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Die Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung sowie einen Schlitten für eine Transportvorrichtung.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2010 028 055 A1 zeigt eine Transportvorrichtung zur Förderung von Produkten mit umlaufenden Förderelementen.
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Die Patentschrift
US 5 086 705 A zeigt einen Schlitten umfassend Laufrollen, die entlang einer Schiene abrollen.
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Die Patentschrift
US 4 867 579 A zeigt eine Schiene, entlang derer ein Schlitten mittels Laufrollen abrollen kann.
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Die Patentschrift
US 4 884 898 A zeigt einen Schlitten umfassend Laufrollen, die entlang einer Schiene abrollen.
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Die Patentschrift
US 5 211 279 A zeigt eine Laufschiene, entlang derer ein Schlitten umfassend Laufrollen abrollen kann.
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Die Offenlegungsschrift
EP 2 042 759 A2 zeigt eine Schiene, entlang derer ein Schlitten mittels Laufrollen abrollen kann.
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Die Offenlegungsschrift
DE 195 19 783 A1 zeigt ein kurvengängiges Regalbediengerät.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2012 103 378 A1 ist eine Transportvorrichtung mit einem Linearmotorantrieb bekannt. Die bekannte Transportvorrichtung umfasst einen bewegbaren Schlitten und eine ortsfest, umlaufend angeordnete Laufschiene zur Führung des Schlittens. Der Schlitten weist eine Mehrzahl von Laufrollen auf, die an in verschiedenen Ebenen angeordneten Laufflächen der Laufschiene anliegen und bei Bewegung des Schlittens auf den Laufflächen abrollen.
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Aufgrund einer relativ stark auftretenden Gleitreibung während einer Kurvenfahrt kann ein hoher Verschleiß auftreten. Der Grund hierfür ist unter anderem der sogenannte Breitreifeneffekt, der wie folgt erläutert wird: Die Laufrolle durchläuft einen engen Radius, wodurch die beiden Außenkanten der Laufrolle unterschiedliche Bahngeschwindigkeiten haben (die Mitte der Laufrolle läuft mit der "richtigen" Geschwindigkeit, die Innenkante läuft zu schnell, während die Außenkante zu langsam läuft). Die Folge ist eine Gleitreibung an den Außenkanten und damit ein deutlich höherer Verschleiß im Vergleich zu einer reinen Rollreibung.
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Ein weiterer Grund für den erhöhten Verschleiß ist in der Position der Laufrollen zu sehen, die in Laufrichtung hintereinander angeordnet sind. Solche hintereinander angeordnete Laufrollen sind in der Regel nicht für eine Kurvenfahrt ausgelegt. Denn in einer Kurvenfahrt laufen die Laufrollen durch ihre Geometrie nicht auf der Kurvenbahn entlang, sondern würden die Kurvenbahn verlassen wollen. Die eine Laufrolle würde aus der Kurve herausfahren und die andere Laufrolle in die Kurve hineinfahren wollen. Die Laufrollen werden jedoch auf der Bahn gehalten und erzeugen eine wesentliche Reibung. Diese benötigt eine vergleichsweise große Kraft und verursacht einen sehr großen Verschleiß im Vergleich zum reinen Abrollen auf der Geraden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, eine Transportvorrichtung bereitzustellen, die die bekannten Nachteile überwindet und eine verschleißfreie oder zumindest eine verschleißgeminderte Kurvenfahrt eines Schlittens ermöglicht.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch darin gesehen werden, einen entsprechenden Schlitten für eine Transportvorrichtung bereitzustellen.
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Diese Aufgaben werden mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche 1, 6, 11 und 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt wird eine Transportvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
- – mindestens einen bewegbaren Schlitten,
- – an welchem mindestens eine erste Gruppe und mindestens eine zweite Gruppe von Laufrollen angeordnet sind,
- – eine ortsfest angeordnete Laufschiene zum Führen des Schlittens, wobei
- – die Laufschiene mindestens eine Lauffläche aufweist, wobei
- – die Laufschiene mindestens einen geraden Abschnitt und mindestens einen Kurvenabschnitt aufweist, wobei
- – die Laufrollen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe derart ausgebildet sind, dass
- – bei einer Bewegung des Schlittens entlang des geraden Abschnitts ausschließlich die Laufrollen der ersten Gruppe auf der dem geraden Abschnitt zugeordneten Lauffläche abrollen und
- – bei einer Bewegung des Schlittens entlang des Kurvenabschnitts ausschließlich die Laufrollen der zweiten Gruppe auf der dem Kurvenabschnitt zugeordneten Lauffläche abrollen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Schlitten für die vorstehend genannte Transportvorrichtung bereitgestellt, umfassend
- – jeweils eine erste und eine zweite Gruppe von Laufrollen zum Abrollen auf der Lauffläche der Laufschiene der Transportvorrichtung, wobei
- – die Laufrollen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe derart ausgebildet sind, dass
- – bei einer Bewegung des Schlittens entlang des geraden Abschnitts ausschließlich die Laufrollen der ersten Gruppe auf der dem geraden Abschnitt zugeordneten Lauffläche abrollen und
- – bei einer Bewegung des Schlittens entlang des Kurvenabschnitts ausschließlich die Laufrollen der zweiten Gruppe auf der dem Kurvenabschnitt zugeordneten Lauffläche abrollen.
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Nach noch einem Aspekt wird eine Transportvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
- – mindestens einen bewegbaren Schlitten,
- – an welchem mehrere Laufrollen angeordnet sind,
- – eine ortsfest angeordnete Laufschiene zum Führen des Schlittens, wobei
- – die Laufschiene mindestens eine Lauffläche aufweist, wobei
- – die Laufschiene mindestens einen geraden Abschnitt und mindestens einen Kurvenabschnitt aufweist, wobei
- – zumindest eine der Laufrollen ein sphärisches Lager umfasst, so dass sich eine Drehachse der Laufrolle automatisch an die dem Kurvenabschnitt zugeordnete Lauffläche anpassen kann.
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Nach noch einem Aspekt wird ein Schlitten für die vorstehend genannte Transportvorrichtung bereitgestellt, umfassend:
- – mehrere Laufrollen, wobei
- – zumindest eine der Laufrollen ein sphärisches Lager umfasst, so dass sich eine Drehachse der Laufrolle automatisch an die dem Kurvenabschnitt zugeordnete Lauffläche anpassen kann.
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Die Erfindung umfasst also insbesondere den Gedanken, zur Lösung des vorstehend genannten Problems des Verschleißes in einer Kurvenfahrt zwei Transportvorrichtungen respektive zwei Schlitten für solche Transportvorrichtungen bereitzustellen. Einmal wird das vorstehend genannte Problem dadurch gelöst, dass der Schlitten eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe von Laufrollen aufweist, die jeweils nur bei einer Bewegung entlang des geraden Abschnitts respektive des Kurvenabschnitts Kontakt zu der Lauffläche der Laufschiene aufweisen. Das heißt, dass bei einer Bewegung des Schlittens entlang des geraden Abschnitts ausschließlich die Laufrollen der ersten Gruppe auf der Lauffläche abrollen, nicht jedoch die Laufrollen der zweiten Gruppe. Diese schweben während der Fahrt entlang des geraden Abschnitts oberhalb der Lauffläche. Bei einer Bewegung des Schlittens entlang des Kurvenabschnitts rollen ausschließlich die Laufrollen der zweiten Gruppe auf der Lauffläche ab, nicht jedoch die Laufrollen der ersten Gruppe. Diese schweben bei einer Bewegung des Schlittens entlang des Kurvenabschnitts oberhalb der Lauffläche und haben also keinen Kontakt zu der Lauffläche während der Kurvenfahrt.
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Durch das Vorsehen solcher Laufrollen ist es in vorteilhafter Weise ermöglicht, die Laufrollen der ersten und der zweiten Gruppe optimal an die Geradeausfahrt respektive die Kurvenfahrt anzupassen. Das heißt, dass die Laufrollen der ersten Gruppe optimal für eine Geradeausfahrt, also für eine Bewegung entlang des geraden Abschnitts, angepasst sind. Die Laufrollen der zweiten Gruppe sind entsprechend optimal für die Kurvenfahrt, also die Bewegung entlang des Kurvenabschnitts, angepasst. Für eine Kurvenfahrt sind die Laufrollen der ersten Gruppe hingegen nicht optimal angepasst. Auch die Laufrollen der zweiten Gruppe sind für eine Geradeausfahrt nicht optimal angepasst. Hier würde es dann zu einem Verschleiß kommen, wenn die entsprechenden Laufrollen bei der Kurven- oder Geradeausfahrt entsprechend auf der Lauffläche abrollen würden. Da dies aber erfindungsgemäß gerade nicht vorgesehen ist, wird ein Verschleiß der Laufrollen durch eine nicht optimale Kurvenrespektive Geradeausfahrt vermieden.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass die Laufrollen der ersten Gruppe (für Geradeausfahrt) nur auf dem geraden Abschnitt im Eingriff sind und die Laufrollen der zweiten Gruppe (für Kurvenfahrt) nur auf dem Kurvenabschnitt. Dadurch ergeben sich für die einzelnen Laufrollen geringere Gesamteinsatzseiten und somit dadurch bedingt schon weniger Verschleiß.
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Das vorstehend genannte Problem des Verschleißes in einer Kurvenfahrt wird nach einem zweiten Aspekt auch dadurch gelöst, dass zumindest eine der Laufrollen ein sphärisches Lager umfasst, vorzugsweise weisen mehrere Laufrollen, insbesondere alle Laufrollen, ein sphärisches Lager auf. Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass sich eine Drehachse der Laufrolle automatisch an die dem Kurvenabschnitt zugeordnete Lauffläche anpassen kann. Die Laufrolle wird, respektive ist also insbesondere mittels des sphärischen Lagers an dem Schlitten gelagert. Eine Lauffläche der Laufrolle kann somit kontinuierlich Kontakt zu der Lauffläche behalten. Da die Drehachse aufgrund des sphärischen Lagers aber nicht starr ist, sondern sich selbst ausrichten kann, wird sich die Drehachse der Laufrolle auch kontinuierlich optimal an den Abschnitt anpassen, den der Schlitten gerade durchläuft. So kann sich also die Drehachse der Laufrolle optimal an die Lauffläche des Kurvenabschnitts anpassen. Somit kann in vorteilhafter Weise die Verminderung von Gleitreibung sichergestellt werden. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Verschleiß minimiert oder sogar verhindert, wenn der Schlitten einen Kurvenabschnitt durchfährt.
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Durch das sphärische Lager passt sich also die Drehachse der Laufrollen oder der Laufflächen der Laufrollen automatisch an das jeweilige Laufflächenprofil, also insbesondere an gerade Laufflächenabschnitte, aber auch an die Kurvenprofile. Es ist aufgrund des sphärischen Lagers in vorteilhafter Weise möglich, den Schlitten für beliebige Kurvenradien und Kurvenkonturen einzusetzen. Insbesondere ist mittels eines solchen Schlittens auch eine Innen- und/oder Außenkurvendurchfahrt in vorteilhafter Weise ermöglicht. Die Selbstausrichtung der Drehachse oder Rollenachse geschieht aufgrund des Momentengleichgewichts. Ausgangspunkt ist der Mittelpunkt des sphärischen Lagers (Drehpunkt der Laufrolle). Beim Übergang von einer Lauffläche der Geraden auf eine Lauffläche der Kurve berührt zuerst eine Aussenkante der Rolle die Lauffläche der Schiene. Da die andere Aussenkante noch keine Berührung mit der Schiene hat und somit keine Gegenkraft aufbauen kann, verdreht sich die Rolle um den Mittelpunkt des sphärischen Lagers soweit, bis die Summe aller Auftretenden Kräfte gleich groß sind (vgl. Skizze Momentengleichgewicht gemäß 12).
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Dass die Laufrolle ein sphärisches Lager aufweist, umfasst insbesondere den Fall, dass die Laufrolle durch das sphärische Lager gebildet ist. Das sphärische Lager bildet also vorzugsweise die Laufrolle.
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Obwohl hier also zwei verschiedene Transportvorrichtungen bereitgestellt werden, ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Transportvorrichtung sowohl einen Schlitten mit einer ersten und einer zweiten Gruppe von Laufrollen aufweist und auch einen Schlitten mit einem sphärischen Lager.
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Nach einer Ausführungsform sind mehrere bewegbare Schlitten vorgesehen. Die mehreren Schlitten sind insbesondere gleich oder vorzugsweise unterschiedlich gebildet.
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Merkmale, Vorteile, Ausführungen, wie sie im Zusammenhang mit einem Schlitten umfassend eine erste und eine zweite Gruppe von Laufrollen beschrieben sind, gelten analog für den Schlitten umfassend das sphärische Lager und umgekehrt. Das heißt beispielsweise, dass nach einer Ausführungsform ein Schlitten vorgesehen ist, der sowohl eine erste als auch eine zweite Gruppe von Laufrollen als auch eine Laufrolle umfassend ein sphärisches Lager umfasst. Merkmale der Schlitten untereinander können also beispielsweise kombiniert werden.
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Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Laufrollen der zweiten Gruppe eine Kegelstumpfform aufweisen. Dadurch wird in vorteilhafter Weise der in der Beschreibungseinleitung beschriebene Breitreifeneffekt vermieden oder zumindest vermindert. Damit läuft in vorteilhafter Weise die Laufrolle bei richtiger Auslegung ohne Gleitreibung durch die Kurve. Bei richtiger Auslegung deshalb, da die genaue Form des Kegelstumpfes an die konkret vorliegende Kurve, also auf den Kurvenradius, angepasst werden muss. Der Zusammenhang zwischen einer bestimmten Kegelstumpfform und dem Kurvenradius basiert insbesondere auf den folgenden Erläuterungen: In der Kurve ist die Stecke L1 des äußeren Radius länger als die Strecke L2 des inneren Radius. Damit bei einer Überrollung keine Relativbewegung erfolgt, muss die Rolle an einer Aussenkante eine längere Strecke zurücklegen (U1) und an der anderen Kante entsprechend die kürzere Strecke (U2). Somit ist für jeden möglichen Kurvenradius idealerweise eine entsprechende konische Rolle notwendig (vgl. Skizze von konischen Rollen gemäß 11).
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Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei der Bewegung entlang des Kurvenabschnitts jeweilige Drehachsen der Laufrollen der zweiten Gruppe in Richtung eines Kurvenmittelpunkts des Kurvenabschnitts ausgerichtet sind. Dadurch wird in vorteilhafter Weise der technische Vorteil bewirkt, dass die Laufrollen ohne Querkräfte der vorgesehenen Kurvenbahn folgen und somit keinen Verschleiß verursachen.
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Denn eine Gleitreibung wird dadurch in vorteilhafter Weise vermieden. Durch das Vorsehen, dass die jeweiligen Drehachsen der Laufrollen der zweiten Gruppe bei der Bewegung entlang des Kurvenabschnitts in Richtung des Kurvenmittelpunkts des Kurvenabschnitts ausgerichtet sind, sind die Laufrollen der zweiten Gruppe nicht mehr optimal für eine Geradeausfahrt ausgebildet. Doch dies ist unerheblich, da sie bei der Bewegung des Schlittens entlang des geraden Abschnitts nicht auf der Lauffläche abrollen.
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Die jeweiligen Drehachsen der Laufrollen der zweiten Gruppe sind also derart ausgerichtet, dass sie, wenn der Schlitten entlang des Kurvenabschnitts bewegt wird, in Richtung des Kurvenmittelpunkts des Kurvenabschnitts ausgerichtet sind. Das heißt insbesondere, dass die jeweiligen Drehachsen der Laufrollen der zweiten Gruppe untereinander nicht parallel verlaufen, sondern vielmehr jeweils einen Winkel bilden, der größer als 0° und kleiner als 180° ist. Auch hier hängt der genaue Winkel, also die genaue Ausrichtung der Drehachsen, von dem konkret vorliegenden Krümmungsradius des Kurvenabschnitts ab.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schlitten und die Laufschiene symmetrisch bezüglich einer Längsmittelebene sind. Vorzugsweise weist der Schlitten zwei an der Längsmittelebene gespiegelte Schlittenhälften auf.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass
- – der Schlitten und die Laufschiene symmetrisch bezüglich einer Längsmittelebene sind, wobei
- – der Schlitten zwei an der Längsmittelebene gespiegelte Schlittenhälften aufweist, von denen jede jeweils eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe von Laufrollen aufweist, wobei
- – an einer ersten Seitenflanke und an einer zweiten Seitenflanke der Laufschiene jeweils eine erste und eine zweite Lauffläche für die Laufrollen gebildet sind, wobei
- – die jeweiligen Laufrollen der ersten und der zweiten Gruppe der ersten oder der zweiten Lauffläche zugeordnet sind, so dass
- – bei einer Bewegung des Schlittens entlang des geraden Abschnitts ausschließlich die Laufrollen der ersten Gruppen an ihren zugeordneten Laufflächen anliegen und auf diesen abrollen und
- – bei einer Bewegung des Schlittens entlang des Kurvenabschnitts ausschließlich die Laufrollen der zweiten Gruppe an ihren zugeordneten Laufflächen anliegen und auf diesen abrollen.
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Dadurch wird insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass eine steife Lagerung des Schlittens entlang der Laufschiene ermöglicht ist. Denn es sind je Längsseite zwei Laufflächen vorgesehen, auf denen die Laufrollen abrollen können.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass
- – die ersten und die zweiten Gruppen jeweils drei Laufrollen aufweisen, wobei
- – zwei der drei Laufrollen der jeweiligen ersten Gruppe der zweiten Lauffläche und die dritte Laufrolle der jeweiligen ersten Gruppe der ersten Lauffläche zugeordnet sind, wobei
- – zwei der drei Laufrollen der jeweiligen zweiten Gruppe der ersten Lauffläche und die dritte Laufrolle der jeweiligen zweiten Gruppe der zweiten Lauffläche zugeordnet sind.
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Je Schlittenhälfte sind also insbesondere zwei Dreiecke aus jeweils drei Laufrollen vorgesehen. Ein Dreieck aus drei Laufrollen der ersten Gruppe und ein Dreieck aus drei Laufrollen der zweiten Gruppe. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass die dritte Laufrolle der ersten Gruppe, die der ersten Lauffläche zugeordnet ist, zwischen den zwei Laufrollen der zweiten Gruppe angeordnet ist, die ja ebenfalls der ersten Lauffläche zugeordnet sind. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die dritte Laufrolle der zweiten Gruppe, die der zweiten Lauffläche zugeordnet ist, zwischen den zwei Laufrollen der ersten Gruppe angeordnet ist, die ja ebenfalls der zweiten Lauffläche zugeordnet sind. Die Dreiecke, die jeweils aus den drei Laufrollen der ersten Gruppe und den drei Laufrollen der zweiten Gruppe gebildet sind, überlappen sich somit, sind also überlappend angeordnet. Hierbei liegt die Spitze eines der Dreiecke auf dem Mittelpunkt der Basis des anderen Dreiecks und umgekehrt. Beispielsweise sind die Dreiecke als gleichschenklige Dreiecke gebildet. Entsprechend sind also die Laufrollen angeordnet. Insbesondere sind die Dreiecke als gleichseitige Dreiecke gebildet, also sind alle drei Seiten des Dreiecks gleich lang. Entsprechend sind die Laufrollen angeordnet.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der zumindest eine der Laufrollen ein sphärisches Lager aufweist, ist vorgesehen, dass eine Begrenzungseinrichtung zum Begrenzen eines Ausschlagwinkels des Lagers vorgesehen ist. Dadurch wird der technische Vorteil bewirkt, dass ein Winkelausschlag des sphärischen und somit selbstausrichtenden Lagers begrenzt werden kann, was beispielsweise vorteilhaft ein Aufgleisen des Schlittens auf die Führungsschiene erleichtert. Insbesondere wird aufgrund der Begrenzungseinrichtung der technische Vorteil bewirkt, dass ein mögliches Trudeln des Lagers verhindert werden kann, wobei das Trudeln beispielsweise bei unvorhersehbaren Querkräften, die beispielsweise durch eine Verschmutzung der Laufschiene und/oder durch eine Beladung des Schlittens resultieren, auftreten kann.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Begrenzungseinrichtung eine Anlaufscheibe umfasst, die quer zur Drehachse der Laufrolle mit dem sphärischen Lager angeordnet ist. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil bewirkt, dass der Ausschlagwinkel des Lagers durch ein einfaches Mittel und durch eine einfache Montage begrenzt werden kann. Das Lager selbst muss hierfür kein lagerseitiges Begrenzungsmittel aufweisen. Somit kann beispielsweise ein universelles sphärisches Lager für eine Vielzahl von Schlitten verwendet werden, wobei anwendungsspezifisch die gewünschte Begrenzung konkret mittels einer entsprechenden Anlaufscheibe eingestellt werden kann. Das spart beispielsweise Kosten ein. Auch kann beispielsweise nachträglich durch ein Austauschen der Anlaufscheibe durch ein anderes Modell die Begrenzung des Ausschlagwinkels neu eingestellt werden, ohne dass hierzu gleich das komplette Lager ausgetauscht werden müsste.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Begrenzungseinrichtung ein lagerseitiges Begrenzungsmittel umfasst. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil bewirkt, dass ein Bauraum eingespart werden kann, insofern hier beispielsweise auf eine Anlaufscheibe verzichtet werden kann. Auch muss beispielsweise kein zusätzliches Begrenzungsmittel eingebaut werden, da das Lager selbst ein solches Begrenzungsmittel mitbringt. Das kann beispielsweise eine Montagezeit reduzieren.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Begrenzungseinrichtung sowohl die Anlaufscheibe als auch das lagerseitige Begrenzungsmittel umfasst. Somit ist beispielsweise in vorteilhafter Weise eine Redundanz hinsichtlich der Begrenzung des Ausschlagwinkels gegeben. Selbst bei einem Ausfall, beispielsweise aufgrund einer Beschädigung, eines der Mittel zur Begrenzung des Ausschlagwinkels kann immer noch das andere Mittel die Begrenzungsfunktion übernehmen.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass bezogen auf eine Längsachse des Schlittens ausschließlich die außen liegenden Laufrollen jeweils ein sphärisches Lager umfassen. Das heißt insbesondere, dass die restlichen Laufrollen kein sphärisches Lager umfassen. Beispielsweise umfassen die restlichen Laufrollen ein Kugellager oder ein anderes Lager, was keine selbst ausrichtende Funktion aufweist. Denn üblicherweise sind nur die außen liegenden Laufrollen am stärksten von den vorstehend genannten Problemen hinsichtlich der auftretenden Gleitreibung während der Kurvenfahrt betroffen. Insofern ist es auch sinnvoll, nur diese außen liegenden Laufrollen mit einem sphärischen Lager zu versehen.
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In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Lager ein Element ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Lagern ist: Pendelkugellager, Pendelrollenlager und Tonnenrollenlager. Insbesondere sind auch andere sphärische Lager vorgesehen. Der Einsatz der entsprechenden vorstehend genannten Lager richtet sich insbesondere nach verfügbarem Bauraum (geometrische Abmessungen der Lager), übertragbare Axiallast, übertragbare Radiallast und möglichem Winkelausgleich für die jeweiligen Anwendungsfälle.
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Nach einer Ausführungsform ist das sphärische Lager ein Gelenklager mit einer Kugelkalotte, wobei auf dem Gelenklager ein Rillenkugellager montiert oder angeordnet ist.
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Nach einer anderen Ausführungsform ist eine Linearmotor-Antriebsvorrichtung zum Antrieb des Schlittens vorgesehen. Beispielsweise umfasst der Schlitten einen oder mehrere Permanentmagnete, die mit der Linearmotor-Antriebsvorrichtung in Wirkverbindung stehen. Beispielsweise umfasst die Linearmotor-Antriebsvorrichtung mehrere aneinandergereihte Spulen, die einzeln bestromt werden können. Bei Bestromung einer Spule entstehen somit lokale Magnetfelder und somit entsteht ein Kraftfluss zwischen der Spule und dem oder den Permanentmagneten des Schlittens. Durch intelligentes Ansteuern und Bestromen der einzelnen Spulen kann ein "wanderndes" Magnetfeld erzeugt werden, welches jeden einzelnen Schlitten unabhängig von anderen Schlitten bewegen kann.
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In einer Ausführungsform weist die Laufschiene eine Doppel-T-Profilform auf.
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In einer anderen Ausführungsform weist die Laufschiene abgeschrägte Laufflächen auf.
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In einer Ausführungsform ist die Laufschiene umlaufend gebildet, also in sich geschlossen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Laufschiene offen, also nicht umlaufend gebildet.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen
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1 einen Schlitten für eine Transportvorrichtung,
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2 eine Rollenanordnung für den Schlitten der 1,
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3a, 3b, 3c den Schlitten gemäß 1 bei einer Bewegung entlang eines geraden Abschnitts einer Laufschiene,
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4a, 4b, 4c den Schlitten gemäß 1 bei einer Bewegung entlang eines Kurvenabschnitts einer Laufschiene,
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5a, 5b, 5c den Schlitten gemäß 1 bei einer Kurvenfahrt,
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6a, 6b, 6c den Schlitten gemäß 1 bei einer Geradeausfahrt
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7 ein Pendelkugellager,
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8 ein Pendelrollenlager,
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9 ein weiterer Schlitten,
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10 eine Transportvorrichtung,
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11 eine konische Laufrolle und
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12 eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Momentengleichgewichts.
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Im Folgenden können für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Übersicht halber nicht in sämtlichen Zeichnungen sämtliche Merkmale Bezugszeichen aufweisen.
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1 zeigt einen Schlitten 101 für eine Transportvorrichtung.
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Der Schlitten 101 weist einen U-förmigen Grundkörper 103 auf. Der U-förmige Grundkörper 103 umfasst insofern zwei gegenüberliegende Schenkel 105 und 107. An den einander gegenüberliegenden Innenseiten der Schenkel 105, 107 sind Laufrollen 109, 111, 113, 115, 117 und 119 angeordnet. Die Laufrollen 109, 113, 117 bilden eine erste Gruppe. Die Laufrollen 111, 115, 119 bilden eine zweite Gruppe. Hierbei sind die Laufrollen 109, 113, 117 der ersten Gruppe derart ausgebildet, dass bei einer Bewegung des Schlittens 101 entlang eines geraden Abschnitts einer Laufschiene der Transportvorrichtung ausschließlich diese Laufrollen 109, 113, 117 auf der dem geraden Abschnitt zugeordneten Lauffläche abrollen. Die Laufrollen 111, 115, 119 der zweiten Gruppe sind derart ausgebildet, dass bei einer Bewegung des Schlittens 101 entlang eines Kurvenabschnitts der Laufschiene der Transportvorrichtung ausschließlich diese Laufrollen 111, 115, 119 auf der dem Kurvenabschnitt zugeordneten Lauffläche abrollen. Wie dies im Einzelnen realisiert wird, wird nachstehend weiter ausgeführt.
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Wie die 1 zeigt, ist der Schlitten 101 symmetrisch bezüglich einer Längsmittelebene, sodass der Schlitten 101 zwei an der Längsmittelebene gespiegelte Schlittenhälften aufweist, hier insbesondere die beiden Schenkel 105 und 107.
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An den Innenseiten der beiden Schenkel 105, 107 sind also jeweils sechs Laufrollen gebildet: drei Laufrollen 109, 113, 117 der ersten Gruppe und drei Laufrollen 111, 115, 119 der zweiten Gruppe. Die jeweiligen Laufrollen der beiden Gruppen sind in einer Dreiecksanordnung an der Innenseite der jeweiligen Schenkel angeordnet. Das heißt, dass die Laufrollen der jeweiligen Gruppen ein Dreieck bilden. Es ist vorgesehen, dass sich eine der Laufrollen der einen Gruppe zwischen zwei Laufrollen der anderen Gruppe und umgekehrt befindet. Das heißt also, dass die Laufrolle 117, die zur ersten Gruppe gehört, zwischen den beiden Laufrollen 115 und 119 der zweiten Gruppe angeordnet ist. Entsprechend ist die Laufrolle 111, die zur zweiten Gruppe gehört, zwischen den beiden Laufrollen 109 und 113 der ersten Gruppe angeordnet.
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Die Laufrollen 115, 117 und 119 sind einer zweiten Lauffläche 205 (vgl. 2) einer in 1 nicht gezeigten Laufschiene der Transportvorrichtung zugeordnet. Die Laufrollen 109, 111, 113 sind einer in 1 nicht gezeigten ersten Lauffläche 203 (vgl. 2) der Laufschiene der Transportvorrichtung zugeordnet. Das heißt, dass bei einer Kurvenfahrt des Schlittens 101 nur die Laufrollen 111, 115, 119 der zweiten Gruppe auf den zugehörigen Laufflächen abrollen. Das heißt, dass bei einer Kurvenfahrt die Laufrollen 115 und 119 auf der zweiten Lauffläche 205 abrollen. Die Laufrolle 111 rollt bei einer Kurvenfahrt auf der Lauffläche 203 ab. Bei dieser Kurvenfahrt haben die Laufrollen 109, 113, 117 der ersten Gruppe keinen Kontakt zu den Laufflächen 203, 205.
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Bei einer Geradeausfahrt hingegen haben die Laufrollen 111, 115, 119 der zweiten Gruppe keinen Kontakt zu den Laufflächen 203, 205. Hingegen rollen die Laufrollen 109, 113 auf der ersten Lauffläche 203 ab. Die Laufrolle 117 rollt auf der zweiten Lauffläche 205 ab.
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Das Bezugszeichen 125 zeigt auf eine Drehachse der Laufrollen 109, 111, 113, 115, 117, 119. Das Bezugszeichen 121 zeigt auf einen Endabschnitt des Schenkels 105. Das Bezugszeichen 123 zeigt auf einen Endabschnitt des Schenkels 107. An den Endabschnitten 121, 123 können beispielsweise ein oder mehrere Permanentmagnete angeordnet werden, die beispielsweise in Wirkverbindung mit einer hier nicht gezeigten Linearantriebsvorrichtung sein können. Eine solche Linearantriebsvorrichtung umfasst beispielsweise mehrere Spulenpakete, die individuell bestromt werden können, sodass beispielsweise ein "wanderndes" Magnetfeld ausgebildet werden kann, welches mit dem Magnetfeld der Permanentmagnete an dem Schlitten 101 wechselwirkt und für einen Vorschub des Schlittens 101 sorgt.
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2 zeigt eine Rollenanordnung der Laufrollen 115, 119 und 111 des Schlittens 101 gemäß 1. Wie zu erkennen ist, durchlaufen diese Laufrollen einen Kurvenabschnitt 207 einer Laufschiene 201. Zu sehen sind hier die beiden Laufflächen 203 und 205.
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Der Kurvenabschnitt 207 weist somit einen Krümmungsradius mit einem entsprechenden Kurvenmittelpunkt 209 auf. Die jeweiligen Drehachsen 125 der Laufrollen 115, 119, 111 sind in Richtung des Kurvenmittelpunkts 209 ausgerichtet. Dadurch wird in vorteilhafter Weise bewirkt, dass diese Laufrollen der zweiten Gruppe ohne Querkräfte durch den Kurvenabschnitt 207 fahren können. Sie bleiben auf der vorgesehenen Bahn, sodass dadurch kein Verschleiß verursacht wird, da keine Gleitreibung auftritt.
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Die Laufrollen 111, 115, 119 der zweiten Gruppe weisen weiterhin eine Kegelstumpfform auf. Das heißt, dass die Laufrollen 111, 115, 119 wie ein Kegelstumpf ausgebildet sind. Bei entsprechender Ausbildung des Kegelstumpfes laufen diese Laufrollen der zweiten Gruppe somit ohne Gleitreibung durch den Kurvenabschnitt 207. Der in der Beschreibungseinleitung dargestellte Breitreifeneffekt wird somit in vorteilhafter Weise vermieden.
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Die 3a, 3b, 3c zeigen den Schlitten 101 gemäß 1 bei einer Geradeausfahrt entlang der Laufschiene 201 in verschiedenen Ansichten.
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Die Ansicht gemäß 3a zeigt eine Querschnittsansicht des Schlittens 101, wobei dieser hier der Übersicht halber nicht vollständig, sondern abgeschnitten gezeichnet ist. Die Laufschiene 201 weist eine Doppel-T-Profilform auf mit den abgeschrägten Laufflächen 203, 205. Die Spulenpakete, die hier nicht gezeigt sind, befinden sich unterhalb der Laufschiene 201 bezogen auf eine Draufsicht auf die Papierebene, sodass die Spulenpakete zwischen den Endabschnitten 121, 123 angeordnet sind bei einer Bewegung des Schlittens 101 entlang der Laufschiene 201.
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3a zeigt zwei Pfeile A und B, die eine entsprechende Draufsicht auf die einzelnen Laufrollen des Schlittens 101 symbolisch darstellen. Entsprechend zeigt das Bezugszeichen 305 (gemäß 3b) auf diese Draufsicht gemäß dem Pfeil A. Entsprechend zeigt das Bezugszeichen 307 auf eine Zeichnung (gemäß 3c), die eine Draufsicht entlang dem Pfeil B zeigt. Deutlich zu erkennen ist die Ausrichtung der Lauf- oder Drehachsen 125 der Laufrollen der zweiten Gruppe, die nicht parallel zueinander verlaufen, sondern vielmehr auf den Kurvenmittelpunkt 209 gerichtet sind. Da hier aber der Schlitten 101 eine Geradeausfahrt durchläuft, also entlang eines geraden Abschnitts 309 der Laufschiene 201 bewegt wird, haben die Laufrollen 111, 115, 119 der zweiten Gruppe keinen Kontakt zu ihren zugeordneten Laufflächen 203, 205.
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Die 4a, 4b, 4c zeigen den Schlitten 101 gemäß 1 bei einer Kurvenfahrt. Die in den 4a, 4b, 4c dargestellten Ansichten sind analog zu 3a, 3b, 3c. Auf die entsprechenden Ausführungen kann daher verwiesen werden.
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5a, 5b, 5c zeigen jeweils den Schlitten 101 gemäß 1 in einer Kurvenfahrt in einer weiteren perspektivischen Ansicht. Die in den 5a, 5b, 5c dargestellten Ansichten sind analog zu 3a, 3b, 3c, so dass auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird. In den perspektivischen Ansichten ist der Schenkel 107 transparent gezeichnet, sodass die Laufrollen zu sehen sind. Der Übersicht halber sind die Laufrollen, die am Schenkel 105 angeordnet sind, nicht dargestellt. Nur die Laufrollen 115, 119, 111 der zweiten Gruppe haben Kontakt zu ihren zugeordneten Laufflächen 203, 205. Die Laufrollen der zweiten Gruppe und auch der ersten Gruppe bilden jeweils ein Dreieck. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann zumindest eine Gruppe, beispielsweise beide Gruppen, mehr als drei Laufrollen aufweisen. So ist beispielsweise vorgesehen, dass ein Abstand zwischen den beiden Laufrollen 109, 113 vergrößert wird, sodass die einzelne Laufrolle 111 zwischen diesen beiden Laufrollen 109 und 113 durch zwei Laufrollen ersetzt wird. Gleiches gilt für die Laufrollen 115, 117, 119. Hier ist beispielsweise vorgesehen, dass der Abstand zwischen den beiden Laufrollen 115, 119 vergrößert wird, sodass die einzelne Laufrolle 117 durch zwei Laufrollen ersetzt wird. Die ersetzten Rollen gehören zur gleichen Gruppe wie die ersetzte Laufrolle.
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6a, 6b, 6c zeigen jeweils den Schlitten 101 gemäß 1 in einer Geradeausfahrt in einer weiteren perspektivischen Ansicht. Die in den 6a, 6b, 6c dargestellten Ansichten sind analog zu 5a, 5b, 5c, so dass auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen wird.
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Bei der Geradeausfahrt sind nur die Laufrollen 109, 113, 117 im Einsatz. Diese Laufrollen bilden wie vorstehend ausgeführt ein Dreieck und es kann vorgesehen sein, dass auch mehr als drei Laufrollen für die erste Gruppe vorgesehen sind. Insbesondere bei mehr als drei Laufrollen pro Gruppe wird eine höhere mechanische Stabilität bewirkt. Der Schlitten 101 ist in Fahrrichtung in vorteilhafter Weise kippstabiler.
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7 zeigt ein sphärisches Lager in Form eines Pendelkugellagers 1501.
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8 zeigt ein sphärisches Lager in Form eines Pendelrollenlagers 1601.
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Diese beiden Lager 1501, 1601, welche sich bauartbedingt selbst ausrichten, sind für eine Ausführungsform eines Schlittens für eine Transportvorrichtung vorgesehen. Das heißt, dass zumindest eine der Laufrollen, insbesondere mehrere, beispielsweise alle, Laufrollen des Schlittens ein solches sphärisches Lager umfasst. Das heißt, dass die entsprechende Laufrolle mittels eines solchen Lagers an dem Schlitten gelagert ist. Hierbei ist beispielsweise vorgesehen, dass diese Lager direkt mit ihren entsprechenden Laufflächen auf den Laufflächen der Laufschiene abrollen. Diese sphärischen Lager weisen in einer anderen Ausführungsform Überzüge aus beispielsweise Kunststoff oder Gummi auf, sodass diese Überzüge auf den Laufflächen der Laufschiene abrollen.
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9 zeigt nun einen solchen Schlitten 1701 für eine Transportvorrichtung. Der Schlitten 1701 ist analog zum Schlitten 101 gemäß 1 aufgebaut. Als ein Unterschied weisen die Laufrollen 115, 119, 109, 113, also die in Fahrrichtung außen liegenden Laufrollen, ein solches sphärisches Lager auf. In der in 9 gezeigten Ausführungsform bilden diese Lager die Laufrolle.
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Bei dem Schlitten 1701 ist eine Anlaufscheibe 1703 vorgesehen, die quer zur Drehachse 125 der Laufrolle, die das selbst ausrichtende Lager umfasst, angeordnet ist. Diese Anlaufscheibe 1703 bewirkt eine Begrenzung eines Ausschlagwinkels des sphärischen Lagers 1601 oder 1501.
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In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das selbst ausrichtende Lager ein lagerseitiges Begrenzungsmittel umfasst. Dies insbesondere zusätzlich oder anstelle der Anlaufscheibe 1703.
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10 zeigt eine Transportvorrichtung 1901 in einer beispielhaften Konfiguration. Hier weist die Laufschiene 201 eine umlaufende Form auf. Das heißt, dass die Laufschiene 201 in sich geschlossen ist. Zu erkennen sind die beiden Kurvenabschnitte 207 und die geraden Abschnitte 309 der Laufschiene 201. Die Kurvenabschnitte 207 können beispielsweise eine Kreisform oder eine Klothoidenform aufweisen. Das Bezugszeichen 1903 zeigt auf Spulenpakete der Transportvorrichtung 1901. Auf der Laufschiene 201 sind die Schlitten 101 und 1701 aufgesetzt und können entlang der Laufschiene 201 bewegt werden. In weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispielen sind mehrere Schlitten 101 und/oder mehrere Schlitten 1701 vorgesehen.
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11 zeigt eine konische Laufrolle 1101, die beispielsweise für die Laufrollen der zweiten Gruppe verwendet werden kann. Das heißt, dass die Laufrollen der zweiten Gruppe konische Laufrollen sind analog zu der Laufrolle 1101 der 11. „Konisch“ bedeutet hier, dass die Laufrolle 1101 eine Kegelstumpfform aufweist. Anhand der in der 11 dargestellten Skizzen soll der Zusammenhang zwischen einer bestimmten Kegelstumpfform und dem Kurvenradius wie folgt näher erläutert werden: In der Kurve (oder in dem Kurvenabschnitt) 1103 ist die Stecke L1 des äußere Radius der Kurve 1103 länger als die Strecke L2 des inneren Radius der Kurve 1103. Damit bei einer Überrollung keine Relativbewegung erfolgt, muss die Laufrolle 1101 an einer Aussenkante 1105 eine längere Strecke zurücklegen (U1) und an der anderen Kante (Innenkante) 1107 entsprechend die kürzere Strecke (U2). Somit ist für jeden möglichen Kurvenradius idealerweise eine entsprechende konische Laufrolle notwendig. Das Dreieck 1109 über dem Doppelpfeil 1111 symbolisiert nochmals, dass der Durchmesser der Laufrolle 1101 an der Kante 1107 kleiner ist, als der Durchmesser der Laufrolle 1101 an der Kante 1105.
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12 zeigt eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Momentengleichgewichts. Ausgangspunkt ist der Mittelpunkt 1201 des sphärischen Lagers 1205 (Drehpunkt der Laufrolle 1203). Beim Übergang von einer Lauffläche 1207 der Geraden auf eine Lauffläche 1209 der Kurve berührt zuerst eine Aussenkante 1211 der Rolle die Lauffläche 1209 der Laufschiene. Da die andere Aussenkante 1213 noch keine Berührung mit der Schiene hat (mittlere Zeichnung in 12) und somit keine Gegenkraft aufbauen kann, verdreht sich die Rolle um den Mittelpunkt des sphärischen Lagers soweit, bis die Summe aller Auftretenden Kräfte gleich groß sind (rechte oder linke Zeichnung in 12). Die auftretenden Kräfte sind mittels ausgefüllter Pfeile mit dem Bezugszeichen 1215 dargestellt.
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Zusammenfassend umfasst die Erfindung also insbesondere den Gedanken, einen Schlitten für eine Transportvorrichtung vorzusehen, der jeweils Rollenkombinationen (erste und zweite Gruppe) aufweist, die entweder für die Geradeausfahrt oder die Kurvenfahrt optimal ausgelegt sind und jeweils nur in ihrem Bereich (also gerader Abschnitt oder Kurvenabschnitt) zur Anlage mit der Schiene (genauer mit der Lauffläche der Schiene) kommen. Die Erfindung umfasst insbesondere den Gedanken, selbst ausrichtende Lager für zumindest einige der Laufrollen des Schlittens vorzusehen, die sich aufgrund des Kräftegleichgewichts bei einer Kurvenfahrt selbst und optimal ausrichten. In beiden Fällen (sphärisches Lager und zwei Rollenkombinationen) wird in vorteilhafter Weise ein Verschleiß an den Laufrollen minimiert.
