JP2020025436A - 引渡し位置における輸送体の引渡しのための方法と長固定子リニアモータ - Google Patents

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Abstract

【課題】長固定子リニアモータの形態において輸送装置を特定する。【解決手段】長固定子リニアモータにおいて引渡し位置を実現するために、引渡し位置には輸送体Tnが磁気により運転され、第一の輸送装置Amから第二の輸送装置Anへ方向転換させられるために、輸送体Tnの第一の側に操舵作用の発生する引渡し領域内で、輸送体Tnと共にその第一の側上で協働する駆動コイル7,8に固定子電流(iA1,iA2)が印加され、この固定子電流(iA1,iA2)が、電磁側方力(FEMS1,FEMS2)だけを発生するか、ブレーキ力だけが輸送体Tnの運動方向xとは逆に発生するか、又は組み合わせだけで生じさせることが企図されている。【選択図】図4

Description

本発明は、引渡し位置の領域内に輸送体の運動方向へ連続して配置されているいくつかの駆動コイルを有する第一の輸送装置から、引渡し位置の領域内に輸送体の運動方向へ連続して配置されているいくつかの駆動コイルを有する第二の輸送装置へ、引渡し位置で長固定子リニアモータの輸送体の引渡しのための方法に関し、その輸送体のそれぞれの面に、励起磁石が配置されており、固定子電流の印加によって駆動コイルに電磁場が発生されることによって、運動方向への輸送体の運動のための励起磁石が、輸送体の範囲内で駆動コイルと協働し、電磁場が輸送体で励起磁石と協働し、及び輸送体の少なくとも一つの側面の引渡し位置の引渡し領域では、少なくとも一つの駆動コイルへ固定子電流が印加され、固定子電流は、固定子電流の前進力形成電流構成要素及び/又は側方力形成電流構成要素に基づいて、操舵作用を輸送体上に発生する。
現代のほとんどすべての生産設備には、部品又は構成要素が、輸送設備と共に個々の生産ステーションの間で運動するために、長い輸送経路を超えることもまた必要である。この目的のために、様々な輸送装置またはコンベヤが知られている。この目的のために、様々な実施例の連続コンベヤがよく使用されている。従来の連続コンベヤは、様々な実施形態におけるコンベヤベルトであり、この場合電気駆動の回転運動が、コンベヤベルトの直線状の運動に変換される。このような従来の連続コンベヤでは、柔軟性で相当制限されており、特に個々の輸送体からの個々の輸送が不可能である。現代の柔軟な輸送装置の要求及び改善を適合するために、いわゆる長固定子リニアモータ(LLM)が、従来の連続コンベヤの代わりとしてますます使用されている。
長固定子リニアモータの場合、固定子を形成する複数の電気駆動コイルは、輸送経路に沿って配置されている。輸送体上には、永久磁石としてか、電気コイル又は短絡巻線としてかのいずれかであるいくつかの励起磁石が配置されており、その励起磁石が駆動コイルと協働する。長固定子リニアモータは、同期機械(自励式又は他励式)としても又は非同期機械としても実行され得る。輸送体の領域内での個々の駆動コイル操作によって、発生する磁束の制御のために、輸送体の励起磁石と協働する状態で前進力が発生され、及び輸送体は輸送経路に沿って運動し得る。その場合、輸送経路に沿って複数の輸送体が配置することもまた可能であり、その運動が個々に且つ独立して互いに制御され得る。一つの長固定子リニアモータは、特に、運動の作動範囲の全て(速度、加速度)についてより良い及び柔軟な利用と、輸送経路に沿った輸送体の運動の個々の調整/制御と、改善されたエネルギー利用と、少数の摩耗部品のための維持費の削減と、輸送体の容易な交換と、効率的な監視と故障検出と、製品の流れの最適化とによって特徴づけられる。そのような長固定子リニアモータの例が、特許文献1、特許文献2、特許文献3又は特許文献4に読み取られ得る。
特許文献5と特許文献6では、固定子の駆動コイルが輸送経路の上側に配置されている。 永久磁石は、輸送体の下側に配置されている。特許文献7及び特許文献8では、永久磁石は中心に配置されている駆動コイルの両側に設けられており、それによって永久磁石は長固定子リニアモータの固定子を取り囲み、及び駆動コイルが両側に配置されている永久磁石と協働する。
輸送経路に沿った輸送体の案内は、例えば特許文献9若しくは特許文献10のように案内ローラを介するか、例えば特許文献11のように磁気案内を介して実現する。磁気案内の場合では、両側の案内磁石が輸送体に設けられており、この案内磁石は輸送経路に配置されている反対側の案内ロッドと協働する。その場合、案内ロッドは磁気ヨークを形成し、この案内ロッドは案内磁石の磁気回路を閉鎖する。それで形成された磁気案内回路は、輸送体の横の運動を妨害し、これによって輸送体は横へ案内される。類似の磁気の側方案内は、特許文献12に読み取られ得る。
非特許文献1も同様に、長固定子リニアモータの輸送体の磁気案内が記載されている。この場合、固定子電流によって側方力が発生し、案内するための輸送体を基準位置で保持するために、側方力は基準位置からの輸送体の差異で側方方向において相殺する。
多くの輸送装置では、複雑でインテリジェントな輸送装置の鉄道計画若しくは鉄道現実化を可能にするために、引渡し位置(例えば二面の走行区域から一面の走行区域上の転轍機又はポイントの位置)も同様に必要である。これらの引渡し位置は、これまで機械的な開放ユニットを使用してしばしば実現された。この目的のためのこの一例は、可動方向転換アームかターンテーブルかを用いて機械的に作動させるスイッチの形態を特許文献13では見出している。
しかし、転轍機作動を実現するために、この追加の電気補助コイルが利用される輸送装置だけが知られている。特許文献14では、補助コイルが例えば磁気案内回路の磁気ヨークに配置されているが、特許文献15での補助コイルは輸送経路の横に配置されている。両者の場合では、補助コイルによって磁気案内回路に磁束が印加され、その磁束が横のエネルギーを発生し、この横のエネルギーが輸送体を一方向へ誘導する。追加の補助コイルが必要であることによって、補助コイルも設置され、電力を供給し制御される必要があるから、輸送装置の実施のための費用も増加する。更に、輸送体の個別の案内磁石も同様に必要である。
特許文献16、特許文献文献17及び特許文献18では、長固定子リニアモータの磁気作動転轍機が記載されており、追加の補助コイルなしで発生する。これら長固定子リニアモータの場合、輸送体の励起磁石が両側に配置された駆動コイルの間に配置されている。転轍機の領域内には、駆動コイルの通電によって輸送経路の片側だけで側方力を発生させ得、望まれる輸送経路上の転轍機に応じて輸送体をさらに運動させるために、側方力を含む輸送体が転轍機の領域内へ誘導され得る。その場合の転轍機作動は、駆動コイルが、輸送経路の側方上だけの転轍機の領域内で作動されるように実現し、輸送経路に沿って輸送体がさらに運動しなければならない。反対側の駆動コイルは無効にされるか(特許文献19、特許文献20)、又は極性を反転させられる(特許文献21)。しかし、これは駆動コイルと引き起こされる確実な問題である。片側の駆動コイルは転轍機の領域内で制御するために単に無効にさせられ、輸送体は転轍機の領域内で前進力の半分を喪失し、それでもって、転轍機の領域内は低下した速度で単に通り抜け得る。転轍機の領域内では、輸送装置の制御のためには不都合であるが、輸送体の渋滞になり得る。極性の反転が再び全くの静止状態であり、決定して設定される側方力は有効になり得るか又は無効になり得る。即ち、極性の反転によって転轍機の領域内で、決定し設定される側方力が、設定され得る。側方力が転轍機進行間で、確実性の理由から寸法が大きくなると、摩擦の増大と摩耗の増大を導く。それと同時に輸送装置は、機械的に適切な寸法にしなければならず、輸送装置をより大きく、より重く、そしてより高価にする。それとは別に、輸送体の機械的構成要素、特に機械的ガイド要素の摩耗も増加する。他方、側方力がより小さくなるように選択される場合、これは、例えば負荷を伴う輸送体が想定よりも重い場合に、スイッチの移動の安全性を低下させる。それと同時に、長固定子リニアモータの制御のための転轍機作動に対して極性の反転もより早く不都合である。
長固定子リニアモータの駆動コイルと電磁気作動の転轍機作動が、特許文献22でも同様に知られている。その場合、引渡し位置の引渡し領域には、片側の駆動コイルに固定子電流が印加され、操舵作用の発生のための固定子電流は、輸送体上で作用する前進力形成エネルギー構成要素を及び/又は側方力形成エネルギー構成要素を発生する。その際、前進運動が働く輸送体上で働く前進力のこの操舵作用が重ね合わせられる。その上、いうまでもなく固定子電流によって前進力が発生した後、固定子電流も前進力も操舵作用も発生する。駆動コイルに通電する長固定子リニアモータの伝導部分は、機能に合致して制限されているために、決定した最大の電流だけが供給可能である。従って、利用可能電流が少なくとも引渡し領域内で、前進力の発生のために全体に使用され得ない。その上、分岐なしが前進力において通常同様望ましい(加速分岐又は後ろ向きの分岐のために案内し得ない)から、引渡し領域の半分外の前進力のための利用可能電流も同様に分岐を制限する。それらは、大電流を可能にするために、これら問題の改善のために伝導部分をいうまでもなく機能的に増大させることができる。しかし、長固定子リニアモータに非常に多くの駆動コイルが組み込まれている以上は(領範囲内の数が100又は1000個の範囲内は稀ではない)、このようなハードウェア変更が長固定子リニアモータの全体のコストを明らかに増加させる。
国際公開第2013/143783号 米国特許第6876107号明細書 米国特許出願公開第2013/0074724号明細書 国際公開第2004/103792号 米国特許出願公開第2013/0074724号明細書 国際公開第2004/103792号 国際公開第2013/143783号 米国特許第6876107号明細書 国際公開第2013/143783号 米国特許第6876107号明細書 国際公開第2004/103792号 米国特許第6101952号 米国特許出願公開第2013/0074724号明細書 米国特許第6101952号明細書 米国特許出願公開第2013/0074724号明細書 独国特許出願公開第1963505号明細書 国際公開第2015/036302号 国際公開第2015/042409号 独国特許出願公開第1963505号明細書 国際公開第2015/036302号 国際公開第2015/036302号 欧州特許出願公開第3109998号明細書 欧州特許出願公開第3251986号明細書
Auch Khong, P.C., et al., "Magnetic Guidance of the Mover in a Long−Primary Linear Motor", IEEE Transactions on Industry Applications, Vo.47, No.3, May/June 2011, S.1319−1327
そのため、具体的な本発明の課題は長固定子リニアモータの形態において輸送装置を特定することである。この輸送装置には、駆動コイルの固定子電流の発生のために長固定子リニアモータの伝導部分の利用可能な電気伝導が、輸送体の操縦のための引渡し位置で適切に利用され得る。
本発明によるとこれらの課題は、輸送体の第一の側に操舵作用の発生する引渡し領域内で、その第一の側上で輸送体と協働する駆動コイルに固定子電流が発生することにより解決される。この固定子電流は、電磁側方力だけを発生するか、ブレーキ力だけが輸送体の運動方向とは逆に、又はそこから単に組み合わせかで生じさせる。その方法に応じて、その第一の側上の輸送体上の操舵作用の発生の為に、任意の処理の電磁前進力の発生のための電気的エネルギーは調節される必要がない。それと同時に、それら第一の側上の駆動コイルの通電ための長固定子リニアモータの伝導部分の全利用可能な電力が、操舵作用の発生へ流れることができる。その方法に応じて、全電気的エネルギーは操舵作用の発生へ流れることができ、及び輸送体の確実な操縦を達成され得るという理由で、操舵作用がそれ自体で同様に増幅し得る。
その場合、反対側の第二の側に電磁側方力が発生されるか、又は電磁前進力が運動方向(又はその両方)に発生されるか、又はそれら第二の側の駆動コイルに通電されないということによってその第二の面に力が発生されないかは関係ない。
具体的な本発明は、次の図1〜5でより詳しく説明され、本発明の例示的に、概略的に及び制限されない有利な構成が示される。
長固定子リニアモータ形式の輸送装置である。 長固定子リニアモータの構造上の電気的な構成である。 長固定子リニアモータの調整コンセプトである。 引渡し位置での輸送体の引渡しのための本発明における方法の第一の実施である。 引渡し位置での輸送体の引渡しのための本発明における方法の第二の実施である。
図1では、輸送装置1が、長固定子リニアモータの形状で模範的に図示されている。輸送装置1は、いくつかの輸送区域A1...A9から構成されており、輸送装置1のための輸送区域が並べて置かれている。これらのモジュラー構成は、輸送装置1の非常に可変性のある形状を可能にし、条件付きの多数の引渡し位置U1...U9でもそれらの引渡し位置には輸送装置1上を運動する輸送体T1...Tn(一目瞭然な構成から、図1には参照記号を含むすべての搬送体の特徴が述べられていない)が、一つの輸送区域A1...A9からもう一方の引渡し位置上に引渡される。この場合の指数はnであり、まだあるいくつかの搬送体のための指数は存続する。
輸送装置1は長固定子リニアモータとして実行されており、その長固定子リニアモータの場合、輸送区域A1...A9が、既知の方法に対する長固定子リニアモータの長固定子のそれぞれ一部分を形成する。輸送区域A1...A9は、個々の輸送セグメントTSから構成され得ることが同様に知られている。その際に、各輸送セグメントTSはそれぞれいくつかの駆動コイルを運搬する。輸送区域A1...A9に沿って、長手方向xに既知の方法で電気的駆動コイルの多数が配置されており(一目瞭然のため図1に図示しない)、輸送体T1...Tn(図3参照)の励起磁石と駆動コイルが協働する。既知の方法では、各輸送体T1...Tnのための駆動コイル7,8の電気的固定子電流iの制御によって前進力Fが発生し、前進力Fは輸送体T1...Tnを長手方向xへ輸送区域A1...A9に沿った、要するに輸送経路に沿って同様に運動される。その際、各輸送体T1...Tnは、個々(速度,加速度,鉄道)で及び独立した(可能な衝突の回避を除いて)他の輸送体T1...Tnで運動させられ得る。長固定子リニアモータのこの本質的な原則は十分に知られているので、ここではさらに詳しく論じない。
輸送装置1の輸送経路に沿って、いくつかの引渡し位置U1...U10も同様に配置させられている。これに関して、引渡し位置U1...U10の別の種類でも考えられる。他の引渡し位置U1,U3・・・U6,U8,U9は、例えば転換所として輸送区域A1・・・A8からもう一方の輸送区域上に実行されているのに対して、引渡し位置U2及びU7には、例えば転轍機が設けられてる。引渡し位置U10において、例えば片面だけの輸送区域A2からの引渡し部が、二面の輸送区域A9上に設けられている。引渡し位置U2(転轍機)において、輸送体T6は、例えば輸送区域A2上又は輸送区域A3上へと別の運動をされる。引渡し位置U1(転換所)において、輸送体T5は片面だけの輸送区域A1から片面だけの輸送区域A2に移る。各引渡し位置Uは輸送体Tnからいうまでもなく両方向へと通り抜け得る。
基本的には輸送区域の長手方向を経て与えられている輸送装置1の輸送経路に沿って、いくつかの仕事ステーションS1…S4もまた配置され得る。この仕事ステーションS1…S4では輸送体T1…Tnと輸送する構成要素の操作が行われる。仕事ステーションS1は、例えば進入ステーション及び/又は退出ステーションとして実行され得、完成した構成要素に取り出され、及び輸送体T1…Tnの処理対象の構成要素が受け渡される。仕事ステーションS2…S4では、構成要素に何らかの処理ステップが実行され得る。この場合、輸送体T1…Tnは、処理のために仕事ステーションS1…S4例えばすべてのステーションに停止され得、空のボトルに充填され、又は通過運動され例えば調温ステーション内で構成要素に、場合によっては仕事ステーションS1の間ではもう一方の速度と同様に温度処理される。
輸送装置1は、少なくとも二つの輸送区域Am,Anと少なくとも一つの引渡し位置Uとを有し、引渡し位置はそれら二つの輸送区域Am,Anを互いに結合する。本発明における引渡し位置Uで発生させるために、運動方向xに見られる輸送体Tnの両面に駆動コイル7,8が設けられている及び輸送体Tnの両面に励起磁石4,5が配置されているということは、少なくとも引渡し位置Uの範囲内で必要である。励起磁石4,5は、永久磁石として又は電磁石として実行され得る。
長固定子リニアモータの特に好ましい形態は、少なくとも引渡し位置Uの範囲内にあり、図2を用いて説明される。図2は、任意の一つの輸送区域Am及びそれに応じて運動する一つの輸送体Tnを通り抜ける断面図を示す。一つの輸送体Tnは例えば基体2及びそこに配置されている構成要素収容部3で構成され、その構成要素収容部3は基本的には基体2の任意の部分、特に垂れ下がっている構成要素のための下面も同様に配置され得、又は基体2の部分としても同様に実行され得る。基体2には輸送体Tn(運動方向に見られる)の両側に長固定子リニアモータのいくつかの励起磁石4,5が配置されている。輸送装置1の輸送経路、若しくは輸送区域Am、若しくは輸送区域Amの輸送セグメントTSmは、固定子案内構造6によって形成され、長固定子リニアモータの駆動コイル7,8が固定子案内構造6に配置されている。この場合、両側に配置されている励起磁石4,5を持つ基体2は、駆動コイル7,8の間に配置されている。それと同時に、少なくとも一つの駆動コイル7,8(又は駆動コイルの一群)のそれぞれ少なくとも一つの励起磁石4,5は、対向して配置されており及び従って、前進力Fを発生するために駆動コイル7,8と協働する。それと同時に、輸送体Tnは、案内構造6と輸送経路に沿った間で運動可能である。基体2及び/又は構成要素収容部3には(ここでは、一目瞭然のため図示しない又は示唆のみ)、輸送経路に沿って輸送体Tnを案内するために、ローラ、ホイール、滑り面などのような案内要素9が、いうまでもなく設置され得る。その場合、輸送体Tnの案内要素は、案内のために固定案内構造6又はその一部と協働し、例えば一部には案内要素9が案内構造6に支持されるか、誘導するか又は出発するか等である。しかしながら、輸送体Tnの案内は、少なくとも案内磁石を設けることによっても行うことができる。
輸送体Tnを運動方向xへ前進させるために、輸送体Tnの範囲内の両側駆動コイル7,8には周知のごとく固定子電流iA1,iA2が印加され、電磁場を発生させるために、電磁場は輸送体Tnの励起磁石4,5と相互作用する。この場合、別の駆動コイル7,8には異なる固定子電流iA1,iA2も印加され得る。これは固定子電流iA1,iA2を駆動コイル7,8にだけ印加するのに十分であり、駆動コイル7,8は丁度輸送体Tn上の励起磁石4,5と相互作用することができる。しかし、輸送体Tnの運動のために、両側に配置されている駆動コイル7,8は、固定子電流iの印加によって同時に通電される必要はない。輸送体Tn上で運動のため作用する駆動力Fvが、一方の側の駆動コイル7,8及び励起磁石4,5を用いてのみ輸送体Tnに帰属する側上で発生されるならば、基本的に十分である。輸送経路の走行区間では、つまり大きな前進力F例えば、傾斜、重い負荷が必要とされ、又は輸送体Tnの加速度の領域内の場合、駆動コイル7,8は、例えば両側で通電され得(存在する場合、例えば、図1の輸送区域A9)、それと共に前進力Fは増加され得る。同様に、特定の輸送区域Aには案内構造6が片側だけで実行されていること、又は特定の輸送区域Aには案内構造6が確かに二つの面で実行されていることが考えられるが、片面のみに駆動コイル7,8と備え付けられている。これは図1にも示されており、走行区域には両側の案内構造6と片側の案内構造だけを有する走行区域とが示唆されている。
回転する電気モータに類似し、動作中の駆動コイル7,8の個々の固定子電流は、周知のdq座標系で変圧され得る。このdq座標系において、前進力形成電流構成要素(q成分)と側方力成電流構成要素(d成分)とを含む電流空間ベクトルが得られる。故に、一つの輸送体Tnの運動のために、前進力形成電流構成要素(q成分)及び/又は側方力形成電流構成要素(d成分)を含むdq座標系に、固定子電流iの必要な電流空間ベクトルが算出され(例えば電流調整器)及び作用する駆動コイル7,8に設置されている個々の固定子電流iA1,iA2に接続され、変換される。この変換は、リニアモータの適合された既知のパーク変換でもって実施され得る。輸送体Tnの運動のための、個々の固定子電流iA1,iA2によって発生する電磁場は、輸送経路に沿ってさらに動き続ける必要があり、運動方向xにおいて常に輸送体Tnの運動のための他の駆動コイル7,8は通電されなければならない。
従って、輸送体Tnの運動のために現在作用している駆動コイル7,8の固定子電流iA1,iA2が調整される。この目的のために、それぞれの駆動コイル7,8はコイル調整器が組み込まれており、コイル調整器は割り当てられた駆動コイル7,8の固定子電流iA1,iA2を調整する。従って、駆動コイル7,8は、互いに依存しない固定子電流iA1,iA2に通電され得、例えば適切な電圧によって駆動コイル7,8に取り付けられる。この関連においてシングルコイル制御も同様に論ずる。駆動コイル7,8の個々の調整のための可能な制御概念が図3に示されている。この実施例では、輸送区域Anは、各々がいくつかの駆動コイル7、8を有する複数の輸送セグメントTSn、TSn+1から構成されている。輸送セグメントTSnは、両側に駆動コイル7,8を有する両側セグメントであり、及び輸送セグメントTSn+1は片側だけの駆動コイル8を有する片側セグメントである。それぞれの駆動コイル7,8は、組み込まれている駆動コイル7,8に印加されている固定子電流iA1,iA2を計算するコイル調整器12が組み込まれている。伝導部分は、必要な固定子電流iA1,iA2を発生し、駆動コイル7,8に印加されており、明確なために図示しない。複数の駆動コイル7,8のコイル調整器12は、セグメント制御ユニット11に組み込まれ得る。この場合有利には、駆動コイル7,8のすべてのコイル調整器12は、輸送セグメントTSn,TSn+1を割り当てられたセグメント制御ユニット11へ組み込まれる。従って、セグメント制御ユニット11は、例えば、コンピュータハードウェアとすることができ、コンピュータハードウェアにコイル調整器12がそれぞれソフトウェアとして実装されている。当然のように、コイル調整器12は別個のハードウェア及びソフトウェアとして実行され得る。もちろん、個々のコイル調整器12は、任意の他の方法でもセグメント制御ユニット11にいうまでもなく組み込まれ得る。例えば、両側の駆動コイル7,8は、コイル制御装置12を有する各セグメント制御ユニット11又は一般にはコイル制御装置12が割り当てられている。
従って、走行区域内にある輸送体Tn、例えば輸送セグメントTSnは、付属したコイル調整器12によって制御される。本質的には、コイル調整器12が関連する走行区域、例えば輸送セグメントTSnの駆動コイル7,8ということを意味し、輸送体Tnが、発生した前進力Fによって所望の方法(速度、加速度)で輸送セグメントTSに沿って運動されるために制御する。輸送装置1による輸送体Tnの運動は、コイル制御装置12と接続されている上位のシステム制御ユニット10内で監視され及びあらかじめ設定され得る。システム制御ユニット10は、例えば位置基準値又は速度基準値(制御の目標値として)を介した輸送装置1によって輸送体Tnの運動を制御する。次にコイル調整器12は、目標値(例えば目標位置)と実際の値(例えば実際の位置)の間の起こり得る誤差を調節する。シングルコイル制御を含む長固定子リニアモータの輸送体Tnの運動のこのような調整は十分に知られており、具体的な本発明の理解のために必要である範囲内で例えば特許文献23に基づき以下に言及される。
固定子電流i(dq座標系内)の前進力形成電流構成要素iAq1,iAq2若しくは結果としてそこから生じる磁束ψ(磁束ψと固定子電流iは同等に考慮されている)によって駆動コイル7,8の固定子電流iA1,iA2の調整することが重要であり、前進力Fが発生し得る。前進力Fは、駆動コイル7,8によって片面だけ発生し得、又は駆動コイル7,8によって両面に発生し得る。輸送体Tnの運動のために必要な前進力Fと並んで、固定子電流i(dq座標系内)の側方力形成電流構成要素iAd1,iAd2を介した駆動コイル7,8を含み、輸送体Tn上の作用する電磁側方力FEMSも同様に、横方向yに運動方向xに対して横に発生し得る。この目的のために、例えば、輸送体Tnと協働する駆動コイル7,8の一つの運動方向xに固定子電流iA1,iA2が印加され、前進力Fを生じる前進力形成電磁気エネルギー構成要素と並んで固定子電流iA1,iA2がエネルギー構成要素を横切る、つまり横方向yに生じさせる。それは輸送体Tn上に作用する操舵作用Lを発生させるため、輸送体Tnを適切に望まれる輸送区域An上に導くために、本発明に従って引渡し位置Uに利用される。
本発明の第一の実施形態は、二つの輸送区域Am,Anの間に、例えば図1の引渡し位置U2のような分岐する転轍機の形態で、引渡し位置Uの実施例が図4で説明される。輸送区域Am,Anに沿って、上述した通り、少なくとも引渡し位置Uにおいて、駆動コイル7,8は運動方向に連続して配置されている。ここで輸送区域Am,Anは、各々いくつかの駆動コイル7,8を有する、長手方向に連続して第一の側上の次の輸送セグメントTSm1,TSm2,TSm3,TSm4,TSm5とは反対側の第二面上にTSn1,TSn2、TSn3、TSn4から構成されている。輸送区域Am,Anは、引渡し位置U、少なくとも分岐する区域の始まりまでの発端に相並んで配置されている。その結果、両側の駆動コイル7,8は、輸送装置Tnの両側で励起磁石4,5と協働することができる。それぞれの駆動コイル7,8は、適応されている固定子電流iA1,iA2と関連付けているコイル制御装置12が割り当てられており、その際、固定子電流iA1,iA2が異なる駆動コイル7,8と同等である必要はなく、通常同等ではない。とりわけ引渡し位置Uとして転轍機の状態では、出発部(又は逆方向の場合の到着)の分岐する領域に走行区域が存在するので、走行区域には、一方側だけに案内構造6若しくは駆動コイル7,8を配置され得る。
輸送体Tn上には、両側上で励起磁石側方力FPMS1,FPMS2が、案内構造6の強磁性構成成分を含む輸送体Tnの励起磁石4,5の協働することに基づいて常に作用する。輸送体Tnの両側に作用する励起磁石側方力FPMS1,FPMS2が、通常である(しかし当然ではない)。同様のエアギャップ、両側の案内構造6の同様の構造等々の場合、同じ大きさ及び反対方向になり、作用する励起磁石側方力FPMS1,FPMS2のベクトルの和が好ましくはゼロを与える。
本発明は、つまり磁束ψ若しくは輸送体Tnと駆動コイル7,8若しくは案内構造6の間の励起磁石4,5から生じる磁束に基づいて、輸送体Tnが一つの操舵作用Lを印加するために、少なくとも一つの側(横方向y)に少なくとも一つの駆動コイルの固定子電流iA1,iA2について適切に影響される。
本発明の第1の実施形態では、引渡し位置Uの引渡し領域内即ち領域内に、輸送体Tnを領域内へ適切に導く必要があり、輸送体Tnの片側に輸送体Tnとその側で協働する駆動コイル7,8に電磁側方力FEMSだけを発生する固定子電流iA1,iA2が印加される。即ち、この側では、側方力形成電流構成要素iAd1,iAd2(dq座標系)だけが発生し、この側での固定子電流iA1,iA2による前進力Fは発生し得ない。一方、駆動力FV2は、輸送体Tnの反対側に発生され得る。しかし、第二の側に駆動力FV2が発生しないように設けられ得る。この場合、搬送体Tnは動作中の駆動なしに、引渡し位置Uを通って運動方向xに動かされる。典型的には、引渡し位置Uが一つの輸送体Tnから数ミリ秒間で通り抜けた後、片側上のみまたは両側上で駆動力Fの瞬間的な経路切り替えが、輸送体Tnの運動においてほとんど目立たず且つ許容され得る。両方の場合において、操舵作用Lの発生のための片側上で全利用可能電流が使用され得るので、この側上では前進力Fの発生のための電流が必要とされないからである。それは、固定子電流iA1,iA2を介して第二の側に電磁側方力FEMSを発生し得るが、これは必ずしもそうである必要はない。
固定子電流iA1,iA2によって印加され側方力を生じさせる電磁場の磁束構成要素ψは、作用する励起磁場を弱めるか又は強くすることに伴って働く。従って、両側の輸送体Tn上に結果として生じる側方力F,Fが作用する側方力は、それぞれ作用する励起磁石の側方力FPMSの和として存在する場合、輸送体Tnの両側の電磁側方力FEMSが生じる。つまり、F=FPMS1+FEMS1及びF=FPMS2+FEMS2である。次に、操舵作用Lは、結果として生じる側方力F,Fのベクトルの和から生じる。固定子電流iA1,iA2によって若しくは側方力形成電流構成要素iAd1,iAd2によって、発生した側方力FEMS1,FEMS2は、適切な方向と量に設定され得、それによって操舵作用Lは適切に設定され得る。
電磁側方力FEMSが必要とされない至る所で、例えば、引渡し位置Uの外側では、駆動コイル7,8に印加されている固定子電流iA1,iA2は、好ましくは結果として生じる側方力F1,F2のベクトルの和がゼロであることにより制御されている。理想的な場合、電磁側方力FEMS1,FEMS2が同様にゼロであることを意味する。従って、すべての利用可能電気エネルギーは前進力Fの発生の間に流れることができるので、これらの領域において輸送体Tnの運動の最大効率を達成する。
簡単に磁化可能で消磁可能な永久磁石、例えばAlNiCo磁石も同様に与えられるということは、この時点で言及されているだけであり、例えば駆動コイルから発生される電磁場によって適切に磁化され得る。例えば、その方法に応じて、輸送体Tn上の励起磁石4,5であるこのような永久磁石の極性は変化させることができ、又は永久磁石の磁気応力を増加若しくは減少させられる。その方法に応じても、操舵作用を発生させるために、励起磁気側方力FPMS1、FPMS2に特に影響を及ぼすことができる。
従って、引渡し位置Uを通る輸送体Tnの通過は、図4を用いて次のように説明される。引渡し位置Uの進入領域(図4上)では、結果として生じる側方力F,Fベクトルの和がゼロであるので、固定子電流iA1,iA2が、好ましくは両側に印加される。この目的のために、電磁側方力FEMS1,FEMS2が発生しないよう設けられ得る。従って、好ましくは励起磁石側方力FPMS1、FPMS2が低下され、結果として生じる側方力F1、F2は、引渡し位置Uの進入領域では、通常の場合に同じ大きさであり及び反対方向に向き及びそれと同時に相殺する。しかしながら、固定子電流iA1,iA2は両側の駆動コイル7,8又は片側の駆動コイル7,8のみによって発生される前進力Fを発生する。
引渡し位置Uの引渡し領域(図4中央)では、励起磁石の磁界強化又は磁界弱化によって量が異なる輸送体Tnの両側に結果として生じる側方力F,Fが明らかになるので、駆動コイル7,8に印加される固定子電流iA1,iA2が変更される。図示された実施例では、第一の側の駆動コイル8が固定子電流iA1と通電され、固定子電流iA1はただ側方力FEMS1(しかし電磁気前進力ではない)だけを発生する。この目的のためにたとえば、それらの側上に駆動コイル8が固定子電流iA1と通電され、固定子電流iA1は励起磁場を弱める。言い換えれば、第一の側の固定子電流iA1と電磁気側方力FEMS1が発生され、電磁気側方力FEMS1はこの側に作用する電磁気側方力FEMS1に反して調整される。反対の第二の側では、作用する駆動コイル7に固定子電流iA2が全く印加されず、それによって輸送体Tnはこの場合引渡し位置Uの引渡し領域を通って前進力Fなしで通過運動される。これにより、第1の側では第1側方力F=FPMS1−FEMS1となり、第2の側では第2側方力F=FPMS2>Fとなる。操舵作用Lは(ここでは操舵力が所望の方向へ)、FとFとの間の差異から生じる。結果として生じる操舵作用Lは、示されている実施形態では輸送区間Amに沿って輸送体Tnを案内し、それによって搬送体Tnは引渡し位置Uの出口領域においてまっすぐ前方へさらに運動される(図4下)。輸送体Tnが輸送区間An上をさらに運動されなければならない、したがって輸送体Tnをこの輸送区間Anに向ける(すなわち、F>F)操舵作用Lが生成されるべきである。
しかしながら、この側に作用する駆動コイル7の固定子電流iA2によって第2の側に第2の電磁側方力FEMS2が発生されることも可能である。好ましくは、その場合、電磁側方力FEMS1,FEMS2は、同じ方向を向く輸送体Tnの両側に発生される。その結果、一方側では励起磁気側方力FPMSが増幅され、他方側では弱められる。しかし、輸送体Tnの両側に発生する電磁側方力FEMS1、FEMS2が異なる方向を持つように磁束ψを変更することもできるが、その場合これらは部分的に相殺され、最終的には高い損失だけに結び付けられる。この場合好ましくは、磁界弱化は輸送体Tnの側方上に発生し、輸送体Tnのその側に沿ってさらに運動しないことになる。ここでは駆動コイル8上である。好ましくは、磁界強化は、その側の輸送体Tnがさらに運動されなければならない、ここでは駆動コイル7上で実行される。しかしながら、最終的には、操舵作用として所望の方向に結果として生じる側方力F1、F2の差異が両側上で生じるということは重要ではない。同様に、この側に作用する駆動コイル7の固定子電流iA2によって第2の側に電磁駆動力FEMV2を発生させることが可能であり、これは電磁側方力FEMS2に加えて行うことができる。これにより、引渡し領域において、ゼロから輸送体Tn上の結果として生じる前進力Fか、適切に作用する電磁前進力FEMV2(FV=FEMV2)かを生じる。
それにより、作用する励起磁石側方力FEPS1が場合によっては十分に増大するため又は弱まるため、操舵作用Lが所望の方向、ここでは第一の側の方向に発生するために、第一の側に電磁側方力FEMS1だけが発生され、十分な電気エネルギーが利用可能である。その側上に追加の電磁前進力FEMV1が発生された場合、状況によっては不可能である。
出口領域(図4下)には、輸送装置Amの駆動コイル7と、輸送装置Amに沿った輸送体Tnがさらに運動され得、その上、電磁前進力FEMV2が再び発生させられる。輸送体Tnは所望の走行区域上に確実に導かれるやいなや、その場合には通例では多くの前進力Fだけが必要であるという理由で、電磁側方力FEMS1の発生が及び必要があれば片側上の電磁側方力FEMS2が再び設定され得る。
従って、それは明らかに固定子電流iの調整によって引渡し位置の領域内には操舵作用Lが、輸送体Tnを所望の走行区域に沿って案内する両側方向の一つの操舵作用Lに、発生され得ることらしい。その場合、輸送体Tnの運動の各ポイントのために操舵作用Lの方向だけ設定され得ないのではなく、特にその操舵作用Lの値も同様である。この場合この操舵作用Lは、引渡し位置Uを通った通過の場合、期間を超えて同様に可変であり得、及び各輸送体Tnも現在の運動にも同様に適合させられ得る。例えば、空で若しくは遅く運動する輸送体Tnとして、一つの輸送体Tnにより重い負荷を負わせることができ、又は素早い運動の輸送体Tnは高い操舵作用Lを必要とすることができる。
遅くとも引渡し位置Uの引渡し領域内での輸送体Tnの進入領域の場合、できればその前に、固定子電流iA1,iA2(若しくはdq座標系の側方力形成電流構成要素iAd1,iAd2)が能動的な調整を始める。電磁側方力FEMS1,FEMS2は、必要な操舵作用Lが所望の方向へ及び必要な量と形成されているので、各ポイントの為に固定子電流iA1,iA2によって引渡し領域内で制御されている。引渡し位置Uの全ての長さの上を通って輸送体Tnの定義した位置を確保すること関して、引渡し位置Uの定義した長さに沿った電磁側方力FEMS1,FEMS2は、能動的に制御されていることは同様に有利である。
引渡し位置Uからの輸送体Tnの出口部の場合(図4下)、走行しない走行区域(ここでは輸送装置An)と輸送体Tnの間のエアギャップを同時に獲得する。それにより、その走行区域上の励起磁石の側方力FPMS2は大きく減少し、所望の走行区域に沿った輸送体Tnの案内(ここでは輸送装置Am)が、支持される。特に、所望の輸送装置Amに沿った出口領域に輸送体Tnが運動するために、励起磁石の側方力FPMS2のこの削減は十分である。従って、引渡し位置Uの出口部の駆動コイル8は、電磁側方力FEMS1を発生するために、加えて更にアクティブに調整されない。
しかし、引渡し位置Uは転轍機として実行される必要がないのではなく、引渡しとしても一つの輸送装置Amから他の輸送装置An上へ実施され得る(例えば図1の引渡し位置U1のように)。例えばここで二つの側の輸送装置(両面の駆動コイル)から一つの側の輸送装置(片面の駆動コイル)上に受け継がれる。その場合、実際的には輸送区域Anの分散する分岐のみが省略される。しかし、引渡しの基本的な進行では、図4の転轍機の実施例において上述で説明したように、この実施例は変更されない。しかしこの場合、能動的に解決するには、輸送体Tnがさらに運動されるその側だけの電磁側方力FEMSが有利である。
本発明における別の実施例は、図5に基づいて、引渡し位置Uとしての実施例で再び説明される。すでに詳細に記載されているように、引渡し位置Uには、二つの輸送区域Am,Anが相並んでみられる。駆動コイル7,8は、輸送経路の両側に励起磁石4,5と協働する状態で、電磁前進力FEMV1,FEMV2が、輸送体Tnの全前進力Fに加える(図5上)固定子電流iA1,iA2を含む通電によって発生する。故に、F=FEMV1+FEMV2である。すでに言及したように、本当に第一の側上だけに電磁前進力FEMV1,FEMV2が発生し得る。加えて、これらの実施例には、少なくとも一つの第一の側の引渡し位置Uの引渡し領域内で、電磁前進力FEMV1の発生が運動方向xに設定される。したがって、輸送体Tn上に前進力Fとして運動方向xへ、より多くの片側の電磁前進力FEMV2だけが働き、又はこれに加えてもう一方側上の電磁前進力FEMV2は発生し得ない。後者の場合には、輸送体Tnが、引渡し位置Uの引渡し領域を、再び動作中の駆動なしに運動方向xへと通り抜ける。第一の側上に輸送体Tnと協働する駆動コイル8が、これらの側に固定子電流iA1を通電させ、固定子電流iA1は、運動方向xにエネルギー構成要素ではないブレーキ力Fだけを輸送体Tnの運動方向xとは逆に引き起こす。第二の側上の電磁前進力FEMV2によって及び第一の側上の逆の方向のブレーキ力Fによって、中心軸zの中心に操舵作用Lとして輸送体Tn上のモーメントが発生する。第二の側上の場合には、引渡し位置Uの引渡し領域内に、電磁前進力FEMV2が発生されない。輸送体Tn上に、輸送体Tnの運動に基づいて運動方向xへ少なくとも一つの慣性エネルギーFが運動方向xの方向へ発生される。その結果、操舵作用Lとしてのモーメントはブレーキ力Fと慣性エネルギーFを同様に生じさせる。そこでこれらのモーメントは、輸送体Tnの案内のための操舵作用Lとして所望の輸送区域An,Amに沿って同様に使用され得る。
引渡し位置の出口領域(図5下)には、ブレーキ力Fが運動方向xとは逆に再び切り替えられ得、及び輸送体Tnは第一の側だけで駆動される別の運動をし得、又はこれは両側駆動として設定され得る。
操舵作用Lとしての側方力の方法と操舵作用Lとしてのモーメントの方法とは言うまでもなく同様に組み合わせ得る。この場合、第一の側上の電磁側方力だけと輸送体Tnの運動方向xとは逆のブレーキ力とが発生されるが、運動方向xへのエネルギー構成要素ではない。反対側の第二の面上に、必要量に応じて電磁側方力FEMS2及び/又は電磁前進力FEMV2が(運動方向xへ)発生され得る。第二の側上には、輸送体Tnと協働する駆動コイル8が通電し得ない。従って、固定子電流iA2はそれら駆動コイル8に印加し得ない。
十分な操舵作用Lの適応は、いうまでもなくそれ自体に長い期間が必要であり、輸送体Tnの案内要素例えばローラ、ホイール、すべり面、マグネットベアリング等々まで所望の輸送装置で確かに働く。それと同時に、輸送体Tnの定義された位置が確保され、及び次いで遅くとも操舵作用Lを適応するための駆動コイル7,8の駆動調整が終了され得る。
電磁前進力FEMV1,FEMV2は、位置基準値によって通常は制御される。その目的で、位置調整器に実際の位置が設定され得る。実際の位置は、実際の位置と現在の実際の位置(適切な位置センサで把握し得、又はもう片方の測定量から誘導され得る)との差異から必要な前進力形成電流構成要素iAq1,iAq2に関連付けられている。同等の目的で速度制御として設置され得る。それからそれらの前進力形成電流構成要素iAq1,iAq2は、作用する駆動コイル7,8(又は同等のコイル電圧に)の固定子電流iA1,iA2に変換され、及び従って駆動コイル7,8は通電される。電磁側方力FEMS1,FEMS2の発生のために、実際の流量が設定される流量調整器が設置され得る。実際の流量と現在の磁束の差異(例えば磁束が測定され得、又は片方の測定量から誘導され得る)から必要な側方力形成電流構成要素iAd1,iAd2に関連付けられており、次いでこの電力成分は作用する駆動コイル7,8(又は同等のコイル電圧)の固定子電流iA1,iA2に再び変換され得る。同時に前進力形成電流構成要素iAq1,iAq2と側方力形成電流構成要素iAd1,iAd2は、必要不可欠である。次いで、結果として生じる電流ベクトルが必要な固定子電流iA1,iA2に変換される。引渡し位置Uの引渡し領域内において、目標値自体は望まれる作用の望まれる側で調整する(ただ電磁側方力FEMS1だけ及び/又はただブレーキ力Fだけ)ので、従って目標値(実際の流量及び/又は実際の位置)が設定される必要がある。選択的に、望まれる作用を引き起こすために(電磁側方力FEMS1だけ及び/又はブレーキ力Fだけ)、位置調整器及び/又は流束調整器は望まれる側上でも同様に無効になり得、及び現時点の固定子電流iA1が変わりに設けられ得る。

Claims (7)

  1. 引渡し位置(U)の領域内に輸送体(Tn)の運動方向(x)へ連続して配置されているいくつかの駆動コイル(7,8)を有する第一の輸送装置(Am)から、引渡し位置(U)の領域内に輸送体(Tn)の運動方向(x)へ連続して配置されているいくつかの駆動コイル(7,8)を有する第二の輸送装置(An)へ、引渡し位置(U)で長固定子リニアモータの輸送体(Tn)の引渡しのための方法であって、輸送体(Tn)のそれぞれの側に、励起磁石(4,5)が配置されており、固定子電流(iA1,iA2)の印加によって駆動コイル(7,8)に電磁場が発生されることによって、運動方向(x)への輸送体(Tn)の運動のための励起磁石(4,5)は、輸送体(Tn)の範囲内で駆動コイル(7,8)と協働し、電磁場は輸送体(Tn)における励起磁石(4,5)と協働し、及び引渡し位置(U)の引渡し領域では輸送体(Tn)の少なくとも一つの側で、少なくとも一つの駆動コイル(7,8)へ固定子電流(iA1,iA2)が印加され、固定子電流(iA1,iA2)は、固定子電流(iA1,iA2)の前進力形成電流構成要素(iAq1,iAq2)及び/又は側方力形成電流構成要素(iAd1,iAd2)に基づいて、操舵作用(L)を輸送体(Tn)上に発生する方法において、輸送体(Tn)の第一の側に操舵作用(L)の発生する引渡し領域内で、輸送体(Tn)と共にその第一の側上で協働する駆動コイル(7,8)に固定子電流(iA1,iA2)が印加され、この固定子電流(iA1,iA2)が、電磁側方力(FEMS1,FEMS2)だけを発生するか、ブレーキ力(F)だけが輸送体(Tn)の運動方向(x)とは逆に発生するか、又は組み合わせだけで生じさせることを特徴とする方法。
  2. 引渡し領域内において輸送体(Tn)の反対の第二の側で、その第二の側において輸送体(Tn)と協働する少なくとも一つの駆動コイル(7,8)に固定子電流(iA1,iA2)が印加されない、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 第二の側において輸送体(Tn)と協働するすべての駆動コイル(7,8)に、固定子電流(iA1,iA2)が印加されない、ことを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 引渡し領域内において輸送体(Tn)の反対の第二の側において、その第二の側において輸送体(Tn)と協働する少なくとも一つの駆動コイル(7,8)に固定子電流(iA1,iA2)は印加され、この固定子電流(iA1,iA2)が電磁側方力(FEMS1,FEMS2)を引き起こす、ことを特徴とする請求項1又は2記載の方法。
  5. 第二の側において輸送体(Tn)と協働するすべての駆動コイル(7,8)に、固定子電流(iA1,iA2)が印加され、この固定子電流(iA1,iA2)は電磁側方力(FEMS1,FEMS2)を引き起こす、ことを特徴とする請求項4記載の方法。
  6. 引渡し領域内において輸送体(Tn)の反対の第二の側において、その第二の側で輸送体(Tn)と協働する少なくとも一つの駆動コイル(7,8)に固定子電流(iA1,iA2)は印加され、この固定子電流(iA1,iA2)が電磁前進力(FEMV1,FEMV2)を引き起こす、ことを特徴とする請求項1、2、4、又は5記載の方法。
  7. 第二の側において輸送体(Tn)と協働するすべての駆動コイル(7,8)に、固定子電流(iA1,iA2)は印加され、この固定子電流(iA1,iA2)が電磁前進力(FEMV1,FEMV2)を引き起こす、ことを特徴とする請求項6記載の方法。
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