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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Transporteinrichtung mit mindestens
zwei Zahnriemenscheiben und einem umlaufenden Zahnriemen, wobei
der Zahnriemen auf seinem Rücken
eine oder mehrere Verbraucherstationen besitzt, die über Versorgungsleitungen
miteinander verbunden sind und die jeweils eine Übernahmeeinheit für Energie
und Informationen besitzen. Zur Transporteinrichtung gehört auch eine
stationäre
Versorgungseinrichtung mit einer Einspeiseeinrichtung für die von
den Verbraucherstationen benötigten
Energie und Informationen.
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Diese
Transporteinrichtungen werden immer dort eingesetzt, wo Transportgüter während des Transportes
auf der Zahnriemenscheibe von einem Punkt A zu einem Punkt B einer
Bearbeitung oder einer Behandlung unterzogen werden.
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In
der
DE 195 25 326
C1 ist eine Anordnung zur Überwachung eines Fördergurtes
beschrieben, bei dem mehre gleichmäßig verteilt angeordnete Transponder
im Fördergurt
eingearbeitet sind. Diese Transponder sind induktiv an eine ortsfest
angeordnete Sende- und
Empfangseinrichtung gekoppelt, wobei über diese Kopplung einerseits
eine Energieversorgung von der Sende- und Empfangseinrichtung zu
den Transpondern und andererseits eine intervallartige Signalübertragung
von den Transponder auf die Sende- und Empfangseinrichtung erfolgen. Eine
Auswertung der von den Transponder erhaltenen Signale lässt einen
Rückschluss
auf den Verschleißzustand
des Fördergurtes
zu. So wird durch einen Ausfall der Signale von den Transponder
angezeigt, dass der Transponder zerstört ist und der Transportgurt
sich in einem kritischen Zustand befindet.
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Diese
Anordnung ist aber nur für
die Energieübertragung
in die eine Richtung und für
die Signalübertragung
in die andere Richtung ausgelegt. Damit ist diese Überwachungsanordnung
für die
Versorgung eines Verbrauchers auf dem Rücken eines Transportriemens
mit Energie und mit Steuerungssignalen ungeeignet. Außerdem wird
nur immer die vorbeiziehende Verbraucherstation mit Energie versorgt,
sodass die anderen Verbraucherstationen unversorgt bleiben. Nachteilig
ist auch, dass nur elektrische Energie übertragen werden kann. Das
schränkt den
Einsatzbereich der Transportriemen stark ein. Ein wesentlicher Nachteil
des Transportgurtes besteht darin, dass die Übertragung der Energie bzw. der
Informationen nur einen geringen Wirkungsgrad hat, weil sich die
stationäre
Sende- und Empfangseinrichtung und der vorbeiziehende Transponder oder
Empfänger
im Bewegungsablauf der Transporteinrichtung nur kurzeitig gegenüberstehen.
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Ein
weiterer Transportriemen ist aus der
DE 103 15 627 B4 bekannt. Dieser Transportriemen
besitzt mehrere, auf dem Rücken
des Transportriemens angeordnete Verbraucherstationen, die über Energieversorgungsleitungen
und Informationsversorgungsleitungen miteinander verbunden sind.
Dabei sind beide Arten der Versorgungsleitungen umlaufend im Transportriemen
eingebettet. Jede Verbraucherstation ist mit Einrichtungen zur Einspeisung oder
Entnahme von Energie oder Informationen in bzw. aus den Versorgungsleitungen
ausgestattet. Zur Einspeisung oder Entnahme der Energie oder der
Informationen aus bzw. in den Transportriemen befinden sich im Bereich
des Transportriemens eine externe Energiequelle mit einer Energieübertragungseinrichtung
und eine datenverarbeitende Maschine mit einer Informationsübertragungseinrichtung.
Als mögliche
Energieträger
wird elektrischer Strom, Druckluft oder eine Druckflüssigkeit
vorgeschlagen, wobei die Übertragung
des elektrischen Stroms berührungslos erfolgen
soll. Nähere
Angaben hierzu und zur vorgeschlagenen Übertragung von Druckluft und
Druckflüssigkeit
werden nicht gemacht.
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Auch
bei diesem Transportriemen ist die Übertragung uneffektiv, weil
die Übertragungszeiten zu
kurz sind.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine gattungsgemäße Einrichtung
zur Übertragung
von Energie und Informationen zwischen einer Versorgungseinrichtung
und einem Zahnriemen zu schaffen, die die ständige Übertragung verschiedener Energieträger ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1
gelöst.
Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten
ergeben sich aus den Unteransprüchen
2 bis 9. Die neue Transporteinrichtung beseitigt die genannten Nachteile
des Standes der Technik. Dabei liegt der besondere Vorteil in den ständigen und
längeren Übertragungszeiten
der Energie und der Informationen, weil die gekoppelten Übergabe-
und Übernahmeeinheiten über einen
längeren
Zeitraum im übertragungsfähigen Koppelzustand
verweilen.
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Dabei
ist es von Vorteil, dass mit dieser Übertragungsart auch pneumatische
oder hydraulische Energie oder Informationen übertragen werden können, was
nach dem bisherigen bekannten Stand der Technik nicht möglich war.
Dazu bieten sich eine Vielzahl von konstruktiven und zweckdienlichen
Ausführungen
an, die im Einzelnen nicht alle dargestellt werden können und
demnach vom vorgestellten Erfindungsgedanken mit erfasst sein sollen.
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Die
Erfindung soll anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Dazu zeigen:
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1:
eine schematisierte Darstellung der neuen Transporteinrichtung,
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2:
einen Querschnitt der Transporteinrichtung in einer induktiven Ausführungsform,
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3:
einen Längsschnitt
der Linie A-A nach der 2,
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4:
eine perspektivische Ansicht eines kommutierenden Schleifringes,
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5:
einen Querschnitt der Transporteinrichtung in einer pneumatisch-hydraulischen
Ausführung,
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6:
einen Längsschnitt
der Linie B-B nach der 5,
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7:
einen Querschnitt der Transporteinrichtung einer anderen pneumatisch-hydraulischen Ausführung und
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8:
einen Längsschnitt
der Linie C-C nach der 7.
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Die
Transporteinrichtung gemäß der 1 besteht
in der üblichen
Art aus einem endlosen Zahnriemen 1, der auf zwei voneinander
beabstandeten Zahnriemenmenscheiben 2 läuft. Dabei ist mindestens eine
der beiden Zahnriemenscheiben 2 als eine Antriebsscheibe
ausgeführt.
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Der
Zahnriemen 1 besitzt mehrere Verbraucherstationen 3,
die auf dem Rücken
des Zahnriemens 1 angeordnet sind und die beispielsweise
jeweils mit einem Prüfling 4 bestückt sind,
der während seines
Transportes von einem Punkt A zu einem Punkt B zum Beispiel auf
seine Funktion geprüft
wird. In jeder Verbraucherstation 3 sind weiterhin Einrichtungen
vorgesehen, die die bereit gestellte Energie und die bereit gestellten
Informationen in einen gebrauchsfähigen Zustand umwandelt. Im
Zahnriemen 1 sind Versorgungsleitungen 5 eingebundenen,
die alle Verbraucherstationen 3 funktionell miteinander verbinden.
Dabei sind die Versorgungsleitungen 5 zur Übertragung
von elektrischer Energie, von Luft oder von hydraulischer Flüssigkeit
ausgelegt und mit den entsprechenden Elementen oder Ventilen verbunden.
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Mindestens
eine der beiden Zahnriemenscheiben 2 ist als eine Übertragungseinrichtung
für die
elektrische Energie, für
die Luft oder für
die hydraulische Flüssigkeit
ausgelegt. Dazu besitzt die Zahnriemenscheibe 2 zwei oder
mehrere, vorzugsweise drei Übergabeeinheiten 6,
die eingangsseitig mit einer stationären Versorgungseinrichtung 7 und ausgangsseitig
jeweils für
eine begrenzte Zeit mit einer Übernahmeeinheit 8 verbunden
sind. Diese Übernahmeeinheit 8 steht
mit mindestens einer Verbraucherstation 3 in Verbindung.
Die Übergabeeinheiten 6 sind
radial ausgerichtet und gleichmäßig am Umfang
der Zahnriemenscheibe 2 verteilt angeordnet. Dabei ist
die Bogenlänge
zwischen zwei Übergabeeinheiten 6 der
Zahnriemenscheibe 2 auf den jeweiligen Abstand der Übernahmeeinheiten 8 auf
dem Zahnriemen 1 abgestimmt, sodass sich im Umschlin gungsbereich
der Zahnriemenscheibe 2 und des Zahnriemens 1 immer
zumindest eine Übergabeeinheit 6 und
eine Übernahmeeinheit 8 gegenüberstehen.
Zwischen allen Übergabeeinheiten 6 und
der Versorgungseinrichtung 7 befindet sich eine Kommutatoreinrichtung 9,
die eingangsseitig über
eine Eingabeeinheit 10 und eine Versorgungsleitung 11 mit der
Versorgungseinrichtung 7 und ausgangsseitig über Kommutatorleitungen 12 mit
den Übergabeeinheiten 6 verbunden
ist. Dabei ist die Kommutatoreinrichtung 9 so ausgelegt,
dass nur immer die im Umschlingungsbereich der Zahnriemenscheibe 2 befindlichen Übergabeeinheiten 6 mit
der Versorgungseinrichtung 7 verbunden und die restlichen Übergabeeinheiten 6 von
der Versorgungseinrichtung 7 abgetrennt sind.
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Gemäß der 2 bis 4 ist
die Transporteinrichtung in einer ersten Ausführungsform zur induktiven Übertragung
von Elektroenergie ausgelegt. Dabei ist die Übergabeeinheit 6 der
Zahnriemenscheibe 2 und die Übernahmeeinheit 8 des
Zahnriemens 1 als ein geteilter Transformator ausgeführt. Dementsprechend
besitzt die Übergabeeinheit 6 eine Primärspule 13 mit
einem Ferritkern 14 und die Übernahmeeinheit 8 eine
Sekundärspule 15 mit
einem Ferritkern 16. Der Ferritkern 14 der Übergabeeinheit 6 ist
beweglich gelagert und stützt
sich an einem Federelement 17 ab, um die Lageänderungen
des Zahnriemens 1 auszugleichen und einen ausreichenden
Kontakt mit dem Ferritkern 16 der Übernahmeeinheit 8 zu
gewährleisten.
Dabei ist das Federelement 17 über einen Federfuß 18 fest
mit der Zahnriemenscheibe 2 verankert. Jede Primärspule 13 ist über zwei
einpolige Leitungen 19, 20 mit der Eingabeeinheit 10 und über die
als eine zweipolige Elektroleitung ausgelegte Versorgungsleitung 11 eingangsseitig
mit der Versorgungseinrichtung 7' verbunden, die eine Wechselstrom
liefernde Stromquelle ist. Die Eingabeeinheit 10 besteht
danach aus einem, mit der Zahnriemenscheibe 2 mitdrehenden
Schleifring 21 und einem ebenfalls mitdrehenden kommutierenden Schleifring 22,
die im ständigen
Kontakt mit zwei feststehenden und einpolig ausgeführten Kohlebürsten 23, 24 stehen.
Beide Schleifringe 21, 22 sind auf einer drehfest
mit der Zahnriemenscheibe 2 verbundenen Isolierhülse aufgeschrumpft
oder verklebt und in isolierender Weise voneinander beabstandet
angeordnet. Wie die 4 zeigt, besteht der kommutierende
Schleifring 22 aus so vielen gleich großen Ringsegmenten, wie Übergabeeinheiten 6 vorgesehen
sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
werden drei Ringsegmenten verwendet, die durch eine mit Klebstoff
gefüllte
Trennstelle elektrisch voneinander getrennt sind und dabei schräg verlaufende Trennflächen besitzen.
Dabei ist die Schräge
der Trennflächen
so gewählt,
dass die betreffende Kohlebürste 24 im Übergangsbereich
beide Ringsegmente gleichzeitig überstreicht.
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Beide
Schleifringe 21, 22 sind jetzt elektrisch so mit
der Übergabeeinheit 8 verbunden,
dass die elektrische Leitung 20 jeder Primärspule 13 mit
dem Schleifring 21 verbunden ist, während die elektrische Leitung 19 einer
Primärspule 13 nur
mit einer der drei Ringsegmente des kommutierenden Schleifringes 22 in
Verbindung steht.
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Zur
Umwandlung der Energie und der Informationen in einen gebrauchsfähigen Zustand
befinden sich in der Übernahmeeinheit 8 ein
Gleichrichter zur Umwandlung des Wechselstroms in Gleichstrom, ein
Festspannungsregler, der den Gleichstrom konstant hält, sowie
eine Diode zur Verhinderung des Rückfließens des Stroms.
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Im
Betrieb der Transporteinrichtung läuft der Zahnriemen 1 auf
beiden Zahnriemenscheiben 2 ab, wobei sich üblicherweise
an jeder Zahnriemenscheibe 2 ein Umschlingungswinkel von
etwa 180° einstellt.
Damit laufen auch die Verbraucherstationen 3 auf dieser
Laufbahn um, sodass auf die Verbraucherstationen 3 zu Beginn
ihrer linearen Transportstrecke jeweils ein Prüfling abgestellt, während des
Transportes bearbeitet oder behandelt und am Ende der Transportstrecke
wieder von der Verbraucherstation 3 entnommen werden kann.
Dabei wird die für
die Bearbeitung oder Behandlung des Verbrauchers benötigte Energie
und/oder die entsprechenden Steuersignale von der stationären Versorgungseinrichtung 7 über eine
der Zahnriemenscheiben 2 auf den Zahnriemen 1 übertragen.
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Dazu
liegt an der Versorgungseinrichtung 7 und damit an den
beiden Kohlebürsten 23, 24 ein elektrischer
Wechselstrom an, der sich über
den Schleifkontakt auf die beiden Schleifringe 21, 22 überträgt. Dabei
ist der geschlossene Schleifring 21 über die elektri sche Leitungen 20 ständig mit
jeder der drei Primärspulen 13 verbunden,
während
der kommutierende Schleifring 22 durch seine Dreiteilung
nur immer mit einem seiner drei Ringsegmente über eine der drei elektrischen
Leitungen 19 mit einer der drei Primärspulen 13 verbunden
ist. Durch den geschlossenen Stromkreis baut sich an dieser Primärspule 13 ein
wechselndes Magnetfeld auf, in das der Ferritkern 16 einer
ersten Sekundärspule 15 des Zahnriemens 1 eindringt.
Gleichzeitig treten die beiden Ferritkerne 14, 16,
unterstützt
durch die Wirkung des Federelementes 17, in Kontakt, sodass
an der Sekundärspule 15 der Übernahmeeinheit 8 des Zahnriemens 1 ein
Wechselstrom induziert wird. Dieser Wechselstrom wird in der Übernahmeeinheit 8 der
Verbraucherstation 3 gleichgerichtet, spannungsgeregelt
und rückflussgesichert.
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In
dieser Koppelstellung wandern die Übergabeeinheit 6 und
die Übernahmeeinheit 8 als
eine zusammen gehörende
Einheit über
den gesamten Umschlingungsbereich des Zahnriemens 1, bis
sich die Übergabeeinheit 6 und
die Übernahmeeinheit 8 wieder
trennen und voneinander entfernen. Bereits vor der Trennung dieser
beiden Einheiten treten die nachfolgende Übergabeeinheit 6 und
die nachfolgende Übernahmeeinheit 8 in
Kontakt, wobei gleichzeitig auch die Stromversorgung zu der sich
trennenden Übergabeeinheit 6 unterbrochen
und die Stromversorgung zu der sich nachfolgenden Übergabeeinheit 6 aufgebaut
wird. Durch die schrägen
Ausführungen der
Trennflächen
der den Strom leitenden Ringsegmente des kommutierenden Schleifringes 22 werden kurzeitig
beide benachbarte Primärspulen 13 mit Strom
versorgt, weil die Kohlebürste 24 in
der Übergangstellung
von einem Ringsegment zum nachfolgenden Ringsegment noch Kontakt
zum ersten Ringsegment und schon Kontakt mit dem nachfolgenden Ringsegment
hat.
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In
einer weiter entwickelten und nicht figürlich dargestellten induktiven
Ausführungsform
ist an Stelle der Übertragung
der elektrischen Energie durch einen Schleifkontakt ebenfalls eine
induktive Stromübertragung
vorgesehen, so wie sie bereits in der voran beschriebenen Ausführungsform
für die Übertragung
der elektrischen Energie von der Zahnriemenscheibe 2 auf
den Zahnriemen 1 beschrieben wurde. Für den weggefallenen kommutierenden Schleifring 22 wird
ein separater Kommutatorring oder so viele kommutierende Schalter
eingesetzt, wie Übergabeeinheiten 6 vorhanden
sind.
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In
einer zweiten Ausführungsform
gemäß der 5 und 6 ist
die Transporteinrichtung zur Übertragung
von Druckluft, Vakuum oder einer hydraulischen Flüssigkeit
ausgelegt. Dazu ist die Versorgungseinrichtung 7' eine entsprechende
Hydraulik- oder Pneumatikpumpe, die über die Versorgungsleitung 11' und der Eingabeeinheit 10' mit der Kommutatoreinrichtung 9' verbunden ist.
Diese Kommutatoreinrichtung 9' besteht aus einem feststehenden Kommutatorelement 25 und
einem, mit der drehenden Zahnriemenscheibe 2 verankerten
Kommutatorkolben 26. Dabei ist das feststehende Kommutatorelement 25 mit
einem entsprechenden radialen Kanal 27 und der drehende
Kommutatorkolben 26 mit soviel axialen Kanälen 28 ausgestattet,
wie Übergabeeinheiten 6 vorhanden
sind. In diesem Fall werden wiederum drei Übergabeeinheiten 6 verwendet,
wobei die drei axialen Kanäle 28 auf
einem gemeinsamen Teilkreis in der gleichen Teilung wie die Übergabeeinheiten 6 angeordnet
sind. Damit verbindet die Kommutatoreinrichtung 9' die Versorgungseinrichtung 7' immer nur mit
einer der drei Übergabeeinheiten 6.
Die drei Übergabeeinheiten 6 sind
wiederum radial ausgerichtet und nehmen jeweils ein bewegliches
Kopplungselement 29 auf, das von einem Federelement 17 belastet
ist, eine durchgehende radiale Verbindungsbohrung 30 besitzt
und stirnseitig ein Dichtelement 31 zur Abdichtung nach
außen
aufnimmt. Als Gegenstück
zum Kopplungselement 29 der Übergabeeinheit 6 ist
die Übernahmeeinheit 8 mit einer
entsprechenden stirnseitigen Dichtfläche 32 und mit einer
radialen, zum Prüfling 4 führenden
Verbindungsbohrung 33 ausgerüstet.
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In
einer zweckdienlichen Ausgestaltung dieser zweiten Ausführungsform
der Transporteinrichtung gemäß der 7 und 8 ist
jeder Übergabeeinheit 6 ein
entsperrbares Rückschlagventil 34 zugeordnet. Über einen
zentral und axial ausgerichteten Versorgungskanal 35 und
den drei radialen Verbindungsbohrungen 30' ist die Versorgungseinrichtung 7' mit jeder der
drei Übergabeeinrichtungen 6 verbunden.
In jeder der drei ra dialen Verbindungsbohrungen 30' befindet sich
das entsperrbare Rückschlagventil 34,
dass in einfacher und bekannter Weise aus einem Sperrelement 36,
einem Federelement 37 und einer Stelleinheit 38 besteht
und das bei einer nichtaktiven Stelleinheit 38 die radiale
Verbindungsbohrung 30' absperrt
und bei einer aktiven Stelleinheit 38 die Verbindungsbohrung 30' freigibt. Die
Stelleinheit 38 kann eine mechanische, hydraulische oder
elektrische Stelleinheit sein, wenn sie kommutierend von der Bewegung
der Zahnriemenscheibe 2 gesteuert wird.
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- 1
- Zahnriemen
- 2
- Zahnriemenscheibe
- 3
- Verbraucherstation
- 4
- Prüfling
- 5
- Versorgungsleitung
- 6
- Übergabeeinheit
- 7
- Versorgungseinrichtung
- 8
- Übernahmeeinheit
- 9
- Kommutatoreinrichtung
- 10
- Eingabeeinheit
- 11
- Versorgungsleitung
- 12
- Kommutatorleitung
- 13
- Primärspule
- 14
- Ferritkern
- 15
- Sekundärspule
- 16
- Ferritkern
- 17
- Federelement
- 18
- Federfuß
- 19
- Elektrische
Leitung
- 20
- Elektrische
Leitung
- 21
- geschlossener
Schleifring
- 22
- kommutierender
Schleifring
- 23
- Kohlebürste
- 24
- Kohlebürste
- 25
- Kommutatorelement
- 26
- Kommutatorkolben
- 27
- radialer
Kanal
- 28
- axialer
Kanal
- 29
- Kopplungselement
- 30
- Verbindungsbohrung
- 31
- Dichtelement
- 32
- Dichtfläche
- 33
- Verbindungsbohrung
- 34
- entsperrbares
Rückschlagventil
- 35
- axialer
Versorgungskanal
- 36
- Sperrelement
- 37
- Federelement
- 38
- Stelleinheit