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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Transportvorrichtung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Aus der
DE 10 2009 002 609 A1 ist bereits eine umlaufende Transportvorrichtung mit verbessertem Antriebskonzept bekannt. Eine umlaufende Transportstrecke umfasst einen Kurvenbereich, einen elektromagnetischen Antrieb mit einer Vielzahl von ortsfesten Spulenelementen und einer Vielzahl von Permanentmagneten, wobei die ortsfesten Spulenelemente an der Transportstrecke angeordnet sind, und wenigstens einen Läufer, welcher verfahrbar an der umlaufenden Transportstrecke angeordnet ist und mittels elektromagnetischer Kräfte bewegbar ist, wobei die Permanentmagnete am Läufer angeordnet sind, wobei im Kurvenbereich eine erste Reihe von Spulenelementen und eine zweite Elemente von Spulenelementen angeordnet sind, wobei die zweite Reihe von Spulenelementen radial außerhalb der ersten Reihe von Spuleelementen angeordnet ist. Eine ähnliche Anordnung ist auch in der
DE 10 2009 029314 A1 gezeigt.
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Auch aus der
US 6876107 B2 ist eine umlaufende Transportvorrichtung bekannt, bei der an der Transportstrecke eine Vielzahl von Spulen angeordnet sind. Die Spulen sind dabei unmittelbar benachbart zueinander angeordnet und in einem Kurvenbereich der Transportstrecke derart ausgebildet, um auch in den Kurvenbereichen eine unmittelbare Nebeneinanderanordnung sicherzustellen. Dabei weisen die Spulen bei Draufsicht eine sich in Richtung der Innenseite der Kurve verjüngende Gestalt auf.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer umlaufenden Transportvorrichtung eine Anordnung anzugeben, die so ausgebildet ist, dass sich der Mindestabstand zweier benachbarter Läufer reduziert und die Läufer dennoch unabhängig voneinander verfahren werden können. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.
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Vorteile der Erfindung
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Eine Transportvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, dass benachbarte Läufer mit einem geringen Abstand voneinander unabhängig verfahren werden können. Außerdem sind die Läufer so ausgebildet, dass sie keine aktive Energieversorgung benötigen. Dadurch wird die Komplexität der Anordnung reduziert.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung umfasst der Läufer zumindest eine Permanentmagnetplatte, auf der mehrere Permanentmagnete angeordnet sind. Die Permanentmagnetplatte ist vorzugsweise aus Eisen ausgeführt, um eine optimale Führung der Feldlinien der Permanentmagnete zu erreichen. Dies wird bevorzugt über einen Rückschluss mithilfe einer Permanentmagnetplatte aus Eisen erreicht. Besonders zweckmäßig ist die Länge der Permanentmagnetplatte angepasst an die Spulenteilung des Linearmotors. Insbesondere entspricht die Länge der Permanentmagnetplatte einem ganzzahligen Vielfachen der Spulenteilung des Linearmotors, wobei als Spulenteilung die Spulenbreite plus der Abstand zu der nächsten Spule verstanden wird. Die Permanentmagnetplatte wird in ihrer Länge, bezogen auf die Transportrichtung der Läufer, zumindest gleich groß wie der Läufer ausgeführt. Dadurch können benachbarte Läufer sehr nahe aneinander verfahren und unabhängig voneinander angesteuert werden.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, zumindest vier Permanentmagnete in ihrer Ausdehnung in Transportrichtung so zu wählen, dass sie über drei Spulen bzw. Spulenteilungen angeordnet sind. Dadurch lässt sich eine relativ gute Vorschubkraft des Läufers gegenüber dem Linearmotor erzielen.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind vorzugsweise fünf Permanentmagnete auf der Permanentmagnetplatte über drei Spulen bzw. Spulenteilungen des Linearmotors angeordnet. Dies führt beim Verfahren zu kleineren Rastkräften insbesondere bei eisenbehafteten Linearmotoren.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Permanentmagnete gegenüber der Achse des Läufers, die in Transportrichtung verläuft, etwas schräg anzuordnen. Dadurch können diese Rastkräfte noch zusätzlich minimiert werden.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung weist der Läufer zumindest ein Grundteil und ein damit verbundenes Seitenteil auf, wobei die Permanentmagnetplatte vorzugsweise an einer Stirnseite des Seitenteils angeordnet ist. Durch diese Anordnung kann die Länge des Läufers gering gehalten werden, gerade wegen der stirnseitigen Anordnung der Permanentmagnetplatte.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist zumindest ein Stützmagnet an einer Stirnseite des Seitenteils angeordnet. Bevorzug ist zumindest eine Laufrolle an dem Seitenteil oder an einem mit dem Grundteil verbundenen Mittelteil angeordnet. Dadurch verbessern sich die Laufeigenschaften des Läufers. Auch wird die Position des Läufers relativ zu der Führung relativ spielfrei festgelegt, so dass sich auch die Antriebseigenschaften verbessern aufgrund einer definierten Lage der Permanentmagnete relativ zu den Spulen.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass zumindest ein Gleitbelag an dem Seitenteil angeordnet ist. Im Fehlerfall dient dies dem Schutz der Permanentmagnete bzw. des gesamten Läufers.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist am Läufer zumindest ein Target angeordnet zur Positionserfassung des Läufers. Dies erlaubt ein genaues Verfahren der Läufer in relativ geringem Abstand zueinander.
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Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Transportvorrichtung ist in der Zeichnung offenbart und wird nachfolgend näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer umlaufende Transportvorrichtung, bestehend aus Linearmotor und Läufern,
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2 eine beliebige Anordnung des Linearmotors mit mehreren Läufern,
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3 einen Ausschnitt des Linearmotors mit Einzelspulenanordnung,
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4 eine Permanentmagnetplatte relativ gesehen zu der geometrischen Einzelspulenanordnung,
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5 eine perspektivische und teilweise geschnittene Ansicht der Transportvorrichtung sowie
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6 eine perspektivische Ansicht des Läufers sowie der Permanentmagnetplatte in vergrößerter Einzelansicht.
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Eine Transportvorrichtung 10 besteht aus mehreren Linearmotorelementen 22. Exemplarisch gibt es an den Enden jeweils halbkreisförmige Linearmotorelemente 22, die durch gerade Linearmotorelemente 22 miteinander verbunden sind. Die Linearmotorelemente 22 bilden zusammen mit einer Führung 60 eine vorzugsweise umlaufende Transportstrecke 11. Relativ zu den Linearmotorelementen 22 können mehrere Läufer 12 unabhängig voneinander bewegt werden. Die Läufer 12 weisen Permanentmagnete 14 auf, welche auf einer Permanentmagnetplatte 16 montiert sind, die später in Verbindung mit den 4 bis 6 näher erläutert werden. Die Linearmotorelemente 22 umfassen Spulenelemente 26, die ein magnetisches Wanderfeld erzeugen, welches in Wechselwirkung mit den Permanentmagneten 14 die Läufer 12 unabhängig voneinander in Bewegung versetzt. Sämtliche Linearmotorelemente 22 bilden einen Linearmotor 20.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 weist der Linearmotor 20, der nun aus komplexeren Linearmotorelementen 22 besteht, eine beliebige Form auf. Schematisch angedeutet ist eine Vielzahl von Läufern 12, die unabhängig voneinander auf der Transportvorrichtung 10 bewegt werden können.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist ein Ausschnitt 24 des Linearmotors 20 gezeigt. Mehrere Spulen 31 bis 35 sind parallel nebeneinander angeordnet, wobei deren Spulenachsen senkrecht zur Transportrichtung 28 der Läufer 12 ausgerichtet sind. In 3 sind exemplarisch erste bis fünfte Spule 31 bis 35 abgebildet. Jede der Spulen 31 bis 35 wird durch ein eigenes Leistungsteil 41 bis 45 versorgt, angedeutet durch eine eingeprägte Spannung U1 bis U5. Als Leistungsteil 41 bis 45 kann ein spezieller Umrichter vorgesehen sein. Wesentlich ist jedoch, dass insbesondere die Spulen nicht im Stern verschaltet sind, bei dem nur die drei Außenseiten über einen Umrichter/Leistungsteil versorgt würden, sondern dass beide Anschlüsse der einzelnen Spulen 31 bis 35 nach außen geführt sind. Das heißt pro Spule 31 bis 35 gibt es jeweils zwei Anschlüsse. Jede Spule 31 bis 35 wird über einen speziellen Umrichter/Leistungsteil 41 bis 45 angesteuert, der die Fähigkeit hat, jede Spule 31 bis 35 individuell und unabhängig voneinander zu versorgen. Es könnte pro Spule 31 bis 35 jeweils ein einphasiger Umrichter verwendet werden. Dadurch wird der sonst bei einer Sternschaltung auftretende 120°-Phasenversatz zwischen den drei Phasen (UVW) vermieden. Die Antriebssteuerung ist in der Lage, jeden Ausgang des Leistungsteils 41 bis 45 bzw. jede einzelne Spule 31 bis 35 separat anzusteuern. Durch eine sinusförmige Bestromung der einzelnen Spulen 31 bis 35 mit einem entsprechenden Verhältnis zueinander kann auf dem Linearmotor 20 ein Wanderfeld aufgeprägt werden, welches in Wechselwirkung mit den auf dem Läufer 12 angeordneten Permanentmagneten 14 diesen in Bewegung bringt. Idealerweise besitzt die Steuerung eine Einrichtung zur Umrechnung von Einzelachsen des jeweiligen Läufers 12 auf das Bestromungsprofil der einzelnen Spulen 31 bis 35, so dass auf der Steuerungsseite nicht die einzelnen Spulen, sondern lediglich jeder Läufer 12 als Achse gesehen wird und über die Einrichtung eine automatische Umrechnung auf das Bestromungsprofil der einzelnen Spulen 31 bis 35 erfolgt. Durch die Einzelspulenansteuerung entsteht der Vorteil, dass alle Läufer 12 unabhängig voneinander bewegt werden können, sofern der Mindestabstand zwischen zwei benachbarten Läufern 12 von einer Spulenbreite bzw. Spulenteilung 38 nicht unterschritten wird. Bei dem Linearmotor 20 kann es sich um einen eisenbehafteten Motor handeln, wenn zwischen den Spulen 31 bis 35 entsprechende Zähne aus Eisen installiert sind. Es könnte jedoch auch ein eisenloser Linearmotor 20 zum Einsatz kommen, der nur Spulen, jedoch keine Eisenzähne aufweist.
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Gemäß 4 ist auf dem schematisch angedeuteten Läufer 12 eine Permanentmagnetplatte 16 angeordnet. Diese ist gemäß 4 rechteckförmig ausgebildet. Auf dieser Permanentmagnetplatte 16 sind mehrere Permanentmagnete 14 montiert. Beispielhaft sind dies fünf Permanentmagnete, wobei jeweils benachbarte Permanentmagnete 14 eine unterschiedliche Magnetpolung Südpol (S) bzw. Nordpol (N) aufweisen (bspw. N-S-N-S-N oder S-N-S-N-S). Die Länge der Permanentmagnetplatte 16 entspricht gemäß 4 drei Spulenbreiten bzw. Spulenteilungen 38. Bei der gezeigten Anordnung, wo fünf Permanentmagnete 14 über drei Spulen 31 bis 33 angeordnet sind, lassen sich relativ kleine Rastkräfte beim Verfahren erzielten. Relativ zu der Achse der Permanentmagnetplatte 16, die parallel zur Transportrichtung 28 ist, sind die Permanentmagnete 14 leicht schräg in einem Winkel α angeordnet. Dadurch können die Rastkräfte noch etwas minimiert werden.
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In 5 ist eine Transportvorrichtung 10 genauer dargestellt. Der Linearmotor 20 besteht wiederum aus mehreren, ein geschlossenes Oval bildenden Linearmotorelementen 22, die in der vertikaler Ebene angeordnet sind. Parallel zum Linearmotor 20 ist stirnseitig eine Führung 60 angeordnet, in der Laufrollen 50 des Läufers 12 beweglich angeordnet sind. An der Stirnseite des Linearmotors 20 sind senkrecht zur Transportrichtung 28 des Läufers 12 eine Vielzahl von Spulenelementen 26 angeordnet, angedeutet durch die dunkleren Abschnitte. An dem Läufer 12 ist die Permanentmagnetplatte 16 mit darauf montierten Permanentmagneten 14 in geringem Abstand zu den Spulenelementen 26 angeordnet. Die Linearmotorelemente 22 bilden zusammen mit der Führung 60 die umlaufende Transportstrecke 11.
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In 6 ist der Aufbau des Läufers 12 genauer dargestellt. Der Läufer 12 besteht aus einem Grundteil 68. An dessen einer Stirnseite ist ein Mitnehmer 62 angeordnet, über den zu transportierende Produkte bewegt werden können. Seitlich am Mitnehmer 62 ist ein Target 52 vorgesehen, das zur gezielten Bedämpfung eines nicht näher gezeigten Wegmesssystems vorgesehen ist. Im mittleren Bereich des Grundteils 68 ist ein Mittelteil 66 befestigt, an dem mehrere Laufrollen 50 montiert sind. Die Drehachse einer Laufrolle 50 ist dabei horizontal ausgerichtet, während die Drehachsen der zwei weiteren Laufrollen 50 um 90° versetzt vertikal orientiert sind. An der anderen Stirnseite des Grundteils 68 befindet sich ein nach oben – d.h. senkrecht zur Ebene des Grundteils 68 – ragendes plattenförmiges Seitenteil 64. An dessen oberen Ende ist seitlich nach außen orientiert die Permanentmagnetplatte 16 angeordnet. Wie in der Vergrößerung gezeigt sind auf der Permanentmagnetplatte 16 fünf Permanentmagnete 14 befestigt, wobei die äußeren Permanentmagnete 14 beinahe bündig mit den jeweiligen Seitenkanten der Permanentmagnetplatte 16 abschließen. Dadurch wird erreicht, dass zwei Läufer 12 in sehr geringem Abstand voneinander angeordnet und immer noch unabhängig voneinander verfahren werden können. Auf der der Permanentmagnetplatte 16 gegenüberliegenden Seite, in Richtung zum Mitnehmer 62 orientiert, ist in einer Aussparung des Seitenteils 64 ein Gleitbelag 56 angeordnet, falls es im Fehlerfall einmal zu einem Kontakt mit der Führung 60 kommen sollte. Unterhalb der Permanentmagnetplatte 16 – ebenso wie diese nach außen orientiert – ist ein weiterer Gleitbelag 50 vorgesehen, falls es auf der Stirnseite des Läufers 12 zum Kontakt mit dem feststehenden inneren Teil der Transportvorrichtung 10 kommen sollte. Im unteren Bereich des Seitenteils 64, ebenfalls nach außen orientiert, befindet sich ein Stützmagnet 54. Dieser übt eine gewisse Vorspannkraft auf den Läufer 12 aus. Dadurch wird eine spielfreie und fehlertolerante Lagerung des Läufers 12 erreicht. An dem Seitenteil 64 sind außerdem zwei weitere Laufrollen 50 in Richtung zum Mitnehmer 62 in der Weise angeordnet, dass ihre Drehachsen horizontal orientiert sind. Wie in 5 angedeutet stehen die jeweiligen Laufrollen in Eingriff mit den jeweiligen Führungsflächen der Führung 60.
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Die erfindungsgemäße Transportvorrichtung 10 wird insbesondere in Verbindung mit Verpackungsmaschinen, beispielsweise für eine Beschickung der Verpackungsmaschinen mit zu verpackenden Produkten, verwendet. Hierbei transportiert der Läufer 12 über den Mitnehmer 62 direkt oder indirekt die zu verpackenden Artikel wie beispielsweise Beutel, Flaschen, Schokoladenriegel. Die vorzugsweise geschlossene Transportstrecke kann hierbei in der waagerechten oder aber auch in der senkrechten Ebene liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009002609 A1 [0001]
- DE 102009029314 A1 [0001]
- US 6876107 B2 [0002]
