DE102011078555A1

DE102011078555A1 - Einrichtung zur Erzeugung von Hub- und/oder Drehbewegungen an Transportelementen

Info

Publication number: DE102011078555A1
Application number: DE201110078555
Authority: DE
Inventors: Heinrich van de Loecht
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Syntegon Technology GmbH
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2013-01-03
Also published as: WO2013004430A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung (100) zur Erzeugung von Hub- und/oder Drehbewegungen an Transportelementen (25), wobei die Transportelemente (25) an Transporteinheiten (15; 50; 50a) angeordnet sind, die entlang einer vorzugsweise geschlossen ausgebildeten Transportbahn (11) bewegbar sind, und wobei die Hub- und/oder Drehbewegung durch an der Transportbahn (11) und/oder den Transportelementen (25) ortsfest angeordnete Elemente erfolgt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Elemente wenigstens ein am Transportelement (25) oder der Transportbahn (11) angeordnetes Permanentmagnetelement (34; 34a, 35; 35a; 51, 52) umfassen, das mit wenigstens einem an der Transportbahn (11) oder dem Transportelement (25) angeordneten Gegenelement (34; 34a, 35; 35a; 45; 48; 51, 52; 56) unter Ausnutzung magnetischer Anziehungs- oder Abstoßungskräfte zusammenwirkt

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Hub- und/oder Drehbewegungen an Transportelementen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Einrichtungen sind bereits aus der Praxis bekannt, und dienen beispielsweise an Transporteinrichtungen in der Verpackungsindustrie dazu, während einer Förderbewegung von durch Transportelementen bewegten Bauteilen oder Gegenständen diese gleichzeitig in eine gewünschte Position zu heben oder zu senken bzw. zu drehen. Durch die Überlagerung der Förderbewegung der Transportelemente bei gleichzeitiger Drehung bzw. Hub- oder Senkbewegung lässt sich insbesondere eine besonders hohe Leistung der Transporteinrichtung erzielen. Zur Erzeugung der angesprochenen Dreh- bzw. Hub- oder Senkbewegung ist es bekannt, Pneumatikdrehübertrager, elektrische Schleifkontakte, Leitschienen oder ähnliches einzusetzen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Übertragungsmittel unterliegen einem relativ hohen Verschleiß, emittieren einen hohen Schallpegel und sind bei hochdynamischen Applikationen nur eingeschränkt einsetzbar.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Erzeugung von Hub- und/oder Drehbewegungen an Transportelementen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die oben beschriebenen Nachteile zumindest weitgehend vermieden werden. Diese Aufgabe wird bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß dem Kennzeichenteil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Elemente zur Erzeugung der Hubund/oder Drehbewegungen wenigstens ein am Transportelement oder der Transportbahn angeordnetes Permanentmagnetelement umfassen, das mit wenigstens einem an der Transportbahn oder dem Transportelement angeordneten Gegenelement unter Ausnutzung magnetischer Anziehungs- oder Abstoßungskräfte zusammenwirkt.
Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die Übertragung der Drehbewegung bzw. der Hub- oder Senkbewegung auf das Transportelement mittels magnetischer Kräfte berührungslos erfolgt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erzeugung von Hub- und/oder Drehbewegungen an Transportelementen sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Gegenelement ebenfalls als Permanentmagnetelement ausgebildet ist. Dadurch wird eine Verstärkung der Magnetkräfte erzeugt, so dass besonders hohe Drehmomente bzw. Hub- oder Senkkräfte auf das Transportelement übertragbar sind.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Gegenelement als Primärteil eines Linearmotors, insbesondere als stromdurchflossene Spule ausgebildet ist. Mittels einer derartigen Ausbildung ist insbesondere eine im gewissen Rahmen unabhängig von der Stellung des Transportelements an der Transportbahn steuerbare Bewegung des Transportelements möglich. Dadurch ergeben sich größere Freiheiten bei dem Einsatz der Transportelemente, da beispielsweise bei einer nicht stattfindenden Ansteuerung des Linearmotors auch keine entsprechende Bewegung des Transportelements stattfindet.
Zur Vermeidung von sprunghaften Übergängen beim Einkoppeln der Magnetfelder ist es darüber hinaus vorteilhaft, dass das Permanentmagnetelement in Bezug zur Förderrichtung des Transportelements in einem schrägen Winkel angeordnet ist.
Die Wirkung der Permanentmagnetelemente lässt sich darüber hinaus verstärken, wenn diese in Wirkverbindung zu einem Rückschlusselement, vorzugsweise Eisen enthaltend, angeordnet sind.
Es ist auch möglich, das Gegenelement als ein Zähne aufweisendes Element in Form einer Schiene oder eines Rings auszubilden. Mittels einer derartigen Ausbildung wird immer dann, wenn sich das Permanentmagnetelement an einen Zahn des Gegenelements annähert, eine entsprechende Bewegung des Transportelements ausgelöst.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:
1 einen Ausschnitt eines Transportsystems zum Fördern von Gegenständen mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung in perspektivischer Ansicht,
2 und 3 jeweils schematische Darstellungen zur Erläuterung erfindungsgemäßer Einrichtungen zur Erzeugung von Hubbewegungen und
4 bis 8 jeweils vereinfachte Darstellungen zur Erläuterung erfindungsgemäßer Einrichtungen zur Erzeugung von Drehbewegungen an Transportelementen.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der 1 ist ein Ausschnitt einer Transportvorrichtung 10 dargestellt, die eine vorzugsweise geschlossene, in der 1 lediglich bereichsweise dargestellte Transportbahn 11 aufweist. An der Transportbahn 11 ist eine Führungsschiene 12 angeordnet, entlang derer eine Vielzahl von Transporteinheiten 15 entlang gefördert werden, von denen in der 1 lediglich eine Transporteinheit 15 dargestellt ist. Die Förderung der Transporteinheiten 15 entlang der Führungsschiene 12 erfolgt beispielhaft mittels eines elektromagnetischen Linearantriebs, bei dem an den Transporteinheiten 15 ortsfest angeordnete Permanentmagnetelemente 16, 17 mit ebenfalls ortsfest angeordneten, jedoch individuell bestrombaren Spuleneinheiten 18 zusammenwirken, die beispielhaft oberhalb und unterhalb der Führungsschiene 12 nahe den Permanentmagnetelementen 16, 17 angeordnet sind. Durch eine entsprechende örtliche und zeitliche Bestromung der Spulenelemente 18 wird dabei eine Anziehungskraft bzw. eine Abstoßungskraft auf die Permanentmagnetelemente 16, 17 erzeugt, die dazu dient, die Transporteinheiten 15 entlang der Transportbahn 11 zu fördern.
Mittels der Transportvorrichtung 10 bzw. den Transporteinheiten 15 können Gegenstände 1 übernommen und an einen anderen Ort entlang der Transportbahn 11 in einer gewünschten Position abgegeben werden. Hierzu weist die Transporteinheit 15 ein in einem Lagergestell 19 der Transporteinheit 15 in Richtungen des Doppelpfeils 21 und des Pfeils 22 heb- und senkbar sowie drehbar angeordnetes Transportelement 25 auf. Das Transportelement 25 hat wiederum auf der dem Gegenstand 1 zugewandten Seite eine Halteeinrichtung 26 für den Gegenstand 1.
Das Heben bzw. Senken des Transportelements 25 bei der Transportvorrichtung 10 erfolgt mittels einer ortsfest an der Transportbahn 11 angeordneten Führung 28. Die schienenartige Führung 28 ist von einem im Querschnitt U-förmigen Führungselement 29 umfasst, das am oberen Ende des einen stangenartigen Abschnitt 30 aufweisenden Transportelements 25 angeordnet ist. Bei der Förderung des Transportelements 25 in Förderrichtung 31 wird somit das Transportelement 25 durch seinen Eingriff mit der Führung 28 entsprechend der Anordnung bzw. Neigung der Führung 28 auf- bzw. abbewegt.
Eine Drehung des Transportelements 25 in Richtung des Pfeils 22 wird bei der in der 1 dargestellten Transportvorrichtung 10 mittels einer erfindungsgemäßen Einrichtung 100 erzeugt, die Permanentmagnetelemente 34, 35 aufweist. Die ersten Permanentmagnetelemente 34 sind vorzugsweise in gleichmäßigen Winkelabständen am Außenumfang eines am Transportelement 25 befestigten Trägerrings 36 angeordnet. Weiterhin weisen die ersten Permanentmagnetelemente 34 in Umfangsrichtung des Trägerrings 36 betrachtet abwechselnde Polaritäten auf. Vorzugsweise ist es darüber hinaus vorgesehen, dass der Trägerring 36 und somit die ersten Permanentmagnetelemente 34 in Bezug zur Längsachse 37 des Transportelements 25 schräg angeordnet ist.
Die zweiten Permanentmagnetelemente 35 sind an einer geradlinig ausgebildeten Trägerschiene 38 in Höhe des Trägerrings 36 an der Transportbahn 11 angeordnet. Wesentlich dabei ist, dass die zweiten Permanentmagnetelemente 35 bzw. die Trägerschiene 38 nur an den Orten entlang der Transportbahn 11 angeordnet sind, an denen eine Drehung des Transportelements 25 erfolgen soll.
Die Wirkungsweise der Einrichtung zur Erzeugung der Drehbewegung des Transportelements 25 lässt sich am Einfachsten anhand der 4 erläutern: Dort ist erkennbar, dass bei einer Bewegung des Transportelements 25 in Förderrichtung 31 sich die jeweils ungleichpoligen Permanentmagnetelemente 34, 35 anziehen und dadurch eine Drehbewegung in Richtung des Pfeils 22 erzeugen.
Die Wirkung der Permanentmagnetelemente 34, 35 lässt sich verstärken, wenn entsprechend der 5 beispielsweise die ersten Permanentmagnetelemente 34 im Bereich des Trägerrings 36 von Eisenrückschlussblechen 39 umfasst sind. Eine weitere Verstärkung des eingeleiteten Drehmoments auf die Transportelemente 25 lässt sich erzielen, wenn entsprechend der 6 zusätzlich die zweiten Permanentmagnetelemente 35 ebenfalls von Eisenrückschlussblechen 40 umfasst sind.
In Abänderung der in den 5 und 6 dargestellten Anordnung der Eisenrückschlussbleche 39, 40 ist es selbstverständlich auch möglich, lediglich die zweiten Permanentmagnetelemente 35 mit entsprechenden Eisenrückschlussblechen 40 zu versehen, während die ersten Permanentmagnetelemente 34 an dem Trägerring 36 ohne entsprechende Eisenrückschlussbleche 39 ausgestattet sind.
In der 7 ist eine weitere Ausführung der Einrichtung 100 dargestellt. Hierbei wird anstelle des Trägerrings 36 ein Eisenrotor 45 eingesetzt, an dessen Umfang in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnete Zähne 46 nach außen ragen. Die Zähne 46 wirken mit an der Trägerschiene 38a angeordneten Permanentmagnetelementen 35a zusammen, die im dargestellten Ausführungsbeispiel zur Verstärkung der Wirkung optional von Eisenrückschlussblechen 40a umgeben sind.
Die in der 8 dargestellte abgewandelte Anordnung unterscheidet sich von der 7 dadurch, dass im Bereich der Transportbahn 11 eine Eisen aufweisende Leiste 48 angeordnet ist, die in vorzugsweise gleich großen Abständen nach außen ragende Zähne 49 aufweist. Die Zähne 49 wirken mit am Trägerring 50 angeordneten ersten Permanentmagnetelementen 34a zusammen, die im Ausführungsbeispiel von Eisenrückschlussblechen 39a umfasst sind.
Bei der in der 1 dargestellten Transportvorrichtung 10 wird die Hub- bzw. Senkbewegung über die Führung 38 auf mechanischem Weg durch Anlage an dem Führungselement 29 erzeugt. Es ist jedoch auch möglich, eine derartige Hub- bzw. Senkbewegung des Transportelements 25, in Analogie zur Drehbewegung, ebenfalls berührungslos durch magnetische Wirkung zu erzeugen. Hierzu wird nachfolgend zunächst auf die 2 verwiesen: Die Transporteinheit 50 weist ein erstes Permanentmagnetelement 51 auf, das fest mit dem Transportelement 25 verbunden ist. Entlang der Transportbahn 11 sind zweite Permanentmagnetelemente 52 angeordnet, deren Polarität auf der dem ersten Permanentmagnetelement 51 zugewandten Seite jeweils gleich sind und die eine unterschiedliche Polarität aufweisen als das erste Permanentmagnetelement 51, so dass zwischen den Permanentmagnetelementen 51, 52 eine magnetische Anziehungskraft herrscht. Durch eine Anordnung der zweiten Permanentmagnetelemente 52 entlang einer geneigt angeordneten Bahn 53 wird somit bei einer Bewegung des Transportelements 25 in Förderrichtung 31 eine entsprechende Mitnahme des Transportelements 50 in Richtung des Doppelpfeils 54 erzeugt.
Die in der 3 dargestellte Einrichtung unterscheidet sich von der Einrichtung gemäß der 2 im Wesentlichen dadurch, dass anstelle der zweiten Permanentmagnetelemente 52 an der Transportbahn 11 ortsfest angeordnete Linearmotor-Primärteile 55, insbesondere individuell bestrombare Spulen 56, angeordnet sind. Sowohl die (mehreren) Permanentmagnetelemente 51, als auch die Spulen 56 sind dabei jeweils entlang einer Achse 57, 58 angeordnet, die schräg zur Förderrichtung 31 verläuft, so dass bei einer Förderung der Transporteinheit 50a ruckartige Bewegungen der Transporteinheit 50a beim Heben bzw. Senken vermieden werden können.
Die soweit beschriebenen Einrichtungen 100 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Dieser besteht darin, zur Erzeugung einer Hub- bzw. Senkbewegung bzw. einer Drehbewegung Permanentmagnetelemente einzusetzen, die entweder entlang der Transportbahn 11, oder am Transportelement 25 angeordnet sind. Diese Permanentmagnetelemente wirken entweder mit eisenhaltigen Gegenelementen, oder aber mit Spulenelementen zusammen, um die entsprechende Bewegung zu erzeugen.

Claims

Einrichtung (100) zur Erzeugung von Hub- und/oder Drehbewegungen an Transportelementen (25), wobei die Transportelemente (25) an Transporteinheiten (15; 50; 50a) angeordnet sind, die entlang einer vorzugsweise geschlossen ausgebildeten Transportbahn (11) bewegbar sind, und wobei die Hub- und/oder Drehbewegung durch an der Transportbahn (11) und/oder den Transportelementen (25) ortsfest angeordnete Elemente erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente wenigstens ein am Transportelement (25) oder der Transportbahn (11) angeordnetes Permanentmagnetelement (34; 34a, 35; 35a; 51, 52) umfassen, das mit wenigstens einem an der Transportbahn (11) oder dem Transportelement (25) angeordneten Gegenelement (34; 34a, 35; 35a; 45; 48; 51, 52; 56) unter Ausnutzung magnetischer Anziehungs- oder Abstoßungskräfte zusammenwirkt.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement ebenfalls als Permanentmagnetelement (34; 34a, 35; 35a; 51, 52) ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement als Primärteil eines Linearmotors, insbesondere als stromdurchflossene Spule (56) ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Permanentmagnetelement (34; 51) oder die Spule (56) in Bezug zur Förderrichtung (31) des Transportelements (25) in einem schrägen Winkel angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Permanentmagnetelement (34, 35; 35a) in Wirkverbindung zu einem Rückschlusselement (39, 40; 40a), vorzugsweise Eisen enthaltend, angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement als ein Zähne (46, 49) aufweisendes, Eisen enthaltendes Element in Form einer Schiene (48) oder eines Rings (45) ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Permanentmagnetelement (34; 34a) an einem radial äußeren Bereich des in eines senkrecht zur Förderrichtung (31) drehbar angeordneten Transportelements (25) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Permanentmagnetelement (34; 34a) an einem Trägerring (36) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Transporteinheiten (15; 50; 50a) mittels eines Linearmotors erfolgt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Transportbahn (11) angeordneten Gegenelemente (35; 35a; 48; 52; 56) lediglich an einem Teilabschnitt der Transportbahn (11) angeordnet sind.