KR20190138603A - 운반 위치에서 운반 유닛을 전달하기 위한 방법 및 지상 1차 리니어 모터 - Google Patents

운반 위치에서 운반 유닛을 전달하기 위한 방법 및 지상 1차 리니어 모터 Download PDF

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비＆알 인더스트리얼 오토메이션 게엠베하
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Abstract

제1 운반 섹션(Am)으로부터 제2 운반 섹션(An)으로 편향되도록 운반 유닛(Tn)이 자기적으로 조정되는 운반 위치를 지상 1차 리니어 모터내에 구현하기 위해, 상기 운반 영역에서 상기 운반 유닛(Tn)의 상기 제1 측부에 조종 효과(L)를 발생시키기 위해 상기 제1 측부에서 운반 유닛(Tn)과 상호 작용하는 구동 코일(7,8)에 고정자 전류(iA1, iA2)가 공급되고, 상기 고정자 전류는 전자기 횡 방향 하중(FEMS1, FEMS2)만을 발생시키거나 운반 유닛(Tn)의 이동 방향(x)에 대해 제동하중(FB)만을 발생시키거나 상기 전자기 횡 방향 하중과 제동하중의 조합을 발생시킨다.

Description

운반 위치에서 운반 유닛을 전달하기 위한 방법 및 지상 1차 리니어 모터{METHOD AND LONG- STATOR LINEAR MOTOR FOR TRANSFERRING A TRANSPORT UNIT AT A TRANSFER POSITION}
본 발명은, 운반 위치의 영역에서 운반 유닛의 이동 방향을 따라 앞뒤에 배열된 다수의 구동 코일을 갖는 제1 운반 섹션으로부터 운반 위치의 영역에서 운반 유닛의 이동 방향을 따라 앞뒤에 배열된 다수의 구동 코일을 갖는 제2 운반 섹션까지 운반 위치에서 지상 1차 리니어 모터의 운반 유닛을 운반하는 방법으로서, 상기 운반 유닛의 각각의 측부 상에 여자 자석이 배열되고, 고정자 전류를 구동 코일속으로 공급하여 전자기장을 발생시켜서 상기 운반 유닛을 상기 이동 방향을 따라 이동시키기 위해 상기 여자 자석은 구동 코일과 상호 작용하고, 상기 전자기장은 상기 운반 유닛상의 여자 자석과 상호 작용하며, 상기 운반 유닛의 적어도 하나의 측부에서 상기 운반 위치의 운반 영역내에서 적어도 하나의 구동 코일속에 상기 고정자 전류가 공급되고, 상기 고정자 전류는 상기 고정자 전류의 추진 하중 - 형성 전류 성분 및/또는 횡 방향 하중 - 형성 전류 성분에 의해 상기 운반 유닛상에서 조종 효과를 발생시키는 방법에 관한 것이다.
거의 모든 현대식 생산 공장에서 운반 장치들을 이용하여 개별 생산 스테이션들사이에서 심지어 상대적으로 긴 운반 경로에 걸쳐서 부품 또는 구성 요소를 이동시켜야 한다. 이를 위해, 다양한 운반기 또는 컨베이어 시스템이 알려져 있다. 이러한 목적을 위해 다양한 설계의 연속 컨베이어들이 자주 사용된다. 종래기술의 연속 컨베이어는 전기 구동체의 회전 운동이 컨베이어 벨트의 직선 운동으로 변환되는 다양한 실시예의 컨베이어 벨트이다. 상기 종래기술 연속 컨베이어에 있어서, 유연성이 상당히 제한되며, 특히 개별 운반 유닛의 개별 운반이 불가능하다. 이러한 상황을 개선하고 현대적이며 유연한 운반 장치에 관한 요구를 충족시키기 위해, 소위 지상 1차 리니어 모터(LLM)가 종래기술의 연속 컨베이어를 대체하여 점점 더 많이 사용되고 있다.
지상 1차 리니어 모터(long stator linear motor)에서, 고정자(stator)를 형성하는 복수의 전기 구동 코일이 운반 경로(transport route)를 따라 배열된다. 운반 유닛은 운반 유닛위에 배열되고 영구 자석 또는 구동 코일과 상호 작용하는 전기 코일 또는 단락 권선으로서 다수의 여자 자석을 가진다. 지상 1차 리니어 모터는 자체 여자(self excited)되거나 외부에서 여자되는 동기식 기계 또는 비동기식 기계로서 설계될 수 있다. 발생된 자기 플럭스를 조절하기 위해 운반 유닛의 영역에서 개별 구동 코일을 작동시키면, 운반 유닛의 여자 자석에 의해 추진 하중이 생성되고 운반 유닛은 운반 경로를 따라 이동할 수 있다. 또한, 운반 경로를 따라 복수의 운반 유닛을 배열할 수 있으며, 운반 유닛의 이동은 개별적으로 제어되거나 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 지상 1차 리니어 모터는 특히 운동(속도, 가속)하는 전체 작업 영역의 더 양호하고 유연한 활용, 운반 경로를 따라 운반 유닛의 이동에 대한 개별 조정/제어, 개선된 에너지 이용, 마모 부품의 갯수가 감소하여 유지 보수 비용의 감소, 운반 유닛의 간단한 교환, 효율적인 감시와 결함 탐지 및 제품 흐름의 최적화의 특징을 가진다. 상기 지상 1차 리니어 모터의 예는 문헌 제 WO 2013/143783A1호, 제US 6,876,107 B2호, 제 US 2013/0074724A1호 또는 제 WO 2004/103792 A1호에 공개된다.
제 US 2013/0074724A1호 또는 제 WO 2004/103792A1호에 의하면, 고정자의 구동 코일은 운반 경로의 상측부에 배열된다. 영구 자석은 운반 유닛의 하측부에 배열된다. 문헌 제 WO 2013/143783A1호, 제US 6,876,107 B2호에 의하면, 영구 자석은 중앙에 배열된 구동 코일의 양쪽 측부에 제공되며, 영구 자석은 지상 1차 리니어 모터의 고정자를 둘러싸고, 구동 코일은 양쪽 측부 위에 배열된 영구 자석과 상호 작용한다.
운반 유닛은 예를 들어 문헌 제 WO 2013/143783A1호, 제US 6,876,107 B2호에서와 같이 안내 롤러 또는 제 WO 2004/103792A1호에서와 같이 자기 안내에 의해 운반 경로를 따라 안내된다. 자기 안내에 있어서, 운반 유닛의 양쪽 측부에 안내 자석이 제공되며, 상기 자석은 운반 경로상에서 마주보게 배열된 안내 로드(guide rods)와 상호 작용한다. 상기 안내 로드는 안내 자석의 자기 회로를 폐쇄하는 자기 요크(yoke)를 형성한다. 따라서, 이렇게 하여 형성된 자기 안내 회로는 운반 유닛의 횡 방향 운동을 상쇄하며, 운반 유닛이 횡 방향으로 안내된다. 유사한 자기 횡 방향 안내가 또한 문헌 제 US 6,101,952 A호에 공개된다.
Khong, P.C. 씨 등의 "지상 1차 리니어 모터에서 원동기(Mover)의 자기유도"에 관한 산업적 적용에 관한 IEEE 트랜잭션(Industry Applications on IEEE applications) vol. 47, no. 3, 2011년 5월/6월, p. 1319-1327에 의하면, 지상 1차 리니어 모터의 운반 유닛에 과한 자기 안내가 설명된다. 고정자 전류는, 안내를 위해 운반 유닛을 기준 위치에 유지하기 위해 기준 위치로부터 벗어난 운반 유닛의 편차를 상쇄하는 횡 방향 하중을 발생시킨다.
많은 운반 장치들에서 운반장치들의 복잡하고 지능적인 경로 계획 또는 경로 실현을 위하여 두 개의 측부들을 가진 경로 부분들로부터 한 개의 측부를 가진 경로 부분으로 운반 위치들 또는 턴아웃(turnout) 형태의 운반 위치들이 요구된다. 지금까지 상기 운반 위치는 종종 추가적인 기계적 트리거(trigger) 장치에 의해 실현되었다. 문헌 제 US 2013/0074724 A1호에 의하면 상기 예는 이동 가능한 편향 암(arm) 또는 턴테이블에 의해 기계적으로 트리거되는 턴아웃 형태를 가진다.
그러나, 턴아웃을 트리거하기 위해 추가적인 보조 전기 코일이 사용되는 운반 장치가 공지된다. 예를 들어, 문헌 제 US 6,101,952A 호에 의하면, 보조 코일이 자기 안내 회로의 자기 요크 상에 배열되고, 문헌 제 US 2013/0074724 A1호에 의하면 보조 코일이 운반 경로 상에 횡 방향으로 배열된다. 두 경우들에 있어서, 자기 플럭스가 보조 코일에 의해 자기 안내 회로로 공급(impressed)되며, 상기 플럭스는 운반 유닛을 한 방향으로 향하게 하는 횡 방향 하중을 발생시킨다. 그러나, 보조 코일이 추가로 설치되고 전기적으로 공급되며 작동됨에 따라 부가적인 보조 코일은 운반 장치를 구현하기 위한 노력을 증가시킨다. 또한, 상기 목적을 위해 운반 유닛에 별도의 안내 자석이 필요하다.
문헌 제 DE 1 963 505A1 호, 제 WO 2015/036302A1 호 및 제 WO 2015/042409 A1 호에 의하면, 추가적인 보조 코일을 요구하지 않는 지상 1차 리니어 모터의 자기적으로 활성화된 턴아웃이 설명된다. 상기 지상 1차 리니어 모터에서, 운반 유닛의 여자 자석들이 양쪽 측부에 배열된 구동 코일들사이에 배열된다. 턴아웃의 영역에서, 구동 경로의 한쪽에서만 구동 코일에 대해 전류를 인가하여 횡 방향 하중이 발생될 수 있으며, 상기 횡 방향 하중에 의해 운반 유닛은 턴아웃의 영역에서 조향되어 턴아웃 다음에서 운반 유닛은 운반 경로를 따라 더 멀리 이동한다. 턴아웃이 트리거되어 턴아웃의 영역에 있는 구동 코일은 운반 유닛이 추가로 이동해야 하는 운반 경로의 측부에서만 활성화된다. 다른 한쪽의 구동 코일이 비활성화되거나(문헌 제 DE 1 963 505A1 호) 역전된 극성을 갖는다(문헌 제 WO 2015/036302 A1 호). 그러나 이러한 구성은 문제점을 가진다. 턴아웃의 영역에서 한쪽 측부의 구동 코일이 제어를 위해 단지 비활성화된 경우에, 턴아웃 영역에 있는 운반 유닛은 추진 하중의 절반을 잃게 되어 턴아웃의 영역은 감소된 속도를 가지며 통과할 뿐이다. 그 결과, 상기 턴아웃 영역에는 운반 장치를 제어하기 위해 불리할 수 있은 운반 유닛의 혼잡이 발생될 수 있다. 극성 반전(polarity reversal)은 순전히 정적이며 특정한 특정 횡 방향 하중이 활성화되거나 비활성화될 수 있다. 극성을 반전시키면, 특정 횡 방향 하중이 턴아웃 영역에 설정될 수 있다. 턴아웃 운동 과정 동안에 안전을 위해 횡 방향 하중이 과도하게 작용하면 마찰이 증가하고 마모가 증가한다. 이에 따라 운반 유닛의 기계적 크기가 정해져서 운반 유닛은 더 커지고 무겁고 비싸게 된다. 또한, 운반 유닛의 기계적 부품, 특히 기계적 안내 부재의 마모가 증가된다. 반면에, 횡 방향 하중이 더 작게 선택되면, 예를 들어 부하를 가진 운반 유닛이 가정한 것보다 무거우면, 턴아웃 운동의 안전이 감소된다. 따라서, 지상 1차 리니어 모터의 작동을 위한 턴 아웃을 트리거하기 위해 극성을 반전시키는 것은 다소 불리하다.
문헌 제 EP 3 109 998 A1 호에 의하면, 지상 1차 리니어 모터의 구동 코일에 의해 전자기적으로 활성화되는 턴아웃 트리거링(turnout triggering)이 공지된다. 고정자 전류는 한쪽 측부의 구동 코일 내에서 운반 위치의 전달 영역에 공급되고, 고정자 전류는 운반 유닛에 작용하는 추진 하중을 형성하는 하중 성분 및/또는 횡 방향 하중을 형성하는 하중 성분을 발생시켜서 조향 효과를 발생시키며, 상기 조향 효과는 추진 운동을 제공하고 운반 유닛에 작용하는 추진 하중과 중첩된다. 물론, 추진 하중은 고정자 전류에 의해 발생되기 때문에, 고정자 전류는 추진 하중 및 조향 효과 모두를 생성해야 한다. 그러나, 구동 코일에 전류를 공급하는 지상 1차 리니어 모터의 전원 유닛은 전원과 관련하여 제한되므로, 특정 최대 전류를 제공할 뿐이다. 그러므로, 적어도 운반 영역에서 이용 가능한 전류는 추진 하중을 발생시키기 위해 충분히 사용될 수 없다. 일반적으로, (가속 스텝(step) 또는 흔들림(jerk)을 초래할 수 있는) 추진 하중의 스텝은 필요 없기 때문에, 운반 영역 외부에서 추진 하중에 사용할 수 있는 전류가 제한된다. 이 문제를 해결하기 위해, 전원과 관련하여 전원 유닛을 강화하여 더 큰 전류를 허용한다. 그러나, 지상 1차 리니어 모터는 다수의 구동 코일을 포함하기 때문에(수백 또는 수천 개의 숫자가 흔함), 상기 하드웨어 변경은 지상 1차 리니어 모터의 총 비용을 상당히 증가시킬 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 지상 1차 리니어 모터의 전원 유닛의 이용 가능한 전력이 더욱 양호하게 이용되어 운반 유닛을 조종하기 위한 운반 위치에서 구동 코일의 고정자 전류를 생성하는 지상 1차 리니어 모터 형태의 운반 장치를 특정하는 것이다.
상기 목적을 위해, 본 발명에 의하면, 운반 영역내에서 운반 유닛의 제1 측부에서 운반 유닛과 상호작용하는 구동 코일로 고정자 전류를 공급하고, 상기 제1 측부에 조종 효과를 발생시키며, 상기 고정자 전류는 단지 전자기 횡 방향 하중을 발생시키거나 운반 유닛의 이동 방향에 대해 제동 하중을 발생시키거나 전자기 횡 방향 하중과 제동 하중의 조합을 발생시킨다. 이렇게 하여 상기 제1 측부에서 운반 유닛에 대한 조종 효과를 발생시키기 위해 전자기 추진 하중을 발생시키기 위한 전기 에너지가 제공될 필요가 없다. 따라서, 상기 제1 측부에서 구동 코일에 에너지를 공급하기 위한 지상1차 리니어 모터의 전원 유닛의 전체 가용 전력은 조종 효과를 형성하기 위해 제공될 수 있다. 이렇게 하여 모든 전기 에너지가 조종 효과의 생성을 위해 공급될 수 있고 운반 유닛의 더욱 안전한 조종(steering)이 달성될 수 있기 때문에, 조종 효과 자체가 또한 증가될 수 있다.
전자기 횡 방향 하중이 반대쪽 제2 측부에서 발생하거나 이동 방향(또는 양쪽 모두)에서 전자기 추진 하중이 발생하는 지 여부는 중요하지 않고 상기 제2 측부의 구동 코일에 에너지를 공급하지 않게 하여 상기 제2 측부에서 하중이 전혀 발생하지 않는지 여부는 중요하지 않다.
본 발명이, 본 발명의 예시적이고 개략적이며 비 제한적인 바람직한 실시예를 도시하는도 1 내지 도 5를 참고하여 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 지상 1차 리니어 모터 형태의 운반 장치를 도시하는 도면.
도 2는 지상 1차 리니어 모터의 설계 및 전기적 구조를 도시하는 도면.
도 3은 지상 1차 리니어 모터의 제어 개념을 도시하는 도면.
도 4는 운반 위치에서 운반 유닛을 운반하고 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예를 도시하는 도면.
도 5는 운반 위치에서 운반 유닛을 운반하고 본 발명에 따른 방법의 제2 실시예를 도시하는 도면.
도 1은 지상 1차 리니어 모터(long stator linear motor) 형태의 운반 장치(1)의 예를 도시한다. 운반 장치(1)는 운반 장치(1)를 형성하도록 결합되는 다수의 운반 섹션(A1 ... A9)들로 구성된다. 상기 모듈 구조체는 운반 장치(1)의 매우 유연한 설계를 가능하게 하지만, 또한, 운반 장치(1) 상에서 이동하는 운반 유닛(T1 ... Tn)은 하나의 운반 섹션(A1 ... A9)에서 다른 운반 섹션으로 운반되는 복수의 운반 위치(U1 ... U9)들을 요구한다(명확한 이해를 위해 도 1에서 모든 운반 유닛들이 도면부호를 가지는 것은 아니다). n은 존재하는 운반 유닛의 갯수를 나타내는 부호이다.
운반 장치(1)는 각각의 운반 섹션(A1 ... A9)이 그 자체가 공지된 방식으로 지상 1차 리니어 모터의 긴 고정자(long stator)의 일부분을 형성하는 지상 1차 리니어 모터로서 설계된다. 또한, 운반 섹션(A1 ... A9)은 개별 운반 섹션(transport segment)(TS)으로 구성될 수 있고, 각 운반 섹션(TS)은 다수의 구동 코일을 가진다. 따라서, 운반 섹션(A1 ... A9)을 따라, (도 3을 참고할 때) 운반 유닛(T1 ... Tn) 위에서 여자 자석과 상호작용하는 다수의 전기 구동 코일들이 공지된 방식에 따라 길이 방향(x)으로 배열된다(명확한 이해를 위해 도 1에 도시되지 않는다).동등하게 공지된 방식에 따라, 구동 코일(7,8)의 전기 고정자 전류(iA)를 제어하면, 각각의 운반 유닛(T1 ... Tn)을 위한 추진 하중(FV)이 발생되어 운반 유닛(T1 ... Tn)을 운반 섹션(A1 ... A9)를 따라 길이 방향(x)을 향해 즉 운반 경로를 따라 이동시킨다. 각각의 운반 유닛(T1 ... Tn)은 다른 운반 유닛(T1 ... Tn)에 의해 개별적으로(속도, 가속도, 경로) 및 독립적으로(가능한 충돌을 피하기 위한 것을 제외하고) 이동할 수 있다. 지상 1차 리니어 모터의 이러한 기본 원리는 잘 알려져있으므로 더 자세히 설명하지 않는다.
일부 운반 위치(U1 ... U10)는 또한 운반 장치(1)의 운반 경로를 따라 배열된다. 다른 형태의 운반 위치(U1 ... U10)들이 고려될 수 있다. 운반 위치(U2,U7)에서, 예를 들어, 턴아웃(turnout)이 제공되는 반면에, 다른 운반 위치(U1, U3 ... U6, U8, U9)는 예를 들어, 하나의 운반 섹션(A1 ... A8)으로부터 다른 운반 섹션으로 운반 위치로서 설계된다. 운반 위치(U10)에서, 예를 들어, 하나의 측부를 가진 운반 섹션(A2)으로부터 두 개의 측부를 가진 운반 섹션(A9)으로 전이가 제공된다. 운반 위치(U2)(턴아웃)에서, 운반 유닛(T6)은 예를 들어 운반 섹션(A2) 또는 운반 섹션(A3)으로 이동될 수 있다. 운반 위치(U2)(턴아웃)에서, 운반 유닛(T6)은 예를 들어, 운반 섹션(A2) 또는 운반 섹션(A3)으로 이동할 수 있다. 운반 위치(U1)(운반 위치)에서 운반 유닛(T5)은 하나의 측부를 가진 운반 섹션(A1)으로부터 한 개의 측부를 가진 운반 섹션(A2)으로 전달된다. 자연적으로 운반 유닛(Tn)은 양방향으로 각각의 운반 위치(U)를 통과하여 이동할 수 있다.
운반 유닛(T1 ... Tn)과 함께 운반되는 부품의 조작이 이루어지는 다수의 작업 스테이션(S1 ... S4)이 또한, 실질적으로 운반 섹션(A1 ... A8)의 길이 방향(x)으로 형성되는 운반 장치(1)의 운반 경로를 따라 배열될 수 있다. 작업 스테이션 (S1)은 예를 들어, 완성된 부품이 제거되고 처리될 부품이 운반 유닛(T1 ... Tn)으로 운반되는 인피드(infeed) 및/또는 아웃피드(outfeed) 스테이션으로서 설계될 수 있다. 작업 스테이션(S2 ... S4)에서 모든 가공 단계가 부품들에 대해 수행될 수 있다. 운반 유닛(T1 ... Tn)은 작업 스테이션(S1 ... S4), 예를 들어, 빈 병들이 충진되는 충진 스테이션에서 처리를 위해 정지되거나 작업 스테이션(S1 ... S4) 사이에서 사이에서와 다른 속도를 가지며 필요한 경우에 온도 처리(temperature treated)되는 온도 제어 스테이션내에서 통과할 수 있다.
운반 장치(1)는 적어도 2개의 운반 섹션(Am, An)과, 상기 2개의 운반 섹션(Am, An)들을 연결하는 적어도 하나의 운반 위치(U)를 포함한다. 본 발명에 따른 운반 위치(U)를 실현할 수 있기 위하여, 적어도 운반 위치(U)의 영역에서, 이동 방향(x)을 따라 볼 때 운반 유닛(Tn)의 양쪽 측부에 구동 코일(7, 8)들이 제공되어야 하고, 운반 유닛(Tn)의 양쪽 측부에 여자 자석(4, 5)이 배열되어야 한다. 상기 여자 자석(4, 5)은 영구 자석 또는 전자석으로 설계될 수 있다.
적어도 운반 위치(U)의 영역에서 지상 1차 리니어 모터의 특히 바람직한 실시예가 도 2를 참고하여 설명된다. 도 2는 운반 섹션(Am) 및 운반 섹션위에서 이동하는 운반 유닛(Tn)의 횡 방향 단면을 도시한다. 예를 들어, 운반 유닛(Tn)은 기저 몸체(2) 및 기저 몸체 위에 배열된 부품 수용부(3)를 포함하며, 이에 따라 부품 수용부(3)는 원칙적으로 상기 기저 몸체(2)의 임의 위치, 특히 매달리는 부품들의 하부면에 배열되거나 또는 기저 몸체(2)의 일부분으로서 설계될 수도 있다. 지상 1차 리니어 모터의 여자 자석(4, 5)의 갯수는 (이동 방향에서 볼 때) 운반 유닛(Tn)의 양쪽 측부에서 기저 몸체(2) 상에 배열된다. 운반 장치(1), 또는 운반 섹션(Am) 또는 운반 섹션(Am)의 운반 섹션(TSm)의 운반 경로는 고정식 안내 구조(6)에 의해 형성되며, 고정식 안내 구조(6)에 지상 1차 리니어 모터가 배열된다. 양쪽 측부에 배열된 여자 자석(4, 5)을 갖는 기저 몸체(2)는 구동 코일(7,8)들사이에 배열된다. 즉, 각 경우에서 적어도 하나의 여자 자석(4,5)이 적어도 하나의 구동 코일(7, 8)(또는 구동 코일 군(group))과 마주보게 배열되고 따라서 구동 코일(7, 8)과 상호 작용하여 추진 하중(Fv)을 발생한다. 따라서, 운반 유닛(Tn)은 안내 구조체(6) 및 운반 경로를 따라 이동할 수 있다. 당연히, (명확한 이해를 위해 도시되지 않거나 단지 표시된) 롤러, 휠, 미끄럼 표면 등과 같은 안내 부재(9)가 기저 몸체(2) 및/또는 부품 수용부(3)에 제공되어 운반 유닛(Tn)을 운반 경로를 따라 안내한다. 운반 유닛(Tn)의 안내 부재는 안내작용을 위해 고정식 안내 구조(6) 또는 고정식 안내 구조의 일부분과 상호 작용하고, 예를 들어, 안내 부재(9)에 의해 안내 구조체(6) 상에 지지되거나 안내 구조체(6) 위에서 미끄럼 운동하거나 구름 운동(rolling off)한다. 그러나, 운반 유닛(Tn)은 안내 자석에 의해 안내될 수도 있다.
운반 유닛(Tn)을 이동 방향(x)을 따라 전방으로 이동시키기 위해, 고정자 전류(stator current)(iA1, iA2)가 운반 유닛(Tn)의 영역에서 양쪽 측부의 구동 코일(7, 8)로 공급(impress)되어 운반 유닛(Tn)에서 여자 자석(4, 5)과 상호 작용하는 전자기장을 발생시킨다. 서로 다른 고정자 전류들(iA1, iA2)은 또한 상이한 구동 코일들(7, 8)로 공급될 수 있다. 여기서, 단지 운반 유닛(Tn)의 여자 자석(4,5)들과 상호작용하는 구동 코일(7,8)에만 고정자 전류(iA1, iA2)를 공급하는 것으로 충분하다. 그러나, 운반 유닛(Tn)의 이동을 위해, 고정자 전류(iA)가 양쪽 측부에 배열된 구동 코일(7, 8)들에 공급되어 동시에 활성화될 필요는 없다. 일반적으로, 이동을 위해 운반 유닛(Tn)에 작용하는 추진 하중(Fv)이 한쪽 측부에서 구동 코일(7,8) 및 운반 유닛(Tn)의 대응 측부에서 여자 자석(4, 5)에 의해서만 생성된다면 충분하다. 예를 들어, 구배(gradient)를 가지거나 큰 부하를 가지거나 운반 유닛(Tn)의 가속 영역에서 큰 추진 하중(Fv)이 요구되는 운반 경로의 루트 섹션들에 대해 양쪽 측부들에서 에너지가 공급될 수 있고(예를 들어, 도 1의 운반 섹션(A9)), 추진 하중(Fv)이 증가될 수 있다. 또한, 특정 운반 섹션(A)에서 안내 구조(6)는 한쪽 측부에만 설계되거나 특정 운반 섹션(A)에서 안내 구조(6)는 두 개의 측부들에 설계되지만 하나의 측부에 구동 코일(7, 8)이 제공될 수 있다. 상기 구성은 또한, 양쪽 측부들에서 안내 구조(6)를 갖는 경로 섹션 및 한쪽 측부에만 안내 구조(6)를 갖는 경로 섹션이 표시된 도 1에 도시된다.
회전운동하는 전기 모터와 유사하게, 활성화된 구동 코일(7, 8)의 개별 고정자 전류는 공지된 방식에 따라 dq- 좌표 시스템으로 변환될 수 있다. 상기 dq- 좌표계에서 전류공간 벡터는 추진 하중 생성 전류 성분(q 성분)과 횡 방향 하중 형성 전류 성분(d 성분)을 형성한다. 운반 유닛(Tn)을 이동시키기 위해, 추진 하중 생성 전류 성분(q 성분)과 횡 방향 하중 형성 전류 성분(d 성분)을 가지며 이동을 위해 요구되는 고정자 전류(iA)의 전류공간 벡터가 (예를 들어, 전류 제어기에서) 계산되고 작동하는 구동 코일(7, 8)에 인가되는 개별 고정자 전류(iA1, iA2)로 변환된다. 상기 변환은 리니어 모터에 대해 적합한 알려진 파크 변환(Park Transformation)에 의해 수행된다. 운반 유닛(Tn)을 이동시키기 위해, 개별 고정자 전류(iA1, iA2)에 의해 생성된 전자기장은 운반 경로를 따라 계속 진행해야 하는 데, 다른 구동 코일(7,8)들에 대해 운반 유닛(Tn)을 이동 방향(x)을 따라 이동시키기 위한 전류가 항상 공급되어야 하기 때문이다.
따라서, 운반 유닛(Tn)을 이동시키기 위해, 현재 작용하는 구동 코일(7, 8)의 고정자 전류(iA1, iA2)가 제어된다. 이를 위해, 각각의 구동 코일(7, 8)에 대해 코일 제어기가 제공되고 상기 코일 제어기는 상기 구동 코일(7, 8)의 고정자 전류(iA1, iA2)를 제어한다. 이에 따라, 예를 들어 구동 코일(7, 8)에 대응하는 전압을 인가하여 구동 코일(7, 8)은 고정자 전류(iA1, iA2)에 의해 독립적으로 에너지가 공급될 수 있다. 이와 관련하여, 단일 코일 작동이 언급된다. 구동 코일(7, 8)을 개별 제어하기 위한 제어 개념이 도 3에 도시된다. 상기 실시예에서, 운반 섹션(An)은 다수의 구동 코일들(7)을 각각 갖는 복수의 운반 세그먼트들(TSn, TSn + 1)을 포함한다, 상기 운반 세그먼트(TSn)는 양쪽 측부에서 구동 코일(7, 8)을 갖는 두 개의 측부를 가진 세그먼트이고, 운반 세그먼트(TSn + 1)는 한쪽 측부에서만 구동 코일(8)을 갖는 한 개의 측부를 가진 세그먼트이다. 각각의 구동 코일(7, 8)에 코일 제어기(12)가 제공되고 상기 코일 제어기(12)는 구동 코일(7, 8)에 인가될 고정자 전류(iA1, iA2)를 계산한다. 요구된 고정자 전류(iA1, iA2)를 생성하고 전류를 구동 코일(7, 8)로 공급하는 전원 유닛은 명확한 이해를 위해 도시되지 않는다. 다수의 구동 코일(7, 8)을 위한 코일 제어기(12)는 또한 세그먼트 제어 유닛(11)에 결합될 수 있고, 운반 세그먼트(TSn,TSn + 1)의 구동 코일(7, 8)의 모든 코일 제어기(12)를 제공된 세그먼트 제어 유닛(11)에 결합시키는 것이 유리하다. 그러므로, 예를 들어 세그먼트 제어 유닛(11)은 코일 제어기(12)가 각각 소프트웨어로서 구현되는 컴퓨터 하드웨어일 수 있다. 그러나, 코일 제어기(12)는 또한 별도의 하드웨어 및 소프트웨어로서 설계될 수 있는 것이 자명하다. 개별적인 코일 제어기(12)는 또한 세그먼트 제어 유닛(11)에 임의의 다른 방식으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 코일 제어기(12)들 또는 코일 제어기(12)를 갖는 세그먼트 제어 유닛(11)이 양쪽 측부들에서 구동 코일(7, 8)에 제공될 수 있다.
따라서, 경로 섹션, 예를 들어 운반 세그먼트(TSn)에 위치한 운반 유닛(Tn)은 해당 코일 제어기(12)에 의해 제어된다. 즉, 코일 제어기(12)는 실질적으로, 제공된 경로 섹션 예를 들어, 운반 세그먼트(TSn)의 구동 코일(7, 8)을 제어하여 운반 유닛(Tn)은 생성된 추진 하중(FV)에 의해 원하는 방식(속도, 가속도)으로 운반 세그먼트(TS)를 따라 이동한다. 운반 장치(1)를 통해 운반 유닛(Tn)이 이동하는 것이 코일 제어기(12)와 연결되고 더 높은 수준의 플랜트 제어 유닛(10)내에서 감시되고 특정될 수 있다. 플랜트 제어 유닛(10)은 예를 들어, (설정 제어 값으로서)위치 사양 또는 속도 사양에 의해 운반 장치(1)를 통과하는 운반유닛(Tn)의 운동을 제어한다. 코일 제어기(12)는 설정 값(예를 들어, 설정 위치) 및 실제 값(예를 들어, 실제 위치) 사이의 임의 오차를 수정한다. 단일 코일 작동을 갖는 지상 1차 리니어 모터의 운반 유닛(Tn)의 상기 운동 제어가 예를 들어, 문헌 제 EP 3 251 986 A1호에 공지되기 때문에, 하기 설명에서 본 발명의 이해를 위해 필요한 정도로만 상기 운동 제어가 설명된다.
구동 코일(7, 8)의 고정자 전류(iA1, iA2)를 제어하여, (dq- 좌표계에서)고정자 전류(iA)의 추진 하중 생성 전류 성분(iAq1, iAq2) 또는 결과적인 자기 플럭스(magnetic flux)(ψ)(자기 플럭스(ψ) 및 고정자 전류(iA)는 동등한 것으로 간주한다)에 의해 추진 하중(FV)이 발생될 수 있다. 추진 하중(FV)은 단지 한쪽 측부에서 구동 코일(7, 8) 또는 양쪽 측부에서 구동 코일(7, 8)에 의해 발생될 수 있다. 운반 유닛(Tn)의 이동을 위해 요구되는 추진 하중(FV)이외에, 이동 방향(x)을 가로지르는 횡 방향(y)을 따라 운반 유닛(Tn)에 작용하는 전자기 횡 방향 하중이 (dq- 좌표계에서) 고정자 전류(iA)의 횡 방향 하중 형성 전류 성분(iAq1, iAq2)에 의해 구동 코일(7, 8)에 형성된다. 이를 위해, 추진 하중(Fv)을 생성하는 추진 하중 - 형성 전자기 하중 성분이외에 추진 하중에 대해 횡 방향 즉 횡 방향(y)으로 하중 성분을 형성하는 고정자 전류(iA1, iA2)가 예를 들어, 운반 유닛(Tn)과 상호 작용하는 구동 코일(7, 8) 중의 하나에 대해 공급된다. 본 발명에 따르면, 운반 유닛(Tn)에 작용하는 조향 효과(L)를 생성하여 운반 유닛(Tn)을 원하는 운반 섹션(An)으로 구체적으로 조종하기 위해 상기 구성은 운반 위치(U)에서 이용된다.
도 4를 참고할 때, 본 발명의 제1 실시예는 2개의 운반 섹션(Am,An)들사이에서 도 1의 운반 위치(U2)와 같은 발산 턴아웃(diverging turnout) 형태를 가지는 운반 위치(U)의 예가 도시된다. 상기 설명과 같이, 적어도 운반 위치(U)에서 구동 섹션(Am, An)을 따라, 구동 코일(7, 8)은 이동 방향을 따라 앞뒤로 배열된다. 운반 섹션(Am, An)은 제1 측부에서 길이 방향으로 서로 앞뒤로 배열되는 운반 세그먼트(TSm1, TSm2, TSm3, TSm4, TSm5) 및 마주보는 제2 측부에 배열된 운반 세그먼트(TSn1, TSn2, TSn3, TSn4)를 포함하고, 각각의 운반 세그멘트는 다수의 구동 코일(7,8)을 가진다. 상기 운반 섹션(Am,An)는 적어도 발산 부분의 시작부까지 운반 위치(U)의 시작부에 나란히 배열되어 두 개의 측부들이 가지는 구동 코일(7, 8)은 각각 운반 유닛(Tn)의 양쪽 측부에서 여자 자석(4, 5)과 상호 작용할 수 있다. 각각의 구동 코일(7, 8)에 대해 인가되는 고정자 전류(iA1, iA2)를 계산하는 코일 제어기(12)가 제공되고, 상이한 구동 코일(7, 8)의 고정자 전류(iA1, iA2)는 동일할 필요는 없고 일반적으로 동일하지 않다. 특히, 운반 위치(U)로서 턴아웃이 형성되면, 안내 구조(6) 또는 구동 코일(7, 8)이 단지 한쪽 측부에 배열될 수 있는 발산 출구 영역(또는 반대 이동 방향을 갖는 입구)에 경로 섹션이 존재한다.
안내 구조체(6)의 강자성 구성 요소와 함께 운반 유닛(Tn)의 여자 자석(4,5)이 상호 작용하기 때문에 여자 자석 횡 방향 하중(FPMS1, FPMS2)은 항상 양쪽 측부에서 운반 유닛(Tn)에 작용한다. 운반 유닛(Tn)의 양쪽 측부에 작용하는 여자 자석 횡 방향 하중(FPMS1, FPMS2)은 동일한 공기 간격(air gap)을 가지며 양쪽 측부에서 안내 구조(6)의 동일한 구조를 가지며 즉 동일한 크기를 가지며 서로 반대로 작용하여 작용하는 여자 자석 횡 방향 하중(FPMS1, FPMS2)의 벡터 합은 0이 되는 것이 바람직하다.
본 발명은 여자 자석(4, 5)에 의해 형성되고 자기 플럭스(ψ) 또는 구동 유닛(Tn) 및 구동 코일(7, 8) 또는 안내 구조(6) 사이의 자기장이 적어도 하나의 구동 코일(7, 8)의 고정자 전류(iA1, iA2)를 통해 (횡 방향(y)을 따르는) 적어도 하나의 측부에 영향을 주어 운반 유닛(Tn)에 조종 효과(L)를 제공하는 것을 기초로 한다.
본 발명의 제1 실시예에 의하면, 운반 위치(U)의 운반 영역, 즉 운반 유닛(Tn)이 구체적으로 조종되어야 하는 영역에서 고정자 전류(iA1, iA2)는 운반 유닛(Tn)의 한 쪽 측부에서 운반 유닛(Tn)과 상호작용하는 상기 측부의 구동 코일(7, 8)속으로 공급되며, 상기 고정자 전류는 전자기 횡 방향 하중(FEMS)만을 발생시킨다. 그러므로, 상기 측부에서, (dq- 좌표계에서) 횡 방향 하중 - 형성 전류 성분(iAq1, iAq2)만 생성되고, 상기 측부에서 고정자 전류(iA1, iA2)는 추진 하중(FV)을 발생시키지 않는다. 다른 한편으로, 추진 하중(FV2)은 운반 유닛(Tn)의 마주보는 측부에 생성될 수 있다. 그러나, 추진 하중(FV2)은 제2 측부위에 발생되지 않을 수도 있다. 이 경우, 운반 유닛(Tn)은 능동적인 구동작용 없이 이동 방향(x)을 따라 운반 위치(U)를 통해 이동한다. 운반 유닛(Tn)의 운반 위치(U)는 전형적으로 수 밀리 초 내에 지나가기 때문에, 운반 유닛(Tn)이 이동하는 동안 한쪽 측부 또는 양쪽 측부에서 추진 하중(FV)의 일시적인 스위칭이 거의 눈에 띄지 않고 허용될 수 있다. 그러나, 추진 하중(FV)을 발생시키기 위해 상기 측부에 전류가 필요하지 않기 때문에, 양자의 경우에서, 조향 효과(L)를 발생시키기 위해 한쪽 측부에서 전체 이용가능한 전류가 이용될 수 있다. 고정자 전류(iA1, iA2)를 통해 제2 측부에 전자기 횡 방향 하중(FEMS)가 생성될 수도 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다.
횡 방향 하중을 야기하는 고정자 전류(iA1, iA2)에 의해 공급된 전자기장의 자기 플럭스 성분(Ψd)은, 작용하는 여자 자기장을 약화시키거나 강화시킨다. 따라서, 결과적인 횡 방향 하중(F1, F2)은 양쪽 측부에서 운반 유닛(Tn) 상에 작용하며, 상기 횡 방향 하중은 작용하는 여자 - 자기 횡 방향 하중(FPMS) 및, 존재하는 경우에 운반 유닛(Tn)의 각 측부에서 전자기 횡 방향 하중(FEMS)의 합이고 즉, F1 = FPMS1 + FEMS1 및 F2 = FPMS2 + FEMS2 이다. 조종 효과(L)는 결과적인 횡 방향 하중(F1, F2)의 벡터 합으로부터 얻어진다. 고정자 전류(iA1, iA2) 또는 횡 방향 하중 - 형성 전류 성분(iAq1, iAq2)을 통해, 생성된 횡 방향 하중(FEMS1, FEMS2)의 방향 및 크기가 구체적으로 설정되어 조종 효과(L)가 구체적으로 설정될 수 있다.
전자기 횡 방향 하중(FEMS)이 요구되지 않는 위치, 예를 들어 운반 위치(U) 외부에서, 구동 코일(7, 8)에 인가된 고정자 전류(iAq1, iAq2)는 결과적인 횡 방향 하중(F1, F2)의 벡터 합이 0이 되도록 제어되는 것이 바람직하다. 이상적으로, 전자기 횡 방향 하중(FEMS1, FEMS2)들은 0과 같다. 이용 가능한 모든 전기 에너지가 추진 하중(FV)으로 발생될 수 있기 때문에, 이것은 상기 영역에서 수송 유닛(Tn)은 최대 운동 효율을 가진다.
예를 들어, 구동 코일(7,8)에 의해 발생되는 전자기장에 의해 구체적으로 자성화(magnetized)될 수 있는 ALNiCo 자석과 같은 용이하게 자성화 및 비자성화될 수 있는 영구자석이 존재한다는 것을 여기서 설명한다. 이렇게 하여, 예를 들어, 상기 영구 자석의 극성은 운반 유닛(Tn)상의 여자 자석(4, 5)으로서 변화하거나 영구 자석의 자기 전압이 증감될 수 있다. 이렇게 하여, 여자 자석 횡 방향 하중(FPMS1, FPMS2)은 또한 조종 효과를 형성하도록 구체적으로 영향을 받을 수 있다.
그러므로, 운반 위치(U)를 운반 유닛(Tn)이 통과하는 것은 도 4를 참고할 때 다음과 같다. 운반 위치(U)의 유입 영역에서(도 4의 위) 고정자 전류 (iA1, iA2)가 선호적으로 양쪽 측부들에 공급되어 결과적인 횡 방향 하중(F1, F2)들의 벡터 합은 0이 된다. 이를 위해, 전자기 횡 방향 하중(FEMS1, FEMS2)이 생성되지 않을 수 있다. 선호적으로, 여자 자석 횡 방향 하중(FPMS1, FPMS2)으로 감소되는 결과적인 횡 방향 하중(F1, F2)은 일반적으로 운반 위치(U)의 유입 영역에서 서로 동일한 크기를 가지고 서로 반대이고 따라서 서로 제거된다. 그러나, 고정자 전류(iA1, iA2)는 양쪽 측부 또는 한쪽 측부에서만 구동 코일(7, 8)에 의해 생성된 추진 하중(FV)을 발생시킨다.
운반 위치(U)의 운반 영역에서(도 4의 중간) 구동 코일(7, 8)로 공급된 고정자 전류(iA1, iA2)는 변화하여 여자 자기장의 자기장 약화 또는 자기장 강화에 의해 서로 다른 크기를 가지는 횡 방향 하중(F1, F2)들이 운반 유닛(Tn)의 양쪽 측부 상에 형성된다. 도시된 실시예에서, 제1 측부에서 구동 코일(8)은 고정자 전류(iA1)를 공급받고 단지 횡 방향 하중(FEMS1)을 발생시키지만 전자기 추진 하중(FEMV1)을 발생시키지 않는다. 이를 위해, 예를 들어, 상기 측부에서 고정자 전류(iA1)에 의해 에너지를 공급받는 구동 코일(8)은 여자 자기장을 약화시킨다. 즉, 제1 측부의 고정자 전류(iA1)는 상기 측부에 작용하는 여자 자석 횡 방향 하중(FPMS1)을 향하는 전자기 횡 방향 하중(FEMS1)을 생성한다. 마주보는 제2 측부에서, 고정자 전류(iA2)는 작용하는 구동 코일(7)에 전혀 공급되지 않고, 운반 유닛(Tn)은 추진 하중(FV) 없이 운반 위치(U)의 운반 영역을 통해 이동한다. 따라서 제1 측부에서 결과적인 제1 횡 방향 하중 F1 = FPMS1-FEMS1이 형성되고 제2 측부에서 결과적인 제2 횡 방향 하중 F2 = FPMS2 > F1이 형성된다. 조종 효과(L), 여기서 원하는 방향의 조향 하중은 F1과 F2의 차이로부터 형성된다. 결과적인 조종 효과(L)는 도시된 실시예에서 운반 섹션(Am)을 따라 운반 유닛(Tn)을 안내하며, 운반 유닛(Tn)은 운반 위치(U)의 출구 영역(도 4의 아래)에서 직진한다. 운반 섹션(An)으로 운반 유닛(Tn)이 더 이동되어야 한다면, 운반 유닛(Tn)을 상기 운반 섹션(An)으로 향하게 하는 조종 효과(L)가 발생되어야 한다(즉, F1> F2).
그러나, 제2 측부에서 제2 전자기 횡 방향 하중(FEMS2)이 제2 측부에 작용하는 구동 코일(7)의 고정자 전류(iA2)에 의해 발생될 수도 있다. 바람직하게, 전자기 횡 방향 하중(FEMS1, FEMS2)은 운반 유닛(Tn)의 양쪽 측부들에서 생성되고 동일한 방향으로 점을 향하여, 여자 자석 횡 방향 하중(FPMS)이 한쪽 측부에서 증폭되고 다른 한쪽 측부에서 약해진다. 또한, 운반 유닛(Tn)의 두 개의 측부들에서 생성된 전자기력(FEMS1, FEMS2)이 서로 다른 방향을 가지며 서로 부분적으로 제거되어 결과적으로 단지 더 큰 손실을 초래하도록 자기 플럭스(Ψ)이 변화될 수 있다. 바람직하게, 자기장 약화는 운반 유닛(Tn)의 측부에서 발생하며 상기 측부를 따라 운반 유닛(Tn)이 구동 코일(8)에서 더이상 이동하지 말아야 한다. 자기장 강화는 바람직하게 운반 유닛(Tn)이 구동 코일(7)상에서 더 이동해야 하는 측부에서 발생된다. 결과적으로, 양쪽 측부에서 결과적인 횡 방향 하중(F1, F2)의 차이가 원하는 방향으로 조향 효과로서 발생된다는 것이 중요하다. 제2 측부에서 제2 측부에 작용하는 구동 코일(7)의 고정자 전류(iA2)에 의해 전자기 추진 하중(FEMV2)이 발생될 수도 있고, 전자기 횡 방향 하중(FEMS2)에 추가하여 발생될 수 있다. 그 결과, 운반 영역에서, 영이거나 전자기 추진 하중 FEMV2(FV= FEMV2)에 해당하는 결과적인 추진 하중(FV)이 운반 유닛(Tn)상에 형성된다.
오직 전자기 횡 방향 하중(FEMS1)이 제1 측부상에서 발생되기 때문에, 필요한 경우에 작용하는 여자 - 자석 횡 방향 하중(FPMS1)을 충분히 강화하거나 약화시키기에 충분한 전기 에너지가 이용될 수 있어서 원하는 방향, 여기서 제1 측부를 향해 조향 효과(L)를 발생시킬 수 있다. 상기 측부에서 전자기 추진 하중(FEMV1)이 추가로 발생하면 특정 상황에서는 불가능할 수 있다.
출구 영역(도 4의 아래)에서, 전자기 추진 하중(FEMV2)은 운반 섹션(Am)의 구동 코일(7)에 의해 다시 생성될 수 있고, 상기 구동 코일을 따라 운반 유닛(Tn)이 추가로 이동할 수 있다. 상기 운반 유닛(Tn)이 원하는 경로 섹션으로 안전하게 조종될 때, 일반적으로 추진 하중(FV)만 필요하기 때문에 다른 한쪽 측부에서 전자기 횡 방향 하중(FEMS1) 및 전자기 횡 방향 하중(FEMS2)의 생성은 정지될 수 있다.
따라서, 운반 위치의 영역에서 고정자 전류(iA)를 제어하면, 2개의 횡 방향들 중 하나의 방향을 따라 조종 효과(L)가 발생될 수 있어서, 운반 유닛(Tn)이 원하는 경로 섹션을 따라 안내된다. 그러나, 운반 유닛(Tn)이 이동할 때, 조향 효과(L)의 방향이 설정될 뿐만 아니라 특히 조향 효과(L)의 크기도 설정될 수 있다. 운반위치(U)를 통과할 때 상기 조향 효과(L)는 시간에 따라 변화할 수 있고 각각의 운반 유닛(Tn)상에서 실제 운동에 대해 조정될 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 무거운 하중이 가해지거나 더 빠르게 움직이는 운반 유닛(Tn)은 느리게 이동하거나 빈 상태의 운반 유닛(Tn)보다 더 큰 조종 효과(L)를 요구할 수 있다.
운반 유닛(Tn)이 운반 위치(U)의 운반 영역으로 진입할 때 선호적으로 진입하기 전에, 고정자 전류(iA1, iA2)(또는 dq- 좌표계에서 횡 방향 하중 - 형성 전류 성분(iAd1,iAd2))의 능동 제어는 가장 늦게 개시된다. 요구되는 조향 효과(L)가 원하는 방향을 따라 필요한 크기로 형성되도록 전자기 횡 방향 하중(FEMS1, FEMS2)이 임의의 시점에서 고정자 전류(iA1, iA2)에 의해 전달 영역에서 제어된다. 운반 위치(U)의 전체 길이에 걸쳐 운반 유닛(Tn)의 정해진 위치를 보장하기 위해, 운반 위치(U)의 전체 길이를 따라 전자기 횡 방향 하중(FEMS1, FEMS2)을 능동적으로 제어하는 것이 유리하다.
운반 유닛(Tn)이 운반 위치(U)를 빠져나갈 때(도 4의 아래), 비 이동 경로 섹션(여기서 운반 섹션(An))과 운반 유닛(Tn) 사이의 공기 간격이 동시에 증가한다. 그 결과, 원하는 경로 섹션(여기서 운반 섹션(Am))을 따라 운반 유닛(Tn)의 안내를 지원하는 여자 자석 횡 방향 하중(FPMS2)이 상기 비 이동 경로 섹션에서 크게 감소된다. 특히, 여자 자석 횡 방향 하중(FPMS2)이 이렇게 감소되면 원하는 운반 섹션(Am)을 따라 출구 영역에서 운반 유닛(Tn)을 이동시킬 수 있다. 운반 위치(U)의 출구에서 구동 코일(8)은 더 이상 전자기 횡 방향 하중(FEMS1)을 생성하기 위해 능동적으로 제어될 필요가 없다.
그러나, 운반 위치(U)는 턴아웃(turnout)으로서 설계될 필요는 없지만, 예를 들어, 두 개의 측부를 가진 운반 섹션(양쪽 측부의 구동 코일들)으로부터 한 개의 측부를 가진 운반 섹션(한쪽 측부의 구동 코일)로 전이부(transition)가 형성되는 도 1의 운반 위치(U1)와 같이 하나의 운반 섹션(An)으로부터 다른 운반 섹션(An)으로 형성된 전이부로서 설계될 수도 있다. 실제로, 운반 섹션(An)의 발산하는 분기(diverging branch)는 생략된다. 그러나, 이러한 구성은 도 4에 도시된 턴아웃의 예를 이용하여 상기 설명과 같이 기본적인 운반 시퀀스를 변화시키지 않는다. 그러나, 이 경우, 운반 유닛(Tn)이 더욱 이동하는 측부에서만 전자기 횡 방향 하중(FEMS)을 능동적으로 제어하는 것이 바람직할 수 있다.
도 5를 참고하여 운반 위치(U)로서 턴아웃의 예에 의해 본 발명의 또 다른 실시예가 설명된다. 이미 상세하게 설명된 것처럼, 운반 위치(U)에서, 두 개의 운반 섹션(Am, An)들이 모인다. 운반 경로의 양쪽 측부에서 여자 자석(4,5)과 상호 작용하는 구동 코일(7,8)들은 고정자 전류(iA1, iA2)에 의해 에너지가 공급되어 전자기 추진 하중(FEMV1, FEMV2)을 발생시키며, 상기 추진 하중은 운반 유닛(Tn)의 총 추진 하중(FV)까지 증가된다(도 5의 위) 즉, FV = FEMV1 + FEMV2. 그러나, 상기 설명과 같이, 전자기 추진 하중(FEMV1, FEMV2)은 한쪽 측부에서만 발생할 수 있다. 상기 실시예에서, 이동 방향(x)을 따라 전자기 추진 하중(FEMV1)의 발생은, 적어도 하나의 제1 측부에서 운반 위치(U)의 운반 영역(도 5의 중앙)에서 정지된다. 따라서, 다른 한쪽 측부의 전자기 추진 하중(FEMV2)만 이동 방향(x)을 따라 추진 하중(FV)으로서 운반 유닛(Tn)에 작용하거나, 다른 하나의 측부에서 전자기 추진 하중(FEMV2)이 발생할 수 없다. 후자의 경우, 운반 유닛(Tn)은 다시 능동 구동 없이 이동 방향(x)을 따라 운반 위치(U)의 운반 영역을 통해 이동한다. 제1 측부에서, 운반 유닛(Tn)과 상호 작용하는 상기 측부의 구동 코일(8)은 고정자 전류(iA1)에 의해 에너지를 공급받아서 운반 유닛(Tn)의 이동 방향(x)에 대해 단지 제동 하중(FB)을 발생시키며 이동 방향(x)을 따라 하중 성분을 발생시키지 못한다. 제2 측부에서 전자기 추진 하중(FEMV2) 및 제1 측부에서 반대의 제동 하중(FB)에 의해, 수직축(z) 주위에서 조종 효과(L)로서 토크가 운반 유닛(Tn)에 발생한다. 운반 위치(U)의 운반 영역에서 제2 측부에 전자기 추진 하중(FEMV2)이 발생하지 못하면, 이동 방향(x)을 따라 적어도 관성력(FT)이 이동 방향(x)을 따라 운반 유닛(Tn)의 이동에 의해 운반 유닛(Tn)으로 작용하여 제동 하중(FB) 및 관성력(FT)으로 토크가 또한 조향 효과(L)로서 생성된다. 상기 토크는 조향 효과(L)로서 이용되어 원하는 운반 섹션(An, Am)을 따라 운반 유닛(Tn)을 이동시킨다.
운반 위치의 출구 영역(도 5의 아래)에서, 이동 방향(x)에 대한 제동하중(FB)은 다시 스위치 오프될 수 있고, 운반 유닛(Tn)은 일반적으로 한쪽 측부에서 추가로 구동될 뿐이거나 양쪽 측부들에서 구동이 제공될 수도 있다.
조향 효과(L)로서 횡 방향 하중의 이용 방법 및 조향 효과(L)로서 토크의 이용방법이 조합될 수도 있다. 이 경우, 운반 유닛(Tn)의 이동 방향(x)에 대한 전자기 횡 방향 하중 및 제동 하중만 제1 측부에서 발생하지만, 이동 방향(x)을 따라 하중 성분이 발생하지 않는다. 마주보는 제2 측부에서, 필요에 따라 전자기 횡 방향 하중(FEMS2) 및/또는 전자기 추진 하중(FEMV2)이 (이동 방향(x)을 따라) 생성될 수 있다. 그러나, 제2 측부에서, 운반 유닛(Tn)과 상호 작용하는 구동 코일(8)은 또한 전류를 가지지 못하고 따라서, 이 경우 고정자 전류(iA2)가 상기 구동 코일(8)에 공급되지 않는다.
물론, 충분한 조향 효과(L)의 적용은 운반 유닛(Tn)의 안내 부재 예를 들어, 롤러, 휠, 미끄럼 표면, 자기 베어링 또는 유사한 요소가 원하는 운반 섹션(Am, An)에 안전한 효과를 가질 때까지 필요할 뿐이다. 따라서 운반 유닛(Tn)의 정해진 위치가 보장되고, 다음에 조종 효과(L)를 적용하기 위한 구동 코일(7, 8)의 능동 제어가 종료될 수 있다.
전자기 추진 하중(FEMV1, FEMV2)은 일반적으로 위치 예비설정(presetting)에 의해 제어된다. 이를 위해, 설정점 위치 및 (적합한 위치 센서로부터 측정되거나 다른 측정 변수들로부터 유도된) 실제 위치 사이의 차이로부터 추진 하중을 형성하는 필수 전류 성분(iAq1, iAq2)을 계산하는 위치 제어기에 대해 설정점 위치가 구체화될 수 있다. 이와 동등하게 속도 제어가 제공될 수 있다. 다음에, 상기 추진 하중 - 형성 전류 성분(iAq1, iAq2)는 작용하는 구동 코일(7, 8)의 고정자 전류(iA1, iA2)(또는 동등한 코일 전압)로 변환되고, 구동 코일(7, 8)에 상기 전류가 공급된다. 전자기 횡 방향 하중(FEMS1, FEMS2)을 생성하기 위해 설정 점 플럭스(set point flux)가 구체화되는 플럭스 제어기가 제공될 수 있다. 요구된 횡 방향 하중 - 형성 전류 성분(iAd1,iAd2)은 설정 점 플럭스 및 (예를 들어, 측정되거나 다른 측정된 변수로부터 유도될 수 있는) 실제 플럭스 사이의 차이로부터 계산될 수 있고, 다음에 상기 전류성분은 작동하는 구동 코일(7, 8)의 고정자 전류(iA1, iA2)(또는 등가 코일 전압)로 변환된다. 추진 하중 - 형성 전류 성분(iAq1, iAq2) 및 횡 방향 하중 - 형성 전류 성분(iAd1, iAd2)가 동시에 요구되면, 결과적인 전류 벡터는 요구된 고정자 전류(iA1, iA2)로 변환된다. 원하는 측부에서 원하는 효과(전자기 횡 방향 하중(FEMS1) 및/또는 제동하중(FB)만)가 달성되도록 운반 위치(U)의 운반 영역에서, 설정 점 값들(설정 점 플럭스 및/또는 설정 점 위치)이 구체화된다. 선택적으로, 원하는 측부에서 위치 제어기 및/또는 플럭스 제어기가 비활성화되고 대신에 예비 설정된 고정자 전류(iA1)가 적용되어 원하는 효과(횡 방향 전자기 하중(FEMS1) 및/또는 단지 제동 하중(FB))를 발생시킬 수 있다.
4,5....여자 자석,
7,8.....구동 코일,
Tn......운반 유닛,
iA1, iA2.......고정자 전류,
FPMS1, FPMS2.....여자 자석 횡 방향 하중
FEMS1, FEMS2.....전자기 횡 방향 하중,
iAq1, iAq2......횡 방향 하중 형성 전류 성분,
FEMS1, FEMS2.......전자기 횡 방향 하중.

Claims (7)

  1. 운반 위치(U)의 영역에서 운반 유닛(Tn)의 이동 방향(x)을 따라 앞뒤에 배열된 다수의 구동 코일(7,8)을 갖는 제1 운반 섹션(Am)으로부터 운반 위치(U)의 영역에서 운반 유닛(Tn)의 이동 방향(x)을 따라 앞뒤에 배열된 다수의 구동 코일(7,8)을 갖는 제2 운반 섹션(An)까지 운반 위치(U)에서 지상 1차 리니어 모터의 운반 유닛(Tn)을 운반하는 방법으로서, 상기 운반 유닛(Tn)의 각각의 측부 상에 여자 자석(4, 5)이 배열되고, 고정자 전류(iA1, iA2)를 구동 코일(7,8)속으로 공급하여 전자기장을 발생시켜서 상기 운반 유닛(Tn)을 상기 이동 방향(x)을 따라 이동시키기 위해 상기 여자 자석은 구동 코일(5)과 상호 작용하고, 상기 전자기장은 상기 운반 유닛(Tn)상의 여자 자석(4, 5)과 상호 작용하며, 상기 운반 유닛(Tn)의 적어도 하나의 측부에서 상기 운반 위치(U)의 운반 영역내에서 적어도 하나의 구동 코일(7,8)속에 상기 고정자 전류(iA1, iA2)가 공급되고, 상기 고정자 전류는 상기 고정자 전류(iA1, iA2)의 추진 하중 - 형성 전류 성분(iAq1, iAq2) 및/또는 횡 방향 하중 - 형성 전류 성분(iAd1, iAd2)에 의해 상기 운반 유닛(Tn)상에서 조종 효과(L)를 발생시키는 방법에 있어서,
    상기 운반 영역에서 상기 운반 유닛(Tn)의 상기 제1 측부에 조종 효과(L)를 발생시키기 위해 상기 제1 측부에서 운반 유닛(Tn)과 상호 작용하는 구동 코일(7,8)에 고정자 전류(iA1, iA2)가 공급되고, 상기 고정자 전류는 전자기 횡 방향 하중(FEMS1, FEMS2)만을 발생시키거나 운반 유닛(Tn)의 이동 방향(x)에 대해 제동하중(FB)만을 발생시키거나 상기 전자기 횡 방향 하중과 제동하중의 조합을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 운반 유닛(Tn)의 마주보는 제2 측부상의 운반 영역에서, 상기 제2 측부상의 운반 유닛(Tn)과 상호작용하는 적어도 하나의 구동 코일(7, 8)속으로 고정자 전류(iA1, iA2)가 공급되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 측부에서 운반 유닛(Tn)과 상호작용하는 모든 구동 코일(7, 8)속으로 고정자 전류(iA1, iA2)가 공급되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 운반 유닛(Tn)의 마주보는 제2 측부상의 운반 영역에서, 상기 제2 측부상의 운반 유닛(Tn)과 상호작용하는 적어도 하나의 구동 코일(7, 8)속으로 고정자 전류(iA1, iA2)가 공급되고, 상기 고정자 전류는 전자기 횡 방향 하중(FEMS1, FEMS2)을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 측부에서 운반 유닛(Tn)과 상호작용하는 모든 구동 코일(7, 8)속으로 고정자 전류(iA1, iA2)가 공급되고, 상기 고정자 전류는 전자기 횡 방향 하중(FEMS1, FEMS2)을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항, 제2항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 운반 유닛(Tn)의 마주보는 제2 측부상의 운반 영역에서, 상기 제2 측부상의 운반 유닛(Tn)과 상호작용하는 적어도 하나의 구동 코일(7, 8)속으로 고정자 전류(iA1, iA2)가 공급되고, 상기 고정자 전류는 전자기 추진 하중(FEMV1, FEMV2)을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 측부에서 운반 유닛(Tn)과 상호작용하는 모든 구동 코일(7, 8)속으로 고정자 전류(iA1, iA2)가 공급되고, 상기 고정자 전류는 전자기 추진 하중(FEMV1, FEMV2)을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.
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