线性马达输送系统及其运用方法

文档序号:60714 发布日期:2021-10-01 浏览:26次 >En<

阅读说明:本技术 线性马达输送系统及其运用方法 (Linear motor delivery system and method of using same ) 是由 岸直树 于 2021-03-29 设计创作,主要内容包括:根据本发明,提供一种提高商品价值的线性马达输送系统。本发明的线性马达输送系统(100)具备:托架(10),被线性马达(12)驱动;多个传感器(18),沿规定路径(P)配置;及控制装置(20),控制线性马达(12)以使托架(10)沿路径(P)移动。控制装置(20)伴随托架(10)的移动在多个传感器(18)中切换多个传感器(18)中的将输出用于托架的位置确定的基准传感器。(According to the present invention, a linear motor conveyance system is provided that improves the value of commercial products. A linear motor conveyance system (100) is provided with: a carriage (10) driven by a linear motor (12); a plurality of sensors (18) arranged along a predetermined path (P); and a control device (20) for controlling the linear motor (12) to move the carriage (10) along the path (P). The control device (20) switches, among the plurality of sensors (18), a reference sensor that uses the output of the plurality of sensors (18) for determining the position of the carriage (10) as the carriage moves.)

线性马达输送系统及其运用方法

本申请主张基于2020年8月28日申请的日本专利申请第2020-144625号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。

技术领域

本发明涉及一种线性马达输送系统及其运用方法。

背景技术

以往,作为输送物品的输送系统,已知有一种线性马达输送系统,其以线性马达作为驱动源而使托架移动,并利用托架来进行物品的输送。线性马达输送系统具备:托架:保持要输送的物品;线性马达的可动件,安装于托架;线性马达的定子,包括沿路径排列的多个电磁铁(线圈单元);及控制装置,控制对多个电磁铁的电流供给以使托架沿路径移动,通过使可动件沿路径移动,输送被托架保持的物品。

以往的传送带以恒定速度沿同一个方向输送输送物(即,物品),相对于此,线性马达输送系统能够单独控制保持物品的多个托架的移动。并且,也能够进行如下控制:使托架准确地停留在必要的场所,或改变速度,或仅使一个托架反向移动等。并且,由于线性马达输送系统为由线性马达进行驱动的,因此与采用其他驱动方式的输送系统相比,不会产生粉尘等,因此清洁。

因此,线性马达输送系统的用途广泛,例如,使用于工序间输送、在输送路径上进行精密加工的加工生产线中。

在线性马达输送系统中,为了控制可动件的位置,需要持续掌握可动件相对于定子的位置。以往,提出了一种线性马达输送系统,其中,由设置于可动件侧的传感器读取设置于定子侧的线性标度,由此检测可动件的位置(例如,专利文献1)。

专利文献1:日本特开2014-219296号公报

在专利文献1中记载的以往的线性马达输送系统中,由于传感器设置在可动件侧,因此需要将用于向传感器供给电力的电池设置于可动件侧,而且需要对其进行维护。并且,还需要从可动件侧引出用于输出传感器的检测结果的配线,因而可动件的活动范围会受到限制。

发明内容

本发明鉴于这种情况而完成,其一种实施方式的例示性目的之一在于,提供一种提高商品价值的线性马达输送系统。

为了解决上述课题,本发明的一种实施方式的线性马达输送系统具备:托架,被线性马达驱动;多个传感器,沿规定路径配置;及控制装置,控制线性马达以使托架沿路径移动。控制装置伴随托架的移动在多个传感器中切换多个传感器中的将输出用于托架的位置确定的基准传感器。

本发明的另一种实施方式为线性马达输送系统的运用方法。该方法中,所述线性马达输送系统具备:托架,被线性马达驱动;多个传感器,沿规定路径配置;及控制装置,控制线性马达以使托架沿路径移动,所述线性马达输送系统的运用方法包括如下步骤:基准传感器确定步骤,从多个传感器中确定将检测结果用于托架的位置确定的基准传感器;及位置确定步骤,根据来自基准传感器的输出来反复确定托架的位置。位置确定步骤包括伴随托架的移动在多个传感器中切换基准传感器的步骤。

另外,以上构成要件的任意组合或将本发明的构成要件及表述在方法、装置、系统等之间相互替换的方式也作为本发明的实施方式而有效。

根据本发明,能够提供一种提高商品价值的线性马达输送系统。

附图说明

图1是实施方式所涉及的线性马达输送系统的俯视图。

图2是表示图1的托架及其周边的侧视图。

图3是表示图1的托架及其周边的侧视图。

图4是表示图1的托架及其周边的侧视图。

图中:10-托架,12-线性马达,18-传感器,20-控制装置,100-线性马达输送系统。

具体实施方式

以下,参考附图,对本发明的优选实施方式进行说明。另外,实施方式并不对本发明进行限定,其仅为示例,实施方式中所记载的所有特征及其组合并不一定是发明的本质性的内容。在各附图中,对相同或等同的构成要件、部件及处理标注相同的符号,并适当省略重复说明。

图1是表示实施方式所涉及的线性马达输送系统100的概略结构的俯视图。图2是表示线性马达输送系统100的托架10及其周边的侧视图。

线性马达输送系统100具备:托架10,用于保持要输送的物品;线性马达12,驱动托架10;参考标记14及线性标度16,固定于托架10;多个传感器18,沿着托架10的输送路径P配置;及控制装置20,集中控制线性马达输送系统100。多个传感器分别与控制装置20有线连接。另外,为了便于理解,在图1中仅示出了一个托架10,但并不只限于此,通常设置有多个托架10。

线性马达12具备定子22及安装于托架10的可动件24。

在本实施方式中,定子22形成为俯视观察时沿D方向长的矩形形状。定子22包括沿其延伸方向排列的多个电磁铁(线圈单元)26。在图1中,作为例子仅示出了一部分电磁铁26。电源34能够分别向多个电磁铁26供给电流。多个电磁铁26的排列决定路径P。在本实施方式中,路径P为直线状,但其并不受特别限定。

可动件24安装于托架10的下表面从而与电磁铁26上下对置。可动件24构成为包括磁铁。通过电磁铁26的磁场与可动件24的磁铁的磁场之间的相互作用,可动件24沿路径P移动。

定子22上可以设置有引导可动件24或托架10移动的线性导轨。或者,也可以不设置线性导轨而使可动件24在定子22上磁浮。

参考标记14为表示基准位置的标记。参考标记14并不受特别限定,若传感器18为磁传感器,则参考标记14为磁铁,若传感器18为光学式传感器,则参考标记14例如为标有带记的玻璃或钢卷尺。

在此,参考标记14设置于托架10的下表面。另外,参考标记14也可以设置于线性标度16上。参考标记14优选设置成其在D方向上的位置与托架10的“位置基准部”一致。位置基准部为成为托架10在D方向上的位置的基准的部分,典型的位置基准部为托架10的D方向上的中央部分。在参考标记14在D方向上的位置与位置基准部在D方向上的位置一致时,参考标记14的绝对位置成为托架10的绝对位置。

参考标记14也可以设置于托架10的任意位置上,但是有必要事先知晓其相对于位置基准部的相对位置。在参考标记14在D方向上的位置与位置基准部在D方向上的位置不一致时,在参考标记14的绝对位置的基础上考虑位置基准部与参考标记14之间的D方向上的距离来确定托架10的绝对位置。

以下,为了简化说明,视参考标记14在D方向上的位置与位置基准部在D方向上的位置一致。

线性标度16固定于托架10的下表面。线性标度16并不受特别限定,若传感器18为磁传感器,则线性标度16为磁铁标度,若传感器18为光学式传感器,则线性标度16例如为标有刻度的玻璃标度或钢卷尺。线性标度16以该线性标度16的D方向上的中央与托架10的位置基准在D方向上的位置一致的方式设置于托架10。

线性标度16具有有效区域16a及与有效区域16a的D方向上的两端相邻的两个无效区域16b。有效区域16a为传感器18能够读取标度的区域,无效区域16b为传感器18无法读取标度的区域。

传感器18包括能够检测参考标记14的第1检测部28及能够检测线性标度16的第2检测部29。在本实施方式中,传感器18配置成俯视观察时第1检测部28位于参考标记14的移动路径上而第2检测部29位于线性标度16的移动路径上。

若第1检测部28检测出参考标记14(即,参考标记14通过了第1检测部28的正上方),则向控制装置20输出规定强度以上的脉冲信号。优选该脉冲信号的脉冲宽度与第1检测部28的分辨率相等,但也可以比其更长。详细内容将后述,控制装置20根据第1检测部28的输出信号来确定参考标记14是否位于第1检测部28的正上方。

第2检测部29读取设置于在第2检测部29的上方移动的线性标度16的标度,并在线性标度16甚至托架10每移动R[μm](R为第2检测部29的分辨率)时向控制装置20输出1个脉冲的脉冲信号。控制装置20对第2检测部29所输出的脉冲信号进行计数从而如后述确定(检测)托架10在D方向上的位置。

多个传感器18等间隔(在此为间隔S)配置。并且,多个传感器18配置成线性标度16的有效区域16a的长度(以下,称为“有效区域长度”)Le与传感器18的间隔S满足“有效区域长度Le≥间隔S”的关系。在该情况下,无论托架10位于路径P上的哪个位置,线性标度16的有效区域16a均位于某一传感器18的检测区域(即,传感器18的正上方),因此能够如后述确定托架10的绝对位置。若将有效区域长度Le与间隔S设为相等,则能够将传感器的数量最少化。总之,多个传感器18各自的绝对位置是已知的。

图3及图4是表示线性马达输送系统100的托架10及其周边的侧视图。在图3中,参考标记14位于传感器18的正上方。在图4中,线性标度16甚至托架10的中心位于相邻的两个传感器的中间处。参考图1~图4对控制装置20进行说明。

控制装置20包括位置确定部30及线性马达控制部32。

若从多个传感器18_1~18_N(N为2以上的整数,图2~图4的例子中N为5以上)中的某一个传感器18的第1检测部28输出阈值强度以上的信号(具体而言,例如从传感器18_i的第1检测部28输出阈值强度以上的信号),则位置确定部30确定参考标记14甚至托架10位于该传感器18_i的正上方。位置确定部30将检测出参考标记14的传感器18_i确定为成为用于确定托架10的绝对位置的基准的传感器(以下,称为“基准传感器”)。

位置确定部30将参考标记14位于基准传感器的正上方时设为“0”,对伴随托架10的移动而从基准传感器的第2检测部29输出的脉冲信号进行计数。

位置确定部30根据从基准传感器的第2检测部29输出的脉冲信号的计数值来确定托架10离基准传感器的距离(即,托架10相对于基准传感器的相对位置)。位置确定部30对基准传感器的绝对位置加上所确定的相对位置来确定托架10的绝对位置。

然而,虽然还取决于线性标度16的长度,但是,若托架10移动一定距离,则线性标度16的有效区域16a会脱离基准传感器的第2检测部29的检测范围(即正上方)。如此一来,无法根据该基准传感器的输出来确定托架10的位置。因此,需要在线性标度16的有效区域16a脱离基准传感器的检测范围之前将与基准传感器相邻且在其检测范围(即正上方)内存在线性标度16的有效区域16a的传感器18设为新的基准传感器。即,需要切换基准传感器。

具体而言,例如,在传感器18_i为基准传感器时,若托架10向D方向上的纸面右侧移动并且托架10相对于传感器18_i的相对位置(脉冲信号的计数值)成为规定值,则位置确定部30将相邻的传感器18_i+1设为新的基准传感器。因此,在切换基准传感器之前,位置确定部30通过确定托架10相对于传感器18_i的相对位置来确定托架10的绝对位置,但在切换了基准传感器之后,则通过确定托架10相对于传感器18_i+1的相对位置来确定托架10的绝对位置。即,对传感器18_i+1的绝对位置加上托架10相对于传感器18_i+1的相对位置来确定托架10的绝对位置。

另外,在切换基准传感器时,根据托架10相对于切换之前的传感器18_i的相对位置来确定托架10相对于切换之后的传感器18的相对位置。换言之,在切换基准传感器时,根据切换之前的传感器18_i中的脉冲信号的计数值来确定切换之后的传感器18_i+1中的脉冲信号的计数值的初始值。之后,在所确定的初始值的基础上累计从传感器18_i+1输出的脉冲信号的计数值。

关于基准传感器的切换,例如如图4所示,可以在线性标度16的中心(该例子中为托架10的中心)到达基准传感器(该例子中为传感器18_i)与和基准传感器相邻的传感器(该例子中为传感器18_i+1)之间的中间处的时刻进行。

在该情况下,在图1~图4中托架10向D方向上的右侧前进时,位置确定部30在来自基准传感器的第2检测部29的脉冲信号的输出的计数值(CNT)成为下式(1)中求出的值时切换基准传感器即可。另外,在此将图1~图4中向D方向上的右侧前进的方向设为正方向,将向左侧前进的方向设为负方向。

CNT=+1/2×(Ls-2X-2Y)×1/{R×1/1000}……(1)

其中,

Ls:线性标度16的D方向上的长度[mm];

X:存在于线性标度16两端的无效区域16b的D方向上的长度[mm];

Y:切换基准传感器时的切换之前的基准传感器离无效区域16b的距离[mm];

R:传感器18的分辨率(1个计数=R[μm])。

位置确定部30将下式(2)中求出的计数值(CNT)设定为伴随托架10的移动而从新的基准传感器的第2检测部29输出的脉冲信号的计数值的初始值。即,在切换基准传感器之后,针对新的基准传感器的第2检测部29所输出的脉冲信号,从式(2)中求出的计数值开始计数。

CNT=-1/2×(Ls-2X-2Y)×1/{R×1/1000}……(2)

另外,在图1~图4中,若托架10向D方向上的左侧(即,负方向)前进,则将式(1)及式(2)的正负颠倒即可。

如上所述,位置确定部30伴随托架10的移动而切换基准传感器并且持续反复确定托架10的绝对位置。

线性马达控制部32控制线性马达12以使托架10移动。具体而言,线性马达控制部32一边反馈由位置确定部30确定的托架10的位置信息的同时一边控制从电源34向定子22的各个电磁铁26的电流供给以使托架10移动到所期望的位置。

以上为线性马达输送系统100的基本结构。接着,参考图2~图4对线性马达输送系统100的动作进行说明。时间以图2、图3、图4的顺序经过。

设线性马达输送系统100启动时的状态为图2的状态。控制装置20使恒定电流流向电磁铁26从而使托架10移动。由此,托架10向图2中的右侧移动。

在图3中,托架10到达了传感器18_i的正上方。传感器18_i检测出参考标记14。因此,传感器18_i成为基准传感器。控制装置20根据从基准传感器输出的脉冲信号的计数值来确定托架10的绝对位置。

在图4中,托架10相对于传感器18_i的相对位置(即,传感器18_i中的脉冲信号的计数值)成为了式(1)中求出的值,因此基准传感器从传感器18_i切换为传感器18_i+1。

接着,对实施方式的效果进行说明。根据本实施方式,通过设置于定子22侧的传感器18能够检测托架10的位置,因此无需为了托架10的位置检测而在托架10侧设置传感器,因此,无需在托架10上搭载电池或从托架10引出配线。

并且,根据本实施方式,即使托架10的尺寸发生改变导致线性标度16的长度也随之发生改变,或者即使传感器18的分辨率发生改变,只需改变代入式(1)及式(2)中的值即可,因而能够容易应对这种改变。

以上,根据实施方式对本发明进行了说明。该实施方式为示例,本领域技术人员应当可以理解这些各构成要件及各处理工序的组合中存在各种变形例,并且这种变形例也属于本发明的范围。以下,对变形例进行说明。

在实施方式中,对多个传感器18等间隔配置的情况进行了说明,但是,只要相邻的传感器18之间的间隔为线性标度16的有效区域长度Le以下,则相邻的传感器18之间的间隔也可以不是等间隔。即,至少一个传感器间隔可以与其他传感器间隔不同。在该情况下,切换传感器18时的计数值可能会不同,但是,在线性标度16的中心(该例子中为托架10的中心)到达相邻的传感器18之间的中间处的时刻切换基准传感器时,只需在切换之前的传感器18的计数值成为式(1)中求出的计数值的时刻切换即可。

上述实施方式与变形例的任意组合也作为本发明的实施方式而有效。通过组合而产生的新的实施方式兼具所组合的实施方式及变形例各自的效果。

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