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Vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit. Die Antriebseinheit wird beispielsweise in einem Ladeboden zum Bewegen von Gegenständen oder in einer mobilen Einheit zum Bewegen der mobilen Einheit verwendet.
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Aus dem Stand der Technik sind Ladeböden bekannt, auf denen mehrere Walzen angeordnet sind, so dass ein zu ladender Gegenstand auf dem Ladeboden bewegt werden kann.
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Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Antriebseinheit anzugeben, die möglichst kompakt aufgebaut ist und eine Bewegung in einer Ebene in beliebige Richtungen ermöglicht.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
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Somit wird die Aufgabe gelöst durch eine Antriebseinheit. Die Antriebseinheit umfasst ein Gehäuse. An der Antriebseinheit bzw. dem Gehäuse sind zur Beschreibung der Erfindung eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse definiert. Die drei Achsen stehen jeweils senkrecht zueinander. Die z-Achse ist vorzugsweise die vertikale Achse. Entsprechend spannen die x- und y-Achse eine horizontale Ebene auf.
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In dem Gehäuse befindet sich ein drehbar gelagerter Ring. Der Ring ist relativ zum Gehäuse um die z-Achse drehbar und entsprechend gegenüber dem Gehäuse gelagert. Beispielsweise ist der Ring im Gehäuse über Wälzkörper oder Gleitflächen gelagert.
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In dem Ring befindet sich eine Kugel. Die Kugel ist relativ zum Ring um jede beliebige Achse und somit in alle Richtungen drehbar. Insbesondere ist die Kugel ausschließlich durch Auflage ihrer Oberfläche auf entsprechenden Lagerflächen (beispielsweise Walzen) gelagert und im Ring befestigt. Die Kugel ist zum Wälzen auf einem Gegenstand oder auf einer Lauffläche ausgebildet. Wird die Antriebseinheit in einer Auflagefläche, insbesondere in einem Ladeboden, verwendet, so kann auf der Kugel ein zu ladender Gegenstand angeordnet werden. Durch Drehen der Kugel wird der Gegenstand bewegt. Befindet sich die Antriebseinheit in einer „mobilen Einheit“, so ist die Antriebseinheit zum Bewegen dieser mobilen Einheit vorgesehen. Entsprechend wälzt dann die Kugel auf einer Lauffläche, beispielsweise einer Straße.
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Die Antriebseinheit umfasst ferner eine Kugeldreheinheit. Diese Kugeldreheinheit ist zum motorischen Drehen der Kugel ausgebildet. Beispielsweise umfasst die Kugeldreheinheit einen Elektromotor zum Drehen der Kugel.
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Durch Drehen der Kugel erfolgt der Antrieb des zu bewegenden Gegenstandes bzw. der Antrieb der mobilen Einheit. Dabei kann die Kugeldreheinheit so ausgebildet sein, dass sie die Kugel nur zur Drehung um eine bestimmte Achse antreibt. Die Richtung der Bewegung kann durch Drehen des Rings relativ zum Gehäuse gesteuert werden. So wird durch Drehen des Rings die gesamte Kugel, vorzugsweise samt Kugeldreheinheit, in die richtige Richtung gedreht.
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Bevorzugt umfasst die Antriebseinheit mehrere im Ring drehbar gelagerte Walzen. Insbesondere sind genau drei Walzen vorgesehen. Die Kugel ist an den Walzen gelagert. Bei Verwendung der Antriebseinheit in der Auflagefläche, insbesondere im Ladeboden, ist insbesondere vorgesehen, dass die Walzen unter der Kugel angeordnet sind, so dass die Kugel auf den Walzen aufliegt.
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Die Walzen sind gegenüber dem Ring drehbar gelagert und dienen somit zur drehbaren Aufnahme der Kugel.
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Bevorzugt sind drei der Walzen zu einem Dreieck angeordnet, so dass die Kugel an drei Seiten an den Walzen gelagert werden kann.
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Die Kugeldreheinheit ist insbesondere dazu ausgebildet, zumindest eine der Walzen motorisch anzutreiben. Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass ein Elektromotor in eine der Walzen integriert ist und dadurch die Walze antreibt.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Antriebseinheit eine Ringdreheinheit zum motorischen Drehen des Rings umfasst. Der Ring wird mittels der Ringdreheinheit relativ zum Gehäuse um die z-Achse gedreht. Insbesondere umfasst die Ringdreheinheit einen Elektromotor, der zum Drehen des Rings angeordnet ist.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Antriebseinheit eine Versenkeinheit umfasst. Die Versenkeinheit ist zum motorischen Bewegen der Kugel, und gegebenenfalls weiterer Bestandteile, parallel zur z-Achse ausgebildet. Durch die Versenkeinheit kann die Kugel in die Auflagefläche bzw. in die mobile Einheit hineinbewegt werden, wodurch sich ein inaktiver Zustand ergibt, bei dem die Kugel nicht mehr zum Antrieb genutzt werden kann.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der Ring relativ zum Gehäuse parallel zur z-Achse bewegbar ist und dementsprechend die Versenkeinheit zum motorischen Bewegen des Rings relativ zum Gehäuse parallel zur z-Achse ausgebildet ist.
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Alternativ dazu ist bevorzugt vorgesehen, dass die Walzen relativ zum Ring parallel zur z-Achse bewegbar sind und die Versenkeinheit zum motorischen Bewegen der Walzen relativ zum Ring parallel zur z-Achse ausgebildet ist.
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Bei der durch die Versenkeinheit ausgeführten Bewegung, sei es der Bewegung des Rings oder der Walzen, handelt es sich insbesondere um eine lineare Verschiebebewegung parallel zur z-Achse.
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Die Erfindung umfasst ferner eine Auflageanordnung. Diese Auflageanordnung umfasst eine Auflagefläche und mehrere der Antriebseinheiten. Die Auflagefläche ist insbesondere teil eines Ladebodens. Alternativ hierzu kann die Auflagefläche beispielsweise auch ein Maschinentisch sein, auf dem ein entsprechender Gegenstand zu bewegen bzw. zu positionieren ist. Aber auch ein sonstiger Boden, beispielsweise in einem Regalsystem, kann diese Auflagefläche bilden. Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass auf der Auflagefläche mehrere der Antriebseinheiten verteilt sind. Es ist vorgesehen, dass der zu bewegende Gegenstand auf möglichst vielen Kugeln aufliegt, wobei Gruppen von Antriebseinheiten oder jeder Antriebseinheit einzeln ansteuerbar ist/sind.
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Ferner umfasst die Erfindung ein Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Zug, ein Schiff oder ein Flugzeug handeln. Das Fahrzeug umfasst einen Ladeboden, der als die oben beschriebene Auflageanordnung ausgebildet ist. Der Ladeboden befindet sich beispielsweise im Kofferraum des Personenkraftwagens. Der Ladeboden weist die beschriebene Auflageanordnung, also die Kombination aus Auflagefläche und mehreren Antriebseinheiten, auf.
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Insbesondere bei der Verwendung der Auflageanordnung wird die optionale Versenkeinheit verwendet, um die Kugel in vertikaler Richtung in die Auflagefläche zu versenken. Dadurch verliert der zu bewegende Gegenstand den Kontakt mit den Kugeln und liegt sicher auf der Auflagefläche auf.
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Bei einem zweiten Anwendungsfall wird die Antriebseinheit in einer als „mobile Einheit“ beschriebenen Vorrichtung verwendet. Die mobile Einheit steht stellvertretend für jegliche Einheiten mit eigenständigem Antrieb, beispielsweise Fahrzeuge, Roboter, Transportvorrichtungen usw. In dieser mobilen Einheit befindet sich zumindest eine der Antriebseinheiten. Vorzugsweise sind mehrere der Antriebseinheiten vorgesehen. Insbesondere ragt dabei die Kugel der jeweiligen Antriebseinheit auf der Unterseite der mobilen Einheit nach außen und liegt auf einer Lauffläche auf. Diese Lauffläche ist beispielsweise ein Boden oder eine Straße. Durch Drehen der Kugel mittels der Kugeldreheinheit kann die mobile Einheit relativ zu der Lauffläche bewegt werden.
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Auch bei der mobilen Einheit kann die Versenkeinheit zur Anwendung kommen, um die Kugel in die mobile Einheit zu versenken, wodurch dann die Kugel keinen Kontakt mehr zur Lauffläche hat.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit für beide Ausführungsbeispiele,
- 2 eine erfindungsgemäße Auflageanordnung mit erfindungsgemäßer Antriebseinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
- 3 eine erfindungsgemäße mobile Einheit mit erfindungsgemäßer Antriebseinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Im Folgenden wir anhand von 1 eine Antriebseinheit 1 für beide Ausführungsbeispiele beschrieben. 2 zeigt eine Auflageanordnung 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 3 zeigt eine mobile Einheit 30 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. In beiden Ausführungsbeispielen sind gleiche bzw. funktional gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in schematischer Ansicht, dass die Antriebseinheit 1 ein Gehäuse 2 umfasst. In diesem Gehäuse ist ein Ring 3 drehbeweglich gelagert. Der Ring 3 ist relativ zum Gehäuse 2 um die z-Achse drehbeweglich. Die z-Achse steht hierbei vorzugsweise senkrecht. Entsprechend stehen die x- und y-Achsen vorzugsweise horizontal.
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Im Inneren des Rings 3 befindet sich eine Kugel 4. Die Kugel 4 ist um jegliche Achse drehbar. Hierzu ist die Kugel 4 mit drei im Dreieck angeordneten Walzen 5 gelagert.
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Die Walzen 5 sind relativ zum Ring 3 drehbeweglich gelagert. Insbesondere sind die Walzen 5 an dem Ring 3 befestigt. Entsprechend drehen sich die Walzen 5 zusammen mit dem Ring 3 um die z-Achse.
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Mittels einer Kugeldreheinheit 6 ist eine der Walzen 5 drehbar. Hierzu ist beispielsweise in der Walze 5 ein Elektromotor der Kugeldreheinheit 6 angeordnet. Durch Drehen dieser Walze 5 wird auch die Kugel 4 in Rotation versetzt.
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Ferner zeigt 1 rein schematisch eine Ringdreheinheit 7, die beispielsweise mit einem Elektromotor den Ring 3 relativ zum Gehäuse 2 zur Drehung um die z-Achse antreibt.
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Darüber hinaus kann die Antriebseinheit 1 eine Versenkeinheit 8 (2 und 3) aufweisen. Die Versenkeinheit 8 dient zum Bewegen der Kugel 4 relativ zum Gehäuse 2 entlang der z-Achse. In den gezeigten Ausführungsbeispielen wird hierzu der Ring 3 samt den Walzen 5 und der Kugel 4 mittels der Versenkeinheit 8 relativ zu dem Gehäuse 2 parallel zur z-Achse bewegt.
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Hierzu ist beispielsweise vorgesehen, dass der Ring 3 im Gehäuse 2 linear beweglich gelagert ist und die Versenkeinheit 8 einen entsprechenden elektrischen Antrieb zum Bewegen des Rings 3 parallel zur z-Achse aufweist.
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2 zeigt die Auflageanordnung 20. Diese umfasst eine Auflagefläche 21 und mehrere der Antriebseinheiten 1. Die Antriebseinheiten 1 sind hier in die Auflagefläche 21 eingelassen. Das Gehäuse 2 kann dabei auch integraler Bestandteil der Auflagefläche 21 sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Auflageanordnung 20 ein Ladeboden eines Fahrzeugs ist.
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2 verdeutlicht, dass mittels der Antriebseinheit 1 ein Gegenstand 22 in der x-y-Ebene durch Rotation der Kugel 4 bewegt werden kann. Da der Ring 3 um die z-Achse drehbar ist, kann über die Kugel 4 der Gegenstand 22 in jede beliebige Richtung der x-y-Ebene bewegt werden.
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Mittels der Versenkeinheit 8 kann die Kugel 4 nach unten verfahren werden, wodurch der Gegenstand 22 auf der Auflagefläche 21 aufliegt.
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3 zeigt den Anwendungsfall mit einer mobilen Einheit 30. Die mobile Einheit 30 weist eine oder mehrere der Antriebseinheiten 1 auf. Zum Bewegen der mobilen Einheit 30 ragt die Kugel 4 unten aus der mobilen Einheit hinaus und rollt auf einer Lauffläche 31 ab. Das Gehäuse 2 kann dabei auch integraler Bestandteil der mobilen Einheit 30 sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebseinheit
- 2
- Gehäuse
- 3
- Ring
- 4
- Kugel
- 5
- Walzen
- 6
- Kugeldreheinheit
- 7
- Ringdreheinheit
- 8
- Versenkeinheit
- 20
- Auflageanordnung
- 21
- Auflagefläche
- 22
- Gegenstand
- 30
- mobile Einheit
- 31
- Lauffläche
