CN119032329A - 用于监控运输装置的运行的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于监控呈长定子线性马达形式的运输装置(1)的运行的方法和设备，所述运输装置具有运输路径(2)，沿所述运输路径布置有多个驱动线圈(3)。在此，至少一个运输单元(Tn)沿运输路径(2)移动，其中运输单元(Tn)的驱动磁体(4)与运输路径(2)的驱动线圈(3)相互作用以产生推进力(Fv)。选择(S1)运输路径(2)的至少一个驱动线圈(3)作为测量线圈(M)。在至少一个运输单元(Tn)移动经过测量线圈(M)期间，由调节单元(RE)为测量线圈预设操纵变量(SG)作为激励信号，使得将测量线圈(M)中的相应当前的线圈电流(i_ph)调节(S2)至预设的目标值(i_soll)。通过单元(EE)，在至少一个运输单元(Tn)移动经过测量线圈(M)期间，检测(S3)操纵变量(SG)的时间曲线，并且由用于评估操纵变量(SG)的时间曲线的评估单元(AW)评估(S4)操纵变量(SG)的检测到的时间曲线，以监控运输装置(1)。

Description

用于监控运输装置的运行的方法和设备

技术领域

本发明总体上涉及设施建造领域，尤其涉及自动化技术领域。具体地，本发明涉及一种用于监控呈长定子线性马达形式的运输装置的运行的方法，所述运输装置具有运输路径，沿所述运输路径布置有多个驱动线圈。在此，至少一个运输单元沿着运输路径移动，其中运输单元的驱动磁体与运输路径的驱动线圈相互作用以产生推进力。本发明还涉及一种用于监控呈长定子线性马达形式的运输装置的运行的设备。

背景技术

如今，在大多数现代化生产设施中需要在各个操作或生产站之间借助运输装置来移动构件或部件(有时还移动经过较长的运输路径)。对于这种运输，可以使用不同的运输和输送装置，例如各种实施方式的连续输送机或输送带，其中将电驱动器的转动移动转换成线性移动。当然，借助这种连续输送机的灵活性受到显著限制，特别是各个运输单元的单独运输是不可行的。

为了满足现代化的且灵活的运输装置的要求，越来越多地将所谓的长定子直线马达(或简称LLM)应用在运输装置中。在此，将长定子线性马达明确地理解为具有在一个移动方向上移动的线性长定子线性马达，以及具有在移动平面中移动的平面长定子线性马达，所述平面长定子线性马达通常也被称为平面马达。

例如，在线性长定子线性马达的情况下，形成定子的多个电驱动线圈通常以位置固定的方式沿运输路径或移动路线并排布置。多个驱动磁体布置在运输单元上。在此，驱动磁体可以构成为永磁体或电线圈或短路绕组。由运输单元的驱动磁体产生磁激励场，所述磁激励场与定子的驱动线圈的电磁场相互作用。通过适当地操控运输单元区域中的各个驱动线圈来调节磁通量，产生作用于运输单元上的推进力或者影响推进力的尺寸，以便以期望的方式沿着运输路径移动运输单元。在此，还可行的是：在线性长定子线性马达的情况下，沿着运输路径布置多个运输单元，通过对分别与运输单元共同作用的工作线圈(通常通过施加电压)进行通电，可以单独且彼此独立地控制所述运输单元的移动。线性长定子线性马达的示例例如从WO 2013/143783 A1、US 6,876,107B2、US2013/0074724 A1或WO 2004/103792 A1中已知。

例如，平面马达还可在运输装置中使用，以实现具有复杂移动轮廓的非常灵活的运输过程。在在运输装置中使用平面马达时，将多个形成定子的电驱动线圈例如布置在移动平面中。磁场由布置在移动平面中的驱动线圈产生，所述磁场可以在移动平面中二维(例如，xy平面)移动。布置在运输单元上的驱动磁体同样可以以二维分布的方式布置，以便与驱动线圈的磁场相互作用并且运输单元在运输平面中在可通过磁场预设的移动路线或运输路径上移动。通过将移动平面和驱动磁体中的驱动线圈对应地布置在相应的运输单元处，例如除了在运输平面中(例如沿着由运输平面展开的轴线，例如xy平面中的x和y轴线)的一维移动之外，在运输平面中的更复杂的二维移动作为运输单元的移动路线或运输路径是可行的。平面马达的工作方式和结构基本上是已知的，并且可以例如从文献US 9,202,719 B2或文献WO 2021/105155A1中得出。

长定子直线马达可以构成为自励或外励的同步马达，或者构成为异步马达。长定子直线马达的特征尤其在于：在整个移动工作范围(位置、速度、加速度)上更好且更灵活的利用。此外，沿着运输路径或移动路线单独地调节/控制运输单元。长定子直线马达还具有改进的能量利用率、由于易损件数量较小而降低维护成本、易于更换运输单元、有效监视和错误探测和沿运输路径或移动路线的产品流的优化。

长定子直线马达对运输单元的移动的调节提出了高要求。为此，通常设有多个调节器，所述调节器调节对驱动线圈的供电，以便如所设置的那样沿着输送路径或移动路线移动运输单元。在长定子线性马达的情况下(无论是线性长定子线性马达，还是平面马达的情况下)，对于相应的运输单元的移动特别重要的是运输单元的驱动磁体与驱动线圈的相互作用，通过所述相互作用预设运输路径。在此，驱动线圈和运输单元通过间隙(即所谓的气隙)彼此间隔开。运输单元的驱动磁体和运输路径的驱动线圈是磁电压源。除了磁电压之外，运输单元和运输路径的相互作用也通过磁阻确定，所述磁阻很大程度上通过气隙或特别通过间隙的尺寸和通过间隙中的空气的导磁率确定。由磁电压源产生的磁电压的尺寸以及磁阻的尺寸直接确定长定子直线马达的电磁特性。气隙的尺寸通常通过长定子线性马达的结构固定地预设，例如通过长定子线性马达的设计结构固定预设，并且优选地在运行中不改变。气隙中的空气的磁导率是恒定的物理尺寸。驱动磁体的磁电压通常被固定预设，因为所述驱动磁体通常构成为永磁体，并且在运输装置运行期间不能改变。驱动线圈的磁电压通过施加在驱动线圈处的电压来定义，所述电压的水平通常由运输装置的调节单元确定。

当然，在运输单元的驱动磁体和运输路径的驱动线圈之间的相互作用中的磁尺寸的小的变化，例如通过例如由于磨损状态、运输单元的不同装载、运输单元有错地引导、运输单元和/或运输路径中的磁体提升或安装错误等引起的气隙尺寸变化产生的磁阻变化已经作用于呈长定子直线马达形式的运输装置的运行。特别是在对于负载且灵活的运输路径规划和实现而由多个具有例如呈岔路形式的转移位置的运输区段构成的运输装置中，例如会因气隙尺寸的改变而尤其在转移位置中造成故障。

为了确保运输装置的安全运行并且例如为了防止为安全风险的移动，例如从文献DE 10 2015 102 236 A1中已知一种用于电马达、特别是线性马达的控制系统，所述电马达具有用于检测运输单元沿着定子的位置的位置检测装置和产生代表定子的一个或多个驱动线圈的状态的线圈数据的线圈监控装置。此外，设有安全装置，所述安全装置比较位置数据和线圈数据，并且在数据比较中确认到错误的情形看，将使马达转入安全运行。尽管通过所述控制系统可以识别错误或故障，即例如运输单元的偏差位置，但是通过控制系统无法识别运输单元的驱动磁体之间的相互作用中的磁尺寸变化。

因此，从文献WO 2019/238276 A1中已知一种用于监控长定子线性马达的磨损的方法以及其所属的设备。在此，在长定子线性马达的运行期间，借助于测量装置例如测量力或差力，所述力或差力由运输单元施加到马达系的定子上或运输路径上，例如运输装置的框架和定子之间的拉力或者运输单元的引导单元(例如滚轮)在引导轨道上的压力。然后，将测量到的力或差力与允许的最大值进行比较，以便可以得出在定子与运输单元、特别是运输单元处的磁体单元之间的气隙尺寸的结论。当然，这种磨损监控的缺点是必须在长定子直线马达处布置附加的传感器(例如称重传感器)来进行磨损监控，其中可用以得出气隙尺寸的精度取决于传感器的附接和测量精度。

替代地，从文献WO 2019/238276 A1中还已知一种方法，其中测量由长定子线性马达的定子的至少一个线圈绕组中的驱动磁体感应的电压。然后，将所述电压用于估计气隙的尺寸。为此，从运输单元的位置和速度信息以及定子控制电子装置的控制行为中计算不同气隙尺寸的标称感应的电压的值。然后，将这些计算的值与测量的感应电压进行比较，以便从中求出气隙的实际尺寸。在所述实施方式中，也使用附加的测量设备，由所述附加的测量设备测量线圈绕组中的感应电压。此外，在测量在线圈绕组中感应的电压时由于干扰变量(例如线圈绕组的电阻和/或电感)会造成气隙的不精度和/或错误估计，其中所述干扰变量通常在长定子直线马达的持续运行中会持续变化。

发明内容

因此，本发明所基于的目的是提供一种方法和一种设备，借助其可以在呈长定子线性马达形式的运输装置的测试运行和/或持续运行期间在无需大的耗费的情况下快速且高精度地识别安装错误、磨损迹象和/或其他故障。

所述目的通过根据独立权利要求的用于监控呈长定子线性马达形式的运输装置的运行的方法和设备来实现。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中描述。

根据本发明，该目的通过一种开头提到的类型的、用于监控呈长定子线性马达形式的运输装置的运行的方法来实现，其中选择运输路径的至少一个驱动线圈作为测量线圈，所述驱动线圈与多个驱动线圈沿着运输装置的运输路径布置。然后，在沿着运输路径移动的至少一个运输单元移动经过测量线圈中的作为受控系统的测量线圈期间，预设操纵变量作为激励信号，使得将测量线圈中的相应当前的线圈电流调节至预设的目标值。此外，在至少一个运输单元移动经过测量线圈期间，检测操纵变量的时间曲线，然后评估操纵变量的检测到的时间曲线，以监控运输装置。

所提出的解决方案的主要方面在于：例如在运输装置的测试运行期间和/或在正在进行的运行期间，能够以简单的方式快速且高精度地识别安装错误、磨损迹象和/或其他故障。通过评估操纵变量的时间曲线，可以例如求出在运输路径的驱动线圈和运输单元的驱动磁体之间的气隙宽度和/或法向力，其中从所述操纵变量的时间曲线中可以求出在运输单元驶过期间在选择为测量线圈的驱动线圈中感应的电压的曲线，其中运输单元的驱动磁体借助所述法向力作用于运输路径的表面。此外，然后可以借助于与事先已知的、操纵变量曲线的期望值的比较得出运输单元处(例如引导元件等处)的磨损迹象的结论、运输路径中(例如驱动线圈安装不正确等)和/或驱动磁体的附接中的安装错误(例如位移、扭转、脱离等)的结论或者可以非常快速地发现它们。

在此，有利的是：将零值预设为目标值，其中将测量线圈中的相应当前的线圈电流调节至所述目标值。在预设零值的情况下，可以从操纵变量的检测到的时间曲线中求出在运输单元移动期间在被选为测量线圈的驱动线圈中感应的电压。理想地，操纵变量的检测到的时间曲线对应于感应电压的时间曲线。

还有利的是：与选择为测量线圈的驱动线圈相关联的驱动调节器被用于预设操纵变量作为激励信号。由此，以非常简单的方式附加地使用运输装置的已经存在的硬件。选择作为测量线圈的驱动线圈的驱动调节器可以例如以非常简单的方式在软件方面扩展以执行根据本发明的方法，进而用作用于该方法的调节单元。

在具有两个或更多个运输区段的运输路径的情况下，在每个运输区段中可以有利地选择相应的运输区段的至少一个驱动线圈作为测量线圈。由此，通过对应地选择驱动线圈作为测量线圈，可以非常简单地对运输路径的各个运输区段检查例如安装错误。

本发明的一个优选的设计方案提出：在有限的时间内选择运输路径的至少一个驱动线圈(其已被选择作为测量线圈)。理想地，选择作为测量线圈的驱动线圈仅在一个测量周期的持续时间(即在运输单元驶过的持续时间)起测量线圈的作用。由此，可以将驱动线圈作为测量线圈的使用的时间保持尽可能短。特别有利地，线圈电流被调节到零值的预设目标值，并且选择作为测量线圈的驱动线圈不能在用作测量线圈期间为进行调节而形成推进力。但是，还可行的是：驱动线圈也可以在两个或更多个测量周期期间起测量线圈的作用，于是才再次用作驱动线圈。替代也可以是有利地，运输路径的至少一个驱动线圈被持续地选择为测量线圈。

还有利的是：预设观察时间段，在所述观察时间段中检测操纵变量的时间曲线。预设的观察空间例如可以从一个测量周期(即在运输单元驶过测量线圈期间检测操纵变量)持续一日或数日、一月或数月直至运输装置的整个寿命或使用时间。

此外有利的是：以周期性重复的间隔检测操纵变量的时间曲线。在此，用于监视运输装置运行的方法在观察时间期间可以根据运输装置的使用来重复地执行，例如每日多次执行、每日执行、每周执行等，以便可以通过比较操纵变量的相应检测到的时间曲线来非常快速地识别磨损、错误等。

理想地，为了进行评估，从操纵变量的检测到的时间曲线中推导出磁通量的时间曲线。磁通量的时间曲线可以例如借助于对测量线圈中感应的电压的时间曲线进行积分来推导，其中能够从操纵变量的检测到的时间曲线中推导出所述电压。例如，通过测量磁通量的时间曲线并通过将其与特性属性的先前已知的期望值(例如最小值、最大值和/或过零点的位置、幅度间距等)进行比较可以获得关于运输单元的驱动磁体(例如材料、强度、极性等)的信息。理想地，可以将所述信息用于例如执行运输单元的选择或识别驱动磁体的在持续运行中有错的变化(例如磁体的脱离、磁体的移位等)。

此外有利的是：将操纵变量的检测到的时间曲线以至少一个运输单元的标称速度进行归一化。由此，如果例如要通过周期性地重复该方法来识别运输单元和/或运输路径处的变化(例如磨损等)，则例如可以更简单地比较检测到的时间曲线。

此外，所提出的目的通过一种用于监控呈长定子线性马达形式的运输装置的运行的设备来实现，运输装置具有运输路径，沿所述运输路径布置有多个驱动线圈。运输装置还具有至少一个运输单元，所述运输单元能够沿运输路径移动，其中运输单元的驱动磁体与运输路径的驱动线圈相互作用以产生推进力。在此，所述设备具有：至少一个测量线圈，所述测量线圈能够从沿运输路径布置的多个驱动线圈中被选择；以及调节单元，所述调节单元被设计用于为测量线圈预设操纵变量作为激励信号，使得将相应当前的线圈电流调节至预设的目标值。此外，该设备具有用于检测操纵变量的时间曲线的单元和用于评估操纵变量的检测到的时间曲线的单元。

例如，可以将自身的调节器用作调节单元。但是，理想地，与选择作为测量线圈的驱动线圈相关联的驱动调节器可以被用作调节单元。由此以简单的方式避免了在运输装置中必须设有或安装另外的或附加的硬件单元。

为了理想地进一步减少硬件耗费，用于检测操纵变量的时间曲线的单元也可以被集成到调节单元中，特别是集成到被选择为测量线圈的驱动线圈的驱动调节器中。借此，由调节单元将测量线圈中的线圈电流调节到预设的目标值，以及在调节期间检测操纵变量的时间曲线以进行评估，而无需额外的设备。

此外有利的是：用于评估操纵变量的时间曲线的评估单元被设计用于从操纵变量的检测到的曲线中推导出磁通量的时间曲线。理想地，可以由用于检测操纵变量的时间曲线的单元或者由用于评估操纵建立的时间曲线的单元从操纵变量的检测到的时间曲线中求出在选择作为测量线圈的驱动线圈中感应的电压的时间曲线。

附图说明

下面参照图1至图5a和图5b更详细地解释本发明，图1至图5a和图5b示例性、示意性且非限制性的方式示出本发明的有利的设计方案。其中：

图1示出呈定子线性马达形式的运输装置的设计方案，

图2示出运输区段和运输单元的结构的详细视图，

图3示出用于监控运送装置与其所属的设备的运行的方法的实施变型形式，

图4示出测量线圈的简化等效电路图，

图5a示出与运输单元的位置相关的检测到的操纵变量的时间曲线，

图5b示出与运输单元的位置相关的磁通量的时间曲线。

具体实施方式

图1示例性地示出呈长定子线性马达、例如线性长定子线性马达形式的运输装置1。运输装置1由多个运输区段TSk组成(k≥1在此是代表所有现有的运输区段TS1、TS2、TS3、...、TS7的索引)，其中为了清楚起见仅示例性地表明运输区段TS1、...、TS7。运输区段TSk分布布置在运输路径2的一侧处，例如布置在未示出的支撑结构处。运输区段TSk构成运输路径2的不同的路径部段，例如直线、具有不同角度和半径的曲线、分岔等，并且可以非常灵活地组合成运输路径2。

运输区段TSk一起形成大部分位置固定的运输路径2，运输单元Tn(在此，n≥1是代表所有现有运输单元T1、T2、T3、T4...的索引，其中为了清楚起见并非所有运输单元Tn都在图1中设有附图标记)可以沿所述运输路径移动。由于这种模块化结构，运输装置1或运输路径2可以非常灵活地设计，但也取决于多个转移位置U，例如分岔等，在所述转移位置处在运输装置1上移动的运输单元Tn从一运输区段TSk转移到另一运输区段上。

运输装置1构成为长定子线性马达，其中运输区段TSk以本身已知的方式分别构成长定子线性马达的长定子的一部分。因此，在纵向方向上以已知的方式沿着运输区段TSk布置多个构成在定子处的、位置固定布置的电区段线圈3(在图1中为了清楚起见仅针对运输区段TS1、TS2、TS4、TS5、TS6、TS7表明)。驱动线圈3可以与运输单元T1、...、Tn(为了清楚起见，在图1中仅针对运输单元T6表明)处的驱动磁体4相互作用，以产生推进力Fv。驱动线圈3通过调节单元或驱动调节器5(仅在图1中表明)以长期已知的方式被操控，以便施加对应运输单元Tn的期望移动所需的线圈电压。

沿着运输路径2还可以存在路径部段、例如转移位置U等，在所述路径部段处的两侧布置有运输区段TSk，运输单元Tn在所述运输区段之间移动(例如运输区段TS1、TS4)。如果运输单元Tn在两侧处(沿移动方向观察)配备有驱动磁体4，则运输单元Tn还可以同时与布置在两侧的运输区段TSk或其驱动线圈3相互作用。借此，当然总体上可以产生更大的推进力F_V。

平面马达形式的运输装置1具有作为运输区域的运输平面，在所述运输平面中布置有多个驱动线圈3。在正常运行中，驱动线圈3例如以长期公知的方式通过调节单元或驱动调节器5操控，以便在运输平面中产生磁场并在运输平面中例如沿着期望的移动路线移动运输单元Tn。通过对应地操控驱动线圈3，例如也可以沿着更复杂的移动路线移动一个或多个运输单元Tn，所述移动路线不一定仅平行于平面马达的运输平面的轴线之一。此外，在呈平面马达形式的运输装置1中，运输平面可以根据应用和需要任意地成形或者任意地在空间中引导。此外，运输平面进而运输单元Tn的可能的移动路线或运输路径2通常由多个彼此相邻布置的运输区段TSk组成。

图2详细示出运输路径2的示例性的运输区段TSk和沿运输区段TSk移动的示例性的运输单元Tn的结构。运输单元Tn例如具有基体6，载体板或磁性板7附接在所述基体处。驱动磁体4例如布置在磁性板7上。驱动磁体4可以构成为电磁体(励磁线圈)和/或永磁体。在图2中示例性地示出的运输单元Tn中，驱动磁体4例如构成为永磁体并且例如以交替的极性布置在磁性板7上。

在运输单元Tn设计用于在线性长定子线性马达处使用的情况下，当然还可以在运输单元Tn处设有引导元件、例如滚子、轮、滑动面、引导磁体等，以便沿运输路径2引导并保持运输单元Tn，尤其即使在静止状态下也如此。运输单元Tn的引导元件在此为了引导而与运输路径2或运输区段TSk例如通过如下方式共同作用：引导元件支撑、钩住在运输路径2处，在其处滑落或滚离等。

驱动线圈3沿着运输区段TSk布置，优选地布置在铁磁芯(例如铁叠片组)的齿8上。当然，驱动线圈3也可以以无芯的方式构成。由运输单元Tn的驱动磁体4产生磁激励场，所述磁激励场与运输区段TSk的驱动线圈3的电磁场相互作用。通过对运输单元Tn的区域中的各个驱动线圈3对应地通电，产生推进力Fv或者影响所述推进力的大小。由此，运输单元Tn沿着运输区段TSk或者沿着输送路线2在期望的移动方向B上以速度v移动。在运输区段TSk的驱动线圈3和运输单元Tn的驱动磁体4之间构成具有气隙宽度或尺寸L的气隙9。

为了监控运输装置1的运行，现在可以在选择步骤S1中选择驱动线圈3中的至少一个驱动线圈，所述至少一个驱动线圈作为测量线圈M用于进行监控。在具有至少两个或更多运输区段TSk的运输装置1中，例如在每个运输区段TSk中可以确定至少一个驱动线圈3作为测量线圈M。替代地还可行的是：仅在例如应被检查或在运输装置1运行期间应被监控的所选择的运输区段TSk中选择至少一个驱动线圈3，所述驱动线圈于是起测量线圈M的作用。此外，存在如下可行性：在运输区段TSk中还同时选择或使用多个驱动线圈3作为测量线圈M，其中选择作为测量线圈M的驱动线圈3应当在空间上彼此分离。

通常，选择作为测量线圈M的驱动线圈3仅时间受限地、例如在一个测量周期期间或在运输单元Tn驶过期间起测量线圈M的作用。此后，测量线圈M再次仅用作驱动线圈3。当然还可行的是：将至少一个驱动线圈3例如在两个或更多个测量周期或多个运输单元TN驶过期间或持续地选择作为测量线圈M。

在图3示例性且示意性地示出用于监控运输装置1的运行的设备以及用于监控运输装置1的运行的方法的示例性的流程。该设备具有至少一个调节单元RE、形成受控系统RS的测量线圈M、用于检测由调节单元RE输出的操纵变量SG的时间曲线的单元EE、和用于评估操纵变量SG的检测到的时间曲线的评估单元AW。

为了监控运输装置1(例如在运输装置1的持续运行期间或者在运输装置1的测试阶段期间)，在选择步骤S1中(如图2中已经示出)选择至少一个驱动线圈3，所述驱动线圈为了监控运输装置1而起测量线圈M的作用。通常，驱动线圈3仅在测量周期的持续时间期间(即在例如遍历用于监控运输装置1的持续时间或运输单元Tn始于的持续时间期间)被选择作为测量线圈M。例如运输路径2或相应的运输区段TSk的至少一个另外的驱动线圈3可以在另一或后续的测量周期期间用作为测量线圈M。但是替代地，也可以在两个或更多个测量周期期间或持久地将运输装置1或运输区段TSk的至少一个驱动线圈3确定为测量线圈M。

在运输单元Tn移动或驶过测量线圈M期间，在测量线圈M作为受控系统RS的调节步骤S2中将操纵变量SG、例如操纵电压u_ph预设为激励信号RS。通过预设操纵变量SG，设定调节电流并将相应当前的线圈电流i_ph调节至预设的目标值i_soll。为此，求出测量线圈M中的当前的线圈电流i_ph并反馈给调节单元RE的输入端。将当前求出的线圈电流i_ph与预设的目标值i_soll进行比较，并且将相应当前的线圈电流i_ph与目标值i_soll之间的差输送给调节单元RE以求出操纵变量SG或操纵电压u_ph作为激励信号。然后，由调节单元RE预设或馈入测量线圈M的对应的操纵变量SG或操纵电压u_ph。然后设定对应的调节电流，由此将线圈电流i_ph调节至预设的目标值i_soll。例如，可以将为零的目标值预设为目标值i_soll，其中然后选择作为测量线圈M的驱动线圈3不再参与用于形成推进力Fv的调节。

在运输单元Tn驶过测量线圈M时，运输单元Tn的驱动磁体4移动经过测量线圈M，由此由于驱动磁体4而在测量线圈M中感应出电压u_emk。例如，如果对于相应当前的线圈电流i_ph预设为零的目标值i_soll，则可以在调节步骤S2期间或在运输单元Tn驶过测量线圈M期间，如果造成在测量线圈M中感应的电压u_emk和为测量线圈M预设为激励信号的操纵变量SG或操纵电压u_ph之间造成差异，仅显现出相应当前的线圈电流i_ph。如果操纵变量SG或操纵电压u_ph对应于在运输单元Tn驶过期间在测量线圈M中感应的电压u_emk，则具有为零的预设的目标值i_soll的线圈电流i_ph在测量线圈M中流动。即线圈电流i_ph可以在测量线圈M中流动。因此，在调节步骤S2中，为测量线圈M预设操纵变量SG，使得测量线圈M中的相应当前的线圈电流i_ph被调节至预设的目标值i_soll，例如调节至值零。因此，选择作为测量线圈M的驱动线圈3在其起测量线圈M的作用期间在目标值i_soll为零的情况下不再考虑用于调节以形成推进力Fv。

例如，如果为调节相应当前的线圈电流i_ph预设任意的目标值i_soll(即非零)，则例如必须考虑测量线圈M处的电压降，所述电压降通过测量线圈M的欧姆分量R_ph和电感L_ph以及通过线圈电流i_ph引起。然而，将测量线圈M中的线圈电流i_ph调节到任意目标值i_soll具有如下优点：选择作为测量线圈M的驱动线圈3可以例如除了作为测量线圈M的功能之外还可用作驱动线圈3，即参与调节以形成推进力Fv。

例如，可以使用与测量线圈M相关联的已经存在的驱动调节器5作为调节单元RE。为此，测量线圈M的驱动调节器5可以例如通过对应的调节部件来扩展。替代地，调节单元RE还可以设置为具有对应的传递函数的附加的调节器RE。

对于调节单元RE的设计，例如可以考虑测量线圈M的简化的等效电路图，其中通过所述调节单元的设计在运输单元Tn驶过期间在测量线圈M中将线圈电流i_ph调节至预设的目标值i_soll(例如零值)。例如，调节单元RE的传递函数可以从图4所示的简化的等效电路图中推导。

测量线圈M的等效电路图具有例如欧姆分量R_ph以及电感L_ph。通过运输单元Tn的移动在测量线圈M中感应出电压u_emk，所述电压作为电压源u_emk示出。在等效电路的连接端子之间还降下操纵电压u_ph，所述操纵电压对应于由调节单元RE输出的操纵变量SG。如果感应电压u_emk和操纵电压u_ph之间存在电压差，则在测量线圈M中流过线圈电流i_ph，通过所述线圈电流也引起测量线圈M处(欧姆分量R_ph和电压L_ph处)的电压降。例如，该关联可以如下描述：

u_emk＝u_ph-R_ph*i_ph-L_ph＊(di_ph/dt)。

从该上下文中可见：为了将线圈电流i_ph调节到预设的目标值i_soll(例如零值)测量线圈M中感应的电压u_emk的操纵变量SG或操纵电压u_ph，必要时考虑测量线圈M处的电压降。即，例如如果感应电压u_emk和控制电压u_ph相等大，则没有电流i_ph流过测量线圈M。借此，可以从图4的中示例性示出的等效电路图中推导出调节单元RE的传递函数。

因此，对于受控系统RS或测量线圈M，在所谓的拉普拉斯范围中例如得到以下传递函数F(s)，然后例如可以基于所述传递函数设计调节单元：

在此，F(s)表示函数f(t)的拉普拉斯变换。通过所谓的拉普拉斯变换将实时域中的给定的函数f(t)变换为复频谱范围(例如频率范围)中的函数F(s)。

在此，例如如图3所示，将在运输单元Tn驶过期间在测量线圈M中感应的电压u_emk可被解释为作用在测量线圈M或受控系统RS的输入端处的干扰变量。在调节中，所述干扰变量u_emk必须由调节单元RE(附加地)调节。

替代地，感应电压u_emk或干扰变量u_emk可以例如借助于预控制来补偿。为此，操纵变量SG被加载感应电压u_emk的期望值，所述期望值例如基于运输单元Tn的速度借助动态数学模型来估计。理想地，通过例如可集成到调节单元RE中的可选的预控制，对调节单元RE减负。

然后，在检测步骤S3中，只要运输单元Tn移动经过测量线圈M，则检测由调节单元RE输出的操纵变量SG的时间曲线。在此，操纵变量SG对应于操纵电压u_ph，为测量线圈M预设所述操纵电压作为激励信号。在运输单元Tn移动经过测量线圈M期间，线圈电流i_ph通过调节单元RE持续地调节至预设的目标值i_soll(例如零值)并且检测由调节单元RE输出的操纵变量SG或操纵电压u_ph的时间曲线。例如，可以借助于用于检测操纵变量SG的时间曲线的单元EE来检测操纵变量SG的时间曲线。所述单元EE例如可以构成为独立的单元或者集成到调节单元RE中。

通过运输单元Tn的驱动磁体4在测量线圈M中感应的电压u_emk的时间曲线可以从由调节单元RE输出的操纵变量SG或操纵电压u_ph的检测到的时间曲线中求出。在预设为零的目标值i_soll的情况下，例如，由调节单元RE输出的操纵变量SG或操纵电压u_ph的时间曲线对应于通过运输单元Tn的驱动磁体4在测量线圈M感应的电压u_emk的时间曲线。

在具有任意选择的值或具有非零值的预设的目标值i_soll的情况下，例如，需要考虑通过线圈电流i_ph引起的、测量线圈M处的电压降，以便从操纵变量SG或操纵电压u_ph的检测到的时间曲线中求出感应电压u_emk的时间曲线。为此，例如可以预先测量运输路径2的驱动线圈3一次，其中例如对于预设的目标值i_soll，选择作为测量线圈M的至少一个驱动线圈3上的电压降借助于测量来确定，或者对应预设的目标值i_soll，例如借助于具有例如至少一个欧姆分量R_ph和电感L_ph的线圈3的模型，对电压降进行建模。

在评估步骤S4中，评估操纵变量SG的检测到的时间曲线以监控运输装置Tn，其中检测步骤S3和评估步骤S4可以例如很大程度上并行运行。即，在评估步骤S4中，例如还在运输单元Tn移动经过测量线圈M期间，可以评估由调节单元RE输出的操纵变量SG的第一检测值，并且在检测步骤中S3，检测操纵变量SG的时间曲线的其他值。

在评估步骤S4中，例如可以借助于用于评估操纵变量SG的时间曲线的评估单元AW从操纵变量SG的检测到的时间曲线中或者从感应电压u_emk的从其中求出的时间曲线中推断出驱动磁体4或气隙9的特性，例如气隙宽度L。此外，可以从感应电压u_emk的曲线的特性(例如，最小值、最大值、均方根值等)中推断出法向力，所述法向力由运输单元Tn的驱动磁体4施加到运输路径TSk的表面上。下面将根据图5a更详细地解释评估可能性。

从操纵变量SG的检测到的曲线中，还可以推导出磁通量ψ的曲线，所述磁通量负责测量线圈M中感应的电压u_emk。磁通量ψ的时间曲线的推导及其评估同样可以在评估步骤S4中在用于评估操纵变量SG的时间曲线的评估单元AW中进行。为此，例如可以对从检测到的操纵变量曲线中求出的感应电压u_emk的曲线进行积分。下面还根据图5b更详细地解释磁通量ψ的时间曲线的评估可行性。

此外，在评估步骤S4中，例如又由用于评估操纵变量SG的时间曲线的评估单元AW将操纵变量SG的时间曲线以运输单元Tn的额定速度(例如1m/s)进行归一化。

图5a示例性地示出操纵变量SG的检测到的时间曲线，其中已经将线圈电流i_ph调节到为零的预设的目标值i_soll。因此，操纵变量SG的时间曲线也对应于在运输单元Tn移动经过测量线圈M期间在测量线圈M中感应的电压u_emk的时间曲线。在此，在x轴线上绘制运输单元Tn在所选则的测量线圈M上的以米为单位的相应的位置。y轴线示出操纵变量SG或操纵电压u_ph的所属值，进而在将线圈电流i_ph调节至预设的目标值i_soll或零值期间的、在测量线圈M中感应的电压u_emk。操纵变量SG或操纵电压u_ph或在测量线圈M中感应的电压u_emk在此以伏特为单位绘制。从图5a中所示的曲线中可见：在运输单元Tn的第一位置P1中产生运输单元Tn的第一驱动磁体4第一次被测量线圈M遮盖。在第一位置P1处，感应电压u_emk进而操纵变量SG开始上升，因为从第一位置P1起，调节单元RE开始将线圈电流i_ph调节至目标值i_soll或值零。感应电压u_emk或操纵变量SG的进一步的曲线示出：它们如何增大或减小以及呈现正或负的极值，这取决于在相应位置处具有相应极性的运输单元Tn的驱动磁体4的数量和哪些与测量线圈M处于作用中，其中运输单元Tn通过移动占据所述位置。在运输单元Tn的第二位置P2中，运输单元Tn的最后一个驱动磁体4离开测量线圈M的区域。然后，感应电压u_emk或操纵变量SG再次下降到零电压值。

从操纵变量SG或在测量线圈M中感应的电压u_emk的图5a中示例示出的曲线中可以推导出运输装置1的属性，特别是相应运输单元Tn的驱动磁体4的属性，例如在持续的运行期间、在预设的观察时间段期间或者在测试阶段期间等推导。尤其从检测到的感应电压u_emk的特性、例如最小值、最大值、均方根值等中例如可以推导出法向力，驱动磁体4以所述法向力作用于运输路径2或相应的运输区段TSk的表面上。

为此，例如可以借助测试运输单元Tn重复地记录操纵变量SG或感应电压u_emk的曲线，其中为每次记录操纵变量SG调节在驱动磁体4与运输路径2的表面之间的气隙9或气隙9的尺寸L。即，以不同的气隙宽度L确定操纵变量SG或感应电压u_emk的多个曲线。然后，可以在评估步骤S4中确定所述曲线的特征值，例如最小值、最大值和均方根值。如果还例如事先借助外部测量系统在法向力方面例如测量一次测试运输单元Tn，则例如可以根据感应电压u_emk的特征值求出法向力的特征曲线。在相应的运输单元Tn的驱动磁体4的磁特性已知的情况下，还可以基于所述特性曲线来推断相应的运输单元Tn的气隙9(例如，气隙9的宽度等)。

此外，在假设运输单元Tn与运输路径2的表面之间的气隙9在预设的观察时间段内保持恒定的情况下，可以借助于根据本发明的方法推断出运输单元Tn处的进行感应的驱动磁体4的区域中的温度变化。为此，例如选择短时间的观察时间点(例如，一天或几天等)，在所述观察时间段期间重复地检测操纵变量SG或感应电压u_emk的曲线。

例如，为了观察磨损(例如，运输单元Tn处的引导元件的磨损等)，例如可以预设较长的观察时间段，即例如一个月或多个月的持续时间等，而在所述观察时间段期间重复地求出操纵变量SG或感应电压u_emk的曲线。然后，从中例如推导出并记录法向力和/或气隙9。在相应的观察日志中重复记录操纵变量SG的曲线可以例如持续地或以预设的间隔(例如每天、每周等)周期地进行。

因此，例如在运输装置1中在运行期间例如对于所选择的运输单元Tn在预设的观察时间段(例如几天或几个月)期间重复地执行根据本发明的、用于监控运输装置1的运行的方法。即，对于所选择的运输单元Tn分别检测所选择的至少一个测量线圈M处的操纵变量SG或感应电压u_emk的曲线，并且从中例如求出相应的法向力的曲线，其中相应的运输单元Tn的驱动磁体4以所述法向力作用于运输路径的表面上。通过所求出的曲线中的变化可以例如推断出相应的运输单元Tn的引导元件的磨损。此外，例如可以从法向力的变化中还推断出驱动磁体4的温度。

从操纵变量SG的时间曲线(例如图5a所示)中，可以例如借助于积分根据运输单元Tn在驶过测量线圈M时的位置P推导出磁通量ψ的时间曲线。图5b中示例性地示出这种曲线。在x轴线上又示出运输单元Tn在所选则的测量线圈M上的以米为单位的位置P。磁通量ψ的相应所属的值绘制在y轴线上。根据运输单元Tn的位置P以及一个或多个驱动磁体4与测量线圈M的相互作用并且根据起作用的驱动磁体4的相应极性，在磁通量ψ的时间曲线中得到极值(最小值、最大值)和过零值。如果评估所述极值(大小、位置、幅度等)，则可以例如得出驱动磁体4的所使用的材料、它们的施加(例如粘合等)等的结论。因此，极值、例如负最大值的幅度(所述负最大值例如对应于驱动磁体4的极性之一)、边缘最大值的幅度(所述边缘最大值例如对应于相应的边缘驱动磁体的作用)等可以与期望值进行比较。此外，还可以评估磁通量ψ的曲线中的极值的间距，并与对应的期望值进行比较。以该方式，例如可以识别出在将驱动磁体4附接在运输单元Tn处时的错误，例如磁体脱落、磁体4的移位、极化方向中的扭转等。此外，基于对磁通量ψ的时间曲线的极值的评估，例如还可以选择为运输装置1的持续运行选择运输单元Tn。

此外，用于监控输送装置1与所属的设备的方法还提供如下可行性：检查运输路径2的运输区段TSk的设置、特别是引导系统中的运输区段TSk的设置。为此，例如可以首先在每个要检查的运输区段TSk中选择至少一个驱动线圈3作为测量线圈M。然后，将限定的运输单元Tn定位在运输装置1或运输路径2上，例如已知所述运输单元的操纵变量SG或法向力的时间曲线。然后，运输单元Tn移动经过输送路线2或要检查的运输区段TSk，并且在此检测操纵变量SG的时间曲线，并且例如对应地推导出法向力。对于分别要检查的运输区段TSk的每个另外的驱动线圈3重复所述过程，即分别要检查的运输区段TSk的每个驱动线圈3找在操纵变量SG的一测量周期期间起测量线圈M的作用。通过对分别要检查的运输区段TSk的驱动线圈3后续评估操纵变量SG的记录的时间曲线，获得关于例如运输路径2的分别检查的运输区段TSk的法向力和/或气隙9的概览。由此，例如可以识别和校正较差或错误装入的运输区段TSk、驱动线圈3等。

附图标记列表

图1

1 运输装置

2 运输路径

TS1、…、TSk 运输区段

U 转移位置

T1、…、Tn 运输单元

3 驱动线圈

4 驱动磁体

Fv 推进力

5 驱动调节器

图2

6 运输单元的基体

7 承载板

8 齿

9 气隙

B 运输单元的移动方向

v 运输单元的速度

L 气隙宽度

M 测量线圈

图3

i_ph 线圈电流

ME 测量单元

i_soll 目标值

RE 调节单元

RS 受控系统

SG 操纵变量

u_emk 通过运输单元Tn感应的电压

EE 用于检测操纵变量的单元

AW 用于评估检测到的操纵变量的评估单元

S1 选择步骤

S2 调节步骤

S3 检测步骤

S4 评估步骤

图4

R_ph 测量线圈的欧姆分量

L_ph 测量线圈的电感

u_ph 测量线圈处的电压

图5a和图5b

P 运输单元的位置

P1 运输单元的第一位置

P2 运输单元的第二位置

ψ 磁通量

Claims (14)

1.一种用于监控呈长定子线性马达形式的运输装置(1)的运行的方法，所述运输装置具有运输路径(2)，沿所述运输路径布置有多个驱动线圈(3)，并且其中至少一个运输单元(Tn)沿所述运输路径(2)移动，其中所述运输单元(Tn)的驱动磁体(4)与所述运输路径(2)的所述驱动线圈(3)相互作用以产生推进力(Fv)，

其特征在于，

选择(S1)所述运输路径(2)的至少一个驱动线圈(3)作为测量线圈(M)，

在所述至少一个运输单元(Tn)移动经过所述测量线圈(M)期间，预设(S2)操纵变量(SG)作为激励信号，使得将所述测量线圈(M)中的相应当前的线圈电流(i_ph)调节至预设的目标值(i_soll)，

在所述至少一个运输单元(Tn)移动经过所述测量线圈(M)期间，检测(S3)所述操纵变量(SG)的时间曲线，并且

评估(S4)所述操纵变量(SG)的检测到的时间曲线，以监控所述运输装置(1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将零值预设(S2)为目标值(i_soll)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，与选择为测量线圈(M)的驱动线圈(3)相关联的驱动调节器被用于(S2)预设所述操纵变量(SG)作为激励信号。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在具有至少两个运输区段(TSk)的运输路径(2)中，在每个运输区段(TSk)中选择(S1)至少一个驱动线圈(3)作为测量线圈(M)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在有限的时间内、特别是在一个测量周期的持续时间，选择(S1)所述运输路径(2)的所述至少一个驱动线圈(3)作为测量线圈(M)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，持续地选择(S1)所述运输路径(2)的所述至少一个驱动线圈(3)作为测量线圈(M)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，预设观察时间段，在所述观察时间段中检测(S3)所述操纵变量(SG)的时间曲线。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以周期性重复的间隔检测(S3)所述操纵变量(SG)的时间曲线。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了进行评估，从所述操纵变量(SG)的检测到的时间曲线中推导出(S4)磁通量(ψ)的时间曲线。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述操纵变量(SG)的检测到的时间曲线以所述至少一个运输单元的标称速度进行归一化(S4)。

11.一种用于监控呈长定子线性马达形式的运输装置(1)的运行的设备，所述运输装置具有运输路径(2)，沿所述运输路径布置有多个驱动线圈(3)，并且所述运输装置具有至少一个运输单元(Tn)，所述运输单元能够沿所述运输路径(2)移动，其中所述运输单元(Tn)的驱动磁体(4)与所述运输路径(2)的所述驱动线圈(3)相互作用以产生推进力(Fv)，

其特征在于，所述设备至少具有：

-测量线圈(M)，所述测量线圈能够从沿所述运输路径(2)布置的多个驱动线圈(3)中被选择；

-调节单元(RE)，所述调节单元被设计用于为所述测量线圈(M)预设操纵变量(SG)作为激励信号，使得将相应当前的线圈电流(i_ph)调节至预设的目标值(i_soll)；

-用于检测所述操纵变量(SG)的时间曲线的单元(EE)；和

-评估单元(AW)，用于评估所述操纵变量(SG)的时间曲线。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，与选择为测量线圈(M)的所述驱动线圈(3)相关联的驱动调节器(5)能够被用作调节单元(RE)。

13.根据权利要求11至12中任一项所述的设备，其特征在于，用于检测所述操纵变量(SG)的时间曲线的所述单元(EE)被集成到所述调节单元(RE)中。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的设备，其特征在于，用于评估所述操纵变量(SG)的时间曲线的所述评估单元(AW)被设计用于从所述操纵变量(SG)的检测到的曲线中推导出磁通量(ψ)的时间曲线。