WO2001018829A1 - Vorrichtung zum bewegen, insbesondere zum rotativen oder linearen bewegen einer aktiven last - Google Patents

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Hans-Herrmann Spohr
Manfred Wittenstein
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Wittenstein Gmbh & Co.Kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings

Definitions

  • the present invention relates to a device for moving, in particular for rotating or linear moving an active load or any object on a carrier, in particular output flange or platform with a drive unit for moving the active load.
  • Devices of this type are known and customary on the market in a wide variety of forms and designs. They are used, for example, to rotate radar systems, guns, surveillance cameras or the like. Increasingly high demands are placed on the energy and data transmission of active loads and any objects that are mounted on appropriate carriers. Such energy transfer takes place conventionally with flexible cables or the like. This often leads to interference, which is undesirable.
  • the present invention is therefore based on the object of creating a device of the type mentioned at the outset which eliminates the disadvantages mentioned and with which data and / or energy and also any signals can be transmitted in a precise and precise manner without interference.
  • energy and / or signals can be transmitted contactlessly to or from the load via at least one transmission device.
  • Such a transmission device preferably has a primary coil and a secondary coil.
  • the primary coil is essentially firmly connected to a housing or a drive unit, a secondary coil, which is connected directly or indirectly to the carrier, being movable relative to this primary coil.
  • the secondary coil can be rotated relative to the primary coil or linearly in order to ensure contactless and bidirectional energy and / or signals for data transmission.
  • Various types of active loads for example radar systems, surveillance cameras, different weapon systems, can be applied to a corresponding carrier. Furthermore, positioning times and the positioning accuracy can be significantly improved in the case of very large accelerations, which considerably improves the use of such a device.
  • Such a device can be controlled very easily, for example from a conventional PC, with this device being able to supply energy and / or data in a simple manner, which can then subsequently be transmitted to the active load without contact.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a device for the rotational movement of an active load or any object
  • FIG. 2 shows a schematic view, shown in perspective, of a further exemplary embodiment of a device for linearly moving an active load or any object corresponding to FIG. 1.
  • a device Ri has a housing 1, which is preferably cylindrical.
  • a drive unit 2.1 in particular an electrically driven motor 3, is provided in the housing 1 and is connected to a shaft 4.
  • the shaft 4 is connected at the end to a carrier 5.1, in particular an output flange 6, which is rotatably mounted about an axis A outside the housing 1.
  • a transmission device 8 is inserted into the housing 1 between the drive unit 2.1 and the carrier 5.1.
  • the transmission device 8 has a primary coil 9, which is preferably fixed relative to the housing 1 and through which the shaft 4 passes.
  • a secondary coil 10 is rotatably arranged about the axis A and is directly or indirectly non-rotatably connected to the output flange 6 of the carrier 5.1.
  • a gear 11 can be inserted into the shaft 4 near the carrier 5.1.
  • the gear 11 is only shown schematically and translates a drive movement of the drive unit 2.1 onto the carrier 5.1.
  • any active load 12 as is only symbolically indicated, can be put into operation on the output flange 5.1, an energy supply is necessary.
  • the active load 12 should be able to wirelessly supply information and / or energy to the device Ri or the fixed part of the housing 1.
  • electrical energy and / or signals for controlling the active load 12 are transmitted bidirectionally to the secondary coil 10 with the aid of a control 13, which is connected to the drive unit 2.1 and / or the transmission device 8, and from there directly to the active load 12, irrespective of rotation transfer .
  • the drive unit 2.1 and / or the transmission device 8 connects to the controller 13, which can be an external or internal component of the device Ri, in particular the housing 1.
  • the controller 13 serves on the one hand to operate the transmission device 8 and / or the drive unit 2.1 and to transmit energy and / or signals.
  • Information for example in the form of electrical signals and / or energy, can also be transmitted from the active load 12 to the secondary coil 10 while the carrier 5.1 is rotating about the axis 1. From there, energy and / or signal transmission takes place without contact to the primary coil 9, the information and / or the energy being able to be processed further via the controller 13.
  • the active load 12 can be any object which, for example, requires energy or delivers energy. For example, there may be generators of wind turbines that supply energy accordingly and have to be driven in rotation to the position of the blades. Furthermore, a surveillance camera, a radar system or a machine gun could be placed on the carrier 5.1 as the active load 12.
  • the contactless transmission of energy and / or signals can also be used to generate energy wirelessly
  • a device R 2 in which a drive unit 2.2 is preferably designed as a linear element 14 or, linear motor, which, for example, has a carrier 5.2, in particular via belts, spindles, pinions, toothed racks or the like a platform 15 moves linearly back and forth in the illustrated double arrow direction X.
  • the drive unit 2.2 is used, in particular for the linear guidance of the carrier 5.2, in particular the platform 15.
  • the drive unit 2.2 can be linearly linear, arch-like, snake-like, circular in shape and precisely and precisely guides the carrier 5.2, in particular the platform 15.
  • the primary coil 9 is arranged in parallel. Accordingly, the primary coil 9 runs parallel to the drive unit 2.2 or is a component thereof.
  • the secondary coil 10 is assigned to the platform 15 and projects energy and / or signals bidirectionally onto the primary coil 9 without contact.
  • the bidirectional signal, data and energy transmission enables information and / or energy from any object, in particular active load 12, to be transmitted to the primary coil 9 and thus to the controller 13 independently of the position and location on the drive unit 2.2 vice versa .

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Bewegen, insbesondere zum rotativen oder linearen Bewegen einer aktiven Last (12) oder eines beliebigen Gegenstandes auf einem Träger (5.1, 5.2), insbesondere Abtriebsflansch (6) oder Plattform (15) mit einer Antriebseinheit (2.1, 2.2) zum Bewegen der aktiven Last (12), soll über zumindest eine Übertragungseinrichtung (8) Energie und/oder Signale kontaktlos auf oder von der Last (12) übertragbar sein.

Description

Vorrichtung zum Bewegen, insbesondere zum rotativen oder linearen Bewegen einer aktiven Last
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bewegen, insbesondere zum rotativen oder linearen Bewegen einer aktiven Last oder eines beliebigen Gegenstandes auf einem Träger, insbesondere Abtriebstlansch oder Plattform mit einer Antriebseinheit zum Bewegen der aktiven Last.
Derartige Vorrichtungen sind in vielfältigster Form und Ausführung auf dem Markt bekannt und gebräuchlich. Sie dienen beispielsweise zum rotativen Bewegen von RadarSystemen, Geschützen, Überwachungskameras od. dgl .. Immer häufiger werden hohe Anforderungen an die Energie und Datenübertragung von aktiven Lasten und beliebigen Gegenständen, die auf entsprechenden Trägern aufsitzen, gefordert. Eine derartige Energieübertragung erfolgt herkömmlich mit flexiblen Kabeln od. dgl.. Dies führt häufig zu Störungen, was unerwünscht ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die genannten Nachteile beseitigt und mit welcher auf präzise und exakte Weise Daten und/oder Energie sowie auch beliebige Signale störungsfrei übertragen werden können .
Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass über zumindest eine Übertragungseinrichtung Energie und/oder Signale kontaktlos auf oder von der Last übertragbar sind.
Eine derartige Übertragungseinrichtung weist vorzugsweise eine Primärspule und eine Sekundärspule auf. Die Primärspule steht im wesentlichen mit einem Gehäuse oder einer Antriebseinheit fest in Verbindung, wobei gegenüber dieser Primärspule eine Sekundärspule, welche direkt oder indirekt mit dem Träger verbunden ist, bewegbar ist. Dabei kann die Sekundärspule rotativ gegenüber der Primärspule oder linear bewegt werden, um Energie und/oder Signale zur Datenübertragung kontaktlos und bidirektional zu gewährleisten.
Auf diese Weise kann in beiden Richtungen zum Träger, d.h. zur aktiven Last oder von der aktiven Last zu einer Steuerung über die Übertragungseinrichtung Energie und/oder Signale auch in Form von beliebigen Daten übertragen werden. Dabei ist der Träger, welcher die aktive Last aufnimmt, völlig unabhänig von seiner Bewegung, die linear geführt oder rotatorisch sein kann.
Hierdurch wird die Lebensdauer einer derartigen Vorrichtung zum Bewegen, insbesondere zum rotativen oder linearen Bewegen von aktiven Lasten erheblich erhöht, da keine Kabel oder Datenkabel durch mechanische Einwirkungen beschädigt werden können.
Dabei können aktive Lasten unterschiedlichster Art, beispielsweise Radarsysteme, Überwachungskameras, unterschiedliche Waffensysteme auf einem entsprechenden Träger aufgebracht werden. Ferner können Positionierzeiten sowie die Positioniergenauigkeit bei sehr grossen Beschleunigungen wesentlich verbessert werden, was den Einsatz einer derartigen Vorrichtung erheblich verbessert. Dabei kann eine derartige Vorrichtung sehr einfach gesteuert werden, beispielsweise von einem herkömmlichen PC aus, wobei auf einfache Weise mit dieser Vorrichtung Energie und/oder Daten zugeführt werden können, die dann anschliessend kontaktlos auf die aktive Last übertragen werden können.
Selbstverständlich erfolgt in den Primär- und Sekundärspulen eine entsprechende Demodulation der Signale und/oder Energie, welche bidirektional übertragen wird. Insbesondere die digitale Daten- und Signalübertragung erfolgt völlig unproblematisch und sehr genau .
Insgesamt ist mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung geschaffen, die auf unterschiedlichsten Gebieten Anwendung findet . Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum rotativen Bewegen einer aktiven Last oder eines beliebigen Gegenstandes;
Figur 2 eine perspektivisch dargestellte schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung zum linearen Bewegen einer aktiven Last oder eines beliebigen Gegenstandes entsprechend Figur 1.
Gemäss Figur 1 weist eine erfindungsgemässe Vorrichtung Ri ein Gehäuse 1 auf, welches bevorzugt zylinderartig ausgebildet ist. Einends ist im Gehäuse 1 eine Antriebseinheit 2.1, insbesondere ein elektrisch angetriebener Motor 3 vorgesehen, welcher mit einer Welle 4 verbunden ist. Die Welle 4 ist endseits mit einem Träger 5.1, insbesondere einem Abtriebsflansch 6 verbunden, welcher ausserhalb des Gehäuses 1 drehbar um eine Achse A gelagert ist. Entsprechende Dichtelemente 7, wie beispielsweise Simmering od. dgl. dichten den Abtriebsflansch 6 gegenüber dem Gehäuse 1 ab. Von aussen können keine Verunreinigungen in das Gehäuse 1 eintreten.
Wichtig bei der vorliegenden Erfindung ist, dass zwischen der Antriebseinheit 2.1 und dem Träger 5.1 eine Ubertragungseinrichtung 8 in das Gehäuse 1 eingesetzt ist. Die Übertragungseinrichtung 8 weist eine gegenüber dem Gehäuse 1 bevorzugt festgelegte Primärspule 9 auf, durch welche die Welle 4 durchgreift. Zu der Primärspule 9 kontaktlos beabstandet ist eine Sekundärspule 10 drehbar um die Achse A angeordnet und steht direkt oder indirekt drehfest mit dem Abtriebsflansch 6 des Trägers 5.1 in Verbindung.
Ggf. kann, wie es im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt ist, nahe des Trägers 5.1 in die Welle 4 ein Getriebe 11 eingesetzt sein.
Das Getriebe 11 ist lediglich schematisch dargestellt und übersetzt eine Antriebsbewegung der Antriebseinheit 2.1 auf den Träger 5.1.
Damit eine beliebige aktive Last 12, wie sie nur symbolisch angedeutet ist, auf dem Abtriebsflansch 5.1 in Betrieb gesetzt werden kann, ist eine Energiezufuhr notwendig. Gleichzeitig soll die aktive Last 12 Informationen und/oder Energie der Vorrichtung Ri oder dem feststehenden Teil des Gehäuses 1 drahtlos zuführen können .
Hierzu werden bidirektional mit Hilfe einer Steuerung 13, die mit der Antriebseinheit 2.1 und/oder der Übertragungseinrichtung 8 verbunden ist, elektrische Energie und/oder Signale zur Steuerung der aktiven Last 12 auf die Sekundärspule 10 übertagen und von dort unmittelbar rotationsunabhängig auf die aktive Last 12 übertragen .
An die Steuerung 13, die externer oder interner Bestandteil der Vorrichtung Ri, insbesondere des Gehäuses 1 sein kann, schliesst die Antriebseinheit 2.1 und/oder die Übertragungseinrichtung 8 an. Dabei dient die Steuerung 13 einerseits zum Betreiben der Übertragungseinrichtung 8 und/oder der Antriebseinheit 2.1 und zum Übertragen von Energie und/oder Signalen.
Ebenso können Informationen, beispielsweise in Form von elektrischen Signalen und/oder Energie von der aktiven Last 12 während dem Rotieren des Trägers 5.1 um die Achse 1 auf die Sekundärspule 10 übertragen werden. Von dort erfolgt eine Energie- und/oder Signalübertragung kontaktlos auf die Primärspule 9, wobei die Informationen und/oder die Energie über die Steuerung 13 weiter verarbeitet werden können. Die aktive Last 12 kann ein beliebiger Gegenstand sein, welcher beispielsweise Energie benötigt oder Energie liefert. Es können beispielsweise Generatoren von Windkraftmaschinen sein, die entsprechend Energie liefern und rotativ zur Stellung der Flügel angetrieben werden müssen. Ferner könnte als aktive Last 12 eine Überwachungskamera, ein Radarsystem oder eine Maschinenkanone auf dem Träger 5.1 aufgesetzt werden.
Denkbar ist auch als aktive Last 12 eine derartig beschriebene Vorrichtung Ri ggf. rechtwinklig oder in jedem beliebigen Winkel dem Träger 5.1 aufzusetzen, um diese dann beispielsweise in der Handhabungstechnik einzusetzen. Aktive Lasten 12 können ferner auch
Lineareinheiten od. dgl. sein. Insbesondere durch die kontaktlose Übertragung von Energie und/oder Signalen lassen sich auch problemlos Energien drahtlos zur
Verfügung stellen oder gewonnene Energien von der aktiven Last 12 weiterleiten, welche unabhänig von einer rotativen Bewegung sind. Es lassen sich auch eine Vielzahl von Umdrehungen des Trägers 5.1 durchführen, ohne dass die Energie und/oder Signalübertragung beeinträchtigt wäre, da die Sekundärspule 10 rotationssymmetrisch zur Achse A entsprechend dem Träger
5.1 gegenüber der Primärspule 9 bewegbar ist.
In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäss Figur 2 ist eine Vorrichtung R2 aufgezeigt, bei welcher eine Antriebseinheit 2.2 bevorzugt als Linearelement 14 bzw., Linearmotor ausgebildet ist, welche beispielsweise über Riemen, Spindeln, Ritzel, Zahnstangen od. dgl. einen Träger 5.2, insbesondere eine Plattform 15 in dargestellter Doppelpfeilrichtung X linear hin und her bewegt. Dabei dient die Antriebseinheit 2.2, insbesondere zur linearen Führung des Trägers 5.2, insbesondere der Plattform 15.
Auf der Plattform 15 können in oben beschriebener Weise entsprechend dem Träger 5.1 unterschiedliche aktive Lasten 12, die hier nicht dargestellt sind, aufgebracht und angeordnet werden. Die Antriebseinheit 2.2 kann linear geradlinig, bogenartig, Schlangenartig, kreisförmig ausgestaltet sein und führt exakt und präzise den Träger 5.2, insbesondere die Plattform 15.
Entsprechend der linearen Anordnung der Antriebseinheit
2.2 ist parallel dazu die Primärspule 9 angeordnet. Demnach verläuft die Primärspule 9 parallel zur Antriebseinheit 2.2 oder ist ein Bestandteil von dieser. Der Plattform 15 ist die Sekundärspule 10 zugeordnet, und überragt kontaktlos Energie und/oder Signale bidirektional auf die Primärspule 9.
Beim linearen Bewegen des Trägers 5.2 entlang der linearen Antriebseinheit 2.2 können in oben beschriebener Weise Energie und/oder Signale bidirektional und kontaktlos zwischen der Primärspule 9 und der bewegbaren Sekundärspule 10 für oder von einer aktiven Last 12 übertragen werden.
Lediglich die feststehende Antriebseinheit 2.2 und die feststehende Primärspule 9 müssen mit Signalen und/oder Energie, beispielsweise von einer Steuerung 13, die an einem hier nicht dargestellten Personal-Computer angeschlossen sein kann, versorgt werden. Insbesondere die bidirektionale Signal-, Daten- und Energieübertragung ermöglicht, dass von jedem beliebigen Gegenstand, insbesondere aktiven Last 12 Informationen und/oder Energie unabhängig von der Position und Lage auf der Antriebseinheit 2.2 auf die Primärspule 9 und damit zur Steuerung 13 übertragen werden können oder umgekehrt .
Positionszahlenliste
Figure imgf000011_0001

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Bewegen, insbesondere zum rotativen oder linearen Bewegen einer aktiven Last (12) oder eines beliebigen Gegenstandes auf einem Träger (5.1, 5.2), insbesondere Abtriebsflansch (6) oder Plattform (15) mit einer Antriebseinheit (2.1, 2.2) zum Bewegen der aktiven Last (12) ,
dadurch gekennzeichnet,
dass über zumindest eine Ubertragungseinrichtung (8) Energie und/oder Signale kontaktlos auf oder von der Last (12) übertragbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ubertragungseinrichtung (8) eine gegenüber einem Gehäuse (1) feststehenden Primärspule (9) und eine gegenüber dem Träger (5) festgelegten Sekundärspule (10) aufweist .
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung von Energie und/oder Signalen innerhalb der Übertragungseinrichtung (8) zwischen Primärspule (9) und Sekundärspule (10) kontaktlos und bidirektional erfolgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Energie und/oder Signale bidirektional von der Primärspule (9) von oder auf eine externe Steuerung (13) übertragbar sind.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis
4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1) die Antriebseinheit (2.1) als Elektromotor (3) angeordnet ist, welche über eine Welle (4) mit dem Träger (5.1), insbesondere dem Abtriebsflansch (6) in Verbindung steht .
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebseinheit (2.1) und dem Träger (5.1), insbesondere dem Abtriebsflansch (6) ein Getriebe (11) vorgesehen ist .
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (11) mit dem Abtriebsflansch (6) in
Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis
7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärspule (10) fest mit dem Träger (5), insbesondere dem
Abtriebsflansch (6) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis
8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebsflansch (6) auf der Welle (4) um eine Achse (A) antreibbar ist, wobei die Sekundärspule (10) radial um die Achse (A) gegenüber der Primärspule (9) verdrehbar und direkt oder indirekt mit dem Abtriebsflansch (6) verbunden ist.
10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (2.2) als Linearelement (14), insbesondere Linearmotor ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit
(2.2) geradlinig, kurvenartig, schlangenartig, bogen- und kreisförmig ausgebildet ist, auf welcher die Plattform (15) bewegbar, insbesondere geführt antreibbar ist .
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebseinheit (2.2), insbesondere dem Linearelement (14) die Primärspule (9) als lineare Primärspule (9) zugeordnet ist.
13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Träger (5.2), insbesondere der Plattform (15) eine Sekundärspule (10) zugeordnet ist, welche berührungslos nahe der linearen Primärspule (9) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch lineares
Bewegen des Trägers (5.2), insbesondere der Plattform (15) mit integrierter Sekundärspule (10) entlang der Antriebseinheit (2) Energie und/oder Signale bidirektional und kontaktlos auf oder von der Primärspule (9) bzw. einer aktiven Last (12) übertragbar sind.
15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (2.2) sowie die Primärspule (9) linear, parallel zueinander angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (2.2) sowie die Primärspule (9) bogenartig, linienartig, schlangenförmig, kreisartig ausgebildet ist.
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