DE19546870A1

DE19546870A1 - Linearantrieb für verpacktes Stückgut

Info

Publication number: DE19546870A1
Application number: DE19546870A
Authority: DE
Inventors: Bernd Prof Dr Ing Laurisch; Stephan Dr Ing Baumann; Reiner Dipl Ing Keil; Rainer Dr Ing Titscher; Uwe A Dipl Ing Nuding; Dirk Dipl Ing Buchholz
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 1996-06-20

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb für Stückgut zum Transport von Einzelstückgütern über kurze, mittlere und große Entfernungen, und ist besonders für den Transport von einzelverpackten kleingewichtigen Stückgut geeignet.

Bei bekannten Transportantrieben für Stückgüter wird ein Zentralantrieb verwendet, so daß die gesamte Transportstrecke angetrieben wird. Das Hintereinanderschalten von einzelnen Förderern mit jeweils einem Antrieb bildet einen Kompromiß, da z. B. Gurtbandförderer eine technisch bedingte Mindestlänge besitzen. Gurtbandförderer besitzen darüberhinaus als Trag- und Zugmittel ein Gurtband, das translatorisch bewegt wird, dadurch entstehen Reibverluste, und es ist ständig ein Rücktransport des Gurtes auf der für den Transport nicht geeigneten Unterseite des Förderers notwendig.

Aus dem Stand der Technik bekannte Rollenbahnen werden ebenfalls durch einen zentralen Antrieb, in der Regel ein Elektromotor angetrieben. Das Drehmoment wird zu den Tragmitteln mit Hilfe eines Zugmittels, z. B. Ketten, übertragen. Dadurch ist immer ein Rücktransport des Zugmittels erforderlich. Die Tragmittel können nicht einzeln angesteuert werden.

Außerdem sind Tragrollen mit eingebautem Motor bekannt. Damit entfällt zwar der Nachteil eines gemeinsamen Zugmittels, es muß aber die elektrische Energie mittels mechanischen Kontakten auf die sich drehende Rolle übertragen werden.

Die genannten Stetigförderer sind in ihrer maximalen Länge begrenzt.

Der Einsatz von Unstetigförderern für den Transport von Stückgütern ist nur für längere Entfernungen sinnvoll. Nachteilig sind vor allem der erforderliche Transport und Rücktransport des Transportmittels.

Aus der DE 39 00 511 ist ferner eine automatische Guttransporteinrichtung mit linearmotorgetriebenen Transportelementen bekannt. Das zu transportierende Gut befindet sich auf einem eigenständigen Transportelement, das durch die in Reihe angeordneten Statorpole des Linearmotors entlang der Bewegungsbahn bewegt wird. Das Gut benötigt somit ein ihm zugeordnetes Transportmittel, was für die Lösung der Aufgabe nicht geeignet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb für den Transport von Stückgütern anzugeben, der bei einfachen Aufbau einen stetigen Transport über kurze, mittlere und große Entfernungen ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß entlang einer Bewegungsbahn mit Tragmitteln ein an sich bekannter Linearantrieb angeordnet ist, und im oder um das zu befördernde Gut der zum Linearantrieb gehörige Läufer angeordnet ist. Läufer und Ständer bilden zusammen einen Linearmotor.

Weitere Einzelheiten und Vorteile werden an Hand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele naher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen funktionellen Aufbau des Linearantriebes,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels in der Vorderansicht,

Fig. 3 eine zu Fig. 2 gehörige Draufsicht,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des zweiten Ausführungsbeispiels in der Draufsicht,

Fig. 5 eine zu Fig. 4 gehörige Seitenansicht,

Fig. 6 eine schematische Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels in der Draufsicht,

Fig. 7 eine zu Fig. 6 gehörige Seitenansicht,

Fig. 8 eine schematische Darstellung des vierten Ausführungsbeispiels in der Vorderansicht,

Fig. 9 eine zu Fig. 8 gehörige Seitenansicht,

Fig. 10 eine Lagermittelanordnung V-Form,

Fig. 11 eine Lagermittelanordnung Kastenform,

Fig. 12 eine Lagermittelanordnung in einer Kreisform.

Ein Linearantrieb ist durch die Trennung der beiden Hauptbaugruppen Läufer und Ständer gekennzeichnet. Beim Linearantrieb für verpacktes Stückgut nach Fig. 1 übernimmt der Ständer Vortrieb-, Führungs- und Lagerfunktionen und das zu transportierende Gut bzw. dessen Verpackung übernimmt die Läuferfunktionen Vortrieb, Stützung und Lagerung.

Das Stückgut wird auf den Tragmitteln 1 mit Hilfe der Führungsmittel 17 entlang einer Bewegungsbahn transportiert. Tragmittel 1 und Führungsmittel 17 können kombiniert sein, so daß auf spezielle Führungsmittel verzichtet werden kann. Die Lager- und Führungsfunktion wird durch die von der Gutform abhängige Anordnung der Tragmittel 1 realisiert. Für die am häufigsten vorkommenden Gutformen Quader, Würfel, Prismen oder Walzen eignen sich besonders Lagermittelanordnungen in V-Form oder in Kastenform. Je nach Einsatzgebiet können die Tragmittel auch als parabelförmige, ellipsenförmige, hyperbelförmige oder kreisförmige Kurve gestaltet sein. Die Form, Oberfläche und Anordnung der Tragmittel 1 sind ebenfalls vom Gut abhängig. Sie können durch Gleitflächen mit niedrigem Reibwert oder rotationssymmetrische Körper, vorzugsweise Rollen oder Kugeln, die im Wälzkörper mit niedrigem Lagerwiderstand gelagert sind, sowie durch hydraulische, pneumatische, magnetische oder elektrische Felder gebildet werden.

Der Ständer 2 ist ein elektromagnetisches System, bestehend aus einer Spule 8 aus elektrisch leitfähigen Material, nach dem Stand der Technik. Die Feldkraft kann durch einen Kern 9 aus magnetisch leitfähigen Material nach dem Stand der Technik unterstützt werden. Der Ständers 2 wird in der Art und Weise zwischen dem Tragmittel 1 oder um das Tragmittel 1 herum angebracht, daß ein stetiger Transport in beiden Richtungen entlang der Bewegungsbahn möglich ist.

Durch das taktweise, in Transportrichtung fortschreitende Ansteuern der einzelnen Ständerelemente wird ein wanderndes Magnetfeld erzeugt, das das Gut transportiert. Dieses wird durch die Leitsteuerung 14 und die Steuerungen 5 für die einzelnen Teilantriebe erreicht. Die Leitsteuerung 14 bestimmt anhand einer externen Führungsgröße 6, wie der Transportgeschwindigkeit und Transportrichtung, die Sollfeldstärkeverläufe für die einzelnen Ständer der Teilantriebe in Abhängigkeit der Zeit. Dabei müssen Dauer, Stärke und Form des Magnetfeldes so aufeinander abgestimmt sein, daß ein stetiger Transport entsteht. Dieses wird durch die Steuerung 5 erreicht, indem sie in Abhängigkeit einer Führungsgröße 6 und aus mittels Meßeinrichtungen 3 gewonnenen Transportinformationen, z. B. der tatsächlichen Transportgeschwindigkeit der Güter, über die Stelleinrichtungen 4 die einzelnen Ständerelemente 2 nacheinander ansteuert. Über die Führungsgröße 6 werden die Transportgeschwindigkeit und die Transportrichtung festgelegt. Die Transportgeschwindigkeit liegt zwischen 0 und einem vom Transportgut und betrieblichen Erfordernissen abhängigen Maximalwert, wobei Transportgeschwindigkeit gleich null bedeutet, daß die Güter auf dem Tragmitteln in ihrer Position gehalten werden und nicht mittels anderer Kräfte, z. B. ihrer eigenen Schwerkraft bei geneigter Anordnung des Linearantriebes, transportiert werden.

Der Läufer des Antriebs ist im Stückgut integriert, in der Form, daß die Verpackung den Läufer, bestehend aus magnetisch leitfähigen Material, enthält oder dieser mit dem Gut verpackt ist. Der Läufer kann in den Kanten oder Seitenflächen des Gutes integriert sein, ohne jedoch eine Seite zu bevorzugen. Er hat eine linienförmige, netzförmige oder flächenförmige Gestalt. Durch seine Gestaltung im Gut oder in der Verpackung wird das Gut gestützt.

Im Ausführungsbeispiel 1 nach Fig. 2 und Fig. 3 werden als Tragmittel 1 Kugeln verwendet. Auf beiden Seiten der Tragmittelanordnung befinden sich linienförmig angeordnet die Ständer 2, jeweils bestehend aus Grundkörper 9 aus magnetisch leitfähigen Material und Wicklung 8 aus elektrisch leitfähigen Material. In der Verpackung des Gutes 15 sind Läuferelemente 16, bestehend aus magnetisch leitfähigen Material in Streifenform integriert, in der Form, daß bei jeder Lage des Gutes immer zwei Läuferelemente 16 gegenüber den beiden Ständerelementen sich befinden. Dadurch wird das Stückgut gleichzeitig ordnungsgemäß gelagert und geführt.

Der Transport der Güter wird durch ein in Transportrichtung fortlaufend weitergeschaltenen Magnetfeld, ähnlich dem aus der Technik bekanntem Prinzip des Linear- oder Wanderfeldantriebes, gesteuert. Dazu wird in dem vor dem Gut liegenden Ständer 2 der Teilantriebe 13 durch einen Stromfluß in der Wicklung 8 ein Magnetfeld erzeugt und das Gut dadurch in Transportrichtung bewegt. Das Magnetfeld wird, kurz bevor das Gut den Grundkörper 9 erreicht, wieder unterbrochen und der nächste Ständers wird angesteuert. Durch eine Meßeinrichtung 3, z. B. einer Lichtschranke, wird der Transportvorgang überwacht.

Die magnetischen Feldlinien bilden zunächst ein Streufeld in Richtung des ankommenden Gutes. Durch das magnetisch leitfähige Material im Gut werden, wenn das Gut in die Nähe des Ständers gelangt, die Feldlinien durch das Gut gelenkt und durch den wesentlich geringeren magnetischen Widerstand des im Gut integrierten Läufers wird das im Gut in Richtung Grundkörper 9 des Ständers 2 transportiert.

Die Leitsteuerung 14 bestimmt anhand einer externen Führungsgröße 6, wie der Transportgeschwindigkeit und Transportrichtung, die Sollmagnetfeldstärkeverläufe für die einzelnen Ständer 2 der Teilantriebe 13 in Abhängigkeit der Zeit. Dabei müssen Dauer, Stärke und Form des Magnetfeldes so aufeinander abgestimmt sein, daß ein stetiger Transport entsteht.

Im Ausführungsbeispiel 2 nach Fig. 4 und Fig. 5 werden als Tragmittel 1 Rollen verwendet, die kastenförmig angeordnet sind. Zwischen 2 Tragmitteln 1 befinden sich 4 Ständer. Für jede Transportrichtung sind zwei parallel liegende Ständer 2 vorgesehen, die synchron gesteuert werden. Die beiden anderen Ständer 2 werden für diese Transportrichtung nicht angesteuert.

Im Ausführungsbeispiel 3 nach Fig. 6 und Fig. 7 befindet sich zwischen 2 Tragmitteln ein senkrecht angeordneter Ständer 2 mit einem besonders geformten Grundkörper 9. Bei dieser Grundkörperform liegt, wenn kein Gut vorhanden ist, eine symmetrische Magnetfeldform vor, bedingt durch eine Schicht aus magnetisch nicht leitenden Material 10, treten die Feldlinien an den beiden Stirnseiten 11 und 12 heraus.

Befindet sich das magnetisch leitfähige Material des Gutes 15 in Reichweite des Magnetfeldes, werden die Feldlinien zu diesem hin umgeleitet und das Gut in Richtung Kern 9 des Ständers 2 transportiert. Die Feldlinien treten dabei fast ausschließlich aus der dem Gut zugeneigten Stirnseite 11 oder 12 heraus. Diese Anordnung ist deshalb ohne ein Ausrichten der Ständer 2 für einen Transport nach beiden Richtungen möglich.

Im Ausführungsbeispiel 4 nach Fig. 8 und Fig. 9 umhüllt der Ständer 2 die Bewegungsbahn. Aus diesem Grund müssen die Tragmittel 1 im Querschnitt eine geschlossene Linie bilden. Sie können beide gleichzeitig als Wicklungskörper für die Wicklung 8 des Ständers 2 dienen. Das Tragmittel 1 besteht im Ausführungsbeispiel 4 aus Gleitflächen aus magnetisch nicht leitendem Material.

Der Ständer 2 besteht aus mehreren, in Bewegungsrichtung hintereinander angebrachten Wicklungen 8 aus elektrisch leitfähigen Material. Durch einen Stromfluß in einer oder gleichzeitig in mehren Wicklungen 8 wird ein Magnetfeld erzeugt. Dieses ist im Inneren der Wicklung 8, das der Bewegungsbahn entspricht, am stärksten und zieht das Stückgut 15, in das als Vortrieb des Läufer 16 wieder magnetisch leitfähiges Material integriert ist, in das Magnetfeld hinein. Wenn das Stückgut 15 sich im Inneren des Magnetfeldes befindet, wird die in Transportrichtung nächste, nicht stromdurchflossene Wicklung 8 angesteuert und gleichzeitig die letzte stromdurchflossene Wicklung 8 abgeschalten, so daß das Fortschalten des Magnetfeldes in Bewegungsrichtung einen stetigen Guttransport ermöglicht.

Bezugszeichenliste

1 Tragmittel
2 Ständer
3 Meßeinrichtung
4 Stelleinrichtung
5 Steuerung
6 Führungsgröße
7 Lager
8 Wicklung
9 Grundkörper
10 magnetisch nicht leitfähiges Material im Grundkörper
11 Stirnseite des Grundkörpers aus magnetisch leitfähigem Material
12 Stirnseite des Grundkörpers aus magnetisch leitfähigem Material
13 Teilantrieb
14 Leitsteuerung
15 Stückgut
16 Läufer
17 Führungsmittel

Claims

1. Linearantrieb für verpacktes Stückgut, insbesondere für den Transport einzelverpackter kleingewichtiger Stückgüter, die entlang einer Bewegungsbahn auf Tragmitteln (1) bewegbar sind, gekennzeichnet dadurch, daß der an sich bekannte Ständer (2) des Linearantriebes, der entlang der Bewegungsbahn angeordnet ist, und im oder um das zu befördernde Gut der zum Linearantrieb gehörige Läufer (2) angeordnet ist.

2. Linearantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Läufer (16) in den Kanten und/oder in den Seitenflächen des Gutes in linienförmiger Form, netzförmig oder flächenförmig angeordnet ist.

3. Linearantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Ständer (2) ein elektromagnetisches System ist, wobei die einzelnen Ständerelemente zwischen den Tragmitteln (1) oder um die Tragmittel (1) herum angeordnet sind.

4. Linearantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Tragmittel (1) Gleitflächen oder drehbar gelagerte, rotationssymmetrische Körper sind, die in gerader Ausführung in V-Form, Kastenform sowie als parabelförmige, ellipsenförmige, hyperbelförmige oder als kreisförmige Kurve angeordnet sind.

5. Linearantrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Tragmittel (1) durch hydraulische, pneumatische magnetische oder elektrische Felder gebildet werden.