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Dokumentenidentifikation DE69831617T2 29.06.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001270311
Titel Modulares Fördersystem mit mehreren beweglichen Elementen mit unabhängiger Steuerung
Anmelder ATS Automation Tooling Systems Inc., Cambridge, Ontario, CA
Erfinder Lankin, Robert Gordon, Newton, CA;
Robinson, Wayne Michael, Waterloo, CA;
MacKay, David Kyle, Kitchener, CA;
Fortuna, Jeffrey John, Ancaster, CA;
Madusuthanan, Sajeev, Kitchener, CA;
Lindsay, Scott Charles, New Hamburg, CA;
Cybulski, Michael A, Kitchener, CA;
Hancock, Michael, Kitchener, CA;
Holl, Robert, Kitchener, CA;
Mowat, Donald, Ayr, CA;
Peltier, Kenneth, deceased, CA
Vertreter Goy, W., Dipl.-Phys., Pat.-Anw., 79108 Freiburg
DE-Aktenzeichen 69831617
Vertragsstaaten AT, CH, DE, ES, FR, GB, IT, LI
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 01.05.1998
EP-Aktenzeichen 020133815
EP-Offenlegungsdatum 02.01.2003
EP date of grant 14.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.06.2006
IPC-Hauptklasse B60L 15/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G01D 3/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G01D 5/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G01D 5/245(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G01D 5/36(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein Fördersysteme, insbesondere Fördersysteme in der Form modularer Linearmotoren mit einer Vielzahl von unabhängig gesteuerten sich bewegenden Elementen.

Hintergrund der Erfindung

Die bekannten herkömmlichen Fördersysteme, die ein Band für den Transport von Paletten zwischen Verarbeitungsstationen verwenden, weisen eine Anzahl grundsätzlicher Begrenzungen auf. Erstens ist die Geschwindigkeit des Bandes typischerweise ziemlich begrenzt. Dies ist grösstenteils auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Paletten beispielsweise zur Verarbeitung bei den Verarbeitungsstationen typischerweise durch mechanische Stoppmechanismen angehalten werden. Wird daher der Bandförderer bei hoher Geschwindigkeit betrieben, ist es wahrscheinlich, dass durch den starken Aufprall zwischen einer Palette und einem mechanischen Stopper wie auch immer geartete, von den Paletten zur Verarbeitung getragene Teile erschüttert werden. Zweitens ist es im Allgemeinen nicht möglich, die Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsprofile einzelner Paletten zu variieren. Ist z.B. eine erste Palette leer und eine zweite Palette mit empfindlichen Teilen beladen, ist es im allgemeinen nicht möglich, die erste Palette stark auf eine hohe Geschwindigkeit zu beschleunigen und gleichzeitig die zweite Palette unter Verwendung sanfterer Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsprofile zu steuern. Diese Beschränkung beeinträchtigt die Latenz und möglicherweise den Durchsatz der Fabrikationslinie. Drittens ist der Bandförderer typischerweise nicht bidirektional, was zu einem suboptimalen Design der Fabrikationslinie führen kann. Viertens weist der Bandförderer typischerweise eine begrenzte Flexibilität oder Programmierbarkeit, wie beispielsweise die Fähigkeit, die Positionen von Verarbeitungsstationen sehr rasch zu ändern, auf. Schlussendlich sind die durch den Bandförderer bereit gestellten Datenakquisitionsmöglichkeiten typischerweise ziemlich begrenzt. Beispielsweise ist es typischerweise nicht möglich, jederzeit zu wissen, wo sich die Paletten und ihre Ladungen entlang des Förderers befinden. So kann es beispielsweise schwierig sein, zu wissen, wie viele Paletten bei einer bestimmten Verarbeitungsstation eine Schlange bilden. Aus diesem und anderen Gründen kann ein Fördersystem mit einer Vielzahl unabhängig gesteuerter Elemente oder Paletten für verschiedene Typen von Anwendungen wünschenswert sein.

Fördersysteme mit einer Vielzahl unabhängig gesteuerter Paletten sind bekannt, leiden aber an einer Vielzahl von Beschränkungen. Beispielsweise offenbart das U.S. Patent Nr. 4,841,869, erteilt am 27. Juni 1989 an Takeuchi et al., ein Fördersystem mit einem Linearinduktionsmotor, umfassend einen Förderwagen und eine Führungsschiene zum beweglichen Stützen des Förderwagens. Die Führungsschiene umfasst Primärspulen, und der Förderwagen umfasst einen flexiblen Sekundärleiter, der sich in Längsrichtung des Wagens erstreckt und so der Führungsschiene folgt. Die Primärspulen umfassen eine Stationsprimärspule, die bei jeder Beladungs- und Entladungsstation zum Anhalten und Starten des Förderwagens angeordnet ist, zwei den entgegengesetzten Enden der Stationsprimärspule benachbarten Primärspulen zum Verzögern des bei der Station durch die Stationsprimärspule anzuhaltenden Förderwagens und zum Beschleunigen des bei der Station zu startenden Förderwagens auf eine bestimmte Umlaufgeschwindigkeit, und eine Vielzahl von zwischen zwei benachbarten Stationen angeordneten Beschleunigungsprimärspulen zum Beschleunigen des Förderwagens, um letzteren auf der bestimmten Umlaufgeschwindigkeit zu halten.

Eine wesentliche Unzulänglichkeit des Takeuchi et al. Systems liegt darin, dass dessen Wagen oder Paletten nicht so eingestellt werden können, dass um an irgendeinem Punkt entlang dem Förderer anzuhalten, sondern nur an der Stelle der Linearmotoren. Dies macht das Wechseln des Ortes einer Station zu einer mühsamen Anstrengung. Zudem ist das System nicht fähig, den Ort einer sich bewegenden Palette jederzeit zu lokalisieren. In Anbetracht dieser Beschränkungen weist das Takeuchi et al. System nicht eine wirklich unabhängige und totale Steuerung einer Vielzahl sich bewegender Elemente auf.

Das U.S. Patent Nr. 5,023,495, erteilt am 11. Juni 1991 an Ohsaka et al., offenbart einen linearen bürstenlosen Gleichstrommotor vom Typ eines sich bewegenden Magneten mit einer Vielzahl zur Bewegung entlang einer Schiene angeordneten, sich bewegenden Elementen. Die Schiene umfasst eine kernlose Statorarmatur mit einer Vielzahl von auf dieser benachbart angeordneten Spulen. Jedes sich bewegende Element umfasst einen Schub erzeugenden Feldmagneten mit aneinandergrenzenden magnetischen Polen P mit alternierender N und S Polarität (d.h. ein polypolarer Magnet), dessen eine Seite der Statorarmatur gegenüberliegt. Jedes sich bewegende Element kann auch einen polypolaren Positionsbestimmungsmagneten umfassen. Die Schiene umfasst eine Reihe von Positionssensoren, wobei jede Reihe von Positionssensoren zur ausschliesslichen Feststellung der magnetischen Pole des Positionsbestimmungsmagneten eines entsprechenden, sich bewegenden Elementes bereitgestellt wird. Die Positionssensoren werden in der Steuerungsschaltung zur Erzeugung eines elektrischen Stromes in der Statorarmatur verwendet, um die sich bewegenden Elemente einzeln und unabhängig in vorbestimmte Richtungen zu bewegen.

Das Ohsaka et al. System hat auch eine Anzahl von Unzulänglichkeiten, insbesondere hinsichtlich der Modularitäts- oder Skaliereigenschaften des Systems. Erstens kann das System aufgrund der Tatsache, dass eine separate Schiene mit Positionssensoren für jedes sich bewegende Element erforderlich ist, nur eine verhältnismässig kleine Anzahl von sich bewegenden Elementen aufnehmen. Zweitens ist die Länge der Linearmotoren durch einen Servosteuerungsmechanismus begrenzt, beschrieben als ein einzelner Mikrocomputer, der nur eine begrenzte Anzahl Positionssensoren mit zugehöriger, elektrischen Strom erzeugenden Steuerungsschaltung verarbeiten und aufnehmen kann. Drittens führt die Verwendung der magnetischen Positionsfeststellungselemente zu einer für die Messung der Position des sich bewegenden Elementes verhältnismässig schlechten Auflösung. Viertens ist die Wicklungsanordnung der Statorarmatur im Wesentlichen die eines Linearschrittmotors, der eine ungleichmässige magnetische Reluktanz entlang der Statorarmatur aufweist, die zu verhältnismässig beachtlichen Cogging-Effekten und zu ruckartigen Schüben führt. Schlussendlich führt das kernlose Design der Statorarmatur auch zu einer verhältnismässig geringen mittleren Schubproduktion, die für typische Fördersystemanwendungen nicht geeignet sind.

Die europäische Patentanmeldung EP 0294541 beschreibt ein modulares Fördersystem mit mehreren Schienenabschnitten (... n – 1, n, n + 1 ...), welches die Möglichkeit bietet, mehrere separate und unabhängige Paletten zu steuern. Die Schienenabschnitte kommunizieren mit einer einzelnen, zentralen Steuerungseinheit, wobei die zentrale Steuerungseinheit alle Steuerungsberechnungen basierend auf Paletten-Positionsinformationen ausführt, welche ihr von jedem Schienenabschnitt gesendet wird. Die zentrale Steuerungseinheit retourniert die Steuerungsparameter (solche wie Palettengeschwindigkeit und anzuwendende Kräfte) an eine logische Signale verarbeitende Steuerungseinheit (Logic Control) im betreffenden Abschnitt, wobei die logische Signale verarbeitende Steuerungseinheit das bei der Armatur anzuwendende Phasensignal bestimmt.

Die US Patente 4'926'753 und 5'118'055 und die deutsche Patentanmeldung 4229278 offenbaren spezielle Ausgestaltungen von Fördersystemen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung sucht viele der Begrenzungen des Standes der Technik zu vermeiden, indem ein Fördersystem bereitgestellt wird, das eine Mehrzahl von unabhängig gesteuerten, sich bewegenden Elementen aufweist, insbesondere ein solches Fördersystem, das aus einzelnen, autonomen, modularen Schienenabschnitten aufgebaut sein kann, mit wenig praktischen Einschränkungen bezüglich der Länge des Fördersystems oder der Anzahl der von diesem gesteuerten Paletten.

Erfindungsgemäss ist ein modulares Fördersystem bereitgestellt, welches n miteinander verbundene (interconnected) Schienenabschnitte aufweist, die im Wesentlichen eine ununterbrochene (continuous) Schiene bilden, wobei jeder Schienenabschnitt eine Statorarmatur beinhaltet, die eine Mehrzahl von individuell steuerbaren Spulen (Coils) aufweist, welche im Wesentlichen entlang der gesamten Länge eines Schienenabschnitts zur Verfügung stehen; eine Mehrzahl sich bewegende Elemente, separat und unabhängig entlang einer ununterbrochenen Schiene angeordnet, wobei jedes sich bewegende Element wenigstens zwei Schubkraft (Thrust) erzeugende Magneten aufweist, die alternierend Nord und Süd aufeinander folgend angeordnet sind, und Auge-in-Auge (Face to Face) mit der Statorarmatur eines Schienenabschnitts angeordnet sind; n Schienenabschnitt-Steuerungsgeräte, eines je Schienenabschnitt, zur Regulierung und Kommutierung (Commutating) der Spulen der korrespondierenden Statorarmatur, um eine unabhängig bewegende, magnetgetriebene Kraft für jedes sich bewegende Element zu produzieren, welches im korrespondierenden Schienenabschnitt platziert ist; und Kommunikationsmittel (Communication Means), um die Abschnitts-Steuerungsgeräte des benachbarten Schienenabschnitts anzusprechen (interfacing); dadurch gekennzeichnet, dass: jedes Abschnitts-Steuergerät jedes bewegliche Element, das sich in dem entsprechenden Bahnabschnitt befindet, unabhängig steuert, indem eine Position jedes beweglichen Elements analysiert wird und ein Kraft-Vektor berechnet wird, der auf jedes bewegliche Element anzuwenden ist; und ein bestimmtes Abschnitts-Steuergerät betriebsbereit ist, die Übertragungsvorrichtung zu verwenden, um eine Servo-Reaktion zu übertragen, um die Position eines bestimmten beweglichen Elements zu einem angrenzenden Abschnitts-Steuergerät zu bestimmen, wenn das bestimmte bewegliche Element die entsprechenden Bahnabschnitte überspannt, und wobei jedes Steuergerät des bestimmten und angrenzenden Abschnitts-Steuergerät-Paars mindestens ein Spulen-Regulierungs-Signal an das andere dieses Paars liefert, bei diesem Ereignis überspannt jedes Teilstück des Magneten des bestimmten beweglichen Elements jedes Teilstück von mindestens einer Spule, die sich in dem Bahnabschnitt befindet, der dem anderen dieses Paars entspricht, das so angeordnet ist, dass die Reaktion zur Analyse der Position des bestimmten beweglichen Elements noch nicht zu dem anderen dieses Paars übertragen wurde.

Spezielle und weiterführende Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehend erwähnten und andere Aspekte der Erfindung werden nachfolgend detaillierter diskutiert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die zum Zweck der Beschreibung und nicht der Beschränkung bereitgestellt werden, wobei gleiche Gegenstände mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind; es zeigen

1 eine isometrische Ansicht eines Teils eines modularen Fördersystems in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform, bei der sich mehrere Paletten über eine Schiene bewegen;

2 eine Explosionsansicht des in 1 gezeigten Systems;

3 eine Ansicht des Fördersystems im Querschnitt entlang der Linie III-III von 1;

4 in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform eine Draufsicht auf einen beim Fördersystem verwendeten einzelnen polyphasenartigen Spulensatz;

5 in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform einen Leitungszyklus einer einzelnen, in 4 gezeigten Spule in Bezug auf die entsprechende Bewegung einer Palette darüber;

6 ein Systemblockdiagramm einer bevorzugt verteilten Steuerungsarchitektur zum Steuern des Fördersystems von 1 und jedes Abschnitts davon;

7 ein Hardwareblockdiagramm der zur Steuerung jedes in 6 gezeigten Fördersystemabschnittes verwendeten, bevorzugten elektronischen Schaltung;

8 ein elektronisches schematisches Diagramm zur Illustration verschiedener Teile der in 7 gezeigten elektronischen Schaltung im Detail;

9 ein Systemblockdiagramm zur Illustration eines mit der bevorzugten Ausführungsform übereinstimmenden Servosteuerungssystems zur Steuerung von Paletten in jedem Fördersystemabschnitt;

10 ein Flussdiagramm eines beim Servosteuerungssystem von 9 verwendeten digitalen P. I. D. Positionssteuerungskreises;

11 ein Flussdiagramm, das sich auf ein im Servosteuerungssystem von 9 verwendetes Kommutationssteuerungsgerät bezieht;

12 ein Diagramm eines vom Selbststeuerungssystem von 9 verwendeten, bevorzugten Schemas zum Demultiplexen linearer, entlang jedes Fördersystemabschnittes beanstandet angeordneten linearen Codierern, um die Position einer vorbestimmten Palette aufzulösen;

13 ein Zustandsübergangsdiagramm in Bezug auf das Demultiplexschema von 12;

14 ein Diagramm eines bevorzugten Schemas zum Synchronisieren der Servosteuerungssysteme (einzeln in 9 gezeigt) benachbarter Fördersystemabschnitte zur weichen Steuerung einer Palette darüber; und

15 ein Zustandsübergangsdiagramm in Bezug auf das Synchronisationsschema von 14.

Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

1 zeigt in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform einen Teil eines modularen Fördersystems 20. Das System 20 weist mehrere Paletten oder sich bewegende Elemente 22 (nur eines ist dargestellt) auf, die gezwungen werden, entlang einer kontinuierlichen stationären Schiene 24 zu laufen oder sich zu bewegen.

Die Beschreibung des Fördersystems 20 ist wie folgt aufgebaut: (1) eine Einführung in seine Arbeitsprinzipien; (2) kurze Beschreibung der physischen Struktur des Systems, das eine Vielzahl von Schienenabschnitten oder Einheiten 26 umfasst; (3) Beschreibung der bevorzugten elektromagnetischen Struktur des Systems; (4) Einführung in eine verteilte Steuerungsarchitektur zur Steuerung des Systems; (5) detaillierte Beschreibung eines Servosteuerungssystems für jede Schieneneinheit (26); (6) detaillierte Beschreibung eines Servoststeuerungssubsystems zur Feststellung der Position jeder Palette entlang jeder Schieneneinheit (26); (7) detaillierte Beschreibung eines mit der bevorzugten Ausführungsform übereinstimmenden Verfahrens zum Synchronisieren der Servosteuerungssysteme benachbarter Schienenabschnitte (26), wenn irgend eine bestimmte Palette (22) diese überschreitet.

Arbeitsprinzip

Unter zusätzlicher Bezugnahme auf die 2 und 3 beherbergt jede Palette 22, wie weiter unten detaillierter erläutert, eine Vielzahl von Permanentmagneten 28, die zur Schaffung eines durch Vektoren (30, 31) dargestellten, senkrecht zur Schiene 24 ausgerichteten magnetischen Flusses angeordnet sind. Die Schiene 24 beherbergt, wie weiter unten detaillierter erläutert, eine Statorarmatur 32 umfassend eine Vielzahl von eingebetteten Spulen 35, die einzeln angeregt werden, so dass ein von der Statorarmatur 32 erzeugter elektrisch induzierter magnetischer Fluss (dargestellt durch die Vektoren 36 und 37) sich nur unter einer bestimmten zu steuernden Palette 22 befindet, in einer senkrechten Richtung dazu, ohne benachbarte Paletten zu beeinflussen. Die Antriebskraft zum Verschieben jeder Palette 22 stammt von der von jeder Palette und der Statorarmatur erzeugten magnetomotorischen Kraft (MMF), d.h., durch die Richtung der durch den Stator und die auszurichtende Palette geschaffenen entsprechenden magnetischen Flüsse. Ein Serovsteuerungsmittel, wie unten detaillierter beschrieben, ermöglicht die Erzeugung separater und sich unabhängig bewegender MMFs entlang der Länge der Schiene 24 für jede Palette, so dass jede Palette 22 individuell mit einem von jeder anderen Palette unabhängigen Bahnprofil gesteuert werden kann. Ein Servosteuerungsmittel verwendet ein berührungsloses Subsystem zur Feststellung der Palettenposition, wie unten detaillierter beschrieben. Strukturell kann der Förderer 20 daher breit als bürstenloser Linearmotor vom Typ sich bewegender Magnete mit mehreren sich bewegenden Elementen klassifiziert werden.

Physische Struktur

Mechanisch setzt sich die Schiene 24 zusammen aus einer Vielzahl von Schienenabschnitten oder -einheiten 26, die mechanisch unabhängig sind und wegen ihres modularen Aufbaus schnell und einfach voneinander trennbar sind. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Schieneneinheiten 26 auf einem (nicht gezeigten) Substrat montiert, um damit lediglich zueinander ausgerichtet und aneinander stossend zu sein, um die kontinuierliche Schiene 24 zu bilden. Dieses bevorzugte Merkmal macht erforderlich, dass die Statorarmaturspulen 35 der einen Schieneneinheit nicht mit der Statorarmatur einer benachbarten Schieneneinheit überlappen oder gegen diese gerichtet ist, wie unten detaillierter beschrieben. Jede Schieneneinheit 26 beherbergt auch die gesamte elektronische Schaltung 38, die zur Steuerung der Schieneneinheit erforderlich ist.

Wie am besten aus den 2 und 3 ersichtlich, umfasst jede Palette 22 eine Verlängerung 40, auf der ein relativ langer, graduierter, optisch reflektierender Streifen 45 montiert ist. Die Verlängerung 40 ist so angeordnet, dass der reflektierende Streifen 45 mit berührungslosen optischen Linear-Codierer-Leseköpfen 50, die an einer entsprechenden, von einer Seitenwand 48 der Schiene 24 abstehenden Verlängerung 46 montiert sind, im Wechselwirkung treten. Mit Hilfe einer Lasche 52 schützt diese ineinander greifende Struktur die optischen Komponenten 45 und 50 vor dem Verkehr auf der Schiene und hilft, dass umgebendes Licht, d.h., Lichtinterferenzen oder -geräusche, falsche Impulse an die optischen Linear-Codierer-Leseköpfe 50 weiterleiten. Die optischen Komponenten 45 und 50 werden im Subsystem zur Positionsfeststellung von Paletten verwendet, wie unten detaillierter erläutert. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass durch die Anordnung der Leseköpfe 50 auf der Schiene 24 und nicht auf den Paletten 22 die Paletten nicht in irgendeiner Weise angebunden und in ihrer Mobilität eingeschränkt sind.

Jede Palette 22 ist gekennzeichnet durch tragende Räder 24, die entlang Schienen 56 der Schienen 24 fahren. Jede Palette ist auch gekennzeichnet durch federbelastete Lager 58, die die Palette zwingen, auf den Schienen 26 zu bleiben und die Ausrichtung zwischen den optischen Komponenten 45 und 50 aufrechterhalten.

Elektromagnetische Struktur

Die magnetische Struktur jeder Palette 22 umfasst wenigstens zwei Schubkraft erzeugende Permanentmagnete, die in einer alternierenden Nord-Süd-Sequenz angeordnet sind. Das Permanentmagnetmaterial, das Neodym-Eisen-Bor, Alnico und Keramik (Ferrit) basierte Magnete umfassen kann, ist auf der Basis von erforderlichen Luftspaltflussdichten und der physischen Dimensionen der magnetischen Struktur der Palette ausgewählt. In der bevorzugten Ausführungsform trägt jede Palette 22 zwei Neodym-Eisen-Bor Permanentmagnete 28, die durch eine Poltrennung P voneinander beanstandet sind. Dadurch ist jede Palette mit einem Permanentmagnetpolpaar 60 ausgerüstet, das in entgegengesetzte Richtungen weisende magnetische Flussvektoren 30 und 31 aufweist. Aus unten erläuterten Gründen und zusätzlich bezugnehmend auf 5 ist die Poltrennung P bevorzugt etwa gleich 2D/3, wobei D die Gesamtbreite des Permanentmagnetpolpaares ist, und die Breite W jedes Magneten 28 ist bevorzugt etwa D/3. Das Permanentmagnetpolpaar grenzt an eine magnetische Rückenplatte (2) und diese Komponenten sind bevorzugt in einem Hohlraum 64 der Palette 22 montiert, so dass die Endteile 66 des Palettenkörpers als tote Pole wirken, die das Permanentmagnetpolpaar 60 der Palette vom Permanentmagnetpolpaar jeder benachbarten Palette magnetisch isolieren.

Die magnetische Struktur der Statorarmatur 32 umfasst ein Joch 68 aus Elektrostahl und ist gekennzeichnet durch eine Vielzahl von im Wesentlichen in gleichem Abstand und verhältnismässig eng zueinander angeordneten Schlitzen 70. Ein repräsentativer Schlitzabstand ist 3 mm und repräsentative Schlitzdimensionen sind 1,5 × 7 × 75 mm. Die Windungen der Statorarmaturspulen 35 sind in den Jochschlitzen montiert.

Die Windungen jeder Spule sind in zwei Abschnitte 72 und 72' geformt (4), die räumlich über eine spezifische Anzahl von Jochschlitzen 70 verteilt sind. Die Spulenabschnitte 72 und 72' stellen elektrisch induzierte magnetischen Fluss produzierende Polpaare bereit, die in entgegengesetzte Richtungen weisende Magnetflussvektoren 36 und 37 erzeugen. Die räumliche Verteilung der Spulenabschnitte 72 oder 72' reduzieren durch ungleichmässige Abstossung verursachte Cogging-Effekte und ermöglichen im Vergleich zu einem nicht räumlich verteilten Spulenabschnitt oder elektrisch induzierten Pol eine weichere Schuberzeugung entlang der Statorarmatur 32.

Die elektrische Poltrennung (5) jeder Spule 35 ist im Wesentlichen gleich der mechanischen Poltrennung P des Permanentmagnetpolpaares 60 jeder Palette. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Breite jedes Spulenabschnittes 72 oder 72' ungefähr gleich der Breite W des Permanentmagneten 28 jeder Palette, wobei die Gesamtbreite jeder Spule 35 etwa gleich der Gesamtbreite D des Permanentmagnetpolpaares 60 der Palette ist.

Die Spulen 35 sind als Sequenz individueller polyphasenartiger Windungen oder Spulensätze angeordnet, wobei sich die Spulen in jedem Satz überlappen, so dass die Spulenzentren voneinander um eine Distanz P/p beanstandet sind, wobei p die Anzahl Quasiphasen darstellt. Die in den 2 und 4 gezeigte, bevorzugte Ausführungsform (das eine Draufsicht auf einen isolierten Spulensatz zeigt), weist eine zweiphasenartige Anordnung auf, bei der jeder polyphasenartige Windungs- oder Spulensatz (nachfolgend „Spulenpaar 75" genannt) zwei überlappende Spulen 35 umfasst, deren Zentren 76, 77 durch eine Distanz P/2 beanstandet sind. Da die Breite W der Abschnitte 72 oder 72' jeder Spule 35 D/3 ist und die Breite des leeren inneren Raumes der Spule ebenfalls D/3 ist, ergibt sich aus den 2 und 4, dass einer der Abschnitte 72 oder 72' jeder Spule 35 im Spulenpaar 75 im wesentlichen den leeren Innenraum 78 der Gegenspule belegt, so dass es keine vom Spulenpaar überspannte ungefüllte Jochschlitze 70 gibt. Zusätzlich sind die Spulenpaare 75 so angeordnet, dass sie einander unmittelbar benachbart sind, so dass es keine ungefüllten Jochschlitze 70 in einer Zwischenspulenpaarregion gibt. Diese Anordnung, in Kombination mit der räumlichen Verteilung der Windungen jedes Spulenabschnittes, ermöglicht der Statorarmatur 32 eine verhältnismässig gleichmässige Reluktanz zu zeigen, um Cogging-Effekte zu minimieren.

Ein anderer, durch die individuellen polyphasenartigen Windungs- oder Spulensätze geschaffener Vorteil liegt darin, dass die Schiene 24, wie oben beschrieben, modular aus einzelnen Abschnitten aufgebaut sein kann, so dass keine Spule des einen Statorabschnittes mit einem benachbarten Statorabschnitt überlappt, diesen übergreift oder auf andere Weise beeinträchtigt. Im Gegensatz dazu weist eine herkömmliche konvolute Polyphasenwechselstromstatorwindung eine im Wesentlichen endlose Spulenüberlappungsanordnung auf, so dass Windungen nicht mechanisch getrennt werden können.

In alternativen Ausführungsformen kann eine Spule ein kurzes Segment einer herkömmlichen Polyphasenwechselstromwindung umfassen, vorzugsweise vorausgesetzt, dass die Länge jedes Segmentes ungefähr gleich der Länge der magnetischen Struktur der Palette ist. Eine Statorarmatur entsprechend dieser Ausführungsform umfasst eine Serie individuell gesteuerter Polyphasenwechselstromwindungen.

Die durch die Palette und die Statorarmatur bereitgestellte magnetische Kreis ergibt sich wie folgt (2): der magnetische Fluss zirkuliert durch die Rückwandplatte 62 der Palette, durch den Permanentmagneten 28, über einen Luftspalt zu den und durch die Statorarmaturpole (d.h. Spulen 35), durch das Joch 68, zurück durch die Statorpole und zurück durch die Permanentmagnete 28, um zur Rückwandplatte 62 der Palette zurückzukehren.

5(b) zeigt einen Leitungszyklus 80 für eine einzelne Spule 35 eines bestimmten Spulenpaares 75. 5(a) zeigt, dass der Spulenzyklus 80 gerade beginnt, wenn eine Vorderkante 82 des Permanentmagnetpolpaares 60 (in ausgezogenen Linien gezeigt) einer Palette eine vordere Aussenwindung der Spule 35 erreicht und endet dann, wenn eine Hinterkante 84 des Polpaares 60 (in unterbrochenen Linien gezeigt) der Palette über eine zurückstehende äussere Windung der Spule geht. Abstände entlang der Positionsachse von 5(b) entsprechen den relativen Distanzen zwischen einem Zentrumspunkt 86 der Spule 35 und einem Zentrumspunkt 87 des Palettenpolpaares 60. Der Leitungszyklus 80 entspricht einem 540° elektrischen Zyklus. Es sei auch darauf hingewiesen, dass der in 5(b) gezeigte, bevorzugte Leitungszyklus, in Verbindung mit dem Design der oben beschriebenen Statorarmatur 32, zu einer verhältnismässig konstanten MMF mit einer Welligkeit von nur etwa 5 bis 10% führt.

Verteilte Steuerungsarchitektur

6 ist eine höhere Abstraktion einer bevorzugten, im Fördersystem 20 verwendeten Steuerungsarchitektur. Architekturmässig ist das Fördersystem 20 in eine Vielzahl von Steuerungszonen aufgeteilt, wobei jede einer Schienenabschnittseinheit 26 entspricht, die der Steuerung eines lokalen Abschnittsteuerungsgerätes (Local Section Controller) 90 unterstellt ist. Die Abschnittssteuerungsgeräte 90 sind in einem Peer-to-Peer-Kommunikationsnetzwerk verbunden, so dass jedes Abschnittssteuerungsgerät 90 über Hochgeschwindigkeitskommunikationslinks 92 mit einem vorangehenden und einem nachfolgenden Steuerungsgerät verbunden ist.

Jedes Abschnittssteuerungsgerät 90 ist auch mit einem zentralen Steuerungsgerät (Central Controller) 94 verbunden, wie z.B. mit einer Computerarbeitsstation, über ein Überwachungsnetzwerk (Supervisery Network), welches einen Multi-Drop-Bus 96 verwendet. Das zentrale Steuerungsgerät 94 und das Supervisery Network schaffen ein effizientes Mittel zum Initialisieren des s. Das zentrale Steuerungsgerät kann auch Bestimmungsdaten zu den Abschnittssteuerungsgeräten für die Paletten (die vorzugsweise einmalig adressiert sind) kommunizieren und Bestätigungsmeldungen empfangen, wenn Paletten ihre Bestimmungsorte erreichen. Das zentrale Steuerungsgerät als solches kann zur Prozesssteuerung (z.B. einer Fabrikationslinie) verwendet werden. Das zentrale Steuerungsgerät erfüllt auch eine aufsichtsführende Diagnoserolle durch Überwachung des Abschnittsteuerungsgerätes, (z.B. durch Eingriff in ein kontinuierliches Pollingverfahren), um zu bestimmen, ob irgendein Abschnittkontrollgerät ausgefallen ist.

Jedes Abschnittskontrollgerät 90 kann auch (aber muss nicht notwendigerweise) einen Zellenausgang (Cell Port) 98 zum Verknüpfen von Abschnittssteuerungsgeräten 90 mit einem Stationssteuerungsgerät wie beispielsweise einem externen programmierbaren logischen Steuerungsgerät (Programmable Logical Controller, PLC) 100. Die PLCs stellen fabrikationslinienstationsverarbeitende Instruktionen an die Schiene 24 bereit, wie z.B. die Anweisung des nächsten Bestimmungsortes für eine Palette entlang der Schiene, oder Bereitstellung von stationsspezifischen Bewegungsinstruktionen bezüglich einer bestimmten, im Bereich oder in einer (nicht gezeigten) Verarbeitungsstation gestoppten Palette. Z.B. arbeitet ein bestimmtes Zweiachsenstationssteuerungsgerät oder PLC durch Bereitstellung von Impulssignalen, und die Bewegung einer Palette entlang der Schiene mit der Bewegung eines Stationsendeffektors oder -dispensers, der sich entlang einer Querachse bewegt, zu synchronisieren, wobei jeder Impuls einen inkrementellen Palettenbewegungsbefehl darstellt. Es sei hier erwähnt, dass die Bereitstellung des Stationssteuerungsgerätes oder PLC den Bereich an Bandweite reduziert, der sonst zur Übermittlung dieser Information an das zentrale Steuerungsgerät 94 erforderlich ist, wodurch im wesentlichen eine potentielle Begrenzung der Länge und der Verfahrensmöglichkeiten des Fördersystems eliminiert werden.

Wie gezeigt, ist jedes Abschnittssteuerungsgerät 90 mit allen Spulen 35 der Statorarmatur in der entsprechenden Schieneneinheit 26 verbunden und ist, wie unten detaillierter beschrieben, verantwortlich für die Kommutierung der Spulen in der Steuerungszone gemäss einem unabhängigen Bahn- oder „Bewegungs"-Befehl für jede darin befindliche Palette. Im Gegensatz zu einer konventionellen konvoluten Zweiphasenstatorarmaturwindung ist die Kommutation dadurch kompliziert, dass eine bestimmte Palette (wie beispielsweise die gezeigte Palette 22') zwei Spulenpaare 75 übergreifen kann, wobei beide Spulenpaare simultan erregt sein müssen, um eine geeignete sich bewegende MMF entlang der Schiene 24 zu erzeugen.

Jedes Abschnittssteuerungsgerät 90 ist auch mit allen in seiner Steuerungszone befindlichen optischen Leseköpfen 50 verbunden. Das Abschnittssteuerungsgerät ist verantwortlich für die Auflösung der absoluten Position jeder in seiner Steuerungszone befindlichen Palette 22, wie unten detaillierter beschrieben.

Servosteuerungssystem

7 ist ein Hardwareblockdiagramm, welches in Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform die Hauptkomponenten eines bestimmten Abschnittssteuerungsgerätes 90 zeigt, das physisch eine Steuerungstafel (Control Board) 102 und zwei Kraftschalttafeln (Power Board) 104 umfasst. Die Steuerungstafel 102 umfasst einen ADSP2181 Digitalsignalprozessor (DSP) 105, der von Advanced Micro Devices of Norwood, MA, U.S.A., kommerziell erhältlich ist, und ein zugehöriges Programm-Memory 106. Der DSP 105 umfasst zwei serielle on-chip Ausgänge (Serial Port) 108 zur Bereitstellung der Kommunikationslinkinterfaces 92 zu benachbarten vorgängigen und nachfolgenden Abschnittssteuerungsgeräten. Ein separates Mikrosteuerungsgerät 110 stellt ein Interface zum Supervisery Netzwerk 96 bereit, welches das Abschnittssteuerungsgerät 90 mit dem zentralen Steuerungsgerät 94 verbindet. Ein Field Programmable Gate Array (FPGA) 112 wird verwendet, um den Zellausgang 98 mit dem lokalen PLC 100 zu verbinden. Das FPGA 112 wird auch verwendet, um die optischen Leseköpfe 50 mit dem DSP 105 zu verbinden.

Die Kraftschalttafeln 104 umfassen eine Vielzahl von Stromverstärkern 114, einer für jede durch das Abschnittssteuerungsgerät gesteuerte Spule 35 (es gibt 18 Spulen in der gezeigten Ausführungsform). Jeder Stromverstärker 114 umfasst einen Inverter wie z.B. eine Zweiphasen- oder H-Brücke (H Bridge) 116, Treiber (Driver) 118 zum Konvertieren logischer Pegelsignale in analoge Pegelsignale, um die Leistungsschalter der H-Brücke anzusteuern, und Strommesser (Current Sense) 120 zur Messung des Spulenstromes. Jede Kraftschalttafel umfasst auch ein FPGA 122, das zur Verwendung des DSP 105 mit dem Stromverstärker 114 verwendet wird. Insbesondere, wie in 8 gezeigt, die einen bestimmten Stromverstärker und seine zugehörige FPGA-Schaltung darstellt, stellt das FPGA 122 einen (für jede einzelne Spule 35 durch eine bestimmte Kraftschalttafel gesteuerten) Schalter (Latch) 124 bereit, adressierbar durch das DSP 105, zur Speicherung eines Impulsbreiten modulierten (PWM) Arbeitszyklus-Wertes, der zur Ansteuerung der H-Brücke 116 verwendet wird. Der Schalter 124 ist mit einem Festfrequenz PWM-Generator 126 verbunden, der durch Vergleich der im Schalter 124 gespeicherten Werte mit einem kontinuierlichen Zykluszähler 128 arbeitet und ein entsprechendes Outputsignal 130 setzt. Das Outputsignal 130 und ein komplementäres Signal 132 sind mit Treibern 118 verbunden, um die als Schaltelemente in den H-Brücken 116 verwendeten Basisinputs der Power-MOSFET-Vorrichtungen 134 zu steuern.

Die Strommessschaltung (Current Sensing Device) 120 umfasst einen Stromsensor 136, der zur Messung des durch eine bestimmte Spule 35 für alle Kommutationsphasen der H-Brücke fliessenden Stromes verwendet wird. Ein geeigneter Stromsensor ist beispielsweise offenbart in der anhängigen U.S.S.N. 08/873,158, hinterlegt am 11. Juni 1997 durch Derek C. Schuurman und übertragen auf einen Inhaber der vorliegenden Anmeldung. Eine Vielzahl von alternativen Strommessvorrichtungen können verwendet werden, wie beispielsweise Stromtransformer oder offene und geschlossene Kreise von Hall Effekt Vorrichtungen. Der Output des Stromsensors 136 ist mit einem Analogfilter 138 verbunden, der mit einem Analog-Multiplexer 140 (in 7 nicht gezeigt) verbunden ist. Der Analog-Multiplexer 140 multiplext die Strommesssignale von mehreren Stromsensoren, die mit den auf der Kraftschalttafel 104 angeordneten anderen Stromverstärkern 114 verbunden sind und diese Signale an einen Analog-zu-Digitalkonverter (A/D) 142 bereitstellen, der mit einem durch das DSP 105 adressierbaren Schalter 144 verbunden ist. Das FPGA 122 stellt ein Kanalwählmittel (Channel Selector) 146 zum kontinuierlichen Samplen der Strommesssignale von jedem Stromverstärker 114 bereit. Das FPGA 122 stellt auch eine Schaltanordnung 148 zur Erzeugung geeigneter Steuerungssignale an den A/D 142 bereit. Es sei hier darauf hingewiesen (7), dass, da jedes Abschnitssteuerungsgerät 90 zwei Kraftschalttafeln 104 mit je einem A/D142 umfasst, das DSP 105 in einer Pipeline-Art arbeiten kann, so dass zwei Spulenstromanzeigen im wesentlichen gleichzeitig erfolgen können.

Jede Kraftschalttafel 104 umfasst auch einen Temperatursensor (Temperature Sense) 147 und ein Spannungsmessgerät (Voltage Sense) 149, die an das A/D 142 angeschlossen und über das FPGA 122 mit dem DSP 105 verbunden sind. Die zentrale Steuerungseinheit 94 ruft periodisch jedes Abschnittssteuerungsgerät 90 auf, um von diesen Sensoren bereitgestellte diagnostische Daten zu erhalten.

Das DSP 105 jeder Abschnittssteuerungsgerät 90 wird verwendet, um einen digitalen Servorsteuerungs-Systemregelkreis zu implementieren, der in systemischer Form in 9 gezeigt ist. Das Servosteuerungssystem umfasst einen Bahngenerator (Trajectory Generator) 150, wie er an sich bekannt ist, um einen Palettenpositions-Sollwert-Vektor S(S1, S2, ..., SK) zu berechnen, wobei die Komponente oder das Signal S den Positionssollwert für eine sich in der Steuerungszone aufhaltende bestimmte Palette bedeutet, die durch das bestimmte Abschnittssteuerungsgerät bedient wird, und K ist die Anzahl von Paletten in der Steuerungszone zu jeder vorgegebenen Zeit. Der Bahngenerator 150 erzeugt Sollwerte für jede Palette entsprechend vorgegebenen Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsprofilen für die Paletten, die während der Systeminifialisierung von der zentralen Steuerungseinheit 94 an die Abschnittssteuerungseinheit 90 heruntergeladen werden. Beispielsweise kann der Bahngenerator ein trapezoides Beschleunigungsprofil zur weichen Beschleunigung der Palette von einer anfänglichen Ruheposition zu einer Endposition und anschliessenden weichen Verzögerung der Palette zu einer Bestimmungsposition verwenden. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Sollwertvektor S der Palettenposition mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 KHz berechnet.

Die Palettensollwerte werden mit den gemessenen Positionen X(X1, X2, ..., XK) der Paletten berechnet, wie sie durch ein Palettenpositions-Feedback-Subsystem (Pallet Position Feedback System) 152, welches ebenfalls Palettenpositionen bei einer Geschwindigkeit von etwa 1 KHz abtastet. Dieser Vergleich führt zu einer Berechnung eines Palettenpositions-Fehler-Vektors &Dgr;S(&Dgr;S1, &Dgr;S2, ..., &Dgr;SK). Der Palettenpositions-Fehler-Vektor &Dgr;S wird in einen Positionskompensator (Position Compensator) 154 eingegeben, der einen Kraftvektor F(F1, F2, ..., FK) berechnet, der die Kraft spezifiziert, die auf jede Palette einwirken muss, um den Palettenpositionsfehler zu minimieren. Der Kraftvektor F wird auch mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 KHz berechnet.

In der bevorzugten Ausführungsform verwendet der Positionskompensator 154 eine gut bekannte Proportional Integral Derivative (P. I. D) Steuerungsfunktion, jedoch können alternative Steuerungsverfahren wie beispielsweise die State-Space-Technik angewendet sein. 10 zeigt einen Pseudocode zur Implementierung eines digitalen P. I. D. Regelkreises in Bezug auf eine Palette. Es wird sich herausstellen, dass zur Berechnung eines derivativen Wertes D_term der P. I. D. Steuerungsfunktion der P. I. D. Regelkreis einen Fehlerhistorypuffer E[1..q] verwendet, um einen Satz {&Dgr;Si[T], &Dgr;Si[T – 1], &Dgr;Si[T – 2], ..., &Dgr;Si[T – q]} von Positionsfehlern, wobei T einen zuletzt empfangenen Palettenpositionsfehler bedeutet und q der Grösse des Puffers entspricht. Zusätzlich verwendet der P. I. D. Regelkreis einen Akkumulator I_term zur Speicherung des integralen Wertes der P. I. D. Steuerungsfunktion. Diesem Wert kommt eine spezielle Bedeutung zu, wenn sich eine Palette über Steuerungszonen bewegt, wie unten näher erläutert.

Der Kraftvektor F und der Palettenpositionsvektor X werden in ein Kommutationssteuerungsgerät (Commutation Controller) 155 (9) eingegeben, das die Stromsollwertdaten für die Spulen 35 bereitstellt. 11 zeigt einen durch das Kommutationssteuerungsgerät 155 ausgeführten, bevorzugten Steuerungsalgorithmus. Die Verfahrensschritte 158 und 162 bauen geschachtelte Schlaufen auf. Die innere Schlaufe wird N mal ausgeführt, wobei N die Anzahl der durch das Abschnittssteuerungsgerät 90 gesteuerten Spulen 35 ist. Die äussere Schlaufe führt die innere Schlaufe K mal aus, wobei K die Anzahl der sich gegenwärtig in der Stromsteuerungszone aufhaltenden Paletten ist. Beim Verfahrensschritt 160 in der äusseren Schlaufe berechnet das Kommutationssteuerungsgerät 155 den Zentrumspunkt CPP(i) des Permanentmagnetpolpaares 60 für die Palette (i), 1 < i = K (siehe zusätzlich 5). Diese Berechnung basiert auf einem (a) Inputparameter oder Signal Xi, der gemessenen Palettenposition (i), die, wie unten detaillierter beschrieben, bei einem zum Palettenpolpaarzentrumspunkt 87 unterschiedlichen Referenzpunkt gemessen wird; und (b) einer Konstante, die von den physischen Dimensionen der Palette (i) abhängig ist. Beim Verfahrensschritt 164 in der inneren Schlaufe (11) berechnet das Kommutationssteuerungsgerät 155 die relative Distanz RD(j) zwischen dem Zentrumspunkt CPP(i) der Palette (i) und dem Zentrumspunkt CPC(j) einer bestimmten Spule (j), 1 < j = N. Beim Schritt 166 erfolgt eine Überprüfung, ob oder nicht –D = RD(j) = D. Dies gibt an, wie oben unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, ob das Polpaar 60 der Palette (i) sich über der Spule (j) befindet. Wenn das Polpaar 60 der Palette (i) sich nicht über der Spule (j) befindet, wird die Flusssteuerung an die nächste Iteration der inneren Schlaufe übergeben. Wenn das Polpaar 60 der Palette (i) sich über der Spule (j) befindet, liest (11) das Kommutationssteuerungsgerät bei den Schritten 168, 170 und 172 eine dem Leitungszyklus 80 (5) entsprechende Tabelle, um einen nominalen Stromsollwert zu extrahieren, skaliert den nominalen Stromsollwert mit dem Inputparameter Fi, der erforderlichen Kraft für die Palette (i) und updated eine Stromsollwerttabelle 182. Dieses Verfahren wird für jede Palette in der Steuerungszone wiederholt, um einen Stromsollwert-Vektor IS(IS1, IS2, IS3, ..., ISN) bereitzustellen. Der Stromsollwert-Vektor IS wird mit einer Geschwindigkeit von 20 KHz berechnet oder nachgeführt.

Der Stromsollwert-Vektor IS wird (9) mit einem aktuellen oder gemessenen Spulenstrom-Vektor IA(IA1, IA2, IA3, ..., IAN) verglichen, der durch die Strommessschaltanordnung 120 erzeugt wird, um einen Stromfehlervektor &Dgr;I(&Dgr;I, &Dgr;I2, &Dgr;I3, ..., &Dgr;IN) bei einer Geschwindigkeit von 20 KHz zu berechnen. The Stromfehlervektor &Dgr;I wird in einen Stromkompensator (Current Compensator) 184 gegeben, der einen PWM Arbeitszykluswert für jeden Stromverstärker 114 jeder Spule 35 unter Verwendung einer proportionalen integralen (P. I.) Steuerungsfunktion bekannter Art berechnet. Auf die vorstehend beschriebene Weise appliziert das Kommutationssteuerungsgerät 155 den Leitungszyklus 80 auf die erforderlichen Statorarmaturspulen 35, um eine sich bewegende MMF für eine vorbestimmte Palette in der Steuerungszone bereitzustellen, sogar wenn die Palette zwei Spulenpaare 75 übergreift.

Palettenpositions-Feedback-Subsystem

Das Palettenpositions-Feedback-Subsystem 152, das gemessene Palettenpositionswerte an den Bahngenerator 150 liefert, der Positionskompensaton 154 und das Kommutationssteuerungsgerät 155 werden nun detaillierter beschrieben. Bezugnehmend auf die 6, 7 und 12, wenn der reflektierende Streifen 45 einer bestimmten Palette 22 sich über einen bestimmten optischen Lesekopf 50 bewegt, werden zwei 90° phasenverschobene Signale erzeugt und die Phasenverschiebungsdecodierschaltung 186 veranlasst einen an diese angeschlossenen Zähler oder ein Register 188, entsprechend der Verschiebungsrichtung des reflektierenden Streifens 45 hinzu- oder wegzuzählen. Wenn beispielsweise ein 400 Linien pro Inch graduierter reflektierender Streifen sich ein Inch durch einen bestimmten optischen Lesekopf 50 hindurch bewegt, verursacht eine derartige Bewegung den zugehörigen Zähler zu einer Veränderung um +/–400, abhängig von der Verschiebungsrichtung. Der optische Lesekopf 50 und die Decodierschaltanordnung 186 und 188 (nachfolgend „Decodierer" genannt) sowie der zugehörige reflektierende Streifen sind kommerziell erhältlich, beispielsweise von Hewlett Packard Company of Santa Clara, CA, U.S.A.

Wie in 6 dargestellt, weist jede Steuerungszone eine Vielzahl M optischer Leseköpfe 50 auf, die im Wesentlichen in einem gleichen Abstand E voneinander getrennt entlang jeder Schieneneinheit 26 angeordnet sind. Die Länge R des reflektierenden Streifens 45 ist so, dass R um einen vorbestimmten Betrag XR grösser ist als E. So kann der irgendeiner bestimmten Palette zugeordnete reflektierende Streifen gleichzeitig bei verschiedenen Punkten entlang der Schiene zwei Codierer auslösen oder in diese eingreifen. Zusätzlich ist die Länge L der Palette selbst zumindest gleich wie oder grösser als R, um sicherzustellen, dass ein mit einer benachbarten Palette verknüpfter Streifen nicht mit der bestimmten Palette interferiert. In anderen Worten wird die Länge L gewählt, um sicherzustellen, dass nicht zwei reflektierende Streifen den gleichen Codierer auslösen können.

Wie in 7 dargestellt, verbindet das FPGA 112 jedes Abschnittssteuerungsgeräts 90 die linearen Codierer mit ihrem DSP 105. Das DSP stellt ein Parallel-Verarbeitungsmittel zum Abtasten des Codierers und zum Auflösen der Position jeder sich in der zugehörigen Schieneneinheit befindlichen Palette bei einer Geschwindigkeit von etwa 1 KHz dar. Grob gesprochen verknüpfen die Verarbeitungsmittel den reflektierenden Streifen 45 irgendeiner bestimmten Palette jederzeit mit nur einem Codierer, so dass die absolute Position der bestimmten Palette berechnet werden kann, basierend auf einer festgelegten Position des verknüpften Codierers (oder spezifischer seines Lesekopfes 50) und einer relativen Position des reflektierenden Streifens bezüglich des verknüpften Codierers. Zusätzlich, wenn der reflektierende Streifen gleichzeitig in zwei Codierer eingreift, transferiert oder übergibt das Verarbeitungsmittel, wie unten detaillierter beschrieben, die Verknüpfung oder das „Eigentumsrecht" an der Palette vom aktuellen Codierer zum benachbarten eingreifenden Codierer. Auf diese Weise kann die Position einer bestimmten Palette kontinuierlich über die Steuerungszone verfolgt werden. Wenn eine Palette Steuerungszonen überschreitet, geschieht ein ähnlicher Prozess, wobei zusätzlich das benachbarte Abschnittssteuerungsgerät eine Datenstruktur erzeugt, um die Position der bestimmten Palette zu verfolgen, und zu irgendeinem Zeitpunkt wird, wie unten detaillierter beschrieben, wenn die Übergabe vollständig ist, die Datenstruktur für die Palette in der (nun) vorgängigen Steuerungszone gelöscht.

Die 12 und 13 zeigen ein Verfahren gemäss der bevorzugten Ausführungsform zur Ausführung der Übergabe oder des Transfers des Eigentumsrechts an eine bestimmte Palette zwischen benachbarten Codierern. Insbesondere zeigt 12, wie ein bestimmter Codierer verschiedene Steuerungszustände annehmen kann, und 13 ist ein Diagramm einer verknüpften Übergangsphasentabelle. Bei der gezeigten Ausführungsform weist der reflektierende Streifen 45 3300 Graduierungen auf, d.h., 3300 Zählimpulse vom Anfang zum Ende, und eine Steuerungszone weist sieben Codierer (adressiert von enc = 0 bis enc = 6) auf.

Ein „Zone 2" Zustand 200 stellt eine Gleichgewichtszustandbedingung dar, wobei der reflektierende Streife in einen bestimmten Codierer (n) eingreift und noch nicht nahe dem Codierer (n – 1) oder dem Codierer (n + 1) ist. Zieht man die Situation in Betracht, wo sich die bestimmte Palette in 12 nach rechts bewegt, bewegt sich bei einem bestimmten Punkt (d.h. bei count = 3060) die rechte Vorderkante des zugehörigen reflektierenden Streifens geradezu in einen „right-reset" Zustand, in dem der benachbarte rechte Codierer (n + 1) zur Vorbereitung der Übergabe kontinuierlich auf Null zurückgesetzt wird. Der reflektierende Streifen tritt sodann in einen „Zone 3" Zustand 204 (bei count = 3120). Bei einem gewissen Punkt in diesem Zustand greift die Vorderkante des reflektierenden Streifens in den Codierer (n + 1), der seine Zählung, die den Abstand wiedergibt, den die Vorderkante des reflektierenden Streifens durch diesen zurückgelegt hat, beginnt. Der Codierer (n) besitzt jedoch immer noch die vorbestimmte Palette. Das Eigentumsrecht besteht fort, bis die Vorderkante des reflektierenden Streifens einen „Eigentumsübergabe" Zustande 206 (bei count = 3240) erreicht. Irgendwo in diesem Zustand, abhängig von der Geschwindigkeit, mit der das DSP 105 die Codierer abtastet, wird das Eigentumsrecht der bestimmten Palette an den Codierer (n + 1) übergeben. Die Übertragung des Eigentumsrechts ist im wechselnden Zustand der Tabelle 220 (12) vor und nach der Übergabe gezeigt (i stellt die bestimmte Palette dar).

Ein ähnlicher Vorgang geschieht, wenn die bestimmte Palette sich nach links bewegt. „Reset-left", „Zone 1" und „linke Übergabe" Zustände 208, 210 und 212 sind die entsprechenden Gegenstücke zu den „Reset-right", Zone 3" und „rechte Übergabe" Zuständen 202, 204 und 206.

Das bevorzugte Verfahren schafft einen Hystereseeffekt, wenn sich die bestimmte Palette kurz nach der Vollendung der Übergabe zurückbewegt. Die zusätzliche Distanz XR, um welche die Länge R jedes reflektierenden Streifens den Codierabstand E überschreitet, ermöglicht es den mit jedem Codierer verknüpften Steuerungszustandsmustern 215 und 215' (12) zu überlappen und sich teilweise temporär zu decken, wie gezeigt. Die relativen Längen und Positionen der Steuerungszustände oder -zonen werden so gewählt, dass, wenn die Übergabe durchgeführt wird, der Codierer (n + 1) im „Zone 1" Steuerungszustand 210 ist. Wenn während dieses Zustandes die bestimmte Palette sich zurück bewegt, muss sie wenigstens eine minimale Hysteresedistanz H rückwärts überschreiten, bevor das Eigentumsrecht der bestimmten Palette auf den Codierer (n) zurück übertragen wird. Der Hystereseeffekt führt zu einem stabileren Palettenpositions-Feedback-System durch Vermeidung des Oszillierens oder Flip-Floppens von Übergaben, wenn eine Palette zwei Codierer übergreift und angewiesen wird, sich verhältnismässig kurze Distanzen vor und zurück zu bewegen. Eine solche Bedingung könnte beispielsweise auftreten, wenn die Palette sich bei einer Verarbeitungsstation befindet und die Bewegung der Palette entlang der Achse der Schiene 24 durch das PLC 100 mit der Bewegung eines Stationsendschalters oder -dispensers, der sich entlang einer Querachse bewegt, koordiniert ist.

Das bevorzugte Verfahren wird von jedem Abschnittssteuerungsgerät 90 für jede sich in der entsprechenden Steuerungszone befindliche Palette durchgeführt.

Die Fachleute erkennen ohne weiteres, dass andere Vorrichtungen als der optische Linear-Codierer-Leser 50 und der reflektierende Streifen 45 in alternativen Ausführungsformen verwendet werden können. Beispielsweise kann die passive lesbare Vorrichtung ein Magnetstreifen sein und die Linear-Codierer-Leser können magnetischen Detektoren entsprechen. Eine solche alternative Ausführungsform könnte eine sehr feine Auflösung bereitstellen, beispielsweise Graduierungen von etwa einem Mikron, jedoch sind die Kosten derartiger Linear-Codierer typischerweise sehr hoch und sind für die meisten Anwendungen mit einer guten, durch die optisch reflektierenden Streifen bereitgestellte Auflösung von typischerweise einem Tausendstel Inch nicht erforderlich.

Synchronisierung der Servosteuerungssysteme

Die Länge der Schiene 24, die ein bestimmtes Abschnittssteuerungsgerät 90 steuern kann, ist durch verschiedene praktische Überlegungen begrenzt, wodurch die Erzeugung von sich bewegenden MMFs für die Paletten, welche die Steuerungszonen überqueren müssen, kompliziert werden. Dementsprechend stellt die bevorzugte Ausführungsform Mittel zum Synchronisieren der Servosteuerungssysteme benachbarter Abschnittssteuerungsgeräte und zur Bewegungssteuerung einer diese überschreitenden Palette bereit.

Die 14 und 15 zeigen ein mit der bevorzugten Ausführungsform übereinstimmendes Verfahren und ein Protokoll zum Synchronisieren der Servosteuerungssysteme benachbarter Abschnittssteuerungsgeräte und zur Bewegungssteuerung einer die Steuerungszone überschreitenden bestimmten Palette i. 14 zeigt verschiedene von den Abschnittssteuergeräten (n) des Schienenabschnittes oder der Steuerungszone N und Abschnittssteuerungsgeräten (n + 1) des Schienenabschnittes oder der Steuerungszone N + 1 angenommene Zustände, wenn eine bestimmte Palette von der Zone N in die Zone N + 1 eintritt, und umgekehrt. Die 15 zeigt eine verknüpfte Zustandsüberführungstabelle, der beide Steuerungsgeräte (n) und (n + 1) folgen.

Ein „Solo Palette" Zustand 250 stellt eine Gleichgewichtszustandbedingung dar, wenn die bestimmte Palette vollständig der Steuerung eines Abschnittssteuerungsgerätes unterliegt.

Wenn die bestimmte Palette sich in 14 von der Zone N in die Zone N + 1 nach rechts bewegt, erreicht die rechte Vorderkante des zugehörigen reflektierenden Streifens einen Punkt t1, der als nahe zur Zone N + 1 angesehen wird. Nach dem Auftreten dieses Ereignisses wird eine PM_CREATE, genannte Meldung vom Steuerungsgerät (n) zum Steuerungsgerät (n + 1) über den Peer-to-Peer-Kommunikationslink 92 übermittelt, unter Verwendung eines vorbestimmten Handshaking-Protokolls ( zur Sicherstellung einer verlässlichen Kommunikation), und das Steuerungsgerät (n) tritt in einen „Pallet Struct" Zustand 252. Entsprechend empfängt das Steuerungsgerät (n + 1) die PM_CREATE Meldung und tritt in einen „Pallet Ready" Status 260. Während der durch die sich im wesentlichen deckenden Zustände der Abschnittssteuerungsgeräte dargestellten Zeitperiode t1 – t2 treten die folgenden Ereignisse ein: (1) das Steuerungsgerät (n + 1) erzeugt oder initialisiert eine Datenstruktur für die bestimmte Palette, und (2) das Steuerungsgerät (n) übergibt verschiedene statische Daten von seiner die bestimmte Palette darstellenden Datenstruktur an das Steuerungsgerät (n + 1) über den Peer-to-Peer-Kommunikationslink 92 gemäss einem vorbestimmten Kommunikationsprotokoll. Diese Daten umfassen Informationen wie beispielsweise den Palettenbestimmungspunkt, derzeitige Geschwindigkeit und Beschleunigung, maximal zulässige Geschwindigkeit und Beschleunigung, Länge, Anzahl von Magneten und Offsetdaten, und Füllkurven- oder Pufferraumdaten für Kollisionsvermeidungszwecke.

Beim Punkt t2 erreicht die Vorderkante des Permanentmagnetpolpaares 60 der Palette die vordere Windung eines sich in der Zone N + 1 befindlichen Randspulenpaares (siehe beispielsweise 5(a)). Nach dem Auftreten dieses Ereignisses wird eine als PM_COILSTART bezeichnete Meldung vom Steuerungsgerät (n) an das Steuerungsgerät (n + 1) übermittelt, und das Steuerungsgerät (n) tritt in einen „Send Coil Control" Zustand 256. Entsprechend empfängt das Steuerungsgerät (n + 1) die PM_COILSTART Meldung und tritt in einen „Receive Coil Control" Zustand 258. Während der durch die sich deckenden Zustände der Abschnittssteuerungsgeräte dargestellten Zeitperiode t2 – t3 ist das Steuerungsgerät (n) immer noch verantwortlich zur Ausführung der Positionssteuerungsschlaufe für die bestimmte Palette, welche die Berechnung einer Kraftsollwertkomponente Fi für die bestimmte Palette und die Bestimmung ihrer Position Xi umfasst. Das Steuerungsgerät (n) verwendet diese Daten, wie oben beschrieben, um das Randspulenpaar 75 in der Zone N zu regulieren. Der Kraftsollwert Fi und die Position Xi werden ebenfalls zum Steuerungsgerät (n + 1) mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 KHz über den Peer-to-Peer-Kommunikationslink 92 übermittelt. Das Steuerungsgerät (n + 1) verwendet diese Daten in seinem Kommutationssteuerungsgerät 155 und dem Stromkompensator 184, um Stromsollwertkomponenten I1 und I2 in der Zone N + 1 zu erzeugen und das Randspulenpaar 75 in der Zone N + 1 zu regulieren, um die bestimmte Palette genau servozusteuern. Auf diese Weise sind die Steuerungsgeräte (n) und (n + 1) zur gemeinsamen Ausführung der Stromsteuerungsschlaufe für die bestimmte Palette zur Regulierung der Randspulenpaare in ihren entsprechenden Zonen synchronisiert.

Beim Punkt t3 erreicht die Vorderkante des reflektierenden Streifens der bestimmten Palette, wie oben beschrieben, einen Punkt, bei dem die Eigentumsrechte der bestimmten Palette von einem Randcodierer in der Zone N an einen Randcodierer in der Zone N + 1 übergeben werden sollen. Nach dem Eintritt dieses Ereignisses wird eine als EM_CHANGE_ACTIVE_ENCODER bezeichnete Meldung durch das Steuerungsgerät (n) an das Steuerungsgerät (n + 1) übermittelt, und das Steuerungsgerät (n) tritt in den „Receive Coil Control" Zustand 258. Entsprechend empfängt das Steuerungsgerät (n + 1) die Meldung EM_CHANGE_ACTIVE_ENCODER und tritt in den „Send Coil Control" Zustand 256. Während der durch die im Wesentlichen sich deckenden Zustände der Abschnittssteuerungsgeräte dargestellten Zeitperiode t3 – t4 ereignen sich eine Anzahl Schritte:

  • (1) Die dynamischen oder memorybasierten Daten, die vom Steuerungsgerät (n) für die Positionssteuerungsschlaufe der bestimmten Palette verwendet werden, werden auf das Steuerungsgerät (n + 1) übertragen. In der bevorzugten Ausführungsform umfasst dies (a) den Akkumulator I_term; und
  • (b) einen Teil des Fehlerhistorypuffers E[2..q] bezüglich des Satzes {&Dgr;Si[T – 1], &Dgr;Si[T – 21], ..., (&Dgr;Si[T – q]} von Positionsfehlern zum Berechnen des derivativen Wertes der P. I. D. Steuerungsfunktion.
  • (2) Die dynamischen oder memorybasierten Daten, die vom Steuerungsgerät (n) zur Erzeugung der Bahn der bestimmten Palette verwendet wird, wird auf das Steuerungsgerät (n + 1) übertragen. In der bevorzugten Ausführungsform umfasst dies up-to-date Geschwindigkeit, Beschleunigung, Position und Zeitbasisdaten.
  • (3) Das Steuerungsgerät (n) sendet an das Steuerungsgerät (n + 1) eine Meldung, die den Übergang der Eigentumsrechte an der bestimmten Palette vom Randcodierer in der Zone N an den Randcodierer in der Zone N + 1 auslöst. Dieser Zustandswechsel ist auch in der 13 dargestellt, wo beispielsweise, wenn der Randcodierer (enc = 6) im „Zone 2" Zustand 204 ist und sich rechts in eine Übergabezone bewegt, der Randcodierer in einen „Right Hand-off Message" Zustand 216 tritt, in dem das zonenüberschreitende Steuerungsgerät-Eigentumsrecht-Übertragungsmitteilung übermittelt wird.
  • (4) Sobald der Schritt (3) ausgeführt ist, wird das Steuerungsgerät (n + 1) verantwortlich für die Ausführung der Positionssteuerungsschlaufe für die bestimmte Palette, umfassend die Berechnung der Kraftsollwertkomponente F1 für die bestimmte Palette und die Bestimmung deren Position Xi. Das Steuerungsgerät (n + 1) verwendet diese Daten, wie oben beschrieben, zum Regulieren des Grenzspulenpaares in der Zone N + 1. Nun kommuniziert das Steuerungsgerät (n + 1) den Kraftsollwert Fi und bestimmt die Position Xi zum Steuerungsgerät (n) mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 KHz über den Peer-to-Peer-Kommunikationslinks 92. Das Steuerungsgerät (n) verwendet nun diese Daten in seinem Kommutationssteuerungsgerät 155 und Stromkompensator 148, um die Stromsollwertkomponenten IN und IN-1 in der Zone N zu erzeugen und reguliert das Grenzspulenpaar in der Zone N, um die bestimmte Palette genau servozusteuern. Auf diese Weise bleiben das Steuerungsgerät (n) und das Steuerungsgerät (n + 1) synchronisiert für die fortgesetzte gemeinsame Ausführung der Stromsteuerungsschlaufe für die bestimmte Palette.

Beim Punkt t4 passiert die Hinterkante des Permanentpolpaares 60 der Palette die letzte Windung der sich in der Zone N befindlichen Grenzspule. Nach dem Eintreten dieses Ereignisses wird eine mit PM_COILSTOP bezeichnete Meldung vom Steuerungsgerät (n + 1) an das Steuerungsgerät (n) übermittelt, wobei das Steuerungsgerät (n + 1) in einen „Pallet Control" Zustand 254 und das Steuerungsgerät (n) in den „Pallet Ready" Zustand 26 eintritt. Sobald dieser Punkt erreicht ist, werden die Positionssteuerungsschlaufen-Sollwertdaten nicht mehr vom Steuerungsgerät (n + 1) an das Steuerungsgerät (n) übermittelt. Eine Regulierung der Grenzspule in der Zone N ist nicht länger erforderlich. Beim Punkt t5 tritt das Steuerungsgerät (n + 1) in den „Solo Pallet" Gleichgewichtszustand, wobei eine mit PM_DESTROY bezeichnete Meldung an das Steuerungsgerät (n) gesendet wird, um seine Datenstruktur für die bestimmte Palette zu beenden.

Beim bevorzugten Verfahren unterscheidet sich der Punkt, bei dem irgendeiner der oben beschriebenen Abschnittssteuerungsgerätzustände eintritt, in Abhängigkeit von der Richtung, in die sich die bestimmte Palette bewegt. Dies bewirkt einen Hystereseeffekt, ähnlich dem oben beschriebenen, zur Erzielung eines stabileren Steuerungssystems durch Verhinderung der ineffizienten Oszillation zwischen Zuständen, wenn eine Palette zwei Schienenabschnitte übergreift und veranlasst wird, sich verhältnismässig kurze Distanzen vor und zurück zu bewegen.

Das vorstehende Verfahren wurde an einem Rand zwischen Schieneneinheiten beschrieben. Ein gleiches Verfahren kann simultan an den entgegengesetzten Rändern zwischen Schieneneinheiten eintreten, wenn eine Palette sich darüber bewegt.

Für den Fachmann ist es verständlich, dass, während die bevorzugte Ausführungsform ein Positionsfehlerminimierungssignal wie z.B. F1 zwischen benachbarten Abschnittssteuerungsgeräten passiert, wenn eine Palette die Steuerungszonen überquert, an seiner Stelle eine alternative Ausführungsform die Stromsollwerte für das Spulenpaar in einer benachbarten Steuerungszone, die von einer überquerenden Palette überspannt wird, berechnet, und diese Daten an das benachbarte Abschnittssteuerungsgerät übergibt. Die Stromsollwertsignale stehen in einem linearen Zusammenhang mit dem Positionsfehlerminimierungs-Sollwert oder -Signal, und beide Signaltypen können als Fälle von Spulenregulierungssignalen gesehen werden. Der Vorteil der bevorzugten Ausführungsform ist der, dass weniger Information über den relativ langsamen (verglichen mit der Verarbeitungsgeschwindigkeit des DSP 105) seriellen Kommunikationslink 92 gehen muss.

Die Vorrichtung zum Feststellen der Position eines sich bewegenden Elementes gemäss vorliegender Erfindung einschliesslich des bevorzugten Fördersystems 20 schafft eine Anzahl von Vorteilen gegenüber dem hier offenbarten Stand der Technik. Beispielsweise führt die elektromagnetische Struktur des Fördersystems zu verhältnismässig weichen Schuberzeugungsfähigkeiten, und die Fördergeschwindigkeit ist gegenüber typischen Bandfördersystemen stark verbessert. Beispielsweise erreichten bei einem von den Anmeldern entwickelten Prototypsystem die Paletten eine 2 g Beschleunigung und eine Gleichgewichtsgeschwindigkeit von 2 m/s. Zusätzlich ermöglicht das Palettenpositionsfeststellungssubsystem, die absolute Position jeder Palette mit hoher Auflösung jederzeit und irgendwo entlang der Schiene zu bestimmen, was eine präzise Positionierung der Paletten an jeden beliebigen Punkt entlang der Schiene ermöglicht. Weiter ermöglicht das bevorzugt verteilte Steuerungssystem, jede Palette individuell und separat zu steuern und mit den Fabrikationsprozess-Steuerungsgeräten zu verbinden. Schlussendlich ermöglichen diese Elemente in Kombination mit der physischen Struktur des Fördersystems eine Konstruktion aus einzelnen in sich geschlossenen modularen Schienenabschnitten mit wenig praktischen Beschränkungen bezüglich der Länge des Fördersystems oder der Anzahl der von diesen gesteuerten Paletten. Die bevorzugte Ausführungsform wurde mit einem gewissen Ausführlichkeitsgrad zum Zweck der Beschreibung und nicht der Begrenzung offenbart. Der Fachmann erkennt, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen zu einer bevorzugten Ausführungsform führen können, ohne die Erfindung, die ausschliesslich durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, zu verlassen.


Anspruch[de]
  1. Ein Modulfördersystem (20), das n miteinander verbundene Bahnabschnitte (26) umfasst, die im Wesentlichen eine durchgehende Bahn (24) bilden, wobei jeder Bahnabschnitt (26) eine Ständerarmatur (32) umfasst, die eine Vielzahl von einzeln steuerbaren Spulen (35) besitzt, die im Wesentlichen entlang der gesamten Länge des Bahnabschnittes angebracht sind;

    eine Vielzahl von beweglichen Elementen (22), die entlang der durchgehenden Bahn (24) separat und unabhängig befördert werden, wobei jedes bewegliche Element (22) mindestens zwei Schubmagnete (28) besitzt, die abwechselnd in einer Nord-Süd-Sequenz angeordnet sind und den Ständerarmaturen (32) der Bahnabschnitte (26) gegenüber angebracht sind;

    n Bahnabschnitts-Steuergeräte (90), eins pro Bahnabschnitt (26), zur Regulierung und zur Umpolung der Spulen (35) der entsprechenden Ständerarmatur (32), um eine separat bewegliche magnetische Spannung (MMF) für jedes bewegliche Element (22) zu erzeugen, das sich in dem entsprechenden Bahnabschnitt (26) befindet; und

    eine Übertragungsvorrichtung (92), um die Abschnitts-Steuergeräte (90) der angrenzenden Bahnabschnitte (26) miteinander zu verbinden;

    DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS:

    jedes Abschnitts-Steuergerät (90) jedes bewegliche Element (22), das sich in dem entsprechenden Bahnabschnitt (26) befindet, unabhängig steuert, indem eine Position jedes beweglichen Elements (22) analysiert wird und ein Kraft-Vektor berechnet wird, der auf jedes bewegliche Element (22) anzuwenden ist; und

    ein bestimmtes Abschnitts-Steuergerät (90) betriebsbereit ist, die Übertragungsvorrichtung (92) zu verwenden, um eine Servo-Reaktion zu übertragen, um die Position eines bestimmten beweglichen Elements (22) zu einem angrenzenden Abschnitts-Steuergerät (90) zu bestimmen, wenn das bestimmte bewegliche Element (22) die entsprechenden Bahnabschnitte (26) überspannt, und wobei jedes Steuergerät des bestimmten und angrenzenden Abschnitts-Steuergerät-Paars mindestens ein Spulen-Regulierungs-Signal an das andere dieses Paars liefert, bei diesem Ereignis überspannt jedes Teilstück des Magneten (28) des bestimmten beweglichen Elements (22) jedes Teilstück von mindestens einer Spule (35), die sich in dem Bahnabschnitt (26) befindet, der dem anderen dieses Paars entspricht, das so angeordnet ist, dass die Reaktion zur Analyse der Position des bestimmten beweglichen Elements (22) noch nicht zu dem anderen dieses Paars übertragen wurde.
  2. Ein Modulfördersystem (20) nach Anspruch 1, wobei die Übertragungsvorrichtung (92) ein Peer-to-Peer-Netzwerk umfasst.
  3. Ein Modulfördersystem (20) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, das ferner ein Zentralsteuergerät (94) umfasst, das mit jedem der Abschnitts-Steuergeräte (90) verbunden ist, um die Abschnitts-Steuergeräte (90) zu initialisieren.
  4. Ein Modulfördersystem (20) nach einem der Ansprüche 1–3, das ferner mindestens ein Stations-Steuergerät (100) umfasst, das unmittelbar mit mindestens einem der Abschnitts-Steuergeräte (90) verbunden ist, wobei das mindestens ein Stations-Steuergerät (100) das mindestens ein Abschnitts-Steuergerät (90) mit Bewegungsbefehlen versorgt, hinsichtlich mindestens eines der beweglichen Elemente (22), die sich in den entsprechenden Bahnabschnitten (26) befinden.
  5. Ein Modulfördersystem (20) nach einem der Ansprüche 1–4, wobei:

    die Magnete (28) jedes beweglichen Elements (22) eine Polteilung P besitzt;

    die elektrische Polteilung jeder der Spulen (35) P ist; und

    die Spulen (35) jeder Bahnabschnitts-Ständerarmatur (32) im Wesentlichen in einer zusammenhängenden Sequenz von individuellen mehrphasig-artigen Gruppen angeordnet sind, wobei jede Gruppe überlappende p-Spulen (35) umfasst, die Zentren davon haben, die mit einem Abstand von P/p angebracht sind, wobei p >= 2 ist und wobei die Spulen (35), die mit einem Bahnabschnitt (26) verbunden sind, nicht den angrenzenden Bahnabschnitt (26) überlappen.
  6. Ein Modulfördersystem (20) nach einem der Ansprüche 1–5, wobei:

    jeder Bahnabschnitt (26) eine Einzelreihe von linearen Code-Lesegeräten (50) umfasst, die entlang dieses Abschnittes an fixen Positionen mit Zwischenraum angeordnet sind;

    jedes bewegliche Element (22) eine Vorrichtung (45) umfasst, das von dem darauf montierten Code-Lesegerät (50) gelesen werden kann, wobei die lesbare Vorrichtung (45) eine Länge besitzt, die grösser als der Abstand zwischen jedem beliebigen Paar von angrenzenden linearen Code-Lesegeräten (50) ist; und

    jedes Abschnitts-Steuergerät (90) eine Bewegungs-Element-Positions-Erfassungs-Verfahrens-Vorrichtung (152) liefert, um jede beliebige bestimmte lesbare Vorrichtung (45) eines beweglichen Elements (22), das sich in dem entsprechenden Bahnabschnitt (26) befindet, nur mit einem linearen Code-Lesegerät (50), das sich darin befindet, zu verbinden, zu jeder Zeit und zur Analyse der Position des entsprechenden beweglichen Elements (22), das sich auf der fixen Position des verbundenen linearen Code-Lesegerätes (50) befindet, und einer relativen Position der bestimmten lesbaren Vorrichtung (45) im Verhältnis zu dem verbundenen linearen Code-Lesegerätes (50).
  7. Ein Modulfördersystem (20) nach Anspruch 6, wobei das bewegliche Element (22) länger als seine entsprechende lesbare Vorrichtung (45) dimensioniert ist, um eine gegenseitige Beeinflussung der lesbaren Vorrichtungen (45) von angrenzenden beweglichen Elementen (22) mit demselben linearen Code-Lesegerät (50) zu verhindern.
  8. Ein Modulfördersystem (20) nach Anspruch 6, wobei unmittelbar nachdem die Verbindung mit der bestimmten lesbaren Vorrichtung (45) zu dem angrenzenden linearen Code-Lesegerät (50) umgeschaltet wird, die Positions-Erfassungs-Verfahrens-Vorrichtung (152) betriebsbereit ist, um die bestimmte lesbare Vorrichtung (45) aufzufordern, für mindestens ein Minimum an Distanz zurückzugehen, bevor die Verbindung mit der bestimmten lesbaren Vorrichtung (45) zu dem bestimmten linearen Code-Lesegerät (50) zurückgeschaltet wird, um somit einen Hystereseeffekt zu erzielen.
  9. Ein Modulfördersystem (20) nach einem der Ansprüche 6–8, wobei jedes Abschnitts-Steuergerät (90) umfasst:

    einen Trajektorie-Generator (150), der für jedes bewegliche Element (22), das sich in dem entsprechenden Bahnabschnitt (26) befindet, ein Positions-Sollwert-Signal liefert;

    einen Positions-Kompensator (154), der mit der Bewegungs-Element-Positions-Erfassungs-Verfahrens-Vorrichtung (152) und dem Trajektorie-Generator (150) verbunden ist und der für jedes dieser beweglichen Elemente (22) ein Positions-Fehler-Minimierungs-Signal liefert; und

    ein Umpolungs-Steuergerät (155), das mit der Bewegungs-Element-Positions-Erfassungs-Verfahrens-Vorrichtung (152) und dem Positions-Kompensator (154) verbunden ist, zur Bestimmung, welche der Spulen (35) in dem entsprechenden Bahnabschnitt (26) unter jedem dieser beweglichen Elemente (22) platziert wird, und zur Lieferung eines Strom-Sollwert-Signals für diese Spulen (35), in Übereinstimmung mit dem Positions-Fehler-Minimierungs-Signal, das mit jedem dieser beweglichen Elemente (22) verbunden ist; und

    Strom-Steuerungs-Kreislauf-Vorrichtungen (182, 120), die mit dem Umpolungs-Steuergerät (155) verbunden sind, zur Regulierung der Spulen (35), die sich in dem entsprechenden Bahnabschnitt (26) befinden, in Übereinstimmung mit den Strom-Sollwert-Signalen.
  10. Ein Modulfördersystem (20) nach einem der Ansprüche 6–8, wobei das Abschnitts-Steuergerät (90), in dem Zustand, dass eine lesbare Vorrichtung (45) mit einem ersten linearen Code-Lesegerät (50) in einem ersten Bahnabschnitt (26) verbunden ist und gleichzeitig beginnt, sich mit einem zweiten angrenzenden linearen Code-Lesegerät (50) in einem zweiten angrenzenden Bahnabschnitt (26) gegenseitig zu beeinflussen, die Servo-Reaktion entsprechend des ersten Bahnabschnitts (26) überträgt, zur Analyse der Position des entsprechenden beweglichen Elements (22) zu dem Abschnitts-Steuergerät (90), welches mit dem zweiten angrenzenden Bahnabschnitt (26) verbunden wird, nachdem die lesbare Vorrichtung (45) eine vorbestimmte Distanz durch eines der ersten oder zweiten linearen Code-Lesegeräte (50) erreicht hat.
  11. Ein Modulfördersystem (20) nach Anspruch 10, wobei die Spulen-Regulierungs-Signale einschliessen:

    die analysierte Position des bestimmten beweglichen Elements (22), und

    eines der Positions-Fehler-Minimierungs-Signale und der Strom-Sollwert-Signale für die überspannten Spulen (35).
  12. Ein Modulfördersystem (20) nach einem der Ansprüche 1–11, wobei das Abschnitts-Steuergerät (90) betriebsbereit ist, statische Daten, die das bewegliche überspannende Element (22) betreffen, zu dem angrenzenden Abschnitts-Steuergerät (90) vor der Übertragung der Servo-Reaktion zur Analyse der Position des überspannenden beweglichen Elements (22) zu übertragen.
  13. Ein Modulfördersystem (20) nach Anspruch 12, wobei das bestimmte Abschnitts-Steuergerät (90) betriebsbereit ist, um dynamische oder speicherbasierte Servo-Steuerungs-Daten, die das bewegliche überspannende Element (22) betreffen, zu dem angrenzenden Abschnitts-Steuergerät (90) im Wesentlichen gleichzeitig mit der Übertragung der Servo-Reaktion zur Analyse der Position des überspannenden beweglichen Elements (22) zu übertragen.
Es folgen 16 Blatt Zeichnungen






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