TW201314397A - 移動體系統及移動體之移行控制方法 - Google Patents

Abstract

本發明可準確地求得於曲線區間移動體之位置，並使移動體以高精度進行移動。本發明之移動體系統設置有檢測器，該檢測器係根據自對移動體之移行之控制中心點，朝與移動體之移行方向不同之方向位移之位置，檢測沿著移行方向之移動體之位置。針對移動體之移行路徑中之至少曲線區間，將對應於檢測器之輸出位置之控制中心點之沿著移行方向之位置記憶於記憶部，並根據自記憶部所讀出之控制中心點之位置，藉由控制部控制移動體之移行。

Description

移動體系統及移動體之移行控制方法

本發明係關於一種檢測移動體之位置並控制移行者。

先前以來，例如對於工作機械等設備而搬出搬入工件或工具等物品之承載器、或對於半導體製造裝置等設備而搬出搬入工件或光罩等物品之高架移行車系統等移動體系統為人所周知。此處，若於移動體之軌道設置曲線區間則增加配置設備之自由度，但若無法準確地測定曲線區間中移動體之位置，則無法對移行進行反饋控制。又，若可於曲線區間中移動體與設備之間搬出搬入物品則較佳，因此，必需準確地測定曲線區間中之移動體之位置，並於既定之位置使其停止。

若於此處表示相關聯之先前技術，則專利文獻1(JP4513673B)中揭示有以下之技術：以線性感測器檢測曲線區間中之移動體之位置，尤其揭示有將曲線區間中線性感測器之有效範圍縮短之技術。專利文獻2(JP4148194B)揭示有以下之技術：以光學式感測器讀取設置於軌道之標記，並於求得移動體之移行距離之時，藉由軌道中心之曲率半徑與設置有標記之位置之曲率半徑之比，修正以光學式感測器求得之移行距離。

然而，存在移動體之軌道之曲線區間與1/4圓等不同之情形。若以1/4圓實現曲線區間，則於曲線區間之出入口處離 心力會突然地變化。因此，若於曲線區間之入口與出口處增大曲率半徑，而於曲線區間之中央部縮小曲率半徑，則可減小曲線區間之出入口處之離心力之變化。又，移動體於曲線區間藉由導輥等進行引導，但因曲線區間之出入口處引導變得不完全，故容易在移動體中產生搖晃。因此，若僅以曲率半徑之比進行修正，則難以準確地求得曲線區間中之移動體之位置。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：JP4513673B

專利文獻2：JP4148194B

本發明之課題在於藉由準確地求得曲線區間中之移動體之位置而使移動體以高精度進行移行。

本發明之移動體系統，其設置檢測器，該檢測器係根據自對移動體之移行之控制中心點，朝與移動體之移行方向不同之方向位移之位置，檢測沿著上述移行方向之移動體之位置，上述移動體系統具備有：記憶部，其針對移動體之移行路徑中之至少曲線區間，記憶對應於上述檢測器之輸出位置之上述控制中心點之沿著 移行方向之位置；及控制部，其根據自上述記憶部所讀出之控制中心點之位置，控制移動體之移行。

又，本發明之移動體之移行控制方法係重複執行下述步驟：根據自對移動體之移行之控制中心點，朝與移動體之移行方向不同之方向位移之位置，藉由檢測器檢測沿著上述移行方向之移動體之位置之步驟；自記憶部讀出控制中心點之位置之步驟，該記憶部係針對移動體之移行路徑中之至少曲線區間，記憶對應於上述檢測器之輸出位置之上述控制中心點之沿著移行方向之位置；及根據自上述記憶部所讀出之控制中心點之位置，控制移動體之移行之步驟。

因於曲線區間中移動體之搖晃，故於由曲率半徑之比而進行之修正中難以將自控制中心點位移之位置轉換為控制中心點之位置。又，於曲線區間之入口與出口處使曲率半徑大於其他位置處之情形時，曲率半徑之比本起初不為一定。然而，於本發明中，設置針對移動體之移行路徑中之至少曲線區間而記憶相對於檢測器之輸出之上述控制中心點之沿著移行方向之位置的記憶部，並根據自記憶部中讀出之控制中心點之位置控制移動體之移行。因此，可將所檢測之位置準確地轉換為控制中心點之位置，因此即便於曲線區間中亦可高精度地進行移行控制。又，亦可於曲線區間中準確地使移 動體停止。再者，於本說明書中，關於移動體系統之記載亦可直接適用於移動體之移行控制方法中。

較佳為：於移動體之移行路徑及移動體設置線性馬達，上述控制中心點係於控制線性馬達時之基準位置；上述檢測器係配置為：藉由設置於移行路徑或移動體之線性馬達側方之磁性感測器，檢測設置於移動體或移行路徑之線性馬達側方之磁鐵或磁性體。於利用線性馬達使移動體移行之情形時，由於會與線性馬達之配置重疊，故不易以檢測移動體之中心附近之方式配置檢測器。因此，若於移行路徑或移動體中之線性馬達之側方設置包含磁性感測器之檢測器，並檢測設置於移動體或移行路徑中之線性馬達之側方之磁鐵或磁性體，則可不與線性馬達相干涉地檢測移動體之位置。而且，可根據記憶部之資料，將所檢測之位置轉換為控制中心點之位置。

尤佳為：以檢測設置於移動體中之磁鐵或磁性體之方式，沿著移行路徑設置複數個上述檢測器；設置選擇器，其自上述複數個檢測器之輸出中提取檢測磁鐵或磁性體過程中之至少1個檢測器之輸出；藉由上述選擇器之輸出而自上述記憶部讀出移動體之控制中心點之位置。若於移行路徑中設置檢測器，則於曲線區間中檢測器之檢測範圍較窄，因此需要複數個檢測器。因此，若藉由選擇器選擇檢測器，繼而自記憶部中讀出位置，則1個記憶部便可。

以下表示用以實施本發明之最佳實施例。本發明之範圍應基於申請專利範圍之記載，並參酌說明書之記載及該領域中之周知技術，根據本領域技術人員之理解而規定。

[實施例]

圖1~圖7係表示實施例之移動體系統2。於各圖中，元件符號4為移動體8移行之軌道，包括直線區間5與曲線區間6。移動體8例如藉由3輪之車輪9、10、10沿著軌道4移行，並於曲線區間6中藉由利用軌道4而引導之導輥11、11引導。於曲線區間6中，軌道4改變90°朝向，但曲線區間6並非為1/4圓，於入口附近與出口附近處曲率半徑較大，中心部曲率半徑較小。元件符號C1為曲線區間6之入口附近之曲率中心，元件符號C2為中心附近之曲率中心，元件符號C3為出口附近之曲率中心。於實施例中，軌道4為於曲線區間6之兩側設置有直線區間5、5之L字狀之軌道，但軌道之佈局、種類、及構造為任意。又，移動體8之種類與構造亦為任意，例如，亦可為沿著建築物之天花板空間轉圈移行之高架移行車、或沿設置於地上之軌道移行之有軌道台車。

移動體8包括永久磁鐵之列12，其為線性馬達之可動件。以下，有時將永久磁鐵之列12簡稱作永久磁鐵12。於永久磁鐵12之側方，移動體8包括被檢測用磁鐵之列14，以下，有時將該列14簡稱作被檢測用磁鐵14。元件符號G為由移 動體8之中心構成之控制中心點，亦為永久磁鐵12之中心，以該位置G為基準控制線性馬達。元件符號15為控制中心點G之軌道，元件符號16為被檢測用磁鐵14之軌道，準確而言為被檢測用磁鐵14之長度方向之中心部之軌道。

圖2係表示軌道4與移動體8，線性同步馬達之1次側線圈18對可動件之永久磁鐵12施加推力，以使移動體8移行。再者，線性馬達之種類為任意，既可為線性感應馬達等，亦可代替線性馬達而將普通之移行馬達搭載於移動體8上。進而，亦可於移動體8中設置線性馬達之1次側線圈18，並於軌道4中設置可動件。元件符號20為線圈驅動部，驅動1次側線圈18。元件符號22為設置於曲線區間之線性感測器，為磁性感測器之例，檢測被檢測用磁鐵之列14。於直線區間5中，相較曲線區間之線性感測器22，相同之線性感測器23係隔開間隔而配置。又，移動體8自軌道4側接受非接觸供電，元件符號24為李茲線(Litz wire)，元件符號25為接受電力用線圈。元件符號26為軌道4之支柱，可代替非接觸供電而設為接觸式之供電方式，或亦可將鋰離子電池等搭載於移動體8上。

圖3係表示1次側線圈18與線性感測器22、23等之配置。1次側線圈18沿著控制中心點之軌道15而配置，線性感測器22、23沿著被檢測用磁鐵之軌道16而配置。曲線區間中之複數個線性感測器22之輸出向選擇器28輸入，選擇器 28藉由振幅為最大之感測器之輸出，而自LUT(Look-Up-Table)30(參照表)讀出控制中心點之位置。LUT30將曲線區間中之控制中心點之位置，預估使用曲線區間6中之第幾個線性感測器22、及來自所使用之線性感測器之輸出而加以記憶，將讀出之控制中心點之位置向控制器32輸出。於實施例中，使用1個LUT30，但亦可於各線性感測器22中設置個別之LUT，而自各線性感測器22輸出曲線區間6中之控制中心點之位置與感測器之輸出之振幅，並由選擇器28進行選擇。再者，於相鄰之一對線性感測器22、22輸出相同程度之振幅之情形時，既可根據2個感測器之輸出求得各控制中心點之位置且例如加以平均，或亦可藉由2個感測器中之一者之輸出求得控制中心點之位置。

於直線區間5中，相較線性感測器22，線性感測器23係隔開間隔而配置，例如將藉由線性感測器23求得之控制中心點之座標直接向控制器32輸出。以上之結果為，直線區間5及曲線區間6中求得移動體8之控制中心點之座標，且控制器32以該座標為基礎而經由線圈驅動部20對1次側線圈18進行反饋控制，以使移動體8移行。

圖4係表示線性感測器22相對於被檢測用磁鐵之列14之配置，此處，線性感測器22b與磁鐵之列14完全重疊，前後之線性感測器22a、22c部分重疊。於此情形時，來自線性感測器22b之輸出相較來自線性感測器22a、22c之輸 出，振幅較大且精度亦較高，故由選擇器提取線性感測器22b之輸出。

圖5係表示線性感測器22之構造，線性感測器23亦相同。例如，將6個、10個、14個等線圈34串聯地配置，並以來自使用有DA轉換器之交流電源36之電壓進行驅動。交流電源36之輸出中，一者相對於接地電位為+ Vo/2．sinωt，另一者為-Vo/2．sinωt。若相對於磁鐵之列14，線性感測器22移動1個永久磁鐵程度，則對於感測器22之輸出，相位僅變化2π。若該相位設為θ，則線圈34之輸出為sinθsinωt及cosθsinωt以及-sinθsinωt及-cosθsinωt這4種，並於線圈34之上部表示輸出之種類。又，兩端之2個線圈34d、34d為虛設之線圈。如此，8個相位檢測用線圈34中，均於左右兩側存在其他線圈，因而可使線圈間之相互電感為共用，且使8個相位檢測用線圈34之阻抗均勻。

自圖5之電路獲得sinθsinωt與cosθsinωt之輸出，由於ωt之值於交流電源36側為已知，故以未圖示之附帶電路例如將sinθsinωt轉換為sinθcosωt。其次，若將sinθcosωt與cosθsinωt相加，則可獲得sin(θ+ωt)。而且，例如可自成為θ+ωt=nπ(n為整數)之時刻開始獲知相位θ。

於圖4之狀況下，藉由圖6說明可自中央之線性感測器22b獲得較大振幅之輸出之機構。於圖5之電路中，將可獲得sinθsinωt之輸出之線圈與可獲得-sinθsinωt之輸出之線圈 串聯地連接，並將可獲得cosθsinωt之輸出之線圈與可獲得-cosθsinωt之輸出之線圈串聯地連接。若於每2個之組合中分解線圈34則成為圖6。於圖6中，藉由相對於被檢測用磁鐵14之線圈34、34間之相位之差而產生輸出。此處，於如感測器22a、22c般，僅與磁鐵部分重疊之情形時，不與磁鐵重疊之線圈中輸出較小，且輸出之線性亦較低。因此，由選擇器選擇於輸出a．sinθsinωt、a．cosθsinωt中之振幅a之值為最大之線性感測器。

圖7係表示曲線用之線性感測器之輸出值、與驅動部軌道(控制中心點之軌道)上之感測器輸出值之關係。需要事前求得該關係並製作對應表，但於較多情形時，難以於控制中心點之位置上設置線性感測器，故例如將編碼器等安裝在3軸中之至少2軸以上，該3軸安裝有車輪9、10、10，且使編碼器之輸出值與線性感測器之輸出值建立對應關係，藉此可根據線性感測器之輸出值推定驅動部軌道上之位置。於此情形時，使移動體8以低速移行，並且使車輪9、10之對軌道4之輪壓變高而可忽視滑動地由編碼器檢測車輪9、10之轉數，且以該平均值為基準求得控制中心點之位置。除了此種方法以外，例如亦可於圖2之永久磁鐵之列12之左右雙方設置光學感測器，並於軌道4之相向面配置光學性標記，且將讀取並求得標記之位置加以平均後作為軌道中心之位置。

圖7之軌道中心之驅動部軌道上之感測器輸出值與曲線 用感測器輸出值並非為直線，相對於曲線之中央部，曲線之入口與出口處傾斜不同。此係由於使曲線之曲率半徑於中央部與入口及出口處不同所導致。於曲線之入口與出口處，直至導輥與軌道之接觸穩定為止之期間產生搖晃。因此，感測器輸出值均存在微小搖晃，無法作為曲線用感測器輸出值之單純函數而求得控制中心點之位置。然而，若使用參照表則不存在如函數般之制約，藉由曲線用感測器輸出，可自參照表中直接讀出控制中心點之位置。又，可相對於複數個線性感測器22，以1個LUT30讀出控制中心點之位置。

於實施例中可獲得以下之效果。

(1)於曲線區間可準確地檢測移動體8之控制中心點之位置，且可進行準確之移行控制。

(2)即便以與移動體之寬度方向之中央部之線性馬達不相干擾之方式，將線性感測器22與被檢測用磁鐵之列14配置於線性馬達之側方，亦可求得控制中心點之位置。

(3)可自複數個線性感測器22中選擇最佳之線性感測器，並自1個LUT30中讀出控制中心點之位置。

(4)因此，可於曲線區間等中使移動體8準確地停止，而增加工作機械、負載埠等之配置自由度。

於實施例中，使用線性感測器之輸出之振幅，決定使用哪一線性感測器22，但於控制器32側，之前之控制中心點之位置為已知，亦可基於該位置決定使用哪一線性感測器 22。於實施例中，雖已表示使用線圈34之線性感測器，但亦可代替線圈34，而使用電洞元件等其他磁性感測器。又，亦可代替被檢測用磁鐵之列14，而檢測交替地配置磁性體與非磁性體之列等。

2‧‧‧移動體系統

4‧‧‧軌道

5‧‧‧直線區間

6‧‧‧曲線區間

8‧‧‧移動體

9、10‧‧‧車輪

11‧‧‧導輥

12‧‧‧永久磁鐵之列(可動件)

14‧‧‧被檢測用磁鐵之列

15‧‧‧控制中心點之軌道

16‧‧‧被檢測用磁鐵之中心軌道

18‧‧‧1次側線圈

20‧‧‧線圈驅動部

22、23‧‧‧線性感測器

22a、22b、22c‧‧‧線性感測器

24‧‧‧李茲線

25‧‧‧線圈

26‧‧‧支柱

28‧‧‧選擇器

30‧‧‧LUT

32‧‧‧控制器

34、34d‧‧‧線圈

36‧‧‧交流電源

G‧‧‧控制中心點

C1、C2、C3‧‧‧曲率中心

圖1係示意地表示在實施例中移動體之軌道之圖式。

圖2係移動體與軌道之垂直方向剖面圖。

圖3係移動體之移行驅動系統之方塊圖。

圖4係表示線性感測器與被檢測用磁鐵之圖式。

圖5係線性感測器之主要部分方塊圖。

圖6係表示2個線圈之線性感測器之圖式。

圖7係表示曲線用線性感測器之輸出值與設置於驅動部軌道上之其他感測器之輸出值的圖式。

5‧‧‧直線區間

6‧‧‧曲線區間

8‧‧‧移動體

12‧‧‧永久磁鐵之列(可動件)

14‧‧‧被檢測用磁鐵之列

15‧‧‧控制中心點之軌道

16‧‧‧被檢測用磁鐵之中心軌道

18‧‧‧1次側線圈

22、23‧‧‧線性感測器

28‧‧‧選擇器

30‧‧‧LUT

32‧‧‧控制器

Claims (4)

1. 一種移動體系統，其設置檢測器，該檢測器係根據自對移動體之移行之控制中心點，朝與移動體之移行方向不同之方向位移之位置，檢測沿著上述移行方向之移動體之位置；上述移動體系統具備有：記憶部，其針對移動體之移行路徑中之至少曲線區間，記憶對應於上述檢測器之輸出位置之上述控制中心點之沿著移行方向之位置；及控制部，其根據自上述記憶部所讀出之控制中心點之位置，控制移動體之移行。
2. 如申請專利範圍第1項之移動體系統，其中，於移動體之移行路徑與移動體設置線性馬達，上述控制中心點係控制線性馬達時之基準位置；上述檢測器係配置為：藉由設置於移行路徑或移動體之線性馬達側方之磁性感測器，檢測設置於移動體或移行路徑之線性馬達側方之磁鐵或磁性體。
3. 如申請專利範圍第2項之移動體系統，其中，以檢測設置於移動體之磁鐵或磁性體之方式，沿著移行路徑設置複數個上述檢測器；設置選擇器，其自上述複數個檢測器之輸出中提取檢測磁鐵或磁性體過程中之至少1個檢測器之輸出；藉由上述選擇器之輸出而自上述記憶部讀出移動體之控 制中心點之位置。
4. 一種移動體之移行控制方法，其重複執行下述步驟：根據自對移動體之移行之控制中心點，朝與移動體之移行方向不同之方向位移之位置，藉由檢測器檢測沿著上述移行方向之移動體之位置之步驟；自記憶部讀出控制中心點之位置之步驟，該記憶部係針對移動體之移行路徑中之至少曲線區間，記憶對應於上述檢測器之輸出位置之上述控制中心點之沿著移行方向之位置；及根據自上述記憶部所讀出之控制中心點之位置，控制移動體之移行之步驟。