JP2020015496A - 分岐器を有する長固定子リニアモータを動作させる方法 - Google Patents

分岐器を有する長固定子リニアモータを動作させる方法 Download PDF

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Abstract

【課題】分岐器範囲における2つの搬送ユニットの衝突が確実に回避され得る方法を提供する。【解決手段】分岐器の範囲に衝突ゾーン(K)が設けられ、当該衝突ゾーン(K)が、分岐器始部(B)からそれぞれ長さ(L1,L2)で各搬送部分(FAk,FAk+1)において延在し、衝突ゾーン(K)を設定するために、搬送ユニット(TEi,TEi+1)が二次元的な物体とみなされ、第1の搬送ユニット(FAk)が占めることができる、第1の搬送部分(FAk)における第1の搬送ユニット(TEi)の位置が算出され、その結果、第2の搬送ユニット(TEi+1)が二次元的な物体として第2の搬送部分(FAk+1)に沿って衝突することなく分岐器を通って移動することができ、当該第1の位置と分岐器始部(B)の間の間隔が算出され、第1の長さ(L1)として少なくとも個の間隔が用いられる。【選択図】図4

Description

具体的な本発明は、搬送区間の第1の搬送部分を搬送区間の第2の搬送部分に接続する少なくとも1つの分岐器を有する搬送区間を有する長固定子リニアモータの形態の搬送装置を動作させる方法であって、前記第1の搬送部分及び前記第2の搬送部分が前記分岐器の範囲において分岐器始部から分岐し、第1の搬送ユニット及び第2の搬送ユニットが、前記分岐器の範囲において、前記搬送区間に沿って移動し、前記分岐器における前記第1の搬送ユニットと前記第2の搬送ユニットの間の衝突を回避するために、前記第1の搬送ユニットと前記第2の搬送ユニットの間の衝突のおそれがある衝突ゾーンが設定される、前記方法に関するものである。
長固定子リニアモータは、しばしばフレキシブルな搬送装置として製造設備、加工設備、取付設備及びこれらに類する設備において用いられる。公知のように、長固定子リニアモータは、本質的に、相前後して配置された多数の駆動コイルの形態の長固定子と、駆動コイルが搬送ユニットの範囲で電流によって適当に印加されることで長固定子に沿って移動する、励起磁石(永久磁石又は電磁石)を有する多数の搬送ユニットとで構成されている。駆動コイルによって、移動する磁場が生じ、当該磁場は、搬送ユニットを移動させるために、搬送ユニットにおける励起磁石と協働する。したがって、長固定子によって搬送区間が形成され、当該搬送区間に沿って搬送ユニットが移動することが可能である。これにより、各搬送ユイットを個別に、かつ、互いに無関係にその移動(位置、速度、加速度)について制御することが可能である。このために、移動に必要な各駆動コイルが、割り当てられた駆動コイル制御器によって制御されることができ、当該駆動コイル制御器は、搬送ユニットの移動についての(位置又は速度についての目標値の形態の)設定を上位の設備制御ユニットから得ることができる。このとき、分岐器によって接続される様々な搬送部分で搬送ユニットを移動させることができるように、搬送区間に沿って長固定子リニアモータの分岐器も設けることができる。しばしば、長固定子は、搬送セグメントの形態でも構成されており、各搬送セグメントは、搬送区間の一部を形成しているとともに、いくつかの駆動コイルを含んでいる。多くの場合、1つの搬送セグメントにつき、例えば駆動コイルごとの下位のコイル制御器を用いて搬送セグメントの全ての駆動コイルを制御する1つのセグメント制御器が設けられている。例えば直線、曲線、閉鎖された経路などを有するほぼ適宜の搬送区間を形成することも可能である。長固定子リニアモータの構造上の構成、すなわち、例えば駆動コイル、搬送区間、搬送ユニット、搬送ユニットのガイドなど、及び制御コンセプトは、当然、異なっていることも可能であるが、長固定子リニアモータの基礎となる機能原理は同一のままである。
長固定子リニアモータの形態の搬送装置は、分岐器によって互いに接続され得る複数の搬送部分を有する完全に複合的なものとなることができる。その上、多数の搬送ユニットが同時に移動することも可能である。これにより、このような搬送装置は、個々の搬送ユニットの移動の制御の高い要求を出す。特に、通常、個々の搬送ユニットがその移動中に互いに衝突しないという予防措置がなされる必要がある。このとき、分岐器の範囲では、特別な要求が生じる。なぜなら、衝突が回避される必要があるのみならず、搬送ユニットがどの順序で分岐器を通って走行することができるかを制御する必要があるためである。
特許文献1では、静止操縦があらかじめ設定された運動機構により行われることができるかどうかを搬送ユニットについて予見的にチェックされ、その結果、その前方を走行する搬送ユニットとの衝突を回避することができ、そうでない場合には静止操縦が導入される。このとき、静止操縦の実行後、達成された最小間隔を要求することができ、当該最小間隔では、移動方向における、安全マージンも、及び搬送ユニットの寸法も導出することが可能である。加えて、特許文献1では、1つの搬送ユニットのみが走行することができる干渉ゾーンが分岐器の周りに設定される。このために、1つの搬送ユニットのみにつき1つの静止操縦が干渉ゾーン内で終了することが可能であることが要求される。2つの搬送ユニットにつきそれぞれ静止操縦が干渉ゾーンにおいて収容すると、そのうち1つのみが分岐器へ走入することが可能である。このために、1つの搬送ユニットにつき分岐器手前に1つのバリアを設定することができ、このバリアは、搬送ユニットによって通過されない。そして、衝突のおそれがもはや存在しなければ、バリアを除去することが可能である。しかしながら、特許文献1では、どのように干渉ゾーンへ至るかを行うことなく、1つの干渉ゾーンが1つの分岐器に割り当てられることが基礎となっている。
欧州特許出願公開第3202612号明細書
具体的な本発明の課題は、長固定子リニアモータの形態の搬送装置の動作中に分岐器の範囲における衝突ゾーンを設定することができ、その結果、分岐器範囲における2つの搬送ユニットの衝突が確実に回避され得る方法を提供することにある。
この課題は、請求項1の特徴部分の特徴によって解決される。分岐器の範囲における衝突ゾーンの本発明による設定により、搬送部分における搬送ユニットが衝突ゾーンの手前で停止されることができ、他の搬送部分における他の搬送ユニットが、両搬送ユニットの衝突に至ることなく、安全に分岐器を通って走行することができることが保証され得る。このとき、搬送ユニットの二次元的な考察により、層でなければ搬送ユニットの不都合な衝突へ至り得る、搬送区間の湾曲された部分における搬送ユニットの偏向も分岐器の範囲において考慮される。このために、分岐器への搬送ユニットのアクセスを制御する適宜の調停ロジックを実行することが可能である。搬送ユニットが分岐器へ走入するとき、他の搬送ユニットは、場合によっては、衝突ゾーンにおける衝突のおそれが存在する限り、衝突ゾーンの手前で停止される。衝突ゾーンにおける衝突のおそれを検知するためにも、本発明による衝突ゾーンの設定により、基本的に適宜の適切なストラテジを実行することが可能である。
第2の搬送ユニットが占めることができる、二次元的な物体としての第2の搬送ユニットの第2の位置が第2の搬送部分において算出されることで、衝突ゾーンの第2の長さを算出することができ、その結果、二次元的な物体としての第1の搬送ユニットが(場合によっては搬送される部分及び/又は部分支持部を考慮して)第1の搬送部分に沿って衝突することなく分岐器を通って移動することができ、当該第2の位置と分岐器始部の間の間隔が第2の長さとして算出される。より単純な形態では、第2の長さは第1の長さと同一に設定される。
衝突ゾーンの長さの算出を単純化するために、第1の搬送ユニットについての二次元的な物体として、第1の搬送ユニットの輪郭を包囲する二次元的な幾何形状を選択することが可能であり、及び/又は第2の搬送ユニットについての二次元的な物体として第2の搬送ユニットの輪郭を包囲する二次元的な幾何形状を選択することが可能である。このように規定され、好ましくは単純化された幾何形状、例えば長方形により、両搬送ユニットの交差をより容易かつより迅速に算出することが可能である。
分岐器走行の最適化のために、様々な第1及び第2の搬送ユニットの様々な組合せのために、分岐器について様々な衝突ゾーンを設定することが可能である。このようにして、分岐器を通って走行しようとする各搬送ユニットに衝突ゾーンを最適に適合させることが可能である。同様に、様々な分岐器について様々な衝突ゾーンも設定することが可能である。
設定された衝突ゾーンにより、衝突ゾーンへの第2の搬送ユニットの衝突のない走入が可能であるときに、第2の搬送部分における第2の搬送ユニットが、第1の搬送ユニットが位置する衝突ゾーンへ入ることができるか、又は衝突ゾーンへの第1の搬送ユニットの衝突のない走入が可能であるときに、第1の搬送部分における第1の搬送ユニットが、第2の搬送ユニットが位置する衝突ゾーンへ入ることができることにより、分岐器を通る走行を容易に制御することが可能である。これにより、分岐器への走入時に衝突が生じ得ないことが確認されるまで、搬送ユニットを衝突ゾーンの外部に停止させることが可能である。このために、前方を走行する搬送ユニットは強制的に離れる必要はなく、両搬送ユニットが同時に相前後して分岐器を通って移動することができる。これを容易に実現するために、第1の搬送ユニットと第2の搬送ユニットの間の維持されるべき最小間隔が設定され、その結果、第1の搬送ユニット及び第2の搬送ユニットは、衝突することなく分岐器を通って移動することが可能であり、最小間隔の維持をチェックするために、第1の搬送部分における第1の搬送ユニットが、衝突ゾーンにおいて、衝突ゾーンにおける第2の搬送部分へ投影され、及び/又はその逆がなされる。投影により、最小間隔の単純なチェックが十分である。なぜなら、搬送ユニットが同一の搬送部分に現れるためである。これにより、分岐器の範囲における両搬送ユニットが同一の搬送部分で移動中であるか、又は異なる搬送部分にあるかを衝突監視のために、もはや区別する必要がない。
以下に、具体的な本発明を、例示的、概略的、かつ、制限せずに本発明の有利な形態を示す図1〜図6を参照しつつ詳細に説明する。
長固定子リニアモータの形態の搬送装置の一実施例を示す図である。 1つの分岐器及び2つの搬送ユニットを有する搬送装置の搬送区間の一部を示す図である。 搬送区間及び搬送ユニットの横断面図である。 分岐器の衝突ゾーンを示す図である。 様々な分岐器幾何形状についての様々な衝突ゾーンを示す図である。 分岐器の衝突ゾーンにおける他の搬送部分への搬送ユニットの投影を示す図である。
図1には、(破線で示唆された)搬送区間2を有する搬送装置1の適宜の構造が例示的に図示されている。搬送装置1は長固定子リニアモータとして構成されており、搬送区間2に沿って移動可能な多数の搬送ユニットTEi,i∈Nが設けられている。搬送区間2は、本質的に長固定子リニアモータ1の不動の長固定子によってあらかじめ設定される。図示の実施例では、搬送ユニットTEiの軌道、すなわち搬送区間2を規定するいくつかの搬送セグメントFSj,j∈Nが設けられている。搬送区間2の個々の搬送部分FAk,k∈Nは、隣り合って配置されたいくつかの搬送セグメントFSjによって形成されることが可能である。このとき、搬送要素FSjと、したがって、搬送部分FAkも、長固定子リニアモータの長固定子の一部を形成している。搬送セグメントFSj又は一般に搬送部分FAkは、適切な構造部に位置固定して配置されているとともに、通常、搬送ユニットTEiが沿ってガイドされ、保持され得るガイド要素も形成している。各搬送部分FAkは、少なくとも1つの搬送セグメントFSj、通常は複数の搬送セグメントFSjを含んでいる。個々の搬送部分FAkあるいは個々の搬送部分FAkの(例えば搬送セグメントFS1、FSmのような)搬送セグメントFSjは、搬送区間2に沿って、搬送方向xにおいて、搬送ユニットTEiの異なる側で、特に、(例えば搬送部分FA1から搬送部分FA2へのように)一方側の搬送部分FAkから他の側の他の搬送部分FAkへの移行がなされる搬送区間2の箇所で重なることも可能である。部分的に搬送区間2の両側に搬送セグメントFSjを配置するように設定することも可能である。分岐器Wも設けることができ、当該分岐器では、(搬送ユニットTEiの搬送方向に応じて)2つの搬送部分FAkが一体化(集合)されるか、又は2つの搬送部分FAkへの分岐がなされる。これにより、二次元的な平面にのみ存在する必要はなく、三次元的に延在することが可能な、ほぼ適宜に構成された搬送区間2を形成することが可能であることが理解できる。
各搬送セグメントFSjは、搬送方向xへ隣り合って配置されたいくつかの数nの駆動コイルASj,n,j∈N,n∈Nを含んでおり、数nは、各搬送セグメントFSjにおいて同一である必要はない。図1には、見やすさのために、いくつかの搬送セグメントFSjの駆動コイルASj,nのみが図示されている。各搬送ユニットTEiは、(搬送ユニットTEiにおいて矢印で示唆された搬送方向xに関して)好ましくは両側で、いくつかの数mの励起磁石EMi,m,i∈N,m∈N(永久磁石又は電磁石)を含んでいる。駆動コイルASj,nは、可動の磁場を生成するとともに、搬送装置1の動作時に、公知の態様でモータ原理に基づき駆動コイルASj,nの範囲において搬送ユニットTEiの励起磁石EMi,mと相互作用する。コイル電圧の印加によって搬送ユニットTEiの範囲において駆動コイルASj,nにコイル電流が給電されると、励起磁石EMi,mとの相互作用により搬送ユニットTEiへの力を生じさせる磁束が生じる。この力は、公知のように、コイル電流に応じて、推進力を形成するような、及び/又は横力を形成するような力成分を含むことができる。推進力を形成するような力成分は、本質的に、搬送方向xにおける搬送ユニットTEiの移動に用いられ、横力を形成するような力成分は、搬送ユニットTEiをガイドするために、また、分岐器Wにおいて搬送ユニットTEiの軌道を固定するために用いられることも可能である。このようにして、実行されるべき移動に従い、各搬送ユニットTEiにおける駆動コイルASj,nに対応するコイル電流が給電されることで、各搬送ユニットTEiは、個々に、及び互いに無関係に搬送区間2に沿って移動することができる。
搬送区間2に沿って分岐器Wも設けることができ、そこでは、搬送ユニットTEiが様々な搬送部分FAk,FAk+1において更に移動されることが可能であるか、又は様々な搬送部分FAk,FAk+1において移動する2つの搬送ユニットTEi,TEi+1が分岐器Wにおいて1つの搬送部分へ集合される。
長固定子リニアモータのこの基礎的な機能は十分に知られているため、これについて更に言及しない。具体的な本発明について、搬送ユニットTEi、搬送部分FAk、搬送セグメントFSj、駆動コイルASj,n、励起磁石EMi,mなどが構造上具体的にどのように構成され、成形されているかも重要でないため、これについても詳細に言及しない。
個々の搬送ユニットTEiの移動を制御するために、搬送ユニット制御部3(ハードウェア及び/又はソフトウェア)が設けられており、この搬送ユニット制御部では、搬送ユニットTEiの移動についての目標値Sが生成又は算出される。当然、それぞれ搬送装置1の一部分、例えば搬送部分FAkに割り当てられている複数の搬送ユニット制御部3は、同様に設けられることができるとともに、当該部分において、搬送ユニットTEiの移動をコントロールすることが可能である。加えて、セグメント制御ユニット4(ハードウェア及び/又はソフトウェア)も設けることができ、当該セグメント制御ユニットは、1つの搬送セグメントFSj(若しくは複数の搬送セグメントFSj又は搬送セグメントFSjの一部)に割り当てられているとともに、搬送ユニットTEiについての対応する搬送ユニット制御部3の目標値設定を、割り当てられた駆動コイルASj,nについてのコイル電流、すなわちコイル電圧のような具体的な制御量へ変換する。しかし、セグメント制御ユニット4は、搬送ユニット制御部3において実装されるか、又は統合されることが可能である。そして、制御量は、例えば電流又は電圧のような電気的な量を生成し、駆動コイルASjへ印加するために、不図示のパワーエレクトロニクスにおいて用いられることが可能である。目標値Sとして、例えば搬送区間2に沿った搬送ユニットTEiの位置p又は同様に速度vもあらかじめ設定されることが可能である。これは、搬送ユニットTEiのための制御部の各サイクルステップ(クロックステップ)において、セグメント制御ユニット4によって制御される新たな目標値Sが演算又は設定されることを意味する。したがって、セグメント制御ユニット4では、目標値設定を適切な制御量、例えば推進力又はコイル電流に変換し、再び例えば個々の駆動コイルASjについてのコイル電圧を算出する、適切な制御器が実装されている。
搬送区間2に沿った搬送ユニットTEiの所望の移動は、搬送装置制御部5(ハードウェア及び/又はソフトウェア)によってあらかじめ設定されることも可能であり、当該搬送装置制御部では、例えば製造プロセス、取付プロセス又は他のプロセスを実現するように、搬送ユニットTEiを所望の態様で搬送区間2に沿って移動させるために、例えばルート演算(例えば、搬送ユニットTEiがどの経路をとるべきか?)、分岐器調停(例えば、どの搬送ユニットTEiが分岐器へ走入することができるか?)、デッドロック防止(例えば、2つの搬送ユニットTEiが相互にブロックされる?)などを行うことが可能である。搬送ユニットTEiについてのこの移動設定は、搬送ユニット制御部3において、搬送ユニットTEiについての目標値設定へ変換される。このために、移動プロフィル、例えば経路−時間−プロフィル、目標位置又は移動プロフィルの演算の基礎となる目標速度も搬送ユニット制御部3へあらかじめ設定されることが可能である。
本質的に、搬送区間2において許容されない状態が生じないことを搬送装置制御部5又は搬送ユニット制御部3で保証すべきである。当該状態は、第1に、搬送区間2における2つの搬送ユニットTEiの衝突を含んでいる。衝突を回避するために、特に、相前後して走行する2つの搬送ユニットTEi,TEi+1の間にある程度の最小間隔Mが維持されるべきである。最小間隔Mは、単純に設定されることが可能であるとともに、不可避の制御エラーを反映するために、ある程度の追加的な安全間隔を含むことができる。ただし、分岐器Wの範囲では、相前後して走行する両搬送ユニットTEi,TEi+1が同一の搬送部分FAkにおいて移動する場合にのみ、この値で十分である。2つの搬送ユニットTEi,TEi+1が分岐器Wの範囲において異なる搬送部分FAk,FAk+1で移動するときには、以下において図2に基づき説明するように、衝突回避に関して、もはや相前後して走行する搬送ユニットTEi,TEi+1の間の間隔にのみ依存するものではない。
図2には、長固定子リニアモータの形態の搬送装置1の搬送区間2の分岐器Wが図示されている。分岐器Wを介して互いに接続された適宜の搬送部分FAk,FAk+1が図示されている。これにより、分岐器Wの範囲では、少なくとも部分的に2つの搬送部分FAk,FAk+1が搬送方向xにおいて隣り合って配置されている。図示の実施例では、搬送部分FAkは分岐器Wの範囲で途切れているが、当然、必ずしもそうである必要はない。分岐器Wでは、搬送部分FAk+1において分岐器Wの方向へ走行する搬送ユニットは、第1の搬送部分FAkにおいて更に移動可能であるか、又は第2の搬送部分FAk+1において更に移動することが可能であり、これは、以下では分岐する分岐器走行とも呼ばれる。しかし、分岐器Wにおいて、(図2に図示されているように)異なる搬送部分FAk,FAk+1において分岐器Wの方向へ移動する2つの搬送ユニットTEi,TEi+1は、共に第1の搬送部分FAkにおいて(若しくは第2の搬送部分FAk+1において、又は第2の搬送部分FAk+1が分岐器Wの範囲を越えて延出する場合には異なる搬送区間FAk,FAk+1においても)移動することができ、これは、以下では集合する分岐器走行とも呼ばれる。
各搬送部分FAk,FAk+1は、ここでも搬送セグメントFSjで構成されることが可能である。各搬送セグメントFSjでは、又は一般的に搬送部分FAk,FAk+1に沿って、上述のように駆動コイルASjが相前後して配置されている。搬送セグメントFSj又は一般的に搬送部分FAk,FAk+1は、位置固定されて配置されている。
分岐器範囲Bにおいて所望の搬送部分FAk,FAk+1に沿って移動することができるように、搬送方向xに見て、搬送ユニットTEiが両側に励起磁石EMi,mを備える必要があることが明らかである。搬送ユニットTEiは、例えば、図3に図示されているように構成されている。図3には、両側において搬送部分FAk,FAk+1を有する搬送区間2及び当該搬送区間において移動する搬送ユニットTEiの適宜の部分を通る断面が示されている。図示の実施例では、搬送ユニットTEiは、本体部12と、当該本体部に配置された、搬送されるべき部分6を収容する構成要素収容部13とで構成されており、構成要素収容部13及び部分6は、基本的に本体部12の適宜の箇所、特に懸架される部分6のための下側に配置されることができる。本体部12には、好ましくは搬送ユニットTEiの両側には、いくつかの励起磁石EMi,mが配置されている。搬送装置1あるいは搬送部分FAk,FAk+1の搬送区間2は、不動のガイド構造部10によって形成され、当該ガイド構造部には、駆動コイルASj,n,ASj+1,nが配置されている。図示の実施例では、両側に配置された励起磁石EMi,m(例えば永久磁石)を有する本体部12は、駆動コイルASj,n,ASj+1,nの間に配置されている。これにより、それぞれ少なくとも1つの励起磁石EMi,mが、駆動コイルASj,n,ASj+1,n(又は駆動コイルのグループ)に対向するように配置されているとともに、これにより、推進力Fvを生成するために少なくとも1つの駆動コイルASj,n,ASj+1,nと相互作用する。これにより、搬送ユニットTEiは、駆動コイルASj,n,ASj+1,nを有するガイド構造部10の間で搬送区間2に沿って移動可能である。当然、駆動コイルASj,n,ASj+1,n及びこれと相互作用する励起磁石EMi,mの他の配置も考えられる。例えば、駆動コイルASj,n,ASj+1,nを内部に、及び励起磁石EMi,mを内方へ向け、駆動コイルASj,n,ASj+1,nを包囲するように配置することも可能である。同様に、搬送部分FAk,FAk+1における分岐器Wの外部で(搬送方向xに見た)一方側のみにおいて駆動コイルASj,n,ASj+1,nをガイド構造部10に設けることも可能である。
搬送ユニットTEiを搬送区間2に沿ってガイドするために、当然、更にローラ、車輪、すべり面、磁石などのような(見やすさの観点から不図示であるか、又は示唆のみされた)ガイド要素11を本体部12及び/又は構成要素収容部13に設けることが可能である。このとき、搬送ユニットTEiのガイド要素11は、ガイドのために不動のガイド構造部10と協働し、例えば、当該ガイド構造部では、ガイド要素11がガイド構造部10で支持され、ガイド構造部で摺動し、又は転動等する。しかし、搬送ユニットTEiのガイドは、機械的なガイドのほか、(これに代えて、又はこれに加えて)ガイド磁石を設けることでなされることも可能である。
搬送ユニットTEiが搬送区間2の湾曲した部分に沿って移動するときには、本質的に剛直な搬送ユニットTEiは、湾曲された部分におけるガイドに基づき偏向される。これにより、搬送ユニットTEiにおける適宜の点Pi,q,q∈Nは、搬送区間2に沿った搬送ユニットTEiの移動時に軌道Ti,qに従い、当該軌道は、本質的に、搬送ユニットTEi及び湾曲部の寸法に依存している。このとき、搬送ユニットTEiの様々な点Pi,qは、当然、異なる軌道Ti,qを生じさせることが可能である。分岐器Wには、常に少なくとも1つの湾曲された部分が存在する。
図2では、各搬送ユニットTEi,TEi+1について、それぞれ2つの点Pi,1,Pi,2,Pi+1,1,Pi+1,2と、その軌道Ti,1,Ti,2,Ti+1,1、Ti+1,2とが分岐器Wにおける湾曲された部分に沿った走行において図示されている。このとき、当然、点Pi,qが注目され、当該点は軌道Ti,1,Ti,2,Ti+1,1,Ti+1,2を生じさせ、当該軌道は、干渉ゾーンK、すなわち長さL1,L2を最大化し、例えば、当該軌道Ti,1,Ti,2,Ti+1,1,Ti+1,2が、第1のものとして他の搬送ユニットTEi,TEi+1と交差する。図2には、例えばそれぞれ、搬送部分FAk,FAk+1に対向して位置する搬送ユニットTEi,TEi+1の前方及び後方のコーナ点の搬送ユニットTEi,TEi+1の軌道が図示されている。どの点Pi,qが注目される搬送ユニットTEi,TEi+1の軌道を生じさせるかは、当然、搬送ユニットTEiの形態に依存する。このとき、事情によっては、搬送ユニットTEiによって搬送される、場合によっては部分支持部を有する部分6も考慮されるべきである。部分6又は部分支持部が搬送ユニットTEiから突出すると、部分6又は部分支持部も、最大限離間した軌道Ti,qを生じさせることができる。これにより、搬送ユニットTEiの点Pi,q又は搬送ユニットTEiの軌道Ti,qは、搬送ユニットTEiに配置された部分6又は部分支持部の点又は軌道とも理解される。これにより、第1の搬送ユニットTEiが第2の搬送ユニットTEi+1の軌道Ti+1,1と交差するか、又はその逆であれば、分岐器Wの範囲での2つの搬送ユニットTEi,TEi+1の衝突が起こり得る。このとき、分岐する分岐器走行が存在するか、又は集合する分岐器走行が存在するかは重要でない。
これにより、分岐器Wの範囲に衝突ゾーンK(図4)が設定され、当該衝突ゾーン内では、分岐器Wの範囲で2つの搬送ユニットTEi,TEi+1の衝突が起こり得る。このとき、衝突ゾーンKは、(搬送区間2の幾何形状に基づき規定されている)分岐器Wの分岐部分の分岐器始部B、すなわち両搬送部分FAk,FAk+1が分岐し始める箇所から、分岐器Wの各搬送部分FAk,FAk+1において、それぞれ端部E1,E2まで搬送部分FAk,FAk+1へ、設定されるべき長さL1,L2に到達する。
衝突ゾーンKを設定するために、長さL1,L2あるいは端部E1,E2が決定されるべきである。このとき、長さL1,L2は、少なくとも、衝突前に第1の搬送ユニットTEi,TEi+1が第1の搬送部分FAkに存在する場合に、第1の搬送ユニットTEiに接触することなく第2の搬送ユニットTEi+1が分岐器Wの第2の搬送部分FAk+1において分岐器Wを走行することができるような長さである必要があることが重要である。このために、搬送ユニットTEi,TEi+1は、特にある長さ及び幅を有した少なくとも二次元の物体とみなされる。
長さL1,L2、ひいては衝突ゾーンKの端部E1,E2を決定するために、例えば、分岐器Wの範囲における搬送ユニットTEi,TEi+1の最大の軌道Ti,1,Ti,2,Ti+1,1,Ti+1,2を決定することができるとともに、軌道Ti,1,Ti,2,Ti+1,1,Ti+1,2がどこで二次元的な物体としての搬送ユニットTEi,TEi+1と交差することとなるかをチェックすることができる。初めて交差しないこととなる位置を端部E1,E2として設定することが可能である。長さL1について、例えば、第2の搬送部分FAk+1における第2の搬送ユニットTEi+1がどこで第1の搬送部分FAkにおける第1の搬送ユニットTEiの軌道Ti,1,Ti,2と交差しないかがチェックされる。このとき、当然、複数の交差及び複数の交点が生じ得る。そして、分岐器始部Bに対するこの位置の(場合によってはアーチ長さとしての)間隔により、第2の搬送ユニットTEi+1を衝突なく第2の搬送部分FAk+1に沿って分岐器Wを通って移動させるために維持される必要がある最小の第1の長さL1が生じる。長さL1は、安全性の理由からより大きく選択されることができ、これにより、当然、端部E1の位置も変位する。長さL2については、場合によっては同様に行われることが可能である。
しかし、両搬送ユニットTEi,TEi+1の移動も、二次元的な物体として、分岐器Wによってシミュレーションされることができ、このとき、両搬送ユニットTEi,TEi+1が交差するか、及びどこで交差するかをチェックすることができ、これに基づき、長さL1,L2を再び決定することが可能である。
しかし、分岐器Wの範囲における搬送部分FAkでの長さL1を決定するために、二分探索の態様で行うことが可能である。このとき、搬送ユニットTEiは、二次元的な物体として搬送部分FAkにおいて分岐器始部Bからテスト間隔をもって配置されるとともに、このように配置された搬送ユニットTEiが二次元的な物体として他の搬送部分FAk+1において交差されるか、又は分岐器Wを通る移動時に、他の搬送部分FAk+1における搬送ユニットTEi+1の軌道Ti+1,qによって交差されるかがチェックされる。これは、当然、演算によりシミュレーションされることが可能である。そして、もはや交差に至らないテスト間隔を、最小の長さL1として考慮に入れることが可能である。長さL2については、場合によっては同様に行われることが可能である。
長さL1,L2の算出時に必ずしも二次元的な物体を考慮する必要はないことが明らかである。通常、例えば搬送ユニットTEi,TEi+1の二次元的な物体の互いに対向する両側のみが考察されることで十分である。なぜなら、通常、分岐器Wの範囲では、この範囲において、搬送ユニットTEi,TEi+1間の接触に至り得るためである。したがって、二次元的な物体としての長方形の場合には、例えば、互いに対向する、搬送方向xへ向けられた両側のみを考察することが可能である。これにより、長さL1,L2の算出も単純化することが可能である。しかし、この場合、最終的に2つの線のみが考慮されるにもかかわらず、搬送ユニットTEi,TEi+1が二次元的な物体としてモデル化されることに留意すべきである。
始部B及び長さL1,L2あるいは端部E1,E2が常に搬送ユニットTEi,TEi+1の設定された基準点Mi,Mi+1に関するものであることに留意すべきである。基準点Mi,Mi+1は、好ましくは搬送ユニットTEi,TEi+1の中心点である。しかし、このとき、基準点Mi,Mi+1は、基本的に異なるように選択することもでき、例えば、搬送方向xに見た、搬送ユニットTEi,TEi+1の最も前又は最も後ろの点であり得る。
長さL1,L2を決定するために、搬送ユニットTEiは、例えば搬送ユニットTEiの輪郭によって決定される少なくとも二次元的な物体とみなされる。L1,L2を探すのを容易にするために、所定の単純な幾何学的で二次元的な形状、例えば長方形又は凸状のシュラウドを搬送ユニットTEi,TEi+1の周囲に据えることができ、したがって、当該形状は、各搬送ユニットTEi,TEi+1を完全に包囲し、二次元的な物体としてのこの単純な形状により、軌道Ti,qが算出され、及び/又は交差が探索される。しかし、特に部分6が搬送ユニットTEiから突出する場合に、搬送ユニットTEiによって搬送される部分6を考慮するために二次元的な物体がここでも必要であり得る。この場合、二次元的な物体によって包囲され得る搬送ユニットTEiの一部として部分6が考慮される。
様々な幾何形状若しくは輪郭部を有する搬送ユニットTEi,TEi+1又は部分6(部分支持部)が搬送区間2に沿って移動する場合には、分岐器Wの範囲における搬送ユニットTEi,TEi+1の可能な様々な組合せについて、様々な衝突ゾーンKを設定することが可能である。しかし、簡易さのために、得られる最大の衝突ゾーンKを全ての搬送ユニットTEi,TEi+1について考慮に入れることも可能である。
例えばあり得る制御エラー(トラッキングエラー)を考慮するために、図4に示唆されているように、所定の長さL1,L2は、(異なり得る)所定の安全間隔Aだけ延長されることが可能である。
長さL1,L2は、同一でよいが、同一でなければならないわけではない。しかし、有利な形態では、長さL1,L2は同一に選択される。上述の算出された長さL1,L2が異なる場合には、例えば、両長さL1,L2について、算出された長さの最大値を考慮に入れることができる。
このとき、当然、長さL1,L2は、搬送ユニットTEi,TEi+1の寸法(例えば長さ及び幅)のみならず、搬送区間2の幾何形状、特に分岐器Wの範囲における搬送区間2の曲率にも依存する。これにより、図5において45°、90°及び180°の分岐器に基づいて図示されているように、通常、様々な分岐器幾何形状について様々な長さL1,L2も得られる。したがって、好ましくは、長さL1、L2は、異なる幾何形状を有する各分岐器Wについて決定される。単純な実施形態では、各分岐器Wについて考慮に入れられる最大の衝突ゾーンKも算出することが可能である。
しかし、様々な分岐器Wの衝突ゾーンKを、また場合によっては搬送ユニットTEi,TEi+1の様々な幾何形状についても一度だけ、通常は搬送装置1の動作の開始前に決定すれば足りる。なぜなら、進行する動作中にはもはや変化しないためである。しかし、進行する動作中に搬送ユニットTEi,TEi+1が他の幾何形状と加わるか、又は他の部分6が搬送される場合には、衝突ゾーンKを少なくとも部分的に新たに決定する必要があり得る。搬送装置1が変更され、その際、分岐器Wが加えられるときも同様である。
したがって、衝突監視のために、集合する分岐器走行時に2つの搬送ユニットTEi,TEi+1が同時に1つの分岐器Wへ走入しようとするかどうかを衝突監視ユニット(ハードウェア及び/又はソフトウェア)でチェックすることが可能である。例えば、衝突監視ユニットは、搬送ユニット制御部3又は搬送装置制御部5において実装されるか、又は統合されることが可能である。衝突しそうであることが検知される場合、設定された調停ロジックにより、両搬送ユニットTEi,TEi+1のうち1つが、衝突ゾーンKの手前で、すなわち、例えば衝突ゾーンKの各端部E1,E2で停止され、他の搬送ユニットTEi,TEi+1が分岐器Wを通過するか、又は十分に離れて分岐器Wへ走入されるまで待機し、その結果、衝突がもはや生じることがない。
これは、特に有利には、相前後して走行する2つの搬送ユニットTEi,TEi+1の間に保持されるべき最小間隔Mが設定されることで実行されることができる。このとき、最小間隔Mは、ここでも基準点Mi,Mi+1、好ましくは再び搬送ユニットTEi,TEi+1の中心点に関連付けられるとともに、例えば、通常は所定の安全間隔を含む少なくとも搬送ユニットTEi,TEi+1の両半分の長さの合計に基づき得られる。搬送ユニットTEiが搬送方向xに見て基準点から異なる距離だけ前方及び後方へ延在している場合には、最小間隔Mを算出するために、当然、搬送方向xにおける(前方における)又は搬送方向xとは反対における(後方における)実際の延長を考慮に入れることができる。
図6に図示されているように、両搬送ユニットTEi,TEi+1が分岐器Wの範囲において異なる搬送部分FAk,FAk+1において移動するときは、搬送ユニットTEiは、図6の下側に図示されているように、割り当てられた衝突ゾーンKの内部にある搬送部分FAkにおいて、分岐器Wの範囲における他の搬送部分FAk+1へ投影される。投影について、例えば搬送部分FAkにおける搬送ユニットTEiの分岐器始部Bに対する間隔を考慮に入れることができ、この搬送ユニットTEiは、分岐器始部Bに対する同一の間隔をもって他の搬送部分FAk+1へ投影され得る。これにより、投影された搬送ユニットTEiと搬送ユニットTEi+1の間の最小間隔Mが設定されていれば、搬送部分FAk+1における搬送ユニットTEi+1は、分岐器Wへ走入する。このとき、搬送ユニットTEi+1は、最小間隔Mが設定されるまで、搬送部分FAk+1における衝突ゾーンKの端部Eで停止され得る。加えて、分岐器Wの範囲における最小間隔Mの保持もチェックすることができ、両搬送ユニットTEi,TEi+1の間、又は投影される搬送ユニットTEiと他の搬送ユニットTEi+1の間の実際の間隔Sが最小間隔Mより大きいことが当てはまる必要がある。このとき、当該間隔は、場合によってはアーチ長さとして理解される。
これは、同様に分岐する分岐器走行についても当てはまり、搬送ユニットTEi+1は、投影部における設定された最小間隔Mが設定されるまで、場合によっては衝突ゾーンKの始部Bにおいて停止される。
分岐器Wの範囲における衝突ゾーンKの設定及び/又は最小間隔Mのチェックによって、複数の搬送ユニットTEi,TEi+1が分岐器Wの範囲で同時に移動することが可能である。したがって、第1の搬送ユニットTEiが分岐器W又は衝突ゾーンKを完全に通過し、第2の搬送ユニットTEi+1が分岐器Wへ、又は分岐器Wの衝突ゾーンKへ走入することができるまで待機する必要がない。このようにして、搬送装置1の搬送ユニットTEi,TEi+1の可能な搬送処理量を高めることが可能である。
分岐器Wの範囲における相前後して走行する2つの搬送ユニットTEi,TEi+1間の最小間隔Mは、容易に設定されることができるか、又は分岐器Wの幾何形状及び分岐器Wの範囲における搬送部分FAk,FAk+1の幾何形状に基づいても算出されることができる。搬送区間2の湾曲された部分における搬送ユニットTEiは偏向され、これにより、後方を走行する(又は前方を走行する)搬送ユニットTEi+1に対する間隔を変更することが可能である。ここで、当該偏向は、当然、搬送ユニットTEiのサイズ、及び湾曲された部分の幾何形状(特に曲率)に依存する。
したがって、分岐器Wにおいて相前後して走行する2つの搬送ユニットTEi,TEi+1が同一の搬送部分FAkにおいて走行中であれば、搬送ユニットTEi,TEi+1の箇所における搬送ユニットTEi,TEi+1の幾何形状及び搬送部分FAkの各曲率に基づいて(例えば演算により、又はシミュレーションにより)偏向を算出することができ、これに基づき、ここでも、保持する必要がある第1の最小間隔M1を導出することができ、その結果、このとき、両搬送ユニットTEi,TEi+1が接触しない。これにより、直線的な部分では、当然、理論的な第1の最小間隔Mが得られ、当該最小間隔では、偏向が存在しないため、両搬送ユニットTEi,TEi+1が直接相前後して走行する。
2つの搬送ユニットTEi,TEi+1が分岐器Wの範囲において異なる搬送部分FAk,FAk+1を移動するときには、少なくとも1つの搬送ユニットTEi,TEi+1が、湾曲された部分における移動に基づき、ここでも偏向に至り得る。当該偏向により、両搬送ユニットTEi,TEi+1間の間隔が変更されることになり得る。この状態は、分岐器W自体の幾何形状にも、したがって、分岐器Wの範囲における両搬送部分FAk,FAk+1の幾何形状に依存する。例えば、直線状の搬送部分FAk及び湾曲した搬送部分FAk+1を有する分岐器Wは、最小間隔M2について、2つの湾曲された搬送部分FAk,FAk+1を有する分岐器とは異なる要件を有する。分岐器の幾何形状によって決定されるこの第2の最小間隔M2も、演算によって、又はシミュレーションによって算出されることが可能である。
そして、分岐器Wの範囲における衝突回避のために、搬送ユニットTEi,TEi+1の所定の組合せについて、両最小間隔M1,M2のうち大きいものが最小間隔Mとして考慮に入れられることができる。しかし、これに代えて、両ケースを区別し、それぞれ適合する最小間隔を分岐器走行について考慮に入れることも可能である。
ここで、長固定子リニアモータでは、各時点での各搬送ユニットTEi,TEi+1の位置が、例えば搬送ユニット制御部3、搬送装置制御部5及び/又はセグメント制御ユニット4において既知であることに更に留意すべきであり、その結果、相前後して走行する搬送ユニットTEi,TEi+1間の間隔も容易に算出することが可能である。実際の位置は、例えば、搬送区間2に沿った位置センサに基づいて算出される。
相前後して走行する2つの搬送ユニットTEi,TEi+1間のあらかじめ設定された最小間隔Mの維持がチェックされることで、分岐器Wの外部あるいは衝突ゾーンKの外部における衝突監視も同様に行うことが可能である。このとき、分岐器Wの外部における最小間隔Mは、設定されることができるが、後述のように他の方法で算出されることも可能である。
分岐器Wの外部でも、湾曲された部分、例えばカーブにおける搬送ユニットTEiの偏向により、搬送ユニットTEiとその後方を走行する搬送ユニットTEi+1の間の間隔を小さくすることが可能である。しかし、前方を走行する搬送ユニットTEiが直線状の部分を移動し、後方を走行する搬送ユニットTEi+1が湾曲された部分を走行する場合にも同一の状況が生じる。このとき、湾曲された部分における搬送ユニットTEi+1の偏向によってのみ両搬送ユニットTEi,TEi+1が近づくことができるため、場合によっては、衝突を回避することができない。しかし、両搬送ユニットTEi,TEi+1がいずれも湾曲された部分を移動するとしても、例えば、搬送ユニットTEi,TEi+1の各位置における曲率が同一でないときに(これは、曲率の符号が異なる場合も含む)、1つ(又は両方)の搬送ユニットTEi,TEi+1の偏向により搬送ユニットTEi,TEi+1が不都合に近づくというこの状況が生じ得る。このとき、両搬送ユニットTEi,TEi+1が偏向によってのみ近づく場合も生じ得るため、場合によっては、衝突を回避することができない。
分岐器Wの外部のこの状況において、前方を走行する搬送ユニットTEiと後続の搬送ユニットTEi+1の間の起こり得る衝突を回避するために、両搬送ユニットTEi,TEi+1間の維持されるべき最小間隔Mを、偏向を補整するために、位置に依存して拡大することが可能である。それゆえ、相前後して走行する2つの搬送ユニットTEi,TEi+1間の最小間隔Mは、搬送区間2に沿って位置に依存し得る。これにより、最小間隔Mは、搬送装置1の動作中に動的に変化する。これにより、いずれも直線状の部分を移動する2つの搬送ユニットTEi,TEi+1間の維持されるべき最小間隔Mは、2つの搬送ユニットTEi,TEi+1間の維持されるべき最小間隔Mよりも小さくてよく、両搬送ユニットTEi,TEi+1のうち少なくとも1つは、湾曲された部分を移動する。
このとき、当然、最小間隔Mは、両搬送ユニットTEi,TEi+1の位置のみならず、搬送ユニットTEi,TEi+1の寸法(特に長さ及び幅)にも依存することがあり得る。異なる長さ及び/又は異なる幅若しくは形状を有する搬送ユニットTEi,TEi+1は、当然、湾曲された部分において異なる偏向を生じさせることができ、このことは、維持されるべき最小間隔Mにおいて考慮されることが可能である。

Claims (10)

  1. 搬送区間(2)の第1の搬送部分(FAk)を搬送区間(2)の第2の搬送部分(FAk+1)に接続する少なくとも1つの分岐器(W)を有する搬送区間(2)を有する長固定子リニアモータの形態の搬送装置(1)を動作させる方法であって、前記第1の搬送部分(FAk)及び前記第2の搬送部分(FAk+1)が前記分岐器(W)の範囲において分岐器始部(B)から分岐し、第1の搬送ユニット(TEi)及び第2の搬送ユニット(TEi+1)が前記搬送区間(2)に沿って移動し、前記分岐器(W)の範囲における前記第1の搬送ユニット(TEi)と前記第2の搬送ユニット(TEi+1)の間の衝突を回避するために、前記第1の搬送ユニット(TEi)と前記第2の搬送ユニット(TEi+1)の間の衝突のおそれがある衝突ゾーン(K)が設定される、前記方法において、
    前記衝突ゾーン(K)が、前記分岐器始部(B)から、第1の長さ(L1)で前記第1の搬送部分(FAk)における第1の端部(E1)まで延在し、第2の長さ(L2)で前記第2の搬送部分(FAk+1)における第2の端部(E2)まで延在すること、前記第1の搬送部分(FAk)における前記第1の搬送ユニット(TEi)及び前記第2の搬送部分(FAk+1)における前記第2の搬送ユニット(TEi+1)が、二次元的な物体としてモデル化されること、前記第1の搬送ユニット(TEi)についての二次元的な物体として、前記第1の搬送ユニット(TEi)の輪郭を包囲する二次元的で幾何学的な形状が選択され、及び/又は前記第2の搬送ユニット(TEi+1)についての二次元的な物体として、前記第2の搬送ユニット(TEi+1)の輪郭を包囲する二次元的で幾何学的な形状が選択されること、前記第1の搬送ユニット(TEi)をモデル化する前記二次元的な物体の少なくとも一部によって、前記第1の搬送ユニット(TEi)が占めることが許容される、前記第1の搬送部分(FAk)における第1の位置が算出され、その結果、二次元的な物体としてモデル化された前記第2の搬送ユニット(TEi+1)が、前記第2の搬送部分(FAk+1)に沿って、衝突することなく前記分岐器(W)を通って移動することができること、並びに前記第1の位置と前記分岐器始部(B)の間の間隔が算出され、該間隔が第1の長さ(L1)として用いられることを特徴とする方法。
  2. 前記第2の搬送ユニット(TEi+1)が占めることが許容される前記第2の搬送ユニット(TEi+1)の第2の位置が、前記第2の搬送部分(FAk+1)における二次元的な物体として算出され、その結果、第1の搬送ユニット(TEi)が、二次元的な物体として、前記第1の搬送部分(FAk)に沿って、衝突することなく前記分岐器(W)を通って移動することができること、及び前記第2の位置と前記分岐器始部(B)の間の間隔が算出され、少なくとも該間隔が第2の長さ(L2)として用いられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記第2の長さ(L2)が前記第1の長さ(L1)と同一に設定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記第1の搬送ユニット(TEi)が、これにより搬送される部分(6)と共に二次元的な物体としてモデル化され、及び/又は前記第2の搬送ユニット(TEi+1)が、これにより搬送される部分(6)と共に二次元的な物体としてモデル化されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 様々な第1及び第2の搬送ユニット(TEi,TEi+1)の様々な組合せのために、1つの分岐器(W)について様々な衝突ゾーン(K)が設定されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 様々な分岐器(W)について様々な衝突ゾーン(K)が設定されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記衝突ゾーン(K)への前記第2の搬送ユニット(TEi+1)の衝突のない走入が可能であるときに、前記第2の搬送部分(FAk+1)における第2の搬送ユニット(TEi+1)が、前記第1の搬送ユニット(TEi)が位置する前記衝突ゾーン(K)へ入ることが許容されるか、又は前記衝突ゾーン(K)への前記第1の搬送ユニット(TEi)の衝突のない走入が可能であるときに、前記第1の搬送部分(FAk)における第1の搬送ユニット(TEi)が、前記第2の搬送ユニット(TEi+1)が位置する前記衝突ゾーン(K)へ入ることが許容されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記第1の搬送ユニット(TEi)と前記第2の搬送ユニット(TEi+1)の間の維持されるべき最小間隔(M)が設定され、その結果、前記第1の搬送ユニット(TEi)及び前記第2の搬送部分(TEi+1)が衝突することなく前記分岐器(W)を通って移動することができ、前記最小間隔(M)の維持をチェックするために、前記第1の搬送部分(FAk)における前記第1の搬送ユニット(TEi)が、前記衝突ゾーン(K)において、該衝突ゾーン(K)における前記第2の搬送部分(FAk+1)へ投影され、及び/又は前記第2の搬送部分(FAk+1)における前記第2の搬送ユニット(TEi+1)が、前記衝突ゾーン(K)において、該衝突ゾーン(K)における前記第1の搬送部分(FAk)へ投影されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 前記最小間隔(M)が、前記分岐器(W)の範囲における前記第1若しくは第2の搬送部分(FAk,FAk+1)の幾何形状に依存して設定されるか、及び/又は前記分岐器(W)の幾何形状に依存して設定されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
  10. 様々な第1及び第2の搬送ユニット(TEi,TEi+1)の様々な組合せのために、異なる最小間隔(M)が設定されることを特徴とする請求項8又は9に記載の方法。
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