CN113891845B - 运输装置 - Google Patents

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Abstract

为了提供一种包括平面马达(2)的运输装置(1)，所述运输装置在运输单元(3)的运动中能够实现较大的灵活性，根据本发明规定，在所述运输装置(1)上设有至少一个多作用运输单元(3B、3C)，其中，在所述多作用运输单元(3B、3C)上至少设有第一驱动磁体(4)，以便与第一平面马达(2A)的驱动线圈(6)以电磁的方式相互作用，并且在所述多作用运输单元上至少设有第二驱动磁体(4)，以便与第二平面马达(2B)的驱动线圈(6)以电磁的方式相互作用，并且所述多作用运输单元(3B、3C)可在平面马达(2A、2B)之一的运输平面(TEA、TEB)中二维地运动或者可同时在第一和第二平面马达(2A、2B)的邻接的运输平面(TEA、TEB)中一维地运动。

Description

运输装置
技术领域
本发明涉及一种运输装置，所述运输装置具有至少两个平面马达，各平面马达分别形成运输平面，至少一个运输单元能在所述运输平面中二维地运动，其中，所述至少两个平面马达的运输平面彼此邻接并以邻接角度彼此倾斜，其中，在每个平面马达上设有驱动线圈，以便与运输单元的驱动磁体以电磁的方式相互作用，从而使运输单元在相应的运输平面中运动。本发明还涉及一种用于具有至少两个平面马达的运输装置的运输单元，所述平面马达具有彼此邻接的运输平面，各运输平面以邻接角度彼此倾斜，以及本发明涉及一种用于运行运输装置的方法。
背景技术
平面马达原则上在现有技术中是已知的。例如US 9 202 719 B2公开了这种平面马达的基本结构和作用方式。平面马达基本上具有运输平面，一个或多个运输单元可在该运输平面中二维地运动。为此，在平面马达上通常在运输平面中分布地设有驱动线圈，所述驱动线圈由控制单元控制，以便在期望的运动方向上产生运动的磁场。在运输单元上二维地分布地设有驱动磁体(永久磁体或电磁体)，所述驱动磁体与磁场相互作用，从而在期望的运动方向上将驱动力施加到运输单元上。在此有利的是，驱动线圈和驱动磁体设置成，使得除了沿由运输平面形成的轴线的一维运动之外，运输单元也可在运输平面中进行更复杂的二维运动。平面马达例如可用作生产过程中的运输装置，其中，在此可实现具有复杂运动曲线的非常灵活的运输过程。
例如在EP 3 172 156 B1和EP 3 172 134 B1中示出平面马达作为运输装置的这种应用。在此，例如两个平面马达彼此邻接地设置并且运输单元可在所述两个平面马达上运动。由此，运输单元可在两个平面中彼此独立地运动。在另一种实施方案中，平面马达分别和一个或多个连续运输机相互作用，以便以特定方式操纵产品。平面马达的运输单元可分别在竖直平面中二维地单独运动。因此，虽然平面马达能够实现在竖直平面中的非常灵活的运动，但通过连续运输机限制了灵活性。
WO 2018/176137 A1公开了一种运输装置，该运输装置可具有两个间隔开的平行的平面马达定子，各平面马达定子分别形成运输平面，各一个运输单元可在所述运输平面中运动。所述运输单元可与连接体以铰接的方式连接，在该连接体上可运输物体。通过运输单元的相对运动，物体可在垂直于运输平面的方向上运动。DE 195 31 520A1公开了一种类似的运输装置，其中，各运输单元可在同一运输平面中运动。
在DE 10 2016 224 951 A、WO 01/59409A2和WO 2016/012171A1中公开了以平面马达形式的其它运输装置。
发明内容
因此，本发明的任务是，提出一种具有多个平面马达的运输装置，该运输装置能够在运输单元的运动中实现较较大的灵活性。
根据本发明，所述任务通过如下方式解决：在运输装置上设有至少一个多作用运输单元，其中，在所述多作用运输单元上至少设有第一驱动磁体，以便与第一平面马达的驱动线圈以电磁的方式相互作用，并且在所述多作用运输单元上至少设有第二驱动磁体，以便与第二平面马达的驱动线圈以电磁的方式相互作用，并且所述多作用运输单元可在平面马达之一的运输平面中二维地运动或者可同时在第一和第二平面马达的邻接的运输平面中一维地运动。由此可实现非常灵活且复杂的运动顺序，例如多作用运输单元可以以传统方式仅在邻接的运输平面之一中运动。但多作用运输单元可同时在两个邻接的运输平面中一维地运动，以便例如能够产生较大的驱动力。此外特别有利的是，所述多作用运输单元也可从一个运输平面转移到邻接的运输平面上，因此，提出一种运输装置，所述运输装置具有至少两个平面马达，各平面马达分别形成运输平面，至少一个运输单元能在所述运输平面中二维地运动，其中，所述至少两个平面马达的运输平面彼此邻接并以90°的邻接角度彼此倾斜，其中，在每个平面马达上设有驱动线圈，以便与运输单元的驱动磁体以电磁的方式相互作用，从而使运输单元在相应的运输平面中运动，其中，在所述运输装置上设有至少一个多作用运输单元，其中，在所述多作用运输单元上至少设有第一驱动磁体，以便与第一平面马达的驱动线圈以电磁的方式相互作用，并且在所述多作用运输单元上至少设有第二驱动磁体，以便与第二平面马达的驱动线圈以电磁的方式相互作用，其特征在于，在所述运输装置中设有至少一个另外的平面马达，所述至少一个另外的平面马达形成直接邻接于第一平面马达的运输平面并且与该第一平面马达的运输平面垂直的运输平面，其中，在所述至少一个另外的平面马达上设有驱动线圈，以便与运输单元的驱动磁体以电磁的方式相互作用，从而使运输单元在相应的运输平面中运动，并且所述多作用运输单元能在平面马达之一的运输平面中二维地运动或者能同时在至少两个平面马达的邻接的运输平面中一维地运动，其中，所述至少一个多作用运输单元能从第二平面马达的运输平面运动经过第一平面马达的运输平面到所述至少一个另外的平面马达的运输平面中。
作为多作用运输单元优选设置双作用运输单元，在所述双作用运输单元上设有具有两个支腿的基体，各支腿彼此成一定角度设置，该角度对应于在两个邻接的运输平面之间的邻接角度，其中，在一个支腿上设置第一驱动磁体并且在另一支腿上设置第二驱动磁体。
特别有利的是，所述多作用运输单元可脱耦成至少两个单作用运输单元，其中，在所述至少两个单作用运输单元上分别设有至少一个耦联装置，以便将运输单元可脱开地彼此耦联，以便形成所述多作用运输单元。
有利的是，在所述两个邻接的运输平面之间的邻接角度在30°与150°之间、优选为90°。
为每个平面马达优选设置至少一个平面马达控制单元，以用于控制相应的平面马达的驱动线圈，其中，所述至少两个平面马达的平面马达控制单元是连接的，以便交换用于控制相应的平面马达的运输单元的控制信息和/或所述平面马达控制单元与上级的运输装置控制单元连接或集成到该上级的运输装置控制单元中。由此可在各个平面马达之间交换和同步控制指令，以便彼此协调运输单元的运动曲线。
优选地，至少一个平面马达由多个彼此邻接的运输段构成，这些运输段共同形成平面马达的运输平面，其中，在每个运输段上设有驱动线圈。由此可实现模块化的结构，从而可利用标准化的运输段提供具有不同尺寸的运输平面的平面马达。
此外有利的是，在所述运输装置中设有具有彼此面对的运输平面的至少两个平面马达，其中，在各平面马达之一的运输平面中设有至少一个运输单元，所述至少一个运输单元与设置在至少一个另外的平面马达的运输平面中的至少一个运输单元借助于连接单元连接。通过借助于连接单元连接两个或多个运输单元，通过叠加各运输单元的运动曲线能够实现例如在连接单元上的点的非常复杂的运动模式。例如，作为连接单元可使用刚性元件或柔性元件。但也可直接将要移动的物体用作连接单元、例如设置在两个或多个运输单元之间的柔性薄膜或纺织材料。
优选地，在彼此面对的运输平面之间设有最大为45°的布置角度，其中，所述布置角度优选为0°，方式为：所述运输平面相对置地且彼此平行地设置。因此，彼此面对的运输平面可相对于彼此在空间中非常可变地定位，从而可非常灵活地设计运输装置。
所述连接单元优选是可调节的，以便在所述至少两个运输单元运动期间使连接单元长度适配于在所述至少两个运输单元之间的可变距离。由此为经连接的运输单元的运动提供了较大的自由度。
所述任务还利用一种运输单元来解决，该运输单元构造为多作用运输单元，所述多作用运输单元可在平面马达之一的运输平面中二维地运动或者可同时在所述至少两个平面马达的邻接的运输平面中一维地运动，其中，在所述运输单元上至少设有第一驱动磁体，以便与第一平面马达的驱动线圈以电磁的方式相互作用，并且在所述运输单元上至少设有第二驱动磁体，以便与第二平面马达的驱动线圈以电磁的方式相互作用。
此外，所述任务还借助于一种用于运行运输装置的方法通过如下方式来解决，即在该运输装置上设有至少一个多作用运输单元，其中，在所述多作用运输单元上至少设有第一驱动磁体，所述第一驱动磁体与第一平面马达的驱动线圈以电磁的方式相互作用，并且至少设有第二驱动磁体，所述第二驱动磁体与第二平面马达的驱动线圈以电磁的方式相互作用，其中，所述运输单元在平面马达之一的运输平面中二维地运动或者同时在所述至少两个平面马达的邻接的运输平面中一维地运动，方式为：由对应的平面马达控制单元控制各平面马达之中的至少一个平面马达的驱动线圈，以便与所述多作用运输单元的第一或第二驱动磁体相互作用，从而产生驱动力。
附图说明
下面参照图1至图6更详细地阐述本发明，所述附图示出本发明的示例性、示意性且非限制性的有利设计方案。在此，在附图中：
图1a-1c以前视图、俯视图和侧视图示出根据本发明的运输装置的一种示例；
图2示出驱动线圈在平面马达的运输段上的布置结构；
图3a以侧视图示出平面马达的单作用运输单元；
图3b示出驱动磁体在单作用运输单元上的布置结构；
图4以等轴测图示出平面马达的双作用运输单元；
图5借助运输装置的侧视图示出运输单元的耦联过程；
图6示出根据本发明的具有借助于连接单元连接的两个运输单元的运输装置的另一种示例。
具体实施方式
在图1a中以根据图1c中的剖面线A-A的剖视图示出根据本发明的运输装置1的一种示例性的设计方案。在运输装置1中设有第一平面马达2A，该第一平面马达形成第一运输平面TEA。在所示的示例中，所述第一运输平面TEA是具有竖直轴线Z和纵向轴线X的竖直平面。第一平面马达2A在这里由多个、即i个运输段TSi构成，这些运输段彼此邻接，以便形成第一运输平面TEA。由此，平面马达2可模块化地构造并且可实现不同尺寸的运输平面TEi。当然，这种模块化的结构仅是可选的，并且平面马达2也可仅由一个唯一的组件或者说一个唯一的运输段TSi形成。
在第一平面马达2A的第一运输平面TEA中，运输单元3可二维地运动。例如，运动只能在沿竖直轴线Z或纵向轴线X的轴线方向上进行，或可在第一运输平面TEA中实现具有Z坐标和X坐标的二维运动曲线，如通过运输单元3A的运动曲线BPA示意示出的那样。为此，在第一平面马达2A上设置驱动线圈6，所述驱动线圈由控制单元5A控制。可对所述驱动线圈6施加电压以产生磁场。通过对应控制并排设置的驱动线圈6可产生基本上运动的磁场。有利的是，驱动线圈6在第一平面马达2A上设置成，使得所述磁场可在第一运输平面TEA中在任何方向上延伸，以便实现运输单元3的对应的运动曲线。运输平面TEi在这里不应被理解为数学意义上的平面，而是理解为由相应的平面马达2限定的平坦的运输面，运输单元3可在在该运输面上运动。
在运输单元3上分别设有驱动磁体4、例如永磁体，所述驱动磁体与驱动线圈6相互作用，以便将驱动力施加到运输单元3上。因此，根据驱动线圈6的控制产生运动的磁场，该磁场与驱动磁体4相互作用以用于使运输单元3运动。在运行期间中，在驱动线圈6和驱动磁体4之间设有在运输单元3和相应的平面马达2之间的气隙。除了在运输平面TEA(或概括称为TEi)中的二维运动之外，运输单元3也可在竖直方向上、即垂直于运输平面TEi进行一定运动。通过对应地控制驱动磁体4可在有限的程度上增加和减少气隙，由此运输单元3可在竖直方向上运动。在竖直方向上可用的运动空间的大小在此基本上取决于运输装置1的结构性设计方案，尤其是取决于驱动线圈6和驱动磁体4的可产生的最大磁场以及运输单元的质量和载荷(例如被运输的物体的重量)。根据运输装置1的尺寸和设计方案，在竖直方向上可用的运动范围例如可在几毫米到几厘米的范围中。
运输单元3可以以任意方式保持在平面马达2或运输平面TE上，以便例如维持气隙。为此可在运输单元3上设置任何适合的导向元件。
但是，平面马达的结构和作用方式原则上是已知的，因此在此不作详细说明。众所周知，平面马达2总是具有作为固定部件的定子和作为可动部件的至少一个运输单元3。已知定子形成运输平面TE，在该运输平面中，所述至少一个运输单元3可通过驱动线圈6和驱动磁体4的电磁相互作用而运动。驱动线圈6通常设置在定子上并且驱动磁体4通常设置在运输单元3上。但是，当然也可想到已知的相反的变型方案，在其中驱动线圈6设置在运输单元3上并且驱动磁体4设置在定子上。驱动线圈6在运输段TSi上的一种示例性布置结构在图2中示出并将还在下面详细描述。驱动磁体4在运输单元3上的一种示例性布置结构在图3a+3b以及图4中示出。
在运输装置1中还设有至少一个第二平面马达2，该第二平面马达形成第二运输平面TEB，其中，平面马达2A、2B的运输平面TEA、TEB彼此邻接并且以特定邻接角度α彼此倾斜。但所述至少两个平面马达2A、2B当然不必构造为结构上分离的单元，而是例如也可以以集成单元的形式实现，在该集成单元上设有运输平面TEA、TEB。在所示示例中，这两个运输平面TEA、TEB彼此垂直，邻接角度α因此是90度。但是，当然也可想到其它角度。优选邻接角度α在30°至150°之间、特别优选是90°。概况而言，在两个邻接的运输平面TEi之间的邻接角度α可理解为在邻接的运输平面TEi(在这里为TEA、TEB)的法向量之间的角度。在第二平面马达2B上以与在第一平面马达2A中类似的方式设有(未示出的)驱动线圈6，所述驱动线圈由平面马达控制单元5B控制，以便与运输单元3的驱动磁体4以电磁的方式相互作用，以使运输单元3在第二运输平面TEB中二维地运动。
当然，也可设置另外的平面马达2、在这里例如第三平面马达2C、第四平面马达2D以及第五平面马达2E。第三和第四平面马达2C、2D的运输平面TEC、TED也直接邻接第一平面马达2A的运输平面TEA并且垂直于该第一平面马达的运输平面。第三平面马达2C在这里也直接邻接第二平面马达2B，从而导致彼此背离且平行的运输平面TEB、TEC。平面马达2B、2C、2D在这里以在竖直、纵向和横向方向Z、X、Y上相同的尺寸基本上实施为相同的。但第四平面马达2D在这里在纵向方向X上与第二和第三平面马达2B、2C偏移地设置。当然这仅是示例性的并且任何其它配置也是可能的。
第五平面马达2E设置成，使得其运输平面TEE面对第一平面马达2A的运输平面TEA，其中，所述运输平面TED、TEA在这里彼此平行。由此产生具有对称平面SYM(图1b)的基本上对称的运输装置1。与第一平面马达2A一样，其它平面马达2B、2C、2D、2E也由多个彼此邻接的运输段TSi构成，在这些运输段上分别设有驱动线圈6。通过模块化的结构，例如可仅使用一种类型的运输段TSi来实现具有多个平面马达2、也分别具有不同尺寸的运输平面的运输装置1。
如图1b所示，在所示示例中，为每个平面马达2A-2E分别设置一个平面马达控制单元5A-5E，利用所述平面马达控制单元可控制相应的平面马达2A-2E的驱动线圈6。平面马达控制单元5A-5E在这里与上级的运输装置控制单元7连接。但是，平面马达控制单元5A-5E当然也可集成到所述上级的运输装置控制单元7中。也可规定，为每个运输段TSi或一组运输段TSi分别设置一个段控制单元，该段控制单元也可集成在平面马达控制单元5A-5E中。运输装置控制单元7在这里连接到用户界面8、如计算机，经由该用户界面可控制运输单元1。经由运输装置控制单元7可使在不同平面马达2A-2E上运动的运输单元3的运动曲线彼此同步或协调，以避免例如运输单元3或利用其运输的物体发生碰撞。在平面马达控制单元5A-5E上分别运行一个控制程序，该控制程序实现运输单元3的期望的运动曲线。
在运输装置1上，不同的运输单元3可同时且彼此独立地运动。在所示示例中，在第一和第二平面马达2A、2B上分别设有一个单作用运输单元3A1、3A2。所述单作用运输单元3A1、3A2因此可基本上任意二维地在相应的运输平面TEA、TEB中运动。如图1a所示，在第一平面马达2A上所示出的单作用运输单元3A1例如可根据运动曲线BPA以竖直方向Z上的坐标和纵向方向X上的坐标在第一运输平面TEA中运动。在第二平面马达2A上所示出的单作用运输单元3A1例如可根据图1b中所示的运动曲线BPA以横向方向Y上的坐标和纵向方向X上的坐标在第二运输平面TEB中运动。
如在图3a+3b中示例性所示的那样，单作用运输单元3A仅在一个侧面上具有驱动磁体4。单作用运输单元3A因此仅能一个在运输平面TEi中运动，方式为：单作用运输单元3A的驱动磁体4与对应的平面马达2的驱动线圈6相互作用。例如，单作用运输单元3A不能从第一运输平面TEA运动到第二运输平面TEB上。但单作用运输单元3A当然例如可由用户或操纵装置(如起重机或机器人)从一个平面马达2的运输平面TEi手动拾取并放置到一个另外的平面马达2的运输平面TEi上并且在该运输平面上继续运动。
根据本发明，在运输装置1中设有至少一个多作用运输单元3B、3C，所述多作用运输单元可在一个平面马达2的运输平面TEi中二维地运动或者可同时在至少两个平面马达2的邻接的运输平面TEi中一维地运动。在多作用运输单元3B、3C上至少设有第一驱动磁体4，这些第一驱动磁体设置用于与一个平面马达2的驱动线圈6以电磁的方式相互作用，并且在所述多作用运输单元上至少设有第二驱动磁体4，这些第二驱动磁体设置用于与具有邻接的运输平面TEi的平面马达2的驱动线圈6以电磁的方式相互作用。
在所示示例中设有双作用运输单元3B，所述双作用运输单元具有基本上L形的基体9。在运输单元3B的L形基体9的一个支腿9A上设有第一驱动磁体4，所述第一驱动磁体与第一平面马达2A的驱动线圈6相互作用。在L形基体的第二支腿9B上设有第二驱动磁体4，所述第二驱动磁体与第二平面马达2B的驱动线圈6相互作用。在L形基体9的各支腿9A、9B之间的角度基本上对应于在第一和第二运输平面TEA、TEB之间的邻接角度α、在这里例如是90度。
双作用运输单元3B在所示示例中现在例如仅能在第一平面马达2A的第一运输平面TEA中二维地运动。为此，对应地由平面马达控制单元5A(或运输装置控制单元7)控制第一平面马达2A的驱动线圈6，以便与在双作用运输单元3B的第一支腿9A上的第一驱动磁体4相互作用，以用于产生驱动力。双作用运输单元3B因此例如可根据具有坐标Z、X的运动曲线BPB1在第一运输平面TEA中运动。但双作用运输单元3B例如也可仅在第二平面马达2B的第二运输平面TEB中运动。为此，对应地由平面马达控制单元5B(或运输装置控制单元7)控制第二平面马达2B的驱动线圈6，以便与在双作用运输单元3B的第二支腿9B上的第二驱动磁体4相互作用，以用于产生驱动力。双作用运输单元3B因此例如可根据具有坐标X、Y的运动曲线BPB2在第二运输平面TEB中运动。
但是，双作用运输单元3B也可以以特别有利的方式同时在第一平面马达2A的第一运输平面TEA和第二平面马达2B的第二运输平面TEB上一维地运动。为此，对应地由平面马达控制单元5A和/或平面马达控制单元5B(或运输装置控制单元7)控制第一平面马达2A的驱动线圈6和/或第二平面马达6的驱动线圈6，以便与在双作用运输单元3B的第一支腿9A上的第一驱动磁体4和/或第二支腿9B上的驱动磁体4相互作用，以用于产生驱动力。双作用运输单元3B因此例如可根据具有坐标X的运动曲线BPB3运动。这基本上对应于在两个邻接的运输平面TEA、TEB的交线方向上的一维运动。例如，在运输重的物体时可以有利的是，两个平面马达2A、2B的驱动线圈6都通电，以便将较高的驱动力产生到双作用运输单元3B上。
邻接的运输平面TEA、TEB的区域也可以以有利的方式用作转移位置U(参见图1c)，以便使双(或多)作用运输单元3B例如从运输平面TEA运动到相邻的运输平面TEB。由此，可实现相对复杂的运动模式。例如，双作用运输单元3B可首先在第二平面马达2B的第二运输平面TEB中沿横向方向Y运动直到转移位置U(在图1c中从右向左)，其中，该运动经由第二平面马达2B的驱动线圈6控制。在转移位置U中，双作用运输单元3B有利地被短暂停止，并且双作用运输单元3B可从转移位置U运动到第一平面马达2A的运输平面TEA中，其中，该运动经由第一平面马达2B的驱动线圈6控制。双作用运输单元3B又可从第一平面马达2A的运输平面TEA转移到第四平面马达2D的运输平面TED上等。
但原则上也可在不改变双作用运输单元3B的方向的情况下进行转移。例如，双作用运输单元3B可根据运动曲线BPB3在纵向方向X上运动，其中，驱动可经由第二平面马达2B的驱动线圈6和/或经由第一平面马达2A的驱动线圈6来进行。在第二平面马达2B沿纵向方向X的端部处，第一平面马达2A可接管驱动并且双作用运输单元3B可通过第一平面马达2A的驱动线圈6继续在纵向方向X和/或竖直方向Z上运动。在此情况下，在转移期间不需要停止。
在所示示例中还示出三作用运输单元3C。三作用运输单元3C具有基本上U形的基体10，该基体具有三个支腿10A、10B、10C，驱动磁体4分别设置在这些支腿上。因此，在如图1a-1c中的对应设计的运输装置1中，例如可借助三个平面马达2A、2C、2D(或2E、2C、2D)同时进行驱动。但是，当然三作用运输单元3C也可仅在一个唯一的运输平面TEA-TEE中运动。
当然，也可想到(未示出的)四作用、六作用或概括来说x重作用运输单元3，其在4、6、...x个侧面上具有驱动磁体4。因此，x重作用运输单元3可在x个运输平面TEi中同时一维地运动或在x个运输平面TEi之中的每一个运输平面中二维地运动。设有驱动磁体4的侧面的数量以有利的方式与可用的平面马达2及其相对于彼此设置的运输平面TEi协调。
根据本发明的另一种有利设计方案，在运输装置1中设有具有彼此面对的运输平面TEi的至少两个平面马达2，其中，在所述平面马达2之一的运输平面TEi中设有至少一个运输单元3，所述至少一个运输单元借助连接单元15与设置在至少一个另外的平面马达2的运输平面TEi中的至少一个运输单元3连接。有利地，彼此面对的运输平面TEi在此也彼此间隔开设置，因此它们优选彼此不邻接或不相交。
优选在彼此面对的运输平面TEi之间设有最大为45°的布置角度γ，其中，特别有利的是，布置角度γ＝0°，方式为：彼此面对的运输平面TEi相对置地且彼此平行地设置。概括来说，布置角度γ可理解为在相应的彼此面对的运输平面TEi的法向量之间的角度。在所示示例中，在运输装置1中设有两个单作用运输单元3A3、3A4，其中，单作用运输单元3A3可在第一平面马达2A的运输平面TEA中运动，并且运输单元3A4可在第五平面马达2E的运输平面TEE中运动。第五平面马达2E的运输平面TEE与第一平面马达2A的运输平面TEA在这里平行设置并且彼此面对，布置角度γ因此为0°。但是，运输平面TEA、TEE当然也可彼此倾斜。
但如图1b和图1c中以虚线方式示意示出的那样，平面马达2A、2E例如也可设置成，使得彼此面对的运输平面TEA、TEE以最大45°的布置角度γ彼此倾斜。在此，第五平面马达2E例如可相对于第一平面马达2A设置成，使得第五平面马达2E'的运输平面TEE相对于第一平面马达2A的运输平面TEA围绕Z轴倾斜布置角度γZ(图1b)和/或相对于第一平面马达2A的运输平面TEA围绕X轴倾斜布置角度γX(图1c)。围绕Y轴的相对彼此的旋转不受限制，因为在运输平面TEA、TEE之间的布置角度γ不由此改变。
连接单元15在这里构造为基本上刚性的连接杆，该连接杆以铰接的方式连接在两个运输单元3A3、3A4上。优选连接单元15也构造成可调节的，以便在运输单元3A3、3A4的运动期间使连接单元长度适配于在所述至少两个运输单元3A3、3A4之间的可变距离，如在图1c中通过长度差ΔL示意示出的那样。在连接单元15上例如也可设置拾取单元16，以便拾取和运输(未示出的)物体。拾取单元16仅在图1c中示意示出，具体的设计方案当然取决于运输装置1的应用并由技术人员决定。下面借助在图6中的示例还更详细地阐述连接单元15的功能。
但是，当然作为连接单元15也可直接设置刚性或柔性产品，该产品与两个或多个运输单元3连接。由此例如柔性塑料薄膜或纺织品可被运输和/或例如被运输单元3张紧或拉伸。例如也可想到，将绳索、缆索、线材等设置为连接单元15并且它们例如通过运输单元3的相对运动而被绞转。
此外，可想到作为连接单元15在至少两个运输单元3之间设置一个单独的平面马达2。该平面马达2于是可通过运输单元3运动并且在该平面马达2的运输平面TEi上又可通过一个运输单元3二维地运动。但代替平面马达2也可设置已知的长定子线性马达作为连接单元15。在所述长定子线性马达的定子上通常有多个驱动线圈沿运动方向依次设置，这些驱动线圈可被通电以产生运动的磁场。其上依次设有多个驱动磁体的运输单元可根据由驱动线圈产生的磁场沿定子在运动方向上一维地运动。也可设置连续运输机、如带式运输机或链式运输机作为连接单元15。由此可以看出，可使用以各种不同实施方案的连接单元15，从而可实现大量不同的运动顺序。
在图2中示出驱动线圈6在运输段TSi上的一种示例性布置结构。运输段TSi在平面马达2上设置成，使得驱动线圈6在运行中面对运输单元3的驱动磁体4，以形成运输平面TEi。运输段TSi在这里具有基本上方形的基面，但是，当然任何其它形状也是可能的。为了能够使运输单元3能够在运输平面中二维地运动，驱动线圈6被分成线圈组6a、6b。线圈组6A、6B分别具有特定数量的驱动线圈6，其中，线圈组6A、6B的驱动线圈6的定向不同。在所示示例中，每个线圈组6A、6B分别设有四个驱动线圈6，并且线圈组6A、6B的驱动线圈6相对于彼此旋转90度。
但是，当然其它布置结构、分组和尺寸比例也是可能的。例如也可设置多层驱动线圈6，它们上下叠置地设置。例如，可在所示示例中设置另一层驱动线圈6，例如在Z方向上在所示驱动线圈6下方(或上方)。线圈组6A、6B在此可有利地在Z方向上交替。由此可在Y和X轴方向上产生基本上连续的运动的磁场。该布置结构还允许运输单元3在运输平面TEi中的二维的运动曲线，在这里，具有X和Y轴的坐标。运输单元3也可围绕垂直于运输平面TEi的轴线(在这里围绕Z轴)旋转。
驱动线圈6优选构造为没有铁芯的所谓的空气线圈，以便减少在运输单元3和运输段TSi之间的永磁吸引力。由此运输单元3通过驱动磁体4在运输平面TEi的方向上被吸引的力度较小，这在多作用运输单元3B、3C的情况下尤其是有利的，以便使从一个运输平面TEi转移到邻接的运输平面TEi变得容易。
在图3a中以侧视图示出单作用运输单元3A，图3b以从下方看驱动磁体4的顶视图示出单作用运输单元3A。单作用运输单元3A具有基体9，该基体具有基本上矩形的基面。在运行中面对平面马达2的运输平面TEi的下侧上，以已知的方式设有驱动磁体4。在基体9的相对置的上侧上例如可设置要运输的物体O。类似于在运输段TSi上的驱动线圈6，驱动磁体4也被分成磁体组4A、4B。在每个磁体组4A、4B中设有特定数量的驱动磁体4，其中，不同磁极的驱动磁体4交替，如在图3b中通过画阴影线的和不画阴影线的驱动磁体4所示那样。磁体组4A的驱动磁体4与相应另一磁体组4B的驱动磁体4不同地定向。
在所示示例中，驱动磁体4彼此成90度角。磁体组4B在这里设置用于使运输单元3A在Y方向上运动，磁体组4A用于使运输单元3A在X方向上运动。在这里，类似于先前描述的驱动线圈6的线圈组6A、6B，又也可想到设置多层磁体组4A、4B。由此可产生更高的驱动力并实现运输单元3A的更均匀的运动和更精确的定位。当然，所示的单作用运输单元3A仅被理解为示例性的并且也可想到驱动磁体4的其它形状和其它布置结构。例如可设置具有基面为圆形的基体9的单作用运输单元3A。驱动磁体4于是可设置成环形的，其中，磁体组4A、4B又优选在环周方向上交替。
在图4中示出双作用运输单元3B，其已经参照图1a-c进行了描述。双作用运输单元3B具有L形的基体9，在该基体的支腿9A、9B上分别设有驱动磁体4。在各支腿9A、9B之间的角度在此当然优选对应于在双作用运输单元3B应在其上运动的两个邻接的运输平面TEi之间的邻接角度α。各驱动磁体4在相应的支腿9A、9B上的布置结构基本上对应于图3a+3b的单作用运输单元3A的布置结构。同样，在这里，当然也又可设置基体9的其它形状和/或各驱动磁体4的其它布置结构。因为平面马达2的功能原则上在现有技术中已知，所以在此不再更详细讨论。
但双作用运输单元3B并非必须具有相同构造的支腿9A、9B。例如可想到，支腿9A、9B之一比相应的第二支腿9A、9B更长，如在图4中以虚线方式示意示出的那样。于是可在延长的支腿9A1、9B1上设置比在相应另一支腿9A、9B上更多数量的驱动磁体4，例如两倍的数量，从而例如实现更大的驱动力潜力。当然，两个支腿9A、9B也可实施得更长(9A1、9B1)，以便分别增加驱动磁体4的数量。但一个支腿、在这里是第一支腿9A例如也可侧向延长，如图4中通过以虚线方式的支腿区段9A2示意示出的那样。同样，支腿9B也可类似地在同一侧上或例如附加地或替代地在相对置一侧上加宽，如通过支腿区段9B2示意示出的那样。但所述支腿也可在驱动磁体4的数量和/或尺寸方面不同。由此可以看出，有多种设计多作用运输单元的可能性。具体的结构性设计方案当然由技术人员决定并且以有利的方式适用于相应计划的应用。
在图5中示出本发明的另一种有利实施方案。在图5中的运输装置1基本上对应于在图1c中的运输装置，其中，仅示出图1c中相关的左上部区域。在邻接的运输平面TEA、TEB的区域中设有双作用运输单元3B。双作用运输单元3B与图1a-1c中的双作用运输单元的区别在于双作用运输单元3B可脱耦成至少两个单作用运输单元3Ax、3Ay。为此，在所述至少两个单作用运输单元3Ax、3Ay上分别设置至少一个耦联装置11，以便将运输单元3Ax、3Ay可脱开地彼此耦联，从而形成所述多作用运输单元3B。
在脱耦之后，单作用运输单元3Ax可以以传统方式在第一平面马达2A的运输平面TEA中二维地运动。另一个单作用运输单元3Ay可类似地在第二平面马达2B的运输平面TEB中运动。经由相应的平面马达2A、2B的驱动线圈6进行驱动和运动控制。耦联装置11在这里仅示意性示出。优选地，耦联装置11是标准化的并且在每个运输单元3Ax、3Ay上都是相同的，以便能够将任意的运输单元3A彼此耦联以形成多作用运输单元。耦联/脱耦可通过运动本身进行或也可主动进行，例如通过在耦联装置11上的对应的致动器。结构性的实施方案基本上可以是任意的，例如可想到机械式的耦联装置11、例如形锁合地或力锁合地或者也是磁性的耦联装置11。
运输单元3Ax、3Ay当然也可再次耦联成双作用运输单元3B。为此，运输单元3Ax、3Ay例如在相应的运输平面TEA、TEB上朝彼此运动，从而它们在两个运输平面TEA、TEB彼此邻接的区域中彼此相遇，如通过箭头象征表示的那样。耦联优选自动进行，例如当两个运输单元3Ax、3Ay接触时。在耦联之后，两个运输单元3Ax、3Ay可一起运动，基本上形成一个运输单元组合体3Axy，该运输单元组合体对应于双作用运输单元3B。耦联的运输单元组合体3Axy的运动可能性在此时基本上对应于先前参照图1a-c描述的双作用运输单元3B的运动可能性。如果不再期望或需要耦联，则可将耦联的运输单元组合体3Axy再次脱开并且每个运输单元3Ax、3Ay可再次单独地在对应的运输平面TEA、TEB上运动。
与先前示出的双作用运输单元3B相比，两个运输单元3Ax、3Ay的耦联可以是有利的。一方面，当运输单元组合体3Axy在纵向方向X上沿两个运输平面TEA、TEB运动时，可使用双驱动器(通过第一和第二平面马达2A、2B的驱动线圈6)的更高的驱动力潜力。但另一方面，运输单元组合体3Axy可再次脱开，以便仅在一个运输平面TEA、TEB中运动。因此，例如在(在此)竖直的运输平面TEA中运动期间，可利用单作用运输单元3A的更好的重量分布，因为与多作用运输单元3B、3C相比，在单作用运输单元3A中，重心更靠近运输平面TEA。
在图1c中的双作用运输单元3B的基体9(尤其是支腿9B)的L形轮廓与单作用运输单元3A相比具有在Y方向上更加远离运输平面TEA的重心。当在图1c中的双作用运输单元3B例如在第一(竖直直的)运输平面TEA中沿竖直方向Z向上运动时，基于重力这导致与在单作用运输单元3B中相比围绕纵向轴线X的更高的倾斜力矩。尤其地，在加速过程中(在这里沿Z方向向上)，倾斜力矩有可能变得不允许地高，这在最坏的情况下可导致双作用运输单元3B与平面马达2A脱开。类似地，用运输单元3A-3C运输的物体(未示出)也可通过其附加质量以类似的方式导致更高的倾斜力矩，这应在设计运输装置1和规划运输单元3的运动时予以考虑。因此，单作用运输单元3A耦联成运输单元组合体(或者说基本上耦联成多作用运输单元)是有利的，因为运输单元组合体可再次脱开，以便仅在一个运输平面TEi中运动。
在图6中示出运输装置1的另一种设计方案。运输装置1在这里具有彼此间隔开设置的两个平面马达2F、2G，其中，两个运输平面TEF、TEG彼此面对并且平行(布置角度γ＝0°)。但运输平面TEF、TEG也可以布置角度γ≤45°相对于彼此倾斜，如借助图1c和图1b的第五平面马达2E'所示那样。在平面马达2F、2G的运输平面TEF、TEG中分别设有单作用运输单元3A1、3A2，它们可在相应的运输平面TEF、TEG中二维地运动。如在先前所示的示例中那样，运动经由两个(未示出的)平面马达控制单元和/或经由上级的运输单元控制单元来控制，其控制平面马达2F、2G的驱动线圈，以便与运输单元3A1、3A2的驱动磁体4相互作用。当然，平面马达2F、2G也又可由运输段TSi模块化地构造。在此省去对作用方式的详细的说明。
所述两个运输单元3A1、3A2借助连接单元15连接。所述连接单元15可实施成刚性的或柔性的。例如连接单元15可具有基本上刚性的杆，该杆铰接连接在所述两个运输单元3A1、3A2上，如在图6中所示那样。如已经提到的那样，连接单元15优选实施为可调节的，从而连接单元15的长度在运输单元3A1、3A2的运动期间可改变。这是有利的，因为在运输单元3A之间的距离在运动期间可改变。
例如第一平面马达2F的运输单元3A可执行示意示出的运动曲线BPA1，并且第二平面马达2G的运输单元3A可执行示意示出的运动曲线BPA2。因此，两个运输单元3A1、3A2基本上沿相反方向运动，由此在运输单元3A1、3A2之间的距离增加，如通过在图6中的长度差ΔL示意示出的那样。但例如如果运输平面TEF、TEG不是平行设置，而是彼此倾斜设置，则所述距离也可减小。在所示的平行的运输平面TEF、TEG的情况下，连接单元15的长度优选可在最小长度和最大长度之间调节。所述最小长度在此例如对应于在直接相对置的运输单元3A1、3A2之间的距离，所述最大长度对应于当运输单元3A1、3A2位于运输平面TEF、TEG的对角点EPF、EPG处时在所述运输单元之间的距离。
通过设置连接单元15可执行非常复杂的运动模式。例如通过为两个运输单元3A1、3A2预定特定的运动曲线BPA1、BPA2，可产生连接单元15的中心点MP(或任意其它点)的期望的合成运动曲线，该合成运动曲线由运动曲线BPA1、BPA2叠加得出。例如也可在连接单元15上设置一个或多个拾取单元16、例如所示的那样的钩子，以便拾取和运输一个或多个物体。由于平面马达2也能使运输单元3A围绕竖直轴线旋转，因此例如拾取单元16也可执行枢转运动，如在图6中通过在运输单元3A1处的箭头和以虚线方式的拾取单元16所示那样。
例如也可设置具有连接单元15的第二对运输单元3B、3A4，其中，所述连接单元15当然也可不同地实施。双作用运输单元3B和单作用运输单元3A4在这里例如与刚性支架连接。因此也可实现在两个连接单元15之间的特定的相对运动，从而可进一步提高运输装置1的灵活性。例如可想到，一个连接单元15的拾取单元16将物体转移到另一个连接单元15的拾取单元16上等。以这样的方式可利用运输装置1执行各种运动顺序。例如运输单元3A1、3A2可这样运动，使得借助设置在连接单元15上的拾取单元16拾取物体O1，该物体在第二连接单元15上被运输。在所示示例中，拾取单元16实施为钩子并且在物体O1上设有用于与钩子接合的孔眼。如提及的那样，代替在双作用运输单元3B和单作用运输单元3A4之间的刚性支架，例如也可设置一个单独的平面马达2、长定子线性马达或连续运输机。由此，两个运输单元3B、3A4的运动可通过另一运动自由度或多个运动自由度叠加。
当然，也可想到与在图1中的实施方式的组合，例如通过借助一个另外的平面马达2H连接两个平面马达2F、2G，所述一个另外的平面马达形成(下方的水平的)运输平面TEH，该运输平面于是垂直于运输平面TEF、TEG。在运输平面TEH中例如又可设置单作用运输单元3A3，借助该单作用运输单元使另一物体O2运动，该物体可在运动曲线对应同步的情况下由拾取单元16拾取。当然，也可借助一个或多个连接单元15连接多于两个运输单元3，或者可在运输单元3上分别设置一个或多个耦联装置11。由此可以看出，除了所示的变型方案之外，许多其它设计方案也是可能的。平面马达2、(单作用和/或多作用)运输单元3、耦联装置11和连接单元15的具体选择、数量和组合当然由技术人员决定。

Claims (12)

1.一种运输装置(1)，所述运输装置具有至少两个平面马达(2A、2B)，各平面马达分别形成运输平面(TEA、TEB)，至少一个运输单元(3)能在所述运输平面中二维地运动，其中，所述至少两个平面马达(2A、2B)的运输平面(TEA、TEB)彼此邻接并以90°的邻接角度(α)彼此倾斜，其中，在每个平面马达(2A、2B)上设有驱动线圈(6)，以便与运输单元(3)的驱动磁体(4)以电磁的方式相互作用，从而使运输单元(3)在相应的运输平面(TEA、TEB)中运动，其中，在所述运输装置(1)上设有至少一个多作用运输单元(3B、3C)，其中，在所述多作用运输单元(3B、3C)上至少设有第一驱动磁体(4)，以便与第一平面马达(2A)的驱动线圈(6)以电磁的方式相互作用，并且在所述多作用运输单元上至少设有第二驱动磁体(4)，以便与第二平面马达(2B)的驱动线圈(6)以电磁的方式相互作用，其特征在于，在所述运输装置(1)中设有至少一个另外的平面马达(2C、2D)，所述至少一个另外的平面马达形成直接邻接于第一平面马达(2A)的运输平面(TEA)并且与该第一平面马达的运输平面垂直的运输平面(TEC、TED)，其中，在所述至少一个另外的平面马达(2C、2D)上设有驱动线圈(6)，以便与运输单元(3、3B、3C)的驱动磁体(4)以电磁的方式相互作用，从而使运输单元(3、3B、3C)在相应的运输平面(TEC、TED)中运动，并且所述多作用运输单元(3B、3C)能在平面马达(2A、2B、2C、2D)之一的运输平面(TEA、TEB、TEC、TED)中二维地运动或者能同时在至少两个平面马达(2A+2B、2A+2C、2A+2D)的邻接的运输平面(TEA+TEB、TEA+TEC、TEA+TED)中一维地运动，其中，所述至少一个多作用运输单元(3B、3C)能从第二平面马达(2B)的运输平面(TEB)运动经过第一平面马达(2A)的运输平面(TEA)到所述至少一个另外的平面马达(2C、2D)的运输平面(TEC、TED)中。
2.根据权利要求1所述的运输装置(1)，其特征在于，作为多作用运输单元(3B、3C)设置双作用运输单元(3B)，在所述双作用运输单元上设有具有两个支腿(9A、9B)的基体(9)，各支腿彼此成一定角度设置，该角度对应于在两个邻接的运输平面(TEA、TEB)之间的邻接角度(α)，其中，在一个支腿(9A)上设置第一驱动磁体(4)并且在另一支腿(9B)上设置第二驱动磁体(4)。
3.根据权利要求1所述的运输装置(1)，其特征在于，所述多作用运输单元(3B)能脱耦成至少两个单作用运输单元(3Ax、3Ay)，其中，在所述至少两个单作用运输单元(3Ax、3Ay)上分别设有至少一个耦联装置(11)，以便将各运输单元(3Ax、3Ay)可脱开地彼此耦联，从而形成所述多作用运输单元(3B)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的运输装置(1)，其特征在于，为每个平面马达(2A-2E)设置至少一个平面马达控制单元(5A-5E)，以用于控制相应的平面马达(2A-2E)的驱动线圈(6)，其中，所述至少两个平面马达(2A-2E)的平面马达控制单元(5A-5E)是连接的，以便交换用于控制相应平面马达(2A-2E)的运输单元(3)的控制信息，和/或各平面马达控制单元(5A-5E)与上级的运输装置控制单元(7)连接或集成到该上级的运输装置控制单元中。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的运输装置(1)，其特征在于，至少一个平面马达(2A)由多个彼此邻接的运输段(TSi)构成，各运输段共同形成该平面马达(2A)的运输平面(TEA)，其中，在每个运输段(TSi)上设有驱动线圈(6)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的运输装置(1)，其特征在于，在所述运输装置(1)中设有具有彼此面对的运输平面(TEA、TEE)的至少两个平面马达(2A、2E)，其中，在各平面马达之中的一个平面马达(2A)的运输平面(TEA)中设有至少一个运输单元(3A3)，所述至少一个运输单元与设置在至少一个另外的平面马达(2E)的运输平面(TEE)中的至少一个运输单元(3A4)借助于连接单元(15)连接。
7.根据权利要求6所述的运输装置(1)，其特征在于，在所述彼此面对的运输平面(TEA、TEE)之间设有最大为45°的布置角度(γ)。
8.根据权利要求7所述的运输装置(1)，其特征在于，所述布置角度(γ)为0°，实现方式为：所述运输平面(TEA、TEE)相对置地且彼此平行地设置。
9.根据权利要求6所述的运输装置(1)，其特征在于，所述连接单元(15)是可调节的，以便在所述至少两个运输单元的运动期间使连接单元长度适配于在所述至少两个运输单元(3A3、3A4)之间的可变距离。
10.一种用于运行具有至少两个平面马达(2A、2B)的运输装置(1)的方法，所述平面马达具有彼此邻接并且以90°的邻接角度(α)相对彼此倾斜的运输平面(TEA、TEB)，其中，由至少一个平面马达控制单元(5A、5B)控制设置在平面马达(2A、2B)上的驱动线圈(6)，其中，在所述运输装置(1)上设有至少一个多作用运输单元(3B、3C)，其中，在所述多作用运输单元(3B、3C)上至少设有第一驱动磁体(4)，以便与第一平面马达(2A)的驱动线圈(6)以电磁的方式相互作用，并且在所述多作用运输单元上至少设有第二驱动磁体(4)，以便与第二平面马达(2B)的驱动线圈(6)以电磁的方式相互作用，其特征在于，在所述运输装置(1)中设有至少一个另外的平面马达(2C、2D)，所述至少一个另外的平面马达形成直接邻接于第一平面马达(2A)的运输平面(TEA)并且与该第一平面马达的运输平面垂直的运输平面(TEC、TED)，其中，设置在所述至少一个另外的平面马达(2C、2D)上的驱动线圈(6)能由平面马达控制单元(5C、5D)控制，并且所述至少一个多作用运输单元(3B、3C)在平面马达(2A、2B、2C、2D)之一的运输平面(TEA、TEB、TEC、TED)中二维地运动或者同时在至少两个平面马达(2A+2B、2A+2C、2A+2D)的邻接的运输平面(TEA+TEB、TEA+TEC、TEA+TED)中一维地运动，实现方式为：由对应的平面马达控制单元(5A、5B、5C、5D)控制各平面马达(2A、2B、2C、2D)之中的至少一个平面马达的驱动线圈(6)，以便与所述多作用运输单元(3B、3C)的第一或第二驱动磁体(4)相互作用，从而产生驱动力。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述多作用运输单元(3B、3C)在两个平面马达(2A+2B、2A+2C、2A+2D)的邻接的运输平面(TEA+TEB、TEA+TEC、TEA+TED)的区域中脱耦成至少两个单作用运输单元(3Ax、3Ay)，其中，所述至少两个单作用运输单元(3Ax、3Ay)在脱耦后分别在一个邻接的运输平面(TEA、TEB；TEA、TEC；TEA、TED)中运动，实现方式为：由相应的平面马达控制单元(5A、5B、5C、5D)控制相应的运输平面(TEA、TEB、TEC、TED)的平面马达(2A、2B、2C、2D)的驱动线圈(6)，以便与相应的单作用运输单元(3Ax、3Ay)的驱动磁体(4)相互作用，从而产生驱动力。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个多作用运输单元(3B、3C)从第二平面马达(2B)的运输平面(TEB)运动到第一平面马达(2A)的运输平面(TEA)中并且从所述第一平面马达(2A)的运输平面(TEA)运动到所述至少一个另外的平面马达(2C、2D)的运输平面(TEC、TED)中，或反之。
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