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Die Erfindung betrifft ein Beförderungssystem zur Beförderung mindestens zweier Beförderungsgüter, umfassend eine Trägeranordnung, die über eine Koppelanordnung erster Art verfügt, und mindestens zwei Beförderungsanordnungen, die jeweils über eine Koppelanordnung zweiter Art verfügen, an die jeweils ein Beförderungsgut angebracht werden kann, wobei die Koppelanordnungen jeweils als Magnetanordnung oder Supraleiteranordnung ausgebildet sind, und wobei die Koppelanordnung erster Art aufgrund eines Flux-Pinning-Effekts mit jeder der Koppelanordnungen zweiter Art kontaktlos kraftübertragend gekoppelt ist.
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Ein Beförderungssystem der genannten Art dient dazu, zwei oder mehr Beförderungsgüter von einer jeweiligen ersten Position zu einer jeweiligen zweiten Position zu befördern. Zu diesem Zweck umfasst das Beförderungssystem zwei oder mehr Beförderungsanordnungen mit jeweiligen Koppelanordnungen zweiter Art zur Beförderung der Beförderungsgütern. Beispielsweise können die Beförderungsgüter über eine feste oder eine lösbare Verbindung jeweils an einer entsprechenden Koppelanordnung zweiter Art angebracht werden.
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Bei den Koppelanordnungen zweiter Art handelt es sich um Supraleiteranordnungen oder Magnetanordnungen.
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Zur Beförderung der Beförderungsgüter werden die Beförderungsanordnungen von der genannten jeweiligen ersten Position zu einer jeweiligen zweiten Position bewegt. Dabei sind die Beförderungsanordnungen über die Koppelanordnungen zweiter Art kontaktlos kraftübertragend mit einer Koppelanordnung erster Art gekoppelt. Die Koppelanordnung erster Art ist dabei als Magnetanordnung oder als Supraleiteranordnung ausgebildet.
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Die kontaktlos kraftübertragende Kopplung zwischen den Koppelanordnungen zweiter Art und der Koppelanordnung erster Art beruht auf einem Flux-Pinning-Effekt zwischen einer Supraleiteranordnung und einer Magnetanordnung, bei welcher die Supraleiteranordnung in einer oder in mehrere Raumrichtungen eine festgelegte relative Positionsbeziehung zu der Magnetanordnung aufweist. Dabei ist entweder die Koppelanordnung erster Art als Magnetanordnung und die Koppelanordnungen zweiter Art als Supraleiteranordnungen ausgebildet, oder, alternativ dazu, die Koppelanordnung erster Art als Supraleiteranordnung und die Koppelanordnungen zweiter Art als Magnetanordnungen ausgebildet.
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Die Koppelanordnung erster Art bildet für sich genommen eine Trägeranordnung, oder stellt einen Teil einer Trägeranordnung dar. Die Trägeranordnung trägt über die kontaktlos kraftübertragende Kopplung die beiden Beförderungsanordnungen. Zur Beförderung der Beförderungsanordnungen wird die Trägeranordnung entsprechend bewegt.
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Dabei ist die kontaktlos kraftübertragende Kopplung vorzugsweise derart ausgebildet, dass die relative Positionsbeziehung zwischen der Koppelanordnung erster Art und den Koppelanordnungen zweiter Art in alle drei Raumrichtungen bzw. Freiheitsgrade festgelegt ist. Auf diese Weise folgen die Beförderungsanordnungen der Bewegung der Trägeranordnung.
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Aus dem Stand der Technik ist ein Beförderungssystem mit einer als Magnetbahn bzw. Magnetschiene ausgebildeten Trägeranordnung bekannt, auf deren oberer Seite eine oder mehrere Supraleiteranordnungen verschiebbar gelagert sind und entlang der Magnetbahn bzw. Magnetschiene verschoben werden können.
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Die
US 5,015,622 A beschreibt einen Linearmotor mit einem Supraleiterelement und einem mit dem Supraleiterelement kontaktlos kraftübertragend gekoppelten Magnetelement.
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Die JP H03- 243 524 A beschreibt eine Transportvorrichtung.
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Die
EP 2 070 843 A1 beschreibt ein Verfahren und Vorrichtung zum Transportieren von Objekten.
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Die JP H05- 58 451 A beschreibt eine Übertragungsausrüstung.
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Die
JP 2005 -
20 872 A beschreibt ein supraleitendes Magnetgradientschwebesystem.
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Die
US 5 251 741 A beschreibt ein Tragegerät mit einem durch Magnetkraft schwebenden Träger.
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Die JP H05- 122 807 A beschreibt eine Beförderungsvorrichtung.
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Die
JP H070 - 46 870 A beschreibt eine supraleitende magnetische Schwebevorrichtung.
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Die
JP H09 233 610 A beschreibt eine Magnetschwebebeförderungsvorrichtung.
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Die
EP 1 080 982 A1 beschreibt ein Beförderungssystem mit einem Magnetschwebeglied, das für die Lagerung zweier Transportfahrzeuge verwendet wird. Ein erstes Transportfahrzeug ist über dem Magnetschwebeglied angeordnet und ein zweites Transportfahrzeug ist unterhalb dem Magnetschwebeglied angeordnet.
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Die
WO 2015/162182 A1 betrifft einen autonom elektromagnetischen Transportträger von Lebensmittelportionen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen zu ergreifen, um bei einem Beförderungssystem der eingangs beschriebenen Art die Beförderungskapazität auf effiziente Weise zu erhöhen.
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Die genannte Aufgabe wird für ein Beförderungssystem der eingangs beschriebenen Art anhand der im Kennzeichen des Anspruchs 1 definierten Merkmale gelöst.
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Das Beförderungssystem umfasst eine Beförderungsvorrichtung, die mechanisch oder magnetisch mit der Trägeranordnung gekoppelt ist und ausgebildet ist, durch mechanische oder magnetische Wechselwirkungen eine Bewegung der Trägeranordnung zusammen mit den an der Trägeranordnung gekoppelten Beförderungsanordnungen zu bewirken.
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Eine erste Koppelanordnung zweiter Art ist auf einer ersten Seite der Koppelanordnung erster Art angeordnet und eine zweite Koppelanordnung zweiter Art ist auf einer von der ersten Seite verschiedenen zweiten Seite der Koppelanordnung erster Art angeordnet.
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Das bedeutet, dass zur Kopplung der Koppelanordnungen zweiter Art erfindungsgemäß mindestens zwei verschiedene Seiten der Koppelanordnung erster Art verwendet werden. Auf diese Weise können die Beförderungsanordnungen auf wenigstens zwei verschiedenen Seiten der Koppelanordnung erster Art bzw. der Trägeranordnung untergebracht werden, so dass die Trägeranordnung eine deutlich höhere Zahl an Beförderungsanordnungen aufnehmen kann. Die erste und zweite Beförderungsanordnung können dann gleichzeitig in gleicher oder gegensinniger Richtung auf vorzugsweise zueinander parallelen Beförderungswegen befördert werden. Folglich kann eine deutlich höhere Zahl an Beförderungsanordnungen gleichzeitig befördert werden und somit die Beförderungskapazität des Beförderungssystems auf effiziente Weise erhöht werden.
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Das Beförderungssystem umfasst eine Bearbeitungs- und/oder Behandlungsvorrichtung, wobei die erste Koppelanordnung zweiter Art unter einem ersten Abstand an die Koppelanordnung erster Art gekoppelt ist und die zweite Koppelanordnung zweiter Art unter einem von dem ersten Abstand verschiedenen zweiten Abstand an die Koppelanordnung erster Art gekoppelt ist, wobei über den jeweiligen Abstand bestimmt wird, wie weit die Beförderungsanordnungen in einen Bearbeitungsbereich hineinragen und die unterschiedlichen Abstände dazu dienen, die Beförderungsanordnungen je nach Seite unterschiedlich zu behandeln und/oder zu verarbeiten, wobei die jeweiligen Abstände auf einer Einprägung einer entsprechenden Magnetfeldgeometrie in der zugehörigen Supraleiteranordnung beruhen.
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Die kontaktlos kraftübertragende Kopplung beruht vorzugsweise auf dem sogenannten Flux-Pinning- bzw. dem Flussverankerungs-Effekt in einer Supraleiteranordnung. Bei diesem Effekt wird eine bestimmte Magnetfeldgeometrie bzw. Magnetflußrichtung während einer Abkühlung der Supraleiteranordnung auf oder unter ihre materialspezifische Sprungtemperatur durch ein von außen aufgeprägtes Magnetfeld gewissermaßen einprogrammiert oder gespeichert. Die Supraleiteranordnung nimmt dann bei Beibehaltung oder weiterer Unterschreitung der Sprungtemperatur relativ zu einem äußeren Magnetfeld, das von der Magnetanordnung bereitgestellt wird, bevorzugt diejenige Stellung ein, bei welcher die Geometrie des die Supraleiteranordnung durchdringenden Magnetfelds mit der in der Supraleiteranordnung gespeicherten Magnetfeldgeometrie am ehesten übereinstimmt. Zur Nutzung dieses Effekts eignen sich insbesondere Supraleiter zweiter Art, wie z.B. keramische Hochtemperatursupraleiter. Als Beispiele für derartige Supraleiter seien hier YBaCuO (Yttrium-Barium-Kupferoxid) und BiSrCaCuO (Bismut-Strontium-Kalzium-Kupferoxid) genannt.
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Die Einspeicherung einer Magnetfeldgeometrie in eine Supraleiteranordnung kann dadurch erfolgen, dass zunächst eine Magnetanordnung in einer gewünschten räumlichen Position gegenüber der Supraleiteranordnung angeordnet wird, wobei die Supraleiteranordnung zu diesem Zeitpunkt eine Temperatur oberhalb seiner Sprungtemperatur aufweist. Anschließend erfolgt eine Abkühlung der Supraleiteranordnung auf ihre Sprungtemperatur oder darunter, so dass die Geometrie und/oder Stärke des von der Magnetanordnung bereitgestellten Magnetfelds sinngemäß in der Supraleiteranordnung eingespeichert wird. Bei Beibehaltung der Sprungtemperatur für die Supraleiteranordnung führt eine Veränderung der räumlichen Lage der Magnetanordnung gegenüber der Supraleiteranordnung in einer oder mehreren Raumrichtungen zu Reaktionskräften, so dass eine gewünschte räumliche Beziehung in einer oder mehreren Raumrichtungen zwischen der Magnetanordnung und der Supraleiteranordnung kontaktlos aufrechterhalten werden kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Vorzugsweise handelt es sich bei der ersten und zweiten Seite um zwei entgegengesetzte Seiten der, insbesondere mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildeten, Koppelanordnung erster Art.
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Insbesondere ist die Koppelanordnung erster Art als Magnetanordnung ausgebildet und die Koppelanordnungen zweiter Art sind als Supraleiteranordnungen ausgebildet. Zweckmäßigerweise unterscheidet sich das auf der ersten Seite aus der Koppelanordnung erster Art heraustretende Magnetfeld von dem auf der zweiten Seite aus der Koppelanordnung heraustretenden Magnetfeld.
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Vorzugsweise stellt die erste Seite der Koppelanordnung die Seite des magnetischen Nordpols N der Magnetanordnung und die zweite Seite der Koppelanordnung die Seite des magnetischen Südpols S der Magnetanordnung dar.
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Insbesondere ist die Trägeranordnung als Schienenanordnung ausgebildet, die eine Beförderungsbahn definiert, und die Koppelanordnung erster Art erstreckt sich entlang der Beförderungsbahn.
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Vorzugsweise erstrecken sich die erste und zweite Seite jeweils entlang der Beförderungsbahn.
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In weiterer Ausgestaltung ist die Koppelanordnung erster Art als Magnetanordnung ausgebildet, die ein entlang der Beförderungsbahn im Wesentlichen homogenes Magnetfeld bereitstellt, so dass aufgrund der kontaktlos kraftübertragenden Kopplung die Koppelanordnungen zweiter Art entlang der Beförderungsbahn linearbeweglich gelagert sind.
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In weiterer Ausgestaltung umfasst das Beförderungssystem eine Antriebsvorrichtung, die ausgebildet ist, Beförderungsanordnungen entlang der Beförderungsbahn anzutreiben, wobei die Antriebsvorrichtung vorzugsweise ausgebildet ist, die Beförderungsanordnungen abhängig davon, auf welcher Seite der Koppelanordnung erster Art sie sich befinden, unterschiedlich anzutreiben, und/oder ausgebildet ist, jeweils nur auf der ersten Seite befindliche Beförderungsanordnungen oder nur auf der zweiten Seite befindliche Beförderungsanordnungen anzutreiben.
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Insbesondere umfasst die Koppelanordnung erster Art eine sich entlang der Beförderungsbahn erstreckende Elektromagnetanordnung, die ausgebildet ist, magnetische Wanderfelder zur Beförderung der Beförderungsanordnungen entlang der Beförderungsbahn bereitzustellen.
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Zweckmäßigerweise sind die beiden Koppelanordnungen zweiter Art unterschiedlich konditioniert, so dass sie jeweils nur entweder auf der ersten oder der zweiten Seite an die erste Koppelanordnung gekoppelt werden können.
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Vorzugsweise umfasst das Beförderungssystem eine Zuführvorrichtung, die ausgebildet ist, weitere Beförderungsanordnungen an der ersten und zweiten Seite der ersten Koppelanordnung derart vorbeizuführen, dass Beförderungsanordnungen mit jeweils entsprechend konditionierten Koppelanordnungen zweiter Art dabei eine kontaktlos kraftübertragende Kopplung mit der Koppelanordnung erster Art auf der ersten Seite oder der zweiten Seite eingehen.
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In weiterer Ausgestaltung sind die Koppelanordnungen zweiter Art als Supraleiteranordnungen ausgebildet und das Beförderungssystem umfasst eine Thermovorrichtung, die ausgebildet ist, einen Bereich, der von auf der ersten und/oder zweiten Seite befindlichen Beförderungsanordnungen durchlaufen wird, über die Sprungtemperatur der Supraleiteranordnung zu temperieren, so dass die kontaktlos kraftübertragende Kopplung einer diesen Bereich durchlaufenden Koppelanordnung zweiter Art gelöst wird.
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Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt
- 1 eine Frontansicht eines Beförderungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine Draufsicht auf das in der 1 gezeigte Beförderungssystem gemäß der in der 1 angezeigten Blickrichtung II;
- 3a eine Frontansicht eines Beförderungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei welcher die Koppelanordnungen zweiter Art jeweils an einer Nordpolseite und einer Südpolseite der Koppelanordnung erster Art angeordnet sind;
- 3b eine Frontansicht einer Variation der zweiten Ausführungsform;
- 4a eine Frontansicht eines Beförderungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform, bei welcher die Koppelanordnungen zweiter Art unter verschiedenen Abstände mit der Koppelanordnung erster Art gekoppelt sind;
- 4b eine Frontansicht einer Variation der dritten Ausführungsform;
- 5 eine Frontansicht eines Beförderungssystems gemäß einer vierten Ausführungsform, bei welcher das Beförderungssystem eine Bearbeitung- und/oder Behandlungsvorrichtung umfasst;
- 6 eine Frontansicht eines Beförderungssystems gemäß einer fünften Ausführungsform, bei welcher das Beförderungssystem eine Antriebsvorrichtung zum Antrieb der Beförderungsanordnungen relativ zur Trägeranordnung umfasst;
- 7 eine Frontansicht eines Beförderungssystems gemäß einer sechsten Ausführungsform, bei welcher das Beförderungssystem eine Beförderungsvorrichtung zur Beförderung der Trägeranordnung umfasst;
- 8 eine Draufsicht auf das in der 7 gezeigte Beförderungssystem gemäß der in der 7 angezeigten Blickrichtung VIII;
- 9 eine Frontansicht auf ein Beförderungssystem gemäß einer siebten Ausführungsform, bei welcher das Beförderungssystem eine Zuführvorrichtung umfasst;
- 10 eine Frontansicht eines Beförderungssystems gemäß einer achten Ausführungsform, bei welcher das Beförderungssystem eine Thermovorrichtung umfasst.
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In der nachstehenden Figurenbeschreibung werden für funktionsgleiche Komponenten der dargestellten Ausführungsformen jeweils gleiche Bezeichnungen verwendet, wobei auf eine mehrfache Beschreibung funktionsgleicher Komponenten verzichtet wird.
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Die 1 und 2 zeigen ein Beförderungssystem 10 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform. In der 1 ist eine Frontansicht des Beförderungssystems 10 dargestellt und in der 2 eine Draufsicht auf das Beförderungssystem 10 in Blickrichtung gemäß Pfeil II der 1.
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Das gezeigte Beförderungssystem 10 dient der Beförderung der beiden Beförderungsgüter 8 und 9 und umfasst eine Trägeranordnung 1, die exemplarisch als Koppelanordnung erster Art 2 ausgebildet ist. Alternativ bzw. zusätzlich dazu kann die Trägeranordnung auch einen hier nicht gezeigten Grundkörper aufweisen, an dem die Koppelanordnung erster Art 2 angebracht ist.
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Das Beförderungssystem 10 umfasst ferner die beiden Beförderungsanordnungen 11 und 12, die jeweils über eine Koppelanordnung zweiter Art 3 bzw. 4 verfügen, an die jeweils ein Beförderungsgut 8 bzw. 9 angebracht ist.
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Im gezeigten Beispiel sind die Beförderungsgüter 8 und 9 jeweils direkt an die Koppelanordnungen zweiter Art 3 und 4 angebracht. Alternativ können die Beförderungsgüter 8 und 9 in nicht dargestellter Weise auch indirekt - also beispielsweise über ein jeweiliges Verbindungsteil - an die Koppelanordnungen zweiter Art 3 und 4 angebracht sein.
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Die Koppelanordnung erster Art 2 ist als Magnetanordnung 16 ausgebildet und die beiden Koppelanordnungen zweiter Art 3 und 4 sind als Supraleiteranordnungen 17 ausgebildet.
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Aufgrund einer magnetischen Wechselwirkung, insbesondere aufgrund des vorstehend erläuterten Flussverankerungseffekts, ist die Koppelanordnung erster Art 2 mit beiden Koppelanordnungen zweiter Art 3, 4 kontaktlos kraftübertragend gekoppelt. Im gezeigten Beispiel handelt es sich dabei um eine kontaktlos kraftübertragende Kopplung, die eine Bewegung der Koppelanordnungen zweiter Art 3, 4 entlang einer durch die Koppelanordnung erster Art 2 definierten Beförderungsbahn 5 zulässt. Weitere translatorische oder rotatorische Freiheitsgrade sind gegebenenfalls in einem geringen Ausmaß möglich.
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Die Koppelanordnung erster Art 2 ist in diesem Fall als Schienenanordnung 6 ausgebildet und bildet beispielsweise eine Magnetbahn. Insbesondere wird dabei von der als Magnetanordnung 16 ausgebildeten Koppelanordnung erster Art 2 ein entlang der Beförderungsbahn 5 im Wesentlichen homogenes Magnetfeld bereitgestellt. Die als Supraleiteranordnungen 17 ausgebildeten Koppelanordnungen zweiter Art 3, 4 erfahren so bei Bewegung in Richtung der Beförderungsbahn 5 keine Änderung des sie durchdringenden bzw. koppelnden Magnetfelds, weswegen einer solchen Bewegung dann auch keine bzw. fast keine magnetischen Kräfte entgegenstehen. Durch die kontaktlos kraftübertragende Kopplung wird so eine linearbewegliche Lagerung der Koppelanordnungen zweiter Art 3, 4 gegenüber der Koppelanordnung erster Art 2 erzielt.
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Über die linearbewegliche Lagerung können die Beförderungsanordnungen 8 und 9 jeweils von einer ersten Position A zu einer zweiten Position B relativ zur Trägeranordnung 1 verschoben werden.
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Wie gezeigt, sind die Beförderungsanordnungen 8 und 9 dabei auf zwei verschiedenen Seiten 18 und 19 der Trägeranordnung 1 bzw. der Koppelanordnung erster Art 2 angeordnet. Dabei ist die erste Koppelanordnung zweiter Art 3 auf einer ersten Seite 18 der Koppelanordnung erster Art 2 angeordnet, und die zweite Koppelanordnung zweiter Art 4 ist auf einer von der ersten Seite 18 verschiedenen zweiten Seite 19 der Koppelanordnung erster Art 2 angeordnet. Die Beförderungsanordnungen 11 und 12 können somit parallel zueinander angeordnet und auch parallel zueinander befördert werden. Insbesondere bewegen sich die Beförderungsanordnungen 11 und 12 dabei auf zwei parallel zueinander verlaufenden Beförderungswegen 51 und 52. Die Beförderungswege 51 und 52 verlaufen parallel zu der durch die Trägeranordnung 1 definierten Beförderungsbahn 5. Vorzugsweise kreuzen sich die Beförderungswege 51 und 52 nicht.
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Dadurch, dass die Beförderungsanordnungen 11, 12 parallel zueinander entlang der Trägeranordnung 1 bewegt werden können, ist es möglich, eine höhere Anzahl an Beförderungsanordnungen 11, 12 zur gleichen Zeit entlang der Trägeranordnung 1 zu befördern, so dass hierdurch eine effiziente Erhöhung der Beförderungskapazität erzielt wird.
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Während bei dem Stand der Technik zur gleichen Zeit jeweils nur eine Seite einer Magnetanordnung Verwendung findet, indem beispielsweise nur eine Oberfläche zur Kopplung verwendet wird, werden erfindungsgemäß beide Seiten 18, 19 der Magnetanordnung 16 genutzt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Trägeranordnung 1 als eine Magnetanordnung 16 ausgebildet ist, die von beiden Seiten 18, 19 zugänglich ist. Das Beförderungssystem 10 kann dann durch eine gleichartige Nutzung der beiden Oberflächen bzw. Seiten 18, 19 zum Beispiel die doppelte Anzahl an mit Supraleitern 17 versehenen Beförderungsanordnungen 11, 12 bzw. Beförderungsgüter 8, 9 pro Zeiteinheit handhaben.
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Das gezeigte Beförderungssystem 10 kann beispielsweise in einer Fabrik eingesetzt werden, um zu bearbeitende Werkstücke von einer Bearbeitungsstation A zu einer nächsten Bearbeitungsstation B zu befördern. Die Werkstücke stellen dabei die Beförderungsgüter dar.
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Zur Kühlung der Supraleiteranordnungen 17 können eine oder mehrere entsprechende Kühleinrichtungen, wie beispielsweise ein Kryostat in dem Beförderungssystem 10 vorgesehen sein.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, sind die Beförderungsanordnungen 11 und 12 körperlich nicht verbunden, so dass sie unabhängig voneinander entlang der Trägeranordnung 1 verschoben werden können.
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In dem gezeigten Beispiel sind die Beförderungsanordnungen 11 und 12 an zwei entgegengesetzte Seiten 18 und 19 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich dazu können Beförderungsanordnungen auch an Seiten angeordnet sein, die einander nicht entgegengesetzt sind. Ferner weist die Koppelanordnung erster Art 2 im gezeigten Beispiel eine rechteckigen Querschnitt auf, und die Seiten 18 und 19 sind dabei die vor jeweiligen geraden Seitenflächen der Koppelanordnung erster Art befindlichen Bereiche. Als Seiten 18 und 19 können jedoch auch beliebige andere voneinander verschiedene Bereiche entlang des Umfangs um die Längsrichtung der Koppelanordnung erster Art dienen, solange dadurch ermöglicht wird, dass Beförderungsanordnungen zueinander parallel entlang der Beförderungsbahn 5 befördert werden können. Zudem muss der Querschnitt der Koppelanordnung erster Art 2 nicht zwingend rechteckig sein, sondern kann auch anders ausgestaltet sein. Beispielsweise kann der Querschnitt der Koppelanordnung erster Art 2 als Polygon mit drei oder mehr als vier Kanten ausgestaltet sein. Ferner kann der Querschnitt der Koppelanordnung erster Art 2 auch rund ausgestaltet sein.
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Die erste und zweite Seite 18, 19 erstrecken sich dabei entlang der Beförderungsbahn 5, so dass die Beförderungsanordnungen 11 und 12 auf diesen Seiten 18 und 19 auf jeweiligen Beförderungswegen 51, 52 entlang der gesamten Beförderungsbahn 5 befördert bzw. relativ zur Trägeranordnung 1 verschoben werden können. Vorzugsweise sind die Flächennormalen der an den Seiten 18 und 19 befindlichen Seitenflächen der Trägeranordnung 1 senkrecht zur Beförderungsbahn 5 ausgerichtet. Besonders bevorzugt entspricht eine längste Kante einer auf der jeweiligen Seite 18, 19 befindlichen Seitenfläche der Trägeranordnung 1 geometrisch der Beförderungsbahn 5.
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Wie in der 2 gezeigt, ist die Trägeranordnung 1 als eine Schienenanordnung 6 ausgebildet, die eine Beförderungsbahn 5 definiert, und die Koppelanordnung erster Art 2 erstreckt sich entlang der Beförderungsbahn 5. Wie bereits vorstehend erwähnt, ist die Koppelanordnung erster Art 2 in der ersten Ausführungsform als Magnetanordnung 16 ausgebildet. Zweckmäßigerweise bildet die Magnetanordnung 16 eine Magnetbahn. Die Magnetanordnung 16 kann dabei als ein einstückiger Permanentmagnet oder als ein einstückiges Magnetband ausgestaltet sein. Alternativ dazu kann die Magnetanordnung 16 auch eine Vielzahl entlang der Beförderungsbahn 5 angeordnete Magnetelemente, wie beispielsweise einzelne Permanentmagnete, umfassen bzw. aus diesen bestehen.
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Gemäß einer Variation der ersten Ausführungsform ist die Koppelanordnung erster Art 2 als Elektromagnetanordnung 29 ausgebildet. Die Elektromagnetanordnung 29 weist dabei insbesondere eine sich entlang der Beförderungsbahn 5 erstreckende, in den Figuren nicht dargestellte Wicklungsanordnung zur Erzeugung des vorgenannten Magnetfelds auf.
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Vorzugsweise ist die Magnetanordnung 16 bzw. die Elektromagnetanordnung 29 derart ausgebildet, dass der Magnetfluss des Magnetfelds einen magnetischen Kreis bildet, der durch beide Seiten 18 und 19 verläuft und die kontaktlos kraftübertragende Kopplung zu beiden Koppelanordnungen zweiter Art herstellt.
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Bei dem Beförderungssystem 10 gemäß der ersten Ausführungsform kann der Antrieb der Beförderungsanordnungen 11 und 12 beispielsweise über die Schwerkraft erfolgen, indem die Trägeranordnung relativ zur Gravitationsrichtung entsprechend geneigt wird. Wie untenstehend näher erläutert, kann alternativ oder zusätzlich dazu auch eine spezielle Antriebsvorrichtung bereitgestellt werden.
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Die 3a zeigt ein Beförderungssystem 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform bildet die vorstehend diskutierte erste Ausführungsform dahingehend weiter, dass die Koppelanordnung erster Art 2 explizit als Permanentmagnet bzw. Permanentmagnetanordnung ausgebildet ist, und die beiden Seiten 18 und 19 exemplarisch jeweils eine Nordpolseite bzw. Südpolseite desselben Magneten darstellen. Insbesondere stellt dabei die erste Seite 18 die Seite des magnetischen Nordpols N der Magnetanordnung 16 und die zweite Seite 19 die Seite des magnetischen Südpols S der Magnetanordnung 16 dar. Zweckmäßigerweise umfasst die Magnetanordnung 16 dabei einen Stabmagneten, und die Beförderungsanordnungen 11 und 12 sind auf den beiden entgegengesetzten Polseiten des Stabmagneten angeordnet.
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Da sich die Seiten 18 und 19 auf entgegengesetzten Polseiten befinden, unterscheidet sich das auf der ersten Seite 18 aus der Koppelanordnung erster Art 2 heraustretende Magnetfeld von dem auf der zweiten Seite 19 aus der Koppelanordnung heraustretenden Magnetfeld. Wie gezeigt, weist das Magnetfeld auf der Seite 18 von der Koppelanordnung erster Art 2 weg, während das Magnetfeld auf der Seite 19 zu der Koppelanordnung erster Art 2 hin weist.
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An dieser Stelle sei in Bezug auf die 3a und 4a kurz erwähnt, dass die gezeigten Magnetfeldlinien rein illustrativ zu verstehen sind und den Verlauf bzw. die Richtung des von der Magnetanordnung 16 erzeugten Magnetfelds nur dahingehend grob skizzieren sollen, dass es auf der Seite 18 von der Magnetanordnung 16 weg gerichtet ist und auf der Seite 19 zu der Magnetanordnung 16 hin gerichtet ist, und dass es in Richtung senkrecht zu den Seiten 18, 19 bzw. senkrecht zu der Beförderungsbahn 5 nicht konstant bzw. homogen ist.
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Dadurch, dass sich das Magnetfeld auf den beiden Seiten 18 und 19 unterscheidet, bzw. relativ zu den an den Seiten 18 und 19 befindlichen Seitenflächen unterschiedliche Ausrichtungen aufweist, können an den beiden Seiten 18 und 19 jeweils unterschiedlich konditionierte Koppelanordnungen zweiter Art 3 und 4 gekoppelt werden. Im gezeigten Beispiel verläuft das von der Magnetanordnung 16 erzeugte Magnetfeld durch die erste Koppelanordnung zweiter Art 3 in Richtung von der Magnetanordnung 16 weg, während das Magnetfeld durch die zweite Koppelanordnung zweiter Art 4 in Richtung zu der Magnetanordnung 16 hin läuft. Die jeweiligen Supraleiteranordnungen 17 können mit entsprechenden Magnetfeldern konditioniert werden, so dass die in den Supraleiteranordnungen 17 eingeprägten Magnetfeldgeometrien entweder zu der Magnetanordnung hin oder von dieser weg weisen. Je nach Konditionierung kann dann eine Supraleiteranordnung 17 bzw. die entsprechende Beförderungsanordnung 8 oder 9 nur auf einer bestimmten Seite 18 oder 19 der Trägeranordnung 1 angekoppelt werden. Auf diese Weise kann durch die Konditionierung der Supraleiteranordnungen 17 selektiv bestimmt werden, auf welcher Seite 18, 19 der Trägeranordnung 1 die zugehörigen Beförderungsanordnungen 11, 12 befördert werden sollen.
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Ein weiterer Vorteil der in der 3a gezeigten Ausführungsform besteht darin, dass derselbe Magnet die Kopplung zu beiden Koppelanordnungen zweiter Art 3 und 4 herstellt. Somit können beispielsweise durch die Nutzung nur einer Magnetbahn zwei oder mehr unabhängig voneinander nutzbare Beförderungswege 51, 52 bereitgestellt werden.
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Die 3b zeigt eine Variation der zweiten Ausführungsform. Wie der 3b entnommen werden kann, weist die Magnetanordnung 16 in ihrem Querschnitt alternierende Pole auf. Die Pole alternieren insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Beförderungsbahn 5. Die Richtung, in der die Pole alternieren, wird im Folgenden als y-Richtung bezeichnet. Ferner wird die Richtung senkrecht zur Beförderungsbahn und senkrecht zur y-Richtung als x-Richtung bezeichnet. Gemäß der in der 3b gezeigten Variation stellen die Seiten 18 und 19 die ausgehend von der Magnetanordnung 16 in x-Richtung neben der Magnetanordnung 16 befindlichen Bereiche dar. Die Beförderungsanordnungen 11 und 12 sind somit in y-Richtung links und rechts neben der Magnetanordnung 16 angeordnet.
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Alternativ zu der gezeigten Magnetanordnung 16 mit alternierenden Polen kann bei der beschriebenen Variation auch eine Magnetanordnung eingesetzt werden, die lediglich zwei Pole umfasst und deren Polausrichtung in y-Richtung verläuft.
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Die 4 zeigt ein Beförderungssystem 30 einer dritten Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform handelt es sich um eine Variante der ersten oder zweiten Ausführungsform. Die Polausrichtung der Magnetanordnung 16 bzw. das zugehörige Magnetfeld können dabei auch anders als in der 4 gezeigt ausgebildet sein. Hauptsächlich geht es bei der dritten Ausführungsform darum, dass die Beförderungsanordnungen 11 und 12 bzw. die zugehörigen Koppelanordnungen 3 und 4 unter verschiedenen Abständen 21 und 22 zu der Koppelanordnung erster Art 2 angeordnet bzw. mit dieser gekoppelt sind. Mit den Abständen 21 und 22 sind dabei insbesondere die Abstände zwischen jeweils zueinander am nächsten liegenden Seitenflächen der Koppelanordnung erster Art 2 und den Koppelanordnungen zweiter Art 3 und 4 gemeint.
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Die unterschiedliche Beabstandung der Beförderungsanordnungen 11 und 12 auf den beiden verschiedenen Seiten 18 und 19 der Koppelanordnung erster Art 2 kann insbesondere verwendet werden, um die Beförderungsanordnungen 11 und 12 je nach Seite 18 oder 19 unterschiedlich zu behandeln und/oder zu verarbeiten. Beispielsweise kann über den jeweiligen Abstand 21, 22 bestimmt werden, wie weit Beförderungsanordnungen 11 bzw. 12 in einen Bearbeitungsbereich eindringen bzw. hineinragen. Die jeweilige Beabstandung einer Beförderungsanordnung 11 bzw. 12 zu der Koppelanordnung erster Art 2 kann über eine Einprägung einer entsprechenden Magnetfeldgeometrie in der zugehören Supraleiteranordnung 17 erzielt werden. Wie in der 4 illustrativ gezeigt ist, unterscheidet sich die Geometrie des die Supraleiteranordnung 17 der Koppelanordnung zweiter Art 3 durchdringenden Magnetfeldabschnitts von dem Magnetfeldabschnitt, der die Supraleiteranordnung 17 der Koppelanordnung zweiter Art 4 durchdringt. Werden diese beiden Magnetfeldgeometrien beispielsweise in der vorstehend beschriebenen Weise in die Supraleiteranordnungen 17 eingeprägt, so werden diese stets dazu tendieren, eine Position einzunehmen, bei der die eingeprägte Geometrie mit der Geometrie des sie durchdringenden Magnetfeldabschnitts übereinstimmt, und auf diese Weise die jeweilige Beabstandung einnehmen. Dabei ist es von Vorteil, wenn das Magnetfeld in der Abstandsrichtung bzw. in der Richtung, in der die Abstände 21 und 22 definiert sind, nicht homogen ist.
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Die 4b zeigt eine Variation der dritten Ausführungsform. Bei dieser Variation ist die Magnetanordnung 16 wie in der 3b ausgebildet, und die Beförderungsanordnungen 11 und 12 sind wie in der 3b in y-Richtung rechts und links neben der Magnetanordnung 16 angeordnet.
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Alternativ zu der gezeigten Magnetanordnung 16 mit alternierenden Polen kann bei der beschriebenen Variation auch eine Magnetanordnung eingesetzt werden, die lediglich zwei Pole umfasst und deren Polausrichtung in y-Richtung verläuft.
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Die 5 zeigt ein Beförderungssystem 40 einer vierten Ausführungsform. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von den anderen Ausführungsformen insbesondere durch die hier vorgesehene Bearbeitungs- und/oder Behandlungsvorrichtung 25. Diese kann selbstverständlich auch in Kombination mit den anderen Ausführungsformen eingesetzt werden.
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Bei der Bearbeitungs- und/oder Behandlungsvorrichtung 25 handelt es sich beispielsweise um eine Vorrichtung zur physikalischen und/oder chemischen Oberflächenbearbeitung.
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Wie in der 5 gezeigt, weist die Bearbeitungs- und/oder Behandlungsvorrichtung 25 auf jeder Seite 18 und 19 einen jeweiligen Bearbeitungs- und/oder Behandlungsabschnitt 38 auf, um die dort befindliche erste Beförderungsanordnung 11 und/oder die zweite Beförderungsanordnung 12 einer entsprechenden Bearbeitung und/oder Behandlung zu unterziehen.
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Insbesondere ist die Bearbeitungs- und/oder Behandlungsvorrichtung 25 ausgebildet, die Beförderungsgüter 8, 9 abhängig davon, auf welcher Seite der ersten Koppelanordnung 2 sie sich befinden, unterschiedlich zu bearbeiten und/oder zu behandeln, und/oder ausgebildet, jeweils nur auf der ersten Seite 18 befindliche Beförderungsgüter 8 oder nur auf der zweiten Seite befindliche Beförderungsgüter 9 zu bearbeiten und/oder zu behandeln.
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Die 6 zeigt ein Beförderungssystem 40 einer fünften Ausführungsform. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von den anderen Ausführungsformen insbesondere durch die hier vorgesehene Antriebsvorrichtung 28. Diese kann selbstverständlich auch in Kombination mit den anderen Ausführungsformen eingesetzt werden.
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Die Antriebsvorrichtung 28 ist ausgebildet, Beförderungsanordnungen 11, 12 entlang der Beförderungsbahn 5 anzutreiben. Zu diesem Zweck sind an der Antriebsvorrichtung 28 beispielsweise jeweilige Spulenanordnungen 14 vorgesehen, die Magnetfelder bereitstellen, mit denen auf an den Beförderungsanordnungen 11 und 12 angebrachte Permanentmagnete 15 Betätigungskräfte ausgeübt werden können, so dass sich die Beförderungsanordnungen 11 und 12 relativ zur Trägeranordnung 1 bewegen.
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Zweckmäßigerweise ist die Antriebsvorrichtung 28 ausgebildet, die Beförderungsanordnungen 11, 12 abhängig davon, auf welcher Seite der Koppelanordnung erster Art 2 sie sich befinden, unterschiedlich anzutreiben, und/oder ausgebildet, jeweils nur auf der ersten Seite 18 befindliche Beförderungsanordnungen 11 oder nur auf der zweiten Seite 19 befindliche Beförderungsanordnungen 12 anzutreiben.
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Die 7 und 8 zeigen ein Beförderungssystem 60 gemäß einer sechsten Ausführungsform. In der 7 ist eine Frontansicht des Beförderungssystems 60 dargestellt und in der 8 eine Draufsicht auf das Beförderungssystem 60 in Blickrichtung gemäß Pfeil VIII der 1.
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Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von den anderen Ausführungsformen insbesondere durch die hier vorgesehene Beförderungsvorrichtung 31. Diese kann selbstverständlich auch in Kombination mit den anderen Ausführungsformen eingesetzt werden. Ferner weist die sechste Ausführungsform insbesondere gegenüber der ersten Ausführungsform die Besonderheit auf, dass die Trägeranordnung hier nicht unbedingt als Schienenanordnung ausgebildet ist und somit auch nicht unbedingt die Beförderungsbahn definiert.
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Vorzugsweise sind in der sechsten Ausführungsform die Koppelanordnungen 2, 3 und 4 derart kontaktlos kraftübertragend miteinander gekoppelt, dass die relative Positionsbeziehung zwischen der Koppelanordnung erster Art 2 und den Koppelanordnungen zweiter Art 3 und 4 in allen drei Raumrichtungen festgelegt ist. Auf diese Weise folgen die Beförderungsanordnungen 11, 12 der Bewegung der Trägeranordnung 1. Zur Bewegung der Trägeranordnung 1 ist nun gemäß der sechsten Ausführungsform im Beförderungssystem 60 eine Beförderungsvorrichtung 31 vorgesehen, die mit der Trägeranordnung 1 gekoppelt ist und ausgebildet ist, durch Beaufschlagung entsprechender Kräfte eine Bewegung der Trägeranordnung 1 zusammen mit den an der Trägeranordnung 1 gekoppelten Beförderungsanordnungen 11 und 12 zu bewirken.
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In dem in den 7 und 8 gezeigten Beispiel umfasst die Beförderungsvorrichtung 31 dabei ein Koppelelement 26, das mit der Trägeranordnung 1 mechanisch gekoppelt bzw. an dieser befestigt ist. Das mechanische Koppelelement 26 ist relativ zu der Beförderungsvorrichtung 31 entlang der Beförderungsbahn 5 verfahrbar, indem es beispielsweise von einem in der Beförderungsvorrichtung 31 vorgesehenen Linearantrieb entsprechend betätigt wird. Über die mechanische Kopplung zu der Trägeranordnung 1 und über die kontaktlos kraftübertragende Kopplung zu den Beförderungsanordnungen 11 und 12 können diese durch ein Verfahren des Koppelelements 26 entlang der Beförderungsbahn 5 befördert werden. Insbesondere bewegen sich die Beförderungsanordnungen 11 und 12 dabei auf jeweiligen parallel zur Beförderungsbahn 5 verlaufenden Beförderungswegen 51 und 52. Da auch in diesem Fall auf beiden Seiten 8 und 9 der Koppelanordnung erster Art 2 jeweilige Beförderungsanordnungen 11, 12 befördert werden, wird die eingangs genannte Aufgabe einer erhöhten Beförderungskapazität auch insbesondere von dieser Ausführungsform gelöst.
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Die 9 zeigt ein Beförderungssystem 70 gemäß einer siebten Ausführungsform. Im Unterschied zu den anderen Ausführungsformen ist bei der siebten Ausführungsform eine Zuführvorrichtung 32 vorgesehen. Die Zuführvorrichtung 32 ist ausgebildet, weitere Beförderungsanordnungen 33 an der ersten und zweiten Seite 18, 19 der ersten Koppelanordnung 2 derart vorbeizuführen, dass Beförderungsanordnungen 33 mit jeweils entsprechend konditionierten Koppelanordnungen zweiter Art 3, 4 dabei eine kontaktlos kraftübertragende Kopplung mit der Koppelanordnung erster Art 2 auf der ersten Seite 18 oder der zweiten Seite 19 eingehen. Insbesondere ist die Zuführvorrichtung 32 dabei als Förderband ausgebildet, das beide Seiten 18, 19 der Trägeranordnung 1 umläuft.
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Die 10 zeigt ein Beförderungssystem 80 gemäß einer achten Ausführungsform. Die achte Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere von den anderen Ausführungsform dadurch, dass das Beförderungssystem 80 eine Thermovorrichtung 34 umfasst, die ausgebildet ist, einen Bereich 35, der von auf der zweiten Seite 19 befindlichen Beförderungsanordnungen 12, 37 durchlaufen wird, über die Sprungtemperatur der Supraleiteranordnung zu temperieren, so dass die kontaktlos kraftübertragende Kopplung einer diesen Bereich durchlaufenden Koppelanordnung zweiter Art 4 gelöst wird.
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Die Thermovorrichtung 34 ist dabei beispielsweise als Temperiereinrichtung, vorzugsweise Kühleinrichtung, ausgebildet, die eine Vielzahl von parallel zu der Beförderungsbahn 5 angeordnete Temperierelemente 34, vorzugsweise Kühlelemente, umfasst. Durch selektive Ansteuerung dieser Temperierelemente 34 kann ein bestimmter Bereich 35 entlang der Beförderungsbahn 5 auf eine Temperatur oberhalb der Sprungtemperatur der Supraleiteranordnung 17 temperiert werden, so dass in diesem Bereich 35 die Kopplung zwischen einer Beförderungsanordnung 37 und der Trägeranordnung 1 gelöst wird, und die Beförderungsanordnung 37 beispielsweise durch die Schwerkraft von der Trägeranordnung 1 entfernt wird bzw. ihren Beförderungsweg verlässt.
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In den vorstehend diskutierten Ausführungsformen ist die Koppelanordnung erster Art als Magnetanordnung ausgebildet und die Koppelanordnungen zweiter Art sind als Supraleiteranordnungen ausgebildet. Alternativ dazu kann in den Ausführungsformen auch die Koppelanordnung erster Art als Supraleiteranordnung ausgebildet sein und die Koppelanordnungen zweiter Art können als Magnetanordnungen ausgebildet sein.
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Die vorstehend beschriebenen, über den Gegenstand des Anspruchs 1 hinausgehenden Merkmale sind nicht nur in ihrem oben gezeigten, beispielhaften Kontext zu verstehen, sondern sind selbstverständlich auch jeweils einzeln und unabhängig voneinander mit anderen hier beschriebenen Merkmalskombinationen kombinierbar, um die mit den jeweiligen Merkmalen zusammenhängenden zusätzlichen Vorteile zu erzielen.
