WO2009000709A1 - Vorrichtung zum bewegen eines objekts - Google Patents

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WO2009000709A1
WO2009000709A1 PCT/EP2008/057643 EP2008057643W WO2009000709A1 WO 2009000709 A1 WO2009000709 A1 WO 2009000709A1 EP 2008057643 W EP2008057643 W EP 2008057643W WO 2009000709 A1 WO2009000709 A1 WO 2009000709A1
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WO
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signals
linear motor
control unit
speed
workpiece
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/057643
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Finkler
Markus Knorr
Mihaly Nemeth-Csoka
Christoph Nolting
Guido Stöppler
Wolfgang Wolter
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/22—Feeding members carrying tools or work
    • B23Q5/28—Electric drives

Definitions

  • the invention relates to a device for moving at least one moving object. It can be moved by the device, a component of a device, for. B. a linear movement of a carriage of a machine tool back and forth can be effected. In the present case, however, in particular a transfer device for moving objects such as workpiece carriers is intended.
  • stator linear motors in a transfer device for workpiece carriers. These are electric motors with primary part and secondary part, in which the secondary part is moved.
  • the secondary part rotor, occasionally also referred to as a rotor in accordance with rotary motors
  • stator stator
  • the device comprises the linear motor primary part (or several thereof) as well as a control unit, usually for each primary part exactly one control unit for controlling this linear motor primary part.
  • the control unit has the task of supplying the linear motor primary section with current of suitable amplitude and matching commutation angle. So far, only a control of the movement of the moving object is common in devices of the type mentioned. As a result, the moving object is often not moved at the ideal speed. This can lead to energy losses.
  • the detection of the position of the mobile object and, preferably, its speed would also be helpful in those transport devices in which a conveyor belt guides the movable object to the linear motor primary section.
  • the linear motor primary part must be controlled by the control unit (that is to say subjected to a suitable current) so that the transfer takes place as far as possible when the moving object is flowing.
  • the problem of speed measurement has hitherto not been satisfactorily solvable.
  • the inductive or optical sensors consume a relatively large amount of space in the device, but nevertheless work only at certain points.
  • MLII //. Y ⁇ ⁇ y.YL a Be ⁇ scription of the physical principles of magnetostriction and the appropriate measurement devices available. It is known to perform a position measurement by means of a rod-shaped ferromagnetic measuring element (also referred to as a waveguide) into which current pulses are coupled by means of a suitable device.
  • the rod-shaped element should be stationary. It is surrounded by a movable position magnet, which is designed as a ring magnet, without the ring magnet touching the rod-shaped measuring element.
  • a magnetic field generated by the current pulses interacts with the magnetic field of the permanent magnet and causes an elastic, torsional deformation of the waveguide.
  • a pulse converter here consists of a cross-connected to the waveguide, also ferromagnetic and therefore magnetostrictive metal strip, an inductive detection coil and another, stationary permanent magnet.
  • a pulse converter By the torsion wave, an electric current is generated in the detection coil.
  • the electrical response signal is evaluated by a downstream electronics, namely the duration is determined by the coupling of the current pulse to the detection of the current in the detection coil. This transit time is dependent on the position of the annular permanent magnet on the waveguide. Thereby, the arrangement becomes the position measuring device.
  • annular permanent magnet completely surrounds the waveguide, an application of the magnetostrictive measuring arrangement in the area of devices for moving moving objects, which must be permanently separated from the device at the beginning and must be permanently separated again after the transport has ended, has hitherto been unsuitable annular permanent magnet can not be easily threaded through a waveguide when moving a moving object.
  • the object is achieved by a device having the features according to claim 1.
  • the invention also includes a method with the features according to claim 12.
  • the device has a position-measuring device coupled to the control unit, which comprises:
  • Means for sending signals Means for detecting response signals to the transmitted signals
  • Means for deriving the position of a moving object which is provided with a means for generating or influencing the response signals, from the detected time interval.
  • the position measuring device thus makes use of a transit time measurement, which is simple and inexpensive to implement.
  • a particularly inexpensive embodiment makes use of signals sent over the air from the means for transmission to the mobile object.
  • the stationary part of the position measuring device and the movable object.
  • the emitted signals are sent back directly by the moving object, so that the response signals themselves are the originally transmitted signals arriving after the return.
  • the means for emitting can emit light signals, these can be reflected by a mirror on a moving object and detected by suitable detection means.
  • the position measuring device comprises an extended body, on which the movable objects are passed during transport, and the
  • Means for transmitting signals are designed as means for coupling signals into the expanded body. In this case a precise position measurement is possible.
  • the position-measuring device used in this aspect of the invention thus has an extended body as an active part (which must be wired and therefore must rest) and a part which is connected to the moving part as a passive part. Because of the expansion of the active part itself, it does not necessarily have to be extended and, ideally, it is almost punctiform. Therefore, the passive part can be easily attached to the moving object without greatly disturbing the moving object.
  • the use of an extended body makes it possible to measure the position of the mobile object over the entire distance along which the movable object is guided along the extended body, ie in doubt over the entire length of the extended body.
  • a position measuring device is used, which is based on the magnetostriction.
  • the use of such a position-measuring device in a moving object transport device is possible if, instead of the annular permanent magnet described above, a non-annular, in particular a rod-shaped, permanent magnet is used.
  • the invention is based in this aspect on the fact that even when using a rod-shaped, fixed to the moving object permanent magnet coupled into a ferromagnetic and thus magnetostrictive extended body current pulses borne sound waves with sufficient amplitude can be generated that they can be detected by suitable means ,
  • the expanded body may have at least one curved section to which the means for coupling in and Detecting means are attached (in particular when the curved portion is an end portion). If a central portion of the expanded body is rectilinear, this may be the portion along which the position is reliably measured.
  • the position measuring device may extend into an area outside the linear motor primary. This is helpful in particular when the transport device comprises a conveyor belt leading to the linear motor primary section. If the expanded body then extends into an end section of the conveyor belt, the position of the moving object can already be measured while it is still on the conveyor belt. Thus, the transfer of the movable object from the conveyor belt into the linear motor can be made reliable, for example by means of a speed control.
  • the position information which the control unit receives from the position-measuring device is used to return to the speed of the mobile object, in particular to measure it. It may also be closed to a desired commutation angle for the current to be applied to the linear motor.
  • the commutation angle to be selected is a function of position and velocity. At a fixed speed, this results from a "modulo" calculation of the position, and the commutation angle is repeated at intervals of a predetermined distance unit (namely after passing through 360 °).
  • the control unit can be designed to correct the dead times when deriving the desired commutation angle, by means of a suitable software correction function. It must be known when the measured value arrives. This depends on the position of the moving object. Preferably, the speed is taken into account and derived therefrom the actual position at the time the measured value is present and the associated commutation angle is selected.
  • the linear motor is preferably a long-stator linear motor.
  • the device according to the invention is preferably a transfer device for workpiece carriers.
  • the method according to the invention preferably uses the transfer device according to the invention and preferably has the following features:
  • the position of the workpiece carriers is repeatedly recorded. Due to position measuring signals, the speed of the workpiece carrier is deduced by the control unit.
  • the control unit then supplies the linear motor primary with such a current that the speed is regulated to a desired value.
  • the method according to the invention is made possible by providing the position measuring device with the extended body, because the extended body allows the repeated measurement of the position in the movement of the mobile object past him.
  • FIG. 1 schematically illustrates the structure of a device according to the invention according to a first aspect of the invention
  • FIG 2 is used to illustrate the principle of operation in a second aspect of the invention.
  • a transfer device designated as a whole by 10 in FIG. 1 serves to transport workpiece carriers 12, 12 'in the direction of the arrows 14, 14'.
  • the linear motor is formed by a primary part 16 or 16 'on the one hand and a workpiece carrier 12, 12' as a secondary part on the other. Since the secondary part 12, 12 'moves relative to the primary part 16, 16', it is a long-stator linear motor.
  • the primary parts 16, 16 ' are controlled by associated control units 18, 18', namely acted upon by a suitable current, so that the workpiece carrier 12 or 12 'moves. It should now be possible that the speed with which the workpiece carrier 12 and 12 'move, is regulated.
  • a suitable position-measuring device is provided in the transfer device 10.
  • a first position measuring device is assigned to the linear motor primary part 16 with the control unit 18, and a second position measuring device is assigned to the linear motor primary part 16 'with the control unit 18'.
  • the position measuring devices are based on the principle of magnetostriction.
  • a rod-shaped ferromagnet 20 or 20 ' is provided, which has a rectilinear region and from this to an end 22 or 22' towards kinks.
  • a coupling and detection unit 24 or 24 'current pulses are coupled into the ferromagnet 20.
  • the current pulses generate a magnetic field annularly around the ferromagnet 20.
  • a permanent magnet 26, 26 'attached to the workpiece carriers 12 and 12', the z. B. may be formed rod-shaped.
  • the arrangement is such that the permanent magnet 26 or 26 'in the movement of the workpiece carrier according to the arrows 14 and 14' on the ferromagnet 20 and 20 'passes tightly without touching it.
  • the magnetic field of the permanent magnet 26 or 26 'now causes a torsion of the ferromagnet 20 when incoming current pulses, so it forms a dem- corresponding torsional structure-borne sound wave in the ferromagnet 20, in two opposite directions.
  • the structure-borne sound wave which moves to the free end of the ferromagnet 20, is damped and causes nothing more.
  • the structure-borne sound wave, which moves towards the unit 24, can be detected by an arrangement of ferromagnetic metal strip, permanent magnet and detection coil, namely induces a current in this coil.
  • the unit 24 can detect the time interval between the emission of the current pulses and the reception of the response signals, namely the current induced in the detection coil due to the structure-borne sound wave. This time interval depends on the running time, namely on the duration of the current pulses from the unit 24 to the location of the permanent magnet 26 back and the duration of the structure-borne sound wave from the location of the permanent magnet 26 to the device 24 back. Thus, the time interval between the coupling of the current pulses and the receipt of the response signals of the position of the permanent magnet 26 is dependent. This measurement information is the
  • Control unit 18 is supplied. If the measurement is repeated, the control unit 18 can determine the speed of the workpiece carrier 12 in the region of the ferromagnet 20. Then it is possible to control the speed of the workpiece carrier 12 to a predetermined value.
  • a transmitting / receiving device 30 which emits light signals 32 at the same angle to the direction of movement of the workpiece carrier 12 '' according to the arrow 14 '' as the mirror 28 is tilted.
  • the light beam 32 is for this reason, upon movement of the workpiece carrier 12 '' according to the arrow 14 '' back to the transmitting / receiving device reflected.
  • the mirror 28 must be tilted slightly as a rule, because the transmitting and receiving device would otherwise prevent the workpiece carrier 12 '' during transport.
  • the size of the mirror 28 determines the theoretically possible position measuring range, because the light beam 32 hits depending on the position of the workpiece carrier. gers 12 '' at different locations of the mirror 28 on.
  • the theoretically possible measuring range is shown by the double arrow 34 in FIG.
  • the left arrowhead indicates the point at which the light beam 32 just impinges on the lower end of the mirror 28 in FIG. 2, and the right arrowhead indicates the point at which the light beam 32 is just at the upper end of FIG Mirror 28 hits.
  • an arrangement constructed in the manner of FIG. 2 can also work with sound, in particular with ultrasound.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Linear Motors (AREA)

Abstract

In einer Transfervorrichtung (10) für Werkstückträger (12, 12')/ in der sich Linearmotor-Primärteil (16,16'), Werkstückträger (12,12') als Sekundärteile bewegen, ist eine Positionsmesseinrichtung vorgesehen, die auf dem Prinzip einer Laufzeitmessung basiert. Bei einer Ausführungsform hängt die zu messende Laufzeit eines in einen ausgedehnten Körper (20, 20') durch eine Einrichtung (24,24') eingekoppelten Signals und eines Antwortsignals von der Position des Werkstückträgers (12,12') und insbesondere eines daran angeordneten Mittels zum Erzeugen oder Beeinflussen besagter Antwortsignale ab. Durch eine präzise Positionsmessung über den zumindest einen Teilbereich des ausgedehnten Körpers (20, 20') ist eine Geschwindigkeitsmessung und damit auch eine Geschwindigkeitsregelung in der Transfervorrichtung (10) möglich. Bevorzugt wird das Prinzip der Magnetostriktion eingesetzt: In einen Ferromagneten (20,20') werden Stromimpulse eingekoppelt, an dem Werkstückträger (12,12') werden stabförmige Permanentmagnete (26,26') befestigt, und diese bewirken die Ausbildung einer Körperschallwelle, welche detektiert wird.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Bewegen eines Objekts
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen zumindest eines beweglichen Objekts. Es kann durch die Vorrichtung ein Bauteil eines Geräts bewegt werden, z. B. eine lineare Bewegung eines Schlittens einer Werkzeugmaschine hin und zurück bewirkt werden. Vorliegend ist aber insbesondere an eine Transfervorrichtung für bewegliche Objekte wie Werkstückträger gedacht.
Es ist bekannt, in einer Transfervorrichtung für Werkstückträger so genannte Langstator-Linearmotoren einzusetzen. Dies sind elektrische Motoren mit Primärteil und Sekundärteil, bei denen das Sekundärteil bewegt wird. Typischerweise ist das Sekundärteil (Läufer, gelegentlich auch noch in Anlehnung an rotatorische Motoren als Rotor bezeichnet) wesentlich kleiner, kürzer, als der Ständer (Stator) .
Die Vorrichtung umfasst im Falle der Verwendung eines Langstator-Linearmotors das Linearmotor-Primärteil (oder mehrere davon) sowie eine Steuereinheit, zumeist für jedes Primärteil genau eine Steuereinheit zum Steuern dieses Linearmo- tor-Primärteils . Die Steuereinheit hat die Aufgabe, das Linearmotor-Primärteil mit Strom passender Amplitude und passenden Kommutierungswinkels zu beaufschlagen. Bisher ist bei Vorrichtungen der genannten Art lediglich eine Steuerung der Bewegung des beweglichen Objekts üblich. Dies hat zur Folge, dass das bewegliche Objekt häufig nicht mit der idealen Geschwindigkeit fortbewegt wird. Es kann hierbei zu Energieverlusten kommen.
Eine Regelung der Bewegung der beweglichen Objekte scheitert bisher daran, dass die Position der Objekte in der Vorrichtung an einer Vielzahl von Punkten erfasst werden müsste, damit auf die Geschwindigkeit zurückgeschlossen werden könnte. Eine ausführbare Lösung hierfür wurde bisher noch nicht gefunden .
Die Erfassung der Position des beweglichen Objekts und bevor- zugt auch seiner Geschwindigkeit wäre auch in solchen Transportvorrichtungen hilfreich, in denen ein Förderband das bewegliche Objekt zu dem Linearmotor-Primärteil führt. Das Linearmotor-Primärteil muss von der Steuereinheit derart gesteuert (also mit geeignetem Strom beaufschlagt werden) , dass die Übergabe möglichst bei fließender Bewegung des beweglichen Objekts erfolgt.
Mit Hilfe der üblicherweise in Vorrichtungen eingesetzten induktiven oder auch optischen Sensoren ist das Problem einer Geschwindigkeitsmessung bisher nicht zufriedenstellend lösbar gewesen. Die induktiven bzw. optischen Sensoren verbrauchen in der Vorrichtung relativ viel Platz, arbeiten aber dennoch nur punktuell.
Es sind im Stand der Technik so genannte magnetostriktive
Sensoreinheiten bekannt. Beispielsweise war am 19. Dezember 2007 im Internet unter der Adresse
MlIi//.y^y.YL^ eine Be¬ schreibung der physikalischen Grundlagen der Magnetostriktion und entsprechender Messvorrichtungen erhältlich. Es ist bekannt, eine Positionsmessung mit Hilfe eines stabförmigen ferromagnetischen Messelements (auch als Wellenleiter bezeichnet) durchzuführen, in das durch eine geeignete Einrichtung Stromimpulse eingekoppelt werden. Das stabförmige EIe- ment soll feststehend sein. Es ist von einem beweglichen Positionsmagneten, der als Ringmagnet ausgebildet ist, umgeben, ohne dass der Ringmagnet das stabförmige Messelement berührt. Ein durch die Stromimpulse erzeugtes Magnetfeld wechselwirkt mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten und bewirkt eine elastische, torsionale Verformung des Wellenleiters. Es entsteht eine Körper-Ultraschallwelle, die sich mit ca. 2800 m/s zu dem Ende des Wellenleiters zurückbewegt, an dem die Stromimpulse eingekoppelt wurden. Dort kann sie mit geeigneten Mitteln zum Erfassen erfasst werden: Ein Impulswandlersystem besteht hierbei aus einem quer mit dem Wellenleiter verbundenen, ebenfalls ferromagnetischen und daher magnetostriktiven Metallstreifen, einer induktiven Detektionsspule und einem weiteren, ortsfesten Permanentmagneten. Durch die Torsionswelle wird in der Detektionsspule ein elektrischer Strom erzeugt. Das elektrische Anwortsignal wird durch eine nachgeschaltete Elektronik ausgewertet, und zwar wird die Laufzeit von der Einkopplung des Stromimpulses bis zur Detektion des Stroms in der Detektionsspule ermittelt. Diese Laufzeit ist abhängig von der Position des ringförmigen Permanentmagneten am Wellenleiter. Dadurch wird die Anordnung zur Positionsmessvorrichtung. Da der ringförmige Permanentmagnet den Wellenleiter vollständig umgibt, schien bisher eine Anwendung der magnetostriktiven Messsungsanordnung im Bereich von Vorrichtungen zum Bewegen beweglicher Objekte, welche von der Vorrichtung zu Beginn dauerhaft getrennt sein müssen und nach Beendigung des Transports wieder dauerhaft getrennt werden müssen, ungeeignet, denn ein ringförmiger Permanentmagnet lässt sich bei der Bewegung eines beweglichen Objekts nicht ohne Weiteres über einen Wellenleiter einfädeln.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung für bewegliche Objekte der beschriebenen Art derart weiterzubilden, dass zu- verlässig Informationen über die Position des beweglichen Objekts gewonnen werden können, wobei bevorzugt eine Erfassung der Geschwindigkeit des beweglichen Objekts möglich werden soll.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 12.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine mit der Steuerein- heit gekoppelte Positionsmesseinrichtung auf, welche umfasst:
Mittel zum Aussenden von Signalen, Mittel zum Erfassen von Antwortsignalen auf die ausgesandten Signale,
Mittel zum Erfassen des zeitlichen Abstands zwischen dem Aussenden von Signalen und dem Erfassen der Antwortsignale auf diese,
Mittel zum Ableiten der Position eines beweglichen Objekts, das mit einem Mittel zum Erzeugen oder Beeinflussen der Antwortsignale versehen ist, aus dem erfassten zeitlichen Abstand.
Die Positionsmesseinrichtung macht also von einer Laufzeitmessung Gebrauch, die einfach und unaufwändig umsetzbar ist.
Eine besonders unaufwändige Ausführungsform macht Gebrauch von Signalen, die über die Luft von den Mitteln zum Aussenden zu dem beweglichen Objekt gesandt werden. Dadurch gibt es eine besonders eindeutige Trennung zwischen dem ortfesten Teil der Positionsmesseinrichtung und dem beweglichen Objekt. Am besten ist es, wenn die ausgesandten Signale durch das beweg- liehe Objekt direkt wieder zurückgesandt werden, so dass die Antwortsignale die nach dem Rücksenden eintreffenden ursprünglich ausgesandten Signale selbst sind. Beispielsweise können die Mittel zum Aussenden Lichtsignale aussenden, diese können von einem Spiegel an einem beweglichen Objekt reflek- tiert werden und von geeigneten Erfassungsmitteln erfasst werden .
Bei einer alternativen Ausführungsform umfasst die Positionsmesseinrichtung einen ausgedehnten Körper, an dem die beweg- liehen Objekte beim Transport vorbeigeführt werden, und die
Mittel zum Aussenden von Signalen sind als Mittel zum Einkop- peln von Signalen in den ausgedehnten Körper ausgebildet. Es wird hierbei eine präzise Positionsmessung ermöglicht.
Die bei diesem Aspekt der Erfindung verwendete Positionsmesseinrichtung weist somit als aktives Teil (welches verkabelt werden muss und daher stillstehen muss) einen ausgedehnten Körper auf und als passives Teil ein Teil, das an dem beweg- liehen Objekt angeordnet sein kann und wegen der Ausdehnung des aktiven Teils selbst nicht notwendigerweise ausgedehnt sein muss und idealerweise quasi punktförmig ist. Das passive Teil kann daher leicht an dem beweglichen Objekt befestigt werden, ohne am beweglichen Objekt stark zu stören. Durch die Verwendung eines ausgedehnten Körpers ist die Messung der Position des beweglichen Objekts über die gesamte Strecke, an der das bewegliche Objekt an dem ausgedehnten Körper entlang geführt wird, im Zweifel also über die gesamte Länge des aus- gedehnten Körpers, möglich.
Bevorzugt wird eine Positionsmesseinrichtung verwendet, die auf der Magnetostriktion beruht. Das Verwenden einer derartigen Positionsmesseinrichtung in einer Transportvorrichtung für bewegliche Objekte ist dann möglich, wenn an Stelle des oben beschriebenen ringförmigen Permanentmagneten ein nichtringförmiger, insbesondere ein stabförmiger Permanentmagnet, verwendet wird. Die Erfindung beruht in diesem Aspekt darauf, dass auch bei Verwendung eines stabförmigen, am beweglichen Objekt befestigten Permanentmagneten bei in einen ferromagne- tischen und damit magnetostriktiven ausgedehnten Körper eingekoppelten Stromimpulsen torsionale Körperschallwellen mit ausreichender Amplitude erzeugt werden können, dass sie mit geeigneten Mitteln erfasst werden können.
Damit die mit dem beweglichen Objekt versehenen Mittel zum Erzeugen oder Beeinflussen der Anwortsignale nicht an die Mittel zum Einkoppeln von Signalen und Mittel zum Erfassen von Antwortsignalen anstoßen, kann der ausgedehnte Körper zu- mindest einen gekrümmten Abschnitt aufweisen, an den eben die Mittel zum Einkoppeln und Mittel zum Erfassen angebracht werden (insbesondere wenn es sich bei dem gekrümmten Abschnitt um einen Endabschnitt handelt) . Wenn ein zentraler Abschnitt des ausgedehnten Körper geradlinig ist, so kann dies der Ab- schnitt sein, längs von dem die Position zuverlässig gemessen wird. Dadurch, dass der ausgedehnte Körper bereitgestellt wird, kann sich die Positionsmesseinrichtung bis in einen Bereich außerhalb des Linearmotor-Primärteils erstrecken. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn die Transportvorrichtung ein zu dem Linearmotor-Primärteil führendes Förderband um- fasst. Erstreckt sich dann der ausgedehnte Körper bis hin in einen Endabschnitt des Förderbands, kann die Position des beweglichen Objekts bereits gemessen werden, wenn es sich noch auf dem Förderband befindet. Damit kann die Übergabe des be- weglichen Objekts von dem Förderband in den Linearmotor zuverlässig gestaltet werden, z.B. mit Hilfe einer Geschwindig- keitsregelung.
Für eine zuverlässige Ansteuerung, insbesondere für eine Re- gelung, ist es hilfreich, wenn die Positionsinformationen, welche die Steuereinheit von der Positionsmesseinrichtung empfängt, dazu genutzt werden, auf die Geschwindigkeit des beweglichen Objekts zurückzuschließen, insbesondere diese zu messen. Es kann außerdem auch auf einen Sollkommutierungswin- kel für den Strom, mit dem der Linearmotor zu beaufschlagen ist, geschlossen werden. Der zu wählende Kommutierungswinkel ist eine Funktion von Position und Geschwindigkeit. Bei feststehender Geschwindigkeit ergibt er sich aus einer „Modulo"- Berechnung der Position. Im Abstand einer vorbestimmten Stre- ckeneinheit wiederholt sich der Kommutierungswinkel (nämlich nach Durchlaufen von 360°) .
Es sollte beim Ableiten des Soll-Kommutierungswinkels ein möglichst geringer Fehler auftreten. Ein Fehler kann dadurch zustande kommen, dass in der Positionsmesseinrichtung Totzeiten auftreten: Eine Messwertabfrage erfolgt jede Millisekunde. Ein Messwert liegt somit mit bis zu einer 1 ms Verzögerung vor. Die Steuereinheit kann so ausgelegt sein, beim Ableiten des Soll-Kommutierungswinkels die Totzeiten zu korri- gieren, und zwar durch eine geeignete Software-Korrekturfunktion. Es muss hierzu bekannt sein, wann der Messwert eintrifft. Dies ist von der Lage des beweglichen Objekts abhängig. Bevorzugt wird auch die Geschwindigkeit berücksichtigt und daraus die zum Zeitpunkt des Vorliegens des Messwerts tatsächliche Position abgeleitet und der zugehörige Kommutierungswinkel gewählt.
Wie bereits oben erwähnt, ist der Linearmotor bevorzugt ein Langstator-Linearmotor .
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt eine Transfervorrichtung für Werkstückträger.
Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet bevorzugt die erfindungsgemäße Transfervorrichtung und sieht bevorzugt wie folgt aus: Beim Transport von Werkstückträgern in einer Transfervorrichtung, die die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vor- richtung hat, wird wiederholt die Position der Werkstückträger erfasst. Durch die Steuereinheit wird aufgrund von Positionsmesssignalen auf die Geschwindigkeit des Werkstückträgers zurückgeschlossen. Die Steuereinheit beaufschlagt das Linearmotor-Primärteil dann mit einem solchen Strom, dass die Geschwindigkeit auf einen Sollwert geregelt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch das Bereitstellen der Positionsmesseinrichtung mit dem ausgedehnten Körper ermöglicht, denn der ausgedehnte Körper ermöglicht die wiederholte Messung der Position bei der Bewegung des beweglichen Objekts an ihm vorbei.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in der
FIG 1 schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung veranschaulicht und
FIG 2 zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips bei einem zweiten Aspekt der Erfindung dient.
Eine in FIG 1 im Ganzen mit 10 bezeichnete Transfervorrichtung dient zum Transport von Werkstückträgern 12, 12' in Richtung der Pfeile 14, 14' . Es werden hierbei Linearmotoren verwendet. Der Linearmotor ist durch ein Primärteil 16 bzw. 16' einerseits und einen Werkstückträger 12, 12' als Sekundärteil andererseits gebildet. Da sich das Sekundärteil 12, 12' relativ zum Primärteil 16, 16' bewegt, handelt es sich um einen Langstator-Linearmotor.
Die Primärteile 16, 16' werden durch zugeordnete Steuereinheiten 18, 18' angesteuert, nämlich mit einem geeigneten Strom beaufschlagt, damit sich der Werkstückträger 12 bzw. 12' bewegt. Es soll nun ermöglicht werden, dass die Geschwindigkeit, mit der sich die Werkstückträger 12 und 12' bewegen, geregelt wird. Hierzu wird eine geeignete Positionsmesseinrichtung in der Transfervorrichtung 10 bereitgestellt. Vorliegend ist eine erste Positionsmesseinrichtung dem Linearmo- tor-Primärteil 16 mit der Steuereinheit 18 zugeordnet und eine zweite Positionsmesseinrichtung dem Linearmotor-Primärteil 16' mit der Steuereinheit 18' zugeordnet.
Die Positionsmesseinrichtungen basieren auf dem Prinzip der Magnetostriktion. Hierzu ist ein stabförmiger Ferromagnet 20 bzw. 20' bereitgestellt, der einen geradlinigen Bereich aufweist und von diesem zu einem Ende 22 bzw. 22' hin abknickt. Durch eine Einkoppel- und Erfassungseinheit 24 bzw. 24' werden Stromimpulse in den Ferromagneten 20 eingekoppelt. Die Stromimpulse erzeugen um den Ferromagneten 20 herum ringförmig ein Magnetfeld. Nun ist an den Werkstückträgern 12 bzw. 12' jeweils ein Permanentmagnet 26, 26' befestigt, der z. B. stabförmig ausgebildet sein kann. Die Anordnung ist dergestalt, dass der Permanentmagnet 26 bzw. 26' bei der Bewegung des Werkstückträgers entsprechend den Pfeilen 14 und 14' an dem Ferromagneten 20 und 20' dicht vorbeigeführt wird, ohne diesen zu berühren. Das Magnetfeld des Permanentmagneten 26 bzw. 26' bewirkt nun bei eintreffenden Stromimpulsen eine Torsion des Ferromagneten 20, es bildet sich also eine dem- entsprechende torsionale Körperschallwelle in dem Ferromagneten 20 aus, und zwar in zwei entgegengesetzte Richtungen. Die Körperschallwelle, welche sich zu dem freien Ende des Ferromagneten 20 bewegt, wird gedämpft und bewirkt weiter nichts. Die Körperschallwelle, die sich zu der Einheit 24 hin bewegt, kann durch eine Anordnung aus ferromagnetischem Metallstreifen, Permanentmagneten und Detektionsspule detektiert werden, sie induziert nämlich einen Strom in dieser Spule. Die Ein- heit 24 kann den zeitlichen Abstand zwischen dem Aussenden der Stromimpulse und dem Empfangen der Antwortsignale, nämlich dem aufgrund der Körperschallwelle in der Detektionsspule induzierten Strom erfassen. Dieser zeitliche Abstand ist laufzeitabhängig, nämlich von der Laufzeit der Stromimpulse von der Einheit 24 zu dem Ort des Permanentmagneten 26 hin und der Laufzeit der Körperschallwelle von dem Ort des Permanentmagneten 26 zur Einrichtung 24 zurück. Damit ist der zeitliche Abstand zwischen dem Einkoppeln der Stromimpulse und dem Erhalt der Antwortsignale von der Position des Perma- nentmagneten 26 abhängig. Diese Messinformation wird der
Steuereinheit 18 zugeführt. Wird die Messung wiederholt, kann die Steuereinheit 18 die Geschwindigkeit des Werkstückträgers 12 im Bereich des Ferromagneten 20 ermitteln. Dann ist es möglich, die Geschwindigkeit des Werkstückträgers 12 auf ei- nen vorbestimmten Wert zu regeln.
Durch diese Regelung wird ein besonders stabiler Transport von Werkstückträgern 12 und 12' in Transfervorrichtungen ermöglicht. Aus dem gemessenen zeitlichen Abstand kann wegen der Positionsinformation auch auf einen Kommutierungswinkel zurückgeschlossen werden, und die Steuereinheit 18 kann den Linearmotor mit einem entsprechenden Signal beaufschlagen, so dass der Werkstückträger 12 auch wegen geeigneter Wahl des Kommutierungswinkels besonders stabil läuft.
Die Ferromagneten 20 bzw. 20' ragen über den Bereich der Linearmotor-Primärteile hinaus. Es ist möglich, das sie bis in den Bereich eines in der FIG. nicht gezeigten Förderbands ragen, über welches die Werkstückträger 12 und 12' zugeführt werden. Dann ist es möglich, die Position und Geschwindigkeit der Werkstückträger 12, 12' bereits zu erfassen, bevor sie das Förderband verlassen, so dass in der Transfervorrichtung ein Linearmotor-Primärteil 16 bzw. 16' entsprechend angesteu- ert werden kann, damit der einlaufende Werkstückträger 12 und 12' möglichst mit kontinuierlicher Bewegung weitertransportiert wird.
Das Funktionsprinzip einer Positionsmessung bei einer gegenüber der in FIG 1 gezeigten Transfervorrichtung 10 abgewandelten Transfervorrichtung wird im Folgenden nun anhand von FIG 2 erläutert. In FIG 2 nicht gezeigte Bauteile der Transfervorrichtung (insbesondere das Linearmotor-Primärteil und die Steuereinheit zum Steuern desselben) sollen sich nicht von den entsprechenden Bauteilen herkömmlicher Transfervorrichtungen, wie auch in FIG 1 gezeigt, unterscheiden. Ein Werkstückträger 12'' bewegt sich in Richtung des Pfeils 14''. An dem Werkstückträger 12'' ist ein Reflektor, insbesondere Spiegel, 28 angebracht. Der Spiegel 28 ist leicht gekippt, so dass seine Flächennormale nicht in Richtung des Pfeils 14'' zeigt. Nun ist in der Transfervorrichtung eine Sende- /Empfangseinrichtung 30 bereitgestellt, welche Lichtsignale 32 in demselben Winkel zur Bewegungsrichtung des Werkstück- trägers 12'' gemäß dem Pfeil 14'' aussendet wie der Spiegel 28 gekippt ist. Der Lichtstrahl 32 wird aus diesem Grund bei Bewegung des Werkstückträgers 12'' gemäß dem Pfeil 14'' zu der Sende-/Empfangseinrichtung zurückreflektiert. In an sich bekannter Weise (wie z.B. in dem Buch von Th. Burkhardt, A. Feinäugle, S. Ferican, A. Forkl, "Lineare Weg- und Abstandssensoren", 2004, insbesondere auf Seite 49 bzgl. Abbildung 30 beschrieben) wird nun die Lichtlaufzeit erfasst, also der zeitliche Abstand zwischen dem Aussenden des Lichtstrahls durch die Sende-/Empfangseinrichtung 30 und dem Empfangen des Lichtstrahls. Die Lichtlaufzeit ist nun genau von der Position des Werkstückträgers 12'' abhängig, denn diese Position bestimmt auch die Luftstrecke, die das Licht durchläuft.
Der Spiegel 28 muss im Regelfall leicht gekippt sein, weil die Sende- und Empfangseinrichtung sonst den Werkstückträger 12'' beim Transport hindern würde. Die Größe des Spiegels 28 bestimmt den theoretisch möglichen Positionsmessbereich, denn der Lichtstrahl 32 trifft je nach Position des Werkstückträ- gers 12'' auf unterschiedlichen Stellen des Spiegels 28 auf. Der theoretisch mögliche Messbereich ist in FIG 2 durch den Doppelpfeil 34 dargestellt. Die linke Pfeilspitze gibt die Stelle an, an der der Lichtstrahl 32 gerade noch auf das in FIG 2 untere Ende des Spiegels 28 auftrifft, und die rechte Pfeilspitze gibt den Punkt an, an dem der Lichtstrahl 32 gerade an dem in FIG 2 oberen Ende des Spiegels 28 auftrifft.
Anstatt mit Licht kann eine nach Art der FIG 2 gebaute Anord- nung auch mit Schall, insbesondere mit Ultraschall arbeiten.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Bewegen zumindest eines beweglichen Objekts (12, 12' , 12' ' ) mit einem Linearmotor-Primärteil (16, 16') und mit einer Steuereinheit (18,18') zum Steuern des Li¬ nearmotor-Primärteils (16,16'), d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass die Vorrichtung (10) eine mit der Steuereinheit (18,18') gekoppelte Positionsmesseinrichtung (20,24;20' ,24' ;30) aufweist, die umfasst: - Mittel (24, 24',-30) zum Aussenden von Signalen,
- Mittel (24, 24',-30) zum Erfassen von Antwortsignalen auf die ausgesandten Signale,
- Mittel (24, 24',-30) zum Erfassen des zeitlichen Abstands zwischen dem Aussenden von Signalen und dem Erfassen der Antwortsignale auf diese,
- Mittel (24, 24',"30) zum Ableiten der Position eines bewegli¬ chen Objekts (12, 12' , 12' ' ) , das mit einem Mittel (26,
26',*28) zum Erzeugen oder Beeinflussen der Antwortsignale versehen ist, aus dem erfassten zeitlichen Abstand.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Mittel (30) zum Aussen¬ den von Signalen diese über die Luft zu einem beweglichen Objekt (12'') senden.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Mittel (30) zum Aussen¬ den von Signalen Lichtsignale (32) aussenden und die Mittel
(30) zum Erfassen die von einem Spiegel (28) an einem beweg- liehen Objekt (12'') reflektierten Lichtsignale (32) erfassen .
4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Positionsmesseinrichtung einen ausgedehnten Körper (20,20') umfasst, an dem die beweglichen Objekte (12,12'') beim Transport vorbeigeführt werden, und dass die Mittel zum Aussenden von Signalen als Mittel (24,24') zum Einkoppeln von Signalen in den ausgedehnten Körper (20,20') ausgebildet sind.
5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , dass der ausgedehnte Körper (20,
20') ferromagnetisch ist, dass die Mittel (24,24') zum Einkoppeln Stromimpulse in den ausgehnten Körper (20,20') einkoppeln, und dass die Mittel (24,24') zum Erfassen zum Erfassen einer durch einen an einem beweglichen Objekt (12, 12') befestigten Permanentmagneten (26,26') als Antwort auf die Stromimpulse in dem ausgedehnten Körper (20,20') erzeugte Körperschallwelle dienen.
6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der ausgedehnte Körper
(20,20') zumindest einen gekrümmten Abschnitt aufweist.
7. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie ein zu dem Linearmotor-Primärteil führendes Förderband umfasst und sich der ausgedehnte Körper bis hin zu einem Endabschnitt des Förderbands erstreckt.
8. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die
Steuereinheit (18) dazu ausgelegt ist, Positionsinformationen von der Positionsmesseinrichtung (18,18') zu empfangen und daraus a) auf die Geschwindigkeit des beweglichen Objekts (12,12') zurückzuschließen und/oder b) einen Soll-Kommutie- rungswinkel für den Strom, mit dem das Linearmotor-Primärteil (16,16') zu beaufschlagen ist, abzuleiten.
9. Vorrichtung (10) nach Anspruch 8, bei dem die Steuereinheit (18,18') dazu ausgelegt ist, beim Ableiten des SoIl- Kommutierungswinkels von der Lage des beweglichen Objekts abhängige Totzeiten zu korrigieren.
10. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Linearmotor ein Langstator-Linearmotor ist.
11. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie eine Transfervorrichtung (10) für Werkstückträger (12,12') um- fasst .
12. Verfahren zum Transportieren von Werkstückträgern (12,
12') mit einer Transfervorrichtung, bei dem die Geschwindigkeit der Werkstückträger geregelt wird.
13. Verfahren zum Transportieren von Werkstückträgern (12, 12') nach Anspruch 12, mit einer Transfervorrichtung (10) gemäß Patentanspruch 11, bei dem wiederholt die Position eines Werkstückträgers (12,12') erfasst wird und so durch die Steuereinheit (18,18') auf deren Geschwindigkeit zurückgeschlossen wird, und bei dem die Steuereinheit (18,18') das Linear- motor-Primärteil (16,16') mit einem solchen Strom beaufschlagt, dass die Geschwindigkeit auf einen Sollwert geregelt wird.
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