TWI792242B - 線型馬達搬運系統及其之運用方法 - Google Patents

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Abstract

[課題]依本發明，提供一種提高商品價值之線性馬達輸送系統。 [解決手段]本發明的線性馬達輸送系統(100)具備：托架(10)，藉由線性馬達(12)驅動；複數個感測器(18)，沿既定路徑(P)配置；及控制裝置(20)，控制線性馬達(12)使托架(10)沿路徑(P)移動。控制裝置(20)伴隨托架(10)的移動，在複數個感測器(18)中切換複數個感測器(18)中的將輸出用於托架的位置確定之基準感測器。

Description

線型馬達搬運系統及其之運用方法
本發明係有關一種線型馬達搬運系統及其之運用方法。
以往，作為輸送物品之搬運系統，已知有一種線型馬達搬運系統，其以線型馬達作為驅動源使載具行進，並藉由載具來進行物品的輸送。線型馬達搬運系統具備：載具，其係保持所搬運之物品；線型馬達的可動件，其係安裝於載具；線型馬達的固定件，其係包括沿路徑排列之複數個電磁體(線圈單元)；以及控制裝置，其係控制對複數個電磁體的電流供給使載具沿路徑移動，藉由可動件沿路徑行進，輸送被載具保持之物品。
習知之輸送機以恆定速度沿同一個方向輸送作為輸送物之物品，相對於此，線型馬達搬運系統能夠單獨控制保持物品之複數個載具的移動。又，亦能夠進行使載具準確地停在必要的場所，或變更速度或僅使1個載具反方向移動之類的靈活的控制。又，線型馬達搬運系統為線型馬達驅動，因此與採用其他驅動方式之搬運系統相比，不產生粉塵等，因此潔淨。
因此，線型馬達搬運系統的用途廣泛，例如使用於製程間搬運、搬運路徑上進行精密加工之加工生產線中。
線型馬達搬運系統中，為了控制可動件的位置，需要持續掌握可動件相對於固定件之位置。以往，提出一種線型馬達搬運系統，其中，由設置於可動件側之感測器讀出設置於固定件側之線型標度尺，藉此檢測可動件的位置(例如專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-219296號專利公報
[發明欲解決之課題]
如專利文獻1中所記載的習知之線型馬達搬運系統中，在可動件側設置有感測器，因此需要將對感測器供給電力之電池設置於可動件側，因此需要對其進行維護。又，需要將輸出基於感測器之檢測結果之配線從可動件側拉出來，因而可動件的活動範圍受到限制。
本發明係鑑於這種情況而開發完成者，其一個樣態的例示性目的之一為，提供一種提高商品價值之線型馬達搬運系統。 [解決課題之手段]
為了解決上述課題，本發明的一個樣態的線型馬達搬運系統具備：載具，其係藉由線型馬達而被驅動；複數個感測器，其係沿既定路徑配置；以及控制裝置，其係控制線型馬達使載具沿路徑移動。控制裝置伴隨載具的移動，在複數個感測器中切換複數個感測器中的將輸出用於載具的位置特定之基準感測器。
本發明的另一個樣態為線型馬達搬運系統的運用方法。該方法中，該線型馬達搬運系統具備：載具，其係藉由線型馬達驅動；複數個感測器，其係沿既定路徑配置；以及控制裝置，其係控制線型馬達使載具沿路徑移動；其特徵為包括：基準感測器特定步驟，其係從複數個感測器中特定將檢測結果用於載具的位置特定之基準感測器；以及位置特定步驟，其係依據出自基準感測器的輸出，反覆特定載具的位置。位置特定步驟包括：伴隨載具的移動而在複數個感測器中切換基準感測器之步驟。
另外，在方法、裝置、系統等之間，相互置換以上構成要件的任意組合或本發明的構成要件或表現形式之裝置，作為本發明的態樣是同樣有效。 [發明效果]
依本發明，能夠提供一種提高商品價值之線型馬達搬運系統。
以下，根據本發明較佳的實施方式，一邊參閱圖式一邊對本發明進行說明。實施方式僅為例示並非限定發明，記述於實施方式之所有特徵或其組合並不一定是限制本發明的本質者。對示於各圖式之相同或相等的構成要件、構件、處理標註相同元件符號，並適當省略重複之說明。
圖1為表示實施方式之線型馬達搬運系統100的概略構成之俯視圖。圖2為表示線型馬達搬運系統100的載具10及其周邊之側視圖。
線型馬達搬運系統100具備：載具10，其係用於保持所輸送之物品；線型馬達12，其係驅動載具10；參考標記14及線型標度尺16，其係固定於載具10；複數個感測器18，其係沿載具10的搬運路徑P配置；以及控制裝置20，其係總合控制線型馬達搬運系統100。複數個感測器各自與控制裝置20以有線方式連接。另外，為了便於理解，將載具10的個數設為了1個，但並不限於此，通常設置有複數個載具10。
線型馬達12具備：固定件22、以及可動件24，其係被安裝在載具10。
本實施方式中，固定件22形成為俯視觀察時D方向上更長的矩形形狀。固定件22包括沿其延伸方向排列之複數個電磁體(線圈單元)26。圖1中作為例子僅示出一部分電磁體26。從電源34對複數個電磁體26能夠單獨供給電流。複數個電磁體26的排列決定路徑P。雖然並無特別限定，但本實施方式中，路徑P為直線狀。
可動件24以與電磁體26上下對向之方式安裝於載具10的下表面。可動件24包括磁體而構成。藉由因電磁體26產生之磁場與可動件24的磁體的磁場的相互作用，可動件24沿路徑P移動。
固定22上可以設置有引導可動件24或載具10的移動之線型導件。或者，可以不設置線型導件，而使可動件24在固定件22上磁浮。
參考標記14為表示基準位置之標記。參考標記14並無特別限定，感測器18若為磁感測器，則為磁體，若為光學式感測器，則例如為標有標記的玻璃、鋼捲尺。
在此，參考標記14設置於載具10的下表面。另外，參考標記14亦可以設置於線型標度尺16上。參考標記14較佳為設置成D方向上的位置與載具10的「位置基準部」一致。位置基準部為成為載具10在D方向上的位置的基準之部分，典型為載具10在D方向上的中央部分。當參考標記14在D方向上的位置與位置基準部在D方向上的位置一致時，參考標記14的絕對位置成為載具10的絕對位置。
參考標記14亦可以設置於載具10的任意位置，但需要其相對於位置基準部之相對位置為已知。當參考標記14在D方向上的位置與位置基準部在D方向上的位置不一致時，在參考標記14的絕對位置的基礎上，考慮位置基準部與參考標記14在D方向上的距離，藉此特定載具10的絕對位置。
以下，為了簡化說明，視為參考標記14在D方向上的位置與位置基準部在D方向上的位置一致。
線型標度尺16固定於載具10的下表面。關於線型標度尺16，並無特別限定，感測器18若為磁感測器，則為磁體標度，若為光學式感測器，則例如為標有刻度的玻璃標度、鋼捲尺。線型標度尺16並沒有限制，其以該線型標度尺16在D方向上的中央與載具10的位置基準在D方向上的位置一致之方式設置於載具10。
線型標度尺16具有有效區域16a及在有效區域16a的D方向上的兩端相鄰之兩個無效區域16b。有效區域16a為感測器18可讀出標度之區域，無效區域16b為感測器18無法讀出標度的區域。
感測器18包括構成為能夠檢測參考標記14之第1檢測部28及構成為能夠檢測線型標度尺16之第2檢測部29。本實施方式中，感測器18配置成俯視觀察時第1檢測部28位於參考標記14的移動路徑上，第2檢測部29位於線型標度尺16的移動路徑上。
若第1檢測部28檢測出參考標記14，亦即參考標記14通過第1檢測部28的正上方，則將既定強度以上的脈衝訊號輸出至控制裝置20。該脈衝訊號的脈衝寬度與第1檢測部28的分辨率相等為較佳，但亦可以更長。詳細內容待留後述，控制裝置20依據第1檢測部28所輸出之訊號，特定參考標記14是否位於第1檢測部28的正上方。
第2檢測部29讀出設置於在第2檢測部29的上方移動之線型標度尺16之標度，線型標度尺16乃至載具10每移動R[μm](R為第2檢測部29的分辨率)，便將1個脈衝的脈衝訊號輸出至控制裝置20。控制裝置20藉由對第2檢測部29所輸出之脈衝訊號進行計數來如後述特定(檢測)載具10在D方向上的位置。
複數個感測器18以等間隔配置，在此以間隔S配置。又，複數個感測器18配置成線型標度尺16的有效區域16a的長度(以下，稱為「有效區域長度」)Le與感測器18的間隔S滿足「有效區域長度Le≥間隔S」的關係。在該情況下，無論載具10位於路徑P上的哪一位置，線型標度尺16的有效區域16a亦位於任一感測器18的檢測區域(亦即感測器18的正上方)，因此能夠如後述特定載具10的絕對位置。只要將有效區域長度Le與間隔S設為相等，便能夠將感測器的數量最少化。總之，視為複數個感測器18各自的絕對位置為已知。
圖3、圖4為表示線型馬達搬運系統100的載具10及其周邊之側視圖。圖3中，參考標記14位於感測器18的正上方。圖4中，線型標度尺16乃至載具10的中心位於相鄰之兩個感測器的中間處。參閱圖1～圖4對控制裝置20進行說明。
控制裝置20包括：位置特定部30、以及線型馬達控制部32。
若從複數個感測器18_1～18_N(N為2以上的整數，圖2～圖4的例子中N為5以上)中的任一個感測器18的第1檢測部28輸出閾值強度以上的訊號，具體而言，若例如從感測器18_i的第1檢測部28輸出閾值強度以上的訊號，則位置特定部30特定參考標記14乃至載具10位於該感測器18_i的正上方。位置特定部30決定將檢測出參考標記14之感測器18_i作為成為用於特定載具10的絕對位置的基準之感測器(以下，稱為「基準感測器」)。
位置特定部30將參考標記14位於基準感測器的正上方時設為「0」，對伴隨載具10的移動而從基準感測器的第2檢測部29輸出之脈衝訊號進行計數。
位置特定部30依據從基準感測器的第2檢測部29輸出之脈衝訊號的計數值，特定離載具10的基準感測器的距離亦即載具10相對於基準感測器之相對位置。位置特定部30藉由將基準感測器的絕對位置與所特定之相對位置相加來特定載具10的絕對位置。
然而，儘管亦取決於線型標度尺16的長度，但若載具10移動一些距離，則線型標度尺16的有效區域16a偏離基準感測器的第2檢測部29的檢測範圍(亦即正上方)。這樣一來，無法依據該基準感測器的輸出來特定載具10的位置。因此，在線型標度尺16的有效區域16a偏離基準感測器的檢測範圍之前，需要將在與基準感測器相鄰且在其檢測範圍(亦即正上方)內存在線型標度尺16的有效區域16a之感測器18設為新的基準感測器。亦即，需要切換基準感測器。
具體而言，當例如感測器18_i為基準感測器時，若載具10向D方向上的紙面右側移動而使載具10相對於感測器18_i之相對位置(脈衝訊號的計數值)成為既定值，則位置特定部30將相鄰之感測器18_i+1設為新的基準感測器。因此，在切換基準感測器之前，位置特定部30藉由特定載具10相對於感測器18_i之相對位置來特定載具10的絕對位置，但切換基準感測器之後，則藉由特定載具10相對於感測器18_i+1之相對位置來特定載具10的絕對位置。亦即，藉由將感測器18_i+1的絕對位置與載具10相對於感測器18_i+1之相對位置進行相加來特定載具10的絕對位置。
另外，進行基準感測器的切換時，依據載具10相對於被切換感測器18_i之相對位置來特定載具10相對於切換對象感測器18之相對位置。換言之，進行基準感測器的切換時，依據被切換感測器18_i中的脈衝訊號的計數值來特定切換對象感測器18_i+1中的脈衝訊號的計數值的初始值。之後，在所特定之初始值上累計從感測器18_i+1輸出之脈衝訊號的計數值。
關於基準感測器的切換，例如如圖4所示，可以在線型標度尺16的中心(該例子中為載具10的中心)到達基準感測器(該例子中為感測器18_i)與和基準感測器相鄰之感測器(該例子中為感測器18_i+1)的中間處之時點進行。
在該情況下，當圖1～圖4中載具10向D方向上的右側前進時，位置特定部30在出自基準感測器的第2檢測部29的脈衝訊號的輸出的計數值(CNT)成為下式(1)中求出之值時切換基準感測器即可。另外，在此將圖1～圖4中向D方向上的右側前進之方向設為正方向，將向左側前進之方向設為負方向。 CNT=+1/2×(Ls-2X-2Y)×1/｛R×1/1000｝ ……(1) 其中，Ls：線型標度尺16在D方向上的長度[mm] X：存在於線型標度尺16的兩端之無效區域16b在D方向上的長度[mm] Y：切換基準感測器時之離被切換基準感測器的無效區域16b的距離[mm] R：感測器18的分辨率(1個計數=R[μm])
位置特定部30在伴隨載具10的移動而從新的基準感測器的第2檢測部29輸出之脈衝訊號的計數值的初始值上設定下式(2)中求出之計數值(CNT)。亦即，進行基準感測器的切換之後，對新的基準感測器的第2檢測部29所輸出之脈衝訊號，從式(2)中求出之計數值開始計數。 CNT=-1/2×(Ls-2X-2Y)×1/｛R×1/1000｝ ……(2)
另外，圖1～圖4中載具10向D方向上的左側亦即負方向前進時，可以將式(1)、式(2)的正負顛倒。
如上所述，位置特定部30一邊伴隨載具10的移動而切換基準感測器，一邊持續反覆特定載具10的絕對位置。
線型馬達控制部32控制線型馬達12使載具10移動。具體而言，線型馬達控制部32一邊反饋藉由位置特定部30特定之載具10的位置資訊，一邊控制從電源34對固定件22的各電磁體26的電流供給，使載具10移動到所期望的位置。
以上為線型馬達搬運系統100的基本構成。接著，參閱圖2～圖4對線型馬達搬運系統100的動作進行說明。時間以圖2、圖3、圖4的順序經過。
視為線型馬達搬運系統100啟動時的狀態為圖2的狀態。控制裝置20在電磁體26上通入一定電流而使載具10移動。藉此，視為載具10向圖2中的右側移動。
圖3中，載具10到達了感測器18_i的正上方。感測器18_i檢測參考標記14。因此，感測器18_i成為基準感測器。控制裝置20依據從基準感測器輸出之脈衝訊號的計數值來特定載具10的絕對位置。
圖4中，載具10相對於感測器18_i之相對位置亦即感測器18_i中的脈衝訊號的計數值成為了式(1)中求出之值，因此基準感測器從感測器18_i被切換為感測器18_i+1。
接著，對實施方式的效果進行說明。依本實施方式，藉由設置於固定件22側之感測器18，能夠檢測載具10的位置，因此無需為了載具10的位置檢測而在載具10側設置感測器，因此無需在載具10上搭載電池或從載具10拉出配線。
又，依本實施方式，即使在載具10的尺寸發生變更，因此線型標度尺16的長度隨之發生變更之情況或感測器18的分辨率隨之發生變更之情況下，變更帶入式(1)、式(2)中之值即可，從而能夠輕易地應對如此般變更。
以上，依據實施方式對本發明進行了說明。該實施方式為例示，能夠依該等各構成要件或各處理製程的組合形成各種變形例，並且該些變形例亦在本發明的範圍內，被本領域技術人員理解。以下，對變形例進行說明。
實施方式中，對複數個感測器18以等間隔配置之情況進行了說明，但只要相鄰之感測器18的間隔為線型標度尺16的有效區域長度Le以下，則相鄰之感測器18的間隔可以不是等間隔。亦即，至少一個感測器間隔可以與其他感測器間隔不同。在該情況下，切換感測器18時的計數值可能不同，當線型標度尺16的中心(該例子中為載具10的中心)到達相鄰之感測器18的中間處之時點切換基準感測器時，在被切換感測器18的計數值成為式(1)中求出之計數值之時點切換即可。
上述實施方式與變形例的任意組合，作為本發明的實施方式同樣有效。藉由組合而產生之新的實施方式兼具所組合之實施方式及變形例各自的效果。
10:載具 12:線型馬達 18:感測器 20:控制裝置 100:線型馬達搬運系統
[圖1]為實施方式之線型馬達搬運系統的俯視圖。 [圖2]為表示圖1的載具及其周邊之側視圖。 [圖3]為表示圖1的載具及其周邊之側視圖。 [圖4]為表示圖1的載具及其周邊之側視圖。
10:載具
12:線型馬達
14:參考標記
16:線型標度尺
18:感測器
20:控制裝置
22:固定件
24:可動件
26:電磁體
28:第1檢測部
29:第2檢測部
30:位置特定部
32:線型馬達控制部
34:電源
100:線型馬達搬運系統
P:路徑

Claims (5)

  1. 一種線型馬達搬運系統，具備：載具，其係藉由線型馬達而被驅動；複數個感測器，其係沿既定路徑配置；以及控制裝置，其係控制前述線型馬達使前述載具沿前述路徑移動；前述載具具有1個標度尺，在前述載具的中央具有參考標記，在檢測到前述參考標記時輸出脈衝訊號，藉此，前述控制裝置係伴隨前述載具的移動，在前述複數個感測器中切換前述複數個感測器中將輸出用於前述載具的位置特定之基準感測器。
  2. 如請求項1之線型馬達搬運系統，其中，前述控制裝置係依據前述基準感測器的位置及依據出自前述基準感測器的輸出而特定之前述載具相對於該基準感測器之相對位置來特定前述載具的位置。
  3. 如請求項1或請求項2之線型馬達搬運系統，其中，前述複數個感測器係包括相鄰配置之第1感測器、第2感測器；前述控制裝置係依據將前述基準感測器從前述第1感測器切換為前述第2感測器時，依據出自前述第1感測器的輸出而特定之前述載具相對於該第1感測器之相對位置，來特定前述載具相對於前述第2感測器之相對位置。
  4. 如請求項1或請求項2之線型馬達搬運系 統，其中，還具備：參考標記，其係設置於前述載具；前述複數個感測器係各自構成為能夠檢測參考標記；前述參考標記相對於成為前述載具的位置的基準之部分之相對位置為已知時，前述控制裝置係使前述載具移動來使複數個感測器中任一個感測器檢測前述參考標記，且將檢測出前述參考標記之感測器作為前述基準感測器，並且特定前述載具相對於前述基準感測器之相對位置。
  5. 一種線型馬達搬運系統的運用方法，該線型馬達搬運系統具備：載具，其係藉由線型馬達驅動；複數個感測器，其係沿既定路徑配置；以及控制裝置，其係控制前述線型馬達使前述載具沿前述路徑移動；其中，前述載具具有1個標度尺，在前述載具的中央具有參考標記，在檢測到前述參考標記時輸出脈衝訊號；該線型馬達搬運系統的運用方法包括：基準感測器特定步驟，其係從前述複數個感測器中特定將輸出用於前述載具的位置特定之基準感測器；以及位置特定步驟，其係依據出自前述基準感測器的輸出來反覆特定前述載具的位置；前述位置特定步驟包括：伴隨前述載具的移動而在前述複數個感測器中切換前述基準感測器之步驟。
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