ES2249514T3 - Sistema de cinta transportadora modular con multiples elementos moviles bajo control independiente. - Google Patents

Abstract

Sistema de transporte modular 20 compuesto por n secciones de pista interconectadas, que conforman una pista substancialmente continua (24), en el que cada sección de pista (26) consta de una armadura de estator (32) dotada de una pluralidad de bobinas controlables individualmente (35), dispuestas substancialmente a lo largo de todo la sección de pista; una pluralidad de elementos móviles (22) que recorren la pista continua (24) por separado e independientemente, dotado cada elemento móvil (22) de al menos dos imanes generadores de empuje (26) dispuestos en una secuencia alternativa norte y sur y dispuestos cara a cara con las armaduras de estator (32) de las secciones de pista (26). n controladores de sección de pista (90), uno por sección de pista (26), para regular y conmutar las bobinas (35) de la correspondiente armadura de estator (32) a fin de producir un esfuerzo magnetomotriz móvil por separado para cada elemento móvil (22) ubicado en la correspondiente sección de pista (26); y unmedio de comunicación (92) como interfaz entre los controladores de sección (90) de secciones de pista adyacentes (26).

Description

Sistema de cinta transportadora modular con múltiples elementos móviles bajo control independiente.

Campo de la invención

La invención en general se refiere a sistemas de cinta transportadora, específicamente a cintas transportadoras en el modo de motores lineales modulares que tienen múltiples elementos móviles con control independiente.

Antecedentes de la invención

Hay una variedad de limitaciones fundamentales en cintas transportadoras convencionales, muy conocidas, que emplean una cinta para transportar pallets entre estaciones de proceso. En primer lugar, la velocidad de la cinta es normalmente muy limitada. Esto es principalmente debido al hecho de que los contenedores son normalmente detenidos, por ejemplo, para ser procesados en una estación de proceso, por mecanismo de parada mecánico. Por lo tanto, si la cinta transportadora opera a una velocidad alta, el fuerte impacto en un pallet en la parada mecánica, es probable que, cualesquiera sean los objetos transportados, sean golpeados. En segundo lugar, no es generalmente posible variar la aceleración ni los perfiles de velocidad para pallets individuales. Por ejemplo, si un primer pallet está vacío y un segundo está lleno con objetos delicados, no es generalmente posible acelerar agresivamente el primer pallet a una velocidad alta y a la vez controlar el segundo pallet usando unos perfiles de velocidad y aceleración más suaves. Esta limitación afecta el tiempo de residencia y posiblemente el ciclo de procesado de una línea de producción. En tercer lugar, la cinta transportadora no es normalmente bidireccional, lo que puede resultar en un diseño no optimizado de la línea de producción. Cuarto, la cinta transportadora, normalmente, proporciona poca flexibilidad o capacidad de ser programada, como permitir cambiar muy rápidamente la situación de las estaciones de procesado. Por último, la posibilidad de adquisición de datos proporcionada por la cinta transportadora está muy limitada. Por ejemplo, es normalmente imposible saber dónde está colocados los pallets y sus cargas, a lo largo de toda la cinta transportadora y en todo momento. Por tanto, por ejemplo, puede ser difícil saber cuantos pallets están en cola en una estación en particular. Por estas y otras razones, una la cinta transportadora que tiene múltiples elementos móviles o pallets, sustancialmente, control independiente, puede ser deseable para varios tipos de aplicaciones.

Sistemas de cintas transportadoras que tienen múltiples pallets bajo control sustancialmente independiente son conocidos, pero sufren de varias limitaciones. Por ejemplo, US 4,841,869, concedida el 27 de junio de 1989 a Takeuchi et al. Divulga un sistema de cinta transportadora que utiliza un motor de inducción lineal, que comprende un carro transportador y un raíl guía, móvil, para soportar el carro transportador. El raíl guía incluye bobinas primarias dispuestas en cada estación de carga y descarga para detener y reanudar el carro transportador, dos bobinas primarias adyacentes a extremos opuestos de la estación, la bobina primaria para decelerar el carro transportador que debe ser detenido por la bobina de la estación primaria y para acelerar el carro transportador que ha comenzado desde la estación a una velocidad determinada, y una variedad de bobinas primarias aceleradoras intermedias dispuestas entre dos estaciones adyacentes para acelerar el carro transportador para mantener a éste último a la velocidad de circulación prefijada.

Una desventaja importante del sistema de Takeuchi et al. es que los carros o pallets no pueden ser posicionados para pararse en ningún punto a lo largo de la cinta transportadora, excepto cuando los motores lineales han sido dispuestos para tal fin. Esto provoca que el cambio de la localización de la estación sea una tarea complicada. Además, el sistema es incapaz de localizar un pallet en movimiento en un momento dado. A la vista de estas limitaciones, el sistema de Takeuchi et al. no consiste en un sistema verdaderamente independiente y con control total de los múltiples elementos en movimiento.

U.S. 5,023,495, concedida el 11 de junio de 1991 a Osaka et al., divulga un motor de corriente continua lineal sin escobilla de tipo de imán móvil, teniendo diversos elementos móviles dispuestos para un movimiento a lo largo de una pista. La pista incluye una armadura de estator sin núcleo teniendo una pluralidad de bobinas contiguamente dispuestas. Cada elemento móvil incluye un imán que genera un campo impulsor del movimiento teniendo polos magnéticos contiguos P de polaridad norte y sur alternada (por ejemplo, imán multipolar) teniendo un lado encarado a la armadura del estator. Cada elemento móvil puede incluir un imán multipolar detector de posición. La pista incluye una fila de sensores de posición y cada fila de sensores de posición sirve para detectar los polos magnéticos de sólo el localizador magnético de un elemento móvil correspondiente. Los sensores de posición son usados en circuitos de control para generar una corriente eléctrica en la armadura del estator para desplazar los elementos móviles en direcciones predeterminadas, por separado e independientemente.

El sistema de Osaka et al. tiene también varias desventajas, particularmente con respecto a la modularidad o las propiedades escalables del sistema. Primero, debido al hecho de que se requiera una pista separada de sensores de posición para cada elemento móvil, el sistema sólo puede acomodar un número relativamente pequeño de elementos móviles. Segundo, la longitud del motor lineal está limitada por un mecanismo de servocontrol, descrito como un único microcomputador, el cual sólo puede procesar y acomodar un número limitado de sensores de posición así como los circuitos de control que generan la corriente eléctrica asociada. Tercero, el uso de detectores de posición magnéticos proporciona una resolución relativamente pobre a la hora de medir la posición del elemento en movimiento. Cuarto, la disposición de la armadura del estator es esencialmente la de un motor paso a paso los cuales presentan una reluctancia magnética desigual a lo largo de la armadura del estator, resultando en una efecto relativamente apreciable del movimiento de las ruedas dentadas y una producción de movimiento a golpes. Finalmente, el diseño del núcleo de la armadura del estator también resulta en un producción relativamente baja de movimiento a golpes que puede no ser adecuada para aplicaciones usuales de sistemas de cinta transportadora.

La solicitud de patente EP 0 294 541 describe un sistema de transportador modular con una pluralidad de tramos o secciones de pista (... n-1, n, n+1...) con la capacidad de controlar una pluralidad de pallets separados e independientes. Las secciones de pista se comunican con un único controlador central, el cual realiza todos los cálculos de control, en base a la información de la posición de los pallets que le envía cada uno de las secciones de pista. El controlador central devuelve los parámetros de control (como la velocidad del pallet y la fuerza que se ha de aplicar) a un control de lógica en la respectiva sección de pista y dicho control de lógica determina la señal de fase que se ha de aplicar a la armadura.

Las patentes estadounidenses 4,926,753 y 5,118,055 y la solicitud de patente alemana 42,29,278 divulgan diseños concretos de sistemas de transportadores.

Resumen de la invención

La invención intenta evitar muchas de las limitaciones del estado de la técnica actual, para proporcionar un sistema transportador dotado de múltiples elementos móviles bajo control independiente, y concretamente un sistema transportador de dicha clase que se puede construir a partir de secciones discretas y autónomas de pista modular, con pocas limitaciones prácticas con respecto a la longitud del sistema transportador o al número de pallets controlados por el mismo.

De acuerdo con la invención, se proporciona un sistema transportador modular compuesto por n secciones de pista interconectadas, que conforman una pista substancialmente continua, en el que cada sección de pista consta de una armadura de estator dotada de una pluralidad de bobinas controlables individualmente, dispuestas substancialmente a lo largo de todo la sección de pista; una pluralidad de elementos móviles que recorren la pista continua por separado e independientemente, dotado cada elemento móvil de al menos dos imanes generadores de empuje dispuestos en una secuencia alternativa norte y sur y dispuestos cara a cara con las armaduras de estator de las secciones de pista; n controladores de sección de pista, uno por sección de pista, para regular y conmutar las bobinas de la correspondiente armadura de estator a fin de producir un esfuerzo magnetomotriz móvil por separado para cada elemento móvil ubicado en la correspondiente sección de pista; y un medio de comunicación como interfaz entre los controladores de sección de secciones de pista adyacentes, caracterizado porque cada controlador de sección controla independientemente cada uno de los elementos móviles ubicados en su correspondiente sección de pista estableciendo una posición de cada elemento móvil y calculando un vector de fuerza para su aplicación a cada uno de los elementos móviles; y porque un controlador de sección concreto es operativo para utilizar los medios de comunicación a fin de transferir una responsabilidad servo para establecer la posición de un elemento móvil concreto a un controlador de sección adyacente cuando el elemento móvil concreto solapa las secciones de pista correspondientes, y porque cada uno de los elementos del par de controladores concretos y adyacentes proporciona al menos una señal reguladora de bobina al otro elemento de dicho par en el caso de que cualquier porción de los imanes del elemento móvil concreto abarcase cualquier porción de al menos una bobina ubicada en la sección de pista correspondiente al otro elemento de dicho par, a condición de que la responsabilidad de resolver la posición de dicho elemento móvil concreto aún no se hubiera transferido al otro elemento de dicho par.

Las formas especiales y particulares de la invención constituyen el objeto de las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de los dibujos

Los siguientes y otros aspectos de la invención se discuten en mayor detalle debajo, con referencia a los dibujos, proporcionados para una mejor descripción y de modo no limitante, en donde:

la Figura 1 es una vista isométrica de una porción de un sistema transportador modular, de acuerdo con la realización preferente, en el que diversos pallets se desplazan encima de una pista;

la Figura 2 es una vista ampliada del sistema mostrado en la Figura 1;

la Figura 3 es una vista en sección del sistema transportador modular, a lo largo de III-III según la Figura 1;

la Figura 4 es una vista en planta de un conjunto de bobinas individual de tipo multifase empleado en el sistema transportador de acuerdo con la realización preferente;

la Figura 5 representa un ciclo de conducción de una bobina individual mostrada en la Figura 4, en relación con el movimiento correspondiente de un pallet situado por encima de la misma de acuerdo con la realización preferente.

la Figura 6 es una ilustración esquemática de una arquitectura de distribución de control preferente, para controlar el sistema transportador de la Figura 1, y de cada sección del mismo

la Figura 7 es una ilustración esquemática del hardware de un circuito electrónico preferente usado para controlar cada uno de las secciones del sistema de transporte mostrados en la Figura 6;

la Figura 8 es una ilustración esquemática electrónica que ilustra varias porciones del circuito electrónico mostrado en la Figura 7 con mayor detalle;

la Figura 9 es una ilustración esquemática que muestra un sistema de servocontrol de acuerdo con la realización preferente para el control de pallets en cada sección del sistema transportador;

la Figura 10 es un diagrama de flujo de un bucle de control digital p.i.d de posición, empleado en el sistema de servocontrol de la Figura 9;

la Figura 11 es un diagrama de flujo que hace relación a un controlador de conmutación empleado en el sistema de servocontrol de la Figura 9;

la Figura 12 es un diagrama de un sistema preferente empleado por el sistema de servocontrol de la Figura 9 para desmultiplexar codificadores lineales espaciados a lo largo de cada sección del sistema transportador, con el objeto de encontrar la posición de un pallet determinado que se encuentra allí;

la Figura 13 es un diagrama de estado de transición, en relación con el esquema desmultiplexador de la Figura 12;

la Figura 14 es un diagrama de un sistema preferente para sincronizar los sistemas de servocontrol (mostrados en la Figura 9) de las secciones adyacentes del sistema transportador con el objeto de controlar suavemente el movimiento del pallet a través de los mismos;

y

la Figura 15 es un diagrama del estado de transición en relación con el diagrama de sincronización de la Figura 14.

Descripción detallada de los ejemplos de modos de realización

La Figura 1 muestra una porción de un sistema de transporte modular 20 de acuerdo con la realización preferente. El sistema 20 dispone de múltiples pallets o elementos móviles 22 (sólo se ilustra uno) obligados a recorrer una pista estacionaria, continua 24.

La descripción del sistema transportador 20 está organizado como sigue: (i) una introducción a los principios de operación; (ii) breve descripción de la estructura física del sistema, que comprende varias secciones de pista o unidades 26; (iii) descripción de una estructura electromagnética preferida del sistema; (iv) introducción a una arquitectura de control distribuida para el control del sistema; (v) descripción detallada de un sistema de servocontrol para cada unidad de pista 26; (vi) descripción detallada de un subsistema de servocontrol para detectar la posición de cada pallet 22 a lo largo de la unidad de pista 26; (vii) descripción detallada de un método de acuerdo con la realización preferente para sincronizar los sistemas de servocontrol de las secciones adyacentes de pista 26 cuando cualquier pallet pasa entre ellos.

Principio de operación

Refiriéndonos adicionalmente a las Figuras 2 y 3, cada pallet 22, como será explicado con mayor detalle más abajo, alberga una pluralidad de imanes 28 dispuestos para proveer un flujo magnético ilustrado por los vectores 30 y 31 orientados perpendiculares a la pista 24. La pista 24, como se explica debajo con mayor detalle, alberga a una armadura de estator 32 comprendiendo una pluralidad de bobinas insertadas firmemente 35 que son excitadas individualmente de forma que un flujo magnético inducido eléctricamente (ilustrado por los vectores 36 y 37) y producido por la armadura del estator 32, está localizado solamente por debajo de un pallet 22 determinado, para ser controlado, en una dirección perpendicular a él sin afectar a los pallets adyacentes. La fuerza motriz para el transporte de cada pallet 22 proviene de la fuerza magnetomotriz (FMM) producida por cada pallet y la armadura del estator, por ejemplo, por la tendencia para alinearse de los flujos magnéticos generados por la estator y el pallet. Los medios de servocontrol como se describe en mayor detalle debajo, permiten separar e independientemente FMMs móviles que se produzcan a lo largo de la longitud de la pista 24 para cada pallet, de manera de cada pallet 22 puede ser controlado individualmente con un perfil de trayectoria que es independiente de cualquier otro pallet. El sistema transportador utiliza un aparato para detectar la posición de un elemento en movimiento relativo a un elemento estacionario, de acuerdo con la invención. Los medios de servocontrol emplean un subsistema de detección de posición del pallet sin contacto, tal y como se describe en detalle más adelante. Por tanto, el transportador 20 puede estar clasificado estructuralmente de manera amplia como un motor lineal sin escobilla del tipo imán móvil, teniendo múltiples elementos móviles.

Estructura física

Mecánicamente, la pista 24 está compuesta de diversas secciones de pista o unidades 26 que están mecánicamente autocontenidas rápidamente y fácilmente separables unas de otras, de naturaleza modular. En la realización preferente, las unidades de pista 26 se montan en un sustrato (no mostrado) para quedarse mutuamente alineadas y contiguas a fin de conformar la pista 24. Esta característica preferente requiere que las bobinas 35 de la armadura del estator de una unidad de pista no se sobrepongan ni se proyecten encima de la armadura del estator de una unidad de pista adyacente, como se explica con mayor detalle más adelante. También, cada unidad de pista 26 alberga todo el circuito electrónico 38, requerido para controlar la unidad de pista.

Como se ve mejor en las Figuras 2 y 3, cada pallet 22 incluye una extensión 40 sobre la que es montada una tira 45 relativamente larga, graduada y ópticamente reflectante. La extensión 40 se dispone de manera que la tira reflectante 45 interactúa con cabezas ópticas 50 lectoras codificadoras lineales, sin contacto, montadas en una extensión 46 correspondiente, dependiendo de un muro lateral 48 de la pista 24. Con la ayuda del faldón 52, ésta estructura protege los componentes ópticos 45 y 50 del tráfico en la pista y ayuda en la protección de la luz ambiental, por ejemplo, interferencia lumínica o de ruido, y así que no se disparen equivocadamente las cabezas ópticas lectoras codificadoras lineales 50. Los componentes ópticos 45 y 50 son empleados en el subsistema de detección de la posición del pallet, explicado con mayor detalle más abajo. En este punto, debe ser apreciado que situando las cabezas lectoras 50 en la pista 24 y no en los pallets 22, los 22 no tropiezan de ninguna forma y por tanto, su movilidad no está restringida.

Cada pallet 22 dispone de ruedas cargadoras 54, que circulan a lo largo de los raíles 56 de la pista 24. Cada pallet también posee portadores de carga rápida 58 para restringir al pallet la estancia en los raíles 56 y mantener el alineamiento entre los componentes ópticos 45 y 50.

Estructura electromagnética

La estructura magnética de cada pallet 22 comprende al menos dos imanes capaces de impulsar el movimiento, dispuestos en una secuencia norte-sur alternada. El material imán permanente, que puede incluir neodimio-hierro-boro, Alnico y imanes de base cerámica (ferrita), es seleccionado de acuerdo con la densidad de huecos de aire requeridos y también de las dimensiones físicas de la estructura metálica del pallet. En el modo de realización preferido, cada pallet 22 lleva dos imanes permanentes 28 de neodimio-hierro-boro, espaciados entre ellos por el desplazamiento del polo P. Esto proporciona cada pallet un par de polos 60 del imán permanente que proporciona los vectores 30 y 31 de flujo magnético, apuntando en direcciones opuestas. Por razones explicadas un poco más abajo, y refiriéndonos adicionalmente a la Figura 5, el desplazamiento del polo P, es, preferentemente, aproximadamente igual a 2 x D / 3, en donde D es el ancho total del par de polos del imán permanente, y el ancho, W, de cada imán 28 es preferiblemente aproximadamente D/3. El par de polos del imán permanente 60 se sitúa contiguo a una pletina posterior magnética (Figura 2) y estos componentes se montan preferentemente en una cavidad 64 del pallet 22 de forma que los extremos 66 del cuerpo del pallet funcionen como polos muertos, que aislan magnéticamente el par de polos 60 del imán permanente del par de polos del imán permanente de cualquier pallet adyacente.

La estructura metálica de la armadura del estator 32 comprende una yunta 68, construida de acero eléctrico, que dispone de una pluralidad de puestos 70 substancialmente equidistantes, situados relativamente muy cerca unos de otros. Un espaciado representativo es de 3 mm y unas dimensiones de los puestos 70 son 1.5 x 7 x 75 mm. Las vueltas de las bobinas 35 de la armadura del estator están montadas en los puestos de la yunta.

Las vueltas de cada bobina están formadas (Figura 4) de dos patas 72 y 72' que están espacialmente distribuidas a lo largo de un número específico de puestos 70 de yunta 68. Las patas 72 y 72' proporcionan un flujo de campo magnético eléctricamente inducido, y los pares de polos que producen vectores de flujo 36 y 37, apuntan a direcciones opuestas. La distribución espacial de las patas 72 o 72' de la bobina, reducen el efecto de traqueteo causada por una reluctancia desigual y, en comparación a una pata de bobina o polo eléctrico inducido no distribuido espacialmente, permite un empuje más suave a lo largo de la armadura 32 del estator.

El puesto del polo eléctrico (Figura 5) de cada bobina 35 es sustancialmente igual al de el puesto del polo mecánico, P, de cada par de polos 60 de imán permanente del pallet. En el modo de realización preferido, la anchura de cada pata de bobina 72 o 72' es aproximadamente igual a la anchura, W, de cada imán permanente de pallet 28, en donde la anchura total de cada bobina 35 es aproximadamente igual a la anchura total, D, del par de polos 60 de imán permanente de pallet.

Las bobinas 35 están dispuestas como una secuencia de espirales o conjuntos de bobinas de tipo multifase, en donde las bobinas en cada conjunto están superpuestas de manera que los centros de las bobinas están espaciados a una distancia P/p, en el que p es el número de quasi-fases. La realización preferente, del modo mostrado en la Figura 2 y en la Figura 4 (que es una vista en planta de un conjunto de bobinas tomadas aisladamente), contiene una disposición del tipo de dos fases, en la que cada conjunto de bobinas del tipo multifase o espirales (de aquí en adelante llamadas "par de bobinas 75") comprende dos bobinas superpuestas 35 cuyos centros 76 y 77 se separan por una distancia P/2. Puesto que la distancia, W; de la pata 72 o 72' de cada bobina 35 es D/3, y la anchura del espacio interior vacío de la bobina de D/3, se verá, de las Figuras 2 y 4, que una de las paras 72 o 72' de cada bobina 35 en el par de bobinas 75 ocupa sustancialmente el espacio vacío interior 78 de la bobina correspondiente, de manera que no hay puestos 70 de yuntas sin llenar, separadas por el par de bobinas. Además, los pares de bobinas 75 son dispuestos para estar inmediatamente adyacentes unos de otros de forma que no hay puestos 70 de yuntas sin llenar en la región entre pares de bobinas. Esta disposición, en combinación con la distribución espacial de las vueltas de cada pata de bobina, permite a la armadura 32 del estator presentar una relativamente uniforme para minimizar los efectos de traqueteo.

Otra ventaja proporcionada por los conjuntos de bobinas o las espirales individuales de tipo multifase, recae en el hecho de que la pista 24 puede ser construida modularmente in secciones discretas como se describe arriba, de forma que ninguna bobina de un sección de estator se superpone, proyecta o de otra forma supera los límites de una sección de estator adyacente. Por el contrario, una espiral de estator de corriente alterna polifásica, tiene una bobina esencialmente sin fin superpuesta, de modo que esta disposición no permite la separación mecánica.

En realizaciones alternativas, un conjunto de bobinas puede comprender un pequeño segmento de una espiral polifásica de corriente alterna, preferentemente a condición de que la longitud de cada segmento sea aproximadamente igual a la longitud de la estructura magnética del pallet. Por tanto, una armadura de estator, de acuerdo con este diseño, comprende una serie de espirales polifásicas a corriente alterna controladas individualmente.

El circuito magnético proporcionado por el pallet y la armadura del estator es como sigue (Figura 2): el flujo magnético circula por el fondo 62 del pallet, a través de los imanes permanentes 28, a través de un hueco de aire y a través de los polos de la armadura del estator (por ejemplo, bobinas 35), a traves de la yunta 68, de vuelta a través de los polos del estator, y de vuelta a través de los imanes permanentes 28, volviendo al fondo 62 del pallet.

La Figura 5(b) ilustra un ciclo de conducción 80 para una bobina sencilla 35 de cualquier par de bobinas 75. La Figura 5(a) indica que el ciclo de conducción 80 comienza justo como un borde máximo 82 de un par de polos 60 de imán permanente de pallet (mostrados en línea continua) alcanza la vuelta superior exterior de la bobina 35 y termina justo como una borde trazador 84 del par de polos del pallet 60 (mostrado como línea punteada) pasa por encima de una espiral exterior de la bobina recesiva. Las distancias a lo largo de los ejes de posición de la Figura 5(b) correspondiente a la distancia relativa entre el punto central 86 de la bobina 35, y el punto central 87 del par de polos 60 del pallet. El ciclo de conducción 80 corresponde a un ciclo eléctrico de 540 grados. También se debe apuntar que el ciclo de conducción preferido ilustrado en la Figura 5(b), asociado con el diseño de armadura de estator 32, como se ha descrito mas arriba, resulta en un MMF relativamente constante, teniendo un fondo de sólo un 5-10%.

Arquitectura del control de distribución

La Figura 6 es una abstracción a alto nivel de una arquitectura de construcción preferente empleada en el sistema transportador 20. Arquitectónicamente, el sistema transportador 20 está particionado en una diversidad de zonas de control, cada una de las cuales corresponde a una sección de pista 26, que está situada bajo el control de un controlador de sección local 90. Los controladores de sección 90 están conectados unos a otro en una red de comunicaciones controladas ("peer-to-peer"), de forma que cada controlador de sección 90 está conectado a un controlador de sección precedente y a uno posterior, a través de enlaces de alta velocidad 82.

Cada controlador de sección 90 está también conectado a un controlador central 94, como un ordenador, a través de una red supervisora, empleando un "multi-drop bus" 96. El controlador central 94 y la red de supervisión proporciona medios eficientes para la inicialización de los controladores de sección. El controlador central muy también comunicar datos de destino a los controladores de sección para los pallets (que son preferiblemente direccionados de manera individual) y recibe mensajes de recibo como respuesta cuando los pallets han llegado a sus destinos. De esta forma, el controlador central puede ser usado para el control de proceso (por ejemplo, línea de producción). El controlador central también ejerce una función un papel de diagnóstico de supervisión mediante el monitoreo de los controladores de sección. (por ejemplo, enlazando un proceso de "encuesta" continuo), para determinar si algún controlador de sección ha fallado.

Cada controlador de sección 90 puede también (pero no necesariamente) incluir un puerto celular 95 para interconectar el controlador de sección 90 a una estación de control como una controlador lógico externo programable (PLC) 100. Los PLCs proporcionan instrucciones de procesado a la pista 24, como dirigir el próximo destino de un pallet a lo largo de la pista, o proporcionando instrucciones específicas de movimiento en la estación, con respecto a un pallet dado, parado y adyacente a o en una estación de proceso (no mostrado). Por ejemplo, a controlador de estación de dos ejes o PLC opera proporcionando señales de pulso para sincronizar el movimiento de un pallet a lo largo de la pista con el movimiento de un efector o dispensador de fin de estación moviéndose a lo largo de un eje transversal, en donde cada pulso representa un comando incrementado de movimiento de un pallet. Se apreciará que la provisión del controlador de estación o PLC reduce la cantidad de ancho de banda que de otra forma sería necesario para transferir esta información al controlador central 94, por lo tanto, eliminando sustancialmente una limitación potencial de la longitud y capacidades de proceso del sistema transportador.

Como se muestra en los dibujos, cada controlador de sección 90 está conectado a las bobinas 35 de armadura de estator al completo en la unidad de pista 26 correspondiente, y como se describe en mayor detalle por debajo, es responsable de conmutar las bobinas en la zona de control de acuerdo con una trayectoria independiente o comando de movimiento para cada pallet, localizado en ese lugar. Sin embargo, a diferencia de una espiral de armadura de estator convolucionada tradicional, la conmutación es complicada por el hecho de que una pallet dado (como el ilustrado pallet 22') puede unir dos pares de bobinas 75, en donde los dos pares de bobinas tienen que ser excitadas simultáneamente con el objeto de producir un movimiento apropiado MMF a lo largo de la pista 24.

Cada controlador de sección 90 está también conectado a todas las cabezas ópticas lectoras 50, situadas en su zona de control. El controlador de sección es responsable de determinar la posición absoluta de cada pallet 22 localizado en su zona de control, como se describe en mayor detalle debajo.

Sistema servocontrol

La Figura 7 es una ilustración esquemática de hardware que muestra los componentes principales de un controlador de sección determinado 90, el cual, de acuerdo con la realización preferente, comprende físicamente un panel de control ("control board") 102 y dos paneles de energía ("power board") 104. El panel de control 102 incluye un procesador digital de señal 105 -(DSP) ADSP2181- comercialmente disponible de "Advanced Micro Devices" de Norwood, MA, USA, y de memoria de programa asociada 106. El DSP 105 incluye dos puertos en serie "on-chip" 108, para proporcionar los enlaces de comunicación ("interfaces") 92, a controladores de sección precedentes y siguientes. Un microcontrolador separado 110 proporciona una intercomunicación a la red de supervisión 96 que une el controlador de sección 90 al controlador central 94. Una matriz de puerta de campo programable ("field programmable gate array" (FPGA)) 112 es usada para interconectar el puerto celular 98 con el PLC local 100. El FPGA 112 es también usado para interconectar las cabezas ópticas de lectura 50 con el DSP 105.

Los paneles de energía 104 comprenden varios amplificadores de corriente 114, uno para cada bobina 35 controlada por el controlador de sección (hay 18 bobinas ilustradas en la realización ilustrada). Cada amplificador de corriente 114 comprende un inversor como un bifásico o puente-H 116, controladores 118 para convertir la señal lógica a señal analógica, para poder controlar los interruptores del puente-H, circuito de sensibilidad de corriente 120 para medir la corriente de la bobina. Cada panel de energía también incluye un FPGA 122 que es usado para interconectar el DSP 105 con los amplificadores de corriente 114. Más concretamente, como se muestra en la Figura 8 que ilustra un amplificador de corriente dado y su circuito asociado FPGA, el FPGA 122 proporciona el pestillo ("latch") 124 (para cada bobina 35 controlada por un determinado panel de energía), direccionable por el DSP 105, para guardar un valor de ciclo de tarea, modulado por amplitud de pulso ("pulse-widht modulated" (PWN)), usado para controlar el puente-H 116. El pestillo 124 está conectado a un generador de frecuencia fija 126 PWN que opera mediante la comparación de el valor guardado en el pestillo 124 con un contador cíclico constante, y dando una señal de salida 130 acorde. La señal de salida 130 y una señal complementaria 132 están conectadas a los controladores 118 para así controlar los inputs base de energía ("base inputs of power") de los dispositivos MOSFET 134 empleados como elementos de conmutación en el puente-H 116.

El circuito sensor de corriente 120 comprende un sensor de corriente 136 que es usado para medir la corriente que fluye a través de una bobina 35 dada, para todas las fases de conmutación del puente-H. Un adecuado sensor de corriente es divulgado en la USSN 08/873,158, solicitada el 11 de junio de 1997, por Derek C. Schuurman. Una variedad de dispositivos de medidor de corriente pueden ser usados, como transformadores de corriente o dispositivos de bucles may, abiertos o cerrados. La señal emitida por el sensor de corriente 136 está conectada a un filtro analógico 138 que está conectado a un multiplexador analógico 140 (no mostrado en l a Figura 7). El multiplexador 140 multiplexa las señales de corriente de múltiples sensores de corriente asociados con los otros amplificadores de corriente 114, localizados en el panel de energía 104, y proporciona estas señales a un convertidos analógico digital (A/D, "C.A." en dibujos) 142, que está conectado al pestillo 144, direccionable por el DSP 105. El FPGA 122 proporciona medios de selección de canal 146 para continuamente es muestreando las señales de corriente de cada amplificador de corriente 114. El FPGA 122 también proporciona circuitos 148 para generar las señales de control apropiadas para el A/D 142. Se observará que (Figura 7) puesto que cada controlador de sección 90 comprende dos paneles de energía 104, cada uno teniendo A/D 142, el DSP 105 puede operar en una manera "conectada a modo de tubería", de manera que solo dos lecturas de corriente de bobina pueden ocurrir simultáneamente sustancialmente.

Cada panel de energía 104 también incluye un sensor de temperatura 147 y un sensor de voltaje 149 que están conectados a el A/D 142, e interconectado al DSP 105 por el FPGA 122. El controlador central 94 testa periódicamente cada controlador de sección 90 para conseguir obtener datos de diagnósticos proporcionados por estos sensores.

El DSP 105 de cada controlador de sección 90 se usa para implementar un bucle cerrado del sistema de servocontrol digital que se muestra de forma sistémica en la Figura 9. El sistema de servocontrol comprende un generador de trayectoria 150, conocido en el campo técnico per se, para computar la posición de un pallet, mediante el vector formado por un conjunto de puntos S(S_{1}, S_{2},..., S_{k}), donde la componente o señal representa el conjunto de puntos de posición para un pallet dado localizado en la zona de control a un tiempo dado. El generador de trayectoria 150 produce un conjunto de puntos para cada pallet de acuerdo con la preespecificada aceleración y perfiles de velocidad para los pallets que son bajados por el controlador central 94 al controlador de sección 90 durante la inicialización del sistema. Por ejemplo, el generador de trayectoria 150 puede emplear un perfil de aceleración trapezoidal para decelerar suavemente el pallet a su destino. En un modo de realización preferente, la posición del pallet, definida por el conjunto de puntos del vector S está computada a una frecuencia de, aproximadamente, 1 KHz.

Los puntos del vector del pallet son comparados con los de las posiciones medidas X(X_{1}, X_{2},.., X_{k}) de los pallets como han sido determinados por el subsistema de retroalimentación de posición 152, que también muestrea las posiciones de los pallets a una frecuencia de aproximadamente 1 KHz. Esta comparación resulta en la computación de un vector de error de posición \DeltaS(\DeltaS_{1}, \DeltaS_{2},.., \DeltaS_{k}). El vector de error de posición DS es alimentado a un compensador de posición 154, que computa un vector de fuerza F(F_{1}, F_{2},..., F_{k}), especificando la fuerza requerida para ser aplicada a cada pallet con el objeto de minimizar el error de posición del pallet. El vector de fuerza F es también computado a una frecuencia de alrededor de 1 KHz.

En la realización preferente, el compensador de posición 154 emplea una conocida ley proporcional, integral y derivable (p.i.d). Sin embargo, pueden ser empleados métodos de control alternativos como el estado de la técnica del espacio. La Figura 10 muestra pseudocódigo para implementar un ciclo de control digital p.i.d. con respecto a una pallet. Se verá que para computar un término derivado, D_term, de la ley de control p.d.i., el bucle de control p.d.i. emplea un registro histórico o matriz E[1...q] para registrar el conjunto {\DeltaS _{i[T]}, \DeltaS _{i[T-1]}, \DeltaS _{i[T-2]},...,\DeltaS _{i[T-q]}} de errores de posición, en donde T representa el error de posición último de la posición del pallet y q corresponde a la dimensión de E. Además, el bucle de control p.i.d. emplea un acumulador, I_term, para guardar el término integral de la ley de control p.i.d. Estos datos adquieren especial significado cuando un pallet se mueve entre zonas de control, como se detalla mejor debajo.

El vector de fuerza F y el vector de posición X del pallet son introducidos (Figura 9) en un conmutador de control 155, que proporciona datos de corriente para las bobinas 35. La Figura 11 ilustra un algoritmo de control de conmutación preferente ejecutado por el controlador de conmutación 155. Los pasos de proceso 158 y 162 establecen bucles enlazados. El bucle interno es ejecutado N veces, en donde N es el número de bobinas 35 controladas por el controlador de sección 90. El bucle exterior ejecuta el bucle exterior K veces, siendo K el número de pallet localizados en el momento en la zona de control de corriente. En el paso de proceso 160 en el bucle exterior, el controlador de conmutación 155 computa el punto central, CPP(i), del par de polos de imán permanente 60 para el pallet(i), 1<i<=K (ver adicionalmente la Figura 5). Esta computación está basada en (a) parámetro input o señal X_{i}, la posición medida del pallet (i), que, como se describe con mayor detalle debajo, está medido en un punto de referencia distinto que el punto central 87 del par de polos del pallet; y (b) una constante que depende de las dimensiones físicas del pallet (i). En el paso el proceso 164 en el bucle interior (Figura 11) el controlador conmutador 155 compute la distancia relativa, RD(j), entre el punto central CPP(i) del pallet(i) y el punto central, CPC(j) de una bobina dada, bobina (j), 1<j<=N. En el paso 166, se hace una comprobación de -D<= RD(j) <= D. Esto, como se describe arriba con referencia a la Figura 5, indica si el par de polos 60 de pallet (i) está situado por encima de la bobina (j). Si el par de polos 60 del pallet (i) no está situado por encima de la bobina (j), el flujo de control pasa a la siguiente iteración del bucle interno. Si el par de polos 60 del pallet (i) está situado por encima de la bobina (j), entonces (Figura 11), en los pasos 168, 170 y 172, el controlador de conmutación lee respectivamente la tabla 180 correspondiente al ciclo de conducción 80 (Figura 5), para extraer una corriente nominal establecida; escala la corriente nominal a un determinado valor mediante el parámetro F (i), la requerida fuerza para el pallet (i); y actualiza un punto establecido de corriente 182. Este proceso se repite para cada pallet en la zona de control para proporcionar un vector de establecimiento de corriente \Gamma_{S}(I_{S 1}, I_{S 2}, I_{S 3}, ..., I_{SN}). El vector de establecimiento de corriente \Gamma_{S} se computa o actualiza a una frecuencia de 20 KHz.

El vector de establecimiento de corriente \Gamma _{S} se compara (Figura 9) con un vector de corriente real o medido de bobina A, \Gamma_{A}(I_{A 1}, I_{A 2},I_{A 3}, ..., I_{AN}) generado por el circuito sensor de corriente 120 para computar un vector de error de corriente \Gamma(I_{1}, I_{2}, I_{3}, ..., I_{N}) a una frecuencia de 20KHz. El vector de error de corriente se introduce en un compensador de corriente 184 que computa un valor de ciclo de trabajo PWM para cada amplificador de corriente 114 de cada bobina 35 usando una proporcional, integral (p.i.) ley de control, bien conocida en el campo. En lo sucesivo, el conmutador de control 155 aplica el ciclo de conducción 80 a las necesarias bobinas de armadura de estator, para proporcionar un MMF de movimiento para un pallet dado en la zona de control, incluso cuando el pallet alcanza a dos pares de bobinas 75.

Subsistema de retroinformación de la posición del pallet

El subsistema de retroinformación de la posición del pallet 152 que proporciona datos de medición de la posición del pallet al generador de trayectoria 150, compensador de posición 154 y controlados de conmutación 155, se discute ahora en mayor detalle. Refiriéndonos a las Figuras 6, 7 y 12, cuando la banda reflectante 45 de un pallet dado 22 se mueve sobre un cabezal de lectura óptica 50, dos señales fuera de fase de 90º son producidas el circuito 186 de cuadratura decodificador ocasiona a un contador o registrador 188 asociado allí a sumar o restar de acuerdo con la dirección del movimiento de la banda reflectante 45. Por ejemplo, si una banda reflectante graduada en 400 líneas por pulgada, se mueve una pulgada a través de un cabezal de lectura óptica 50, este movimiento causara al contador asociado 188 un cambio de +/- 400, dependiendo el signo de la dirección. El cabezal de lectura óptica 50 y el circuito de decodificación 186 y 188 (de aquí en adelante "decodificador") así como la banda reflectante 45 asociada están disponibles comercialmente, por ejemplo, de Hewlett Packard Company de Santa Clara, California, EEUU.

Como se muestra en la Figura 6, cada zona de control contiene una pluralidad, M, de cabezas ópticas lectoras 50 que son sustancialmente equidistantes a una distancia, E, a lo largo de cada unidad de pista 26. La longitud, R, de la banda reflectante 45 es tal que R es mayor que E en una cantidad predeterminada, XR. Por lo tanto, la banda reflectante asociada con el pallet adyacente no interfiere con el pallet dado. EN otras palabras, la longitud L está elegida para asegurar que no pueden hacer saltar al mismo codificador, al mismo tiempo, dos bandas reflectantes.

Como se muestra en la Figura 7, la FPGA 112, de cada controlador de se sección 90 interconexiona los codificadores lineales con la DSP 105. La DSP proporciona un medios para un procesado en paralelo para muestrear los codificadores y determinar la posición de cada pallet localizado en la unidad de pista asociada a una frecuencia de aproximadamente 1 KHz. Hablando de modo general, los medios de procesado asocian las bandas reflectoras 45 de cualquier pallet determinado con sólo un codificador en cualquier momento, de modo que se pueda calcular la posición absoluta del pallet determinado en base a una posición fija del codificador asociado (o más específicamente su cabeza lectora 50) y una posición relativa de la banda reflectante en relación con el codificador asociado.

Además, cuando la banda reflexiva se asocia simultáneamente con dos codificadores, en algún punto, como se describe en mayor detalle debajo, los medios de procesado transfiere o se "desentiende" de la asociación o "posesión" del pallet del codificador actual al adyacente. De esta forma, la posición de un determinado pallet puede ser continuamente seguida a lo largo de la zona de control. Cuando un pallet cruza zonas de control, un proceso similar ocurre, con el hecho adicional de que el controlador de la sección adyacente crea una estructura de datos para trazar la posición de un pallet dado, y en algún punto, como se describe en mayor detalle debajo, una vez que la cesión se ha completado, es borrada la estructura de datos para el pallet en la (ahora) previa zona de control.

Las Figuras 12 y 13 muestran un método, de acuerdo con la realización preferente de la invención, para conseguir la cesión o transferencia de la "titularidad" de un determinado pallet entre codificadores adyacentes. Más concretamente, la Figura 12 muestra como un determinado codificador puede asumir varios estados de control, y la Figura 13 es un diagrama de una tabla del estado de transición asociado. En el modo de realización ilustrado, las bandas reflectantes 45 tienen 3300 gradaciones, por ejemplo, 3300 cuentas desde el principio al final, y una zona de control tiene siete codificadores, direccionados desde enc=0 a enc=6.

Un estado de "zona 2" 200 representa una condición de estado estable en donde la banda reflectante de un pallet dado i enlaza con un codificador (n) dado, y no está aun cerca codificador (n-1) o codificador (n+1). Considerando la situación donde el dado pallet se mueve hacia la derecha en la Figura 12, en algún punto (por ejemplo, cuando el número de cuentas es= 3060), el extremo más posicionado a la derecha de la banda reflectante asociada se mueve a la derecha a un estado "reprogramado ["reseteo"] a la derecha" 202, donde el codificador adyacente de la derecha (n+1) está continuamente reprogramado a cero para la preparación de la transferencia. La banda reflectante entra en un estado de "zona 3" (en la cuenta= 3120). En algún momento en este est5ado, el borde máximo de la banda reflectante alcanza el decodificador (n+1) que comienza a contar, reflejando que la distancia del borde máximo de la banda reflectante ha pasado por allí. Sin embargo, el codificador (n) aún posee el pallet dado. La posesión continua hasta que el borde máximo de la banda reflectante alcanza un stado 206 de "cesión a la derecha" (en la cuenta= 3240). En algún momento de este estado, dependiendo de la frecuencia con la que muestrea el DSP 105, la posesión de un pallet dado es cedida al codificador (n+1). La transferencia de posesión se muestra en el estado de transición de la tabla 220 (Figura 12) antes y después de la cesión (donde i representa un palet dado).

Un proceso similar ocurre cuando el pallet se mueve hacia la izquierda. Los estados 208, 210 y 212 "reseteo a la izquierda", "zona 1" y "cesión a la izquierda", con los correspondientes estados complementarios de los estados 202, 204 y 206 ("reprogramado a la derecha", "zona 3" y "cesión a la derecha").

El método preferido proporciona un efecto de histéresis, cuando el pallet determinado se vuelve para detrás inmediatamente después de la cesión. La distancia extra XR por la cual la longitud R que excede cada banda del espaciado E de los codificadores, permite el control de las pautas de estado 215 y 215' (Figura 12) asociadas con cada codificador para superponer y ser temporalmente parcialmente simultáneas, como se muestra. Las longitudes relativas y posiciones de los estados de control o zonas se seleccionan de modo que cuando sucede la cesión, el codificador (n+1) está en la "zona 1" del estado de control 210. Si durante este estado el pallet dado se hace para detrás, debe atravesar al menos un mínimo de distancia de histéresis H, hacia atrás, antes de que la posesión del pallet dado sea cedida otra vez (hacia atrás) al codificador (n). El efecto de histéresis proporciona un sistema de retroinformación más estable para el pallet, previniendo la oscilación sucesiva de cesiones cuando un pallet alcanza dos codificadores y es dirigido a moverse distancias relativamente pequeñas "de y hacia". Esta condición podría ocurrir, por ejemplo, cuando el pallet está localizado en una estación de procesado y el movimiento del pallet a lo largo del eje de la pista 24 está coordinada por el PLC 100, con el movimiento de una estación y efector o dispensador moviéndose a lo largo de un eje transversal.

El método preferido se lleva a cabo por cada controlador de sección 90, para cada pallet localizado en la correspondiente zona de control.

Aquellos expertos en la materia apreciarán que los dispositivos distintos al lector óptico codificador lineal 50 y la banda reflectante 45 puede ser empleada en modos de la invención alternativos. Por ejemplo, el dispositivo de lectura pasiva puede ser una cinta magnética y los lectores codificadores lineales pueden ser detectores magnéticos correspondientes. Un modo de realización tal, alternativo, podría proporcionar una resolución muy fina, por ejemplo, gradaciones de un micrómetro, sin embargo, el coste de esos codificadores lineales es generalmente muy alto y puede no ser necesario para muchas de las aplicaciones, dada la buena resolución proporcionada por las bandas reflectivas, normalmente una milésima de pulgada.

Sincronización de sistemas de servocontrol

La longitud de la pista 24 que un controlador de sección 90 puede controlar está limitada por varias consideraciones prácticas, por lo tanto, complicando la producción de MSF móviles para los pallets, que tienen que cruzar zonas de control. Por lo tanto, la realización preferente proporciona medios para sincronizar los sistemas de servocontrol de secciones adyacentes, y para el control de paso de un pallet que pasa entre ellas.

Las Figuras 14 y 15 ilustran un método y protocolo de acuerdo con la realización preferente para sincronizar los sistemas de servocontrol de controladores de secciones adyacentes y para el control de paso de un determinado pallet i que cruza unas zonas de control. La Figura 14 muestra varios estados de control asumidos por el controlador de sección (n) de la sección de pista o zona de control N y controlador de sección (n+1) o zona de control N+1, cuando un pallet dado cruza de la zona N a la zona N+1, y viceversa. La Figura 15 ilustra una tabla de un estado de transición asociado, seguido por cada controlador (n) y controlador (n+1).

Un estado de "Solo Pallet" 250 representa una condición de estado estable cuando el determinado pallet esta completamente controlado por un controlador de una sección.

Cuando el determinado pallet se mueve a la derecha en la Figura 14, de la zona N a la zona N+1, el extremo máximo de la derecha de la banda reflectiva asociado alcanza un punto t_{1}, que es considerado como cercano a la zona N+1. Cuando ocurre esto, un mensaje (llamado PM_CREATE) es transmitido por el controlador (n) al controlador (n+1), sobre la unión de comunicación vigilada 92, usando un determinado protocolo de reconocimiento (para asegurar una comunicación eficaz), y el controlador (n) entra en un estado "Pallet Struc" 252. Correspondientemente, el controlador (n+1) recibe el mensaje PM_CREATE y entra en un estado "pallet Ready" 260. Durante el periodo de tiempo t_{1} - t_{2} representado por los estados substancialmente simultáneos de los controladores de sección, ocurren los siguientes sucesos: (1) el controlador (n+1) crea o inicializa una estructura de datos para un determinado pallet; y (2) el controlador (n) pasa varios datos estáticos de su estructura de datos representando el pallet determinado al controlador (n+1), mediante la unión de comunicación vigilada 92, de acuerdo con un determinado protocolo de reconocimiento. Estos datos incluyen información como el punto de destino del pallet, la velocidad actual y aceleración, velocidad y aceleración máxima permisible, longitud, número de imanes y datos fuera de rango, y espacio de reserva para evitar colisiones.

En el punto t_{2}, el borde máximo del par de polos de imán permanente 60 del pallet, alcanza el borde máximo de una frontera de un par de bobinas, localizadas en la zona N+1 (mirar por ejemplo la Figura 5(a). En caso de recurrencia de este mensaje, llamado "PM_COILSTART" se transmite del controlador (n) al controlador (n+1), y el controlador (n) introduce un estado "Enviar Control de Bobina" 256. Correspondientemente, el controlador (n+1) recibe el mensaje PM_COILSTART e introduce el estado "Recibo Control de Bobina" 258. Durante el periodo de tiempo t_{2} - t_{3} representado por los estados simultáneos de los controladores de sección, el controlador (n) es aún responsable por ejecutar el bucle de control de posición para el determinado pallet, que incluye el cómputo del componente de fuerza Fi para el pallet determinado, y medir la posición Xi del mismo. El controlador (n) usa estos datos como se describe anteriormente para regular el par de bobinas de frontera 75 en la zona N. La componente de fuerza Fi y Xi son también comunicados al controlador (n+1) a una frecuencia de aproximadamente 1 Khz mediante la unión de comunicación vigilada 92. El controlador (n+1) usa estos datos en su controlador de conmutación 155 y el compensador de corriente 184, para producir los componentes de corriente I_{1} e I_{2}, en la zona N+1 y regulan el par de bobinas de frontera 75 en la zona N+1, para servocontrolar adecuadamente el pallet determinado. De esta forma, el controlador (n) y el controlador (n+1) están sincronizados para ejecutar de forma cooperativa el bucle de control para un determinado pallet, mediante la regulación de los pares de bobinas de frontera, en sus zonas respectivas.

En el punto t_{3}, el borde extremo de la banda reflectante de un pallet dado, alcanza un punto, como se describe arriba, en sonde la propiedad de un determinado pallet debe ser cedida de un codificador de frontera en la zona N a un codificador de frontera en la zona N+1. Cuando este suceso ocurre, un mensaje llamado EM_CHANGE_ACTIVE_ENCODER, se transmite por el controlador (n) al controlador (n+1), y el controlador (n) introduce el estado "Recibir Control de Bobina" 258. Correspondientemente, el controlador (n+1) recibe el mensaje EM_CHANGE_ACTIVE_ENCODER e introduce el estado "Envío Control de Bobina" 256. Durante el periodo de tiempo t3 - t4, representado por estados sustancialmente simultáneos de controladores de sección, ocurren se suceden una serie de pasos.

(1)

Los datos basados en memoria, o dinámicos, usados por el controlador (n) para el bucle de control de posición de un determinado pallet, son transferidos al controlador (n+1). En el modo de realización preferido, esto comprende (a) el acumulador, I_term; y (b) una porción del historial de errores E[2...q] con respecto al conjunto {\DeltaS _{i[T]}, \DeltaS _{i[T-1]}, \DeltaS _{i[T-2]},...,\DeltaS _{i[T-q]}} de errores de posición, para calcular el término en derivada de la ley de control p.i.d.

(2)

Los datos basados en memoria, o dinámicos, usados por el controlador (n) para generar la trayectoria de un pallet dado son transferidos al controlador (n+1). En el modo de realización preferido, esto comprende velocidad actualizada, aceleración, posición y datos basados en el tiempo.

(3)

El controlador (n) envía al controlador (n+1) un mensaje efectivo para transferir la propiedad de un pallet dado desde la un codificador de frontera en la zona N a un codificador de frontera en la zona N+1. Este cambio de estado está también mostrado en la Figura 13 donde, por ejemplo, cuando el codificador de frontera (enc=6) está en el estado de "zona 3" 204 y se mueve a la derecha en una zona de cesión, el codificador de frontera entra en un estado "Mensaje de Cesión derecho" 216, donde en la zona de cruce se transmite el mensaje del controlador de la cesión de la posesión.

(4)

Una vez ha ocurrido el paso (3), el controlador (n+1) acaba siendo responsable de ejecutar el bucle de control de posición para un pallet dado, que incluye computar el componente de fuerza Fi, para un pallet dado y la medida de la posición Xi. El controlador (n+1) usa estos datos como se describe arriba para regular el par de bobinas de frontera en la zona N+1. Ahora, el controlador (n+1) comunica el vector de fuerza Fi y la posición medida Xi al controlador (n) a una frecuencia de aproximadamente 1 KHz mediante la unión de comunicación vigilada 92. El controlador (n) ahora usa estos datos en su controlador de conmutación 155 y compensador de corriente 184, para producir los componentes de paso de corriente I_{N} e I_{N-1} en la zona N, y regula el par de bobinas de frontera en la zona N, de manera que se controla apropiadamente el servocontrol del pallet dado. De esta forma, el controlador (n) y el controlador (n+1) permanecen sincronizados para continuar ejecutando cooperativamente el bucle de control de corriente para un pallet determinado.

En el punto t_{4}, el borde de trayecto del par de polos de imán permanente 60 del pallet da la última vuelta de la bobina de frontera, localizada en la zona N. Cuando esto sucede, un mensaje, llamado PM_COILSTOP, es transmitido por el controlador (n+1) al controlador (n), en donde el controlador (n+1) entra en un estado de "Pallet Control" 254 y el controlador (n) entra en el estado de "Pallet Ready" 26. Tan pronto como se alcanza este punto, el los datos del bucle de posición ya no son transferidos del controlador (n+1) al controlador (n), puesto que no hay necesidad alguna de regular la bobina de frontera N. En el punto t_{5}, el controlador (n+1) entra en el estado estable "Solo pallet", en donde un mensaje llamado PM_DESTROY, es enviado al controlador (n) para terminar la estructura de datos para un pallet determinado.

En el método preferido, el punto en el cual cualquiera de los estados de los controladores descritos más arriba es disparado o iniciado, depende de la dirección en la cual el pallet se mueve. Esto produce un efecto de histéresis. Similar al descrito más arriba, para permitir un control mas estable del sistema, previniendo la ineficiente oscilación entre estados cuando un pallet se sitúa en dos secciones de la pista a la vez, y es ordenado a moverse distancias relativamente pequeñas "de y hacia".

El proceso arriba descrito ha sido explicado en una frontera entre unidades de la pista. Un proceso similar puede suceder simultáneamente en la frontera opuesta entre unidades de la pista cuando un pallet la atraviesa.

Aquellos entendidos en la materia apreciaran que, mientras que la realización preferente pasa una señal de minimización de error de posición como Fi entre controladores de sección adyacentes, cuando un pallet atraviesa unas zonas de control, una realización alternativa puede en su lugar computar las consignas de corriente del par de bobinas en una zona de control adyacente abarcada por un pallet que la cruza, y pasar estos datos al controlador de la sección adyacente. Las señales de consigna de corriente están linealmente relacionadas con la señal de minimización del error de corriente, y ambos tipos de señales pueden ser consideradas como ejemplos de señales de regulación de bobinas. La ventaja de dicha realización preferente es que se tiene que pasar menos información por la unión de comunicación en serie 92 relativamente lenta (en comparación con la velocidad de procesado del DSP 105.)

El sistema de transporte preferente 20 proporciona una serie de ventajas sobre el mencionado estado de la técnica anterior. Por ejemplo, la estructura electromagnética del sistema transportador proporciona un avance relativamente suave, y la velocidad de transporte es muy superior con respecto a otros sistemas típicos de bandas o pistas transportadoras. Por ejemplo, en un sistema prototipo desarrollado por los solicitantes, los pallets consiguen una aceleración 2g y una velocidad estable de 2 m/s. Además, el subsistema de detección de la posición de un pallet permite la determinación en alta resolución de la posición absoluta de cada pallet en cualquier momento, y en cualquier lugar de la pista, permitiendo de este modo posicionar los pallets en cualquier punto a lo largo de la pista. Además, el sistema de distribución de control preferente permite que cada pallet sea controlado individualmente y por separado a la vez que puedan interconexionarse con controladores del proceso industrial. Finalmente, estos elementos, en combinación con la estructura física del sistema, permite que sea construido con secciones de pista autocontenidas, discretas y modulares, con prácticamente ninguna restricción con respecto al tamaño del sistema transportador o el número de pallet controlados en él.

La realización preferente ha sido divulgada con cierto grado de particularidad con el propósito de su descripción pero sin implicar limitación alguna. Los expertos en la materia se darán cuenta que numerosas modificaciones y variaciones pueden ser introducidas a la realización preferente, sin abandonar el objeto de la invención que se define en las reivindicaciones que se acompañan.

Claims (13)

1. Sistema de transporte modular 20 compuesto por n secciones de pista interconectadas, que conforman una pista substancialmente continua (24), en el que cada sección de pista (26) consta de una armadura de estator (32) dotada de una pluralidad de bobinas controlables individualmente (35), dispuestas substancialmente a lo largo de todo la sección de pista;

una pluralidad de elementos móviles (22) que recorren la pista continua (24) por separado e independientemente, dotado cada elemento móvil (22) de al menos dos imanes generadores de empuje (26) dispuestos en una secuencia alternativa norte y sur y dispuestos cara a cara con las armaduras de estator (32) de las secciones de pista (26).

n controladores de sección de pista (90), uno por sección de pista (26), para regular y conmutar las bobinas (35) de la correspondiente armadura de estator (32) a fin de producir un esfuerzo magnetomotriz móvil por separado para cada elemento móvil (22) ubicado en la correspondiente sección de pista (26); y

un medio de comunicación (92) como interfaz entre los controladores de sección (90) de secciones de pista adyacentes (26);

caracterizado porque:

cada controlador de sección (90) controla independientemente cada uno de los elementos móviles (22) ubicados en su correspondiente sección de pista (26) estableciendo una posición de cada elemento móvil (22) y calculando un vector de fuerza para su aplicación a cada uno de los elementos móviles (22); y

porque un controlador de sección (90) concreto es operativo para utilizar los medios de comunicación (92) a fin de transferir la responsabilidad servo de establecer la posición de un elemento móvil (22) concreto a un controlador de sección (90) adyacente cuando el elemento móvil concreto (22) solapa las secciones de pista correspondientes (26), y porque cada uno de los elementos del par de controladores concretos y adyacentes proporciona al menos una señal reguladora de bobina al otro elemento de dicho par en el caso de que cualquier porción de los imanes (28) del elemento móvil concreto (22) abarcase cualquier porción de al menos una bobina (35) ubicada en la sección de pista (26) correspondiente al otro elemento de dicho par, a condición de que la responsabilidad de resolver la posición de dicho elemento móvil concreto (22) aún no se hubiera transferido al otro elemento de dicho par.

2. Sistema de transporte modular (20) de acuerdo con la reivindicación 1, por que el medio de comunicación (92) consta de una red "peer-to-peer".

3. Sistema de transporte modular (20) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que consta además de un controlador central (94) conectado con cada uno de los controladores de sección (90) para inicializar los controladores de sección (90).

4. Sistema de transporte modular (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, compuesto además por al menos un controlador de estación (100) conectado directamente con al menos uno de los controladores de sección (90) porque el (o los) controlador(es) de estación (100) emite órdenes de movimiento al (o a los) controlador (es) de sección en relación con al menos uno de los elementos móviles (22) localizados en la sección correspondiente de pista (26).

5. Sistema de transporte modular (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4 porque los imanes (28) de cada uno de los elementos móviles (22) tienen un desplazamiento de polo P;

porque el desplazamiento del polo eléctrico de cada uno de las bobinas (35) es P; y

las bobinas (35) de cada armadura de estator (32) de sección de pista están dispuestas en una secuencia substancialmente contigua de conjuntos de bobinas de tipo multifase, compuesto cada conjunto por p bobinas solapadas (35) cuyos centros están espaciados a una distancia P/p, en el que p > = 2 y porque las bobinas (35) asociadas con una sección de pista (26) no se solapan encima de un sección de pista (26)
adyacente.

6. Sistema de transporte modular (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5 porque:

cada sección de pista (26) consta de una única hilera de lectoras codificadoras lineales (50) separadas a posiciones fijas a lo largo de la misma;

cada elemento móvil (22) incorpora un dispositivo (45) susceptible de ser leído por las lectoras codificadoras lineales (50) montadas en el mismo, dotado cada dispositivo de lectura (45) de una longitud mayor que la separación entre cualquier par determinado de lectoras codificadoras lineales adyacentes (50) y

cada controlador de sección (90) proporciona un medio de procesamiento (152) de detección de la posición de un elemento móvil para asociar cualquier dispositivo (45) susceptible de ser leído determinado de un elemento móvil (22) situado en la correspondiente sección de pista (26) con solamente un lector codificador lineal (50) situado en la misma en cualquier momento y para establecer la posición fija del lector codificador lineal (50) asociado y una posición relativa del dispositivo susceptible de ser leído determinado (45) en relación con el lector codificador lineal (50).

7. Sistema de transporte modular (20) de acuerdo con la reivindicación 6, porque se dimensiona cada uno de los elementos móviles (22) para que sea mayor que su correspondiente dispositivo de lectura (45) a fin de impedir que los dispositivos de lectura (45) de elemento móviles adyacentes (22) interactúen con el mismo lector codificador lineal (50).

8. Sistema de transporte modular (20) de acuerdo con la reivindicación 6, porque, inmediatamente después de pasar la asociación del dispositivo de lectura determinado (45) al lector codificador lineal (50) adyacente, el medio de procesamiento (152) de detección de la posición entra en funcionamiento para exigir que el dispositivo de lectura determinado (45) dé marcha atrás al menos por una distancia mínima antes de que la asociación del dispositivo de lectura determinado (45) se vuelva a pasar al lector codificador lineal (50) determinado, a fin de conseguir de este modo un efecto de histéresis.

9. Sistema de transporte modular (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6-8, porque cada uno de los controladores de sección (90) consta de:

un generador de trayectoria (150) que proporciona una señal de consigna o referencia para cada uno de los elementos móviles (22) situados en la correspondiente sección de pista (26);

un compensador de posición (154) conectado con el medio de procesamiento (152) de detección de la posición de elementos móviles y con el generador de trayectoria (150), que proporciona una señal de minimización de errores de posicionamiento para cada uno de dichos de elementos móviles (22); y

un controlador de conmutación (155) conectado con el medio de procesamiento (152) de detección de la posición de elementos móviles y con el compensador de posición (154) para determinar cuál de las bobinas (35) en la correspondiente sección de pista (26) está situada por debajo de cada uno de dichos elementos móviles (22) y para proporcionar una consigna de corriente para dichas bobinas (35) de acuerdo con la señal de minimización de errores de posiciones asociada con cada uno de dichos elementos móviles (22); y

un medio de bucle de control de corriente (182, 120) conectado con el controlador de conmutación (155) para regular las bobinas (35) ubicadas en la correspondiente sección de pista (26) de acuerdo con las señales de consigna de corriente.

10. Sistema de transporte modular (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6-8, porque, en una condición en la que un dispositivo de lectura (45) se asocia con un primer lector codificador lineal (50) en una primera sección de pista (26) y comienza simultáneamente a interactuar con un segundo lector codificado lineal (50) en una segunda sección de pista adyacente (26), el controlador de sección (90) correspondiente a la primera sección de pista (26) transfiere la responsabilidad servo de establecer la posición del elemento móvil correspondiente (22) al controlador de sección (90) asociado con la segunda sección de pista adyacente (26) en cuanto el dispositivo de lectura (45) alcance una distancia pre-programada por uno de los lectores codificadores lineales primero y segundo (50).

11. Sistema de transporte modular (20) de acuerdo con la reivindicación 10, porque las señales de regulación de bobina incluyen:

la posición establecida del elemento móvil determinado (22) y

una señal, o bien la de minimización de errores de posición o una de las señales consigna de corriente de las bobinas solapadas (35).

12. Sistema de transporte modular (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, porque el controlador de sección determinado (90) es operativo para transferir datos estáticos en relación con el elemento móvil en posición solapada (22) al controlador de sección adyacente (90) antes de transferir la responsabilidad servo de resolver la posición del elemento móvil solapado (22).

13. Sistema de transporte modular (20) de acuerdo con la reivindicación 12, porque el controlador de sección determinado (90) es operativo para transferir datos de control servo dinámicos o de memoria en relación con el elemento móvil solapado (22) al controlador de sección adyacente (90) de forma substancialmente simultánea con la transferencia de la responsabilidad servo de resolver la posición del elemento móvil solapado (22).