabe des Werkstücks zwischen dem Roboter und dem Transportgutträger (beide Richtungen sind möglich) während einer Bewegung des Transportgutträgers (beispielsweise entlang einer Fahrschiene) erfolgen kann. Somit kann beispielsweise die Steuerung der Geschwindigkeit des Transportgutträgers in einer Weise erfolgen, dass der Transportgutträger während einer Bearbeitung des Werkstücks nicht bis auf den Stillstand heruntergebremst werden muss. Indem die Funktion des Roboters oder eine Werkstückübergabebewegung des Roboters mit der Bewegung des Transportgutträgers koordiniert wird, kann beispielsweise eine Bearbeitung oder eine Übergabe ohne große Verzögerungen (die beispielsweise bei einem Anhalten des Transportgutträgers entstehen würden) erfolgen. Die dynamischen Fähigkeiten des Roboters können somit auch voll ausgenutzt werden, und die gesamte Produktions- bzw. Bearbeitungsgeschwindigkeit kann im Vergleich zu konventionellen Systemen, bei denen ein Transportgutträger erst angehalten werden muss, optimiert werden. Hierbei kann insbesondere auch eine Kommunikation zwischen einer Steuerung des Roboters und der Fahrsteuerung des Transportgutträgers erfolgen.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Transportsystem zumindest einen Roboter auf, der ausgelegt ist, um ein von dem Transportgutträger getragenes Werkstück zu bearbeiten. Das Transportsystem ist dabei ausgelegt, um eine Bewegung des Roboters mit einer Bewegung des Transportgutträgers zu koordinieren, so dass eine Roboterbearbeitung des durch den Transportgutträger getragenen Werkstücks während einer Bewegung des Transportgutträgers entlang der Fahrschiene erfolgen kann. Auf diese Weise kann eine Optimierung eines Produktionsprozesses erfolgen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist eine der Fahrschienen eine Abdeckung auf, die ausgelegt ist, um eine Führungsstruktur, die den Transportgutträger bei einer Bewegung entlang der Fahrschiene führt, sowie einen Antriebsteil des Transportgutträgers, der die Spulenanordnung und die Fahrsteuerung umfasst oder trägt, zu umschließen. Die Abdeckung weist an einer der Fahrschiene gegenüber liegenden Seite eine in einer Bewegungsrichtung der Transportgutträger verlaufende Öffnung zwischen einem oberen Teil der Abdeckung und einem unteren Teil der Abdeckung auf. Die Öffnung weist einen Bereich auf, in dem sich ein Endbereich des oberen Teils der Abdeckung und ein Endbereich des unteren Teils der Abdeckung gegenüberstehen, um einen im Wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufenden Durchgang zu bilden, wobei Endbereich des unteren Teils der Abdeckung weiter innen im Hinblick auf einen von der Abdeckung umschlossenen Raumbereich als ein Endbereich des oberen Teils der Abdeckung angeordnet ist, so dass ein Weg von außerhalb der Abdeckung durch die Öffnung in einen durch die Abdeckung umgebenen Raumbereich von unten nach oben verläuft. Dadurch wird ein innerhalb der Abdeckung liegender Teil des Transportgutträgers vor Umwelteinflüssen geschützt. Ferner werden Stromschienen vor Berührung geschützt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein oberer Endbereich des unteren Teils der Abdeckung gegenüber einem unteren Bereich des unteren Teils der Abdeckung nach innen zurückgesetzt ist, so das ein geradliniger Durchgang durch die Öffnung versperrt ist. Dadurch wird eine Betriebssicherheit erhöht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Abdeckung so ausgelegt ist, dass die in der Bewegungsrichtung des Transportgutträgers verlaufende Öffnung zwischen dem oberen Teil der Abdeckung und dem unteren Teil der Abdeckung in einem Querschnitt senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Transportgutträgers betrachtet gebogen oder gewinkelt verläuft. Somit wird das Innere der Abdeckung vor Schmutz und Berührung geschützt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Transportgutträger einen gebogenen oder gewinkelte Tragarm auf, der in einem Querschnitt senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Transportgutträgers betrachtet von dem Antriebsteil ausgehend nach unten durch die Öffnung zwischen dem oberen Teil der Abdeckung und dem unteren Teil der Abdeckung verläuft und dann außerhalb des von der Abdeckung umschlossenen Gebiets nach oben verläuft, um einen oberhalb der Abdeckung befindlichen Transportbereich zu tragen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung schafft ein Verfahren zum Transport eines Transportguts entlang zumindest einer Fahrschiene. Das Verfahren umfasst ein Ansteuern einer Spulenanordnung, die an einem beweglichen Transportgutträger angeordnet ist, und die zusammen mit in oder an der zumindest einen Fahrschiene angeordneten Magneten einen Linearantrieb bildet. Der Transportgutträger wird durch die Ansteuerung der Spulenanordnung in Bezug auf die Fahrschiene beschleunigt oder abgebremst. Eine Fahrsteuerung, die die Spulensteuerung ansteuert, ist dabei Teil des beweglichen Transportgutträgers (und fährt beispielsweise mit dem Transportgutträger mit). Die Fahrsteuerung bestimmt dabei basierend auf einer Kenntnis eines Streckennetzes, entlang dessen sich der Transportgutträger bewegen kann, einen Fahrweg, und die Fahrsteuerung bestimmt auch eine Bewegungsdynamik (z. B. eine Beschleunigung oder eine Abbremsung) des Transportgutträgers.
Dieses Verfahren basiert auf denselben Überlegungen wie der oben beschriebene Transportgutträger.
Das Verfahren kann im Übrigen durch alle Merkmale und Funktionalitäten ergänzt werden, die hierin auch im Hinblick auf den erfindungsgemäßen Transportgutträger bzw. im Hinblick auf das erfindungsgemäße Transportsystem beschrieben sind.
Figurenkurzbeschreibung
Bevorzugte Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Transportgutträgers gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines Transportgutträgers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung von Abläufen bei Überschreitung einer Lücke in einer Positionsmarkierung durch den Transportgutträger;
4 eine schematische Darstellung eines Transportsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine schematische Darstellung von Abläufen bei einer Beförderung eines Transportgutträgers durch einen Parallelverschieber; und
6a und 6b ein detailliertes Schnittbild und ein detailliertes Schrägbild eines Transportgutträgers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1. Transportgutträger gemäß Fig. 1
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Transportgutträgers 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Transportgutträger 100 ist zum Transport eines Transportguts (z. B. eines Werkstücks) entlang zumindest einer Fahrschiene 104 ausgelegt. Der Transportgutträger umfasst vorzugsweise ein Führungsbauteil 120, das ausgelegt ist, um den Transportgutträger entlang der Fahrschiene 104 zu führen. Der Transportgutträger 100 umfasst ferner eine Spulenanordnung 130, die ausgelegt ist, um zusammen mit in oder an der zumindest einen Fahrschiene 104 angeordneten Magneten 106a, 106b, 106c, 106x, 106y, 106z einen Linearantrieb zu bilden. Durch die Spulenanordnung 130 kann der Transportgutträger somit in Bezug auf die Fahrschiene 104 beschleunigt oder abgebremst (oder auch mit konstanter Geschwindigkeit bewegt) werden. Der Transportgutträger 100 umfasst ferner eine Fahrsteuerung 140, die ausgelegt ist, um die Spulenanordnung 130 anzusteuern. Die Fahrsteuerung 140 ist ausgelegt, um basierend auf einer Kenntnis eines Streckennetzes, entlang dessen sich der Transportgutträger bewegen kann, einen Fahrweg zu bestimmen. Die Fahrsteuerung ist ferner ausgelegt, um eine Bewegungsdynamik (z. B. eine Abbremsung oder eine Beschleunigung des Transportgutträgers 100) zu bestimmen. Die Fahrsteuerung kann beispielsweise Informationen über ein Streckennetz (also über ein Netz von Fahrschienen) enthalten. Die Information über das Streckennetz kann beispielsweise in Form einer elektronischen Karte vorliegen. Die Fahrsteuerung kann somit beispielsweise ausgelegt sein, um basierend auf einer Kenntnis des Streckennetzes und basierend auf einer Kenntnis einer augenblicklichen Position und basierend auf einer Kenntnis eines Zielorts in dem Streckennetz eine zeitmäßig oder wegmäßig optimale (z. B. kürzeste) Route in dem Streckennetz als Fahrweg zu identifizieren. Im Übrigen kann die Fahrsteuerung 140 auch selbständig eine Geschwindigkeit des Transportgutträgers 100 sowie eine gewünschte Beschleunigung bzw. eine gewünschte Verzögerung (Abbremsung) des Transportgutträgers bestimmen.
Somit ist festzuhalten, dass der Transportgutträger 100 sowohl die zur Erzielung einer Bewegung entlang der mit Permanentmagneten oder konstant angesteuerten Elektromagneten versehenen Fahrschiene verwendete Spulenanordnung als auch die zugehörige Fahrsteuerung, die auch selbständig eine Wegplanung vornimmt, aufweist. Damit ist in einem Transportsystem nur ein geringer zentraler Steuerungsaufwand vorhanden, da der Transportgutträger selbständig ihm übertragene Transportaufgaben durchführt und dabei lediglich Informationen im Hinblick auf einen Anfangsort, einen Zielort und eventuell einzuhaltende Randparameter benötigt. Selbstverständlich kann die Fahrsteuerung 140 des Transportgutträgers 100 aber auch andere Informationen, die sie von extern (also beispielsweise von einer zentralen Steuerung eines Transportsystems) enthält, mit berücksichtigen, wie beispielsweise eine Information über Positionen von anderen Transportgutträgern in dem Streckennetz.
Insbesondere ist aber die zentrale Steuerung typischerweise nicht zuständig für Details des Transportprozesses, wie beispielsweise Beschleunigungsprozesse, Abbremsprozesse und die genaue Wegplanung, da all diese Aufgaben direkt durch die Fahrsteuerung 140 des Transportgutträgers 100 übernommen werden.
Der Transportgutträger 100 kann damit in einem Transportsystem sehr effizient eingesetzt werden.
2. Transportgutträger gemäß Fig. 2
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Transportgutträgers 200. Der Transportgutträger 200 ist beispielsweise ausgelegt, um sich entlang einer Fahrschiene 204 zu bewegen, die beispielsweise Permanentmagneten 206a, 206b, 206c, 206x, 206y, 206z aufweist. Anstatt von Permanentmagneten können allerdings auch in einem Betriebszustand von einem konstanten Strom durchflossene Elektromagneten verwendet werden.
Der Transportgutträger 200 umfasst beispielsweise ein Führungsbauteil 220, das ausgelegt ist, um den Transportgutträger entlang der Fahrschiene 204 zu führen. Das Führungsbauteil 220 kann beispielsweise durch Rollen oder andere Lagerungsbauteile eine gute Beweglichkeit des Transportgutträgers 200 entlang der Fahrschiene 204 gewährleisten. Der Transportgutträger 200 umfasst ferner einen Spulenanordnung 230, die beispielsweise so angeordnet ist, dass die Spulenanordnung zusammen mit den Magneten 206a–206z in der Fahrschiene einen Linearantrieb bildet. Die Spulenanordnung 230 kann beispielsweise mehrere Magnetspulen aufweisen, die durch eine Fahrsteuerung 240 derart ansteuerbar sind, dass der Transportgutträger durch das Zusammenwirken zwischen den in der Spulenanordnung 230 entwickelten Magnetfeldern und den Magnetfeldern der in oder an der Fahrschiene vorhandenen Magneten 206a–206z beschleunigt oder abgebremst wird. Beispielsweise kann die Spulenanordnung mehrere in einer Bewegungsrichtung des Transportgutträgers (also in Richtung der Fahrschiene) nebeneinanderliegende Magnetspulen aufweisen, die basierend auf einer Ansteuerung von der Fahrsteuerung 240 abwechselnd Magnetfelder in unterschiedliche Richtungen erzeugen können.
Die Fahrsteuerung 240 kann dabei unter anderem die Aufgaben der Fahrsteuerung 140 übernehmen, wie sie im Hinblick auf die 1 beschrieben wird. Die Fahrsteuerung 240 kann also beispielsweise basierend auf einer Kenntnis eines Streckennetzes, entlang dessen sich der Transportgutträger bewegen kann, einen Fahrweg bestimmen. Ferner kann die Fahrsteuerung eine Bewegungsdynamik (z. B. eine Beschleunigung oder ein Abbremsen des Transportgutträgers) bestimmen und dementsprechend die Spulenanordnung 230 ansteuern, um so die gewünschte Bewegungsdynamik zu erreichen.
Die Fahrsteuerung 240 kann beispielsweise einen echtzeitfähigen Computer oder Mikroprozessor umfassen, der basierend auf einem Optimierungsalgorithmus sowohl einen Fahrweg als auch eine am besten geeignete Fahrdynamik bestimmen kann. Die Fahrsteuerung kann beispielsweise eine elektronische Karte des Streckennetzes enthalten und auch weitere Informationen im Hinblick auf einzuhaltende Randbedingungen (Wegpunkte, Schwellwerte für Umweltbedingungen, Maximalgeschwindigkeiten in bestimmten Abschnitten des Streckennetzes, Informationen über den Ort von anderen Transportgutträgern, usw.) speichern und berücksichtigen.
Im Folgenden werden einige optionale Merkmale des Transportgutträgers 200 beschrieben, die einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können.
Der Transportgutträger 200 umfasst beispielsweise einen oder mehrere Sensoren 250 zur Kollisionsvermeidung. Beispielsweise kann der Sensor 250 an einem in Fahrtrichtung vorderen oder an einem in Fahrtrichtung hinteren Bereich des Transportgutträgers angebracht sein (wobei der Transportgutträger ja bevorzugt in beide Fahrtrichtungen, also vorwärts und rückwärts, fahren kann). Der Sensor 250 kann also beispielsweise ausgelegt sein, um zu erkennen, wenn sich ein weiterer Transportgutträger in Fahrtrichtung vor dem Transportgutträger 200 befindet oder wenn beispielsweise irgend ein anderes Hindernis sich in Fahrtrichtung vor dem Transportgutträger 200 befindet. Der Sensor 250 kann entweder auf die Mitwirkung eines Senders (beispielsweise eines optischen Senders) eines anderen Transportgutträgers angewiesen sein, oder auch unabhängig von einem Sender bei dem anderen Transportgutträger arbeiten. Die Fahrsteuerung 250 kann somit beispielsweise ein Signal von dem Sensor 250 zur Kollisionsvermeidung empfangen und ansprechend darauf, dass der Sensor 250 einen in der Nähe befindlichen anderen Transportgutträger (oder ein anderes Hindernis) erkennt, die Bewegung des Transportgutträgers 250 entsprechend anpassen. Beispielsweise kann die Fahrsteuerung 240 den Transportgutträger 200 abbremsen, wenn ein Hindernis in Fahrtrichtung vor dem Transportgutträger 200 erkannt wird. Wird hingegen durch den Sensor 250 erkannt, dass sich in Fahrtrichtung vor dem Transportgutträger ein anderer, sich langsamer bewegender Transportgutträger vorhanden ist, so kann die Fahrsteuerung 240 die Geschwindigkeit des Transportgutträgers 200 anpassen oder beispielsweise – sofern aufgrund des Streckennetzes möglich – ein Überholmanöver auf einem anderen zum Überholen geeigneten Streckenabschnitt einleiten. Der Sensor 250 kann beispielsweise optisch, Ultraschall-basiert oder Radar-basiert arbeiten. Andere Konzepte können allerdings auch eingesetzt werden.
Weiterhin kann der Transportgutträger ein oder mehrere Messwertaufnehmer 254 aufweisen. Der bzw. die Messwertaufnehmer 254 können beispielsweise Umgebungsparameter des Transportgutträgers aufnehmen. Beispielsweise können die Messwertaufnehmer eine Temperatur, eine Luftfeuchtigkeit, eine Konzentration an chemischen Stoffen, eine Intensität einer Strahlung, und/oder anderes aufnehmen. Die durch den Messwertaufnehmer 254 gelieferten Daten können beispielsweise für eine weitere Verwendung gespeichert werden. Alternativ oder zusätzlich können die durch den Messwertaufnehmer 254 gelieferten Daten auch von der Fahrsteuerung 240 verwendet werden, um beispielsweise eine Bewegung des Transportgutträgers auszulösen oder zu beeinflussen. Beispielsweise kann durch die Fahrsteuerung 240 anhand der von dem bzw. von den Messwertaufnehmern 254 gelieferten Messdaten entschieden werden, ob ein Aufenthalt des Transportgutträgers an dem aktuellen Ort vorteilhaft oder schädlich für ein Transportgut ist. Sind beispielsweise die Umgebungsbedingungen für das Transportgut günstig, so kann die Fahrsteuerung 240 veranlassen, dass der Transportgutträger abbremst oder stehenbleibt. Sind hingegen die Umgebungsbedingungen für das Transportgut (oder für den Transportgutträger) ungünstig, so kann die Fahrsteuerung 240 basierend auf den Messdaten von dem Messwertaufnehmer 254 veranlassen, dass der Transportgutträger sich von dem gegenwärtigen Ort wegbewegt. Ferner kann die Fahrsteuerung 240 auch anhand der Messwerte entscheiden, ob eine Bearbeitung des Werkstücks abgeschlossen ist. Beispielsweise kann durch eine Temperaturüberwachung von der Fahrsteuerung 240 erfasst werden, ob beispielsweise eine Temperaturbehandlung eines Werkstücks erfolgreich fertiggestellt wurde, und die Fahrsteuerung 240 kann das Werkstück bei Erkennung der Fertigstellung der Temperaturbehandlung aus einem Bereich erhöhter Temperatur wegtransportieren. Der Messwertaufnehmer 254 kann beispielsweise ausgelegt sein, um Informationen über den Zustand des Transportguts selbst (z. B. über die Temperatur des Transportguts), zu erhalten. Derartige Informationen können u. U. aussagekräftiger sein als Informationen über die Umgebungsbedingungen. Allgemein ist somit zu sagen, dass die Fahrsteuerung 240 abhängig von den aufgenommenen Messdaten, die äußere Bedingungen betreffen, und die sich typischerweise von anderen Bewegungsdaten (wie Geschwindigkeit, Position oder Beschleunigung) unterscheiden, und den Einfluss der Umgebung auf das Transportgut beschreiben, die Bewegungsdynamik und/oder die Fahrstrecke steuern kann.
Der Transportgutträger 200 kann ferner, optional, einen oder mehrere Aktuatoren bzw. Aktoren 258 aufweisen. Die Aktuatoren können beispielsweise ausgelegt sein, um das Werkstück zu transportieren oder auch um in eine Interaktion mit einer Umgebung zu treten. Beispielsweise können die Aktuatoren 258 bei einem Laden des Transportguts auf den Transportgutträger oder bei einem Entladen des Transportguts von dem Transportgutträger helfen. Die Aktuatoren 258 können beispielsweise eine entsprechende Bewegung des Transportguts bewirken. Auf der anderen Seite können die Aktuatoren 258 auch das Transportgut festhalten bzw. sichern. Im Übrigen können die Aktuatoren 258 auch das Transportgut unabhängig von einem Entladen oder Beladen in eine Bewegung versetzen, beispielsweise schwenken oder rotieren. Dadurch kann der Transportgutträger einerseits das Beladen oder Entladen von Transportgütern vereinfachen und andererseits bei der Bearbeitung des Transportguts durch externe Maschinen (z. B. durch Werkzeugmaschinen oder Roboter) helfen.
Die Aktuatoren 258 des Transportgutträgers können beispielsweise das Werkstück drehen oder kippen, wenn dies für eine Bearbeitung vorteilhaft ist. Damit kann beispielsweise die Funktionalität von externen Werkzeugmaschinen vereinfacht werden. Beispielsweise können die Aktuatoren ein Werkstück bei einer Laserbeschriftung durch eine externe Bearbeitungsvorrichtung derart ausrichten, dass die Beschriftung in bestmöglicher Weise erfolgen kann. Die Aktuatoren 258 können das Werkstück beispielsweise auch drehen, so dass eine Beschriftung von allen Seiten selbst bei Verwendung einer einfachen Beschriftungsvorrichtung möglich ist. Allerdings ist die Funktion der Aktuatoren 258 natürlich nicht auf das Beschriften von Werkstücken beschränkt, sondern kann bei jedweder Interaktion zwischen externen Bearbeitungsvorrichtungen oder auch zwischen externen Erfassungsvorrichtungen (wie beispielsweise einem Kamerasystem, einem Laserscanner oder Ähnlichem) vorteilhaft eingesetzt werden. Die Fahrsteuerung 240 (die auch umfassender als allgemeine Steuerung des Transportgutträgers verstanden werden kann) kann die Aktuatoren 258 beispielsweise abhängig von einem Ort, an dem sich der Transportgutträger befindet, und/oder abhängig von Messwerten von dem einen oder den mehreren Messwertaufnehmern 258 und/oder abhängig von einer externen Signalisierung (sei es optisch oder drahtgebunden oder über Funk) ansteuern. Auch andere Möglichkeiten zur Auflösung von Bewegungen der Aktuatoren 258 sind natürlich denkbar, wie beispielsweise Kontakte, Tastschalter oder Ähnliches.
Weiterhin kann der Transportgutträger 200 einen – optionalen – Geber 262 zur Betätigung von Strecken-Einstellelementen (wie beispielsweise Weichen oder Parallelverschiebern) aufweisen. Somit kann die Fahrsteuerung 240 beispielsweise Streckeneinstellelemente, wie Weichen oder Parallelverschieber, entsprechend ihrer Routenplanung ansteuern. Der Geber 262 kann optisch, drahtgebunden oder über Funk wirksam werden, aber auch mechanische Geberelemente sind denkbar. Im Übrigen kann die Betätigung von Streckeneinstellelementen beispielsweise auch über eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation erfolgen. Somit kann beispielsweise die Fahrsteuerung 240 über den Geber 262 anfordern, dass eine Weiche der Fahrschiene in eine bestimmte Stellung gebracht wird, wenn sich der Transportgutträger der Weiche annähert. Entsprechend kann auch ein Parallelverschieber durch die Fahrsteuerung 240 (beispielsweise über den Geber 262) angewiesen werden, den Transportgutträger von einer bestimmten Eingangs-Fahrschiene zu einer bestimmten Ausgangs-Fahrschiene zu bringen, wenn der Transportgutträger sich dem Parallelverschieber annähert.
Weiterhin umfasst der Transportgutträger 200 – optional – den ersten Messaufnehmer 270 für eine Positionsmarkierung sowie einen zweiten Messaufnehmer 272 für eine Positionsmarkierung. Beispielsweise kann der erste Messaufnehmer benachbart zu einem ersten Ende des Transportgutträgers 200 angeordnet sein. Der zweite Messaufnehmer 272 kann beispielsweise benachbart zu einem zweiten Ende des Transportgutträgers 272 angeordnet sein. Insgesamt sollte beispielsweise der erste Messaufnehmer 270 näher bei dem ersten Ende des Transportgutträgers sein als der zweite Messaufnehmer 272. Der erste Messaufnehmer 270 und der zweite Messaufnehmer 272 sind im Übrigen derart angeordnet, dass diese eine entlang der Fahrschiene angeordnete Positionsmarkierung aufnehmen können. Beispielsweise kann es sich bei der Positionsmarkierung um eine Strich-Markierung handeln, wobei die Strich-Markierung beispielsweise so ausgelegt sein kann, dass auch eine absolute Position des Transportgutträgers (zumindest in bestimmten periodischen Abständen) durch die Messaufnehmer 270, 272 detektierbar ist. Allerdings kann es sich bei der Positionsmarkierung auch um eine einfache Strichmarkierung handeln, mit Hilfe derer die Messaufnehmer 270, 272 lediglich die Relativbewegung des Transportgutträgers bestimmen können.
Beispielsweise kann an der Fahrschiene 204 eine Strichmarkierung 208 angebracht sein, die an manchen Stellen auch Unterbrechungen aufweisen kann.
Signale von den Messaufnehmern 270, 272 können beispielsweise für eine Bestimmung einer Positionsinformation oder für eine Bestimmung einer Bewegungsinformation verwendet werden, wie im Folgenden, unter anderem Bezug nehmend auf die 3, noch beschrieben wird.
Beispielsweise kann die Fahrsteuerung 240 ausgelegt sein, um zu jedem Zeitpunkt innerein Signal von einem der Messaufnehmer 270, 272 für eine tatsächliche Positionsbestimmung bzw. Bewegungsbestimmung zu verwenden. Dabei kann eine Auswahl erfolgen, von welchen der Messaufnehmer 270, 272 das Signal verwendet wird, wie im Folgenden anhand der 3 erläutert wird. Eine entsprechende Auswahl eines zu verwendenden Signals kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die Positionsmarkierung Lücken aufweist, die beispielsweise zu einem vorübergehenden Aussetzer eines der Signale führen können.
Eine erste schematische Darstellung 310 in 3 zeigt beispielsweise einen Zustand, bevor ein Transportgutträger 312 (der dem Transportgutträger 100 bzw. dem Transportgutträger 200 entsprechen kann) eine Lücke 320 in einer Positionsmarkierung 322 (die der Positionsmarkierung 208 entsprechen kann) erreicht. So wird davon ausgegangen, dass sich der Transportgutträger 312 von links nach rechts bewegt, wie beispielsweise durch den Geschwindigkeitspfeil „v” angezeigt wird. Ferner ist ersichtlich, dass der Transportgutträger 312 einen ersten, in Fahrtrichtung vorderen Messaufnehmer 330 und einen zweiten in Fahrtrichtung hinteren Messaufnehmer 332 aufweist. Der erste Messaufnehmer 330 kann beispielsweise dem Messaufnehmer 270 entsprechen, und der zweite Messaufnehmer 332 kann beispielsweise dem Messaufnehmer 272 entsprechen. In dem in der ersten Zeile 310 gezeigten „Grundzustand” wird beispielsweise ein Signal des zweiten (in Fahrtrichtung hinteren) Messaufnehmers, das sich aufgrund der Positionsmarkierung 322 ergibt, für eine Bestimmung einer Positionsinformation oder einer Bewegungsinformation verwendet. Das Signal des in Fahrtrichtung vorderen, ersten Messaufnehmers 330 dient hingegen lediglich der Erkennung einer Lücke in der Positionsmarkierung 322, und wird in dem Grundzustand nicht unmittelbar für die Ableitung der Positionsinformation oder der Bewegungsinformation verwendet.
Bewegt sich der Transportgutträger 312 entlang seiner Bewegungsrichtung weiter, so überschreitet der erste Messaufnehmer 330 zu einem bestimmten Zeitpunkt die Lücke 320 in der Positionsmarkierung 322, so dass das von dem ersten Messaufnehmer 330 gelieferte Signal typischerweise einen Aussetzer aufweist, also keine Impulse mehr aufnimmt, da die Positionsmarkierung 322 sich nicht mehr benachbart zu dem ersten Messaufnehmer 330 befindet. Während der erste Messaufnehmer 330 sich in dem Bereich der Lücke 320 der Positionsmarkierung 322 befindet, wird noch das Signal von dem zweiten Messaufnehmer 332 ausgewertet, um die Bewegungsinformation oder die Positionsinformation zu erhalten. Nach dem Überschreiten der Lücke 320 durch den ersten Messaufnehmer 330, also wenn nach einem Aussetzer des von dem ersten Messaufnehmer 330 gelieferten Messsignals wieder ein zuverlässiges Messsignal von dem ersten Messaufnehmer 330 geliefert wird, sollte die Steuerung des Transportgutträgers 312 (also beispielsweise die Steuerung 240) derart umschalten (beispielsweise in einen „Übergangszustand”), dass nunmehr das Signal von dem ersten Messaufnehmer 330 für die Bestimmung der Positionsinformation bzw. der Bewegungsinformation verwendet wird. Die Impulse des von dem ersten Messaufnehmer 330 gelieferten Ausgangssignals werden also in dem Übergangszustand herangezogen, um die Positionsinformationen bzw. die Richtungsinformation zu erhalten. Das Signal von dem zweiten Messaufnehmer 332 wird in dem Übergangszustand beispielsweise lediglich verwendet, um zu erkennen, wann der zweite Messaufnehmer 332 die Lücke 320 in der Positionsmarkierung 322 überschritten hat, aber dient nicht mehr der Bestimmung von Position oder Bewegung/Geschwindigkeit. Details diesbezüglich sind beispielsweise in einer zweiten Zeile 350 in 3 gezeigt.
Eine dritte Zeile 390 in 3 zeigt einen Zustand, nachdem der Transportgutträger die Lücke 320 vollständig überschritten hat. Ansprechend auf eine Erkennung, dass der zweite Messaufnehmer 332 die Lücke 320 in der Positionsmarkierung 322 vollständig überschritten hat, kann beispielsweise die Steuerung des Transportgutträgers 312 (beispielsweise die Fahrsteuerung 240) in den „Grundzustand” zurückschalten, so dass das Signal von dem zweiten Messaufnehmer 332 wieder für die Bestimmung der Positionsinformation bzw. der Bewegungsinformation verwendet wird, und dass das Signal von dem ersten Messaufnehmer 330 lediglich für die Erkennung einer weiteren Lücke in der Positionsmarkierung verwendet wird. Die Erkennung, dass der zweite Messaufnehmer 332 die Lücke 320 vollständig überschritten hat, kann auf verschiedene Weise erfolgen, beispielsweise durch Auswertung der Signale von dem zweiten Messaufnehmer 332 oder durch Auswertung einer Entfernung, die der Transportgutträger seit dem Überschreiten der Lücke 320 durch den ersten Messaufnehmer zurückgelegt hat.
Das hier beschriebene Konzept ermöglicht es, in sehr zuverlässiger Weise die Positionsbestimmung oder Bewegungsbestimmung des Transportgutträgers 312 vorzunehmen, wobei zu jedem Zeitpunkt nur das Signal eines Messaufnehmers erforderlich ist, um die tatsächliche Positionsinformation oder Bewegungsinformation zu erhalten. Das Signal des jeweils anderen Messaufnehmers dient lediglich dazu, um zu erkennen, ob eine Lücke in der Positionsmarkierung erreicht bzw. überschritten wurde.
3. Transportsystem gemäß Fig. 4
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Transportsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Transportsystem 400 gemäß 4 umfasst ein Streckennetz, das beispielsweise mehrere jeweils mit Magneten versehene Fahrschienen 410, 412, 414, 416 aufweist. Ferner umfasst das Streckennetz (optional) eine Mehrzahl von Parallelverschiebern 420, 422, 424. Anstelle der Parallelverschieber 420, 422, 424 können aber auch Weichen oder anderweitige Strecken-Einstellelemente vorhanden sein. Im Übrigen ist das Streckennetz der 4 natürlich nur als Beispiel anzusehen.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass beispielsweise die Parallelverschieber 420 sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung arbeiten können, je nach den Anforderungen. Das Streckennetz kann beispielsweise dafür vorgesehen sein, dass in jedem Segment der Fahrschiene eine bevorzugte (oder ausschließliche) Bewegungsrichtung gibt.
Das Transportsystem umfasst ferner typischerweise eine Mehrzahl von Transportgutträgern 430, 432, 434, 436, 438, die sich beispielsweise entlang der Fahrschienen bewegen können, und die beispielsweise den hierin beschriebenen Transportgutträgern 100, 200 entsprechen können. Die Transportgutträger können somit ausgelegt sein, um sich einzeln und unabhängig voneinander entlang des Streckennetzes zu bewegen.
Optional kann das Transportsystem eine zentrale Steuerung 440 aufweisen, die in Kommunikation mit einem oder mehreren der Transportgutträger stehen kann, und die beispielsweise Befehle, wie beispielsweise Anfangspositionen, Wegpunkte und Zielpositionen, die die Transportgutträger anfahren sollen, an die Transportgutträger übermitteln kann. Die zentrale Steuerung 440 kann aber, optional, noch weitere Informationen, wie beispielsweise Informationen über zu transportierende Transportgüter oder Werkstücke, an die Transportgutträger weiterleiten. Die zentrale Steuerung 440 kann optional auch Informationen über Positionen anderer Transportgutträger oder über bestimmte Zustände des Transportsystems (z. B. über eine Sperrung bzw. vorübergehende Blockierung von Streckenabschnitten, und Ähnliches) an die Transportgutträger übermitteln. Allerdings ist es nicht erforderlich, dass die zentrale Steuerung 440 konkrete Informationen über den Bewegungsablauf bzw. über die Bewegungsdynamik oder konkrete Informationen über eine von dem Transportgutträger zu wählende Strecke an die Transportgutträger überträgt. Vielmehr ist die Detailplanung, also beispielsweise die Bestimmung des Fahrwegs und der Bewegungsdynamik, der Fahrsteuerung der jeweiligen Transportgutträger überlassen. Diesen entlastet auf der anderen Seite die zentrale Steuerung 440 und vermeidet auf der anderen Seite das Erfordernis, eine realzeitfähige Übertragung zwischen der zentralen Steuerung 440 und den Transportgutträgern 430, 432, 434, 436, 438 bereitstellen zu müssen. Vielmehr können sich die Transportgutträger sicher bewegen, ohne dass eine Echtzeitkommunikation zu einer zentralen Steuerung 440 besteht.
Die Fahrschienen 410, 412, 414, 416 können auch vergleichsweise einfach gehalten werden, da es ausreichend ist, dass diese Fahrschienen 410, 412, 414, 416 Permanentmagneten oder permanenterregte Elektromagneten aufweisen. Eine Erzeugung zeitlich variabler Magnetfelder in den Fahrschienen hingegen ist nicht erforderlich, da sowohl die für die Bewegung erforderlichen Magnetspulen als auch deren Ansteuerung in den Transportgutträgern enthalten ist. Die Streckeneinstellelemente, also beispielsweise die Parallelverschieber 430, 432, 434 (aber auch entsprechende Weichen oder andere Streckeneinstellelemente) können beispielsweise derart ausgelegt sein, dass diese von den einzelnen Transportgutträgern gesteuert werden können. Die Transportgutträger können also beispielsweise ein Streckeneinstellelement „beauftragen” bzw. anregen, eine bestimmte Einstellung anzunehmen bzw. eine Weiterleitung des Transportgutträgers von einer Eingangs-Fahrschiene zu einer gewünschten Ausgangs-Fahrschiene zu erzielen. Beispielsweise kann der Transportgutträger 432 den Parallelverschieber 422 beauftragen, ihn zu der Fahrschiene 412 oder zu der Fahrschiene 414 zu bringen, je nachdem, welche Routenplanung die Fahrsteuerung des Transportgutträgers 432 vorsieht.
Jeder Parallelverschieber, z. B. der Parallelverschieber 422, kann beispielsweise ausgelegt sein, um eine besonders effiziente Weiterleitung eines Transportgutträgers zu ermöglichen, und zwar beispielsweise während der Transportgutträger sich mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegt. So kann der Parallelverschieber 422 beispielsweise ausgelegt sein, um einen ankommenden Transportgutträger von einer Eingangsfahrschiene (beispielsweise von der Fahrschiene 410) zu einer ersten Ausgangsfahrschiene (beispielsweise zu der Fahrschiene 412) zu tragen, wenn eine erste Einstellung vorliegt, und um den Transportgutträger von der Eingangsfahrschiene 410 zu einer zweiten Ausgangsfahrschiene (z. B. zu der Fahrschiene 414), die beispielsweise parallel zu der ersten Ausgangsfahrschiene 412 ist, zu tragen, wenn eine zweite Einstellung vorliegt. Der Parallelverschieber 422 kann beispielsweise ausgelegt sein, um in der zweiten Einstellung den Transportgutträger zum Beispiel den Transportgutträger 432) parallel zu versetzen, während sich der Transportgutträger 432 entlang des Parallelverschiebers bewegt. Details diesbezüglich werden im Folgenden noch anhand der 5 erläutert.
Im Übrigen kann das Transportsystem 400 auch dahin gehend ergänzt sein, dass während des Transports eines Transportguts eine Bearbeitung bzw. Verarbeitung des Transportguts erfolgt. Im Übrigen kann das Transportsystem 400 auch Vorrichtungen aufweisen, um Transportgüter auf Transportgutträger aufzuladen bzw. um Transportgüter von den Transportgutträgern abzuladen. Dies kann beispielsweise durch Roboter oder auch durch andere Transportsysteme (jedwede Zuführungs- und Abführungssysteme, wie Roboter, Rutschbahnen, Rollschienen, weitere schienengebundene Transportsysteme, usw.) erfolgen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Transportsystem (optional) um einen Roboter ergänzt sein, der angeordnet ist, um ein Werkstück zu bearbeiten oder zu tragen. Dabei kann eine Bearbeitung durch einen Roboter oder eine Werkstückübergabebewegung des Roboters mit einer Bewegung des Transportgutträgers (beispielsweise des Transportgutträgers 438) koordiniert sein, so dass eine Bearbeitung des von dem Transportgutträger getragenen Werkstücks und eine Übergabe des Werkstücks zwischen dem Roboter und dem Transportgutträger während einer Bewegung des Transportgutträgers erfolgen kann. Beispielsweise kann ein Transportgutträger in der Lage sein, gegenüber dem Roboter zu signalisieren, dass der Transportgutträger zu einem bestimmten Zeitpunkt in einen Bearbeitungsbereich des Roboters eintreten wird. Alternativ dazu kann der Roboter, oder eine zugehörige Steuerung, das Eintreffen des Transportgutträgers mit dem Werkstück erkennen. Ferner kann eine unidirektionale oder bidirektionale Kommunikation zwischen dem Roboter und dem Transportgutträger erfolgen, um die Bewegung des Roboters mit der Bewegung des Transportgutträgers zu koordinieren. Insofern kann der Transportgutträger beispielsweise seine Geschwindigkeit so anpassen, dass eine Bearbeitung des Transportguts erfolgen kann, während der Transportgutträger sich weiterhin (beispielsweise mit konstanter oder nahezu konstanter Geschwindigkeit) bewegt. Dadurch kann ein besonders fließender Bearbeitungsprozess erfolgen. Die Geschwindigkeit des Transportgutträgers in dem Bearbeitungsbereich des Roboters kann sich dabei von einer durchschnittlichen oder maximalen Transportgeschwindigkeit allerdings unterscheiden, um beispielsweise eine gute Präzision zu erreichen. Ein Stillstand des Transportgutträgers im Bearbeitungsbereich des Roboters kann allerdings in vielen Fällen vermieden werden. Im Übrigen kann der Transportgutträger die Bearbeitung des Transportguts bzw. des von dem Transportgutträger erhaltenen Werkstücks unterstützen, wenn der Transportgutträger beispielsweise Aktoren aufweist, die ausgelegt sind, um das Transportgut in eine für die Bearbeitung günstige Position zu bewegen. Durch die Aktoren des Transportgutträgers kann auch die Lage des Werkstücks während des Bearbeitungsvorgangs ein- oder mehrmals verändert werden, um so den bearbeitenden Roboter (oder eine andere Bearbeitungseinrichtung) zu entlasten. Dadurch wird eine schnellere oder kostengünstigere Bearbeitung ermöglicht, und die Komplexität des Roboters bzw. der Bearbeitungseinrichtung kann gegebenenfalls deutlich reduziert werden. Die Art und Weise, wie der Transportgutträger das Werkstück durch den Bearbeitungsbereich des Roboters oder der Bearbeitungseinrichtung transportiert, und wie der Transportgutträger gegebenenfalls das Werkstück zusätzlich bewegt, kann beispielsweise vorprogrammiert sein, oder kann durch eine Kommunikation zwischen dem Roboter und dem Transportgutträger festgelegt werden. Die Kommunikation zwischen dem Transportgutträger und dem Roboter oder der Bearbeitungseinrichtung kann beispielsweise direkt erfolgen. Unter Umständen kann aber auch die zentrale Steuerung 440 bei dieser Kommunikation mitwirken.
4. Parallelverschieber gemäß Fig. 5
Im Folgenden wird anhand der 5 die Funktionsweise eines Parallelverschiebers (beispielsweise des Parallelverschiebers 422) näher erläutert. Zu diesem Zweck zeigt die 5 eine schematische Darstellung eines Parallelverschiebers 510 (der beispielsweise dem Parallelverschieber 422 entsprechen kann) in Verbindung mit einer Eingangs-Fahrschiene 520, einer ersten Ausgangs-Fahrschiene 522 und einer zweiten Ausgangs-Fahrschiene 524. Gezeigt ist ferner ein Transportgutträger 530, der sich in dem Anfangszustand entlang der Eingangsfahrschiene 520 auf den Parallelverschieber 510 zu bewegt (beispielsweise mit einer Geschwindigkeit v). In einem Anfangszustand, wie er bei Bezugszeichen 530 gezeigt ist, befindet sich eine Fahrschiene 512 des Parallelverschiebers 510 in einer derartigen Position, dass der Transportgutträger 530 von der Eingangs-Fahrschiene 520 auf die Fahrschiene 512 des Parallelverschiebers 510 auffahren kann (wobei beispielsweise eine kleine, aber für die Fahrbewegung nicht problematische Lücke zwischen der Eingangs-Fahrschiene 520 und der Fahrschiene 512 des Parallelverschiebers besteht). In einem zweiten Zustand, der bei Bezugszeichen 540 gezeigt ist, ist der Transportgutträger 530 bereits auf die Fahrschiene 512 des Transportgutträgers 510 aufgefahren und befindet sich in einem eingangsseitigen Bereich der Fahrschiene 512 des Parallelverschiebers 510 und bewegt sich weiterhin mit der Geschwindigkeit v in Richtung auf die Ausgangsfahrschienen 522, 524 hin. In einem dritten Zustand, wie er bei Bezugszeichen 550 gezeigt ist, bewegt sich die Fahrschiene 512 des Parallelverschiebers 510 zu einer Position, so dass der Transportgutträger 530 auf der zweiten Ausgangsfahrschiene 524, die gegenüber der Eingangsfahrschiene 520 parallel versetzt ist, ausfahren kann, während der Transportgutträger 530 sich weiterhin mit (im Wesentlichen konstanter) Geschwindigkeit v von einem eingangsseitigen Bereich der Fahrschiene 512 in Richtung eines ausgangsseitigen Bereichs der Fahrschiene 512 bewegt. Wie bei Bezugszeichen 560 gezeigt ist, erreicht die Fahrschiene 512 des Parallelverschiebers eine Position, in der der Transportgutträger 530 auf die zweite Ausgangsfahrschiene 524 ausfahren kann, bevor der Transportgutträger 530 das Ende der Fahrschiene 512 erreicht. Somit ist die Bewegungsgeschwindigkeit, mit der sich die Fahrschiene 512 von der bei Bezugszeichen 540 gezeigten Position in die bei Bezugszeichen 560 gezeigte Position bewegt, entsprechend angepasst, um eine im Wesentlichen die gleichförmige Bewegung des Transportgutträgers 530 zu ermöglichen. Somit kann der Transportgutträger, wie bei Bezugszeichen 570 gezeigt, auf die zweite Ausgangsfahrschiene 524 ausfahren, wobei – im Idealfall – der Transportgutträger seine Geschwindigkeit von dem Einfahren auf die Fahrschiene 512 des Parallelverschiebers bis zu dem Ausfahren auf die parallelversetzte (zweite) Ausgangs-Fahrschiene 524 (zumindest näherungsweise konstant) beibehalten kann. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann auch eine Anpassung der Geschwindigkeit des Transportgutträgers erfolgen, während er sich auf der Fahrschiene 512 des Parallelverschiebers 510 befindet, wobei allerdings im Regelfall ein Stillstand des Transportgutträgers vermieden werden kann. Insofern kann ein Transport des Transportgutträgers zu einer Ausgangsfahrschiene in zeitlich und energetisch effizienter Weise erfolgen.
5. Transportgutträger gemäß Fig. 6a und Fig. 6b
6a und 6b zeigen ein Schnittbild 600 und ein Schrägbild 602 eines Transportgutträgers sowie eines Abschnitts einer zugehörigen Fahrschiene.
Die Fahrschiene umfasst beispielsweise in einem Querschnitt runde Führungsbauteile 612, 614, die an einer Trägerplatte 616 der Fahrschiene angeordnet sind.
Die Führungsbauteile 612, 614 sind beispielsweise so angeordnet, dass diese von Führungsbauteilen 652, 654 des beweglichen Transportgutträgers in einem Bereich von mehr als 180° umgriffen werden können (bevorzugt in einem Bereich von mehr als 240°). Insgesamt dienen die Führungsbauteile 612, 614 dazu, den Transportgutträger sicher und reibungsarm zu führen. Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, dass außer im Querschnitt runden bzw. pilzförmigen Führungsbauteilen auch anders geformte Führungsbauteile, wie beispielsweise aus T-Schienen, U-Schienen und Ähnliches, verwendet werden können. Wichtig ist dabei, dass der Transportgutträger derart geführt wird, dass Kräfte in unterschiedlichen Richtungen senkrecht zu einer Bewegungsrichtung aufgenommen werden können (wobei eine Bewegungsrichtung senkrecht zu einer Zeichenebene der Querschnittsdarstellung 600 verläuft).
Die Fahrschiene 600 umfasst ferner eine Magnetschiene 620, die sich senkrecht zu der Zeichenebene in der Querschnittsdarstellung (also parallel zu einer Bewegungsrichtung) erstreckt, und die beispielsweise eine Mehrzahl von Permanentmagneten oder während eines Betriebs statisch erregte Elektromagneten aufweist. Die Magnetschiene ist beispielsweise mit 620 bezeichnet und befindet sich beispielsweise zwischen den Führungsbauteilen 612, 614. Eine andere Lage der Magnetschiene ist aber auch möglich, wobei die Magnetschiene mit einer Spulenanordnung des beweglichen Transportgutträgers einen Linearantrieb bildet.
Die Fahrschiene umfasst ferner einen ersten Abdeckungsbereich 630, der sich (im Querschnitt) in einem oberen Bereich U-förmig erstreckt. In einem unteren Bereich ist ein zweiter Abdeckungsbereich 634 vorhanden, der zunächst einen für den Transportgutträger und die zugehörige Fahrsteuerung vorgesehenen Bereich U-förmig umschließt und sich dann nach innen, also in der Richtung zu dem Trägerbereich 616 hin, verengt. Am seinem Ende weist der zweite Abdeckungsbereich 634 einen Abschnitt 638 auf, der, mit einem Spalt dazwischen, im Wesentlichen parallel zu einem Endabschnitt 632 des ersten Abdeckungsbereichs 630 verläuft. Der Endbereich 638 des unteren Abdeckungsbereichs 634 verläuft dabei innerhalb des Endbereichs 632 des oberen Abdeckungsbereichs, wobei der Spalt zwischen den Endbereichen 632, 638 breit genug ist, um einem kraftaufnehmenden Bauteil (Tragarm) des Transportgutträgers Platz zu bieten.
In anderen Worten, der obere Teil 630 der Abdeckung umfasst beispielsweise einen ersten Abschnitt 630a, der in etwa parallel zu der Trägerplatte 616 ist, oder der als Teil der Trägerplatte 616 oder direkt anschließend an die Trägerplatte gebildet ist. Der erste Abschnitt 630a verläuft somit im Wesentlichen senkrecht. Ein zweiter Abschnitt 630b, der sich an den ersten Abschnitt 630a anschließt, verläuft beispielsweise im Wesentlichen horizontal und bildet somit eine obere Abdeckung. Dem zweiten Abschnitt 630b schließt sich ein dritter Abschnitt 630c an, der von dem zweiten Abschnitt 630b ausgehend nach unten verläuft und der beispielsweise im Wesentlichen parallel zu einer Ebene, in der die Trägerplatte 616 liegt, ist. Der dritte Abschnitt 630c bildet somit eine im ersten Abschnitt 630a gegenüberliegende Seite des oberen Teils der Abdeckung.
Der untere Teil 634 der Abdeckung umfasst einen ersten Abschnitt 634a, der beispielsweise im Wesentlichen senkrecht verläuft und der beispielsweise parallel zu der Trägerplatte 616 verläuft oder sogar durch die Trägerplatte 616 gebildet wird oder unmittelbar an die Trägerplatte anschließt. An den ersten Bereich 634a schließt sich ein zweiter Bereich 634b an, der beispielsweise im Wesentlichen horizontal verläuft und der dem zweiten Abschnitt 630b des oberen Teils der Abdeckung gegenüberliegt. Der zweite Abschnitt 634b des unteren Teils der Abdeckung bildet beispielsweise einen Boden der Abdeckung. An einem der Grundplatte 616 abgewandten Ende des zweiten Abschnitts 634b schließt sich ein dritter Abschnitt 634c an, der im Wesentlichen senkrecht verläuft und der beispielsweise dem ersten Abschnitt 634a des unteren Teils der Abdeckung gegenübersteht. Der Abschnitt 634c kann beispielsweise weiter von einer Ebene, in der die Grundplatte 616 liegt, entfernt sein als der dritte Abschnitt 630c des oberen Teils der Abdeckung. Alternativ kann der dritte Abschnitt 634c des unteren Teils der Abdeckung aber auch in der gleichen Ebene liegen wie der dritte Abschnitt 630c des oberen Teils der Abdeckung. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass ein oberes Ende des dritten Abschnitts 634c des unteren Teils der Abdeckung typischerweise unterhalb eines unteren Endes des dritten Abschnitts 630c des oberen Teils der Abdeckung liegt. An dem oberen Ende des dritten Abschnitts 634c des unteren Teils der Abdeckung schließt sich ein vierter Abschnitt 634d an, der beispielsweise schräg nach oben in Richtung hin zu einer Ebene, in der die Trägerplatte 616 liegt, verläuft. An seinem oberen Ende geht der vierte Abschnitt 634d des unteren Teils der Abdeckung in einen fünften Abschnitt 634e über, der beispielsweise im Wesentlichen senkrecht verläuft und der beispielsweise im Wesentlichen (z. B. mit einer Toleranz von maximal ±15°) parallel zu dem dritten Abschnitt 630c des oberen Teils der Abdeckung verläuft. Somit besteht ein Spalt bzw. eine Öffnung, die einerseits von einem unteren Abschnitt 632 des dritten Abschnitts 630c des oberen Teils der Abdeckung begrenzt wird, und die andererseits von dem fünften Abschnitt 634e und dem vierten Abschnitt 634d des unteren Teils der Abdeckung begrenzt wird. Die Öffnung hat beispielsweise die Form eines in der Bewegungsrichtung des Transportgutträgers langgestreckten Kanals, der, in der Richtung von dem Inneren der Tragschienenanordnung (also von einem von der Abdeckung umschlossenen Raumbereich aus) gesehen, zunächst senkrecht nach unten und dann schräg nach unten verläuft und sich dann zu der Umgebung der Tragschienenanordnung hin öffnet. Dadurch wird ein Eindringen von Flüssigkeiten, aber auch von Schmutz der Umgebung erschwert bzw. verhindert.
Ferner dient die Öffnung zwischen dem oberen Teil der Abdeckung und dem unteren Teil der Abdeckung dazu, eine Verbindung zwischen einem Antriebsteil des Transportgutträgers und einem Transportbereich des Transportgutträgers Platz zu bieten.
Der Antriebsteil 650 des Transportgutträgers trägt beispielsweise die Führungsbauteile 652, 654 und befindet sich innerhalb des durch den oberen Teil der Abdeckung und den unteren Teil der Abdeckung (abgesehen von der oben beschriebenen Öffnung) umschlossenen Raumbereichs. Der Antriebsteil 650 umfasst bzw. trägt beispielsweise eine Spulenanordnung 656, die zusammen mit der Magnetschiene 620 einen Linearantrieb bildet. Der Antriebsteil 650 umfasst bzw. trägt ferner die Fahrsteuerung 660, die sich somit ebenfalls innerhalb des durch den unteren Teil der Abdeckung und den oberen Teil der Abdeckung umschlossenen Raumbereichs befindet. Beispielsweise ist die Fahrsteuerung 660 in einem unteren Bereich des umschlossenen Raumbereichs angeordnet und somit durch den unteren Teil der Abdeckung gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen wie beispielsweise Schmutz oder Flüssigkeiten geschützt.
Ferner erstreckt sich ein Tragarm 670 von dem im Inneren des umschlossenen Raumbereichs befindlichen Antriebsteil 650 des Transportgutträgers zu einem oberhalb des Bereichs 630b der Abdeckung angeordneten Transportbereich 674 des Transportgutträgers.
Der Tragarm verläuft beispielsweise ausgehend von dem Antriebsteil (optional) zunächst horizontal und dann nach unten durch die Öffnung (zwischen den Bereichen 632, 638 des oberen Teils der Abdeckung bzw. des unteren Teils der Abdeckung), Bereich 670a. Der Tragarm biegt dann ab und verläuft schräg nach unten (Bereich 670b), weg von der Trägerplatte 616, also der Öffnung zwischen dem oberen Teil der Abdeckung und dem unteren Teil der Abdeckung folgend, nach außen. Der Tragarm verläuft dann, außerhalb des Abschnitts 630c des oberen Teils der Abdeckung, beispielsweise benachbart zu dem Abschnitt 630c des oberen Teils der Abdeckung nach oben (Bereich 670c), um dann den Transportbereich (also beispielsweise eine oberhalb des Abschnitts 630b befindliche Transportfläche 674 zu tragen). Insgesamt ist somit festzuhalten, dass der Tragarm, von innen nach außen gesehen, zunächst horizontal (optional), dann geradlinig nach unten, dann schräg nach unten, und dann nach oben verläuft, um eine Verbindung zwischen dem innerhalb der Abdeckung befindlichen Antriebsteil des Transportgutträgers und dem oberhalb der Abdeckung befindlichen Transportbereich des Transportgutträgers herzustellen.
Indem der Tragarm derart gebogen ist, dass er durch die Öffnung verläuft, wird wiederum ein Eindringen von Feuchtigkeit oder Schmutz in das Innere des durch den oberen Teil der Abdeckung und den unteren Teil der Abdeckung begrenzten Raumgebiets vermieden, bzw. minimiert. Ferner wird durch den gebogenen Verlauf der Öffnung verhindert, dass Menschen eine Stromzuführung, die Strom zu dem Transportgutträger führt, berühren können. Beispielsweise kann die Öffnung zwischen dem oberen Bereich der Abdeckung und dem unteren Bereich der Abdeckung so bemessen sein, dass ein Durchgreifen mit der Hand bzw. mit dem Finger nicht möglich ist. Durch die gebogene Form der Öffnung kann im Übrigen auch verhindert werden, dass beispielsweise ein gerades, leitendes Material (z. B. ein Schraubendreher oder Ähnliches) durch die Öffnung in das Innere des durch die Abdeckung umschlossenen Bereichs geschoben wird. Somit wird eine Betriebssicherheit hergestellt, und es können beispielsweise im Inneren des durch die Abdeckung abgeschlossenen Bereichs offenliegende Stromführungen vorhanden sein.
Zusammenfassend ist somit festzuhalten, dass die Anordnung des Transportgutträgers in der beschriebenen Weise, wobei ein großer Teil des Transportgutträgers sich innerhalb eines durch eine Abdeckung geschützten Bereichs bewegt, eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.
6. Schlussfolgerung und weitere Aspekte
Zusammenfassend ist somit festzuhalten, dass ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung ein Transportsystem, bestehend aus Streckenmodulen wie Geraden, Kurven, Weichen, Kreuzungen und Parallelverschiebern schafft.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung bewegen sich fahrbare Werkstückträger einzeln und unabhängig zwischen Streckenmodulen, und zwar im Hinblick auf Beschleunigung, Geschwindigkeit, Verzögerung und Zielposition.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung bewegen sich die Werkstückträger einzeln und unabhängig vor- oder rückwärts.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Transportkonzept konzeptionell grundsätzlich anders aufgebaut als herkömmliche Systeme, um beispielsweise eine oder mehrere der hierin beschriebenen Vorteile realisieren zu können. Die Streckenmodule (z. B. Fahrschienen) besitzen entsprechend angeordnete Magnete, die bei den Ausführungsbeispielen keinerlei Ansteuerung benötigen. Die verfahrbaren Werkstückträger (hierin auch als Transportgutträger bezeichnet) beinhalten beispielsweise das Spulensystem (welches mit den in den Streckensegmenten befindlichen Magneten wiederum einen Linearmotor bildet) und die zur Kommutierung erforderliche elektronische Steuerung. Im Hinblick auf die Realisierung des linearen Motors bzw. im Hinblick auf die Realisierung von dessen Ansteuerung kann bei den Ausführungsbeispielen auf herkömmliche Konzepte zurückgegriffen werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung fährt ein Antriebsregler, der beispielsweise Teil der Fahrsteuerung ist) mit den Werkstückträgern (bzw. dem Transportgutträger) mit. Eine integrierte Software (die beispielsweise in dem Transportgutträger bzw. in der Fahrsteuerung integriert ist) bestimmt beispielsweise autark Fahr- und Kollisionsvermeidungsstrategien. Zusätzlich können beispielsweise Werkstück-relevante Messdaten und andere Messdaten aufgenommen werden.
Anhand der 6 wird ein derartiger fahrbarer Werkstückträger gezeigt, wobei der Werkstückträger farblich hervorgehoben ist (lila) und wobei der Antriebsregler 660 ebenfalls farblich abgehoben ist (beige). Eine Fahrschiene mit integriertem Magneten 620 ist ebenso gezeigt. Auch ist das Gehäuse im Wesentlichen transparent gezeigt.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung besitzt jeder Werkstückträger einen eigenen Antrieb zur Fortbewegung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Werkstückträger jeweils mit einer Steuerung ausgestattet, die die Fahrstrategie selbständig bestimmt (Auswahl des Fahrwegs, Kollisionsvermeidung, Geschwindigkeits- und Wegoptimierung).
Gemäß einem weiteren Aspekt erfolgt eine Verteilung von Werkstückträgern von einer Fahrstrecke auf mehrere parallele Fahrstrecken durch Parellelverschieber. Sie werden beispielsweise so ausgestaltet, dass Werkstückträger ohne Geschwindigkeitsänderung über den Parallelverschieber auf eine Parallelfahrstrecke verteilt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt besitzen beispielsweise die Werkstückträger bzw. Transportgutträger gekoppelte Linearencoder zur Erkennung von Lücken in einer Inkrementalgeberspur, die beispielsweise eine Positionsmarkierung entlang der Fahrschiene bilden kann. Durch die Anordnung einzelner Streckenmodule ergeben sich in manchen Fällen zwangsläufig Lücken in den Inkrementalgeberstrecken. Diese führen bei manchen Implementierungen zu Fehlermeldungen in einem Servomodul (beispielsweise der Fahrsteuerung). Eine Steuerung des Werkstückträgers wertet daher bevorzugt zwei Inkrementalgeber-Messaufnehmer (bzw. Signale von zwei Inkrementalgeber-Messaufnehmern) aus, wobei je ein Messaufnehmer vorne und ein Messaufnehmer (in Fahrtrichtung gesehen) hinten am Werkstückträger angebracht ist. Standardmäßig werden die Signale des hinteren Messwertaufnehmers dem Servoverstärker zugeführt (so dass der Servoverstärker beispielsweise eine Positionsinformation bzw. eine Bewegungsinformation bestimmen kann). Bewegt sich nun der vordere Messwertaufnehmer über eine Lücke des Lineargeberbandes, wird nach Überfahren dieser Lücke der vordere Messwertaufnehmer zur Weitergabe der Inkrementalgeberimpulse verwendet (z. B. zur Weitergabe eines Signals an den Servoverstärker), so lange, bis der hintere Messwertaufnehmer ebenfalls die Lücke vollständig überfahren hat, dann wird wieder auf den hinteren Messwertaufnehmer umgeschaltet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung haben die Werkstückträger Abstandssensoren in beide Fahrtrichtungen, die beispielsweise zu einer Kollisionsvermeidung bei Kommunikationsstörungen oder bei einem Ausfall der Kommunikation dienen können.
Gemäß einem weiteren Aspekt besitzen die Werkstückträger beliebige Messwertaufnehmer zur Messdatensammlung und Messdatenauswertung (z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Kraft, Momente, usw.) während des Transport- und/oder Bearbeitungsprozesses. Die Messdaten können in der Steuerung des Werkstückträgers, (z. B. in der Fahrsteuerung) gespeichert werden und zu beliebigen Zeitpunkten an eine externe Steuerung übertragen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt besitzen die Werkstückträger, da sie mit elektrischer Energie permanent versorgt sind, weitgehend beliebige Aktoren zur Behandlung der Werkstücke (z. B. Fixierung, Lageveränderung, Auswurf, usw.).
Gemäß einem weiteren Aspekt kann ein Werkstückträger in Abhängigkeit von bestimmten Messdaten bestimmte Aktionen selbstständig ausführen. Steigt beispielsweise die Temperatur einer Wärmebehandlung über einen Schwellwert, so kann der Werkstückträger selbständig die Wärmebehandlungszone verlassen. Gleichfalls kann die auf dem Werkstückträger vorhandene Aktorik Handlungen auslösen (z. B. zusätzliche Drehachse bei Roboterbearbeitung, Laserbeschriftung, usw.).
Im Übrigen sei darauf hingewiesen, dass 4 ein Beispiel eines Anlagenlayouts gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zeigt. Insbesondere sind „Laufwagen” (also Werkstückträger oder Transportgutträger 430, 432 434, 436, 438) gezeigt, die auch als intelligente Träger „SmartCarriage” bezeichnet werden können. Mit den verfügbaren Streckenmodulen sind bei einigen Ausführungsbeispielen (nahezu) beliebige Anlage-Topologien möglich.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung optimieren die Laufwagen (bzw. Transportgutträger) ihre Fahrstrecke selbst in Hinsicht auf minimale Fahrtzeit. Beispielsweise wird zunächst (beispielsweise durch die Fahrsteuerung der Transportgutträger) der kürzeste Weg gesucht, da beispielsweise jeder Laufwagen (bzw. jeder Transportgutträger) das Anlagenlayout (bzw. eine elektronische Karte, die das Anlagenlayout repräsentiert) in seinem Speicher hat. Danach wird die Belegung der ausgewählten Strecke mit weiteren Laufwagen geprüft, was beispielsweise durch Kommunikation mit einer zentralen Steuerung, durch Kommunikation mit einer dezentralen Steuerung eines Streckenelements oder durch eine Sensorik der Transportgutträger erfolgen kann. Ist eine gewählte Strecke mit weiteren Laufwagen belegt und verzögern diese das Vorankommen des Laufwagens, so wird (beispielsweise durch die Fahrsteuerung des Transportgutträgers) ein Umweg in Kauf genommen.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann ein synchroner Betrieb mit einem Roboter erreicht werden. Während einer laufenden Bewegung eines Laufwagens (bzw. eines Transportgutträgers) wird eine Roboterbewegung (beispielsweise eines Roboters 450) synchronisiert, so dass eine Roboterbearbeitung während einer Bewegung des Laufwagens möglich ist.
Zusammenfassend ist somit zu sagen, dass das Erfindungskonzept einen effizienten Transport von Transportgütern oder von Werkstücken im Rahmen eines automatisierten Transportsystems ermöglicht. Durch eine Bereitstellung von weitgehend autonomen Transportgutträgern, die nur wenige Informationen mit einer zentralen Steuerung austauschen müssen, kann ein effizienter und sicherer Betrieb gewährleistet werden, wobei eine hochzuverlässige Verbindung zwischen einer zentralen Steuerung und den Transportgutträgern nicht zwingend erforderlich ist (da die Transportgutträger weite Teile der Bewegungsdynamik und sogar der Routenplanung selbständig übernehmen können, beispielsweise auch mit Streckeneinstellelementen interagieren können).
Im Übrigen tragen beispielsweise Details der mechanischen Implementierung, wie sie anhand der 6 beschrieben wurden, zu einer Zuverlässigkeit und auch Betriebssicherheit bei.

Claims

Transportgutträger (100; 200; 312; 430, 432, 434, 436, 438; 530; 650, 652, 654, 660, 670, 674) zum Transport eines Transportguts entlang zumindest einer Fahrschiene (104; 204; 410, 412, 414, 416; 512, 520, 522, 524), mit folgenden Merkmalen: einer Spulenanordnung (130; 230; 656), die ausgelegt ist, um zusammen mit in oder an der zumindest einen Fahrschiene angeordneten Magneten (106a, 106b, 106c, 106x, 106y, 106z; 206a, 206b, 206c, 206x, 206y, 206z; 620) einen Linearantrieb zu bilden, um den Transportgutträger in Bezug auf die Fahrschiene zu beschleunigen oder abzubremsen; und einer Fahrsteuerung (140; 240; 660), die ausgelegt ist, um die die Spulenanordnung anzusteuern, wobei die Fahrsteuerung ausgelegt ist, um basierend auf einer Kenntnis eines Streckennetzes, entlang dessen sich der Transportgutträger bewegen kann, einen Fahrweg zu bestimmen, und um eine Bewegungsdynamik zu bestimmen, und um eine Information darüber zu erhalten, ob ein anderer Transportgutträger vorhanden ist, der eine Bewegung des Transportgutträgers entlang einer von der Fahrsteuerung gewählten Route behindert oder verlangsamt, und um bei Vorhandensein eines anderen Transportgutträgers, der die Bewegung des Transportgutträgers entlang der von der Fahrsteuerung des Transportgutträgers gewählten Route behindert oder verlangsamt, eine alternative Route für die Bewegung des Transportgutträgers zu suchen.
Transportgutträger gemäß Anspruch 1, wobei die Fahrsteuerung ausgelegt ist, um basierend auf einer Kenntnis des Streckennetzes und basierend auf einer Vorgabe eines Zielortes eine zeitmäßig kürzeste Route oder eine wegmäßig kürzeste Route in dem Streckennetz als Fahrweg zu identifizieren.
Transportgutträger gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Transportgutträger ausgelegt ist, um Strecken-Einstellelemente (420, 422, 424; 510) zu betätigen, um die Strecken-Einstellelemente in eine Einstellung zu bringen, die einer von der Fahrsteuerung gewählten Route entspricht.
Transportgutträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Transportgutträger zumindest einen Sensor (250) aufweist, der ausgelegt ist, um einen in der Nähe des Transportgutträgers befindlichen anderen Transportgutträger zu erkennen.
Transportgutträger gemäß Anspruch 4, wobei die Fahrsteuerung ausgelegt ist, um eine Bewegungsdynamik des Transportgutträgers so zu steuern, dass eine Kollision vermieden wird, wenn ein in der Nähe des Transportgutträgers befindlicher anderer Transportgutträger erkannt wird.
Transportgutträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Transportgutträger einen oder mehrere Messwertaufnehmer (254) aufweist und ausgelegt ist, um während eines Transports eines Transportguts und/oder während einer Bearbeitung des Transportguts einen oder mehrere Messwerte aufzunehmen und zu speichern.
Transportgutträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Transportgutträger einen oder mehrere Messwertaufnehmer (254) aufweist, und wobei die Fahrsteuerung ausgelegt ist, um abhängig von durch den einen Messwertaufnehmer oder durch die mehreren Messwertaufnehmer erfassten Messdaten eine Bewegung des Transportgutträgers auszulösen oder die Bewegung des Transportgutträgers zu beeinflussen.
Transportgutträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Transportgutträger ausgelegt ist, um zu erkennen, wenn eine Bearbeitung eines von dem Transportgutträger getragenen Werkstücks abgeschlossen ist, und um das Werkstück ansprechend darauf von einem Bearbeitungsbereich weg zu transportieren.
Transportgutträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Transportgutträger ausgelegt ist, um zu erkennen, wenn zumindest eine Umgebungsbedingung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, und um ansprechend darauf ein Werkstück, das von dem Transportgutträger getragen wird, von einem Ort, an dem die zumindest eine Umgebungsbedingung den vorgegebenen Schwellwert überschreitet, weg zu transportieren.
Transportgutträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Transportgutträger einen oder mehrere Aktuatoren (258) aufweist, die ausgelegt sind, um ein Transportgut zu bewegen.
Transportgutträger gemäß Anspruch 10, wobei der Transportgutträger einen oder mehrere Messwertaufnehmer (254) aufweist und ausgelegt ist, um abhängig von durch den einen Messwertaufnehmer oder durch die mehreren Messwertaufnehmer erfassten Messdaten zumindest einen der Aktuatoren (258) anzusteuern.
Transportgutträger gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der Transportgutträger ausgelegt ist, um eine Bewegung der ein oder mehreren Aktuatoren (258) mit einer Bearbeitung eines von dem Transportgutträger getragenen Werkstücks durch eine externe Bearbeitungsvorrichtung (450) zu koordinieren.
Transportgutträger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Transportgutträger – einen ersten Messaufnehmer (270; 330), der ausgelegt ist, um eine entlang eines Fahrwegs des Transportgutträgers angebrachte Positionsmarkierung (322) zu erfassen, und – einen zweiten Messaufnehmer (272; 332), der ausgelegt ist, um die entlang des Fahrwegs des Transportgutträgers angeordnete Positionsmarkierung zu erfassen, aufweist, wobei der erste Messaufnehmer und der zweite Messaufnehmer unterschiedlich weit von einem in Bewegungsrichtung vorderen Ende des Transportgutträgers entfernt angeordnet sind; und wobei der Transportgutträger einer Auswerteeinrichtung (240) aufweist, die ausgelegt ist, um Signale von dem ersten Messaufnehmer und von dem zweiten Messaufnehmer zu empfangen und um basierend darauf eine Positionsinformation oder eine Bewegungsinformation bereitzustellen; wobei die Auswerteeinrichtung ausgelegt ist, um in einem Grundzustand die Positionsinformation oder die Bewegungsinformation basierend auf einem Signal eines in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers hinteren der Messaufnehmer (272; 332) bereitzustellen, wobei die Auswerteeinrichtung ausgelegt ist, um ansprechend darauf, dass ein Signal eines in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers vorderen der Messaufnehmer (270; 330) einen vorübergehenden Aussetzer aufweist, nach einer Wiederherstellung des Signals von dem in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers vorderen der Messaufnehmer in einen Übergangszustand zu wechseln, in dem die Positionsinformation oder die Bewegungsinformation basierend auf dem Signal von dem in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers vorderen der Messaufnehmer bereitgestellt wird, und wobei die Auswerteeinrichtung ausgelegt ist, um ansprechend darauf, dass das Signal des in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers hinteren der Messaufnehmer einen vorübergehenden Aussetzer aufweist, nach einer Wiederherstellung des Signals von dem in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers hinteren der Messaufnehmer in den Grundzustand zurückzuschalten.
Transportgutträger gemäß Anspruch 13, wobei der erste Messaufnehmer (270; 330) und der zweite Messaufnehmer (272; 332) ausgelegt sind, um zumindest eine Inkrementalgeberspur auszuwerten, und wobei die Auswerteeinrichtung ausgelegt, um nach Erkennung einer Lücke (320) der Inkrementalgeberspur (322) basierend auf dem Signal des in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers vorderen der Messaufnehmer und nach Überschreiten der Lücke in den Übergangszustand zu wechseln, und wobei die Auswerteinrichtung ausgelegt ist, um bei Erkennung, dass der in Bewegungsrichtung des Transportgutträgers hinteren der Messaufnehmer die Lücke in der Inkrementalgeberspur überschritten hat, in den Grundzustand zurück zu wechseln.
Transportsystem (400), mit folgenden Merkmalen: einem Streckennetz (410, 422, 412, 414, 424, 416, 420), das mit Magneten versehene Fahrschienen (104; 204; 410, 412, 414, 416) aufweist; und einer Mehrzahl von Transportgutträgern gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
Transportsystem gemäß Anspruch 15, wobei die Transportgutträger ausgelegt sind, um sich einzeln und unabhängig voneinander entlang des Streckennetzes zu bewegen.
Transportsystem gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei die in oder an den Fahrschienen angeordneten Magneten ausgelegt sind, um im Betrieb ein zeitlich unveränderliches Magnetfeld zu erzeugen.
Transportsystem gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das System zumindest einen Parallelverschieber (422; 510) aufweist, der ausgelegt ist, um in einer ersten Einstellung einen Transportgutträger von einer Eingangs-Fahrschiene (410; 520) zu einer ersten Ausgangs-Fahrschiene (412; 522) zu tragen, und um in einer zweiten Einstellung einen Transportgutträger von der Eingangs-Fahrschiene zu einer zweiten Ausgangs-Fahrschiene (414; 524), die parallel zu der ersten Ausgangs-Fahrschiene angeordnet ist, zu tragen, wobei der Parallelverschieber ausgelegt ist, um in der zweiten Einstellung den Transportgutträger parallel zu versetzen, während sich der Transportgutträger entlang des Parallelverschiebers bewegt.
Transportsystem gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das Transportsystem zumindest einen Roboter (450) aufweist, der angeordnet ist, um ein Werkstück zu bearbeiten oder zu tragen, wobei das System ausgelegt ist, um eine Bearbeitung durch den Roboter oder eine Werkstückübergabebewegung des Roboters so mit einer Bewegung des Transportgutträgers zu koordinieren, dass die Bearbeitung des von dem Transportgutträger getragenen Werkstücks oder eine Übergabe des Werkstücks zwischen dem Roboter und dem Transportgutträger während einer Bewegung des Transportgutträgers erfolgen kann.
Transportsystem gemäß einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei das Transportsystem zumindest einen Roboter (450) aufweist, der ausgelegt ist, um ein von dem Transportgutträger getragenes Werkstück zu bearbeiten, wobei das Transportsystem ausgelegt ist, um eine Bewegung des Roboters mit einer Bewegung Transportgutträgers zu koordinieren, so dass eine Roboterbearbeitung des durch den Transportgutträger getragenen Werkstücks während einer Bewegung des Transportgutträgers entlang der Fahrschiene erfolgen kann.
Transportsystem gemäß einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei eine der Fahrschienen eine Abdeckung (630, 534) aufweist, die ausgelegt ist, um eine Führungsstruktur (652, 654), die den Transportgutträger bei einer Bewegung entlang der Fahrschiene führt, sowie einen Antriebsteil (650, 656, 660) des Transportgutträgers, der die Spulenanordnung und die Fahrsteuerung umfasst oder trägt, zu umschließen, wobei die Abdeckung an einer der Fahrschiene gegenüber liegenden Seite eine in einer Bewegungsrichtung der Transportgutträger verlaufende Öffnung zwischen einem oberen Teil (630) der Abdeckung und einem unteren Teil (634) der Abdeckung aufweist, wobei die Öffnung einen Bereich aufweist, in dem sich ein Endbereich (632) des oberen Teils der Abdeckung und ein Endbereich (638) des unteren Teils der Abdeckung gegenüberstehen, um einen im Wesentlichen in vertikaler Richtung verlaufenden Durchgang zu bilden, wobei Endbereich (638) des unteren Teils der Abdeckung weiter innen im Hinblick auf einen von der Abdeckung umschlossenen Raumbereich als ein Endbereichs (632) des oberen Teils der Abdeckung angeordnet ist, so dass ein Weg von außerhalb der Abdeckung durch die Öffnung in einen durch die Abdeckung umgebenen Raumbereich von unten nach oben verläuft.
Transportsystem gemäß Anspruch 21, wobei ein oberer Endbereich (638, 634e) des unteren Teils (634) der Abdeckung gegenüber einem unteren Bereich (634c) des unteren Teils (634) der Abdeckung nach innen zurückgesetzt ist, so das ein geradliniger Durchgang durch die Öffnung versperrt ist.
Transportsystem gemäß Anspruch 21 oder 22, wobei die Abdeckung so ausgelegt ist, dass die in der Bewegungsrichtung des Transportgutträgers verlaufende Öffnung zwischen dem oberen Teil (630) der Abdeckung und dem unteren Teil der Abdeckung (634) in einem Querschnitt senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Transportgutträgers betrachtet gebogen oder gewinkelt verläuft.
Transportsystem gemäß einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei der Transportgutträger einen gebogenen oder gewinkelte Tragarm (670) aufweist, der in einem Querschnitt senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Transportgutträgers betrachtet von dem Antriebsteil (650) ausgehend nach unten durch die Öffnung zwischen dem oberen Teil (630) der Abdeckung und dem unteren Teil (634) der Abdeckung verläuft und dann außerhalb des von der Abdeckung (630, 634) umschlossenen Gebiets nach oben verläuft, um einen oberhalb der Abdeckung befindlichen Transportbereich (674) zu tragen.
Verfahren zum Transport eines Transportguts entlang zumindest einer Fahrschiene, wobei das Verfahren ein Ansteuern einer Spulenanordnung, die an einem beweglichen Transportgutträger angeordnet ist, und die zusammen mit in oder an der zumindest einen Fahrschiene angeordneten Magneten einen Linearantrieb bildet, umfasst, wobei der Transportgutträger durch die Ansteuerung der Spulenanordnung in Bezug auf die Fahrschiene beschleunigt oder abgebremst wird, und wobei eine Fahrsteuerung, die die Spulenanordnung ansteuert, ein Teil des beweglichen Transportgutträgers ist, und wobei die Fahrsteuerung basierend auf einer Kenntnis eines Streckennetzes, entlang dessen sich der Transportgutträger bewegen kann, einen Fahrweg bestimmt, und wobei die Fahrsteuerung eine Bewegungsdynamik des Transportgutträgers bestimmt, und wobei die Fahrsteuerung darüber Informationen erhält, ob ein anderer Transportgutträger vorhanden ist, der eine Bewegung des Transportgutträgers entlang einer von der Fahrsteuerung gewählten Route behindert oder verlangsamt, und bei Vorhandensein eines anderen Transportgutträgers, der die Bewegung des Transportgutträgers gewählten Route behindert oder verlangsamt, eine alternative Route für die Bewegung des Transportgutträgers sucht.