DE102008008603A1

DE102008008603A1 - Device for moving an object

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Publication number: DE102008008603A1
Application number: DE102008008603A
Authority: DE
Inventors: Roland Dr. Finkler; Guido Dr. Stöppler; Mihaly Dr. Nemeth-Csoka; Christoph Dr. Nolting; Markus Knorr; Wolfgang Wolter
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2008-12-24
Also published as: WO2009000709A1

Abstract

In einer Transfervorrichtung (10) für Werkstückträger (12, 12'), in der sich Linearmotor-Primärteil (16, 16'), Werkstückträger (12, 12') als Sekundärteile bewegen, ist eine Positionsmesseinrichtung vorgesehen, die auf dem Prinzip einer Laufzeitmessung basiert. Bei einer Ausführungsform hängt die zu messende Laufzeit eines in einen ausgedehnten Körper (20, 20') durch eine Einrichtung (24, 24') eingekoppelten Signals und eines Antwortsignals von der Position des Werkstückträgers (12, 12') und insbesondere eines daran angeordneten Mittels zum Erzeugen oder Beeinflussen besagter Antwortsignale ab. Durch eine präzise Positionsmessung über den zumindest einen Teilbereich des ausgedehnten Körpers (20, 20') ist eine Geschwindigkeitsmessung und damit auch eine Geschwindigkeitsregelung in der Transfervorrichtung (10) möglich. Bevorzugt wird das Prinzip der Magnetostriktion eingesetzt: In einen Ferromagneten (20, 20') werden Stromimpulse eingekoppelt, an dem Werkstückträger (12, 12') werden stabförmige Permanentmagnete (26, 26') befestigt, und diese bewirken die Ausbildung einer Körperschallwelle, welche detektiert wird.In a transfer device (10) for workpiece carriers (12, 12 '), in which linear motor primary part (16, 16'), workpiece carriers (12, 12 ') move as secondary parts, a position measuring device is provided, which is based on the principle of transit time measurement based. In one embodiment, the travel time to be measured of a signal coupled into an extended body (20, 20 ') by means (24, 24') and a response signal depends on the position of the workpiece carrier (12, 12 ') and in particular on a means disposed thereon for generating or influencing said response signals. By a precise position measurement over the at least one partial area of the extended body (20, 20 '), a speed measurement and thus also a speed control in the transfer device (10) is possible. Preferably, the principle of magnetostriction is used: current impulses are coupled into a ferromagnet (20, 20 '), rod-shaped permanent magnets (26, 26') are fastened to the workpiece carrier (12, 12 ') and these cause the formation of a structure-borne sound wave is detected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen zumindest eines beweglichen Objekts. Es kann durch die Vorrichtung ein Bauteil eines Geräts bewegt werden, z. B. eine lineare Bewegung eines Schlittens einer Werkzeugmaschine hin und zurück bewirkt werden. Vorliegend ist aber insbesondere an eine Transfervorrichtung für bewegliche Objekte wie Werkstückträger gedacht.The The invention relates to a device for moving at least one movable object. It can by the device a component of a Device are moved, for. B. a linear movement of a carriage a machine tool back and forth be effected. present but is in particular to a transfer device for mobile Objects like workpiece carriers thought.

Es ist bekannt, in einer Transfervorrichtung für Werkstückträger so genannte Langstator-Linearmotoren einzusetzen. Dies sind elektrische Motoren mit Primärteil und Sekundärteil, bei denen das Sekundärteil bewegt wird. Typischerweise ist das Sekundärteil (Läufer, gelegentlich auch noch in Anlehnung an rotatorische Motoren als Rotor bezeichnet) wesentlich kleiner, kürzer, als der Ständer (Stator).It is known in a transfer device for workpiece carriers to use so-called longstator linear motors. These are electrical Motors with primary part and secondary part, in which the secondary part is moved. Typically, the secondary part (Runner, occasionally also in reference to rotational Motors called rotor) much smaller, shorter, as the stator (stator).

Die Vorrichtung umfasst im Falle der Verwendung eines Langstator-Linearmotors das Linearmotor-Primärteil (oder mehrere davon) sowie eine Steuereinheit, zumeist für jedes Primärteil genau eine Steuereinheit zum Steuern dieses Linearmotor-Primärteils. Die Steuereinheit hat die Aufgabe, das Linearmotor-Primärteil mit Strom passender Amplitude und passenden Kommutierungswinkels zu beaufschlagen. Bisher ist bei Vorrichtungen der genannten Art lediglich eine Steuerung der Bewegung des beweglichen Objekts üblich. Dies hat zur Folge, dass das bewegliche Objekt häufig nicht mit der idealen Geschwindigkeit fortbewegt wird. Es kann hierbei zu Energieverlusten kommen.The Device comprises in the case of using a long stator linear motor the linear motor primary section (or more) and one Control unit, usually for each primary part exactly a control unit for controlling this linear motor primary part. The control unit has the task of the linear motor primary section with current matching amplitude and matching commutation angle to act on. So far, in devices of the type mentioned only a control of the movement of the moving object usual. As a result, the moving object is often not is moved at the ideal speed. It can do this to lose energy.

Eine Regelung der Bewegung der beweglichen Objekte scheitert bisher daran, dass die Position der Objekte in der Vorrichtung an einer Vielzahl von Punkten erfasst werden müsste, damit auf die Geschwindigkeit zurückgeschlossen werden könnte.A Regulation of the movement of moving objects fails so far, that the position of the objects in the device at a plurality of Points would have to be recorded, thus on the speed could be concluded.

Eine ausführbare Lösung hierfür wurde bisher noch nicht gefunden.A executable solution for this has been so far not found yet.

Die Erfassung der Position des beweglichen Objekts und bevorzugt auch seiner Geschwindigkeit wäre auch in solchen Transportvorrichtungen hilfreich, in denen ein Förderband das bewegliche Objekt zu dem Linearmotor-Primärteil führt. Das Linearmotor-Primärteil muss von der Steuereinheit derart gesteuert (also mit geeignetem Strom beaufschlagt werden), dass die Übergabe möglichst bei fließender Bewegung des beweglichen Objekts erfolgt.The Detecting the position of the mobile object and preferably also Its speed would also be in such transport devices Helpful in which a conveyor belt is the moving object leads to the linear motor primary part. The linear motor primary section must be controlled by the control unit (ie with a suitable Electricity is applied), that the transfer as possible takes place with flowing movement of the moving object.

Mit Hilfe der üblicherweise in Vorrichtungen eingesetzten induktiven oder auch optischen Sensoren ist das Problem einer Geschwindigkeitsmessung bisher nicht zufriedenstellend lösbar gewesen. Die induktiven bzw. optischen Sensoren verbrauchen in der Vorrichtung relativ viel Platz, arbeiten aber dennoch nur punktuell.With Help the inductive used in devices usually or even optical sensors is the problem of speed measurement so far not satisfactorily solvable. The inductive or optical sensors consume relatively much in the device Place, but work only occasionally.

Es sind im Stand der Technik so genannte magnetostriktive Sensoreinheiten bekannt. Beispielsweise war am 19. Dezember 2007 im Internet unter der Adresse http://www.mtssensor.de/fileadmin/medien/downloads/mts_messpr inzip.pdf eine Beschreibung der physikalischen Grundlagen der Magnetostriktion und entsprechender Messvorrichtungen erhältlich. Es ist bekannt, eine Positionsmessung mit Hilfe eines stabförmigen ferromagnetischen Messelements (auch als Wellenleiter bezeichnet) durchzuführen, in das durch eine geeignete Einrichtung Stromimpulse eingekoppelt werden. Das stabförmige Element soll feststehend sein. Es ist von einem beweglichen Positionsmagneten, der als Ringmagnet ausgebildet ist, umgeben, ohne dass der Ringmagnet das stabförmige Messelement berührt. Ein durch die Stromimpulse erzeugtes Magnetfeld wechselwirkt mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten und bewirkt eine elastische, torsionale Verformung des Wellenleiters. Es entsteht eine Körper-Ultraschallwelle, die sich mit ca. 2800 m/s zu dem Ende des Wellenleiters zurückbewegt, an dem die Stromimpulse eingekoppelt wurden. Dort kann sie mit geeigne ten Mitteln zum Erfassen erfasst werden: Ein Impulswandlersystem besteht hierbei aus einem quer mit dem Wellenleiter verbundenen, ebenfalls ferromagnetischen und daher magnetostriktiven Metallstreifen, einer induktiven Detektionsspule und einem weiteren, ortsfesten Permanentmagneten. Durch die Torsionswelle wird in der Detektionsspule ein elektrischer Strom erzeugt. Das elektrische Anwortsignal wird durch eine nachgeschaltete Elektronik ausgewertet, und zwar wird die Laufzeit von der Einkopplung des Stromimpulses bis zur Detektion des Stroms in der Detektionsspule ermittelt. Diese Laufzeit ist abhängig von der Position des ringförmigen Permanentmagneten am Wellenleiter. Dadurch wird die Anordnung zur Positionsmessvorrichtung. Da der ringförmige Permanentmagnet den Wellenleiter vollständig umgibt, schien bisher eine Anwendung der magnetostriktiven Messsungsanordnung im Bereich von Vorrichtungen zum Bewegen beweglicher Objekte, welche von der Vorrichtung zu Beginn dauerhaft getrennt sein müssen und nach Beendigung des Transports wieder dauerhaft getrennt werden müssen, ungeeignet, denn ein ringförmiger Permanentmagnet lässt sich bei der Bewegung eines beweglichen Objekts nicht ohne Weiteres über einen Wellenleiter einfädeln.So-called magnetostrictive sensor units are known in the prior art. For example, on December 19, 2007 was on the Internet at the address http://www.mtssensor.de/fileadmin/medien/downloads/mts_messpr inzip.pdf a description of the physical principles of magnetostriction and corresponding measuring devices available. It is known to perform a position measurement by means of a rod-shaped ferromagnetic measuring element (also referred to as a waveguide) into which current pulses are coupled by means of a suitable device. The rod-shaped element should be fixed. It is surrounded by a movable position magnet, which is designed as a ring magnet, without the ring magnet touching the rod-shaped measuring element. A magnetic field generated by the current pulses interacts with the magnetic field of the permanent magnet and causes an elastic, torsional deformation of the waveguide. The result is a body ultrasonic wave, which moves back at about 2800 m / s to the end of the waveguide, at which the current pulses were coupled. There it can be detected with appro priate means for detecting: A pulse converter system consists of a transverse to the waveguide, also ferromagnetic and therefore magnetostrictive metal strip, an inductive detection coil and another, stationary permanent magnet. By the torsion wave, an electric current is generated in the detection coil. The electrical response signal is evaluated by a downstream electronics, namely the duration is determined by the coupling of the current pulse to the detection of the current in the detection coil. This transit time is dependent on the position of the annular permanent magnet on the waveguide. Thereby, the arrangement becomes the position measuring device. Since the annular permanent magnet completely surrounds the waveguide, an application of the magnetostrictive measuring arrangement in the area of devices for moving movable objects, which must be permanently separated from the device at the beginning and must be permanently separated again after the transport has been completed, has hitherto been inappropriate annular permanent magnet can not be easily threaded through a waveguide when moving a moving object.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung für bewegliche Objekte der beschriebenen Art derart weiterzubilden, dass zuverlässig Informationen über die Position des beweglichen Objekts gewonnen werden können, wobei bevorzugt eine Erfassung der Geschwindigkeit des beweglichen Objekts möglich werden soll.It Object of the invention, a device for mobile Refine objects of the type described in such a way that reliable Information about the position of the moving object can be obtained, preferably a detection the speed of the moving object become possible should.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 12.The The object is achieved by a device with the features according to claim 1 solved. The invention also includes a method with the features according to claim 12.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine mit der Steuereinheit gekoppelte Positionsmesseinrichtung auf, welche umfasst:

– Mittel zum Aussenden von Signalen,
– Mittel zum Erfassen von Antwortsignalen auf die ausgesandten Signale,
– Mittel zum Erfassen des zeitlichen Abstands zwischen dem Aussenden von Signalen und dem Erfassen der Antwortsignale auf diese,
– Mittel zum Ableiten der Position eines beweglichen Objekts, das mit einem Mittel zum Erzeugen oder Beeinflussen der Antwortsignale versehen ist, aus dem erfassten zeitlichen Abstand.

According to the invention, the device has a position-measuring device coupled to the control unit, which comprises:

Means for sending signals,
- means for detecting response signals to the transmitted signals,
Means for detecting the time interval between the transmission of signals and the detection of the response signals thereon,
- means for deriving the position of a movable object, which is provided with a means for generating or influencing the response signals, from the detected time interval.

Die Positionsmesseinrichtung macht also von einer Laufzeitmessung Gebrauch, die einfach und unaufwändig umsetzbar ist.The Position measuring device thus makes use of a transit time measurement, which is easy and inexpensive to implement.

Eine besonders unaufwändige Ausführungsform macht Gebrauch von Signalen, die über die Luft von den Mitteln zum Aussenden zu dem beweglichen Objekt gesandt werden. Dadurch gibt es eine besonders eindeutige Trennung zwischen dem ortfesten Teil der Positionsmesseinrichtung und dem beweglichen Objekt. Am besten ist es, wenn die ausgesandten Signale durch das bewegliche Objekt direkt wieder zurückgesandt werden, so dass die Antwortsignale die nach dem Rücksenden eintreffenden ursprünglich ausgesandten Signale selbst sind. Beispielsweise können die Mittel zum Aussenden Lichtsignale aussenden, diese können von einem Spiegel an einem beweglichen Objekt reflektiert werden und von geeigneten Erfassungsmitteln erfasst werden.A particularly unaufwendige embodiment makes use of signals being sent by air from the means of transmission be sent to the moving object. This gives it a special clear separation between the stationary part of the position measuring device and the moving object. It is best if the sent out Signals sent back directly by the moving object so that the response signals after sending back incoming originally emitted signals themselves are. For example, the means for emitting light signals These can go from a mirror to a moving one Object are reflected and detected by suitable detection means become.

Bei einer alternativen Ausführungsform umfasst die Positionsmesseinrichtung einen ausgedehnten Körper, an dem die beweglichen Objekte beim Transport vorbeigeführt werden, und die Mittel zum Aussenden von Signalen sind als Mittel zum Einkoppeln von Signalen in den ausgedehnten Körper ausgebildet. Es wird hierbei eine präzise Positionsmessung ermöglicht.at an alternative embodiment comprises the position measuring device an extended body, on which the moving objects at Transport be passed, and the means for sending out of signals are as means for coupling signals in the formed extended body. It will be a precise Position measurement allows.

Die bei diesem Aspekt der Erfindung verwendete Positionsmesseinrichtung weist somit als aktives Teil (welches verkabelt werden muss und daher stillstehen muss) einen ausgedehnten Körper auf und als passives Teil ein Teil, das an dem beweg lichen Objekt angeordnet sein kann und wegen der Ausdehnung des aktiven Teils selbst nicht notwendigerweise ausgedehnt sein muss und idealerweise quasi punktförmig ist. Das passive Teil kann daher leicht an dem beweglichen Objekt befestigt werden, ohne am beweglichen Objekt stark zu stören. Durch die Verwendung eines ausgedehnten Körpers ist die Messung der Position des beweglichen Objekts über die gesamte Strecke, an der das bewegliche Objekt an dem ausgedehnten Körper entlang geführt wird, im Zweifel also über die gesamte Länge des ausgedehnten Körpers, möglich.The Position measuring device used in this aspect of the invention thus indicates as an active part (which must be wired and therefore, it has to rest) on an extended body as a passive part a part, which is arranged on the movable object and not because of the expansion of the active part itself necessarily be extended and ideally quasi punctiform is. The passive part can therefore easily on the moving object be fastened without greatly disturbing the moving object. By using an extended body is the measurement the position of the moving object over the entire route, on the moving object on the extended body is guided along, in doubt about the entire length of the extended body, possible.

Bevorzugt wird eine Positionsmesseinrichtung verwendet, die auf der Magnetostriktion beruht. Das Verwenden einer derartigen Positionsmesseinrichtung in einer Transportvorrichtung für bewegliche Objekte ist dann möglich, wenn an Stelle des oben beschriebenen ringförmigen Permanentmagneten ein nichtringförmiger, insbesondere ein stabförmiger Permanentmagnet, verwendet wird. Die Erfindung beruht in diesem Aspekt darauf, dass auch bei Verwendung eines stabförmigen, am beweglichen Objekt befestigten Permanentmagneten bei in einen ferromagnetischen und damit magnetostriktiven ausgedehnten Körper eingekoppelten Stromimpulsen torsionale Körperschallwellen mit ausreichender Amplitude erzeugt werden können, dass sie mit geeigneten Mitteln erfasst werden können.Prefers a position measuring device is used, which is based on the magnetostriction based. Using such a position measuring device in a moving object transport device then possible if instead of the above-described annular Permanent magnets a non-annular, in particular a rod-shaped permanent magnet is used. The invention is based in this aspect, that even when using a rod-shaped, attached to the moving object permanent magnet in a ferromagnetic and thus magnetostrictive extended body Coupled current pulses torsional structure-borne sound waves can be generated with sufficient amplitude that they can be detected by appropriate means.

Damit die mit dem beweglichen Objekt versehenen Mittel zum Erzeugen oder Beeinflussen der Anwortsignale nicht an die Mittel zum Einkoppeln von Signalen und Mittel zum Erfassen von Antwortsignalen anstoßen, kann der ausgedehnte Körper zumindest einen gekrümmten Abschnitt aufweisen, an den eben die Mittel zum Einkoppeln und Mittel zum Erfassen angebracht werden (insbesondere wenn es sich bei dem gekrümmten Abschnitt um einen Endabschnitt handelt). Wenn ein zentraler Abschnitt des ausgedehnten Körper geradlinig ist, so kann dies der Abschnitt sein, längs von dem die Position zuverlässig gemessen wird.In order to the means provided with the movable object for generating or Do not interfere with the response signals to the means for coupling triggering of signals and means for detecting response signals, the extended body can be at least one curved Section have at the just the means for coupling and means be mounted for detection (especially if it is in the curved portion is about an end portion). If a central section of the extended body straight is, this may be the section along which the Position is reliably measured.

Dadurch, dass der ausgedehnte Körper bereitgestellt wird, kann sich die Positionsmesseinrichtung bis in einen Bereich außerhalb des Linearmotor-Primärteils erstrecken. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn die Transportvorrichtung ein zu dem Linearmotor-Primärteil führendes Förderband umfasst. Erstreckt sich dann der ausgedehnte Körper bis hin in einen Endabschnitt des Förderbands, kann die Position des beweglichen Objekts bereits gemessen werden, wenn es sich noch auf dem Förderband befindet. Damit kann die Übergabe des beweglichen Objekts von dem Förderband in den Linearmotor zuverlässig gestaltet werden, z. B. mit Hilfe einer Geschwindigkeitsregelung.Thereby, that the expanded body is provided can become the position measuring device into an area outside of the linear motor primary part. This is especially true helpful when the transport device is one to the linear motor primary section includes leading conveyor belt. Then extends the extended body into an end portion of the Conveyor belts, the position of the moving object already be measured while it is still on the conveyor belt. Thus, the transfer of the movable object of the Conveyor belt reliably designed in the linear motor be, for. B. by means of a speed control.

Für eine zuverlässige Ansteuerung, insbesondere für eine Regelung, ist es hilfreich, wenn die Positionsinformationen, welche die Steuereinheit von der Positionsmesseinrichtung empfängt, dazu genutzt werden, auf die Geschwindigkeit des beweglichen Objekts zurückzuschließen, insbesondere diese zu messen. Es kann außerdem auch auf einen Sollkommutierungswinkel für den Strom, mit dem der Linearmotor zu beaufschlagen ist, geschlossen werden. Der zu wählende Kommutierungswinkel ist eine Funktion von Position und Geschwindigkeit. Bei feststehender Geschwindigkeit ergibt er sich aus einer „Moduln"-Berechnung der Position. Im Abstand einer vorbestimmten Streckeneinheit wiederholt sich der Kommutierungswinkel (nämlich nach Durchlaufen von 360°).For a reliable control, in particular for a control, it is helpful if the position information which the control unit receives from the position-measuring device is used to return to the speed of the mobile object, in particular to measure it. It may also be at a nominal commutation angle for the current with which the Linear motor is to be applied to be closed. The commutation angle to be selected is a function of position and velocity. If the speed is fixed, this results from a "module" calculation of the position, and the commutation angle is repeated at intervals of a predetermined distance unit (namely, after passing through 360 °).

Es sollte beim Ableiten des Soll-Kommutierungswinkels ein möglichst geringer Fehler auftreten. Ein Fehler kann dadurch zustande kommen, dass in der Positionsmesseinrichtung Totzeiten auftreten: Eine Messwertabfrage erfolgt jede Millisekunde. Ein Messwert liegt somit mit bis zu einer 1 ms Verzögerung vor. Die Steuereinheit kann so ausgelegt sein, beim Ableiten des Soll-Kommutierungswinkels die Totzeiten zu korrigieren, und zwar durch eine geeignete Software-Korrekturfunktion. Es muss hierzu bekannt sein, wann der Messwert eintrifft. Dies ist von der Lage des beweglichen Objekts abhängig. Bevorzugt wird auch die Geschwindigkeit berücksichtigt und daraus die zum Zeitpunkt des Vorliegens des Messwerts tatsächliche Position abgeleitet und der zugehörige Kommutierungswinkel gewählt.It should be as possible when deriving the desired commutation angle low errors occur. A mistake can come about, that dead times occur in the position measuring device: A measured value query every millisecond takes place. A measured value is thus up to one 1 ms delay before. The control unit can be designed that way be, when deriving the target commutation angle, the dead times to be corrected by a suitable software correction function. It must be known when the measured value arrives. This is depends on the position of the moving object. Prefers The speed is taken into account, too the actual at the time of the presence of the measured value Derived position and the associated commutation angle selected.

Wie bereits oben erwähnt, ist der Linearmotor bevorzugt ein Langstator-Linearmotor.As already mentioned above, the linear motor is preferably a Long stator linear motor.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bevorzugt eine Transfervorrichtung für Werkstückträger.The Device according to the invention is preferably a Transfer device for workpiece carriers.

Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet bevorzugt die erfindungsgemäße Transfervorrichtung und sieht bevorzugt wie folgt aus: Beim Transport von Werkstückträgern in einer Transfervorrichtung, die die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat, wird wiederholt die Position der Werkstückträger erfasst. Durch die Steuereinheit wird aufgrund von Positionsmesssignalen auf die Geschwindigkeit des Werkstückträgers zurückgeschlossen. Die Steuereinheit beaufschlagt das Linearmotor-Primärteil dann mit einem solchen Strom, dass die Geschwindigkeit auf einen Sollwert geregelt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch das Bereitstellen der Positionsmesseinrichtung mit dem ausgedehnten Körper ermöglicht, denn der ausgedehnte Körper ermöglicht die wiederholte Messung der Position bei der Bewegung des beweglichen Objekts an ihm vorbei.The inventive method preferably used the transfer device according to the invention and sees preferably as follows: When transporting workpiece carriers In a transfer device, the properties of the invention Device has repeated position of the workpiece carrier detected. By the control unit is due to position measuring signals deduced the speed of the workpiece carrier. The control unit acts on the linear motor primary section then with such a current that the speed on one Setpoint is controlled. The inventive method is achieved by providing the position measuring device with the extended Body allows, because the expanded body allows the repeated measurement of the position at the Movement of the moving object past him.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, in derfollowing is a preferred embodiment of the invention below Referring to the drawing described in the

1 schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung veranschaulicht und 1 schematically illustrates the structure of a device according to the invention according to a first aspect of the invention and

2 zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips bei einem zweiten Aspekt der Erfindung dient. 2 to illustrate the principle of operation in a second aspect of the invention is used.

Eine in 1 im Ganzen mit 10 bezeichnete Transfervorrichtung dient zum Transport von Werkstückträgern 12, 12' in Richtung der Pfeile 14, 14'. Es werden hierbei Linearmotoren verwendet. Der Linearmotor ist durch ein Primärteil 16 bzw. 16' einerseits und einen Werkstückträger 12, 12' als Sekundärteil andererseits gebildet. Da sich das Sekundärteil 12, 12' relativ zum Primärteil 16, 16' bewegt, handelt es sich um einen Langstator-Linearmotor.An in 1 in the whole with 10 designated transfer device is used to transport workpiece carriers 12 . 12 ' in the direction of the arrows 14 . 14 ' , Linear motors are used here. The linear motor is through a primary part 16 respectively. 16 ' on the one hand and a workpiece carrier 12 . 12 ' formed as a secondary part on the other. Because the secondary part 12 . 12 ' relative to the primary part 16 . 16 ' moves, it is a long-stator linear motor.

Die Primärteile 16, 16' werden durch zugeordnete Steuereinheiten 18, 18' angesteuert, nämlich mit einem geeigneten Strom beaufschlagt, damit sich der Werkstückträger 12 bzw. 12' bewegt. Es soll nun ermöglicht werden, dass die Geschwindigkeit, mit der sich die Werkstückträger 12 und 12' bewegen, geregelt wird. Hierzu wird eine geeignete Positionsmesseinrichtung in der Transfervorrichtung 10 bereitgestellt. Vorliegend ist eine erste Positionsmesseinrichtung dem Linearmotor-Primärteil 16 mit der Steuereinheit 18 zugeordnet und eine zweite Positionsmesseinrichtung dem Linearmotor-Primärteil 16' mit der Steuereinheit 18' zugeordnet.The primary parts 16 . 16 ' are assigned by associated control units 18 . 18 ' controlled, namely acted upon by a suitable current, so that the workpiece carrier 12 respectively. 12 ' emotional. It should now be made possible that the speed with which the workpiece carriers 12 and 12 ' move, is regulated. For this purpose, a suitable position measuring device in the transfer device 10 provided. In the present case, a first position measuring device is the linear motor primary part 16 with the control unit 18 assigned and a second position measuring device the linear motor primary part 16 ' with the control unit 18 ' assigned.

Die Positionsmesseinrichtungen basieren auf dem Prinzip der Magnetostriktion. Hierzu ist ein stabförmiger Ferromagnet 20 bzw. 20' bereitgestellt, der einen geradlinigen Bereich aufweist und von diesem zu einem Ende 22 bzw. 22' hin abknickt. Durch eine Einkoppel- und Erfassungseinheit 24 bzw. 24' werden Stromimpulse in den Ferromagneten 20 eingekoppelt. Die Stromimpulse erzeugen um den Ferromagneten 20 herum ringförmig ein Magnetfeld. Nun ist an den Werkstückträgern 12 bzw. 12' jeweils ein Permanentmagnet 26, 26' befestigt, der z. B. stabförmig ausgebildet sein kann. Die Anordnung ist dergestalt, dass der Permanentmagnet 26 bzw. 26' bei der Bewegung des Werkstückträgers entsprechend den Pfeilen 14 und 14' an dem Ferromagneten 20 und 20' dicht vorbeigeführt wird, ohne diesen zu berühren. Das Magnetfeld des Permanentmagneten 26 bzw. 26' bewirkt nun bei eintreffenden Stromimpulsen eine Torsinn des Ferromagneten 20, es bildet sich also eine dementsprechende torsionale Körperschallwelle in dem Ferromagneten 20 aus, und zwar in zwei entgegengesetzte Richtungen. Die Körperschallwelle, welche sich zu dem freien Ende des Ferromagneten 20 bewegt, wird gedämpft und bewirkt weiter nichts.The position measuring devices are based on the principle of magnetostriction. For this purpose, a rod-shaped ferromagnet 20 respectively. 20 ' provided with a rectilinear region and from this to an end 22 respectively. 22 ' kinks out. Through a coupling and detection unit 24 respectively. 24 ' become current pulses in the ferromagnets 20 coupled. The current pulses generate around the ferromagnet 20 around a magnetic field. Now it is on the workpiece carriers 12 respectively. 12 ' one permanent magnet each 26 . 26 ' attached, the z. B. may be formed rod-shaped. The arrangement is such that the permanent magnet 26 respectively. 26 ' during the movement of the workpiece carrier according to the arrows 14 and 14 ' at the ferromagnet 20 and 20 ' is passed tightly without touching it. The magnetic field of the permanent magnet 26 respectively. 26 ' causes now with incoming current pulses a torsion of the ferromagnet 20 , So it forms a corresponding torsional structure-borne sound wave in the ferromagnet 20 out, in two opposite directions. The structure-borne sound wave, which extends to the free end of the ferromagnet 20 moves, is muffled and does nothing.

Die Körperschallwelle, die sich zu der Einheit 24 hin bewegt, kann durch eine Anordnung aus ferromagnetischem Metallstreifen, Permanentmagneten und Detektionsspule detektiert werden, sie induziert nämlich einen Strom in dieser Spule. Die Einheit 24 kann den zeitlichen Abstand zwischen dem Aussenden der Stromimpulse und dem Empfangen der Antwortsignale, nämlich dem aufgrund der Körperschallwelle in der Detektionsspule induzierten Strom erfassen. Dieser zeitliche Abstand ist laufzeitabhängig, nämlich von der Laufzeit der Stromimpulse von der Einheit 24 zu dem Ort des Permanentmagneten 26 hin und der Laufzeit der Körperschallwelle von dem Ort des Permanentmagneten 26 zur Einrichtung 24 zurück. Damit ist der zeitliche Abstand zwischen dem Einkoppeln der Stromimpulse und dem Erhalt der Antwortsignale von der Position des Permanentmagneten 26 abhängig. Diese Messinformation wird der Steuereinheit 18 zugeführt. Wird die Messung wiederholt, kann die Steuereinheit 18 die Geschwindigkeit des Werkstückträgers 12 im Bereich des Ferromagneten 20 ermitteln. Dann ist es möglich, die Geschwindigkeit des Werkstückträgers 12 auf einen vorbestimmten Wert zu regeln.The structure-borne sound wave, referring to the unit 24 can be detected by an arrangement of ferromagnetic metal strip, permanent magnet and detection coil, namely, it induces a current in this coil. The unit 24 can measure the time interval between the emission of the current pulses and the reception of the Ant word signals, namely detect the induced due to the structure-borne sound wave in the detection coil current. This time interval depends on the running time, namely on the duration of the current pulses from the unit 24 to the location of the permanent magnet 26 and the duration of the structure-borne sound wave from the location of the permanent magnet 26 to the device 24 back. Thus, the time interval between the coupling of the current pulses and the receipt of the response signals from the position of the permanent magnet 26 dependent. This measurement information is the control unit 18 fed. If the measurement is repeated, the control unit can 18 the speed of the workpiece carrier 12 in the area of the ferromagnet 20 determine. Then it is possible the speed of the workpiece carrier 12 to regulate to a predetermined value.

Durch diese Regelung wird ein besonders stabiler Transport von Werkstückträgern 12 und 12' in Transfervorrichtungen ermöglicht. Aus dem gemessenen zeitlichen Abstand kann wegen der Positionsinformation auch auf einen Kommutierungswinkel zurückgeschlossen werden, und die Steuereinheit 18 kann den Linearmotor mit einem entsprechenden Signal beaufschlagen, so dass der Werkstückträger 12 auch wegen geeigneter Wahl des Kommutierungswinkels besonders stabil läuft.This regulation ensures a particularly stable transport of workpiece carriers 12 and 12 ' in transfer devices. From the measured time interval can be deduced due to the position information on a commutation angle, and the control unit 18 can apply a corresponding signal to the linear motor so that the workpiece carrier 12 also runs particularly stable due to a suitable choice of the commutation angle.

Die Ferromagneten 20 bzw. 20' ragen über den Bereich der Linearmotor-Primärteile hinaus. Es ist möglich, das sie bis in den Bereich eines in der FIG. nicht gezeigten Förderbands ragen, über welches die Werkstückträger 12 und 12' zugeführt werden. Dann ist es möglich, die Position und Geschwindigkeit der Werkstückträger 12, 12' bereits zu erfassen, bevor sie das Förderband verlassen, so dass in der Transfervorrichtung ein Linearmotor-Primärteil 16 bzw. 16' entsprechend angesteu ert werden kann, damit der einlaufende Werkstückträger 12 und 12' möglichst mit kontinuierlicher Bewegung weitertransportiert wird.The ferromagnets 20 respectively. 20 ' protrude beyond the range of linear motor primary parts. It is possible that they extend into the region of a in FIG. not shown conveyor belts protrude, over which the workpiece carrier 12 and 12 ' be supplied. Then it is possible the position and speed of the workpiece carrier 12 . 12 ' already detect before they leave the conveyor belt, so that in the transfer device, a linear motor primary section 16 respectively. 16 ' can be accordingly angesteu ert, thus the incoming workpiece carrier 12 and 12 ' as far as possible transported with continuous movement.

Das Funktionsprinzip einer Positionsmessung bei einer gegenüber der in 1 gezeigten Transfervorrichtung 10 abgewandelten Transfervorrichtung wird im Folgenden nun anhand von 2 erläutert. In 2 nicht gezeigte Bauteile der Transfervorrichtung (insbesondere das Linearmotor-Primärteil und die Steuereinheit zum Steuern desselben) sollen sich nicht von den entsprechenden Bauteilen herkömmlicher Transfervorrichtungen, wie auch in 1 gezeigt, unterscheiden. Ein Werkstückträger 12'' bewegt sich in Richtung des Pfeils 14''. An dem Werkstückträger 12'' ist ein Reflektor, insbesondere Spiegel, 28 angebracht. Der Spiegel 28 ist leicht gekippt, so dass seine Flächennormale nicht in Richtung des Pfeils 14'' zeigt. Nun ist in der Transfervorrichtung eine Sende-/Empfangseinrichtung 30 bereitgestellt, welche Lichtsignale 32 in demselben Winkel zur Bewegungsrichtung des Werkstückträgers 12'' gemäß dem Pfeil 14'' aussendet wie der Spiegel 28 gekippt ist. Der Lichtstrahl 32 wird aus diesem Grund bei Bewegung des Werkstückträgers 12'' gemäß dem Pfeil 14'' zu der Sende-/Empfangseinrichtung zurückreflektiert. In an sich bekannter Weise (wie z. B. in dem Buch von Th. Burkhardt, A. Feinäugle, S. Ferican, A. Forkl, "Lineare Weg- und Abstandssensoren", 2004, insbesondere auf Seite 49 bzgl. Abbildung 30 beschrieben) wird nun die Lichtlaufzeit erfasst, also der zeitliche Abstand zwischen dem Aussenden des Lichtstrahls durch die Sende-/Empfangseinrichtung 30 und dem Empfangen des Lichtstrahls. Die Lichtlaufzeit ist nun genau von der Position des Werkstückträgers 12'' abhängig, denn diese Position bestimmt auch die Luftstrecke, die das Licht durchläuft.The functional principle of a position measurement with respect to the in 1 shown transfer device 10 modified transfer device will now be described with reference to 2 explained. In 2 not shown components of the transfer device (in particular the linear motor primary part and the control unit for controlling the same) should not be affected by the corresponding components of conventional transfer devices, as well as in 1 shown differ. A workpiece carrier 12 '' moves in the direction of the arrow 14 '' , On the workpiece carrier 12 '' is a reflector, especially mirrors, 28 appropriate. The mirror 28 is slightly tilted, so its surface normal is not in the direction of the arrow 14 '' shows. Now, in the transfer device, a transmitting / receiving device 30 provided which light signals 32 at the same angle to the direction of movement of the workpiece carrier 12 '' according to the arrow 14 '' emits like the mirror 28 is tilted. The light beam 32 For this reason, when the workpiece carrier moves, it becomes 12 '' according to the arrow 14 '' is reflected back to the transceiver. In a manner known per se (such as in the Book by Th. Burkhardt, A. Feinäugle, S. Ferican, A. Forkl, "Linear Displacement and Distance Sensors", 2004, especially on page 49 with reference to FIG. 30), the light transit time is now detected, ie the time interval between the emission of the light beam by the transmitting / receiving device 30 and receiving the light beam. The light runtime is now exactly the position of the workpiece carrier 12 '' dependent, because this position also determines the air gap, which passes through the light.

Der Spiegel 28 muss im Regelfall leicht gekippt sein, weil die Sende- und Empfangseinrichtung sonst den Werkstückträger 12'' beim Transport hindern würde. Die Größe des Spiegels 28 bestimmt den theoretisch möglichen Positionsmessbereich, denn der Lichtstrahl 32 trifft je nach Position des Werkstückträ gers 12'' auf unterschiedlichen Stellen des Spiegels 28 auf. Der theoretisch mögliche Messbereich ist in 2 durch den Doppelpfeil 34 dargestellt. Die linke Pfeilspitze gibt die Stelle an, an der der Lichtstrahl 32 gerade noch auf das in 2 untere Ende des Spiegels 28 auftrifft, und die rechte Pfeilspitze gibt den Punkt an, an dem der Lichtstrahl 32 gerade an dem in 2 oberen Ende des Spiegels 28 auftrifft.The mirror 28 usually has to be slightly tilted, because the transmitting and receiving device otherwise the workpiece carrier 12 '' would hinder during transport. The size of the mirror 28 determines the theoretically possible position measuring range, because the light beam 32 meets depending on the position of the Werkstückträ gers 12 '' in different places of the mirror 28 on. The theoretically possible measuring range is in 2 through the double arrow 34 shown. The left arrowhead indicates where the light beam is 32 just on the in 2 lower end of the mirror 28 and the right arrowhead indicates the point at which the light beam hits 32 just at the in 2 upper end of the mirror 28 incident.

Anstatt mit Licht kann eine nach Art der 2 gebaute Anordnung auch mit Schall, insbesondere mit Ultraschall arbeiten.Instead of using light, one can by type 2 built arrangement also work with sound, especially with ultrasound.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- http://www.mtssensor.de/fileadmin/medien/downloads/mts_messprinzip.pdf [0008]
- Book by Th. Burkhardt, A. Feinäugle, S. Ferican, A. Forkl, "Linear Displacement and Distance Sensors", 2004, especially on page 49 [0033]

Claims

Contraption ( 10 ) for moving at least one mobile object ( 12 . 12 ' . 12 ' ) with a linear motor primary part ( 16 . 16 ' ) and with a control unit ( 18 . 18 ' ) for controlling the linear motor primary part ( 16 . 16 ' ), characterized in that the device ( 10 ) one with the control unit ( 18 . 18 ' ) coupled position measuring device ( 20 . 24 ; 20 ' . 24 '; 30 ), comprising: - means ( 24 . 24 '; 30 ) for transmitting signals, - means ( 24 . 24 '; 30 ) for detecting response signals to the transmitted signals, - means ( 24 . 24 '; 30 ) for detecting the time interval between the transmission of signals and the detection of the response signals to them, - means ( 24 . 24 '; 30 ) for deriving the position of a mobile object ( 12 . 12 ' . 12 '' ), which has a means ( 26 . 26 '; 28 ) is provided for generating or influencing the response signals, from the detected time interval.

Contraption ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the means ( 30 ) for sending signals over the air to a moving object ( 12 '' ).

Contraption ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the means ( 30 ) for emitting signals light signals ( 32 ) and the funds ( 30 ) for detecting the of a mirror ( 28 ) on a moving object ( 12 ' ) reflected light signals ( 32 ) to capture.

Contraption ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the position measuring device comprises an extended body ( 20 . 20 ' ) on which the moving objects ( 12 . 12 '' ) and that the means for transmitting signals are used as a means ( 24 . 24 ' ) for coupling signals into the extended body ( 20 . 20 ' ) are formed.

Contraption ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the expanded body ( 20 . 20 ' ) ferromagnetic is that the means ( 24 . 24 ' ) for injecting current pulses into the protruded body ( 20 . 20 ' ) and that the funds ( 24 . 24 ' ) for detecting for detecting by a at a moving object ( 12 . 12 ' ) permanent magnets ( 26 . 26 ' ) in response to the current pulses in the expanded body ( 20 . 20 ' ) used body sound wave serve.

Contraption ( 10 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the expanded body ( 20 . 20 ' ) has at least one curved portion.

Contraption ( 10 ) according to one of claims 4 to 6, characterized in that it comprises a conveyor belt leading to the linear motor primary part and the extended body extends as far as an end section of the conveyor belt.

Contraption ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit ( 18 ) is adapted to position information from the position measuring device ( 18 . 18 ' ) and from this a) the speed of the mobile object ( 12 . 12 ' ) and / or b) a desired commutation angle for the current with which the linear motor primary part ( 16 . 16 ' ) to derive.

Contraption ( 10 ) according to claim 8, wherein the control unit ( 18 . 18 ' ) is designed to correct dependent on the position of the movable object dependent dead times in deriving the target commutation angle.

Contraption ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the linear motor is a long-stator linear motor.

Contraption ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a transfer device ( 10 ) for workpiece carriers ( 12 . 12 ' ).

Method for transporting workpiece carriers ( 12 . 12 ' ) with a transfer device, in which the speed of the workpiece carrier is controlled.

Method for transporting workpiece carriers ( 12 . 12 ' ) according to claim 12, with a transfer device ( 10 ) according to claim 11, wherein repeatedly the position of a workpiece carrier ( 12 . 12 ' ) is detected by the control unit ( 18 . 18 ' ) is deduced their speed, and in which the control unit ( 18 . 18 ' ) the linear motor primary part ( 16 . 16 ' ) is supplied with such a current that the speed is regulated to a desired value.