[发明专利]一种磁输送线驱动系统、磁输送线和磁输送线驱动方法

说明书

本发明提供一种磁输送线驱动系统、一种磁输送线以及一种磁输送线驱动系统的控制方法，用于根据指令驱动磁输送线的执行机构，执行机构包括多个电机定子与至少一个电机动子，磁输送线驱动系统包括：运动控制单元，根据指令生成驱动指令；多个位置传感单元，数量与电机定子相对应，用于检测电机动子的数量信息和位置信息；电机控制单元，根据驱动指令以及电机动子的数量信息和位置信息，计算有效轴的数量信息和地址信息，生成用于选择指定的电机定子的电机定子选择指令及用于生成指定的驱动电流的逆变设定指令；以及多个电机驱动单元，数量与电机定子相对应，根据电机定子选择指令及逆变设定指令，生成并向相应的电机定子提供驱动电流，驱动电机定子按照指令运动。

技术领域

本发明属于自动输送线领域，尤其是磁输送线驱动系统，具体涉及一种磁输送线驱动系统、磁输送线和磁输送线驱动方法。

背景技术

随着制造技术的不断发展，自动输送线技术广泛应用于包括生产、包装、装配、印刷等行业的自动化生产线中，也逐渐形成了多种不同形式的输送线。其中，相较于带式输送线、滚轮输送线、链条输送线等传统的输送线方案，磁输送线由于其非接触的传动模式，能够提供更高的输送速度和系统柔性。

磁输送线通常包括执行机构与驱动系统，执行机构在驱动系统的驱动下进行运转，实现自动输送。现有的磁输送线中，采用的执行机构大多是直线电机，其中，电机动子由线圈(较短)组成，电机定子(较长)由交替排列的永磁铁组成。由于上述技术方案的直线电机中，电机动子需要通过电线给线圈供电，必须带有拖尾线缆，导致在实际应用中受到限制，因此，行业中也发展出了由线圈定子加永磁体动子的执行机构形式，每个电机定子分别包含UVW三相绕组，通过Y型连接，与传统三相伺服电机类似，电机之间不连续。

如图1所示，现有技术的磁输送线包括执行机构100和驱动系统200。执行机构100通常包括多个电机定子110与至少一个电机动子120。驱动系统200通常包括多个电机驱动单元230以及一个运动控制单元210。电机驱动单元230与每一个电机定子110对应，针对电机动子120的位置，使电机定子110产生合适的磁场推动电机动子运动。电机驱动单元230采用伺服驱动器，从传统伺服电机的角度看，电机驱动单元及相对应电机定子相当于一个完整的电机，也称为一个电机轴。运动控制单元210，基于接收的指令向伺服电机驱动单元发送位置、速度指令。在其他实施方式中，可进一步包含位置传感器(图中未示出)，通常为光栅尺或者磁栅尺，用于检测输送线上每一个动子的位置。

在磁输送线中，电机轴的数量通常特别多，而电机动子的数量有限，如图2所示，当执行机构100中的对应的电机定子110没有电机动子120经过时，该电机定子110不对电机动子120的运动产生影响，无需进行任何计算和通信，此时其对应的电机轴称为无效轴112，反之则称为有效轴111。随着电机动子120移动，电机定子110的有效轴和无效轴的状态是在动态变化的。在同一时刻，执行机构中，无效轴的占比非常高。

这也导致现有的磁输送线方案在实际应用中的效果并不理想，主要存在以下技术问题：

1.在磁输送线中，单个电机的尺寸不可能特别大，距离也不会特别远，否则将会导致精度下降。实践中，现有的磁输送线通常在每1米中需要设置12个或者更多电机，而为了能让磁输送线系统中的电机动子都可以单独移动，每个电机都需要一个独立的伺服驱动器对其进行驱动。因此，现有设计方案中需要的伺服驱动单元器数量很多，磁输送线整体的电路复杂，导致系统的成本高昂。

2.伺服驱动单元器为产生合适的磁场推动电机动子运动，需要接收电机动子的位置、速度、加速度等信息，通过计算，从而输出驱动对应的轴，因此，伺服驱动单元通常需承担通信、计算、波形发生、功率驱动等主要功能。同时，由于电机信息的实时计算与通信对于硬件的要求很高，为降低系统延迟，提高响应速度，现有的设计中通常会使用高性能DSP或者大容量FPGA进行计算，进一步提高了系统的成本。

发明内容