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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung
elektrischer Energie von mindestens einem elektrische Energie führenden
Energiekabel, welches entlang einer stationären Schiene eines Bewegungssystemes
verlegt ist, auf ein entlang der Schiene verfahrbares bewegliches
Element, das einen mit dem Energiekabel induktiv zusammenwirkenden Übertragungskopf
aufweist, mit mindestens einem an der Schiene lösbar befestigten Tragelement,
das eine Aufnahme für
das Energiekabel aufweist.
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Bewegungssysteme
der hier interessierenden Art sind in unterschiedlichster Ausführungsform bekannt.
Ein prominentes Beispiel hierfür
sind Elektrohängebahnen,
bei denen sich die einzelnen Wagen, an einer Tragschiene hängend, entlang
der Tragschiene motorisch angetrieben bewegen. In all diesen Fällen ist
es erforderlich, die zum Betreiben, insbesondere zum Antreiben,
des beweglichen Elementes erforderliche elektrische Energie von
einem stationären
Energiekabel, welches entlang der Schiene verlegt ist, auf das bewegliche
Element zu übertragen.
Bisher geschieht dies überwiegend durch
Schleifkontakte, die an dem beweglichen Element angebracht sind
und entlang einer von außen her
zugänglichen
stationären
Stromschiene, die als Energiekabel dient, schleifen. Nachteilig
dabei ist, daß eine
Funkenbildung nicht immer zuverlässig
verhindert werden kann, was insbesondere in explosionsgefährdeten
Umgebungen nicht akzeptabel ist. Darüber hinaus wird durch den Schleifkontakt
ein Abrieb erzeugt, der in manchen Anwendungsgebieten, insbesondere
in der Lackiertechnik, ebenfalls nicht toleriert werden kann.
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Aus
diesen Gründen
gibt es auch Bewegungssysteme der oben genannten Art, bei welchen die
elektrische Betriebsenergie von dem stationären Energiekabel auf das bewegliche
Element induktiv, also berührungslos, übertragen
wird. In diesem Falle wird eine Funkenbildung ebenso wie ein verschmutzender
Abrieb zuverlässig
vermieden. Bei diesen Systemen stellt sich jedoch die Frage, wie
das Energiekabel an der Führungsschiene
verlegt werden kann. Bei bekannten, berührungslos Energie übertragenden
Bewegungssystemen geschieht dies mit Hilfe einer Vielzahl von einzelnen
Clips, die in Abständen
von etwa 15 cm elastisch an der Schiene verrastet werden. Die einzelnen
Clips haben Durchführungsöffnungen,
durch welche das Energiekabel "hindurchgefädelt" werden muß. Dieses "Hindurchfädeln" ist eine Arbeit,
die von Hand erfolgen muß und erheblichen
Aufwand mit sich bringt. Darüber
hinaus entstehen zwischen den einzelnen Clips durchhängende Schlaufen
des Energiekabels, die unter ungünstigen
Umständen
in Berührung
mit den Übertragungsköpfen der
vorbeifahrenden beweglichen Elemente geraten und dabei verschleissen
können.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, mit welcher eine präzise und Verschleiß vermeidende,
dabei aber einfache Verlegung des Energiekabels möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß das
Tragelement ein sich entlang im wesentlichen der gesamten Schiene
erstreckendes Tragprofil ist, das mindestens eine zu einer Seite hin
offene rinnenartige Aufnahme aufweist, in welcher ein Energiekabel
verlegt ist.
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Erfindungsgemäß wird also
nicht eine Vielzahl von diskreten Tragteilen eingesetzt, die in
Abstand voneinander an der Schiene verrastet werden. Vielmehr wird
ein strangartiges, als Meterware lieferbares Tragprofil verwendet.
Sofern dieses Tragprofil aus praktischen Gründen in Stücke endlicher Länge unterteilt
ist, werden diese an der Schiene stumpf aneinandergesetzt, so daß letztentlich
funktional ein durchgehendes Tragprofil entsteht. Auch die Aufnahme
für das
Energiekabel ist auf diese Weise durchgängig; es gibt keine Unterbrechungen,
an denen das Energiekabel schlaufenartig durchhängen könnte. Das Einführen des
Energiekabels in die Aufnahme ist mühelos möglich, da es von der offenen
Seite her in die Aufnahme eingebracht werden kann, ohne daß ein "Einfädeln" erforderlich wäre. Die
präzise
Führung
des Energiekabels, die auf diese Weise erreicht wird, ist auch optisch
ansprechender als diejenige beim Stande der Technik.
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Zweckmäßigerweise
besitzt das Tragprofil zwei parallel verlaufende Aufnahmen, in denen
jeweils ein Energiekabel verlegt ist. Dies entspricht der Tatsache,
daß bei
Bewegungssystemen der hier interessierenden Art im allgemeinen Mehrphasen-Stromquellen
eingesetzt werden. In den beiden Aufnahmen können also Energiekabel verlegt
werden, die unterschiedlichen Phasen der Mehrphasen-Stromquelle entsprechen.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können
auch berührungslos
Daten zwischen einem Datenbus, der sich entlang der stationären Schiene
erstreckt, und dem beweglichen Element ausgetauscht werden. Hierzu
dient eine Ausfüh rungsform,
bei welcher das Tragprofil mindestens eine rinnenartige Aufnahme
aufweist, in welcher ein Datenbus verlegt ist. Die Vorteile bei
der Verlegung dieses Datenbusses entsprechen vollständig denjenigen,
die oben für
das Energiekabel erläutert
wurden.
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Die
Ausnehmungen können
jeweils am Ende eines Auslegers angeordnet sein, welcher sich von einem
mittleren Steg des Tragprofils weg erstreckt. Auf diese Weise kann
der Übertragungskopf
das Energiekabel bzw. den Datenbus gut über-, unter- bzw. umgreifen
und so eine gute energetische Ankopplung gewährleisten.
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Der
Ausleger kann dabei zwei parallele Schenkel aufweisen, die an ihrem
von dem mittleren Steg abgewandten Rand durch die Aufnahme miteinander
verbunden sind. Diese Ausgestaltung der Erfindung kommt mit wenig
Material aus und macht es möglich,
den Ausleger nach Bedarf mehr oder weniger flexibel zu machen.
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Wenn,
wie dies bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
der Fall ist, die Schenkel eines Auslegers parallel zur Erstreckungsrichtung
des Tragprofils verlaufende Ausbuchtungen aufweist, kann hierdurch
eine besondere Flexibilität der
Schenkel um eine definierte Biegeachse gewährleistet werden, die bei einer
elastischen Verrastung des Tragprofiles an der Schiene hilfreich
sein kann.
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Aus
demselben Grunde ist es möglich,
die dem mittleren Steg des Tragprofils benachbarten Ränder eines
Auslegers nicht direkt miteinander zu verbinden. Die beiden Schenkel
des Auslegers können
dann bei der elastischen Verformung auseinander- oder zusammengebogen
werden.
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In
die Ausbuchtungen kann ein die beiden Schenkel miteinander verbindendes
Versteifungsprofil einschiebbar sein. Dieses wird dann angebracht, wenn
das Tragprofil an der Schiene verrastet ist und deshalb keine große Flexibilität des Tragprofils
mehr benötigt
wird.
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Alternativ
zu dem einschiebbaren Versteifungsprofil kann die Anordnung so sein,
daß an
einem der beiden Schenkel eine Klappe scharnierartig angelenkt ist,
welche in einer bestimmten Schwenkstellung in eine Ausnehmung des
anderen Schenkels einrastbar ist und in dieser Schwenkstellung die
beiden Schenkel miteinander verbindet.
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Wird
ein verhältnismäßig starrer
Ausleger gewünscht,
können
die dem mittleren Steg des Tragprofils benachbarten Ränder des
Auslegers direkt miteinander verbunden werden.
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Bevorzugt
wird schließlich,
wenn das Tragprofil beidseits des mittleren Stegs einen Rastschenkel
aufweist, dessen Rand unter elastischer Verformung des Tragprofils
in eine nutartige Ausnehmung der Schiene einrastbar ist. Das so
ausgestaltete Tragprofil läßt sich
leicht in großen
Stücken
an der Schiene einrasten.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es
zeigen
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1:
einen Ausschnitt aus einer Elektrohängebahn zum Transport von Fahrzeugkarosserien;
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2:
in vergrößertem Maßstab einen Schnitt
durch die Tragschiene der Elektrohängebahn von 1 mit
daran angebrachter Vorrichtung zur berührungslosen Energieübertragung
auf die einzelnen Wagen der Elektrohängebahn;
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3:
eine der 2 ähnliche Ansicht eines zweiten
Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In 1 ist
ein Ausschnitt aus einer Elektrohängebahn insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehen.
Die Elektrohängebahn 1 umfasst
eine beispielsweise durch eine Stahlkonstruktion oberhalb des Raumbodens
gehaltene Tragschiene 2, an welcher eine Vielzahl von Wagen 3 verfahrbar
ist. Jeder Wagen 3 umfasst zwei Fahrwerke 4, 5 mit
Rädern 6, 7,
die auf der Oberseite der Tragschiene 2 abrollen. Die Räder 6 jeweils
eines Fahrwerkes 4 eines Wagens 3 sind durch einen
Elektromotor 8 angetrieben.
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An
den Fahrwerken 4, 5 jeden Wagens 3 ist ein
Traggestell 9 abgehängt,
welches eine Aufnahmeplattform 10 für den zu transportierenden
Gegenstand, im dargestellten Beispiel eine Fahrzeugkarosserie 11,
besitzt.
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Entlang
der in 1 dem Betrachter zugewandten Seitenfläche der
Fahrschiene 2 ist eine Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung
der insbesondere zum Betreiben der Elektromotoren 8 erforderlichen
elektrischen Energie angeordnet, die insgesamt das Bezugszeichen 12 trägt.
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Zur
näheren
Beschreibung dieser Vorrichtung 12 wird nunmehr auf 2 Bezug
genommen. In dieser ist im Schnitt und in vergrößertem Maßstab die Tragschiene 2 der
Elektrohängebahn 1 wieder
zu erkennen. Die Vorrichtung 12 befindet sich auf der rechten
Seite der Tragschiene 2 in 2 und umfasst
ein Kunststoff-Trageprofil,
das insgesamt mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet ist.
Dieses Kunststoff-Tragepofil 13 ist als Meterware ausgebildet
und erstreckt sich durchgehend entlang der Seitenfläche der
Tragschiene 2. Einzelne Segmente des Tragprofiles 13 sind
stumpf aneinandergesetzt.
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Das
Tragprofil 13 besitzt einen mittleren Steg 14,
der etwa parallel zur Seitenfläche
der Tragschiene 2 verläuft
und an den oben und unten jeweils ein Rastschenkel 15 bzw. 16 angeformt
ist. Die Ebenen der Rastschenkel 15, 16 verlaufen
unter spitzem Winkel zur Ebene des mittleren Steges 14 des
Tragprofiles 13. Ihre Ränder
sind durch Rastwulste 17, 18 verdickt, welche
in entsprechende Ausnehmungen 19, 20 an der Tragschiene 2 eingreifen.
Der Abstand zwischen den Ausnehmungen 19 und 20 der
Tragschiene 2 und die Dimensionen des Tragprofiles 13 sind
so aufeinander abgestimmt, daß in
der in 2 dargestellten Montagestellung das Tragprofil 13 elastisch
verformt und so insgesamt in die Tragschiene 2 "eingeclipst" ist.
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An
den mittleren Steg 14 des Tragprofils 13 ist im
oberen und unteren Endbereich jeweils ein Ausleger 21, 22 angeformt,
der flansch- bzw. rippenartig etwa horizontal von dem mittleren
Steg 14 in Richtung weg von der Tragschiene 2 auskragt.
Der obere Ausleger 21 umfasst zwei Schenkel 21a, 21b, die
an ihrem äußeren Ende
durch eine rinnenförmige Aufnahme 23 für ein Energiekabel 24 verbunden sind.
Im unteren Bereich wird die Aufnahme 23 durch eine im Querschnitt
kreisbogenförmige
Fläche
begrenzt, die einen Winkel von etwasmehr als 180° einschließt und deren Durchmesser etwa
dem Durchmesser des Energiekabels 24 entspricht. Der schlitzartige
engste "Durchgang", der aus dem Inneren
der Aufnahme 23 nach oben führt, hat also eine Breite, die
etwas geringer als der Durchmesser des Energiekabels 24 ist.
Letzteres kann daher von oben her unter einer gewissen elastischen
Verformung der Aufnahme 23 in das Innere der Aufnahme 23 gedrückt werden,
wo es stabil und präzise
gehaltert ist. Ein Durchhängen
des Energiekabels 23 ist bei dieser Vorrichtung 12 nicht
möglich.
Mühsam
von Hand durchzuführende
Einfädelvorgänge sind
nicht erforderlich, wenn das Energiekabel 24 verlegt werden soll.
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An
die äußere Seitenfläche der
Aufnahme 23 ist eine zweite, im Querschnitt U-förmige Aufnahme 25 angeformt,
welche der Aufnahme eines Datensignale führenden Busses 26 dient.
Die Aufnahme 25 erstreckt sich ebenso wie die Aufnahme 23 des
Energiekabels 24 und der Bus 26 entlang der gesamten Länge der
Tragschiene 2 der Elektrohängebahn 1.
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Sowohl
der obere Schenkel 21a als auch der untere Schenkel 21b des
Tragprofiles 13 weisen jeweils eine im Querschnitt etwa
halbkreisförmige, nach
außen
zeigende Ausbuchtung 27 bzw. 28 auf. Die innen
liegenden, also dem mittleren Steg 14 benachbarten Ränder des
Auslegers 21 sind nicht miteinander verbunden. Sowohl die
Ausbuchtungen 27 und 28 als auch die Tatsache,
daß die
inneren Ränder
des Auslegers 21 unverbunden sind, erleichtern die elastische
Verformung des Tragprofiles 13 beim Einrasten in die Ausnehmungen 19 und 20 der
Tragschiene 2. Wenn der Einrastvorgang abgeschlossen ist,
kann in die beiden Ausbuchtungen (27, 28) bei Bedarf
ein die Schenkel 21a, 21b verbindendes, nicht dargestelltes
Versteifungsprofil eingeschoben werden.
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Der
untere Ausleger 22 weist ebenfalls einen oberen Schenkel 22a und
einen unteren Schenkel 22b auf, die an der von dem mittleren
Steg 14 abgewandten Seite durch eine nach oben offene,
rinnenförmige
Aufnahme 27 mitein ander verbunden sind. In der Aufnahme 27,
die ebenfalls über
die volle Länge des
Tragprofiles 13 senkrecht zur Zeichenebene von 2 und über die
volle Länge
der Tragschiene 2 verläuft,
ist ein zweites Energiekabel 28 verlegt.
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Die
Schenkel 22a und 22b des unteren Auslegers 22 sind
im wesentlichen eben, weisen also keine Ausbuchtungen auf. Zudem
sind sie an ihren inneren, dem mittleren Steg 14 des Tragprofils 13 benachbarten
Rändern
miteinander verbunden. Der untere Ausleger 22 ist also
verglichen mit dem oberen Ausleger 21 verhältnismäßig steif.
Grundsätzlich wäre es aber
möglich,
auch den unteren Ausleger 22 in der selben Weise wie den
oberen Ausleger 21 zu gestalten.
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An
die Aufnahme 27 des unteren Auslegers 22 ist keine
weitere Aufnahme angeformt; selbstverständlich ist es hier aber möglich, ebenfalls
eine weitere rinnenförmige
Aufnahme vorzusehen, in welcher ein beliebiges energie- oder datenführendes
Kabel verlegt werden kann.
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Die
Energieübertragungsvorrichtung 12 weist
neben dem stationären
Teil, der, wie oben beschrieben, das Tragprofil 13 mit
den hierin verlegten elektrischen Kabeln 24, 26 und 27 umfasst,
an jedem Wagen 3 einen Übertragungskopf 29 auf.
Diese Übertragungsköpfe 29 sind
im Querschnitt, wie 2 zeigt, im wesentlichen E-förmig mit
drei horizontalen Schenkeln 29a, 29b, 29c ausgestaltet.
Der mittlere horizontale Schenkel 29b greift zwischen die beiden
Ausleger 21, 22 des Tragprofiles 13 ein,
während
der obere horizontale Schenkel 29a des Übertragungskopfes 29 das
in der oberen Aufnahme 23 verlegte erste Energiekabel 24 übergreift
und der untere horizontale Schenkel 29c das in der unteren
Aufnahme 27 verlegte zweite Ener giekabel 28 untergreift.
In dem Übertragungskopf 29 sind
Empfangsspulen untergebracht, in denen die zum Betrieb der Elektromotoren 8 und
sonstigen elektrischen Komponenten der Wagen 3 erforderliche
Betriebsspannung induziert wird. Außerdem befinden sich in dem Übertragungskopf 29 Sende-
und Empfangsspulen zum Austausch von Daten mit dem in der Aufnahme 25 des
oberen Auslegers 21 verlegten Datenbus 26.
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Bei
der Fahrt der Wagen 3 bewegt sich der Übertragungskopf 29 jeweils
entlang der elektrischen Kabel 24, 26 und 28,
wobei die in 2 dargestellte geometrische
Konfiguration erhalten bleibt.
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Das
in 3 dargestellte Ausführungsbeipiel der Erfindung
unterscheidet sich von demjenigen der 2 nur in
der detaillierten Ausgestaltung des oberen Auslegers 121.
Dessen unterer Schenkel 121b weist keine Ausbuchtung auf;
statt dessen ist an seine dem oberen Schenkel 121a zugewandte
Innenseite über
ein Dünnstellenscharnier 191 eine Klappe 190 angelenkt.
Diese kann zwischen der in der Zeichnung dargestellten Position,
in der sie die beiden Schenkel 121a, 121b miteinander
verbindet, in die Ausbuchtung 127 des oberen Schenkels 121a einrastet
und den Ausleger 121 versteift, und einer zweiten Position
verschwenkt werden, in der sie unter einem spitzen Winkel zu dem
unteren Schenkel 121b steht und dem Ausleger 121 eine
höhere
Flexibilität
verleiht.