CN109422079B

CN109422079B - 输送系统

Info

Publication number: CN109422079B
Application number: CN201710751800.0A
Authority: CN
Inventors: 蔡清雄; 吕杰锽; 钟啟闻
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2037-08-28
Also published as: US20190062066A1; US10364103B2; CN109422079A

Abstract

一种输送系统，包括至少一移动载台、一轨道、一控制电路以及一驱动器。移动载台设置有多个磁铁以及光学尺。轨道用以导载移动载台，并包括设置有多个组霍尔传感器模块的第一加工区以及设置有霍尔传感器模块以及读头模块的第二加工区。当移动载台位于第一加工区时，致使霍尔传感器模块产生第一感测信号。当移动载台位于第二加工区时，致使霍尔传感器模块产生第一感测信号以及致使读头模块产生第二感测信号。控制电路根据第一感测信号以及第二感测信号判断移动载台的位置，并产生驱动信号。驱动器根据驱动信号驱动线圈绕组。

Description

输送系统

技术领域

本发明是有关于一种输送系统，特别是有关于一种具有精密加工区以及非精密加工区的输送系统。

背景技术

于工业4.0的需求下，由于线性马达相较于旋转电机具有线型运动以及直接驱动的特性，因此可被应用输送系统上。然而，由于现有的定速型输送带其定位的精度较低，因此于需要执行精密操作时，必须通过机械手将产品移至生产线外的另一工作台以进行精密加工，如此将造成制造成本的提高并降低生产线的效率。此外，目前现有的主动式输送系统，其移动载台的移动皆受到线材的限制，且配线较为复杂，定位亦较不准确，故亦不适合于生产在线直接执行精密加工。因此，如何提高主动式输送系统的定位精准度以及简化精密加工的流程为目前所需解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明一实施例提供一种输送系统，包括至少一移动载台、一轨道、一控制电路以及一驱动器。移动载台设置有多个磁铁以及一光学尺。轨道具有多个线圈绕组设置于其中，用以导载移动载台。其中，轨道更包括一第一加工区以及一第二加工区。第一加工区设置有多个组霍尔传感器模块。第二加工区设置有霍尔传感器模块以及一读头模块。其中，当移动载台位于第一加工区时，致使霍尔传感器模块藉由感测磁铁以产生一第一感测信号。其中，当移动载台位于第二加工区时，致使霍尔传感器模块藉由感测磁铁以产生第一感测信号以及致使读头模块藉由感测光学尺以产生一第二感测信号。控制电路用以根据接收到的第一感测信号以及第二感测信号判断移动载台位于第一加工区或者第二加工区，并根据移动载台的一位置控制线圈绕组的通电情况以及产生一驱动信号。驱动器用以根据驱动信号驱动线圈绕组。

本发明另一实施例提供一种移动载台控制方法，适用于一输送系统，输送系统包括至少一移动载台、一轨道、一控制电路以及一驱动器，其中移动载台设置有多个磁铁以及一光学尺，以及轨道具有多个线圈绕组设置于其中且包括一第一加工区以及一第二加工区，第一加工区设置有多个组霍尔传感器模块，以及第二加工区设置有霍尔传感器模块以及一读头模块，步骤包括：通过多个组霍尔传感器模块藉由感测移动载台的磁铁以产生一第一感测信号；通过一读头模块藉由感测移动载台的光学尺以产生一第二感测信号；通过控制电路根据第一感测信号以及第二感测信号判断移动载台位于第一加工区或者第二加工区；通过控制电路根据移动载台的一位置控制线圈绕组的通电情况，并产生一驱动信号；通过驱动器根据驱动信号驱动线圈绕组。

附图说明

图1显示根据本发明一实施例所述的输送系统的示意图。

图2显示根据本发明一实施例所述的轨道配置的示意图。

图3A、3B显示根据本发明一实施例所述的仅具有一个读头的读头模块的示意图。

图4A、4B显示根据本发明一实施例所述的具有至少两个读头的读头模块的示意图。

图5A、5B显示根据本发明一些实施例所述的光学尺的示意图。

图6显示根据本发明一实施例所述的读头模块内部电路的示意图。

图7显示根据本发明一实施例所述的移动载台控制方法的流程图。

其中，附图标记：

100～输送系统

110～移动载台

120～轨道

121、310、410～第一加工区

122、320、420～第二加工区

123～霍尔传感器模块

124～读头模块

125～线圈绕组

130～控制电路

140～开关电路

150～驱动器

310～第一加工区

320～第二加工区

410～第一加工区

420～第二加工区

610～内部电路

611～电流电压转换电路

612～放大器

613～特殊应用集成电路

A、B、C1、Z～光学尺轨迹

I、Ia、Ib～移动载台起点

II、IIa、IIb～移动载台终点

S701～S705～步骤流程

具体实施方式

有关本发明的输送系统以及移动载台控制方法适用的其他范围将于接下来所提供的详述中清楚易见。必须了解的是下列的详述以及具体的实施例，当提出有关输送系统以及移动载台控制方法的示范实施例时，仅作为描述的目的以及并非用以限制本发明的范围。

图1显示根据本发明一实施例所述的输送系统的示意图。输送系统100包括置至少一移动载台110、一轨道120、一控制电路130、一开关电路140以及一驱动器150。移动载台110沿着轨道120移动，具有多个永久磁铁以及一光学尺(或者磁性尺)设置于其上。其中，移动载台110上的磁体以磁极S极以及N极交替排列的方式沿着移动载台110的一移动方向设置。轨道120设置有多个线圈绕组125，线圈绕组125由线圈缠绕着磁芯所构成，并沿着移动载台110的移动方向排列。其中，线圈绕组125与移动载台110的永久磁铁相向设置。图2显示根据本发明一实施例所述的轨道配置的示意图。于此实施例中，轨道120可包括第一加工区121以及第二加工区122，分别用以对进入加工区的移动载台110执行不同的加工作业，例如第一加工区121用以执行一般加工作业以及第二加工区122用以执行精密加工作业。值得注意的是，尽管此实施例中包括两个第一加工区121以及两个第二加工区122，但第一加工区121以及第二加工区122的数量可根据作业需求进行调整，并不以此为限。其中，第一加工区121中设置有多个组霍尔传感器模块123，而第二加工区122中除了设置有多个组霍尔传感器模块123外，更可额外包括一读头模块(read head module)124。根据本发明一实施例，霍尔传感器的感测精度约为10～100μm，以及光学尺的感测精度约为0.1～9μm。此外，值得注意的是，第二加工区122的作业区域长度必须大于相邻两个霍尔传感器模块123的间距，以避免移动载台110进入第二加工区122中时，控制电路130无法通过霍尔传感器模块123得知移动载台110的精确位置。其中，作业区域长度表示执行一个完整的加工过程的距离。每个霍尔传感器模块123由三个霍尔传感器所构成，且相邻的两个霍尔传感器之间的相位差为120度。当移动载台110通过霍尔传感器模块123时，霍尔传感器模块123因磁场产生变化而输出一第一感测信号至控制电路130，控制电路130再根据具有不同相位的第一感测信号的插补判断移动载台110的位置。读头模块124设置于第二加工区122的起始位置，用以感测移动载台110上的光学尺，并于感测到光学尺时输出第二感测信号至控制电路130。其中，控制电路130皆通过有线的方式与霍尔传感器模块123以及读头模块124的每一者连接，以接收感测信号。控制电路130于接收到第一感测信号和/或第二感测信号后，即可根据第一感测信号以及第二感测信号确定移动载台110的位置，并更可进一步地计算移动载台110的移动方向以及移动速度，以控制开关电路140开启线圈绕组125的开关。驱动器150用以对线圈绕组125通电，使得线圈绕组125与移动载台110的永久磁铁之间产生吸引力，以使移动载台110沿着轨道120移动。

值得注意的是，霍尔传感器模块123的排数、控制电路130的处理程序次数、以及开关电路140与驱动器150的个数与移动载台110的个数有关。举例来说，当移动载台110的个数为一个时，霍尔传感器模块123的排数为三排、控制电路130仅须执行一次处理程序、以及开关电路140与驱动器150的个数皆为一个。然而，当移动载台110的个数为两个时，霍尔传感器模块123的排数则变成六排、控制电路130必须执行两次处理程序、且开关电路140与驱动器150的个数则增加为两个，以此类推。

根据本发明一实施例，读头模块124中读头的个数可由精密加工区122中同时欲处理的移动载台110的个数或者第二加工区122的作业区域长度决定。举例来说，当第二加工区122中同一时间内仅会对单一个移动载台110进行加工处理或者第二加工区122的作业区域长度约为移动载台110的载台长度时，第二加工区122中的读头模块则可仅设置一个读头124。举例来说，如图3A所示，移动载头110的移动方向为由左至右(如箭头方向所示)，而读头124设置于第二加工区320的起始位置(即移动载台110进入第二加工区320的位置)。当读头124感测到光学尺时(即点I通过读头124)，读头124开始输出对应于光学尺的A、B两个轨道的信号并进行累加，以产生如图3B所示的第二感测信号。控制电路130即可根据所累加的值更精准地定位移动载台110的位置。值得注意的是，如图3B所示的对应于增量型光学尺的信号仅为本发明的一实施例，但亦可为其它类型的光学尺(例如绝对型光学尺等)，并非以此为限。

根据本发明另一实施例，当第二加工区122于同一时间内欲对两个以上的移动载台110进行加工处理或者第二加工区122的作业区域长度大于移动载台110的载台长度时，第二加工区122中的读头模块则需要两个以上的读头以更精确地判断每个移动载台110个别的位置。举例来说，如图4A所示，移动载头110的移动方向为由左至右(如箭头方向所示)，而读头124a设置于第二加工区420的起始位置(即移动载台110进入第二加工区420的位置)，而读头124b系设置于与124a相隔一既定间距的位置。其中，上述既定间距小于移动载台110的长度，且每个读头之间的间距相等。当读头124a感测到光学尺时(即点I通过读头124)，读头124开始输出对应于光学尺的A、B两个轨道的信号并进行累加，以产生如第4B图所示的第二感测信号。如图4B所示，当读头124b感测到光学尺时，由于两个读头之间的间距小于移动载台110的长度，故会产生一重叠的区域(即介于Ib～IIa之间的区域)，如此控制电路130即可准确地通过读头模块124准确地定位移动载台110于第二加工区122的位置。此外，当第二加工区320欲同时对两个以上的移动载台110进行加工处理时，控制电路130可于判断点II通过读头124a后，即致能开关电路140以及驱动器150将另一移动载台移动进入第二加工区320，以提高生产线的效率。

图5A、5B显示根据本发明一些实施例所述的光学尺的示意图。如图5A所示，当光学尺为增量型光学尺时，光学尺上可包括藉由两个光线传感器A、B感测的感测元件间距的轨迹(track)”A,B”、以及代表原点信号(index)的轨迹”Z”。其中，原点信号用以宣告光学尺的进入。除此之外，如图5B所示，光学尺更可额外包括另一轨迹”C1”，用以表示对应于不同移动载台的编码图案。如此，当输送系统中具有多个个移动载台时，控制电路130更可追踪每个移动载台所分别对应的确切位置。

值得注意的是，读头中的传感器的数量与轨迹的数量相同。举例来说，如图5A所示，当光学尺具有两个轨迹时，则读头中的传感器的数量为两个。以及，如图5B所示，当光学尺具有三个轨迹时，则读头中传感器的数量为三个。

请参阅图6。图6显示根据本发明一实施例所述的读头模块内部电路的示意图。如图所示，读头模块124a所对应的内部电路610可包括电流电压转换电路611、放大器612以及特殊应用集成电路(ASIC)613。其中，每个读头的特殊应用集成电路可彼此进行沟通，以及自特殊应用集成电路输出的每个感测信号皆包括代表该读头的一特定判断信号，以供控制电路130辨识感测信号是由哪个读头所输出。

图7显示根据本发明一实施例所述的移动载台控制方法的流程图。于步骤S701，于第一加工区或者第二加工区中通过霍尔传感器模块感测移动载台的磁铁以产生第一感测信号。于步骤S702，于第二加工区中通过读头模块感测移动载台的光学尺以产生一第二感测信号。于步骤S703，控制电路根据第一感测信号以及第二感测信号决定移动载台的位置。于步骤S704，控制电路根据位置控制线圈绕组的通电情况，并产生驱动信号。于步骤S705，驱动器根据驱动信号驱动线圈绕组以致使移动载台于轨道上移动。

综上所述，根据本发明所提出的输送系统以及移动载台控制方法，由于移动载台上仅具有磁铁以及光学尺，因此移动载台并不需要任何线材(例如信号线、电力线等)，如此移动载台于轨道上的移动将不会受到线材的限制，亦不会产生线缠绕的问题，且当原有的输送系统欲进行重新规划时，仅需要重新改变定子的配置，而不需考虑移动载台的布线。此外，通过精密加工区以及非精密加工区的规划，使得移动载台的移动精准度可更进一步地提高，如此将可直接于输送轨道上进行精密加工，而不需要将产品移动至额外的加工区，进而减少制造成本并提升生产线的效能。

以上叙述许多实施例的特征，使所属技术领域中具有通常知识者能够清楚理解本说明书的形态。所属技术领域中具有通常知识者能够理解其可利用本发明揭示内容为基础以设计或更动其他制程及结构而完成相同于上述实施例的目的及/或达到相同于上述实施例的优点。所属技术领域中具有通常知识者亦能够理解不脱离本发明的精神和范围的等效构造可在不脱离本发明的精神和范围内作任意的更动、替代与润饰。

Claims

1.一种输送系统，其特征在于，包括：

至少一移动载台，设置有多个磁铁以及一光学尺；

一轨道，具有多个线圈绕组设置于其中，用以导载上述移动载台，其中上述轨道更包括：

一第一加工区，设置有多组霍尔传感器模块；以及

一第二加工区，设置有上述霍尔传感器模块以及一读头模块；

其中，当上述移动载台位于上述第一加工区时，致使上述霍尔传感器模块藉由感测上述磁铁以产生一第一感测信号；以及

其中，当上述移动载台位于上述第二加工区时，致使上述霍尔传感器模块藉由感测上述磁铁以产生上述第一感测信号以及致使上述读头模块藉由感测上述光学尺以产生一第二感测信号；

一控制电路，用以根据接收到的上述第一感测信号以及上述第二感测信号确定移动载台的位置，并判断上述移动载台位于上述第一加工区或者上述第二加工区，并根据上述移动载台的一位置控制上述线圈绕组的通电情况以及产生一驱动信号；以及

一驱动器，用以根据上述驱动信号驱动上述线圈绕组；

其中，所述第一加工区为非精密加工区，所述第二加工区为精密加工区。

2.如权利要求1所述的输送系统，其特征在于，上述霍尔传感器模块沿着上述移动载台的一移动方向等间距地设置，以及上述霍尔传感器模块的每一者由三个霍尔传感器所构成，且上述霍尔传感器之间的相位差为120度。

3.如权利要求1所述的输送系统，其特征在于，上述第二加工区的一作业区域长度大于两个上述霍尔传感器模块的一间距。

4.如权利要求1所述的输送系统，其特征在于，当上述第二加工区的一作业区域长度小于上述移动载台的一载台长度时，上述读头模块仅具有一个读头，且上述读头设置于上述第二加工区的一起始位置。

5.如权利要求1所述的输送系统，其特征在于，当上述第二加工区的一作业区域长度大于或者等于上述移动载台的一载台长度时，上述读头模块具有至少两个读头，且上述读头自上述第二加工区的一起始位置沿着上述移动载台的一移动方向等间距地设置。

6.如权利要求1所述的输送系统，其特征在于，上述光学尺具有一第一轨迹以及一第二轨迹，上述第一轨迹由感测元件间距构成，以及上述第二轨迹为对应于该光学尺的一编码图案。

7.如权利要求1所述的输送系统，其特征在于，上述第一加工区的感测精度为10～100μm，以及上述第二加工区的感测精度为0.1～9μm。