JP2023086105A - 平面モータを稼働させるための方法 - Google Patents

平面モータを稼働させるための方法 Download PDF

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Abstract

【課題】移動面内での搬送装置同士の衝突又は搬送装置と障害物との衝突の危険が減少され得る、平面モータを稼働させるための方法を提供する。【解決手段】生成された少なくとも2つの移動ブロックBPnが重なり合っているか否か、又は生成された複数の移動ブロックBSnのうちの1つの移動ブロック自体が重なり合っているか否か、又は生成された複数の移動ブロックBSnのうちの1つの移動ブロックが、移動面内の、位置と大きさとを規定された障害物Hと重なり合っているか否かが検査され、衝突区間KZに関与する移動ブロックBSn上で移動される搬送装置TEn同士の衝突又は搬送装置TEnと移動面内の障害物Hとの衝突を回避するため、算出された衝突区間KZが、割り当てられた移動経路BPnに沿った複数の搬送装置TEnの移動の制御時に考慮される。【選択図】図6

Description

本発明は、複数の搬送装置が移動する複数の移動経路が予め設定される移動面を有する平面モータを稼働させるための方法に関する。
平面モータでは、1つの一次部材(固定子)と、この一次部材に対して可動に配置されている少なくとも1つの二次部材(可動子)とが設けられている。複数の駆動コイルが、当該一次部材に配置されていて、複数の駆動磁石が、当該二次部材に配置されているか、又は、複数の駆動磁石が、当該一次部材に配置されていて、複数の駆動コイルが、当該二次部材に配置されている。当該複数の駆動磁石は、永久磁石、電気コイル又は短絡巻線として構成されている。当該複数の駆動コイルは、電磁場を生成するために通電される電気コイルである。当該複数の駆動磁石と当該複数の駆動コイルとの(電)磁場の協働によって、当該二次部材を当該一次部材に対して相対移動させることを可能にする力が、当該二次部材に作用する。当該複数の駆動コイルは、移動面内の一次部材に配置されている。複数の駆動コイルが、一次部材にある複数の平面内に配置されている構成も公知である。当該二次部材は、当該移動面内で2つの移動方向に自由に移動され得る。当該二次部材を特定の範囲内で当該移動面に対して垂直に移動させることも可能である。また、当該二次部材は、特に回転軸を中心として当該移動面に対して垂直に回転移動されてもよい。一般に、当該二次部材は、力によって当該移動面の上方で浮遊状態に保持される。
平面モータは、例えば、搬送装置が搬送作業を実行するために移動される電磁式の搬送システムで使用される。当該搬送装置は、二次部材として構成されている。
複数の駆動コイルを搬送装置の複数の駆動磁石の領域内で通電させることによって、例えば、電圧を能動的なこれらの駆動コイルに印加することによって、電磁場が生成され得る。当該電磁場は、これらの駆動コイルの磁場と協働して、搬送装置に作用する(移動面内の固定子に沿った移動方向の)推進力及び/又は(移動面に対して垂直の方向の)垂直力を生成する。当該生成された磁束を調整するため、当該生成された力が、関与する個々の駆動コイルを制御することによって制御され得る。その結果、希望した方向に移動する磁場が、これらの駆動コイルを制御することによって、当該搬送装置が、希望通りに当該移動面内で移動され得る。この場合、複数の搬送装置を当該移動面に配置することも可能である。1つの搬送装置と協働するそれぞれの駆動コイルが、一般に電圧を印加することによって、必要に応じて通電されることによって、これらの搬送装置の移動が、個々に且つ互いに独立して制御され得る。
このような平面モータ、このような平面モータの構造及びこのような平面モータの機能は、周知であり、例えば国際特許出願公開第2013/059934号明細書又は国際特許出願公開第2015/017933号明細書に記載されている。
複数の搬送装置が、移動面内で自由に移動され得るので、当該移動面内の搬送装置の移動経路を計画することが必要である。複数の搬送装置が移動され得る複数の移動経路が、当該移動面内に敷設され得る。複数の異なる搬送装置の移動経路が交差し得る。その結果、当該交際する移動経路上で移動する搬送装置同士の衝突の危険があり得る。複数の移動経路が、交差しない程度に近接することもあり得る。その結果、同様に、これらの移動経路上で移動する搬送装置同士の衝突の危険がある。それ故に、交差又は近接をもたらさないか又はほとんどもたらさないように、これらの移動経路を計画することが有益である。しかし、一方では衝突の危険を認識することを可能にし、他方では潜在的な衝突を回避する仕組みも必要である。しかしながら、このような仕組みは、一方では計算能力を必要とし、他方では、これにより、これらの移動経路に沿った複数の搬送装置に対する搬送能力、すなわち平面モータを有する搬送システムの搬送量が制限され得る。何故なら、これらの搬送装置は、特定の間隔を保持しなければならないからである。
国際特許出願公開第2020/109276号明細書は、複数の搬送装置が移動し得る複数の経路から成る既定の経路網を有する平面モータを記載している。この場合、1つの経路が、一次元の線として移動面内に規定されている。2つの経路が交差することも可能である。交差点での衝突を回避するため、規則又は優先度が規定されている。当該規則又は優先度は、どのようにして、例えば優先権規則、複数の搬送装置の優先順位付け、先着順制によって、2つの搬送装置が衝突を回避するように交差点の通過を許可されるかを規定する。衝突の危険がない場合は、衝突回避に関する要求もない。別の搬送装置が近くにいることなしに、1つの搬送装置が、例えば交差点に接近すると、この搬送装置は、規則又は優先度を問い合わせることなしに当該交差点を通過できる。
国際特許出願公開第2020/109287号明細書は、複数の交点と複数の縁部とから成る図を用いて平面モータ上で経路を計画するための方法を記載している。しかし、複数の移動経路の交差又は接近を回避することは記載されていない。
国際特許出願公開第2013/059934号明細書 国際特許出願公開第2015/017933号明細書 国際特許出願公開第2020/109276号明細書 国際特許出願公開第2020/109287号明細書
本発明の課題は、移動面内での搬送装置同士の衝突又は搬送装置と障害物との衝突の危険が減少され得る、平面モータを稼働させるための方法を提供することにある。
本発明によれば、この課題は、1つの移動ブロックの幅がそれぞれの当該移動経路のそれぞれの地点の少なくとも一部に予め設定されることによって、当該移動面内の少なくとも2つの当該移動経路少なくとも一部がそれぞれの当該移動経路を中心として当該移動面内で二次元に拡張されて1つの移動ブロックにされ、衝突区間に関与する当該移動ブロック上の当該衝突区間の領域内で移動される搬送装置同士の衝突の危険があるか、又は当該衝突区間に関与する当該移動ブロック上で移動される1つの搬送装置と当該移動面内の障害物との衝突の危険がある重畳領域内の当該衝突区間を算出するため、生成された少なくとも2つの当該移動ブロックが重なり合っているか否か、又は生成された複数の当該移動ブロックのうちの1つの移動ブロック自体が重なり合っているか否か、又は生成された複数の当該移動ブロックのうちの1つの移動ブロックが当該移動面内の、位置と大きさとを規定された当該障害物と重なり合っているか否かが検査され、当該衝突区間に関与する当該移動ブロック上で移動される搬送装置同士の衝突、又は搬送装置と当該移動面内の障害物との衝突を回避するため、当該算出された衝突区間が割り当てられた当該移動経路に沿った複数の当該搬送装置の移動の制御時に考慮されることによって解決される。
基本的に衝突の危険がある重畳領域が、移動ブロックを使用することによって簡単に算出され得る。この場合、衝突を回避するため、衝突の情報が、移動経路に沿った搬送装置の移動の制御時に利用され得る。当該情報は、衝突を認識するために使用され得て、衝突を回避するためにも使用され得る。しかし、衝突回避の情報を得る前でも、衝突区間は、搬送装置の衝突区間への侵入許可制御も可能にする。
移動面内の移動ブロックの幅は、それぞれの移動経路に対して直角に簡単に予め設定される。当該設定は、当該移動ブロックの概念の簡単な実現を可能にする。この場合、移動経路上の搬送装置の所定の移動状態も考慮され得るように、当該移動面内の移動ブロックの幅の少なくとも一部が、当該移動経路に対して非対称に予め設定されてもよい。
幅を決定する好適な構成では、1つの搬送装置における1つの基準点が決定され、移動経路が、この基準点に関係付けられる。当該移動経路の1つの位置から当該搬送装置の移動方向に見て、当該移動面内のこの搬送装置の当該基準点から外輪郭までの複数のベクトルが、この搬送装置の両側で算出され、当該算出された複数のベクトルはそれぞれ、この位置にある当該移動経路に対する法線上に投影され、それぞれの側のそれぞれの最長投影成分が、この位置にある移動ブロックの幅に加算される。これは、この搬送装置の位置の情報から、当該移動経路のそれぞれの任意の地点に対する特に全自動式の算出を可能にする。
特に好適な構成では、当該衝突区間を除去するため、及び/又は当該算出された衝突区間の大きさを小さくするため、及び/又は当該算出された衝突区間の数を減少させるため、当該衝突区間に関与する複数の移動ブロックの数を減少させるため、及び/又は2つの衝突区間の間の間隔を大きくするため、当該衝突区間に関与する複数の移動ブロックのうちの少なくとも1つの移動ブロックの少なくとも一部が、衝突を回避するために再計画されることによって、当該算出された衝突区間が、割り当てられた当該移動経路に沿った複数の当該搬送装置の移動の制御時に考慮される。このとき、際計画された移動経路上で移動される複数の搬送装置が、当該再計画された少なくとも1つの移動経路に沿って移動される。このような再計画は、当該衝突区間の算出後に実行できるが、平面モータの通常の動作の前に既に実行されてもよい。その結果、これにより、衝突の危険が、当該動作中に減少され得る。
1つの移動ブロックに割り当てられた当該移動経路の形状の少なくとも一部が再計画されることによって、及び/又は1つの移動ブロックの幅の少なくとも一部が変更されることによって、この移動ブロックが再計画され得る。
別の構成では、当該衝突区間に関与する別の移動ブロック内で移動する搬送装置との衝突又は当該移動面内の障害物との衝突の危険が、当該衝突区間に関与する移動ブロック内で移動する搬送装置のための当該移動面内の当該衝突区間内であるか否かを二次元に検査する二次元の衝突監視が、衝突区間内での衝突を回避するために使用されることによって、当該算出された衝突区間が、割り当てられた当該移動経路に沿った複数の当該搬送装置の移動の制御時に考慮される。したがって、面倒な二次元の衝突監視が、事前に既に限定された衝突区間に限定され得る。したがって、当該衝突監視は著しく簡略化され得る。
この場合、1つの移動経路上で前後して走行している2つの搬送装置同士の衝突の危険があるか否かを移動方向で検査する二次元の衝突監視が、1つの衝突区間の外側のこの移動経路上で使用されることも有益である。したがって、衝突区間の外側では、非常に簡単で且つ小さい計算労力が、実行する一次元の衝突監視に対して実現され得る。
別の好適な構成では、当該算出された衝突区間に関与する1つの移動ブロック内で移動する1つの搬送装置が、この衝突区間に侵入する前に、この搬送装置が、この衝突区間に関与する1つの別の移動ブロック上で移動する1つの別の搬送装置との衝突なしに、予め設定されている移動によって当該衝突区間から再び離れることができるか否が検査され、否定的な場合は、当該侵入が拒否される。したがって、当該衝突区間は、平面モータを制御することによって、搬送装置の衝突区間への侵入を制御する侵入論理に対しても使用され得る。
以下に、本発明の概略的で且つ限定しない好適な構成を例示する図1a~7を参照して本発明を詳しく説明する。
平面モータの可能な構成の異なる視点から見た図である。 平面モータの可能な構成の異なる視点から見た図である。 図2aは、平面モータの固定子にある複数の駆動コイルの可能な配置を示す。図2bは、平面モータの固定子にある複数の駆動コイルの可能な配置を示す。図2cは、平面モータの固定子にある複数の駆動コイルの可能な配置を示す。 図2dは、平面モータの固定子にある複数の駆動コイルの可能な配置を示す。図2eは、平面モータの固定子にある複数の駆動コイルの可能な配置を示す。 図3aは、平面モータの搬送装置にある複数の駆動磁石の可能な配置を示す。図3bは、平面モータの搬送装置にある複数の駆動磁石の可能な配置を示す。図3cは、平面モータの搬送装置にある複数の駆動磁石の可能な配置を示す。図3dは、平面モータの搬送装置にある複数の駆動磁石の可能な配置を示す。図3eは、平面モータの搬送装置にある複数の駆動磁石の可能な配置を示す。図3fは、平面モータの搬送装置にある複数の駆動磁石の可能な配置を示す。 図4aは、平面モータの搬送装置にある複数の駆動磁石の可能な配置を示す。図4bは、平面モータの搬送装置にある複数の駆動磁石の可能な配置を示す。図4cは、平面モータの搬送装置にある複数の駆動磁石の可能な配置を示す。図4dは、平面モータの搬送装置にある複数の駆動磁石の可能な配置を示す。 平面モータの移動面内の複数の搬送装置の移動経路を示す。 平面モータの移動面内の搬送装置の移動経路を包囲する移動走行路と衝突区域とを示す。 移動走行路の幅の有益な算出方法を示す。
図1a及び1bには、平面モータ1としての搬送装置の構成が概略的に例示されている。この場合、図1aは、平面モータ1の一部を断面で示されている平面図であり、図1bは、平面モータ1の一部を断面で示されている側面図である。平面モータ1は、移動面3を形成する少なくとも1つの搬送区間2を固定子として有し、且つ移動面3内で主移動方向H1,H2に少なくとも二次元に移動可能である少なくとも1つの搬送装置TEnを有する。ここでは、異なる搬送装置同士を区別できるようにするため、「n」は、インデックスとして使用される。この場合、特定の搬送装置が言及されない場合は、符号TEnが、一律に使用される。本発明の範囲内では、移動面3は、搬送区間2の平坦な表面を意味する。当該表面は、搬送区間2の大きさ及び形によって決定される。移動面3の広さは、任意に調整され得る。図1aには、便宜的に、1つの搬送区間2だけが示されているが、当該固定子とより大きい移動面3とを構成するため、当然に、複数の搬送区間2が、互いに(しかも様々に)結合されてもよい。これにより、搬送ユニット1が、モジュール式に構築され得て、様々な形及び大きさの移動面3が実現され得る。しかし、当然に、このモジュール構造は、オプションにすぎず、1つの搬送区間2だけが、単一の構成要素として設けられてもよい。この搬送区間2の移動面3内では、当然に、複数で異なる搬送装置TEnが、同時に且つ互いに独立して移動されてもよい。
複数の駆動コイルAS1を有し、第1主移動方向H1を規定する第1コイル群SG1と、複数の駆動コイルAS2を有し、第2主移動方向H2を規定する第2コイル群SG2とが、搬送区間2に配置されている。一律に、これらの駆動コイルは、ASiでも付記される。この場合、「i」は、これらの駆動コイルを必要に応じて区別できるようにするためのインデックスである。搬送装置TEnを、ここではX軸に沿って延在する主移動方向H1に移動させるため、第1コイル群SG1の複数の駆動コイルAS1は、特定の方向に、ここではデカルト座標系のX方向に連続して配置されている。搬送装置TEnを、ここではY軸に沿って延在する主移動方向H2に移動させるため、第2コイル群SG2の複数の駆動コイルAS2は、特定の方向に、ここではデカルト座標系のY方向に連続して配置されている。両主移動方向H1,H2が互いに直交するように、特に、第1コイル群SG1及び第2コイル群SG2の駆動コイルAS1,AS2が、図1aに示されているように互いに相対配置されている。
複数の駆動磁石4が、少なくとも1つの搬送装置TEnに配置されている。これらの駆動磁石4は、当該搬送装置TEnの領域内で当該搬送装置TEnを移動させるために2つのコイル群SG1,SG2のうちの少なくとも1つのコイル群の複数の駆動コイルAS1,AS2と協働する。このため、一般に、搬送装置TEnは、基体9を有する。図1bで明らかなように、複数の駆動磁石4が、この基体9の(移動面3に面した)下面に配置されている。図1aでは、複数の駆動磁石4の配置を認識できるようにするため、基体9の大部分が断面で示されている。図1bに示されているように、複数の駆動磁石4が、複数の磁石群MGa,MGbごとに配置されている。図1bに示されているように、一般に、これらの駆動磁石4は、異なる磁極を交互に配置されている。これらの駆動磁石4は、異なる磁石群MGa,MGbごとに異なって配向されてもよい。
図示された例では、2つの第1磁石群MGaと、2つの第2磁石群MGbとが、搬送装置TEnに配置されている。搬送装置TEnを移動面3内で移動させるためには、搬送装置TEnごとに、ただ1つの第1磁石群MGaと、ただ1つの第2磁石群MGbとだけで、基本的に十分である。しかし、当然に、2つよりも多い磁石群MGaと、2つよりも多い磁石群MGbとが、搬送装置TEnごとに配置されてもよい。第1磁石群MGaの数と、第2磁石群MGbの数とが相違してもよい。例えば、2つの第1磁石群MGaと1つの第2磁石群MGbとが考えられる。所定の配列方向に並んで配置された異なる磁化方向の複数の駆動磁石4が、磁石群MGa,MGbごとに設けられている。ここでは、第1磁石群MGaの配列方向は、X方向に相当し、第2磁石群MGbの配列方向は、Y方向に相当する。したがって、これらの配列方向は、主移動方向H1,H2と同様に、特に互いに直交している。電磁力を可能な限り効率的に発生させることを可能にするため、特に、これらの磁石群MGa,MGbの配列方向は、これらの主移動方向H1,H2に対して可能な限り平行に延在する。図示された例は、搬送装置TEnにある複数の駆動磁石4の公知の一次元配列であるが、図4a-4dでさらに詳しく説明するように、同様に公知の二次元配列も可能である。
図示された平面モータ1を使用することで、例えば、両主移動方向H1,H2に実質的に制限されない搬送装置TEnの移動が、搬送区間2の移動面3内で可能である。この場合、搬送装置TEnは、例えば、専らX軸に沿って又は専らY軸に沿って移動されてもよい。しかし、図1a中の搬送装置TEnに示されているように、当然に、搬送装置TEnは、例えば移動面3内に存在する、X座標とY座標とによる二次元の移動経路BPに沿って、両主移動方向H1,H2に同時に移動されてもよい。搬送区間2とそれぞれの搬送装置TEnとの適切な構成の場合、他の4つの移動自由度(垂直方向Zの並進移動及び3つの軸X,Y,Z周りの回転)が、公知の方法で少なくとも制限されてもよい。
複数の駆動コイルASiが、法線方向(ここでは、Z方向)に見て重なり合って配置されてもよい。図1bによる構成では、第1コイル群SG1の複数の駆動コイルAS1が、第2コイル群SG2の複数の駆動コイルAS2よりも移動面3に近接するようにこの移動面3に面して配置されている。
図2a-2eには、搬送区間にある複数の駆動コイルASiの配置の様々な可能性が、限定されずに概略的に例示されている。図2a及び2bは、第1コイル群SG1及び第2コイル群SG2が同じ面内に配置されているいわゆる「単層」又は単層バリエーションを示す。図2c-2eは、図1bに基づいて上述したように、垂直方向に重なり合って層状に配置されているいわゆる「二層」又は複層構造を示す。
図2aには、2つのコイル群SG1,SG2の複数の駆動コイルAS1,AS2のいわゆるフィッシュボーン配置が示されている。図2b-2eの他の構成とは違って、両主移動方向H1,H2は、ここでは搬送区間2の縁部に対して平行に(ここでは、X方向及びY方向に)延在するのではなくて、当該縁部(X方向及びY方向)に対して傾斜して延在する。図2cには、複数の「長い」駆動コイルAS1,AS2が第1コイル群SG1と第2コイル群SG2との双方に設けられている「二層」の実施の形態が示されている。図2dは、第1コイル群SG1内の複数の「長い」駆動コイルAS1と第2コイル群SG2内の複数の「短い」駆動コイルAS2とを有する実施の形態を示す。図2eは、第1コイル群SG1内の複数の「短い」駆動コイルAS1と第2コイル群SG2内の複数の「短い」駆動コイルAS2とを有する例を示す。この場合、これらのコイル群は、重なり合って配置されている。
図3a-f及び図4a-dには、搬送装置TEnにある複数の駆動磁石4の様々な配置が概略的に例示されている。当該配置は、基本的に、いわゆる一次元配列(図3a-3f)と二次元配列(図4a-4d)とに区別される。一次元配列の場合、第1主移動方向H1(ここでは、X軸)に対する複数の駆動磁石4を有する少なくとも1つの第1磁石群MGaと、第2主移動方向H2(ここでは、Y軸)に対する複数の駆動磁石4を有する少なくとも1つの第2磁石群MGbとがそれぞれ設けられている。これらの磁石群MGa,MGbはそれぞれ、特定の配列方向に(ここでは、MGaはX方向に、MGbはY方向に)前後して配置された所定数の駆動磁石4、特に永久磁石を有する。この場合、隣接した複数の駆動磁石4が、異なる磁化方向を有する。例えば、隣接した複数の駆動磁石4の磁化方向は、ハッチングされた複数の駆動磁石4とハッチングされていない駆動磁石4とによって示されているように、互いに180°だけ回転され得る、すなわちN磁極とS磁極とが交互に配置され得る。しかし、1つの磁石群MGiの複数の駆動磁石4が、公知のハルバッハ配列で配置されてもよい。この場合、例えば、これらの磁化方向に対して90°だけ回転された磁化方向を有する1つの駆動磁石4が、逆の磁化方向(N極、S極)を有する複数の駆動磁石4間ごとに設けられている。当該ハルバッハ配列には、磁石群MGjの片側(特に移動面3に面する側)の磁束が、対向する側の磁束よりも大きいという利点がある。当該ハルバッハ配列は、従来の技術において公知である。それ故に、これに関するさらなる詳細は省略する。
二次元配列の場合、異なる磁化方向の個々の駆動磁石4が、搬送装置TEに主に市松模様状に配置されている。この場合、異なる磁化方向の複数の駆動磁石4が、2つの配列方向に(ここでは、X方向とY方向とに)それぞれ交互に且つずらして配置されている。この場合、当該両方向は、特に両主移動方向H1,H2のように互いに配向されていて、すなわち例えば互いに直交している。当然に、当該配列の多種多様な可能性があることが分かる。一次元配列の代表的なバリエーションが、図3a-3fに示されていて、二次元配列の代表的なバリエーションが、図4a-4dに示されている。二次元配列の場合、第1磁石群MGaは、一方の方向に交互に(例えば、X方向に)配置された複数の駆動磁石4に相当し、第2磁石群MGbは、それぞれ他方の方向に(例えば、Y方向に)交互に配置された複数の駆動磁石4に相当する。したがって、これらの磁石群MGa,MGbは、二次元配列の場合は一次元配列の場合のように分離されているのではなくて、これらの駆動磁石4は、第1磁石群MGaの一部でもあり、第2磁石群MGbの一部でもある。
平面モータ1には、制御装置10も設けられている。図1aに示されているように、搬送区間2の複数の駆動コイルASiが、電力供給のために制御装置10によって制御され得る。これは、搬送装置TEnが移動面3内の希望した1つの移動経路BPnを走行するように、駆動コイルASiが制御装置10によって電力供給されることを実質的に意味する。この場合、移動経路BPnは、主移動方向H1,H2の移動だけに限定されていなくて、4つの他の自由度における移動も予め設定できる。一般に、移動経路BPnは、搬送装置としての平面モータ1によって、又は平面モータ1が搬送装置として組み込まれているシステムの所定の製造工程に依存して、搬送作業を実行するように予め設定されている。
搬送装置TEnが、移動面3内の希望した移動経路BPnに沿って移動するように、平面モータ1、より具体的には平面モータ1の複数の駆動コイルASiが、制御装置10によって制御される。当該移動のため、所定の移動プロフィールが、搬送装置TEnの(異なる空間方向の)速度、加速度等のような移動変数によって予め設定され得る。
移動経路BPnを制御装置10内で処理するため、一般に、搬送装置TEnの移動の実際値、例えば実際の位置(搬送装置TEnの実際の方向)又は実際の速度も使用される。このため、適切なセンサ、例えば位置センサが、搬送区間2に配置されてもよい。捕捉された当該センサの測定変数が、実際値として制御装置10に送信されるか、又は、実際値が、制御装置10内で当該測定変数から算出される。
制御装置10は、例えば、複数のコイル制御部5、特に駆動コイルASiごとのコイル制御部と例えば通信網を介して複数のコイル制御部5に接続されている上位の1つのシステム制御部とを有する分散制御装置として構成されてもよい。例えばそれぞれ通信網を介して、一方ではこのシステム制御部6に接続されていて、他方ではこれらのコイル制御部5に接続されている1つの区間制御装置が設けられてもよい。このとき、これらのコイル制御部5と、このシステム制御部6と、場合によっては区間制御装置とが、1つの搬送装置TEnの当該制御装置を予め設定されている方法で共有する。例えば、システム制御部6が、搬送作業を実行してもよく、このため、当該区間制御装置が、移動面3内の搬送装置TEnに対する目的地を予め設定してもよい。このため、システム制御部6は、搬送装置TEn同士の潜在的な衝突を認識し、及び/又は回避するために使用されてもよい。このとき、当該区間制御装置は、搬送装置TEnを目的地に到着させるために移動経路BPnを決定でき、当該移動経路BPnを処理するために目標値、例えば、移動に関与する駆動コイルASiのための目標コイル電圧又は目標コイル電流を算出できる。当該目標値は、コイル制御部5に伝達される。次いで、当該移動に関与する駆動コイルASiが、コイル制御部5によって制御される。このため、必要なコイル電圧又はコイル電流を生成し、駆動コイルASiに印加又は通電するパワーエレクトロニクス機器が、搬送区間2に設けられてもよい。移動経路BPnを割り当てられた搬送区間2上で実現するために関与する1つの区間制御装置が、それぞれの搬送区間2ごとに、又は一群の搬送区間2ごとに設けられていることも考えられる。
制御装置は、マイクロプロセッサベースのハードウェアとして、例えばコンピュータ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、蓄積プログラム制御(SPS)等として実装され得る。例えば特定用途向けの集積回路(ASIC)又はフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)のような集積回路としての構成も考えられる。
複数の第1駆動コイルAS1を適切に制御することによって、実質的に移動する磁場が、第1主移動方向H1に生成される。それぞれの搬送装置TEnを第1主移動方向H1に移動させるため、当該移動する磁場の大部分が、第1主移動方向H1に第1磁石群MGaの複数の駆動磁石4と電磁式に協働する。同様に、複数の第2駆動コイルAS2を適切に制御することによって、実質的に移動する磁場が、第2主移動方向H2に生成される。それぞれの搬送装置TEnを第2主移動方向H2に移動させるため、当該移動する磁場の大部分が、第2主移動方向H2に第2磁石群MGbの複数の駆動磁石4と電磁式に協働する。移動するこれらの磁場は、これらの駆動コイルAS1,AS2の制御に応じて重畳する。これにより、搬送装置TEnが、移動面3内の予め設定されている二次元の移動経路BPnに沿って希望通りに移動され得る。
移動面3内の主移動方向H1,H2のほとんど制限されない2つの並進移動自由度に加えて、移動面3に対して垂直方向(ここでは、Z軸の方向)の搬送装置TEnの制限された並進移動も可能である。複数のコイル群SG1,SG2の複数の駆動コイルAS1,AS2の配列及び構造と、これらの駆動コイルAS1,AS2と協働する第1磁石群MGa及び第2磁石群MGbとに応じて、3つの空間軸X,Y,Zを中心とした搬送装置TEnの少なくとも制限された回転も可能である。Z軸を中心とした完全な回転も実現され得る。
一般に、Z軸方向の力が、搬送装置TEnに作用し、この搬送装置TEnが、当該力によって移動面3の上方に空隙L(図1b)を生成するために自由に浮遊して保持されるように(当該浮遊は、この搬送装置TEnの停止中でも可能である)、複数の駆動コイルASiが制御される。複数の駆動コイルASiを適切に制御することによって、空隙Lは、必要に応じて制限された範囲内で増大されてもよく、減少されてもよい。これにより、搬送装置TEnが、図1bの搬送装置TEnの側方の二重矢印によって示されているように、垂直方向(ここでは、Z方向)に移動され得る。この場合、垂直方向の確保可能な移動遊び空間の大きさは、平面モータ1の構造に主に依存し、特に、複数の駆動コイルASiの生成可能な最大磁場と、複数の駆動磁石4の構成及び配列と、当該搬送装置TEnの質量及び荷重とに依存する。
上記の平面モータ1の構造及び機能に関する実施の形態は、説明するためだけに使用され、限定的に解釈してはならず、より良好に理解するために使用される。どのようにして平面モータ1が構成されているかは、本発明にとって重要でない。複数の搬送装置TEnが、平面モータ1の移動面3内で移動経路BPnに沿って移動され得ることが、本発明にとって重要である。この場合、少なくとも2つの移動経路BPnが設けられていて、それぞれの搬送装置TEnが、基本的にそれぞれの移動経路BPn上で移動され得る。
1つの移動経路BPnは、開いている経路でもよく、すなわち1つの経路の始点と終点とが一致しなくてもよく、又は閉じている経路でもよく、すなわち1つの経路の始点と終点とが一致してもよい。
所定の搬送作業を平面モータ1によって実現するため、一般に、平面モータ1で移動する複数の搬送装置TEnの複数の移動経路BPnは、事前に計画される。さらに又は代わりに、さらなる適応性を保証するため、1つの移動経路BPn又は1つの移動経路BPnの一部が、稼働中に決定又は確定されてもよい。移動面3内の複数の搬送装置TEnの複数の移動経路BPnは、本発明を実行するために少なくとも既知とみなされ得る。
移動経路BPnが、移動面3内で自由に決定され得るので、2つの移動経路BPnが交差すること、又は2つの移動経路BPnが接近することが起こり得る。その結果、複数の移動経路BPn上で移動する2つの搬送装置TEn間の衝突の危険がある。1つの移動経路BPn自体が交差若しくは接近すること、又は1つの移動経路BPnが、移動面3内の所定の長さ及び大きさを成す障害物の領域内に存在することも考えられる。この場合にも、1つの搬送装置TEnと別の1つの搬送装置TEn又は1つの障害物との衝突の危険がある。この場合、当該移動によって引き起こされた2つの搬送装置TEn間の望まないあらゆる種類の接触(当該接触は、当該搬送装置TEnによって搬送された物体Oも含む)、又は1つの搬送装置TEnと1つの障害物との間の望まないあらゆる種類の接触が、衝突とみなされる。複数の搬送装置TEnが、移動面3内で自由に移動できるので、実際には、衝突があらゆる方向で起こり得る。しかし、例えば物体Oを搬送するための搬送装置としての平面モータ1の稼働では、このような衝突は、一般に望ましくなく、回避されなければならない。例外的な場合には、複数の搬送装置TEnが、希望通りに非常に接近するか又は完全に接触する状況も起こり得る。当該状況は、例えば、より大きい力を供給できるようにするため、及び/又はより大きい/より重い製品を搬送できるようにするため、複数の搬送装置TEnが合体する場合である。2つの搬送装置TEnが、一緒に移動することによって1つの力を加工品に印加し、作業工程ステップを実行することも考えられる。このような「意図的な」衝突は、望ましくないものではなく、したがって避けるべきものではない。
望ましくない衝突を伴う基本的な問題が、図5に概略的に例示されている。平面モータ1の固定子が、上記のように移動面3を形成する少なくとも1つ、この実施可能では複数の搬送区間2から構成される。ここでは、駆動コイルASi及び駆動磁石4は、見やすさの理由から図示されていない。移動面3内では、第1搬送装置TE1が、第1移動経路BP1に沿って移動されなければならない。同時に、第2搬送装置TE2が、第2移動経路BP2に沿って移動されなければならない。しかしながら、第1移動経路BP1と第2移動経路BP2とは交差している。その結果、移動経路BP1,BP2上で移動する搬送装置TE1,TE2同士の望ましくない衝突の危険が、交差点Kの領域内にある。両搬送装置TE1,TE2が、同時に交差点Kの近くで移動する時に、衝突が発生し得る。しかし、両移動経路BP1,BP2が、近接領域A内で接近するが交差していない時にも衝突の危険がある。その結果、両搬送装置TE1,TE2が、近接領域Aの近くで同時に移動している時に、両移動経路BP1,BP2上を移動する搬送装置TE1,TE2が接触し得る。このような近接領域Aが、図5に示されている。
図5に移動経路BP1の例で示されているように、1つの移動経路BPnが、移動面3内の、位置と構造とに関して規定された障害物Hの領域内で重なる時にも、衝突の危険がある。衝突の危険にとって、搬送装置TE1,TE2が、それぞれの移動経路BP1,Bp2に沿ってどちらの方向に移動するかは重要でない。
搬送装置TEn同士の衝突又は搬送装置TEnと障害物Hとの間の衝突を回避するため、一方では衝突の危険を認識することが必要であり、他方では衝突の危険の認識時に当該衝突を回避するための適切なステップを設定することが必要である。衝突の認識及び衝突の回避は、計算処理的に非常に面倒であるので、衝突が全く発生し得ないように、又は移動面3内の衝突を発生させ得る地点が少なくとも減少されるように、複数の移動経路BPnを有益に計画することが、本発明の前から実施され試みられている。
衝突を回避するため、少なくとも衝突の危険を減少させるため、移動面3内のそれぞれの移動経路BPnの移動方向の少なくとも一部が、移動経路BPnを中心として移動面3内で二次元に拡張されて移動ブロックBSnにされることが提唱されている。このため、図6に示されているように、移動経路BP1,BP2の幅B1,B2が、移動経路BP1,BP2のそれぞれの地点の少なくとも一部に設けられている。一部でよいのは、移動ブロックBSnは、必ずしも移動経路BPnの全長に沿って設定される必要はないからである。基本的に、移動ブロックBSnは、移動経路BPnの特定の部分だけに沿って規定されれば十分である。例えば、平面モータ1のレイアウトに起因して、又は別の状況に起因して、異なる移動経路BPn上での複数の搬送装置TEn同士の衝突又は障害物Hとの衝突 が起き得ないことが最初から分かっている部分は、移動ブロックBSnを規定する必要はない。これは、例えば、一般に、1つの移動経路BPnだけが全ての搬送装置TEnに対して設けられている状況である。
幅Bnは、移動ブロックBSnが存在する移動経路BPnのそれぞれの地点で規定、例えば設定されていて、したがって既知である。1つの移動経路BPn上で移動される1つの搬送装置TEnが、(特にこの搬送装置TEnによって搬送される物体と共に)この移動経路BPn上で規定された1つの移動ブロックBSnによって特に包囲される。これは、この搬送装置TEnがあらゆる地点でこの移動ブロックBSnからはみ出ないことを意味する。
幅Bnは、移動経路BPnに沿った位置に加えて、例えば、搬送装置TEnの種類若しくは大きさ、1つの搬送装置TEnによって搬送される物体Oの寸法、(例えばZ方向の)垂直軸若しくは別の軸を中心とした搬送装置TEnの回転、移動制御の予測可能な最大位置決め誤差(例えば、目標位置と実際位置との間の偏差)、最大速度、予め設定されている安全な車間距離等のような、別の影響要因にも依存し得る。しかし、1つの移動経路BPnに沿った幅Bn又は幅Bnの推移は、例えば搬送装置TEnごとに単純に一定に設定されてもよい。
移動面3内の幅Bnは、特に、それぞれの移動経路BPnに対してそれぞれ直交している。したがって、直線路上では、移動経路BPnに対して直角を成し、曲線路上では、移動経路BPnに対する接線に対して直角を成す。
しかし、幅Bnは、移動経路BPnに対して対称に予め設定される必要はなくて、移動経路BPnを中心として非対称に予め設定されてもよい、すなわち移動経路BPnの(移動方向に見た)両側に対する幅Bn同士の比が異なってもよい。
移動経路BPnに沿った所定の位置に対する幅Bnを算出するためには、可能な構成においてどのように実行されるかを、図7を参照して説明する。この場合、最初に、1つの搬送装置TEnの1つの基準点RPに対するこの搬送装置TEnの移動経路BPnが予め設定され、したがって既知である。この場合、基本的に、基準点RPは、搬送装置TEnの任意の点でよく、例えば、幾何中心点又は移動面3内の搬送装置TEnの重心の位置でよい。搬送装置TEnの幾何構造が既知であるので、移動面3内の搬送装置TEnの基準点RPから外輪郭までのベクトルVL,VRが、(移動経路BPnに対する)それぞれの側で(場合によっては搬送される物体を考慮して)算出され得る。これらのベクトルVL,VRは、移動経路BPnに対する(又は移動経路BPnに対する接線Tに対する)法線N上に投影される。このとき、それぞれの側のそれぞれの最長投影成分PL,PRが加算され、次いで最長投影成分PL,PRの総和、すなわちBn=(PL+PR)が、移動経路BPnのこの地点に対する幅Bnとして使用される。例えば、最長投影成分PL,PRが異なる場合、移動経路BPnに対して非対称な幅Bnが、当該総和から算出される。この方式は、1つの搬送装置TEnに対して移動経路BPnの希望したそれぞれの地点に対する移動ブロックBSnの幅Bnの計算による決定を可能にする。この場合、搬送装置TEnの位置及び寸法が、この算出に算入されるので、搬送装置TEnの寸法と、場合によっては搬送される物体Oの寸法と、垂直軸(又は別の軸)を中心とした回転とが自動的に考慮される。この場合、同様に、安全な車間距離が、簡単に考慮され得る。当該安全な車間間隔では、ベクトルVL,VR又はこれらのベクトルの投影成分PL,PRが、所定の値だけ長くされる。この場合、このような安全な車間間隔は、速度又は加速度のような、搬送装置TEnの移動変数にも依存し得る。幅Bnの当該算出の場合、円形、長方形又は多角形のような、簡単な二次元又は三次の形(立体)が、搬送装置TEnの外輪郭の周りに設定されることによって、当該外輪郭が簡略化されてもよい。次いで、ベクトルVL,VR及び最長投影成分PL,PRが、この幾何学的な形(立体)に基づいて算出される。幅Bnは、例えば搬送作業の開始前に、例えばオフラインで算出され得る。しかし、例えば、搬送装置TEnが新たに積載される時に、幅Bnは、必要に応じて稼働中にオンラインで新たに算出されてもよい。
しかし、移動経路BPnの搬送装置TEnの移動がシミュレートされることによって、移動ブロックBSnの幅Bnが算出されてもよい。このため、このようなシミュレーションを実行できるシミュレーションツールが利用可能である。主に、移動面3内の二次元の幾何学形状又は三次元の立体の移動が、当該シミュレーションによってシミュレートされる。この場合にも、シミュレーションを簡単にするため、簡単な幾何学形状(立体)が、搬送装置TEnの外輪郭の周りに設定され得る。この場合、搬送装置TEn(又は包囲している形/立体)が、移動面3内の所定の面を、覆う(三次元のシミュレーションでは、場合によってはこの移動面3上に投影する)。この面は、(移動方向に見て)移動経路BPnの両側に延在する。希望したそれぞれの地点に対する幅Bnが、当該面から算出可能である。移動面3内のこの面の輪郭も算出可能である。このとき、幅Bnは、それぞれの地点で当該輪郭から算出され得る。この場合にも、安全な車間間隔が考慮され得る。
様々な移動ブロックBSnも、様々な搬送装置TEnに対して、例えば様々な種類又は大きさ、様々な搬送される物体O、搬送装置TEnの様々な移動変数等に対して付与され得ることは、直ぐに認識可能である。しかし、本発明の基本的な方法は全く変わらない。異なる幅Bnを有する複数の移動ブロックBSnが、1つの移動経路BPnの一部分に沿って発生する場合、最大の幅Bnを有する移動ブロックBSnが、当該一部分で一律に使用されることも提唱され得る。したがって、異なる複数の種類の搬送装置TEnを共通の1つの移動経路BPnに沿って移動させたい場合は、移動ブロックBSnの生成時に、全ての種類の搬送装置TEnのうちの最大の輪郭が考慮されることによって、特に1つの移動ブロックBSnだけが生成され得る。代わりに、ただ1つの移動ブロックBSnが、搬送装置TEnと移動経路BPnとから成るそれぞれの対ごとに算出又は提供されてもよい。当然に、ハイブリッド方式も可能である。
平面モータ1の全ての移動経路BPnと全ての搬送装置TEnとに対する全ての移動ブロックBSnが、例えば搬送作業を実行するために事前に算出され得る。例えば、移動経路BPnが計画された後に、又は平面モータ1が最初に若しくは再び稼働される前に、当該算出は実行され得る。さらに、例えば、移動ブロックBSnが、当該平面モータの稼働中に新たに作成、変更又は削除されることによって、移動経路BPn及び/又は移動ブロックBSnの当該稼働のための再設計が考えられる。このような再設計は、特に制御装置10の予め設定されている時間ステップの残稼働時間中に実行されるか、又は固有の制御装置上で実行される。当該新たな設計が提供され、特に全ての搬送装置TEnが、当該新たに設計された移動ブロックBSn上に搭載されると、制御装置10内でこの新たな設計に交換され得る。新たな稼働モードに交換される前に、当該新たな設計の提供が終了するので、この場合にも、全ての移動ブロックBSnが事前に既知である。しかし、例えば、1つの搬送装置TEnを1つの別の移動ブロックBSnへ搬送するため、1つの追加の移動ブロックBSnが、例えば個別の移動のためだけに利用されるように、当該追加の移動ブロックBSnが、専ら一時的に敷設されてもよい。
このとき、重なり領域内の発生し得る衝突区間KZを算出するため、
-複数の移動ブロックBSnが、移動面3内で重なり合っているか否か、すなわち少なくとも第1移動ブロックBS1と第2移動ブロックBS2とが交差しているか否か、又は
-1つの移動ブロックBSn自体が重なり合っているか否か、又は
-1つの移動ブロックBSnと移動面3内の1つの所定の障害物Hとが重なり合っているか否かが、既知の移動ブロックBSnによって検査される。当然に、複数の異なる重なり合いも同時に起こり得る。したがって、1つの重畳領域は、上記の複数の重なり合いのうちの少なくとも1つの重なり合いを引き起こす領域である。当該領域は、図6に概略的に示されている。この場合、移動ブロックBSn同士の重畳領域内の衝突区間KZ又は1つの障害物Hの領域内の衝突区間KZがハッチングされて示されている。しかし、2つよりも多い移動ブロックBSnが、1つの重畳領域内で重なり合うことも考えられる。
一般に、衝突区間KZは、異なる又は同じ移動経路BPn上を移動する少なくとも2つの搬送装置TEnが衝突し得るか、又は1つの搬送装置TEnが1つの障害物と衝突し得る移動面3内の幾何学領域を意味する。
しかし、移動ブロックBSnは、この移動ブロックBSnが移動面3の予め設定されている許容移動領域内に完全に存在するか否かを検査するために使用されてもよい。一方では、当該許容移動領域は、当然に移動面3内の複数の縁部によって限定され得る。しかし、他方では、全て又はただ1つの搬送装置TEnによって回避されなければならない障害物Hが、移動面3内で規定されてもよい。この障害物Hは、移動領域の論理境界とみなされる。本発明の範囲内では、移動ブロックBSnと当該許容移動領域外の面との重畳領域が、同様に移動経路BPn上の搬送装置TEnによって回避されなければならない衝突区間KZとみなされる。
少なくとも1つの衝突区間KZが発見されると、この情報が、例えば搬送工程若しくは処理工程を最適化するために使用され得る平面モータ1用のプランニングツールのグラフィック出力若しくはテキスト出力で、ユーザに提供されることによって、又は、搬送装置TEnの移動の制御に介入することで、平面モータ1によって実行される搬送作業のプロセスフローを特に全自動式に改良するため、当該情報が利用されることによって、この情報がさらに処理される。
それ故に、本発明の観点では、衝突を回避するため、少なくとも1つの衝突区間KZの算出後の次のステップとして、発見された1つの衝突区間KZを小さくするため、特に完全に除去するため、及び/又は発見された衝突区間の数を減少させるため、特に全ての衝突区間を除去するため、発見された衝突区間KZに関与する複数の移動ブロックBSnのうちの少なくとも1つの移動ブロックBSnが再計画される。衝突区間KZに関与する移動ブロックBSnの数が減少されることによって、複数の衝突区間KZnの交差頻度が減少されるように、少なくとも1つの移動ブロックBSnが再計画されてもよい。2つの衝突区間KZ同士の間隔が大きくされてもよい。
例えば、衝突区間KZに関与する1つの移動ブロックBSnの1つの移動経路BPnの少なくとも一部が、移動面3内の特にその衝突区間KZの領域内で再計画される(すなわち、その移動経路BPnの曲線が変更される)ことによって、及び/又は1つの移動ブロックBSnの1つの幅Bnの少なくとも一部が、特に1つの衝突区間KZの領域内で変更されることによって、1つの移動ブロックBSnが再計画され得る。例えば、安全な車間間隔が、短く若しくは長くされることによって、物体Oが、搬送装置TEn上に配置されることによって、又は、移動経路BPnに沿って搬送可能な物体Oが限定されることによって、1つの移動ブロックBSnの1つの幅Bnが変更され得る。
衝突区間KZに関与する少なくとも1つの移動ブロックBSnのこの再計画は、例えば平面モータ1用のプランニングツール又は制御装置10の適切なソフトウェアによって、当該再計画用の予め設定されている規則に基づいて、特に全自動式に実行される。したがって、規則が、当該再計画のために予め設定され得る。移動経路BPnが、当該規則に基づいて変更される。例えば、移動経路の一部が、どのようにして移動面3内で移動されなければならないか、当該移動は、移動経路BPnのどんな曲線によって実行されなければならないか、又は、移動経路BPnの曲線は、どのようにして変更されなければならないかという規則に基づいて、移動経路BPnが変更される。
しかし、1つの衝突区間KZに関与する少なくとも1つの移動ブロックBSnの再計画を最適化によって実行することも考えられる。1つの衝突区間に関与する移動経路BPn若しくは移動ブロックBSn及び/又は1つの衝突区間KZの曲線関数であるべき関数が、当該最適化に対して規定され得る。当該べき関数では、例えば、1つの衝突区間KZの大きさ、例えば1つの衝突区間KZの面積又はその衝突区間KZの(移動経路に対する)最大の長さ及び幅を評価するべき項を含み得る。当該べき関数では、1つの衝突区間に関与する移動経路BPn又は移動ブロックBSnの移動方向の長さを評価するべき項も含み得る。1つのべき項が、衝突区間KZの数を評価してもよい。このようなべき項は、当該べき関数において所定の方法で(例えば、0と1との間の値で)重み付けされ加算される。次いで、1つの衝突区間KZに関与する移動経路BPn又は移動ブロックBSnの曲線が変更されることによって、当該べき関数は、最適化され、通常は最小又は最大にされる。次いで、当該べき関数を最適化する移動経路BPn又は移動ブロックBSnは、再計画のために使用される。
少なくとも1つの移動ブロックBSnの再計画後に、平面モータ1が、敷設されている移動経路BPnに沿って所定の方法で移動される搬送装置TEnによって稼働され得るか、又は(当該再計画が、当該稼働中に実行された場合は)新たに算出された構成に切り替えられ得る。
自動化された再計画と同様に、移動ブロックBSnが、ユーザによって手動で再計画されてもよい。当該再計画を手動で実行し、したがって同様に改良されたプロセスフローを達成するため、当該ユーザは、上記のプランニングツールを使用できる。このため、当該プランニングツールは、(上記のように自動式に算出される)衝突区間KZの存在と特に当該衝突区間KZの位置とに関する情報を提供する。当該位置は、例えば複数の移動経路BPnの交点又は衝突区間の面の重心のような、代表的な点によって出力され得る。衝突区間KZの面積の大きさと、衝突区間に関与する移動経路BPn又は移動ブロックBSnと、複数の移動経路BPn又は複数の移動ブロックBSnの交点又は近接点と、関与する移動経路BPn上へのこれらの点の投影とに関する情報がさらに使用される。
当然に、算出された衝突区間KZごとに、当該衝突区間KZの代わりに、当該衝突区間KZよりも良い再計画の解決策が自動式に算出されなければならないか否かを、ユーザが、例えばインタラクティブに決定できることによって、手動の再計画を自動化された再計画と組み合わせることも可能である。衝突区間KZが完全に除去され得ると、除去された衝突区間に関与した様々な移動経路BPn上の当該衝突区間KZがあった地点で、搬送装置TEn同士の衝突又は移動面3内の障害物Hとの衝突が、もはや発生しない。これにより、制御装置10での衝突の監視が簡略化され得る。この場合には、本質的に、直接に隣接した複数の搬送装置TEnの移動経路BPnに沿ったこれらの搬送装置TEn同士の衝突を、当該それぞれの移動経路BPnに沿った当該移動経路BPnの移動方向に検査することで十分である。当該検査は、移動面3内の搬送装置TEnの二次元(又は三次元)の広がりを考慮する必要なしに、一次元監視で簡単に実行できる。衝突が、一方向だけで検査されるだけで済むので、このような一次元の衝突監視は、非常に少ない計算労力で実現され得る。
これに対して、特に、衝突を監視するためには、様々な移動経路BPn上の複数の搬送装置TEnも、衝突に対して検査されなければならないので、移動面3内の全ての方向の衝突に対する二次元の衝突監視、すなわち実質的には二次元の検査は、一次元の衝突監視よりも遥かに労力を要し、遥かに高い計算処理能力を必要とする。
したがって、本発明の別の観点では、上述したように、移動ブロックBSnが、起こり得る衝突の衝突区間KZを算出するために、また平面モータ1の衝突監視を有益に具体化するために使用されてもよい。移動ブロックBSnと算出された衝突区間KZとに起因して、2種類の衝突だけが発生し得る。まず、1つの移動ブロックBSn内であるが、1つの衝突区間KZの外側において、当該移動ブロックBSn内で前後して走行している複数の搬送装置TEn同士の衝突が考えられる。これに対して、1つの衝突区間KZ内では、異なる移動経路BPn上で異なる方向に移動される搬送装置TEn同士の衝突又は1つの搬送装置TEnと1つの障害物Hとの衝突が考えられる。
それ故に、1つの移動経路BPn上の前後して走行している搬送装置TEn同士の移動方向の一次元の衝突監視だけが、この移動経路BPn上であるが、1つの衝突区間KZの外側において実行されているように、平面モータ1の衝突監視が実行され得る。したがって、上記の複数の移動ブロックBSn間の衝突区間KZ又は1つの移動ブロックBSnと1つの障害物Hとの間に対する検査によって、前後して走行している複数の搬送装置TEnが衝突し得ることが、1つの衝突区間KZの外側で排除され得る。1つの衝突区間KZ内では、この衝突区間KZに関与する1つの移動ブロックBSn内で且つこの衝突区間KZ内で移動する1つの搬送装置TEnに対して、この衝突区間KZに関与する1つの移動ブロックBSn内で移動する1つの別の搬送装置TEnとの衝突の危険又は1つの障害物Hとの衝突の危険があるか否かを検査する二次元の衝突監視が実行されている。したがって、衝突区間KZ内でも、検査すべき搬送装置TEnの台数が、その衝突区間KZに関与する複数の移動ブロックBSn上のその衝突区間KZの局所的な周辺に存在する搬送装置TEnの台数に限定され得ることによって、衝突監視が、従来の方式に比べて簡略化されている。
したがって、衝突区間KZを小さくすること又は2つの衝突区間KZ同士の間隔を大きくすることも、当該衝突監視にとって有利な効果を及ぼすことも明らかである。何故なら、当該手法は、二次元の衝突監視を必要とする領域又は検査すべき搬送装置TEnの台数を限定するからである。
したがって、複数の搬送装置が移動する少なくとも2つの移動経路が予め設定されている移動面を有する平面モータを稼働させるための有益な方法が実行され得る。この方法の場合、1つの移動ブロックBSnの幅が、それぞれの移動経路のそれぞれの地点の少なくとも一部で予め設定されることによって、当該移動面内の当該それぞれの移動経路の少なくとも一部が、当該移動経路を中心として当該移動面内で二次元に拡張されて1つの移動ブロックBSnにされる。重畳領域内の衝突区間を算出するため、生成された2つの移動ブロックが重なり合っているか否か、又は、生成されたこれらの移動ブロックのうちの1つの移動ブロック自体が重なり合っているか否か、又は、生成されたこれらの移動ブロックのうちの1つの移動ブロックが、当該移動面内の、位置と大きさとを規定された1つの障害物と重なり合っているか否かが、当該生成された移動ブロックによって検査される。当該衝突区間内では、当該衝突区間に関与する移動ブロック上の当該衝突区間の領域内で移動される搬送装置同士の衝突の危険があるか、又は、当該衝突区間に関与する1つの移動ブロック上で移動される1つの搬送装置と移動面内の1つの障害物との間の衝突の危険がある。一次元の衝突監視が、当該平面モータの稼働中に当該算出された衝突区間の外側の1つの移動経路上で使用される。当該一次元の衝突監視は、この移動経路上で前後して走行している2つの搬送装置同士の衝突の危険があるか否かを移動方向で検査する。当該算出された衝突区間内では、二次元の衝突監視が使用される。当該二次元の衝突監視は、当該衝突区間に関与する一方の移動ブロック内で移動する1つの搬送装置用の当該衝突区間内で、当該衝突区間に関与する他方の移動ブロック内で移動する1つの搬送装置との衝突の危険があるか否かを移動面3内の全ての方向で検査するか、又は移動面3内の1つの障害物との衝突の危険があるか否かを移動面3内の全ての方向で検査する。
衝突区間KZ用のエントリーロジックが、制御装置10内に実装されてもよい。したがって、1つ又は複数の搬送装置TEnが、1つの衝突区間KZ内に同時に到達しそうな場合に、どの搬送装置TEnが、衝突区間KZ内に最初に又は特に侵入を許可されるかが制御され得る。このエントリーロジックは、衝突監視から独立している。好適な構成では、搬送装置TEnが、衝突なしに衝突区間KZから再び離れることが保証され得る場合に限り、例えば、別の搬送装置TEnが、この衝突区間内に存在しなく、且つこの衝突区間を超えて搬送装置TEnが、数珠つなぎになっていないか、又はデッドロックが、当該数珠つなぎによって発生しない場合に限り、この搬送装置TEnは、衝突区間KZ内に侵入を許可される。
特に、当該エントリーロジックは、搬送装置TEnの優先順位付けも考慮する。当該搬送装置TEnの優先順位付けは、例えば制御装置10内に実装され得る。しかし、搬送装置TEnの優先度が、衝突区間KZに関与する移動経路BPnの優先度によって導き出されることが提唱されてもよい。その結果、優先度が、個々の移動経路BPnに与えられ得る。このため、複数の移動経路BPnの優先度が実装され得る。しかし、当該搬送装置TEnの優先順位付けは、別の公知のプロセスフローを最適化するための原理に基づいてもよい。すなわち、例えば、発券システム(例えば、先着順原理、信号機の時間制御、移動経路BPn同士のスループット比)、搬送装置TEnの待機時間に関する最適化、又はより多くの搬送装置TEnが待機する移動経路が有益に使用されるシステムがあり得る。上記の複数の優先順位付けの様々な組み合わせも可能である。
当然に、本発明の衝突を回避する構成を既存の手法と組み合わせることも考えられる。この場合、移動ブロックBSn内と衝突区間KZ内とでは、上記の一次元又は二次元の衝突監視が使用され得て、移動ブロックBSnが規定されていない領域内では、従来から公知の手法が使用されるか又は衝突監視が省略される。したがって、例えば、必要な適応性が、移動経路BPnに沿って配置された処理ステーション内で取得され得る。
衝突を回避するためには、搬送装置TEnによる移動ブロックBSnの任意の侵入が一律に阻止されることが有益である。このため、1つの移動ブロックBSnが、例えば搬送区間2の複数の縁部と同様に、許容される移動領域の論理限界とみなされ得る。1つの搬送装置TEnによる1つの移動ブロックBSnの侵入が、選択され且つ予め設定されている複数の位置で、特にその移動経路BPnの開始点で、又はその移動経路BPn沿いの選択された予め設定されている複数の線移点で許容され得る。特に、衝突なしの侵入が、全ての移動ブロックBSnに割り当てられた搬送装置TEnに対して可能である場合にだけ、搬送装置TEnが、移動ブロックBSnの選択された位置で侵入を許可される。
上記のように、少なくとも移動経路BPn(又はその一部だけ)が新たに計画され、したがって再構成が必要である場合にだけ、移動経路BPnと、この移動経路BPnに依存する移動ブロックBSnとが、事前に一回算出される。
搬送装置TEnが、例えば制御されずに停止し、したがって当該停止後に移動面3内の制御されない最終位置を占有する平面モータ1の故障後に、又は、システムの停止後の平面モータ1の再起動時に、想定とは違って、1つの搬送装置TEnが、1つの移動ブロックBSnに並んでいるか、この搬送装置TEnの一部が、1つの移動ブロックBSn上にあるか、1つの搬送装置TEnが、1つの別の移動ブロックBSn上に完全にあるか、この搬送装置TEnの一部が、1つの別の移動ブロックBSn上にあるか、又は、1つの搬送装置TEnが、完全に全ての移動ブロックの外側にあることが起こり得る。この場合、1つの移動ブロックBSn上の「一部」は、1つの搬送装置TEnの全体が対応する移動ブロックBSn内にあるのではなくて、その一部だけが当該移動ブロックBSn内にある ことを意味する。
この場合、例えば以下の状況が起こり得る。この搬送装置TEnが、1つの移動ブロックBSnに並んでいないが、間違った1つの移動ブロックBSn上にあるか、又は、この搬送装置TEnの一部が、間違った1つの移動ブロックBSn上にある。この搬送装置TEnの一部が、この移動ブロックBSn上にあり、且つその一部が、この移動ブロックBSnの外側にある。この搬送装置TEnの一部が、複数の移動ブロックBSn上にある。この搬送装置TEnの全体が、この移動ブロックBSnの外側にある。
それ故に、平面モータ1を規則通りに稼働させる前に、所定の状態にリカバリーすることが有益である。当該リカバリーは、例えば制御装置10によって実行され得る。上記の衝突回避では、このような所定の状態にあることが前提条件である。以下に、どのようにしてこのような所定の状態が達成され得るかを説明する。
平面モータ1を規則通りに稼働させるためには、1つの搬送装置TEnの一部が、この搬送装置TEnに割り当てられていない1つの移動ブロックBSn内に突出していないことが必要である。さもなければ、上記の衝突区間KZの外側の移動ブロックBSn上の一次元の衝突監視の有益な方法が失敗し得る。一次元の衝突監視が設けられていない場合、当該一次元の衝突監視は、必ずしも必要ではないが有用である。
平面モータ1を所定の状態にリカバリーするためには、最初に、1つの移動ブロックBSn内又は部分的に1つの移動ブロックBSn内に少なくとも存在する搬送装置TEnを1つの移動経路BPn又は1つの移動ブロックBSnに割り当てることが必要である。この場合、1つの搬送装置TEnが、最後に既知の移動経路BPnに割り当てられ得る。しかし、例えばユーザによって予め設定される既定の最初の移動経路BPnに対する割り当てが実行されてもよい。しかし、場所的に最も近い移動経路BPnに対する割り当てが実行されてもよい。
特に、規則通りの稼働中は、1つの移動ブロックBSnに割り当てられた全ての搬送装置TEnが、この移動ブロックBSn上に完全に存在する、すなわち当該割り当てられた移動ブロックBSnから突出していない。当該規則にリカバリーさせるためには、当該割り当てられた移動ブロックBSn上に完全に存在しない(この移動ブロックBSnから少なくとも部分的に突出している)搬送装置TEnを、リカバリー移動によって当該割り当てられた移動ブロックBSnに搬送することが必要である。このため、一時的なリカバリー経路又はリカバリーブロックが規定され得る。当該搬送装置TEnが、当該搬送のために当該一時的なリカバリー経路又はリカバリーブロックに沿って移動する。当該一時的なリカバリー経路の開始点は、当該搬送装置TEnの実際の位置であり、終点は、当該搬送装置TEnを搬送しなければならない移動ブロックBSn内の1つの点である。「一時的」であるのは、この一時的なリカバリー経路又はリカバリーブロックは、当該所定の状態のリカバリー後にもはや存続されないからである。当該リカバリーブロックは、移動ブロックBSnと同様に処理されるので、この一時的な状態は、当該リカバリーの固有のモードとみなされるが、特にここで説明されている方法にしたがう。
当該リカバリーの工程は、一連の移動命令を手動で入力することによって実行され得るが、ユーザが介入する必要なしに、特に制御装置10によって自動式に実行される。
このような自動式のリカバリー中に、搬送装置TEnの移動の制御と衝突監視とに関して上記のように処理され得るリカバリー衝突区間が適切に生成され得るように、リカバリー経路又はリカバリーブロックを少なくとも一時的に追加することが必要である。当該リカバリー経路が、任意の地点又は予め設定されている地点で設けられている移動ブロックBSnに合流するように、当該リカバリー経路は選択され得る。当該リカバリー経路を作成する場合、リカバリー衝突区間は、移動ブロックBSnの侵入地点だけで発生するが、当該リカバリー経路に沿って発生しない点に特に留意する必要がある。当該リカバリー工程が終了すると、当該リカバリーブロックは再び除去され得る。
搬送装置TEnを可能な限り衝突なしに割り当てられた移動ブロックBSnに乗り入れることを保証するため、この場合にデッドロック状態を可能な限り回避するため、当該割り当てられた移動ブロックBSnに所定の順序で侵入させること、すなわち複数の搬送装置TEnが移動経路BPnの地点で占有する順序を確定することがさらに重要であり得る。当該手法は、例えば、搬送装置TEn同士の間隔の、移動経路BPn又は移動ブロックBSnの設けられている侵入地点に対する直交投影成分がより小さい当該複数の搬送装置TEnが最初にリカバリーされ、必要に応じてその移動経路BPnに沿って移動することによって後続する搬送装置TEnのためにスペースをあけるように実行され得る。当該間隔は、例えば、搬送装置TEn上の基準点RP又は任意の別の点(例えば、端点)に対して算出され得る。しかしながら、当該間隔は、当該直交投影成分とは違う測定基準によって、例えば平面モータのx方向のような、例えば移動面3の所定の方向又はそれぞれのリカバリー経路の長さ方向の最短距離によって算定されてもよい。
当該割り当て、特に割り当て順序、場合によっては移動経路BPn上の複数の搬送装置TEnの移動方向の配列が確定されると、これらの搬送装置TEnは、割り当てられた移動経路BPnに向かって移動される、すなわち、例えばそれぞれの基準点RPが、場合によっては当該確定された配列で、移動経路BPn上で位置決めされる。希望する場合は、このステップにおいて、既に配置された搬送装置TEnを移動させることによって、この移動経路BPnに沿った順序が適合されてもよい。
このとき、それぞれの移動経路BPnに向かう複数の搬送装置TEnの移動は、特に割り当て順序のために使用された測定基準と同様に作成されたリカバリー経路に沿って実行される。この場合、当然に、搬送装置TEn同士の衝突を引き起こさないことに留意する必要がある。
割り当て順序を確定するより低い割り当て優先度を有する搬送装置TEnは、より高い割り当て優先度の搬送装置TEnよりも低い優先順位を有する。当該割り当て優先度は、それぞれの搬送装置TEnごとに予め設定又は確定され得る。当該手法は、1つの移動経路BPnに割り当てられた全ての搬送装置TEnが衝突なしに移動ブロックBSn上で位置決めされ得ない場合に有益である。特に、それぞれの移動経路BPnに向かう移動が、衝突なしに実行され得る場合にだけ、搬送装置TEnによる移動ブロックBSnへの侵入が許可される。
1 平面モータ、搬送ユニット
2 搬送区間
3 移動面
4 駆動磁石
5 コイル制御部
6 システム制御部
9 基体
10 制御装置
H1 第1主移動方向
H2 第2主移動方向
TEn 搬送装置
MGa 第1磁石群
MGb 第2磁石群
BPn 移動経路
BSn 移動ブロック
Bn 幅
SG1 第1コイル群
SG2 第2コイル群
AS1 第1駆動コイル
AS2 第2駆動コイル
L 空隙
O 物体
K 交差点
A 近接領域
H 障害物
VL ベクトル
VR ベクトル
N 法線
T 接線
PL 最長投影成分
PR 最長投影成分
KZ 衝突区間

Claims (12)

  1. 複数の搬送装置(TEn)が移動する複数の移動経路(BPn)が予め設定される移動面(3)を有する平面モータ(1)を稼働させるための方法であって、
    1つの移動ブロック(BSn)の幅(Bn)が、それぞれの前記移動経路(BPn)のそれぞれの地点の少なくとも一部に予め設定されることによって、前記移動面(3)内の少なくとも2つの前記移動経路(BPn)の少なくとも一部が、それぞれの前記移動経路(BPn)を中心として前記移動面(3)内で二次元に拡張されて1つの移動ブロック(BSn)にされ、
    衝突区間(KZ)に関与する前記移動ブロック(BSn)上の前記衝突区間(KZ)の領域内で移動される搬送装置(TEn)同士の衝突の危険があるか、又は前記衝突区間(KZ)に関与する前記移動ブロック(BSn)上で移動される1つの搬送装置(TEn)と前記移動面(3)内の障害物(H)との衝突の危険がある重畳領域内の前記衝突区間(KZ)を算出するため、生成された少なくとも2つの前記移動ブロック(BPn)が重なり合っているか否か、又は生成された複数の前記移動ブロック(BSn)のうちの1つの移動ブロック自体が重なり合っているか否か、又は生成された複数の前記移動ブロック(BSn)のうちの1つの移動ブロックが、前記移動面(3)内の、位置と大きさとを規定された前記障害物(H)と重なり合っているか否かが検査され、
    前記衝突区間(KZ)に関与する前記移動ブロック(BSn)上で移動される搬送装置(TEn)同士の衝突、又は搬送装置(TEn)と前記移動面(3)内の障害物(H)との衝突を回避するため、当該算出された衝突区間(KZ)が、割り当てられた前記移動経路(BPn)に沿った複数の前記搬送装置(TEn)の移動の制御時に考慮される当該方法。
  2. 前記移動面(3)内の少なくとも1つの移動ブロック(BSn)の幅(Bn)が、割り当てられた前記移動経路(BPn)に対して直交するように予め設定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記移動面(3)内の少なくとも1つの移動ブロック(BSn)の幅(Bn)の少なくとも一部が、前記移動経路(BPn)に対して非対称に予め設定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
  4. 1つの搬送装置(TEn)における1つの基準点(RP)が決定され、前記移動経路(BPn)が、この基準点(RP)に関連付けら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. 前記移動経路(BPn)の1つの位置から前記搬送装置(TEn)の移動方向に見て、前記移動面(3)内のこの搬送装置(TEn)の前記基準点(RP)から外輪郭までの複数のベクトル(VL,VR)が、この搬送装置(TEn)の両側で算出され、
    当該算出された複数のベクトル(VL,VR)はそれぞれ、この位置にある前記移動経路(BPn)に対する法線(N)上に投影され、
    それぞれの側のそれぞれの最長投影成分(PL,PR)が、この位置にある移動ブロック(BSn)の幅(Bn)に加算されることを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記移動経路(BPn)内の搬送装置(TEn)を包囲する予め設定されている幾何学形状が、外輪郭として使用されることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. 前記衝突区間(KZ)を除去するため、及び/又は当該算出された衝突区間(KZ)の大きさを小さくするため、及び/又は当該算出された衝突区間(KZ)の数を減少させるため、及び/又は前記衝突区間(KZ)に関与する複数の移動ブロック(BSn)の数を減少させるため、及び/又は2つの衝突区間(KZ)の間の間隔を大きくするため、前記衝突区間(KZ)に関与する複数の移動ブロック(BSn)のうちの少なくとも1つの移動ブロックの少なくとも一部が、衝突を回避するために再計画されることによって、当該算出された衝突区間(KZ)が、割り当てられた前記移動経路(BPn)に沿った複数の前記搬送装置(TEn)の移動の制御時に考慮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. 1つの移動ブロック(BSn)に割り当てられた前記移動経路(BPn)の少なくとも一部が再計画されることによって、及び/又は1つの移動ブロック(BSn)の幅(Bn)の少なくとも一部が変更されることによって、この移動ブロック(BSn)が再計画されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 前記衝突区間(KZ)に関与する別の移動ブロック(BSn)内で移動する搬送装置(TEn)との衝突又は前記移動面(3)内の障害物(H)との衝突の危険が、前記衝突区間(KZ)に関与する移動ブロック(BSn)内で移動する搬送装置(TEn)のための前記移動面(3)内の前記衝突区間(KZ)内であるか否かを検査する二次元の衝突監視が、衝突区間(KZ)内での衝突を回避するために使用されることによって、当該算出された衝突区間(KZ)が、割り当てられた前記移動経路(BPn)に沿った複数の前記搬送装置(TEn)の移動の制御時に考慮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。
  10. 1つの移動経路(BPn)上で前後して走行している2つの搬送装置(TEn)同士の衝突の危険があるか否かを移動方向で検査する一次元の衝突監視が、1つの衝突区間(KZ)の外側のこの移動経路(BPn)上で使用されることによって、当該算出された衝突区間(KZ)が、割り当てられた前記移動経路(BPn)に沿った複数の前記搬送装置(TEn)の移動の制御時に考慮されることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項又は請求項9に記載の方法。
  11. 当該算出された衝突区間(KZ)に関与する1つの移動ブロック(BSn)内で移動する1つの搬送装置(TEn)が、この衝突区間(KZ)に侵入する前に、この搬送装置(TEn)が、この衝突区間(KZ)に関与する1つの別の移動ブロック(BSn)上で移動する1つの別の搬送装置(TEn)との衝突なしに、予め設定されている移動によって前記衝突区間(KZ)から再び離れることができるか否かが検査され、否定的な場合は、当該侵入が拒否されることによって、前記衝突区間(KZ)が、割り当てられた前記移動経路(BPn)に沿った複数の前記搬送装置(TEn)の移動の制御時に考慮されることを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の方法。
  12. 優先度が、複数の搬送装置(TEn)に割り当てられ、1つの衝突区間(KZ)への侵入が、最も高い優先度を有する1つの搬送装置(TEn)に最初に許可されることによって、前記衝突区間(KZ)が、割り当てられた前記移動経路(BPn)に沿った複数の前記搬送装置(TEn)の移動の制御時に考慮されることを特徴とする請求項1~11のいずれか1項に記載の方法。
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