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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieübertragung bei einem Antrieb, insbesondere Linearantrieb, mit einem bandförmigen Element, in dem wenigstens ein Leiter ausgebildet ist, einer ersten Einrichtung zum Einkoppeln elektrischer Energie in das bandförmige Element, einer zweiten Einrichtung zum Auskoppeln elektrischer Energie aus dem bandförmigen Element, wobei beide Einrichtungen voneinander entlang des bandförmigen Elementes beabstandet sind. Ferner betrifft die Erfindung einen Antrieb, insbesondere Linearantrieb.
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Eine derartige Vorrichtung und ein solcher Antrieb werden in vielen technischen Gebieten eingesetzt, wie z. B. in Werkzeugmaschinen oder in Lagerbestückungssystemen. Sie dienen der Energieversorgung sowie der Positionierung beispielsweise eines fahrbaren Bodens bzw. eines Lastaufnahmemittels oder eines Werkzeuges.
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Für einen wirtschaftlichen Betrieb von Maschinen bzw. Systemen mit mehreren Antrieben werden seitens der Industrie vermehrt energieeffiziente Lösungen gefordert, da der notwendige Energiebedarf zu deren Betrieb einen erheblichen Kostenfaktor darstellt.
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Energie kann beispielsweise durch die Reduzierung beweglicher Massen eingespart werden. Insbesondere bei einem Lastaufnahmemittel eines Lagerbestückungssystems, bei welchem das Mittel vertikale und horizontale Transportbewegungen mit einem Lagergut vollführt und bei welchem mehrere Antriebe für unterschiedliche Bewegungen vorgesehen sind, kann durch Gewichtsreduktion Energie gespart werden.
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Ein derartiges Lagerbestückungssystem transportiert mechanische Energie vom Erzeugungsort zum Wirkungsort mittels eines Linearantriebes. Dies geschieht, um das Lastaufnahmemittel zu bewegen. Der Linearantrieb weist einen Zahnriemen oder Flachriemen auf, der einen reversierenden Bewegungsablauf ausführt. Das Lastaufnahmemittel hat ebenfalls mehrere Antriebe, die der Beschickung von Regalfächern dienen.
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Vorbekannt für die Versorgung von Elektroenergie für Antriebe eines Lastaufnahmemittels sind Kabel, die in der Regel in Kabelschleppketten ausgeführt sind. Die Ketten sowie die Kabel stellen horizontal und vertikal zu beschleunigende Massen dar, welche sich negativ auf den Energiebedarf auswirken.
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In diesem Zusammenhang ist es aus der
EP 1 344 959 bekannt, auf Kabel und Kabelschleppketten zu verzichten. So offenbart diese Schrift eine Vorrichtung zur Kraft- und/oder Bewegungsübertragung mittels Synchrongetriebe, die einen Zahnriemen sowie eine Riemenscheibe aufweist. Im Zahnriemen befinden sich leitfähige Bereiche, die sich in Riemenlängsrichtung erstrecken. Im Bereich am oder zwischen den Riemenzahnfüßen des Riemens sind die leitfähigen Bereiche zum Herstellen einer elektrischen Verbindung freiliegend angeordnet. Diese können durch sog. Polräder, die an der Riemenscheibe angeordnet sind, elektrisch kontaktiert werden.
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Ferner ist es bei einem Hochregallager bzw. einem Lagerbestückungssystem bekannt, Energie für ein Lastaufnahmemittel über Zahnriemen zu transportieren. Dabei wird Energie am Fußpunkt eines Regalmasten in einen Zahnriemen eingespeist und über den Riemen hin zu einem Lastaufnahmemittel geleitet, das über Antriebe verfügt, die eine Last in ein Regalfach ablegen können.
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In diesem Zusammenhang treten jedoch technische Schwierigkeiten auf. So führt eine Kontaktierung der leitfähigen Bereiche im Riemen zu einer erhöhten Reibung des Riemens mit der Riemenscheibe. Denn zur Sicherstellung der Kontaktierung wird die Riemenscheibe mit erhöhter Kraft auf den Riemen gepresst. Damit einhergehend wird zusätzliche Energie benötigt, wodurch der Wirkungsgrad der Gesamtanlage herabgesetzt wird.
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Verbunden mit der höheren Reibung ergibt sich auch ein höherer Verschleiß des Zahnriemens, so dass dieser innerhalb eines kürzeren Intervalls ausgetauscht werden muss. Dies führt zu höheren Wartungskosten und Stillständen der Anlage.
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Auch führt die mechanische Kontaktierung durch die Riemenscheibe neben den zusätzlichen Reibungseffekten am Riemen zu Reibungen und damit Verschleiß an den leitfähigen Bereichen des Riemens. Folglich kann auch ein Abrieb der leitfähigen Bereiche zu einem vollständigen Ersatz des Zahnriemens führen. Einhergehend mit dem Abrieb der leitfähigen Bereiche nimmt der Wirkungsgrad der Anordnung ab, da die Kontaktierung durch die Riemenscheibe zunehmend schwieriger wird. Auch verringert sich der Durchmesser der leitfähigen Bereiche, wodurch nur noch eine geringere Stromstärke transportiert bzw. eingespeist werden kann.
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Des Weiteren ist es notwendig, die Kontaktierung der Riemenscheibe bzw. der Mechanik und den leitfähigen Bereichen innerhalb des Riemens regelmäßig zu warten, damit keine Energieverluste an der Kontaktierung auftreten. Dies führt zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrades sowie zu Stillständen und verursacht somit Kosten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Energieübertragung bei einem Antrieb anzugeben, die Verschleiß verringert, gleichzeitig auf zu wartende Kontakte verzichtet und eine Wirkungsgradsteigerung der Energieübertragung ermöglicht.
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Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb anzugeben, der eine Vorrichtung zur Energieübertragung aufweist, wobei der Antrieb eine Wirkungsgradsteigerung der Energieübertragung bei vermindertem Verschleiß und gleichzeitigem Verzicht auf zu wartende Kontakte ermöglicht.
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Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst.
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Weiter vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Vorrichtung zur Übertragung bei einem Antrieb, insbesondere Linearantrieb, ein bandförmiges Element, das wenigstens einen Leiter aufweist, eine erste Einrichtung zum Einkoppeln elektrischer Energie in das bandförmige Element und eine zweite Einrichtung zum Auskoppeln elektrischer Energie aus dem bandförmigen Element umfasst, wobei beide Einrichtungen voneinander entlang des bandförmigen Elementes beabstandet sind.
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Auf diese Weise ist es möglich, Energie von einem Ort bzw. von der ersten Einrichtung hin zu einem zweiten Ort bzw. der zweiten Einrichtung mittels des bandförmigen Elements zu übertragen, wodurch auf zusätzliche Leitungen zwischen den beiden Einrichtungen verzichtet werden kann. Somit kann beispielsweise die zu bewegende Masse eines vertikal und horizontal verschiebbaren Lastaufnahmemittels eines Regalbediengerätes bzw. eines Lagerbestückungssystems reduziert werden, da auf Kabel und Kabelschleppketten für die Energieversorgung des Lastaufnahmemittels verzichtet werden kann. In diesem Zusammenhang ist es dann ferner möglich, die Zeit eines Zyklus zwischen Ein- und Auslagerungsvorgang zu verkürzen, bei gleichzeitiger Energieersparnis.
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Der Begriff Energie ist in diesem Zusammenhang als elektrische Energie, die auch als elektrische Arbeit bezeichnet wird, zu verstehen. Definitionsgemäß ist elektrische Energie das Integral von einem ersten Zeitpunkt zu einem zweiten Zeitpunkt über dem Produkt aus elektrischer Spannung und Stromstärke.
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Um bei der vorgestellten Vorrichtung Energie von der ersten Einrichtung zur zweiten Einrichtung zu übertragen, damit beispielsweise ein Antrieb betrieben werden kann, ist es günstig, wenn die erste Einrichtung die in sie eingespeiste elektrische Energie so umwandelt, dass der Spannungsanteil den Stromanteil überwiegt. Vorzugsweise geschieht dies mittels induktiver Energieübertragung in das bandförmige Element.
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Auf diese Weise kann elektrische Energie (Spannung (U) × Strom (I)) mit geringem Verlust (I2 (Strom) × R (Widerstand)) über größere Entfernungen transportiert werden, wobei der Strom I auf ein möglichst kleines Maß transformiert wird, und U dementsprechend auf ein möglichst großes Maß. Somit kann z. B. bei einem Lagerbestückungssystem ein Linearantrieb eines Lastaufnahmemittels über ein bandförmiges Element, in Ausgestaltung eines Riemens eines Riemenantriebes, mit Energie versorgt werden.
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Ferner ist es günstig, wenn in der ersten Einrichtung ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird, insbesondere mit Hilfe einer Spule, die von einer Wechselspannungsquelle versorgt wird. Das bandförmige Element, in dem wenigstens ein Leiter ausgebildet ist, dient als weitere Spule, die von dem erzeugten magnetischen Wechselfeld der ersten Spule bzw. der ersten Einrichtung durchdrungen wird. Auf diese Weise wird in dem bandförmigen Element eine Spannung induziert.
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Die induzierte Spannung bzw. die elektrische Energie wird über den wenigstens einen Leiter innerhalb des bandförmigen Elements zur zweiten Einrichtung transportiert und dort ausgekoppelt bzw. entnommen.
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Vorzugsweise ist der wenigstens eine Leiter innerhalb bzw. in dem bandförmigen Element ausgebildet. D. h., dass der Leiter, der idealerweise draht- oder bandförmig ausgebildet ist, vollständig von dem bandförmigen Element umgeben ist. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Leiter auf der Oberfläche des Elementes anzuordnen.
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Für den wenigstens eine Leiter ist es ferner günstig, wenn dieser aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist. Dies erhöht den Wirkungsgrad der Vorrichtung.
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Zur Energieauskopplung ist es vorteilhaft, wenn die zweite Einrichtung mit dem bandförmigen Element elektrisch verbunden ist. Auf diese Weise können Übertragungsverluste minimiert werden.
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Idealerweise ist die zweite Einrichtung mit dem bandförmigen Element fest verbunden. Somit kann ein Lastaufnahmemittel eines Lagerbestückungssystems auf einfache Weise beispielsweise entlang einer Führung vertikal verfahren werden.
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Bei dem bandförmigen Element handelt es sich bevorzugterweise um einen Zahnriemen. Somit kann einfach und schnell die zweite Einrichtung bewegt werden.
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Vorzugsweise ist an der zweiten Einrichtung eine Wandlervorrichtung zur Transformation von Strom und/oder Spannung angeordnet. Mit Hilfe dieser Wandlervorrichtung ist es möglich, die elektrische Energie erneut zu transformieren.
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Das heißt, es kann Energie, deren Spannungsanteil den Stromanteil überwiegt, an der zweiten Einrichtung abgegriffen werden, und in eine elektrische Energie transformiert werden, die einen noch höheren oder niedrigeren Anteil an Spannung aufweist. Oder es kann eine Transformation durchgeführt werden, bei der der Spannungsanteil zumindest zu einem Teil in Strom transformiert wird, sodass der Stromanteil im Vergleich zum bandförmigen Element ansteigt bzw. größer ist.
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Analog ist es ebenfalls möglich, Strom, der in einer zweiten Einrichtung abgegriffen wird, in einen höheren oder niedrigeren Strom zu transformieren (bei gleichzeitiger Abnahme des Spannungsanteils), oder in eine Spannung bzw. in einen höheren Spannungsanteil.
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Vorzugsweise transformiert die Wandlervorrichtung Strom und/oder Spannung der zweiten Einrichtung aufwärts. Dabei ist es besonders günstig, wenn die an der zweiten Einrichtung empfangene elektrische Energie mit Hilfe der Wandlervorrichtung diese Energie derart umwandelt, dass der Stromanteil aufwärts transformiert wird, d. h. dass der Stromanteil möglichst groß wird. Auf diese Weise ist es ein leichtes, einen Verbraucher zu versorgen.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Wandlervorrichtung einen Gleichrichter zur Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung umfasst. Dies ist günstig, da bei induktiver Energieübertragung eine Wechselspannung bzw. ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird, hingegen Gleichspannung von einem Verbraucher, insbesondere einem Elektromotor, benötigt wird.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn an die Wandlervorrichtung ein Energiespeicher angeschlossen ist. Dieser kann als Puffer dienen, der einen Energieengpass überbrückt, welcher beispielsweise beim Auslagerungsvorgang einer schweren Last bei einem Lastaufnahmemittel auftritt, bei der ein Elektromotor zusätzliche Energie benötigt.
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Bevorzugter Weise ist der Energiespeicher kapazitiv ausgebildet. Somit ist es möglich, den Energiespeicher leicht, aber effektiv auszugestalten. Folglich kann der Energiebedarf für beispielsweise ein Lastaufnahmemittel eines Regalbediengerätes mit Hilfe der geringen Masse eines kapazitiven Energiespeichers niedrig gehalten werden.
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Günstigerweise ist der Energiespeicher mit einem Verbraucher, vorzugsweise mit einem Elektromotor, verbunden. Auf diese Weise kann die gespeicherte Energie direkt an den Verbraucher ohne Energieübertragungsverlust weitergegeben werden.
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Vorzugsweise weist die Wandlervorrichtung einen Transformator auf. Dieser transformiert günstigerweise die in einer zweiten Einrichtung ausgekoppelte elektrische Energie, deren Produkt aus Spannung und Strom einen im Vergleich zum Strom höheren Spannungsanteil aufweist, in elektrische Energie mit erhöhtem Stromanteil.
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Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Transformator der Wandlervorrichtung eine Primär- und eine Sekundärseite aufweist, wobei dessen Primärseite an die zweite Einrichtung anschliessbar ist. Auf diese Weise kann die von der zweiten Einrichtung empfangene Spannung an die Primärseite des Transformators der Wandlervorrichtung übertragen werden, wodurch ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird, das an der Sekundärseite idealer Weise in einen möglichst hohen Strom transformiert wird.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn die Primärseite des Transformators der Wandlervorrichtung mindestens eine Primärwicklung aufweist, wobei die zweite Einrichtung mindestens eine Wicklung aufweist, und wobei vorzugsweise als Primärwicklung des Transformators der Wandlervorrichtung ein Teil der mindestens einen Wicklung der zweiten Einrichtung genutzt wird. Auf diese Weise ist es möglich, einen sogenannten Spartransformator zu bilden, der im Gegensatz zu anderen Transformatoren lediglich eine Spule aufweist, an der Ausgangsspannungen über eine oder mehrere Stellen entnehmbar sind. Folglich sind Primär- und Sekundärseite in einer einzelnen Spule vereint. Im Gegensatz zu anderen Transformatoren sind beide Teile des Spartransformators elektrisch miteinander verbunden, wodurch es zu keiner galvanischen Trennung kommt.
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Vorteilhaft an einem Spartransformator ist, dass Masse und Material eingespart werden können. Auf diese Weise kommt es zu einer weiteren Massenreduktion beispielsweise für ein vertikal verschiebbares Lastaufnahmemittel eines vollautomatischen Regalbediengerätes.
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Anstelle eines Transformators in der Wandlervorrichtung ist es günstig, wenn die Wandlervorrichtung einen Gleichspannungswandler, vorzugsweise einen Tiefsetzsteller, aufweist. Ein Tiefsetzsteller bzw. Abwärtswandler ist eine Form eines Gleichspannungswandlers, bei dem die Ausgangsspannung kleiner ist als die Eingangsspannung. Hingegen ist der Ausgangsstrom eines Abwärtswandlers stets höher als dessen Eingangsstrom. Folglich wird ähnlich wie bei einem zuvor beschriebenen Transformator, elektrische Energie mit dem Großteil an Spannung so umgewandelt, dass die elektrische Energie nach Wandlung einen größeren Anteil an Strom aufweist. Dies ist günstig, um beispielsweise einen Energiespeicher zu füllen bzw. um einen Verbraucher, vorzugsweise Elektromotor, zu betreiben.
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Günstiger Weise ist der Gleichspannungswandler der Wandlervorrichtung am Energiespeicher angeschlossen. Das heißt, dass der Gleichrichter zur Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung dem Gleichspannungswandler vorgeschaltet ist. Dies ist günstig, da der Gleichspannungswandler bzw. der Tiefsetzsteller zur Erfüllung seiner Aufgabe Gleichspannung benötigt.
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Da es sich bei Energiespeichern in der Regel auch um elektrische Bauteile handelt, die mit Gleichspannung betrieben werden, ist es günstig, wenn der Gleichspannungswandler der Wandlervorrichtung am Energiespeicher angeschlossen ist.
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Bei einem zweiten Aspekt der Erfindung ist es günstig, wenn ein Antrieb, insbesondere Linearantrieb eine Vorrichtung mit einer beliebigen Merkmalskombination der vorgenannten Merkmale umfasst.
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Bei dem Antrieb ist es von Vorteil, wenn der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Einrichtung variabel ist. Somit kann der Antrieb eines Lastaufnahmemittels eines Hochregallagers bzw. eines Lagerbestückungssystems, das mittels eines Zahnriemens ein Lastaufnahmemittel verfährt, leicht ausgestaltet werden, da auf Kabelschleppketten verzichtet werden kann.
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Insbesondere ist es von Vorteil, wenn es sich bei dem Antrieb um einen Linearantrieb oder Linearantriebssystem handelt. Derartige Antriebssysteme führen translatorische Bewegungen aus und werden in der Regel zu Positionieraufgaben von beispielsweise Werkzeugen, wie Fräsen, oder Lastaufnahmemitteln von Lagerbestückungssystemen verwendet.
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Die vorbeschriebenen Merkmale, die alle der Ausbildung einer Vorrichtung zur Energieübertragung bei einem Antrieb und einem Antrieb dienen, sind frei miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen, schematisch:
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1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Energieübertragung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, und
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2 eine Draufsicht einer Vorrichtung zur Energieübertragung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt in schematischer Draufsicht eine Vorrichtung 1 zur Energieübertragung für einen Antrieb mit einem bandförmigen Element 2, einer ersten Einrichtung 4 und einer zweiten Einrichtung 5.
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Die erste Einrichtung 4 dient zum Einkoppeln elektrischer Energie in das bandförmige Element 2. Dabei weist die Einrichtung 4 einen feststehenden Transformatorkern 4a auf, der das bandförmige Element 2 umgibt. Auf dem bzw. um den Transformatorkern 4a ist an einer Stelle eine Spule 4b angeordnet bzw. gewickelt. Die Spule 4b ist mittels Kabeln 4c mit einer Wechselspannungsquelle (nicht dargestellt) verbunden.
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Der Transformatorkern 4a, die Spule 4b und das bandförmige Element 2, in dem mehrere Leiter 3 bzw. Leiterschleifen ausgebildet und angeordnet sind, bilden zusammen einen Transformator mit einer Primär- und einer Sekundärseite. Die Primärseite umfasst die Spule 4b, die mit einem Primärstrom und mit einer Primärspannung gespeist wird. Die Sekundärseite weist das bandförmige Element 2 auf, in dem Leiterschleifen 3 in Längsrichtung des Elementes 2 verlaufen. Mithilfe der geschilderten Ausbildung wird eine galvanische Trennung zwischen Primär- und Sekundärseite erreicht.
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Beide Seiten sind über den sogenannten magnetischen Fluss gekoppelt. Je stärker der magnetische Fluss, desto geringer sind Leistungsverluste. Daher eignet sich als Transformatorkern ferromagnetisches Material, das eine hohe magnetische Leitfähigkeit aufweist.
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Vorzugsweise ist der Kern aus einzelnen gestapelten Blechen aufgebaut, zwischen welchen dielektrische Zwischenschichten angeordnet sind, wobei die Hauptfläche des Bleches günstigerweise senkrecht zur Richtung des magnetischen Flusses orientiert ist. Auf diese Weise können Wirbelstromverluste reduziert werden und somit der Energieverlust minimiert werden.
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Die erste Einrichtung 4 ist zusammen mit den Leiterschleifen 3 bzw. mit dem bandförmigen Element 2 so ausgelegt, dass die in die Spule 4b eingebrachte elektrische Energie, bestehend aus dem Produkt von Spannung, Strom und Zeit, so transformiert wird, dass in den Leiterschleifen 3 der Anteil an Spannung der übertragenen Energie deutlich den Anteil an Strom überwiegt.
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Diese Umwandlung hat den Vorteil, dass zur Übertragung elektrischer Energie (Spannung (U) × Strom (I)) über größere Entfernungen ein möglichst kleiner Strom I mit einer dementsprechend möglichst großen Spannung U nur einen geringen Verlust (I2 (Strom) × R (Widerstand)) produziert. Somit ist also eine Wirkungsgradsteigerung der Energieübertragung erreichbar.
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Bei dem bandförmigen Element 2, in dem mehrere elektrisch leitfähige Leiterschleifen 3 angeordnet sind, handelt es sich vorzugsweise um einen Zahnriemen.
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Wie 1 deutlich zeigt, ist die erste Einrichtung 4 von der zweiten Einrichtung 5 entlang des bandförmigen Elementes 2 beabstandet. Energetisch gesehen wird die zweite Einrichtung 5 von der nicht dargestellten Energiequelle, die mit der Spule 4b der ersten Einrichtung verbunden ist, gespeist.
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Die zweite Einrichtung 5 zum Auskoppeln elektrischer Energie aus dem bandförmigen Element 2 umfasst ein Anschlussfeld 5, das mit dem bandförmigen Element 2 verbunden ist.
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Dementsprechend bildet das Anschlussfeld 5 zusammen mit den Leiterschleifen 3 die Sekundärseite des vorgenannten Transformators.
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In 1 ist an die zweite Einrichtung 5 bzw. an das Anschlussfeld 5 ein Transformator 8 angeschlossen. Dieser wiederum ist mit einem Gleichrichter 7 verbunden, der über einen Energiespeicher 9 mit einem Verbraucher 10 kontaktiert ist. Der Transformator 8 und der Gleichrichter 7 bilden zusammen eine Wandlervorrichtung 6.
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Der Transformator 8 weist ebenfalls eine Primär- und eine Sekundärseite auf, wobei die Primärseite mit dem Anschlussfeld 5 verbunden ist und die Sekundärseite mit dem Gleichrichter 7. Auf der Primärseite des Transformators 8 wird Strom und Spannung des Anschlussfeldes 5 eingespeist, wohingegen auf der Sekundärseite Strom und Spannung aus dem Transformator ausgekoppelt wird. Der Transformator 8 ist so ausgestaltet, dass der Strom auf der Sekundärseite im Vergleich zum Strom auf der Primärseite eine Aufwärtstransformation erfährt. Das heißt, dass der Sekundärstrom bzw. der entnommene Strom höher ist als der eingespeiste Strom bzw. der Primärstrom.
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Aufgrund der Tatsache, dass die Energiequelle, die mit der Spule 4b verbunden ist, eine Wechselspannungsquelle ist, kann am Transformator 8 wiederum nur eine Wechselspannung entnommen werden.
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Der nachgeschaltete Gleichrichter 7 dient dazu, aus der Wechselspannung eine Gleichspannung zu machen. Diese ist insbesondere dafür notwendig, um den nachgeschalteten Energiespeicher 9, der kapazitiv ausgebildet ist, zu laden.
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Der Energiespeicher 9 ist wie bereits zuvor erwähnt mit dem Verbraucher 10, der ein Elektromotor sein kann, verbunden.
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Der Energiespeicher 9 dient zur Überbrückung von Energieengpässen, bei denen beispielsweise eine hohe Last von dem Verbraucher 10 bewegt werden muss. Auf diese Weise kann das bandförmige Element schmal mit geringem Bauraum ausgeführt werden, ohne dass zusätzliche Leiterschleifen 3 für einen noch weiteren Energietransport von einer Spannungsquelle hin zum Verbraucher bzw. Elektromotor 10 vorgesehen werden müssen. Auf diese Weise ist es möglich, die Masse des Bandes weiter zu reduzieren, wodurch Energie eingespart werden kann.
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Anders ausgedrückt wird ein Transformator 8 mit einem guten magnetischen Koppelfaktor und Wirkungsgrad zwischen der Kontaktierung zur Energieabnahme am Linearantrieb und nachfolgendem Gleichrichter 7 dergestalt eingefügt, dass in Energieflussrichtung zum nachgeschalteten Gleichrichter 7 eine Aufwärtstransformation des Transformatorsekundärstromes im Vergleich zum Primärstrom erfolgt.
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Der Transformator 8 weist an seiner Primär- und Sekundärseite Wicklungen auf, die über einen Transformatorkern verbunden sein können.
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Weiterhin ist wegen nicht notwendiger galvanischer Trennung zwischen Primär- und Sekundärwicklung dieses Transformators 8 eine Ausführung als sogenannter Spartransformator vorteilhaft. D. h., dass als Wicklung auf der Sekundärseite ein Teil der Wicklung der Primärseite, an der das Anschlussfeld 5a angeschlossen ist, genutzt wird. Somit kann auf einen Transformatorkern verzichtet werden, wodurch eine Gewichtsersparnis realisierbar ist.
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2 zeigt in schematischer Draufsicht eine im Wesentlichen zu 1 identische Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Energieübertragung bei einem Antrieb mit einem bandförmigen Element. Im nachfolgenden wird lediglich auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen eingegangen.
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So zeigt 2 eine andere Ausführung der Wandlervorrichtung 6, die sich im zweiten Ausführungsbeispiel aus einem Gleichrichter 7 und einem Gleichspannungswandler 11 zusammensetzt. Im Gegensatz zu 1 ist der Gleichrichter 7 nicht an den Energiespeicher 9 gekoppelt, sondern direkt mit dem Anschlussfeld 5 verbunden. Das heißt, er ist zwischen Anschlussfeld 5 und dem Gleichspannungswandler 11 angeordnet.
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Auch in 2 wird das Anschlussfeld 5 von einer Wechselspannung versorgt. Diese wird mittels des Gleichrichters 7 in eine Gleichspannung umgewandelt. Die Gleichspannung trifft danach auf den Gleichspannungswandler 11, der die empfangene elektrische Energie dadurch umwandelt, dass er seine eigene Spannung abwärts in Richtung des Energiespeichers 9 transformiert, hingegen den Strom in Richtung des Energiespeichers 9 aufwärts transformiert. Das heißt, dass die eingespeiste Spannung in den Gleichspannungswandler 11 in Richtung des Energiespeichers 9 abnimmt, hingegen der Strom zunimmt.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, wird als alternative stromtransformierende Anordnung zwischen der Kontaktierung zur Energieabnahme am Anschlussfeld 5 mit einer direkt nachfolgenden Gleichrichterschaltung 7 bzw. Gleichrichter 7 und einem kapazitiven Energiespeicher 9 das Einfügen eines Gleichspannungswandlers 11 vorgeschlagen. Dieser nimmt eine Abwärtstransformation seiner Eingangsspannung in Richtung Ausgang zum kapazitiven Energiespeicher 9 mit sehr hohem Wirkungsgrad vor (Tiefsetzsteller), wobei der entnehmbare Strom den Eingangsstrom wesentlich übersteigt. Eine galvanische Trennung von Gleichspannungswandlereingang und – ausgang ist möglich.
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Zusammenfassend kann für beide Ausführungsbeispiele und deren Abwandlungen festgehalten werden, dass die erfindungsgemäße Lösung der Wirkdungsgradsteigerung, insbesondere bei Linearantrieben, dient.
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Derartige Vorrichtungen oder Linearantriebe können z. B. bei einem Lagerbestückungssystem zum Einsatz kommen, das über einen Antrieb am Fußpunkt eines Regalmasten Energie in einen Zahnriemen (bandförmiges Element) einspeist und die Energie über den Riemen hin zu einem Lastaufnahmemittel leitet.
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Das Lastaufnahmemittel wandelt mit der vorgestellten Wandlervorrichtung die empfangene elektrische Energie so um, dass der Anteil des Stromes nach der Wandlung bzw. Transformation möglichst groß wird, um einen Elektroantrieb, der eine Last in ein Regalfach ablegen kann, bestmöglich mit Energie zu versorgen.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieübertragung bei einem Antrieb, insbesondere Linearantrieb, mit einem bandförmigen Element, das wenigstens einen Leiter aufweist, mit einer ersten Einrichtung zum Einkoppeln elektrischer Energie in das bandförmige Element, einer zweiten Einrichtung zum Auskoppeln elektrischer Energie aus dem bahnförmigen Element, wobei beide Einrichtungen voneinander entlang des bandförmigen Elementes beabstandet sind.
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Insbesondere für Regalbediengeräte mit einem Linearantrieb, bei Durchführung von Positionier- und Bearbeitungsaufgaben, bei denen gleichzeitig Elektroenergie mit an den Wirkungsort über ein bandförmiges Element übertragen wird, ist auf diese Weise eine Wirkungsgradsteigerung des Linearantriebs auf effektive Weise erreichbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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