JP5623039B2 - 動的に可変の駆動範囲を有する搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、１次側部分と、駆動目的のためにそれぞれ１次側部分に磁気的に結合されている少なくとも第１または第２の２次側部分と、２次側部分の駆動制御のための制御装置とを備えた搬送装置に関する。更にまた、本発明は、１次側部分と共に少なくとも第１および第２の２次側部分を磁気的に駆動するための相応の方法に関する。

搬送装置は、例えば工作物ホルダをこれに配置された工作物と共に搬送し、かつ正確に位置決めするために用いられる。この種の搬送装置は、コンベヤ部品としての使用および／またはコンベヤ区間に沿った使用も可能である。とりわけ、コンベヤ区間に沿っては、１つ以上の加工ステーションと、好ましくはリニアモータによる位置決め駆動を有する１つ以上の位置決めモジュールとが配置されているとよい。しかし、更に搬送装置は、例えば貨物または人の輸送のためにも、分散配置、長距離およびネットワークシステム（種々の様式の搬送システム）において使用可能である。

工作物ホルダのためのこの種の搬送装置は公知である（例えば、特許文献１参照）。それ自体は電磁リニア駆動装置のコイルシステムのリニア移動磁界の発生のために存在する第１の部分が、コンベヤシステムから位置決めモジュールへの引き継ぎ時に工作物ホルダの位置検出および／または保持のためにも共通に利用可能であることによって、相応の測定システムの別々の取り付けおよび／または従来の停止装置を省略することができ、したがって組み込みスペース、構造編成および設備費用を低減することができる。

更に、工作物ホルダのための位置決めモジュールおよび工作物ホルダのための搬送装置が公知である（例えば、特許文献１）。精度を損なうことなしに、位置決めモジュールにおいて工作物ホルダの位置決めを簡単化できるように、各工作物ホルダにリニア駆動装置の１次側要素または２次側要素が設けられている。

例えば、３相モータを有する公知の搬送装置においては、例えば各相グループが固定的に割り当てられた制御器に固定的に配線されている。直列に配置された複数のモータが、それぞれ規定された駆動範囲およびセンサ範囲において、相応に割り当てられた制御器を介して制御される。しかし、この種のシステムにおける欠点は、各２次側部分もしくは各工作物ホルダが、１次側部分に沿って的確に移動され得るように、１次側部分の固定された範囲に割り当てられていなければならないことにある。したがって、場合によっては、個々の２次側部分もしくは工作物ホルダの間において比較的大きな間隔が保たれなければならない。更に、全ての２次側部分が、固定的に予め与えられた制御規則にしたがって１次側部分に沿って移動される。それによって、一般には比較的低い位置決め精度しか達成することができない。

独国特許第１０１５０３１９号明細書 独国特許出願公開第１０１５０３１８号明細書

そこで、本発明の課題は、搬送装置の処理量を高め、必要な場合には位置決め精度も改善することにある。

この課題は、本発明によれば、１次側部分と、駆動目的のためにそれぞれ１次側部分に磁気的に結合されている少なくとも第１および第２の２次側部分と、２次側部分の駆動制御のための制御装置とを備えた搬送装置において、この制御装置によって、第１の２次側部分の駆動が１次側部分の第１の範囲において第１の制御規則にしたがって制御可能であり、第２の２次側部分の駆動が１次側部分の第２の範囲において第１とは異なる第２の制御規則にしたがって制御可能であり、かつ第１の範囲を第２の範囲から分離する境界がこの制御装置によって動的に可変である搬送装置によって解決される。

更に、本発明によれば、１次側部分により少なくとも第１および第２の２次側部分を磁気的に駆動するための方法において、第１の２次側部分の駆動が１次側部分の第１の範囲において第１の制御規則にしたがって制御可能であり、第２の２次側部分の駆動が１次側部分の第２の範囲において第１とは異なる第２の制御規則にしたがって制御可能であり、かつ第１の範囲を第２の範囲から分離する境界が、動的に変化させられる方法が提供される。

１次側部分の複数の駆動範囲の複数の境界を動的に移動することによって、複数の２次側部分を唯一の１次側部分に沿って互いに独立に移動させ、この移動にともなって１次側部分のそれぞれの駆動範囲も移動することが可能である。それにより、２つの２次側部分の間の間隔を短縮することができ、したがって搬送装置の処理量を高めることができる。原理的には、１つの（間隙のない）２次側棒も共に移動可能である（例：棒にロックされているもしくは棒から解放されている２次側部分としてのトラックを有するガードレールに沿ったトラック列）。

１つのセンサ装置が１次側部分に固定されていて、制御装置によってこのセンサ装置が同様に動的に複数のセンサ範囲に区分可能であることによって、１次側部分の第１の範囲に第１のセンサ範囲が割り当てられていて、１次側部分の第２の範囲に第２のセンサ範囲が割り当てられているとよい。それにより、１つのセンサ範囲も電子的に１つの２次側部分の移動に追従できる。この種の直接モータシステムの駆動範囲およびセンサ範囲の動的な移動によって、２次側部分の交換をともなう電子的な送りが実現可能である。

センサ装置が、磁気的原理に基づいて絶対位置情報を供給するとよい。この場合に、２次側部分もしくは工具ホルダが永久磁石を有し、永久磁石の絶対位置が１次側のセンサにより検出されるとよい。このために、例えば永久磁石によって影響を及ぼされるセンサ部分の位置を走行時間測定によって求めることができる。これによって、簡単で且つ影響を受けにくいセンサシステムが実現される。

第１の２次側部分が同時に第２の２次側部分と共に移動可能であるのが、特に有利である。とりわけ、両２次側部分を１次側部分によって同期して移動させることができる。したがって、２つ以上の２次側部分を同時に１つの方向に移動させることができることから、搬送または加工のための２つの２次側部分間の間隔を減少させることができる。駆動範囲の戻り移動は、完全に機械的な移動なしに行なわれ、２次側部分に１次側部分の新たな駆動範囲が割り当てられるだけである。この場合に、制御器間もしくは制御範囲間の同期化が行なわれる。それゆえ、本発明による搬送装置における移動経過は、スパイラル送り、戻りストロークのない歯付ベルト送り、戻りストロークのないチェーン送りもしくは戻りストローク付きのタクト送りに相当する。駆動範囲およびセンサ範囲の動的な移動の際に、それ自体は固定された配線範囲の１次側要素（コイルグループ）の電子的切換だけが必要である。

１次側部分の２つの範囲の間の境界が、第１および／または第２の２次側部分の移動にともなってすぐに共に移動可能であるとよい。それによって、２つの２次側部分の間に、１次側部分の利用されない範囲が僅かだけ残る。

更に、各２次側部分が、それに対応した１次側部分のそれぞれの範囲において、予め与えられた位置に対してそれぞれ個別の位置オフセットでもって移動可能であるとよい。この位置オフセットは、例えば特殊な工作物ホルダもしくは工作物ホルダ上の特殊な工作物に関係する。このオフセットは、１次側部分のそれぞれ割り当てられた範囲において２次側部分もしくは工作物ホルダの全移動の間一緒に移動し、もしくは一緒に考慮される。それにより、工作物を全搬送範囲にわたって精密に位置決めすることができる。

更に、第１の２次側部分が１次側部分から去るや否や、制御装置によって１次側部分の第１の範囲を第２の２次側部分の駆動のために割り当てることが可能である。それにより、１次側部分の１つの定められた範囲における複数の２次側部分の移動を、常に同じやり方で制御することができる。場合によっては、複数のオフセット値をそれらに対応する複数の範囲に引き継ぐことができる。

図１は本発明による搬送装置の原理図である。 図２は更に先へ搬送された２次側部分を有する図１の搬送装置を示す原理図である。 図３は更に先への搬送および新たな２次側部分の引き継ぎ後における図２の搬送装置を示す原理図である。

ここで、本発明を添付図面に基づいて更に詳細に説明する。

以下において詳述する実施例は、本発明の好ましい実施形態である。

図１の例によれば、搬送装置として１次側部分Ｐを有する直線モータシステムが設けられている。この１次側部分Ｐは一体構造に構成されていて、搬送方向（図１における水平方向）に沿って多数のコイルおよび永久磁石を有する。これらのコイルは、例えば３相モータ用に３組にまとめられている。この１次側部分Ｐには、センサＧが取り付けられている。センサＧの信号は、搬送移動の制御（フィードバック制御）のために用いられる。１つ以上の制御器が、１次側部分Ｐの複数のコイルをセンサＧの複数の信号に応じて制御する。

この搬送装置は、この例では機械式の搬送システムに組み込まれている。したがって、例えば１次側部分ＰもしくはセンサＧの両端面にそれぞれ１つのコンベヤベルトが存在する。これらの付加的な搬送システムは、図１ないし３には示されていない。

複数の工作物ホルダの搬送が、ここでは右から左へ向けて行なわれる。搬送装置もしくはモータシステムの左側においては、矢印ＰＦ０が示すように、２次側部分Ｓ０がセンサＧもしくは１次側部分Ｐの範囲から去る。１次側部分Ｐには、今や２つの２次側部分Ｓ１およびＳ２が存在する。これらは、１次側部分Ｐによって矢印ＰＦ１およびＰＦ２に従って移動させられる。他の２次側部分Ｓ３は、まだ１次側部分Ｐの影響範囲になく、前方ストッパＶによって押しとどめられる。

ここでは搬送装置が上から見た図で考察され、２次側部分Ｓ０ないしＳ３はそれぞれＬ字形の形状を持つ。１次側部分ＰもしくはセンサＧに向けられている各２次側部分の垂直壁には、それぞれ１つの永久磁石ＰＭが配置されている。

個々の工作物は、工作物ホルダもしくは２次側部分Ｓ０ないしＳ３によって正確に加工位置ＢＰに搬送されるべきである。この加工位置は、図１ないし３に鎖線ＢＰで示されている。移動の調節のために、各２次側部分Ｓ０ないしＳ１がセンサＧと協力動作をする。この場合には、センサＧが絶対位置信号を供給する。

この例では、１次側部分の駆動範囲に両２次側部分Ｓ１およびＳ２が存在する。共通な１次側部分Ｐにもかかわらず、両２次側部分Ｓ１およびＳ２を互いに個別に移動することを可能にするために、両２次側部分Ｓ１およびＳ２がそれぞれ専用の制御器もしくは制御器範囲によって駆動される。このために１次側部分ＰおよびセンサＧが、同様にそれぞれ２つの部分Ｐ１およびＰ２もしくはＧ１およびＧ２に区分される。移動方向に対して垂直に延びる共通の境界ＧＲが、センサ範囲Ｇ１が割り当てられている１次側部分Ｐ１を、センサ範囲Ｇ２が割り当てられている１次側部分Ｐ２から分離する。範囲Ｐ１およびＧ１は２次側部分Ｓ１の駆動のために用いられ、範囲Ｐ２およびＧ２は２次側部分Ｓ２の駆動のために用いられる。範囲Ｐ２およびＧ２のセクションはストッパもしくは搬入部の機能を持つ。このセクションは、二重矢印ＤＰで示されているように、２次側部分Ｓ２をコンベヤベルトから受け取って、２次側部分Ｓ１または加工位置ＢＰに対して相対的に予め定められた位置に運び込む。

範囲Ｇ１およびＰ１によって実現されている駆動は、２次側部分Ｓ１の移動のために用いられる。２次側部分Ｓ１は加工位置ＢＰへ移動させられ、そこに定められた時間だけ停止し、それから更に搬送される。範囲Ｇ１／Ｐ１もしくはＧ２／Ｐ２が異なる制御器によって制御されることから、２次側部分Ｓ１およびＳ２は互いに独立に移動することができる。範囲Ｇ１／Ｐ１による駆動は、第1に加工位置ＢＰにおける工作物の正確な位置決めに役立つ。

工作物の加工後に２次側部分Ｓ１が、図２にしたがって、左に向けて更に運ばれる。２次側部分Ｓ１が搬送装置を去ってしまうまで２次側部分Ｓ２が待つ必要がないようにするために、境界ＧＲが２次側部分Ｓ１の移動にともなって左に向けて移動される。それによって駆動範囲Ｐ２／Ｇ２が延長され、駆動範囲Ｇ１／Ｐ１が短縮される。それにより、２次側部分Ｓ２が短い間隔で２次側部分Ｓ１を追い（二重矢印ＤＰ参照）、加工位置ＢＰに運び込まれる。今や、範囲Ｇ２／Ｐ２が加工位置ＢＰの位置決め機能を引き継ぎ、範囲Ｇ１／Ｐ１が後に続くコンベヤベルトへの搬出機能を引き受ける。搬出と位置決めとが同時に行なわれる。

図３は、搬出位置における２次側部分Ｓ１および加工位置ＢＰにおける２次側部分Ｓ２を示す。駆動装置の１次側部分が２つに区分されているために、１次側部分の搬入部に今や２次側部分Ｓ３が受け入れることができる一方で、２次側部分Ｓ２が加工位置ＢＰにおいて停止する。このために両駆動範囲間の境界ＧＲが、動的に新たにセットされなければならない。このためには原理的に２つの可能性が存在する。２次側部分Ｓ２に動的に変えられた範囲Ｇ１／Ｐ１が割り当てられ、２次側部分Ｓ３に範囲Ｇ２／Ｐ２が割り当てられるか、あるいは範囲Ｇ２／Ｐ２が２次側部分Ｓ２にそのまま割り当てられ、かつ２次側部分Ｓ３に範囲Ｇ１／Ｐ１が割り当てられるかのいずれかである。後者の場合には、範囲Ｇ１／Ｐ１が範囲Ｇ２／Ｐ２の右側にある。結局、それぞれの割り当ては制御ロジックの問題にすぎない。

図３における２次側部分の位置は、ほぼ図１の２次側部分に対応する。しかし、個々の２次側部分のそれぞれが１つの位置だけ左側に移動させられている。それにともなって、前方ストッパＶには新たな２次側部分Ｓ４が設置されるのに対して、その間に前方ストッパＶから開放された２次側部分Ｓ３が、今や駆動装置の右側部分におけるストッパの前方位置にある。２次側部分Ｓ２は位置決め部にあり、２次側部分Ｓ１が上述のように搬出口にある

したがって、本発明によれば、第２のモータの相配線が、定められた時点で、その前に第１のモータを調節する第１の制御器に接続される。駆動範囲もしくは制御器範囲のこの動的な移動によって、２次側部分の同期化を達成することができる。したがって、２つの２次側要素の同期移動がほぼ等しい間隔で可能になる。このようにして、２つの２次側要素の同時移動のためのいわゆる「機械的曲線」（例えばスパイラル駆動またはラチェット駆動）が「電子曲線」によって模擬される。

同期移動後に駆動範囲およびセンサ範囲の境界が再び動的に新たにセットされるので、後続の２次側部分との新たな同期化を円滑に行なうことができる。

事前に設定されたシステムによって位置決めおよび繰り返し精度が公知のシステムに比べて容易に１０倍改善される。この正確な位置決めシステムの他の有利な利点は、障害をより簡単に取り除くことができることにある。なぜならば、工作物ホルダが、機械的な運搬の場合と違って、櫛形部材もしくは熊手状部材によって自由にアクセス可能であり、システムから取り出し可能であるからである。

純粋に機械的な移動形態に対する他の利点は、より短いサイクルにある。なぜならば、固定の間隔もしくは厳密な同期位置が必要でないからである。同様に、機械的な製造誤差がある場合にオフセット調整を行なうことによって、例えば機械式のスパイラル送りと比べて高い動特性および精度を得ることができる。というのは、場合によって生じ得る位置オフセットを容易に第１の制御範囲から更に第２の制御範囲へ届け得るので、搬送装置の全通過中における個々の２次側部分の間隔もしくは移動を個別的にオフセットに応じて行なうことができるからである。

今までに公知の解決策においては、同時に２つの２次側要素を１つのモータ範囲において制御することができないために、１つのサイクル全体において常に空走行が考慮されなければならなかった。これは、新しい工具ホルダが位置決め範囲に受け入れられ得る前に、１つの工具ホルダが先ず位置決め範囲から運び出されなければならないことを意味する。この種の「空走行」は、提案した解決策によればもはや必要でない。なぜならば、制御範囲の動的な移動によって２つの工作物ホルダの移動の同期化が可能になるかである。これは、位置決めと同時に工具ホルダもしくは２次側部分の交換が可能であることも意味する。

上述した例は、唯一の１次側部分の助けのもとでの調節範囲の動的な移動による２つの工作物ホルダの搬送に関する。しかし、１次側部分を２つよりも多い駆動範囲に区分することができるので、２つよりも多い工作物ホルダを短い間隔で互いに独立にもしくは互いに同期させて移動させることができる。更に、この搬送システムは貨物および人の輸送にも使用可能である。

ＢＰ 加工位置
Ｇ センサ装置
Ｇ１ 第１のセンサ範囲
Ｇ２ 第２のセンサ範囲
ＧＲ 第１および第２の範囲の間を分離する境界
Ｐ １次側部分
Ｐ１ １次側部分の第１の範囲
Ｐ２ １次側部分の第２の範囲
ＰＭ 永久磁石
Ｓ０ ２次側部分
Ｓ１ 第１の２次側部分
Ｓ２ 第２の２次側部分
Ｓ３ ２次側部分
Ｓ４ ２次側部分
Ｖ 前方ストッパ

Claims (9)

1. １次側部分（Ｐ）と、
   駆動目的のためにそれぞれ１次側部分（Ｐ）に磁気的に結合されている少なくとも第１および第２の２次側部分（Ｓ１，Ｓ２）と、
   これらの２次側部分の駆動制御のための制御装置と、
   を備えた搬送装置において、
   前記制御装置によって、第１の２次側部分（Ｓ１）の駆動が１次側部分（Ｐ）の第１の範囲（Ｐ１）において第１の制御規則にしたがって制御可能であり、第２の２次側部分（Ｓ２）の駆動が１次側部分（Ｐ）の第２の範囲（Ｐ２）において第１とは異なる第２の制御規則にしたがって制御可能であり、かつ
   第１の範囲（Ｐ１）を第２の範囲（Ｐ２）から分離する境界（ＧＲ）が前記制御装置によって、第１の範囲（Ｐ１）が短縮されるとともに、第２の範囲（Ｐ２）が延長されるように動的に可変であることを特徴とする搬送装置。
2. １つのセンサ装置（Ｇ）が、１次側部分（Ｐ）に固定されていて、前記制御装置によってこのセンサ装置（Ｇ）が同様に動的に複数のセンサ範囲（Ｇ１，Ｇ２）に区分可能であることによって、１次側部分（Ｐ）の第１の範囲（Ｐ１）に第１のセンサ範囲（Ｇ１）が割り当てられていて、１次側部分（Ｐ）の第２の範囲（Ｐ２）に第２のセンサ範囲（Ｇ２）が割り当てられている請求項１記載の搬送装置。
3. 前記センサ装置（Ｇ）が、磁気的原理に基づいて絶対位置情報を供給する請求項２記載の搬送装置。
4. 第１の２次側部分（Ｓ１）が、第２の２次側部分（Ｓ２）と共に同時に移動可能である請求項１乃至３の１つに記載の搬送装置。
5. 前記境界（ＧＲ）が、第１および第２の２次側部分（Ｓ１，Ｓ２）の少なくとも一方と共に移動可能である請求項１乃至４の１つに記載の搬送装置。
6. 各２次側部分（Ｓ１，Ｓ２）が、１次側部分（Ｐ）のそれぞれの範囲において、予め与えられた位置に対してそれぞれ個別の位置オフセットでもって移動可能である請求項１乃至５の１つに記載の搬送装置。
7. 両２次側部分（Ｓ１，Ｓ２）が、１次側部分（Ｐ）によって同期して移動可能である請求項１乃至６の１つに記載の搬送装置。
8. 第１の２次側部分（Ｓ１）が、１次側部分（Ｐ）から去るや否や、１次側部分（Ｐ）の第１の範囲（Ｐ１）が、前記制御装置によって第２の２次側部分（Ｓ２）にそれの駆動のために割り当て可能である請求項１乃至７の１つに記載の搬送装置。
9. １次側部分（Ｐ）により少なくとも第１および第２の２次側部分（Ｓ１，Ｓ２）を磁気的に駆動するための方法において、
   第１の２次側部分（Ｓ１）の駆動が、１次側部分（Ｐ）の第１の範囲（Ｐ１）において第１の制御規則にしたがって制御可能であり、第２の２次側部分（Ｓ２）の駆動が１次側部分（Ｐ）の第２の範囲（Ｐ２）において第１とは異なる第２の制御規則にしたがって制御可能であり、かつ
   第１の範囲（Ｐ１）を第２の範囲（Ｐ２）から分離する境界（ＧＲ）が、第１の範囲（Ｐ１）が短縮されるとともに、第２の範囲（Ｐ２）が延長されるように動的に変化させられることを特徴とする方法。
   
   

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