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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine umlaufende Transportvorrichtung
mit einem verbesserten, elektromagnetischen Antriebssystem.
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Umlaufende
Transportvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen
Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise zeigt die
US 6,876,107 B2 eine umlaufende
Transportvorrichtung, bei der an der Transportstrecke eine Vielzahl
von Spulen angeordnet sind. Die Spulen sind dabei unmittelbar benachbart
zueinander angeordnet und die Spulen in einem Kurvenbereich der
Transportstrecke sind derart ausgebildet, um auch in den Kurvenbereichen
eine unmittelbare Nebeneinanderanordnung sicherzustellen. Dabei
weisen die Spulen bei Draufsicht eine sich in Richtung der Innenseite
der Kurve verjüngende Gestalt auf.
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Bei
umlaufenden Transportvorrichtungen wird üblicherweise versucht,
einen Kurvenradius möglichst klein zu wählen,
um einen kompakten Aufbau sicherzustellen. Durch die in der
US 6,876,107 B2 vorgeschlagene
Spulenanordnung ist es zwar möglich, auf der gerade Transportstrecke
eine konstante Geschwindigkeit mit Läufern zu fahren, jedoch nicht
im Kurvenbereich. Die dort offenbarte Anordnung der Spulen reduziert
die Fördergeschwindigkeit im Kurvenbereich, so dass im
Betrieb zu unerwünschten Störungen bzw. notwendig
großen Abständen zwischen einzelnen Läufern
kommt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Transportvorrichtung mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil
auf, dass sie ein elektromagnetisches Antriebskonzept hat, bei dem Überdeckungsverhältnisse
zwischen Permanentmagneten am Läufer und Spulenelementen
an einer Transportstrecke sowohl in einem linearen Transportbereich
als auch in einem gekrümmten Transportbereich (Kurve) im Wesentlichen
konstant sind. Hierdurch können gleichmäßige
Geschwindigkeiten sowohl auf gerade Strecken als auch auf Kurvenstrecken
erreicht werden. Insbesondere kann eine konstante Kraftresultierende über
die gesamte Transportstrecke des Systems realisiert werden. Weiterhin
kann die Transportvorrichtung sehr kompakte Abmessungen, insbesondere
mit einem Kurvenradius kleiner als 100 mm, aufweisen, woraus sich
vielfältige Einsatzmöglichkeiten ergeben. Dies
wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die
Transportvorrichtung an einem Kurvenbereich der Transportstrecke
eine doppelreihige Anordnung von Spulenelementen aufweist. Somit sind
im Kurvenbereich eine erste und eine zweite Reihe von Spulenelementen
angeordnet, wobei die zweite Reihe radial außerhalb der
ersten Reihe angeordnet ist. Diese zweireihige Anordnung im Kurvenbereich
ermöglicht es, dass sowohl im linearen Bereich als auch
im Kurvenbereich konstante Überdeckungsverhältnisse
zwischen den Permanentmagneten und den Spulenelementen möglich
ist.
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Die
Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Besonders
bevorzugt weist der Läufer ebenfalls eine doppelreihige
Anordnung von Permanentmagneten auf. Hierdurch wird ein besonders
gutes Zusammenwirken zwischen den doppelreihigen Permanentmagneten
und den doppelreihigen Spulenelementen im Kurvenbereich der Transportstrecke
erreicht.
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Um
insbesondere auch eine gezielte Einleitung von Momenten für
Korrekturbewegungen im Kurvenbereich der Transportstrecke zu ermöglichen, ist
die Anzahl der Spulenelemente in der zweiten Reihe im Kurvenbereich
größer als die Anzahl der Spulenelemente in der
ersten Reihe. Durch die mehrspurige Anordnung von Spulenelementen
können in jeder der Reihen autonome elektromagnetische
Wandelfelder erzeugt werden, um unterschiedliche Bahngeschwindigkeiten
entsprechend den Spurradien auszugleichen.
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Weiter
bevorzugt umfasst die Transportvorrichtung eine Steuereinheit, die
ausgelegt ist, die Spulenelemente der ersten und zweiten Reihe im Kurvenbereich
separat anzusteuern oder die ausgelegt ist, jedes der Spulenelemente
einzeln zu steuern.
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Um
möglichst geringe Herstellungskosten aufzuweisen, sind
vorzugsweise die Spulenelemente der ersten und zweiten Reihe gleich,
d. h., mit gleicher Gestalt, ausgebildet.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Spulenelemente
geradlinig ausgebildet und an der Transportstrecke von innen nach
außen im Wesentlichen senkrecht zur Transportrichtung angeordnet.
Weiter bevorzugt sind auch die Permanentmagnete am Läufer
geradlinig ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die Permanentmagnete
am Läufer dabei derart angeordnet, dass benachbarte Permanentmagnete
zueinander in einem Winkel angeordnet sind. Die Winkel zwischen zwei
benachbarten Permanentmagneten liegen dabei vorzugsweise in einem
Bereich von 1° bis 10°, besonders bevorzugt zwischen
4° und 8°.
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Gemäß einer
alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Spulenelemente
gekrümmt ausgebildet. Erfindungsgemäß wird
unter dem Begriff ”gekrümmt” dabei eine
nicht geradlinige Ausgestaltung der Spulenelemente verstanden. Insbesondere
sind die Spulenelemente C-förmig oder S-förmig
oder doppelbogenförmig (wie eine 3) vorgesehen. Weiter bevorzugt
sind dann auch die Permanentmagnete am Läufer entsprechend
der Gestalt der Spulenelemente, d. h., gekrümmt, vorgesehen.
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Besonders
bevorzugt sind an jedem Läufer der Transportvorrichtung
Permanentmagnete in einer ungeraden Anzahl angeordnet. Die Permanentmagnete
sind dabei derart angeordnet, dass immer abwechselnd ein Nordpol
bzw. ein Südpol angeordnet ist, so dass ein erster und
ein letzter, in Laufrichtung des Läufers angeordneter Permanentmagnet
gleichpolig ist. Hierdurch wird bei der Verwendung von mehreren
Läufern eine gegenseitige Abstoßung von aufeinanderfolgenden
Läufern aufgrund der gleichartig gerichteten Pole am Anfang
bzw. Ende jedes Läufers erreicht. Hierdurch kann insbesondere
ein Zusammenstoßen bzw. Anhaften von Läufern vermieden
werden.
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Weiter
bevorzugt ist an gerade Streckenbereichen der Transportstrecke vorzugsweise
keine doppelreihige Anordnung von Stator- und Spulenelementen vorgesehen,
sondern die Stator- und Spulenelemente einreihig angeordnet.
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Die
erfindungsgemäße Transportvorrichtung wird insbesondere
in Verbindung mit Verpackungsmaschinen, beispielsweise für
eine Beschickung der Verpackungsmaschinen, verwendet. Da die erfindungsgemäße
umlaufende Transportvorrichtung sehr kompakt und insbesondere mit
Radien unter 100 mm hergestellt werden kann, eignet sie sich besonders
gut für den Einsatz bei Verpackungsmaschinen.
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Zeichnung
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter
Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben.
In der Zeichnung ist:
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1 eine
schematische Draufsicht einer Transportvorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine
schematische Draufsicht eines Läufers von 1,
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3 eine
schematische Draufsicht einer Transportvorrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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4 eine
schematische Draufsicht eines in 3 verwendeten
Läufers,
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5 eine
schematische Draufsicht einer Transportvorrichtung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
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6 eine
schematische Draufsicht eines in 5 verwendeten
Läufers.
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Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine
Transportvorrichtung 1 gemäß einem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail
beschrieben.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Transportvorrichtung 1 eine
umlaufende Transportstrecke 2, wobei in 1 nur
eine Hälfte der umlaufenden Transportstrecke dargestellt
ist. Die andere Hälfte der umlaufenden Transportstrecke
ist jedoch gleich ausgeführt, so dass eine Transportstrecke
mit zwei geraden Bereichen 2a und zwei gleich ausgebildeten
Kurvenbereichen 2b vorhanden ist. Auf der Transportstrecke 2 sind
mehrere Läufer 6 geführt, welche direkt
oder indirekt Produkte fördern können (nicht gezeigt).
Zwischen der Transportstrecke 2 und den Läufern 6 ist
ein elektromagnetischer Antrieb vorgesehen. Wie aus 1 ersichtlich
ist, umfasst der elektromagnetische Antrieb als Stator eine Vielzahl
von Spulenelementen 4. Die Spulenelemente 4 sind
gegenüber einer Trägeroberfläche 3 leicht
vertieft (um ca. 1 mm) angeordnet. Ferner ist auf jedem der Läufer 6 eine
Vielzahl von Permanentmagneten 5 angeordnet. Somit können
durch entsprechende Bestromung der Spulenelemente 4 die
Läufer 6 auf der Transportstrecke 2 in
Pfeilrichtung A fortbewegt werden. Die Läufer 6 werden
dabei mittels nicht gezeigten Führungselementen an der
Transportstrecke geführt.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, sind die Spulenelemente 4 dabei
gekrümmt, d. h., nicht geradlinig ausgebildet. Genauer
weisen die Spulenelemente 4 an den geraden Bereichen in
der Transportstrecke die Form eines Doppelbogens auf, wobei der
Bogen kongruent zum Umlenkbogen ist. Dabei sind die Spulenelemente 4 im
Bereich der Geraden 2a der Transportstrecke als einstückige,
durchgehende Bauteile gebildet, so dass sie an den Geraden eine
einreihige Anordnung bilden. Im Kurvenbereich 2b der Transportstrecke 2 dagegen
ist eine erste Reihe von Spulenelementen 41 und eine zweite
Reihe von Spulenelementen 42 gebildet. Somit ist im Bereich
der Kurve der Transportstrecke eine doppelreihige Anordnung von
Spulenelementen vorgesehen, welche separiert voneinander sind. Dabei
sind die Spulenelemente 42 der zweiten Reihe radial außerhalb
der Spulenelemente 41 der ersten Reihe angeordnet. Ferner
ist eine Anzahl der Spulenelemente der zweiten Reihe größer
als eine Anzahl der Spulenelemente der ersten Reihe. Die Spulenelemente
sind dabei gleich ausgebildet und sind jeweils einfach gekrümmt.
In einer Zusammenschau bilden die Spulenelemente der beiden Reihen
jedoch auch eine Art Doppelbogen.
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Wie
insbesondere aus 2 ersichtlich ist, weist der
Läufer 6 eine Vielzahl von Permanentmagneten 5 auf,
welche ebenfalls einfach gekrümmt bzw. bogenförmig
ausgebildet sind. Die Permanentmagnete sind dabei ebenfalls in zwei
Reihen, nämlich einer ersten Reihe 51 und einer
zweiten Reihe 52 angeordnet und bilden in Zusammenschau
einen Doppelbogen. Dabei sind die Permanentmagneten 5 am Läufer 6 kongruent
zu den Spulenelementen. Wie weiter aus 2 ersichtlich
ist, ist eine ungerade Anzahl von Permanentmagneten in jeder Reihe
vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel sind in jeder Reihe
jeweils fünf Permanentmagneten vorgesehen. Dabei sind die
Permanentmagnete beider Reihen derart vorgesehen, dass ein erster
und ein letzter Permanentmagnet in Laufrichtung A jeweils gleichpolig
ist (N). Dabei sind die Permanentmagneten sonst abwechseln angeordnet.
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Durch
die zweireihige Anordnung von Spulenelementen 41, 42 im
Kurvenbereich 2b der Transportstrecke 2 kann insbesondere
eine gezielte Einleitung von Momenten durch separate Ansteuerung
der ersten und zweiten Reihen im Kurvenbereich 2b oder Ansteuerung
einzelner Spulenelemente erreicht werden. Hierdurch kann eine konstante
Kraftresultierende über die gesamte Transportstrecke, unabhängig davon,
ob es sich um einen geraden Streckenabschnitt oder einen kurvigen
Streckenabschnitt handelt, erhalten werden. Ferner können
hierdurch kontinuierliche Antriebsbewegungen erreicht werden, so dass
eine Reduzierung des Energiebedarfs möglich ist. Durch
gezielte Ansteuerung der Spulenelemente im Kurvenbereich 2b können
gegebenenfalls auch Korrekturen (Ausrichtung des Läufers)
während der Kurvenfahrt des Läufers 6 vorgenommen
werden. Insbesondere können ferner konstante Überdeckungsverhältnisse
sowohl im linearen als auch im gekrümmten Bereich der Transportstrecke 2 erreicht werden.
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Es
sei ferner angemerkt, dass anstatt eines Doppelbogens der Spulenelemente 4 diese
auch mit einem Knick an der am weitesten in Förderrichtung
A gerichteten Position ausgebildet sein können, so dass
sie die Form eines in Förderrichtung liegenden Winkels
aufweisen.
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Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 3 und 4 eine
Transportvorrichtung 1 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei gleiche
bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie
im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind.
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Wie
insbesondere aus 3 ersichtlich ist, sind beim
zweiten Ausführungsbeispiel die Spulenelemente 4 unterschiedlich
ausgebildet. Insbesondere sind die Spulenelemente 4 im
Wesentlichen linear ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache
und kostengünstige Herstellbarkeit dieser Bauteile.
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Wie
ferner aus 4 ersichtlich ist, sind am Läufer 6 die
Permanentmagnete 5 ebenfalls nicht bogenförmig,
sondern gerade ausgebildet. Dabei sind wiederum zwei Reihen von
Permanentmagneten 51, 52 vorgesehen. Hierbei ist
wiederum eine ungerade Anzahl von Permanentmagneten pro Reihe angeordnet.
Ein jeweils mittlerer Permanentmagnet jeder Reihe ist dabei senkrecht
zur Förderrichtung A angeordnet. Die zu den mittleren Permanentmagneten
benachbart angeordneten Permanentmagnete sind dabei auf einer Geraden
angeordnet, welche in einem Winkel α zu einer Gerade X,
auf welcher die mittleren Permanentmagnete angeordnet sind, vorgesehen. Somit
sind die nicht mittleren Permanentmagnete nicht senkrecht zur Förderrichtung
des Läufers angeordnet, sondern in einem Winkel dazu. Der
Winkel α beträgt dabei in diesem Ausführungsbeispiel
8°. Es ist jedoch möglich, auch andere Winkel
vorzusehen. Die Neigung der nicht mittleren Permanentmagnete ist
dabei vorzugsweise derart vorgesehen, dass die Neigung in Richtung
der Kurve, welche durch den Kurvenbereich 2b vorgegeben
wird, geneigt ist. Die beiden äußersten Permanentmagnete
sind dann ebenfalls im Winkel α zur Geraden X angeordnet oder
alternativ in einem größeren Winkel angeordnet.
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Ansonsten
entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem vorhergehenden
Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung
verwiesen werden kann.
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Die 5 und 6 zeigen
eine Transportvorrichtung 1 gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei wiederum
gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen
wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet
sind.
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Im
Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
sind die Spulenelemente 4 im geraden Bereich 2a im
Wesentlichen S-förmig gekrümmt, d. h., sie weisen
eine gekrümmte Form mit einem Wendepunkt auf. Im Kurvenbereich 2b sind die
Spulenelemente 41, 42 wieder zweireihig vorgesehen.
Dabei bildet die erste Reihe der Spulenelemente einen ersten Bogen
und die zweite Reihe der Spulenelemente bildet einen zweiten Bogen,
welcher entgegengesetzt zum Bogen der ersten Reihe gekrümmt
ist (vgl. 5).
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In ähnlicher
Weise sind die Permanentmagnete 5 am Läufer 6 angeordnet.
Wie insbesondere aus 6 ersichtlich ist, ist eine
Bogenlänge der einzelnen Permanentmagnete in jeder der
beiden Reihen unterschiedlich lang. Hierdurch wird eine Überdeckung
im Kurvenbereich 2b zwischen den Permanentmagneten und
den Spulenelementen weiter verbessert.
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Die
erfindungsgemäße Transportvorrichtung wird insbesondere
in Verbindung mit Verpackungsmaschinen verwendet, wobei die Läufer
direkt oder indirekt zu verpackende Artikel, wie beispielsweise Beutel,
Flaschen, Schokoladenriegel direkt oder indirekt fördern.
Mit ”indirekt Fördern” ist hierbei gemeint, dass
am Läufer beispielsweise ein Schieber o. ä. zusätzlich
angeordnet ist, welcher mit dem zu fördernden Produkt in
Kontakt ist. Die Transportstrecke kann dabei sowohl waagrecht als
auch senkrecht aufgestellt werden. Ein Radius des Kurvenbereichs 2b beträgt
dabei bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen weniger
als 100 mm, insbesondere ca. 90 mm.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6876107
B2 [0002, 0003]