CN114094793A - 平面电动机的支撑结构 - Google Patents

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M·豪杜姆
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Abstract

本发明涉及一种用于平面电动机(3)的输送单元(4)的支撑结构(7)，输送单元可被平面电动机(3)的定子(6)移动并且产品(3)可设置在输送单元上，在输送单元(4)的相对支撑结构限定的支撑位置中，支撑结构(7)将支撑力施加在输送单元(4)上，而过程力作用于产品(3)，过程力至少部分地从产品(3)传递到输送单元(4)上，支撑力反作用于过程力，输送单元(4)借助平面电动机(3)的定子(6)被悬浮地移入和移出支撑位置，支撑结构(7)安装在基座(8)上，支撑结构(7)至少部分地将由支撑力引起的反作用力导出至基座(8)，并且向所述定子(6)的有效表面的功率传输被减少并且优选被完全避免。

Description

平面电动机的支撑结构
技术领域
本发明涉及一种平面电动机的支撑结构。
背景技术
平面电动机在现有技术中基本上是已知的。例如，US 9,202,719 B2 公开了这种平面电动机的基本结构和作用方式。
平面电动机基本上具有一个输送平面，一个或多个输送单元(“梭 子”)可以沿该输送平面主要是二维地运动。为此，在平面电动机上通 常设置有分布在输送平面上的驱动线圈，这些驱动线圈由控制单元控 制，以便在所需的运动方向上产生运动磁场。包含驱动线圈并且形成 输送平面的(通常是固定安装的)单元通称为定子。替代地，也可以 设置可运动的永磁体以产生运动的磁场。结合本发明，不管操作模式 如何，平面电动机的位置固定的单元被通称为定子，并且在定子上运 动的单元被称为输送单元。
驱动磁体(永磁体或电磁体)以二维分布的方式设置在输送单元 上，并与定子的磁场相互作用，从而在期望的运动方向上将力施加到 输送单元上。驱动线圈和驱动磁体在此有利地设置成，使得除了沿着 由输送平面所跨越的轴线的一维运动之外，输送单元在输送平面中的 更复杂的二维运动也是可能的。平面电动机例如可以用作生产过程中 的输送设备，在此可以实现具有复杂运动曲线的非常灵活的输送过程。
现代的平面电动机允许输送单元在所有六个刚体自由度的方向上 悬浮在定子上方的高精度运动。通过定子的模块化结构(呈扇形布置 形式)，平移运动基本上可以不受限制地在两个主要运动方向上进行， 此外还可以进行在第三空间方向上(“上升”或“下降”)的平移运动 以及受限制的旋转(直到一定偏移量)。为此所需的电动机力和转矩是 通过(电磁力)磁力产生的。
但是，由于过程力和过程力矩(例如惯性力和/或力和力矩)的作 用(它们在加工站中作用于由输送单元输送的产品上并从产品转移到 输送单元上)，因此可以发生这样的情况，即，电机力和力矩不足以充 分克服梭子上的负荷之和(特别是给定的过程力和过程力矩)。梭子还 可能碰到或撞击定子瓦片的敏感表面并且因而损坏它们。
WO 2018/176137 A1公开了具有多种不同构造的梭子和定子的平 面电动机。此外，该文献还教导了利用导轨将定子固定在平面电动机 的定子与无定子输送系统(例如传送带、机器手或类似物)之间的传 递区域中，使得梭子先悬浮地从定子运动到导轨中，然后在导轨上(例 如在滚子上)滑动，并且当其已离开定子的磁力作用区，被无定子输 送系统继续推动。
此外，在专业领域中已知平面电动机具有带有滚动体(特别是球 或滚子)的梭子。在此，梭子没有在定子上方悬浮运动，而是在它们 的表面上滚动并且仅在平面方向上被定子移动。这允许更大的载荷， 但这会导致额外的摩擦损失并且会使得平面电动机的元件磨损。另外， 存在损坏定子瓦片表面的风险，或者必须将它们构建得特别稳定。
发明内容
本发明的目的是减少现有技术的缺点。特别是，应在不损害平面 电动机功能性的前提下提高最大允许的过程力。
根据本发明的第一方面，所述目的和其它目的通过一种用于平面 电动机的输送单元的支撑结构来实现，所述输送单元可通过该平面电 动机的至少一个定子移动，并且所述产品能够设置在输送单元上，在 输送单元的至少一个相对于支撑结构限定的支撑位置中，支撑结构向 输送单元上施加至少一个支撑力，而至少一个过程力作用于产品上， 所述过程力至少部分地从产品传递到输送单元，所述至少一个支撑力 反作用于所述至少一个过程力，输送单元通过平面电动机的至少一个 定子悬浮地移入支撑位置和从该支撑位置中移出，所述支撑结构安装 在一个基座上，该支撑结构至少部分地将由支撑力引起的反作用力导 出至基座，并且向定子的有效表面的功率传输被减少并且优选被完全 避免。由此，由输送单元和产品构成的单元能够以精确地适应出现的 过程力的方式被支撑或固定，允许的过程力不再受最大的电动机力和 扭矩的限制，所述最大的电动机力和扭矩可由定子和输送单元的组合 实现。由于过程力被传递到与定子表面无关的基座上，因此无需通过附加力对定子表面施加应力。在可能的情况下仍作用于定子的有效表 面上的力至少可以减小到这样的程度，使得定子表面可以得到保护， 并且可以防止对它的损坏。
结合本发明，术语“定子的有效表面”是指定子的这样的表面， 输送单元可以在该表面上悬浮地保持或运动。由于基座独立于定子表 面，因此它能够吸收力，而不会对定子的在电动机方面作用的结构(尤 其是定子瓦片的敏感定子表面)产生负面影响，并且不会将力从支撑 结构传递到定子表面。仍然可能作用在有效表面上的力至少被减小到 这样的程度，使得所述有效表面被保护并防止其损坏。基座也可以是 壳体或保持器，在其上固定有形成定子表面的定子瓦片或定子元件。 在其上固定有定子的安装点或定子在其上互相固定的安装点也可以用 作基座。
过程力尤其可以是由工具施加的力、磁力或电磁力、惯性力、由 这些力引起的力矩或这些力的组合。用工具施加的力的示例包括通过 工具作用施加的力(例如夹紧力、用以使工件变形而施加的力、在机 械加工期间作用于工件的力、例如来自滚轮的压紧力等)。施加的力矩 的示例包括但不限于施加可拧紧的元件(如螺钉、螺母或螺帽，例如 在封闭诸如瓶子的容器时)或使用旋转工具进行加工(例如在钻孔、 铣削、磨削或切割时)。惯性力和力矩的示例包括但不限于在产品或产 品部件加速时(例如，当产品放置在输送单元上时，当产品填充了填 充物时，例如当液体流入时，当梭子在支撑结构的区域内制动和/或加 速时)作用其上的力和力矩。
从广义上讲，过程力也可以是仅在过程中以特殊方式作用在产品 上的重力。例如，支撑力可以用于吸收梭子的短期过载。
基座可以有利地安装在载体结构上，在该载体结构上安装有至少 一个定子。另一方面，也可以将不与定子直接接触的另一载体结构设 置在基座上。
支撑结构可以有利地以非接触方式作用在输送单元上。这防止了 摩擦损失以及由摩擦引起的输送单元的磨损。非接触作用可以例如电 磁地(例如通过附加的线圈组件)、磁性地(例如通过永磁体)或气动 地(例如通过指向输送单元的空气喷嘴)实现。
有利地，支撑结构具有支撑线圈组件，该支撑线圈组件作用在驱 动磁体组件和/或输送单元的支撑磁体组件上。由此，当在支撑位置中 加工产品期间，可以有针对性和以受控的方式增加施加到输送单元的 磁力。
在另一有利的设计方式中，支撑结构可以具有防滑的形状结构， 该防滑的形状结构特别具有支撑垫、框架和/或至少一个凸起。这是一 种特别简单、经济且有效的解决方案。
该支撑结构可选地具有滑动结构，该滑动结构可以尤其具有至少 一个型材轨道、导轨、侧向引导件和/或滑动面。由此，由输送单元和 产品组成的单元可以在加工期间继续(以有限的方式)在支撑结构上 滑动地运动，该运动与加工协调一致。
支撑结构可以有利地形成引导结构，设置在输送单元上的保持装 置可以嵌接到该引导结构中。由此可以形成与输送单元的形状无关的 支撑结构，不同的输送单元能够配备有保持装置。
在另一有利的设计方案中，引导结构可以形成线性导向装置，保 持装置的滑动元件可以滑动地嵌接到该线性导向装置中。这又允许输 送单元在加工期间以引导的方式运动。
本发明还涉及一种用于加工产品的加工站，该产品可以设置在平 面电动机的输送单元上，在加工时至少一个过程力作用在产品上，该 过程力通过产品传递到输送单元，所述加工站具有至少一个这里所述 的支撑结构，并且在加工期间所述输送单元可以设置在至少一个支撑 位置中。
有利地，过程力可以是由工具施加的力、磁力或电磁力、惯性力、 由些力引起的力矩或这些力的组合。
在另一方面，本发明涉及一种具有至少一个本文公开的加工站和/ 或本文公开的支撑结构的平面电动机。
在另一方面，本发明涉及一种用于受控地驱动具有平面电动机的 输送单元的方法，所述平面电动机装备有至少一个本文公开的支撑结 构和/或加工站，所述方法具有如下步骤：借助平面电动机的至少一个 定子将输送单元悬浮地移入支撑位置中；施加至少一个过程力，其作 用于设置在输送单元上的产品并且被传递到该输送单元上；将至少一 个支撑力通过所述支撑结构施加到所述输送单元上，其中，所述支撑 力反作用于所述至少一个过程力，并且借助平面电动机的所述至少一 个定子将输送单元从支撑位置中悬浮地移出。
结合本发明，输送单元的布置被称为“悬浮的”，在此，在输送单 元的驱动磁体组件与定子的输送平面之间保持有气隙，并且定子和输 送平面彼此无接触。
结合本发明，“过程力”是指仅在输送单元的特定运动和/或加速 期间和/或在加工站中加工期间作用在输送单元和/或产品上的力和力 矩。加工力还包括在加工期间由输送单元4和/或产品3的运动引起的 惯性力。过程力例如可以通过机械作用施加在产品上，但是其也可以 无接触地作用于产品，就像气动喷嘴或磁铁一样。类似地，该定义在 这里也可以应用于所有其他描述的力和力矩、特别是支撑力。
附图说明
下面参照图1至图14更详细地解释本发明，这些图示出了本发明 的示例性、示意性和非限制性的有利实施例。
附图示出：
图1示出具有加工站的平面电动机的示意图，
图2示出根据另一实施例的具有加工站的平面电动机的示意性侧 视图，
图3示出根据另一实施例的平面电动机和加工站的示意性的俯视 图，
图4至12分别示出具有不同构造的支撑结构或输送单元的加工站 的示意图，
图13示出处理站的另一实施例的示意图，并且
图14a和14b示出在其上设置有支撑结构的平面电动机的俯视图 和侧视图。
具体实施方式
图1示出在其上设置有加工站1的平面电动机5的示意图。所述 平面电动机5具有平面布置的定子6，这些定子形成一个输送平面2， 在该输送平面上可以设置多个输送单元4、4'。平面电动机的各定子6 通常彼此刚性地且空间固定地布置，使得相对于输送平面2的空间位 置可以在空间固定的坐标系(xS，yS，zS)中指定。例如，坐标系可以 定义成，使得输送平面2位于xS-yS平面中。在输送平面2中可以布置 任意数量的定子6，这些定子可以分别相应地扩展输送单元4的运动 空间。空间固定的坐标系的轴线通常也称为第一主轴线xS、第二主轴 线yS和竖直轴线zS。结合本发明，术语“第一主轴线”、“第二主轴线” 和“竖直轴线”仅是为了使描述易于理解，而不应被解释为限制性的。
如有必要，可以为每个定子6定义一个单独的坐标系。例如，这 在各个定子6被构造为相对于其它定子可运动时是有利的。例如，各 个定子6可以用作“电梯”或“输送平台”，其可以与设置在其上的输 送单元4一起运动到不同的位置中和/或在不同的输送平面之间运动， 或者也可规定定子6的倾斜或枢转。
本发明的教导可以应用于平面电动机5的多个不同的实施方式， 尤其是不限于图示的具有单个输送平面2的变型方案。
在每个定子6中，线圈以本身已知的方式设置成一层或多层，能 以调节的方式分别向这些线圈施加线圈电流，然后线圈产生磁场。通 过对线圈的这种调节控制，可以产生区域受限磁场，该磁场的位置和 时间变化可以在由定子6的布置系统限定的输送平面2的运动范围内 改变。可选地或附加地，也可以使用可运动的永磁体，其同样产生可 变磁场。
在输送单元4的下侧上又设置一个驱动磁体组件10，其与由定子 产生的磁场相互作用。驱动磁体组件10通常由平面布置的永磁体构 成，这些永磁体在每个具有不同极性(N/S)的区域中形成交变的磁性 模式。如果驱动磁体组件10的磁性模式是应可变的，则驱动磁体组件 10在必要的情况下还可以具有电磁体。然而，平面电动机的实施方案 也可以根据相反的原理起作用，其中，在输送平面上设置永磁体的组 件，以及在输送单元上设置线圈组件。应当注意，本发明不限于特定 实施例，而是可以应用于任何类型的平面电动机，只要没有相反的技 术限制并且这里没有明确说明相反的内容即可。
可以给输送单元4分配相对于输送单元4实体固定地定义的坐标 系(xT，yT，zT)，其中，输送单元4相对于定子6(或多个定子)的 空间固定的坐标系的位置通过相应的坐标变换来定义。
在由定子6产生的磁场的作用下，输送单元4保持悬浮在输送平 面2上方，其中，在输送平面2和输送单元的下侧之间保留有气隙d。 通过在封闭的控制回路中连续改变磁场，可以实现稳定的磁悬浮。此 原则也称为“主动悬停(aktives Schweben)”(英语：“电磁悬浮electromagnetic suspension”)。
由于磁场的受控变化，现在输送单元不仅可以平行于输送平面2 运动(即沿轴xS和yS方向)，而且还可以通过增加和减弱磁场沿轴zS进行(有限的)运动，在此改变气隙d。由此，输送单元4可以沿着 竖直轴线升降。此外，输送单元4绕其竖直轴线zT(偏转)的(可能受限制的)旋转也是可能的，并且绕第一主轴xT(滚动)和/或绕第二 主轴yT(摆动)的有限的旋转也是可能的。
结合本发明，通常且非限制性地称为“产品”的任何物体都可以 设置在所述输送单元上。该术语包括可以设置在平面电动机5的输送 单元4上并且因此被输送的任何物体。必要时，输送单元可以具有固 定和/或接纳器件，该固定和/或接纳器件有助于或能实现产品的布置 和安全输送。产品3可以具有任何形状，并且在图1中示意性地示出 其为立方体形的物体。可以用平面电动机5的输送单元4输送并在加 工站1中处理的产品的示例包括电子部件或电子产品，如用于微型计 算机、移动电话等类似物的部件、生产过程中的零件(螺钉、轴承等)、 液体容器(例如瓶、罐、试管)、药物和药房产品、食品(例如切片奶 酪)，但是本发明不限于这些示例性应用。
许多应用要求对设置在输送单元4上的产品3进行加工。为此目 的，在图1中将加工站1设置在平面电动机5的定子6的边缘上。加 工站1具有基座8，该基座设置在定子6的附近并且优选地独立于其 支承。在基座8上可运动地设置有工具15，利用该工具可加工产品3。 为了简单起见，图1所示的工具由简单的钻头组成，该钻头可沿轴线 在钻削方向上运动。在图1中仅以示例的方式示出了加工站1，并且 本文公开的教导可以应用于任何类型的加工站1。该加工站可以执行 任何工艺流程加工和/或制造技术加工。加工站1的示例包括用于机械 加工(例如钻孔、铣削、切割、连接等)的站、用于组装构件(例如 连接技术手段，如夹紧、压制、拉拔、拧紧、焊接、胶合等，或使用 旋转钥匙或(瓶盖)软木塞封闭容器)的站和用于工艺流程处理(例 如灌装、混合、清洁等)的站，但本发明不限于这些加工站。
为了在加工站1中加工产品3，将产品所处的输送单元4运动到 支撑位置，该支撑位置在图1中由附图标记4'标识。输送单元4可以 将产品3以悬浮的方式运动到支撑位置，使其非常精确地定位在那里， 并且在加工之后再以悬浮的方式将产品从支撑位置移出。特别是在机 械力作用于产品3上的情况下(例如在进行图1所示的钻孔或类似过 程时)，在加工期间可由定子6对输送单元施加的最大保持力可能不足 以将产品3可靠且位置足够准确地保持在支撑位置中。结果可能是， 在对于加工所需的过程力作用在产品上期间，产品3与输送单元4一 起以不允许的方式运动。
为了防止这种不允许的运动，在支撑位置的区域中设置了支撑结 构7，其在至少一个空间方向上支撑由输送单元4和产品3组成的单 元。在图1中，支撑结构7由两个细长的支撑元件16、16'组成，所述 两个支撑元件被固定到基座8上并且延伸到平面电动机5的刚好在输 送平面2上方的运动空间中。支撑元件16、16'足够低，以使得平面电 动机5能够将由输送单元4和产品3组成的单元悬浮移动到支撑位置 中以及从支撑位置中移出。当支撑元件的厚度(关于竖直轴线zS)小 于最大可达到的空气间隙d时，该前提条件通常得到满足。
一旦输送单元4到达支撑位置，就可以在必要时将其稍微降低， 直到输送单元4在限定位置中贴靠在支撑元件16、16'上，从而使由输 送单元4和产品组成的单元不能沿负竖直轴线-zS的方向进一步运动。 必要时，支撑元件16、16'可以形成用于输送单元4的形状锁合的容纳 部，使得不仅在竖直轴线的方向上施加支撑力，而且在其它空间方向 上也施加支撑力和/或支撑力矩。
图2示出了加工站1的另一示例。在此，用辊组件17加工产品3， 而产品通过输送单元4以与辊速度相协调一致的运动在辊组件17下方 穿过。辊组件例如可以是印刷机构的一部分或具有压花辊，该压花辊 对产品3的上侧进行印刷或为其压花。由输送单元4和产品3组成的 单元从图2中示出的第一位置(附图标记3、4)被定子6悬浮地移动 到加工站1(附图标记3'，4')中，其中，输送单元4在此以其下侧 支承靠在支撑结构7上，该支撑结构在这种情况下被构造成滚轮组件 18。当由输送单元4和产品3组成的单元位于加工站1的区域中时， 滚轮组件18允许沿第一主轴线xS的方向的进一步向前运动，但通过 支撑结构7再次阻止了沿负竖直轴线-zS的方向的运动。在这种情况下， 构造成滚轮组件18的支撑结构7吸收由辊组件17施加到产品3上的 压紧力(或过程力)。
在一种替代实施例中，代替滚轮组件18，可以设置任何滚动或滑 动轴承组件、例如滚珠轴承组件，其仅沿竖直轴线对输送单元4施加 支撑力，并且基本上不妨碍在第一主轴线xS和第二主轴线yS的方向上 的运动以及围绕竖直轴线zS的旋转。必要时，可以通过输送单元4相 对于加工站1的运动来调节加工过程，例如通过输送单元4的运动产 生特定加工模式。
在图1和图2所示的示例中分别施加了过程力(并由支撑结构7 将其吸收)，该过程力基本上垂直于输送平面2定向，即沿负竖直轴线 -zS作用。然而，支撑结构7也可以被构造和布置用于限制由输送单元 4和产品3组成的单元在一个或多个其它方向上的运动或者以几乎任 意方式旋转的运动。
本发明不限于附图中所示的过程力。而是，考虑到本文公开的教 导，可以提供任意的支撑结构7，以用相应的支撑力对抗不同的过程 力。例如，磁力可以作用到产品3和/或输送单元4上，或者惯性力可 以作用在其上。例如，通过输送单元4的任意加速，通过产品的装载 或卸载或通过物料流的作用都可能产生过程力。例如，可以在气流中 干燥产品，该气流在产品上产生代表过程力的流动力。按照本文公开 的教导，可以提供支撑结构以承受任何这样的过程力。
图3示出了加工站1在平面电动机5的定子6上的另一示例性布 置。所述加工同样具有作用在产品3上的工具15，该产品3设置在输 送单元4上。工具15在此将围绕zT轴线作用的扭矩施加到产品3上。 (例如，当插入螺钉或将盖子拧到容器上时，以及在许多其它加工步 骤(例如钻孔或铣削)中，可能会产生这种作为力矩作用的过程力)。 在这种情况下，支撑结构7确保了由工具15施加的扭矩不会使产品3 和输送单元4从其位置旋转出。为此，支撑结构7具有多个(在所示 的情况下为四个)支撑点19-19"'，当输送单元处于支撑位置时，所述 支撑点在输送单元4的相对置的两个侧面上支撑输送单元。在这种情 况下，支撑结构7不仅阻止围绕竖直轴线zS的旋转，而且阻止沿着第 一主轴线xS的运动。支撑点19例如可以被设计成滚轮或球形的或者 具有允许基本上点状地支撑输送单元4的其它形状。结合本发明，“基 本上点状地支撑”是指一种支撑，该支撑允许一个以其平整的表面支 承在该支撑件上的物体绕该支撑件的至少一个轴线枢转。
图4至图12示出了支撑结构7的不同实施例，其中分别示出了输 送单元4的示意性底视图、具有支撑结构7的加工站1的区域的俯视 图以及加工站1的该区域的侧视图。在以下描述中给出的方向说明涉 及图示的坐标系。这完全是为了更好的理解和描述，而非限制性的解 释。尤其是，如果情况需要并且在技术上合理的话，相应的支撑结构 也可以以不同的角度布置。
图4示出了输送单元4，其具有基本正方形的底面和基本上恒定 的厚度，例如呈长方体形式。在加工站1的一个区域(输送单元4应 由定子6定位在该区域中以进行加工)中，设置了一个基本上呈方形 的支撑垫23形式的支撑结构7。支撑垫23可以例如设置在安装在基 座8上的扁平保持件上，使得作用在支撑结构7上的过程力不经由定 子6，而是直接传递至基座8。(在图4中未示出基座8，但是其可以 类似于图1中所示的基座来设计)。支撑垫23可以由非磁性材料、例 如塑料或橡胶材料构成。优选地，为了优化地支撑输送单元4，支撑垫23的底面最好略大于输送单元(但这不是强制性要求)。支撑垫具 有与输送单元4(光滑的表面)相比较低的材料摩擦系数，其可以(基 本上)仅在竖直轴线zS的方向上支撑借助过程力压靠在其上的输送单 元4，在该方向上产生纯支撑力。另一方面，支撑垫23也可以具有较 高的摩擦系数(例如构造为橡胶垫)，于是输送单元4的运动也通过摩 擦沿其它方向得到辅助。必要时，滑动表面还可以具有与方向相关的 滑动特性或粘合特性。
图5示出了具有基本上正方形底面的输送单元4，但是侧面是倾 斜的，使得输送单元4的水平的(即，在xT-yT平面中观察的)横截 面朝向定子逐渐变细。在加工站1的一个区域(输送单元4应被定子 6定位在该区域中以进行加工)中设有矩形框架24形式的支撑结构7，框架24的边缘具有三角形横截面。框架24形成朝向框架内部定向地 倾斜的支撑面，该支撑面的倾斜度和形状构造成与输送单元4的倾斜 面相匹配。由此，输送单元4可以通过定子在框架24上方运动，然后 降低，直到带有斜面的输送单元4形状锁合地贴靠在框架24的支撑面 上。形状锁合的容纳部基本上完全限制了输送单元4的自由度，其中， 仅可以在正竖直轴线zT的方向上进行平移运动，以便抬起输送单元4 (借助于定子)，然后悬浮地将其从加工站移出。
图6示出了输送单元4，在其底面中(即，其面向定子定向的表 面)设置有凹部20，该凹部允许输送单元以形状锁合的方式“放置” 在支撑结构7上。为此，支撑结构7具有多个长方体状的凸起25，其 被构造成与凹部20匹配。
图7示出了基本上长方体状的输送单元4。支撑结构7具有两个 彼此平行布置的细长的型材导轨26。所述型材导轨26具有基本上“L” 形的横截面，其中，型材导轨26的两个楔角的距离(在xS-zS平面中 观察)与输送单元4匹配并且允许形状锁合地容纳输送单元4。通过 型材轨道26(除了在竖直轴线方向上的支撑作用之外)使输送单元的 运动避免了在第一主轴线xS方向上的位移，沿第二主轴线yS的运动仍 是可能的(只要不可被用提供的力作用克服的摩擦力不阻止这种情 况)。
图8示出了具有支撑结构7的加工站1，该支撑结构也具有两个 平行的型材轨道26。在这种情况下，所述型材轨道26具有三角形的 横截面，从而形成两个相对置的倾斜的支撑面，输送单元4可以被支 承在该两个支撑面上。必要时，输送单元4可以具有至少两个相对置 的倾斜的侧面，从而可形状锁合地支承在型材轨道26上。然而，例如 也可以以形状锁合的方式将图5所示形式的输送单元4支承在该支撑 结构上。
图9示出了在其中设置有凹部的输送单元4。在这种情况下，设 置两个凹部，这两个凹部形成了在输送单元的整个底面上平行延伸的 两个沟槽27。(在这种情况下，不管输送单元4和相应的定子6的输 送平面2的实际定向如何，指向定子的表面也称为“底面”)。支撑结 构7具有两个平行的、具有矩形横截面的导轨11，其间距对应于凹部 20的间距。设置在凹部20中的导轨11至少阻止了横向于轨道轴线的 运动以及围绕第一主轴线zS的旋转。沿着第二主轴线yS的运动也是可 能的。
在图4至图9所示的实施方式中，支撑结构7也可以设置在输送 单元的上方或侧面，从而也可以吸收沿正的z方向的力或侧向作用的 力。以这种方式，例如，也可以导出向上或侧向定向的过程力。这还 具有以下优点：支撑结构的最小厚度不限于最大气隙(或更小)。
图10示出了具有两个平行的侧向引导件12的支撑结构7。所述 侧向引导件12具有与输送单元4的宽度匹配的间距，设置在各引导件 之间的输送单元4被限制沿侧向引导件12的方向的运动，但是可以通 过沿竖直轴线zS的方向升高和降低输送单元而改变高度，即气隙。沿 着第二主轴线yS的运动也是可能的。
图11示出了具有呈支撑垫23形式的支撑结构7的加工站1。支 撑垫23的表面明显大于输送单元4的底面。由此，输送单元4可以放 置在支撑垫23上的不同位置处。另一方面，该支撑结构可由不同尺寸 的输送单元4使用。必要时，支撑垫23的表面也可以设计成滑动面， 滑动特性可以是恒定的或可变的。例如，支撑垫23可以具有与方向相 关的滑动能力，或者仅特定区域可以允许滑动，例如在设置在支撑垫 23的表面上的特定路径上滑动。支撑垫23又可以固定于在图11中未 示出的基座8上(该特征也可以应用于这里示出的其它支承结构7)， 从而使定子表面不受过程力和支承力的影响。
图12示出了具有呈引导结构13形式的支撑结构7的加工站1。 具有滑动元件21的保持装置14固定在输送单元4上，该滑动元件可 以与引导结构13嵌接。滑动元件21以线性引导的方式在引导结构13 中被滑动地引导。在图12所示的实施方式中，滑动元件21构造成球 形的，其中，引导结构13具有平行于输送平面2延伸的圆柱形凹部， 球形滑动元件21被合适地容纳在该凹部中。这允许输送单元4以所有 旋转自由度围绕滑动元件21的球中心旋转，但是输送单元4的平移运 动仅可能沿着由引导结构13限定的线性引导进行。
替代地，保持装置14(或其滑动元件21)和引导结构13也可以 具有彼此匹配的其它形状，其中，例如也可以通过将滑动元件21形状 锁合地容纳在引导结构13中来限制绕一轴或多轴的旋转。根据本文公 开的教导的知识，本领域普通技术人员有能力选择和构造相应的构造 形式。
在上述所有实施例中，支撑结构7的表面可以具有高摩擦系数， 从而也可以借助摩擦来吸收过程力，或者可以将它们设置成滑动面， 从而可以最小化任何摩擦力。滑动表面也可以具有不同的滑动特性， 如上面参考各个实施例所描述的那样。滑动表面也可以具有与方向相 关的摩擦特性，从而例如在低摩擦的情况下只能在一个方向上运动。 必要时可以设置附加的轴承元件，例如滚珠或球轴承，以最小化在输 送元件4和支撑结构7之间的滑动摩擦。必要时还可以以非接触的形 式实现支撑结构，例如借助空气轴承和/或无源磁性轴承和/或有源磁 性轴承。
根据实施方式和应用领域，支撑结构7可以由不同的材料制成， 例如金属、塑料、橡胶材料或此类材料和类似材料的组合。借助本文 公开的教导的知识，本领域普通技术人员可以通过常规工作和努力合 理选择合适的材料组合，并且在此考虑提到的辅助条件。
图13示出了支撑结构7的另一实施例，其中，支撑力可以被无接 触地施加到输送单元4上。除了与平面电动机5的定子6相互作用的 普通的驱动磁体组件10之外，输送单元4还具有支撑磁体组件22， 在图示情况下，该支承磁体组件在输送单元4的一侧垂直地设置在驱 动磁体组件10上(即，平行于竖直轴线zT)。支撑线圈组件9作为支 撑结构7在定子6的上方设置在基座8上，该支撑线圈组件可以独立 于定子6被控制，并产生磁场，当输送单元4设置在图示的支撑位置 或在该区域中运动时，产生作用在支撑磁体组件22上的磁场。必要时， 也可以设置(无源)支撑磁体组件代替支撑线圈组件9。在图13中， 支撑线圈组件9设置在平行于竖直轴线zS的平面中(即，垂直于输送 平面2)。但是，支撑线圈组件9也可以平行于定子6设置，例如设置 在定子6的下方或上方，并有针对性地增强在加工站1区域中由定子 6产生的磁场。由支撑线圈组件9产生的磁场也可以作用于驱动磁体 组件10上，从而不必在输送单元4上设置附加的支撑磁体组件22。 利用支撑线圈组件9，过程力可以以无接触的方式经由输送单元4导 出到基座，其方式为：将反作用于过程力的附加的磁力施加到输送单 元4上。通过支撑线圈组件9和/或支撑磁体组件22的选定形状和设 计可以以多种方式改变实际的可能性。
还可以设置喷嘴组件(未示出)代替支撑线圈组件9或者除了支 撑线圈组件之外还可以设置喷嘴组件，该喷嘴组件喷射出流体，其中， 该流体流被导向输送单元4并对其施加力作用。
图14a和14b示出了根据另一实施例的平面电动机5。在平面电 动机5的定子6上示出了三个输送单元4、4'、4”，它们沿弯曲的运 动路径28悬浮地被定子6移动。运动路径28基本上描绘出一个具有 恒定半径的90°的曲线。由于方向的改变，在曲线中，惯性力作用在输送单元4、4'、4”以及由输送单元4、4'、4”输送的产品3、3'、3” 上。各输送单元4、4'、4”分别具有环形构造的容纳部29、29'、29”， (基本上圆柱形的)产品3、3'、3”被放置并保持在这些容纳部中。 在较高的速度下，这些惯性力不再能够由定子6充分补偿。在这种情 况下，输送单元4、4'、4”可能会被“从轨道中”离心甩出，或者以 不允许的方式倾斜，并且因而变得不可控。对于具有高的重心的产品 3、3'、3”，尤其是要担心后者。必要时，产品3也有可能由于惯性而 从其容纳部29中脱离并且从输送单元4上掉落。在图14a和14b中， 产品3、3'、3”构造成圆柱形的。在实践中，其例如可以是竖直设置 在输送单元4、4'、4”上的(或在各个输送单元4、4'、4”的相应的容 纳部29、29'、29”中的)容器或瓶子。为了在高速的情况下也能够使 输送单元4、4'、4”安全地转弯，设置一个支撑结构7，其固定在基座 8上并且设置在定子6的表面区域上方，以便在转弯期间支撑输送单 元4、4'、4”(并且因而产品3、3'、3”)。该输送单元沿直线朝向支 撑结构(输送单元4)运动，直到设置在输送单元4上的容纳部29、29'、29”在弯道开始之前支承靠在支撑结构7上。在转弯时，容纳部 29在支撑结构7上滑动，直到弯道结束，输送单元再转入直线行驶(输 送单元4”)。替代地或附加地，支撑结构7也可以支承靠在产品3上 并且对其进行支撑。也可以以类似的方式设置支撑结构7作为输送单元4的掉落保护装置。必要时，代替在图14中示出的使容纳部29支 承靠在其上的滑动面，也可以在支撑结构7上设置滚轮组件或类似物， 以便将在支撑结构7和容纳部29(或输送单元4)之间的摩擦力最小 化。
替代地，为了补偿重力，支撑结构7还可以例如在定子布置成平 坦的情况下沿竖直轴线z的方向支撑输送单元4(或容纳部29和/或产 品3)，例如以便能够在限定的路线区域上吸收和输送载荷，所述载荷 在没有支撑结构7的情况下可能超过输送单元4的承载能力。相应的 支撑结构7在此优选地设置在基座8上并且独立于定子6固定，即， 由支撑结构7吸收的支撑力不通过输送单元4作用在定子6上，而是 直接作用在基座8上，而不影响定子6(特别是在其机械负载能力方 面)。即使对于竖直设置的定子6，也可以设置用于吸收重力的支撑结 构7，该重力平行于输送平面延伸。
在本文描述的所有实施例中，产品3通常可以(但不是必须)固 定地与输送单元4连接。例如，产品3可以形状锁合地设置在输送单 元4的容纳部中和/或必要时通过相应的固定器件固定到其上。于是在 产品3和输送单元4之间就没有与输送或加工相关的内部自由度。那 么，由输送单元4和产品3组成的单元基本上可以看作是一个固体单 元。因此，通过作用在产品上的支撑力来限制产品3的自由度，因此 在这种情况下实际上以同样的方式限制了输送单元4的自由度，就好 像支撑力直接作用在输送单元4上一样。另一方面，产品3也可以以 允许相对于输送单元4限制的相对运动的方式固定于输送单元4上。 例如，输送单元4可以具有用于液体容器的可枢转的固定件，使得这 些液体容器总是以开口朝上的方式被输送。
上述所有实施例都已经参考相应附图中所示的方向和布置进行了 描述。然而，相应的布置仅仅是示例性的而不是限制性的。根据本文 公开的教导的知识，本领域技术人员将有能力分别适应和修改支撑结 构7相对平面电动机5的定子6的布置和实施方式以及传输单元4的 形状和实施方式，以便获得期望的或者要求的对过程力和力矩的吸收。
在单个实施例和示例中指定的各个特征和变型方案可以(只要没 有在某处另作说明)与其它示例和实施例的特征和变型方案自由组合， 特别是用于体现权利要求中的发明特征，而不强制包括每个实施例或 每个示例的其它细节。
在说明书和权利要求书中，除非另有说明，否则术语“基本上” 或“大约”是指与给定值有最多10％的偏差，(如果物理上可能的话) 该偏差不仅是在向下而且是在向上的方向上，在其它方面仅在合理的 方向上，以度为单位的情况下(角度和温度)该偏差为±10°。
描述空间布置的术语，如“上方”、“下方”、“附近”、“侧”、“水 平”、“竖直”、“右”、“左”和类似术语，是针对所述附图中显示的位 置，或者(除非另有具体说明)针对平面电动机5的布置，其输送平 面2是水平布置的。这些术语只是为了便于对说明书的理解，不应是限制性解释。
附图标记
1 加工站
2 输送平面
3、3'、3” 产品
4、4'、4” 输送单元
5 平面电动机
6 定子
7 支撑结构
8 基座
9 支撑线圈组件
10 驱动磁体组件
11 导轨
12 侧向引导件
13 引导结构
14 保持装置
15 工具
16、16' 支撑元件
17 辊组件
18 滚轮组件
19 支撑点
20 凹部
21 滑动元件
22 支撑磁体组件
23 支撑垫
24 框架
25 凸起
26 型材轨道
27 沟槽
28 运动路径

Claims (12)

1.用于平面电动机(3)的输送单元(4)的支撑结构(7)，其中，所述输送单元(4)能被平面电动机(3)的至少一个定子(6)移动，并且所述产品(3)能设置在输送单元(4)上，在输送单元(4)的至少一个相对于支撑结构(7)限定的支撑位置中，支撑结构(4)将至少一个力施加于输送单元(4)上，而至少一个过程力作用于所述产品(3)，所述过程力至少部分地从产品(3)传递到输送单元(4)上，所述至少一个支撑力反作用于所述至少一个过程力，输送单元(4)借助平面电动机(3)的所述至少一个定子(6)悬浮地移动到支撑位置和从该支撑位置中移出，支撑结构(7)安装在基座(8)上，所述支撑结构(7)将由支撑力引起的反作用力至少部分地导出至基座(8)，并且向所述定子(6)的有效表面的功率传输被降低并且优选被完全避免。
2.按权利要求1所述的支撑结构(7)，其特征在于，所述基座(8)安装在载体结构上，在该载体结构上安装有至少一个定子(6)。
3.按权利要求1或2所述的支撑结构(7)，其特征在于，所述支撑结构(7)无接触地作用于输送单元(4)。
4.按权利要求1至3之一所述的支撑结构(7)，其特征在于，所述支撑结构(7)具有支撑线圈组件(9)和/或支撑磁体组件，所述支撑线圈组件和/或支撑磁体组件作用于驱动磁体组件(10)和/或作用于输送单元(4)的支撑磁体组件(22)上。
5.按权利要求1至4之一所述的支撑结构(7)，其特征在于，所述支撑结构(7)具有防滑的形状结构，该防滑的形状结构特别是具有支撑垫(23)、框架(24)和/或至少一个凸起(25)和/或凹槽。
6.按权利要求1至5之一所述的支撑结构(7)，其特征在于，所述支撑结构(7)具有滑动结构，该滑动结构特别是具有至少一个型材轨道(26)、导轨(11)、侧向引导件(12)和/或滑动面。
7.按权利要求1至6之一所述的支撑结构(7)，其特征在于，所述支撑结构(7)形成引导结构(13)，设置在输送单元(4)上的保持装置(14)能嵌接到该引导结构中。
8.按权利要求7所述的支撑结构(7)，其特征在于，所述引导结构(13)形成线性导向装置，所述保持装置(14)的滑动元件(21)滑动嵌接到该线性导向装置中。
9.用于加工产品(3)的加工站(1)，所述产品能设置在平面电动机(5)的输送单元(4)上，在加工过程中至少一个过程力作用于所述产品(3)，该过程力经由产品(3)传递到输送单元(4)，所述加工站(1)具有至少一个按照权利要求1至8之一所述的支撑结构(7)，并且在所述加工期间所述输送单元(4)能设置在至少一个支撑位置中。
10.按权利要求9所述的加工站(1)，其中，所述过程力是由工具(15)施加的力、磁力或电磁力、惯性力、由这些力引起的力矩或这些力的组合。
11.平面电动机(5)，所述平面电动机具有按照权利要求9或10所述的加工站(1)和/或按照权利要求1至8之一所述的支撑结构(7)。
12.用于受控地驱动输送单元(4)的方法，所述输送单元具有按照权利要求11所述的平面电动机(5)，所述方法具有如下步骤：
-借助所述平面电动机(5)的至少一个定子(6)将输送单元(4)悬浮地移入支撑位置中，
-施加至少一个过程力，该过程力作用于设置在输送单元上的产品并且被传递到该输送单元(4)上，
-将至少一个支撑力通过所述支撑结构(7)施加到输送单元(4)上，所述支撑力反作用于所述至少一个过程力，并且
-借助平面电动机(5)的所述至少一个定子(6)将输送单元(4)从支撑位置中悬浮地移出。
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