KR100372952B1 - 전기공급및데이터전송부를갖는트랙-유도형이송장치 - Google Patents

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미하엘 알딩어
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체겔레크 아에게 안라겐- 운트 아우토마티지룽스테크닉 게엠베하
다임러크라이슬러 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 전기 공급부 및 데이터 전송부를 가진 트랙 유도형 이송 시스템에 관한 것으로 이것은 물품을 나르는데 이용된다. 본 이송 시스템은 구동 장치 및 트랙 유도형 엘리먼트; 스토리지, 물품(G)을 위한 입력 및 출력 유니트; 및 데이터 처리 및 전송 유니트(20)를 포함하는 이송 엘리먼트를 갖고 있다. 이송 엘리먼트(10)는 트랙을 따라 놓인 1차 회로로부터 전기를 공급하기 위한 2차 엘리먼트로서전동 헤드를 가지며, 이것은 이 코어를 에워싸면서 1차 회로(6, 7)에 자기적으로 커플링되는 2차 권선 및 페라이트 코어를 포함하는 차량에 장착된다. 또한 조정가능한 및 제어가능한 구동 유니트(17)는 전진 운동을 위해 제공되며 및 수단(GL)은 중력의 저마찰 보상을 위한 전진 운동(GL)을 위해 제공되어 트랙 및 트랙 유도형 엘리먼트(SP)를 따라 저마찰 슬라이딩을 보장한다.

Description

전기 공급 및 데이터 전송부를 갖는 트랙-유도형 이송 장치{TRACK-GUIDED TRANSPORT SYSTEM WITH POWER AND DATA TRANSMISSION}
이송 장치는 생산 산업 및 저장 산업에서 다양한 실시예로 이용된다. 예를 들어 자동차 산업에서, 조립 벨트에서 요구되는 조립 부재들에 대한 공급 시스템은 텔퍼 시스템(telpher system)의 형태을 가지며, 이것은 자체 구동 장치를 가지고 그리고 트랙-유도형으로 개별 작업 위치로 갈 수 있다.
차량에 실려야 하는 물품이 든 용기 또는 팰릿이 높은 선반 저장소에 위치한다. 여기에 예를 들어 리프팅 이송장치가 제공되며, 이것은 높은 선반 저장소에서 차량과 작업 위치 사이의 높이 차이를 극복시킨다. 이 차량은 예를 들어 리프팅 이송 차량에 도킹하며, 이것은 그에 할당되어 저장하려는 팰릿을 넘겨준다. 팰릿에 설치된 또는 차량으로부터 그에 넘겨받은 인식 장치 때문에 리프팅 이송 장치가 팰릿의 분류를 시작한다.
그와 같은 차량의 적재면은 이용 목적에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어 횡방향 컨베이어는 용기 또는 팰릿의 적재 및 하역에 매우 유용하다. 물론 위탁서를 작성하기 위해 용기는 차량으로 여러 스테이션으로 갈 수 있으며 저장품 중 일부를 실을 수 있다.
전술한 다양한 과제를 극복하기 위한 장래 이송 장치가 과학적으로 고도로 개발된 부분 시스템에 배열되어야 한다는 것이 공지되어 있으며, 이 때 이 부분 시스템은, 폭넓은 이용 분야를 위한 산업상의 저렴한 해결책을 마련하기 위해, 표준화가능한 시스템 부품으로 구성된다. 이의 개발을 위해 작은 마모, 작은 소음 발생 및 낮은 에너지 소비가 큰 우선성(priority)을 갖는다. 그런 종류의 이송 장치의 부분 시스템은;
· 이송 차량을 위한 트랙 네트워크 또는 트랙의 특정 이용의 구성을 위한 스틸 프로화일된 지지 및 트랙 가이드 엘리먼트.
· 차량 위에 있는 자체의 전기 구동 장치 및 특정 이용 액츄에이터 및 센서 및 데이터 전송부를 구비한 자족적인, 컴퓨터식 이송 차량. 그런 종류의 이송 차량은 하기에서 이송 엘리먼트로도 표기된다.
· 트랙을 따라 뻗어있는 전기 에너지 공급 회로의, 하기에서 1차 회로로 언급됨, 구성을 위한 1차측 에너지 공급 엘리먼트와 차량 이동시 및 정지 시에 1차 회로로부터 전기 에너지의 수용을 위한, 상기 차량에 배열되는 에너지 공급 엘리먼트로 이루어지는 에너지 공급 장치.
· 고정 스테이션과 차량 사이 및 차량 사이에 이동, 제어 및 접수 정보의 양방향 교환을 위한 데이터 전송 장치.
본 발명의 시발점이 되는 PCT-GB-92/00220에는 이송 차량으로의 무접촉 유도식 에너지 공급장치가 공지되어 있다. 이 출원에 있어서 트랙을 따라 배열된 그리고 10-kHz-전류를 공급받는 트윈 컨덕터는 1차 회로를 형성하는 것이 서술되어 있다. 이 1차 회로의 양 컨덕터는 전기적으로 그리고 자기적으로 비도전체로된 지지부에 의해 지지된다. 에너지 수용을 위해 각각의 이송 차량에 적어도 하나의 E-형상 전동 헤드가 페라이트 코어를 가지고 배열되어 있으며, 이의 중앙 레그는 2차 권선을 지지하며 양 컨덕터 사이의 공간 깊이 들어간다. 상기 페라이트 코어에 의해 트윈 컨덕터의 1차 회로 및 전동 헤드의 2차 권선은 전자기적으로 커플링되므로, 차량에 또는 이송 엘리먼트에 예를 들어 구동에 필요한 에너지가 1차 회로로부터 2차 권선으로 공급되며 전자식 조절 장치에 의해 이송 엘리먼트에 있는 구동 장치 및 그외 소비 기기에 제공된다. 그런 종류의 트윈 컨덕터는 주변에서 전파하는 전자기 스캐터 필드를 갖는다. 이것은 이웃하는 신호 라인에서 전자기 장애를 야기하며 스틸 프로화일된 지지 및 트랙 가이드 엘리먼트가 철로 된 경우 이것의 이웃하는 금속 부재에서 와전류를 유도하며, 이 와전류는 상당한 에너지 상실과 관련되어 있다. 그러므로 이런 단점을 피하기 위해 이 경우 부가의 공간을 필요로 하는 비용도 발생시키는 트윈 컨덕터의 실드가 필요하다. 이 트윈 컨덕터의 확대되는 스캐터 필드는 큰 인덕턴스를 야기하며 그리고 높은 주파수 때문에 큰 유도 전압 강하를 야기하며, 이것은 그에 상응하는 큰 비용을 통해 콘덴서에서 보상되어야 한다.
GB-A-2 277 069에는 트랙을 따라 원격 조정되는 카메라를 가진 트랙가이드 엘리먼트와 고정형 스테이션 사이의 데이터의 양방향 교환을 위해 리키지 도파관을 배열하며, 이 리키지 도파관이 불완전한, 와이드메쉬형 외부의 실드 라인을 가진동축 케이블로 이루어지는 것이 제시되어 있다. 간섭을 통해 장애를 최소화하기 위해, 트랙의 근처에 데이터 전송부를 국지화하는 것도 제시되었다. 이 이송 장치에 있어서 에너지 공급은 종래의 루프 접점 레일로 이루어지는 버스 라인에 의해 이루어진다. 그외에도 도 4 또는 11쪽 9-18줄에는, 신호 역시 종래의 접점 레일에 의해 전송된다는 것을 알 수있다. 리키지 도파관에 의한 신호 전송은 상술되지 않는다.
DE-A-3 926 401에는 팰릿 또는 용기를 위한 이송 장치가 공지되어 있으며, 이것은 자기장을 통해 지지되며 트랙에서 유도된다. 이것은 싱글 레일 터널에만 고속 이송 시스템이며, 이것은 지금까지 모노레일-차량- 및 지역 항공 교통에 맡겨진 이송 과제를 수행해야 한다. 이 때 이동된 이송 엘리먼트 완전히 수동적이므로, 생산- 및 저장 기술 분야의 다각적인 이송 과제를 위한 여기에 적용된 원리는 비교적 유동적이다.
종래 기술에 상응한 이송 장치에 있어서 상기 언급한 및 저장- 및 생산 기술 분야의 장래의 유도적인 이송 과제에 대해 유리한 부분 시스템 중 하나만은, 선형 구동 장치로서 실시되며 자기 지지 및 트랙 가이드 시스템과 결합되는 컴퓨터 유도식 구동 장치를 갖는 자족적인 이송 엘리먼트로의 무접촉 에너지 공급부 및 무접촉 데이터 전송부처럼 실현된다. 이송 장치에 있어서 상기 부분 시스템의 결합은 상이한 부분 시스템의 기계적인 그리고 기능적인 집적의 기능을 제공하며 저마찰, 저동작소음 및 저에너지소비를 갖는, 구조적으로 유리하게 구성된, 공간 및 비용을 절약하는 표준화된 시스템 컴포넌트를 가져온다.
본 발명은 제 1항의 서문에 따른 트랙-유도형 이송 장치에 관한 것이다.
도 1은 상기 이송 장치의 개략도이고,
도 2는 무접촉 데이터 전송부의 블록도이며,
도 3은 전기 공급부 및 데이터 전송부의 결합도이고,
도 4는 도파관에 의한 데이터 전송부의 원리 및 블록도이며,
도 5는 리키지 도파관(leakage waveguide)에 의한 전기 공급부 및 데이터 전송부의 기계적인 집적 상태를 나타내고,
도 6은 이송 엘리먼트의 구성을 나타내며,
도 7은 전기 공급부 및 데이터 전송부의 실시예이고,
도 8은 주 컨덕터 장치와 전동 헤드 사이의 운동 평면에 대해 평행한 상태의 틈을 취한 전기 공급부 및 데이터 전송부의 실시예이며,
도 9는 지지- 및 가이드 레일에 집적된 전기 공급부의 외측 컨덕터를 나타내고,
도 10은 개방형 동축 컨덕터의 종단면도 및 평면도이며,
도 11은 전동 헤드를 갖는 동축 컨덕터의 횡단면도이고,
도 12는 순간적으로 시스템이 움직임이 없는 지점에서 동축 컨덕터 장치의 횡단면도이며,
도 13은 전동 헤드를 갖는 동축 컨덕터 장치의 특히 우수한, 상세한 실시예의 횡단면도이다.
본 발명의 목적은, 이송 엘리먼트로의 불연속 에너지 및 데이터 제공이 이동하는 동안 장애없이 확실하게 이루어지며, 및 그에 필요한 수단은, 특히 컨덕터 장치는 공간 절약적으로 그리고 구조적으로 간단하게 구성하여 스틸 프로화일된지지 및 트랙 가이드 엘리먼트의 범위에 배열되며 및 이것에 의해 기계적으로 보호되는, 제 1항의 서문에 따른 트랙-유도형 이송 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라 제 1항의 특징을 통해 달성된다.
본 발명의 적용 영역은 에너지가 루프 접점 또는 트레일링 케이블에 의해 제공되는 장치의 이용분야이다. 전기 에너지의 무접촉 전송(non-contact transmission)을 위한 중요한 적용은 호이스트, 높은 선반 저장소 또는 자기 레일의 트레블러(traveller)에 있다. 엘리베이터에도 캐비넷에서 에너지 및 데이터의 전송을 위한 그와 같은 시스템이 유리할 것이다. 다양한 이용 장소에서 동작하기 위해, 일정한 구간을 가는 그리고 한 축을 중심으로 회전하여야 하는 로봇은 그와 같은 시스템을 이용해 에너지를 공급받을 수도 있다.
본 발명의 본질적인 장점은 컨덕터의 "동축(coaxial)" 장치에 있다. 이 중간 컨덕터는 주행 구간의 끝에 U-형상 외부 컨덕터와 연결되어 있으므로, 전류가 중앙 컨덕터로부터 외벽에 의해 역류된다. 이 전류는 2개의 외벽에 분배된다. 침투 깊이가 낮기 때문에 상기 전류가 큰 횡단면을 지나간다. 이 동축 장치는 라인의 가능한 한 작은 인덕턴스를 보장하므로, 더 긴 전송 길이가 가능하며 동시에 분산형 필드에 대해 상기 동축 장치의 보호 기능을 충족시킨다. 스캐터 필드 Φ0가동축 컨덕터 내부에 및 중앙 컨덕터의 내부에 및 이 둘레에만 위치한다. 차폐 하우징이 리턴 라인과 합치되기 때문에, 컨덕터 재료가 절약되는 부가의 장점이 생긴다. 그외에도 인덕턴스가 작기 때문에 유도 전압 강하의 보상을 위해 콘덴서의 수가 절약된다.
슬롯이 형성된 동축 케이블에 의한 데이터 전송 역시 무접촉 에너지 공급과의 관계에서 많은 장점을 제공한다. 무선 신호가 높은 선반 저장소에서 장애를 받게하는 제3자에 의한 웨이브 전파(wave propagation)의 어떠한 장애, 반사 또는 음영도 없다. 방사에 필요한 슬롯은 적용에 따라 규칙적으로 배열되거나 비규칙적으로(니어 필드만) 배열된다. 이 작업 처리량(throughput)은 4 MBit/sec까지 된다. 그러므로 자주적인 주행 동작은 차량에 의해 가능하다.
본 발명의 장점은 이송 작용의 큰 가변성에 있는데, 고정 스테이션으로서 중앙 정보 처리- 및 제어 센서로부터 전체 차량이 감시받으며 자동적으로 유도되며, 이 때 다시 차량은 이의 근거리 목적지로 자동적으로 간다.
본 발명은 먼저 도 1을 통해 설명된다.
이송 목적으로 정해진 이송 엘리먼트(10)는 예를 들어 롤러(18) 및 스틸 프로파일된 지지 및 트랙 가이드 엘리먼트(16)를 이용해 주행하며, 이 경우 구동은 모터(17)에 의해 실현된다. 이 구동의 방법 및 횡방향 유도(lateral guide)는 도 1에 도시된 원리에 대해서는 중요하지 않지만, 마찰이 적은 구동 방식을 추구하고 있다. 상기 모터의 구동을 위한 그리고 또 다른 서보 구동을 위한 에너지는 무접촉 에너지 공급부를 통해 보장된다. 후자는 이송 엘리먼트(10)와 함께 움직이는 2차 부재로서 권선(W2)을 가진 전동 헤드(2) 및 이 전동부의 고정형 1차 부재로 이루어진다. 이 1차 부재는 중앙 컨덕터(6) 및 외측 U형상의 프로파일 및 컨덕터 장치(7) 및 웨브(5)로 구성된다. 이 중앙 컨덕터(6)는 합성 수지로 된 컨덕터 지지부 또는 웨브(5) 안에 삽입된다. 이 전동 헤드(2)의 코어는 바람직하게는 페라이트-재료로 이루어진다. 상기 1차 부재는 한 쪽을 향해 개방된 E-형상 구조를 갖는다. 이것은 지지레일(16)에 고정된다. 이 1차 부재는 중파 발생기(11)로부터 전기 공급을 받는다. 이 데이터 전송부는 고정 스테이션(12)에서부터 시작하며, 이것은 개구(3)를 가진, 레일 구간을 따라 뻗어있는 동축 케이블(1)에 의해 데이터를 전송한다. "패치(Patch)" 안테나(14)는 상기 데이터를 이동 스테이션에 전달하며, 이것은 상기 엘리먼트(16) 위를 주행하는 차량에 장착되어 있다.
도 2에는 데이터 전송부의 내부 구조가 정확하게 도시되어 있다. 상기 고정 스테이션(12)으로부터 주행 프로그램 또는 소프트웨어(U)를 이용해 네트 또는 데이터 기억장치(N)로부터 스위치(S/E)위에 있는 어댑터 모듈(Ad) 및 HF-송신/수신 부재(HF-S 및 HF-E)에 의해 도파관(1)이 전기 공급을 받는다. 이송 엘리먼트(10) 위에 송신- 및 수신 부재 및 데이터 전송부가 도 2에서 도면 부호 20을 갖고 있다. 이런 유니트의 구성은 고정 스테이션(12)에 있는 장치와 일치한다. 상기 도파관은 예를 들어 슬롯(3)을 구비한, 내부 컨덕터(13)를 가진 동축 케이블의 구리 컨덕터(9) 및 절연부(15) 및 케이싱(19)으로 이루어진다. 그 횡단면은 원형이거나 또는 정방형이 될 수 있다. 이 도파관에서 상기 신호가 HF-모뎀 및 어댑터 모듈에 의해 미니-PC(MC)에 전송된다. 이것은 유니트(BI)에 의해 명령 실행 및 상기 유니트(A)에 통합된, 센서(Se)가 신호를 주는 액츄에이터의 구동 제어 및 동작을 정한다. 이런 구성은, 개별적인 이송 엘리먼트(10)의 시스템이 큰 가변성을 갖도록 하는데, 각각의 차량는 다른 차량에 독립하여 주행할 수 있기 때문이다.
도 3에는 에너지 공급부 및 데이터 전송부의 결합이 도시되어 있으며, 이 때 이 데이터 전송부는 에너지 공급부의 컨덕터(6과 7)를 이용한다. 이런 목적을 위해 에너지공급을 위한 공급 지점에 커플링 엘리먼트(K)가 제공되어 있다. 이것은 예를 들어 필터로서 실시되어 있다. 이것은 발생기(MFG)로부터의 중파 전류에 데이터 전송을 위한 더 높은 주파수를 겹치게한다. 이 데이터 전송부가 고정 시스템으로부터 차량으로의 방향으로도 동작하고 그리고 또한 반대 방향으로도 동작하기 때문에, 커플링 엘리먼트 K의 입력에 송신-수신 스위치(S/E)가 제공되며, 이것은 데이터 전송을 위한 모듈레이터(Mo)와 디모듈레이터(D)를 교대로 개폐시킨다. 이동된 시스템에 전동 헤드의 권선(W2 및 W2')이 필터로서 실시되어있는 커플링 엘리먼트(K')에 연결되고, 이것은 다시 에너지(E)와 데이터의 분리를 실시한다. 이 에너지는 전기 소비 기기(VB)에 제공된다.
도 4에는 별도의 도파관(1)을 가진 데이터 전송부의 동일 구조가 도시되어 있다. 이 때 상기 데이터 전송부는 에너지 전송부에 완전히 독립하여 있다. 이 도파관은 산업상의, 과학적인 및 의학적인 목적을 위해 부여된 ISM-밴드에서 동작되는 장점이 있는데, 이는 2.4GHz의 반송 주파수에서 신속한 데이터 전송을 보장하며 범위(range)가 작기 때문에 공적인 뉴스 전송의 침해가 전혀 이루어지지 않기 때문이다. 이 도파관은 리키지 도파관이며, 이의 직접적인 근처에 안테나 또는 움직이는 시스템 위에 있는 니어 필드 프로브(near field probe)가 유도되어 양 커플링 엘리먼트 사이에서 데이터를 전송한다. 블록도에 도시된 것처럼, 상기 데이터는 상기 커플링 엘리먼트(K)에 의해 도파관(1)에 전송되며 또한 이것으로부터 분리된다. 이 때 스위치(S/E)는 송신 동작과 수신 동작 사이에서 전환 스위칭이 이루어질 수 있는(양방향 동작) 기능을 담당한다. 이 데이터 전송의 1차측에서도 그리고 2차측에서도 신호들이 변조되거나 복조되며 데이터가 수신되어야 하는지 또는 전송되어야 하는지 여부가 런오프 제어부(run off control)에 의해 정해진다.
도 5a에는 에너지 전송 시스템과 데이터 전송 시스템의 집적이 도시되어 있다. 이 리키지 도파관(1)은 중파 컨덕터(6) 위에 있는 컨덕터 지지부(5)의 상단부에 배열되어 있다. 이 리키지 도파관은 규칙적으로 배열되는 횡방향 슬롯(3)( 참고 도 5b) 또는 도 5c에 의거한 관통하는 종방향 슬롯을 구비할 수 있다. 그룹 단위로 규칙적으로 배열되는 횡방향 슬롯은 재방사(reradiation)를 야기한다. 이 재방사를 통해 유전형 패치-안테나(14)와의 커플링이 이루어진다. 이런 전송 방법은 리키지 도파관과 패키지-안테나 사이에 최소 간격을 요구하여, 변함없는 강도의 고주파 필드를 상기 패치-안테나의 둘레에서 형성한다. 그러므로 이 패치-안테나는 전동 헤드 옆 측면에 배열된다.
리키지 도파관에 있는 상기 관통하는 종방향 슬롯은 비로 인접하는 주변에서 니어 필드의 형성을 유도한다. 이 경우 니어 필드 손데(14)은 도 9에 도시된 것처럼, 리키지 도파관과 최대 간격으로 전동 헤드의 내부에 배열되는 것이 장점이다.
도 6에서 일종의 팰릿으로서 도시된 이송 엘리먼트는 구동 부재(An)로 이루어지며, 이 구동 부재는 하측 평면에 있는 트랙 가이드(SP) 및 슬라이딩 기능부(GL)와 함께 도시되어 있다. 물품(G)의 지지를 위해 제공되어 있는 최상측 평면과 함께 상기 하측 평면은 일종의 종래의 트랙 가이드 차량을 형성한다. 이 차량은 데이터 평면부(INF 또는 20)를 통해 상기 이송 엘리먼트(10)의 자족적인 시스템에 보완된다(도 1 참고). 가운데 평면은 고정 스테이션(12)으로부터 데이터를 수신하며, 이것은 전술한 것처럼 데이터 교환을 위해 전송기 및 수신기를 포함한다. 그외에도 데이터 처리부(DV)가 제공되며, 이것은 액츄에이터(A)와 센서(Se)를 조정할 수 있다(참고 도2). 그 때문에 예를 들어 거리 조절부로 자기 트랙 가이드 및 중력 보상을 실시할 수 있다. 이 구동의 조절은 센터(ZE)로부터 전송된 데이터에 따라 이루어진다. 그외에도 개별적인 이송 엘리먼트 및 차량의 간격은 차량 사이의 데이터 교환을 통해 조절되므로, 어떠한 충돌도 이루어지지 않는다. 상기 지지부 및 입력 및 출력의 최상층 평면부는 예를 들어 리프팅 엘리먼트 또는 그래버티 롤러 테이블(gravity roller table)을 장착할 수 있다.
본 발명의 선호되는 실시예는 도 7에 도시되어 있다. 이 때 에너지 전송부의 1차 엘리먼트의 상기 외측 U-형상 프로화일 및 컨덕터 장치(7)는 동시에 데이터 전송을 위한 동축 케이블을 위한 스틸 프로화일된 지지 및 트랙 가이드 엘리먼트로서 이용된다. 이 프로화일은 알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 지지부(16)를 위해 철을 이용하는 경우 U-형상으로 약 2mm 강도 알루미늄판으로된 에너지 전송부를 위한 도전 부재를 스틸 프로화일된 지지 및 트랙 가이드 엘리먼트에 삽입될 수있다. 이 외측 U-형상 프로화일 및 컨덕터 장치(7)에 상기 웨브(5)가 삽입되고, 이것은 대부분 페라이트로 이루어지고 예를 들어 스크루로 상기 스틸 프로화일된 지지 및 트랙 가이드 엘리먼트(16)에 고정된다. 차량을 지지하는 롤러(18)는 축 캐리어(21)에 의해 차체(22)에 고정된다. 차량의 유도를 위해 그리고 곡선 주행시에 너무 큰 측면 편차를 피하기 위해 가이드 롤러(23)가 제공된다. 이들 중 이 경우에는 하나만이 측면에 도시되어 있다. 이 가이드 롤러는 마찬가지로 축 캐리어로 차체(22)에 고정된다. 슬롯이 형성된 동축 케이블 맞은 편에 데이터 전송을 위한 패치-안테나(14)가 위치한다.
도 8에 따른 또 다른 실시예에 있어서 상기 엘리먼트(16) 안으로 에너지 전송부의 집적이 이루어져 있지 않고, 스틸 프로화일된 지지 트랙 가이드 엘리먼트 및 이 이 경우 기계적인 손상으로부터 에너지 전송부 및 데이터 전송부의 수용 및 보호에 이용된다. 지지롤러 및 측면 가이드 롤러의 배열은 많은 가능성 중 하나일 뿐이며, 이 때 구조적 특징은 도 7의 것과 일치한다. 에너지 공급부 및 데이터 전송부는 서로 독립적으로 상기 엘리먼트(16)에 고정되어 있다. 컨덕터 지지부(5)와 전동 헤드(2)의 수평 위치는 곡선 주행시 필요한 수평 방향 유극을 보장한다. 포인트가 제공되면, 가동(movable) 부재는 에너지- 및 데이터 전송부 엘리먼트(1 및 2)로 우측을 향해 이탈될 수 있다.
도 9에 따른 본 발명의 또 다른 실시예에서 상기 엘리먼트(16)는 E-형상 프로화일을 구비하며, 이 경우 에너지 공급부의 외측 U-형상 프로파일 및 컨덕터 장치(7)는 상기 엘리먼트(16)의 양호한 도전성 부재이다. 이것은 예를 들어 순수 알루미늄으로 이루어진다. 상기 패치-안테나(14)는 상기 도파관(1)을 바라보며 U-형상 전동 헤드(2)의 기초에 위치한다.
도 10 내지 도 12에는 에너지 공급을 위해 한 쪽을 향해 개방된 동축 컨덕터와 유사한 배열이 상세히 도시되어 있다. 이 전동 헤드(2)에는 U-형상 페라이트 코어(2)가 중앙 도파관(6)을 포함하며 2차 권선(W2)을 통해 자속(Φ)을 유도한다(참고 도 11). 이 중앙 도파관(6)은 한 단부에서 중파 발생기에 의해 전기 공급되므로, 이것은 전류(I1)를 유도한다. 이것은 공급 소스로부터 떨어진 단부에서 하우징과 연결되어있다. 이 전류는 대칭 배열 때문에 2개의 동일 크기인 부분 전류 (I1/2)로 분할하며 하우징에 의해 중파 발생기(MFG)에 의해 역류된다(도 10).
(예를 들어 알루미늄으로 된) U-형상 하우징처럼 큰(massive) 컨덕터에서 고주파인 경우 발생하는 전류 디스플레이스먼트(current displacement) 때문에, 종종 표피 효과로도 표시됨, 상기 전류가 하우징 벽에서 균일하게 분배되는 것이 아니라 내부로부터 침투 깊이(δE)에 상응하게 하우징 벽안으로 침투한다(참고 도 12). 이 침투 깊이는 25kHz이고 알루미늄인 경우 약 0.5mm이다. 이 전류는 U-프로화일의 내부 둘레에 균일하게 배분되어 있지 않고 오히려 최대의 자기 강도의 지점에 흐른다. 도 12에 도시된 것처럼, 전동 헤드가 위치하지 않는 구간에, 상기 중앙 컨덕터의 맞은편에 그리고 가장 가까이 위치하는 폭 bI의 전류 유도 영역이 있다. 그러므로 리턴 컨덕터에 대해, 전류 유도 폭 bI로부터 및 주파수 및 재료 특성을 통해 결정되는 중파 전류의 침투 깊이(δE)로부터 얻어진 횡단면만이 이용된다. 내부 컨덕터 또는 중앙 컨덕터(6)는, 상기 영역에서 전류 디스플레이스먼트를 제거하기 위해, 중파 스트랜드 컨덕터(stranded conductor) 또는 고주파 스트랜드 컨덕터로부터 도출되는 것이 유리하다.
전류의 제한된 침투 깊이 및 절연 하우징의 내부에서 전류 밀도의 불균일한 배분을 통해 리턴 컨덕터에서 유효 저항 및 손실이 중파 스트랜드 컨덕터로부터 내부 컨덕터(6)에서 보다 더 클수도 있다. 실드 및 하우징(7)으로서 이용되는 리턴-또는 외부 컨덕터 및 내부 컨덕터의 형성을 통해 상기 폭(bI)의 가능한 한 넓은 전류 유도 영역이 내부 하우징 둘레에서 추구된다. 이는, 상기 내부 컨덕터(6)가 협소하게 그리고 가능한 한 큰 높이(H)로 실시되도록, 도 13에 도시된 것처럼 한 형태로 이루어진다. 전체 전송 장치의 크기 및 일정한 성능의 전송에 필요한 전류 세기(I)는 자기 회로에서 에어 갭(air gap)의 크기를 통해 결정적으로 정해진다. 자속을 유도하는 상기 자기 회로의 에어 갭이 전동 헤드의 기계적인 유극(δ1 및 δ2)보다 더 크지 않도록, 중앙 컨덕터의 지지부(S) 안에 페라이트 본체(5)가 삽입될 수 있다. 이 페라이트 부재는 중앙 컨덕터의 인덕턴스를 실제적으로 향상시키지는 않는데, 측벽에서 전류가 물리적인 한계에 따라 조절되어 이 인덕턴스는 최소가 되는, 즉 전류가 중앙 컨덕터를 바라보는 측면 부재로 흘러가기 때문이다.
도 5a처럼 도 13에서 U-형상 페라이트 코어(2)에 있어서, 2차 권선은 2개의 부분 권선(W2 및 W2')으로 이루어지며, 이것은 코어의 양 레그에서 상기 높이(H)에서 팽창하는 내부 컨덕터를 직접 바라보며 배열된다. 이 권선 장치를 통해 1차 컨덕터(6)에 대한 더 높은 자기 커플링 팩터 및 이용가능한 권선 스페이스의 최적 이용이 동축 컨덕터의 인덕턴스 및 작은 구조의 경우에 달성된다.
예를 들어 이송 산업 분야에서처럼 무접촉 에너지 전송의 많은 적용에 대해전송 장치가 요구되며, 이 경우 다수의 전기 소비 기기는 임의적으로 변경가능한 성능의 필요에 따라 바로 그 전송 구간에서 이동될 수 있다. 개방형 동축 컨덕터 또는 1차 컨덕터 루프(6)에 다수의 전동 헤드를 삽입하는 것은 전기적으로 가동형 전기소비 기기의 직렬 회로를 가져온다.
본 발명의 유리한 실시예에서 동축 컨덕터에 일정한 중파 전류(I1)가 임프레스된다. 게다가 전자식 파워 조절 부재가 이용되는 장점이 있으며, 이것은 필요한 전류와 전압을 출력측에서 여러 가지 전기 소비 기기에 공급한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 구동 모터가 트랙에 있는 수동형 스테이터를 가진 선형 모터이다. 선형 모터의 이용 시에, 적재가능한 물품을 포함하는 이송 엘리먼트의 중량을 자기 부상 시스템을 통해 보상하는 것이 유리하다. 이 부상 서스펜션은 차량의 측면에 설치된 트랙 가이드를 통해 안정화된다. 이는 에어 갭 제어부에 의해 트랙 가이드를 담당하는 자석을 통해 차량의 부상과 마찬가지로 이루어진다.

Claims (20)

  1. 스틸 프로파일된 지지 및 트랙 가이드 엘리먼트(16)가 있는 트랙;
    물품(G)의 스토리지- 및 입,출력 유니트 및 데이터 처리 및 정보 전송 유니트(20) 및 전진 운동을 위한 제어가능한 구동 유니트(17), 상기 제어가능한 구동 유니트(17)에 의해 움직이는 이송 엘리먼트(10), 상기 이 전진 운동을 위해 트랙 가이드 엘리먼트(SP)로 저마찰 주행을 위한 수단(GL)을 가지며;
    트랙을 따라 배열된, 에너지 공급 장치의 1차 회로를 형성하는 컨덕터 장치(6, 7)와 상기 이송 엘리먼트와 연결된 적어도 하나의 전동 헤드(2)로 이루어진, 이송 엘리먼트에 전기 에너지를 무접촉으로 유도식으로 전송하기 위한 장치로 구성되며,
    상기 전동 헤드가 연자성 페라이트 코어와 이것을 둘러싸는, 1차 회로와 자기적으로 커플링되는 2차 권선(W2)을 가지는 물품의 이송을 위한 트랙-유도형 이송 장치에 있어서,
    에너지 공급부의 1차 회로의 컨덕터 장치(6, 7)가 상기 엘리먼트(16)에 집적되며,
    도전성 재료로 이루어진 1차 회로의 외측 U형상의 프로파일 및 컨덕터 장치(7)가 U-형상으로 형성되며 내부 컨덕터를 동축으로 포함하고 있으며, 상기 컨덕터 장치(7)는 상기 엘리먼트(16)와 도전 접속되며,
    고정 스테이션(12)과 이송 엘리먼트(10) 사이로 정보 전송을 위해 트랙을 따라 웨이브 가이드가 에너지 공급부의 1차 회로에 집적되어 있고, 상기 회로는 이송 엘리먼트(10) 상의 안테나와 통신하거나 또는 정보 수단이 기계적으로 상기 이송 시스템의 스틸 프로화일된 지지 및 트랙 가이드 엘리먼트(16)에 집적되는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 고정 스테이션(12)과 이송 엘리먼트(10) 사이의 데이터 전송을 위해 트랙을 따라 리키지 도파관(1)이 배열되며 상기 스틸 프로화일된 지지 및 트랙 가이드 엘리먼트(16)에 또는 에너지 공급부의 1차 회로의 컨덕터(6, 7)에 고정되며 및 상기 이송 엘리먼트(10)와 리키지 도파관(1) 사이의 데이터 전송을 위해 상기 이송 엘리먼트에 안테나(14)가 배열되는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 리키지 도파관(1)이 동축 케이블로서 형성되어 있으며, 웨이브의 전파 방향에 대해 횡방향으로 뻗어있는 슬롯(3)을 방사 개구로서 구비하며, 상기 슬롯의 간격들은 그룹 단위로 주기적으로 반복되는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 횡방향 슬롯이 형성된 리키지 도파관(1)과 최소 간격으로 유도된 패치-안테나(14)가 전동 헤드(2) 옆에 그 정면에 배치되는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 리키지 도파관(1)은 둘레에서 축방향으로 관통하는 종방향 슬롯(3)을 가진 동축 케이블로서 형성되어 있으며, 데이터 전송이 차량에서 종방향 슬롯을 따라 최대 간격으로 유도되어 있는 니어 필드 프로브로 형성된 안테나를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 리키지 도파관(1)은 에너지 공급 장치의 1차 회로의 내부 컨덕터(6) 위에 있는 컨덕터 지지부(S)의 상단부에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 에너지 전송부의 컨덕터 장치(6, 7) 및 데이터 전송부의 리키지 도파관(1)이 상기 엘리먼트(16)의 모서리 및 갭에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  8. 제 2항에 있어서, 상기 리키지 도파관(1)에 의해 데이터 전송을 위해 2.4 GHz의 ISM-대역의 반송 주파수가 이용되는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 에너지 전송부의 컨덕터 장치(6, 7)는 동시에 데이터 전송부의 리키지 도파관(1)을 형성하는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 에너지 공급을 위한 지점에 필터로서 형성된 커플링 엘리먼트(K)와, 상기 이송 엘리먼트에 배열된 전동 헤드(2)의 2차 권선(W2, W2')에 연결되어 있는 대응 커플링 엘리먼트(K')가 제공되며,
    상기 엘리먼트(K)는 중파 전류에 상기 고정 스테이션(12)으로부터 이송 엘리먼트(10)로의 데이터 전송을 위한 고 주파수를 중첩시키고, 차량으로부터 전송된 고 주파수를 중파 전류로부터 반대 방향으로 분리시키는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 에너지 전송부의 U-형상의 외측 컨덕터 장치(7)에 동축으로 포함된 내부 컨덕터(6)가 절연 작용 컨덕터 지지부(S)에 배열되며, 공급 지점에서 떨어져 있는 컨덕터 장치의 단부에서 내부 컨덕터가 하우징에 연결되며, 상기 내부 컨덕터는 U-형상 페라이트 코어를 가진 U-형상 전동 헤드(2)에 의해 에워싸이며, 상기 폐라이트 코어는 레그에서 에너지 탭을 위한 2차 권선(W2)을 지지하는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  12. 제 1항에 있어서, 부하 저항(z)에 대해 평행한 2차 권선(W2)에 커패시터(C)가 연결되며, 상기 커패시터(C)는 페라이트 코어의 에어 갭에서 자속 밀도(B)의 발생을 위한 자화 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  13. 제 1항에 있어서, 2차 권선은 커패시터(C2)와 직렬 접속되고, 상기 커패시터(C2)는 전동 헤드의 리키지 인덕턴스에서 유도 전압 강하를 보상하는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  14. 제 11항에 있어서, 자기적인 갭의 폭을 줄이기 위해 컨덕터 지지부(S)가 반드시 필요한 기계적인 에어 갭(δ1, δ2)에서 페라이트 영역(5)을 가지는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  15. 제 1항에 있어서, 1차 컨덕터 장치(6, 7)와 전동 헤드(2) 사이의 갭 평면은 차량의 곡선 주행에 필요한 유극을 보장하기 위해 이송 엘리먼트(10)의 운동 평면에 대해 평행하게 위치하는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  16. 제 1항에 있어서, 적재가능한 물품을 포함하여 이송 엘리먼트(10)에 작용하는 중력은 상기 엘리먼트(16)에서 주행하는 롤러(18)를 통해 보상되는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  17. 제 1항에 있어서, 적재가능한 물품을 포함하여 상기 이송 엘리먼트(10)에 작용하는 중력이 자기 공중 부양 시스템을 통해 보상되며 상기 구동은 선형 모터에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  18. 제 1항에 있어서, 물품 및/또는 상기 물품을 이송시키는 이송 엘리먼트(10)의 이송, 저장, 분류, 분배 및 위탁은 중앙 고정 스테이션(12)으로부터 이송 엘리먼트로 전송되어 기억된 데이터를 통해 제어되는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  19. 제 1항에 있어서, 물품(G)을 이송 엘리먼트(10)에 실고 내리기 위해 구동되는 횡방향 컨베어가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
  20. 제 1항에 있어서, 능동형 트랙 가이드 엘리먼트를 통해 수동형 포인트의 통행이 이루어지는 것을 특징으로 하는 트랙 유도형 이송 장치.
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