DE19842738A1

DE19842738A1 - Schienengebundenes Transfersystem

Info

Publication number: DE19842738A1
Application number: DE19842738A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Kohler
Original assignee: HERON SONDERMASCHINEN und STEU
Current assignee: HERON SONDERMASCHINEN und STEU
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-04-20

Abstract

Es wird ein schienengebundenes Transfersystem mit Energieversorgung mit mindestens einem auf einem ein- oder mehrgleisigen Schienensystem verfahrbaren Werkstückträger beschrieben, dessen Antriebsmotor (5) von einem auf dem Werkstückträger angeordneten Energiespeicher (14) versorgt wird. Um kurze Ladezeiten und hohe Beschleunigungen der Werkstückträger (1) zu erreichen, ist vorgesehen, daß eine kontaktlose, induktive Energieübertragung (16) von einem schienennahen (beweglichen oder unbeweglichen) Energiesender (18) auf einen am Werkstückträger (1) angeordneten Energieempfänger (17) erfolgt und dass der auf dem Werkstückträger (1) angeordnete Energiespeicher ein kapazitiver Energiespeicher (14) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein schienengebundenes Transfersystem mit Energieversorgung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Transfersysteme werden in Bereichen der Fertigung und der Montage verwendet und sie sind dadurch gekennzeichnet, dass auf einem ein- oder mehrgleisigen Schienensystem schienengebunden Werkstückträger verfahrbar angeordnet sind. Jeder Werkstückträger ist hierbei mit einem Antriebsmotor ausgerüstet, der über ein oder mehrere angetriebene Antriebsräder auf mindestens eine der Schienen wirkt, um so den Werkstückträger frei auf dem Schienensystem verfahrbar zu gestalten. Auf dem Werkstückträger sind ein oder mehrere zu bearbeitende Werkstücke befestigt, die von Bearbeitungs- und/oder Montagestationen bearbeitet werden, die längs des Schienensystems verteilt angeordnet sind.

Bei derartigen schienengebundenen Werkstückträgern muss die Energieversorgung für den Antriebsmotor auf dem Werkstückträger selbst angeordnet werden. Man benötigt hierzu einen Energiespeicher, der nach dem Stand der Technik als Akkumulator (Akku) ausgebildet ist. Hierbei gibt es die unterschiedlichsten Typen von Akkus, insbesondere NiCd-Akkus, NiMh-Akkus, Li- Ion-Akkus und dgl. mehr. Bei allen Akkumulator-Systemen besteht der Nachteil, dass diese nur eine gewisse Lebensdauer aufweisen. Sie können bspw. nur lediglich 1000 mal geladen werden, weil sie dann am Ende ihrer Lebensdauer sind und eine weitere Aufladung nicht mehr möglich ist oder nicht mehr die gleiche Energie liefert wie zu Beginn der Lebensdauer.

Weiterer Nachteil der bekannten Akkus ist, dass sie eine relativ geringe Energiedichte haben, d. h. das Verhältnis von Energieinhalt zu Energievolumen ist relativ schlecht. Dies macht sich vor allem bei grossen Schienensystemen bemerkbar, wo die Werkstückträger (kurz WT genannt) schnell zwischen hintereinanderliegenden Bearbeitungsstationen verfahren werden sollen und hierbei relativ grosse Wegstrecken zurücklegen.

Ein weiterer schwerwiegender Nachteil der bekannten Akkus ist, dass sie eine relativ lange Ladedauer benötigen, denn die Ladedauer ist etwa so lang wie auch die den Betrieb des WT's bestimmende Entladedauer. Dies setzt voraus, dass ein Werkstückträger, der auf einem derartigen schienengebundenen Transfersystem verkehrt, nur relativ kurze Verkehrszeiten hat. Die meisten Werkstückträger müssen deshalb über eine relativ lange Zeit in Ladestationen ruhen, um die notwendige Energie zu erhalten, um diese wieder auf dem Schienensystem zu betreiben.

Man hat sich zwar damit beholfen, dass man sogenannte Batterie-Packs verwendet, so dass man eine vollkommen entladene Batteriepackung als Ganzes gegen eine vollständig neue, aufgeladene Batteriepackung auswechselt. Dies erforderte aber einen relativ grossen Handhabungsaufwand und einen relativ grossen Vorrat von stets neu aufgeladenen Batteriepackungen.

Ein weiterer Nachteil bei den fahrzeuggebundenen (nicht-auswechselbaren) Batteriepackungen war, dass die Ladestation in der Regel nur kontaktgebend die Energie auf den Werkstückträger übertrug, d. h. es musste eine Kontaktierung hergestellt werden, die in sich störanfällig ist, die nur schwer zu positionieren ist und bei der ein relativ grosser Aufwand besteht, um den WT in der Energieladestation festzuhalten, zu kontaktieren und zu laden, um ihn dann wieder zu entlassen.

Es war im übrigen nicht möglich, eine Energieladestation gleichzeitig mit einer Bearbeitungsstation zu kombinieren, weil ja die Bearbeitungszeit für auf dem WT angeordneten Werkstücken wesentlich geringer ist, als die notwendige Ladezeit zur Aufladung des Akkus. Daher musste man derartige Ladestationen stets ausserhalb der Bearbeitungsstationen anordnen, was mit einem erhöhten Raumbedarf, mit höheren Kosten und mit einem grösseren Steuerungs- und Handhabungsaufwand verbunden war.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde die Energieversorgung bei einem schienengebundenen Werkstückträger der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine wesentlich kürzere Ladezeit bei einer vielfach höheren Lebensdauer des gesamten Systems gewährleistet wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass nun eine kontaktlose, induktive Energieübertragung von einem schienennahen (beweglichen oder unbeweglichen) Energiesender auf einen am Werkstückträger angeordneten Energieempfänger erfolgt und dass der auf dem Werkstückträger 1 angeordnete Energiespeicher ein kapazitiver Energiespeicher ist.

Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass Dank der induktiven Energieübertragung von einem schienennahen (beweglichen oder feststehenden) Energiesender auf einen fest am Werkstückträger angeordneten Energieempfänger eine kontaktgebende Aufladung nun nicht mehr notwendig ist. Der Begriff "schienennaher Energiesender" meint hierbei, daß der Energiesender entfernt vom WT am oder nahe am Schienensystem fest oder beweglich angeordnet ist.

Durch die berührungslose Energieübertragung ergibt sich also der wesentliche Vorteil, dass Fehler in der Kontaktierung vermieden werden und dass eine sehr hohe Energiedichte übertragen werden kann, weil die Energie mit einer Frequenz von z. B. 10 kHz bis 1000 kHz übertragen wird. Es gibt keinen Verschleiss bei der induktiven Energieübertragung an den kontaktgebenden Teilen, weil derartige Teile überhaupt entfallen. Es ist eine verschmutzungsunabhängige Anordnung, denn selbst wenn sich Schmutz auf den einander zugeordneten Spulen absetzt, beeinflusst dies die Übertragung nicht wesentlich.

Es erfolgt also eine berührungslose induktive Übertragung über einen Luftspalt von einem ortsfest oder beweglich auf oder an dem Schienensystem angeordneten Energiesender, der bevorzugt als Spule ausgebildet ist, auf einen am Werkstückträger angeordneten Energieempfänger, der ebenfalls als Spule ausgebildet ist. Beide Spulen bilden einen Luftspalt behafteten Transformator, wobei die ortsfeste, schienengebundene Spule die Primärspule des Energieübertragungssystems ist, während die am Werkstückträger angeordnete, zweite Spule als Sekundärspule des Energieempfängers ausgebildet ist.

Zur Erhöhung der übertragenen Energiedichte sind beide Spulen auf entsprechenden Jochen gewickelt.

Derartige Joche können zum Beispiel hochferromagnetische Ferite sein.

Wegen des entstehenden Skineffektes wird es hierbei bevorzugt, wenn die Sekundärspule als relativ niedrig bewickelte Spule mit z. B. 50 Windungen ausgebildet ist, währenddessen der Wicklungsdraht aus einer Vielzahl von feinen, einzelnen und zueinander isolierten Einzeladern besteht, die insgesamt den Wicklungsdraht bilden.

Gleiches auch für die Primärspule.

Vorstehend wurde angegeben, dass die schienenseitige Primärspule feststehend oder beweglich ausgebildet ist. Es wird in einer ersten Ausführungsform eine feststehende Anordnung bevorzugt. Eine derartige primärseitige Spule wird bevorzugt in den verschiedenen, hintereinandergeschalteten und einen Abstand voneinander aufweisenden Bearbeitungsstationen angeordnet, die auf dem Schienensystem verteilt angeordnet sind.

In einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann es jedoch vorgesehen sein, dass die schienengebunde Primärspule auf dem Schienensystem bewegbar angeordnet ist. Es wird also eine mit dem Werkstückträger über eine gewisse Schienenstrecke mitlaufende Primärspule auf der Schienenseite vorgeschlagen, so dass hiermit die zur Verfügung stehende Ladezeit wesentlich verlängert werden kann.

Ebenso ist es möglich, eine mitlaufende Primärspule mit feststehenden Primärspulen zu kombinieren, so dass auf dem Schienensystem mehrerer Ladestationen für die induktive Ladung des Energiespeichers auf dem jeweiligen Werkstückträger angeordnet sind, von denen einige feststehend und von denen andere mitfahrend ausgebildet sein können.

In einer dritten Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine relativ langgestreckte feststehend Primärspule am Schienensystem angeordnet ist und dass der Werkstückträger mit seiner relativ kurzen sekundärseitigen Spule an dieser primärseitigen, feststehenden Spule entlang fährt und hierbei gleichzeitig eine induktive Energieübertragung stattfindet.

Im Extremfall kann diese schienenseitige, primärseitige Spule längs des gesamten Schienensystems verteilt sein und der Werkstückträger kann also während der gesamten Fahrzeit kontinuierlich induktiv aufgeladen werden.

Nach einem Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Energiespeicher als hochkapazitiver Speicher ausgebildet ist. Es handelt sich hierbei um eine Parallelschaltung von einem oder mehreren hochkapazitiv ausgebildeten Kondensatoren, die gemeinhin als "Gold-Caps" bezeichnet werden.

Derartige hochkapazitive Energiespeicher haben z. B. in der Verwendung für einen Werkstückträger nach der Erfindung ein Speichervermögen von 10 Farad.

Aus Vereinfachungsgründen werden hier z. B. 12 bis 36 derartige kapazitive Elemente parallel geschaltet, um den gesagten, kapazitiven Energiespeicher mit der geforderten Kapazität zu bilden.

Mit der Kombination des kapazitiven Energiespeichers in Verbindung mit der induktiven Energieübertragung ergeben sich wesentliche Vorteile.

Koppelt man nämlich einen kapazitiven Energiespeicher mit einer induktiven Übertragung, dann erhält man zunächst den wesentlichen Vorteil, dass eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer bezüglich der Ladezyklen erhalten wird. Derartige Kapazitätenspeicher sind also im Gegensatz zu den vorher beschriebenen Akkus nahezu unendlich oft aufladbar.

Weiteres Merkmal ist, dass sie nur ein relativ geringes Gewicht im Vergleich zum Energiespeicherungsvermögen haben, was ein wesentlicher Vorteil gegenüber den vorher erwähnten Akkus ist. Der Werkstückträger wird damit wesentlich leichter, er ist leichter beweglich, kann schneller beschleunigt werden und kann auch schneller wieder abgebremst werden, was insgesamt den Energiehaushalt für den Antrieb des Werkstückträgers wesentlich verbessert.

Es ergibt sich nämlich der wesentliche Vorteil, das dank der Verwendung der kapazitiven Energiespeicher eine Ladezeit von z. B. 2 Sekunden für den vorher gerannten, auf 10 Farad dimensionierten Energiespeicher ausreicht. Mit einer derartigen Aufladung kann ein üblicher Werkstückträger nach der Erfindung eine Strecke bis zu maximal 50 m ohne weitere Aufladung zurücklegen.

Würde man statt dessen die vorher erwähnten Akkumulatoren verwenden, dann müsste man mit einer Ladezeit von etwa 1 Std. rechnen, um einen derartigen Werkstückträger, ausgerüstet mit Akkus, über eine gleiche Strecke zu bewegen.

Mit der kurzen Ladezeit ergibt sich also der wesentliche Vorteil, dass derartige Ladestationen in den Bearbeitungsstationen selbst angeordnet werden können. Sobald also ein Werkstückträger in die Bearbeitungsstation einfährt und dort hochgenau (zu den Bearbeitungswerkzeugen) positioniert wird, kann er gleichzeitig induktiv aufgeladen werden, wobei eben eine kurze Ladezeit von z. B. 2 Sekunden ausreicht. Damit reichen auch kurze Bearbeitungszeiten aus, den Energiespeicher des WT stets aufgeladen zu halten. Sein Antrieb kann deshalb hoch dynamisch ausgelegt werden, sodass er schnell aus der Bearbeitungsstation heraus beschleunigt zur nächsten Bearbeitungsstation verfahren werden kann, auch wenn durch die rasante Beschleunigung der Energieverbrauch aus dem Energiespeicher hoch ist, denn er kann ja in der nächsten Bearbeitungsstation sofort wieder aufgeladen werden.

Weiterer Vorteil ist nun, dass man auch (zusätzlich oder ausschließlich) Ladestationen ausserhalb der Bearbeitungsstationen anordnen kann. Für diesen Fall sind dann eine oder mehrere feststehende, langgezogene induktive Übertragungsstrecken außerhalb der Bearbeitungsstationen vorgesehen. Statt einer langgezogenen, feststehenden Ladestation können auch ein oder mehrere relativ kurze, aber mitfahrende Aufladestationen (Energiesender) vorgesehen sein. Statt kurzer, mitfahrender Energiesender, deren wirksame Spulenlänge etwa der der Empfangsspule entspricht, können auch kurze, feststehende und außerhalb der Bearbeitungsstation angeordnete Energiesender verwendet werden.

Alle schienengebundenen Ladestationen (Energiesender) wirken stets mit dem am Werkstückträger angeordneten Energieempfänger zusammen, der bevorzugt als sekundärseitige Spule ausgebildet ist. Selbstverständlich können auf dem Werkstückträger nicht nur ein Energieempfänger angeordnet sein, sondern es können auch mehrere Energieempfänger (z. B. mit unterschiedlichen Empfangsfrequenzen) angeordnet werden.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Ausführungsform, bei der die induktive Aufladung der Energiespeicher entfällt und diese in der Art eines auswechselbaren Batteriepacks ausgewechselt werden können.

Im übrigen sind die hier erwähnten Energiespeicher auch aus umwelttechnischen Gründen zu bevorzugen, denn sie enthalten keine Schwermetalle, wie sie bei den eingangs genannten Akkus stets enthalten sind.

Wegen der kurzen Ladezeit ist es nun deshalb erstmals möglich, auch kurze Wechselzeiten zwischen den Bearbeitungsstationen vorzusehen, weil ja nach einer erfolgten Bearbeitung eines auf dem Werkstückträgers befestigten Werkstückes der Werkstückträger sofort wieder aus der Bearbeitungsstation entlassen werden kann, nachdem während der Bearbeitung auch dessen Energiespeicher aufgeladen wurde.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich dann, wenn man dem aus der Bearbeitungsstation entlassenen Werkstückträger noch einen gewissen mechanischen Anfangsbeschleunigungsimpuls gibt, der z. B. durch eine Feder oder durch einen anderen mechanischen oder elektromechanischen Energiespeicher oder durch einen elastomeren Energiespeicher aufgegeben werden kann. Der Werkstückträger fährt nämlich mit einer gewissen Bewegungsenergie in die Bearbeitungsstation hinein und muss dort abgebremst werden. Zur Abbremsung kann hierbei ein mechanischer oder elastomerer Energiespeicher verwendet werden, der während der gesamten Festhaltezeit des Werkstückträgers in der Bearbeitungsstation in seinem aufgeladenen Zustand verharrt. Soll dann der Werkstückträger aus der Bearbeitungsstation entlassen werden, dann wird der mechanische oder elastomere Energiespeicher entladen und gibt dem Werkstückträger einen mechanischen Beschleunigungsimpuls in Fahrtrichtung, damit dieser mit einer gewissen Anfangsgeschwindigkeit die Bearbeitungsstation verlässt. Damit besteht der wesentliche Vorteil, dass ein (nahe dem Kurzschluß liegender) Anlaufstrom für den verwendeten Motor nicht mehr notwendig ist, weil dieser mechanisch bereits schon auf einer Niedrigumdrehungszahl läuft, ohne dass hierfür ein Anfangsstrom (aus dem Stillstand heraus) erforderlich ist. Der für die Energiebilanz schädliche Kurzschlussstrom oder Anlaufstrom für den Motor entfällt damit und die Laufzeit eines derartigen Werkstückträgers wird damit wesentlich verlängert. Insgesamt wird damit die Energiebilanz für den Werkstückträger aufgrund der beschriebenen mechanischen Starthilfe wesentlich verbessert. Die zwischen zwei Nachladungen bestehende Laufzeit wird wesentlich verlängert und die Wechselzeiten der Werkstückträger von einer Bearbeitungsstation zur anderen werden wegen der hohen Anfangsbeschleunigung durch den Energiespeicher und wegen der möglichen, rasanten Beschleunigung durch den Antriebsmotor wesentlich verkürzt.

Nebenbei bemerkt, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, einen mechanischen oder elastomeren Energiespeicher zu verwenden, der allein von der Bremsenergie des Werkstückträgers aufgeladen wird. Es kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, einen z. B. als Pneumatikzylinder, als Hydraulikzylinder oder als Magnetanker ausgebildeten Energiespeicher zu verwenden.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus der Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 Schematisiert eine Draufsicht auf ein schienengebundenes Transfersystem

Fig. 2 Die perspektivische Untenansicht des Werkstückträgers mit einer teilweisen Darstellung des Schienensystems

Fig. 3 Schematisiertes Blockschaltbild für die induktive Energieübertragung

Fig. 4 Ein Blockschaltbild der mikroprozessorgesteuerten Fahrsteuerung

Fig. 5 Perspektivisch ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine induktive Energieübertragung

Auf dem Schienensystem nach Fig. 1 ist allgemein eine Innenschiene 1 und eine Aussenschiene 3 dargestellt, wobei zusätzlich noch eine oder mehrere Ausschleusungen 35 vorhanden sein können, so dass der auf dem Schienensystem verfahrbar und angetriebene Werkstückträger 1 über die nicht näher dargestellten Weichen auch die Ausschleusungen 35 befahren kann.

Es ist im übrigen dieses Schienensystem nur schematisiert dargestellt. Es reicht für die Verwirklichung der vorliegenden Erfindung vollkommen aus, lediglich eine einzige Schiene, z. B. die Schiene 2 oder 3 zu verwenden. Ebenso muss der Werkstückträger gemäss Fig. 2 nicht stehend auf den Schienen 2, 3 verfahrbar sein; er kann auch hängend oder zwischen Schienen eingespannt sein, d. h. im Zwischenraum zwischen 2 Schienen unmittelbar laufen.

Gemäss Fig. 2 besteht der Werkstückträger 1 im wesentlichen aus einem oberen Trägerrahmen 4, auf dem ein nicht näher dargestelltes, zu bearbeitendes Werkstück befestigt ist.

An seiner Unterseite ist ein Motor 6 angeordnet, der auf ein Antriebsrad 5 wirkt, welches auf eine obere Lauffläche z. B. der Innenschiene 3 wirkt.

Es sind ferner Laufrollen 7 vorhanden, wobei der Werkstückträger 1 dreirädrig, vierrädrig oder zweirädrig ausgebildet sein kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind hierbei neben einem Antriebsrad noch weitere drei Laufrollen 7 vorhanden. Die zwei voneinander beabstandeten Laufrollen der gegenüberliegenden Seite nach Fig. 2 sind hierbei zeichnerisch nicht dargestellt. Die Laufrollen der einen Seite, z. B. der linken Seite in Fig. 2 sind jeweils lenkbar ausgebildet und sind hierbei in jeweils um eine vertikale Achse drehbaren Drehschemel 9, 10 gehalten.

Zur Lenkung dieser Drehschemel 9, 10 greifen in die jeweilige Nut 8 der Aussenschiene 3 zwei Lenkrollen ein, die jeweils mit einem Drehschemel 9, 10 drehfest verbunden sind.

Es ist noch weiter dargestellt, dass an der Unterseite des Trägerrahmens 4 eine Positioniereinheit 11 angeordnet ist, die im wesentlichen aus einem ortsfesten Halter 13 und einer daran drehbar gelagerten Positionierrolle 12 besteht. Die Positionierrolle 12 ist dafür da, dass der Werkstückträger in einer der Bearbeitungsstationen 36-39 festgehalten und bezüglich der den Bearbeitungsstationen zugeordneten Bearbeitungswerkzeugen positioniert wird.

An der Vorderseite des Werkstückträgers ist der Energiespeicher 14 angeordnet, der auch im Blockschaltbild nach Fig. 4 und in Fig. 3 dargestellt ist.

Zur Energieversorgung dieses kapazitiven Energiespeichers ist ein Energieempfänger 17 als gekapselte Spule vorhanden, die an der Unterseite des Trägerrahmens 4 angeordnet ist. Der Werkstückträger 1 trägt an seiner Unterseite noch ein Elektronikteil 15 und andere weitere Bauteile, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht weiter beschrieben werden.

Wichtig ist nun, dass auf dem Schienensystem bzw. im Zwischenraum zwischen den Schienen 2, 3 eine Mehrzahl von Energiesendern 18 angeordnet sind, wobei jeder Energiesender aus einer Spule gemäss Fig. 3 besteht, die auf einem Eisenkern 29 bzw. einem Feritkern aufgewickelt ist.

Gleiches gilt für den werkstückträgerseitigen Energieempfänger, der gemäss Fig. 3 ebenfalls aus einer Spule besteht, die auf einem Feritkern 30 aufgewickelt ist.

Die Energieübertragung 16 erfolgt also über den Luftspalt 31.

Gemäss Fig. 3 wird die Spule 18 durch einen Wechselrichter 19 angesteuert, der diese Spule mit einer Frequenz im Bereich zwischen 10 kHz und 1000 kHz versorgt.

Es wird hierbei ein Strom im Bereich von etwa 10 Ampere verwendet.

Auf der Sekundärseite wird die in der Spule 17 induzierte Spannung durch eine Gleichrichteranordnung 20 gleichgerichtet, so dass damit die Parallelschaltung 34 aus einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Kondensatoren 32, 33 in kürzester Zeit (z. B. in 2 Sekunden) aufgeladen wird.

Die weiteren Einzelheiten der mikroprozessorgesteuerten Fahrsteuerung auf dem Werkstückträger 1 sind aus Fig. 4 zu entnehmen.

Der Energiespeicher 14 wirkt auf eine 5 Volt-Stabilisierung 21, die eine hochstabile Versorgungsspannung für die übrigen Bausteine auf dem Werkstückträger 1 zur Verfügung stellt.

Hierbei steuert der Energiespeicher 14 über die Motorkommutierung 22 den Antriebsmotor 6 unmittelbar an. Der Energiespeicher 14 wirkt aber auch auf die Stabilisierung 21, die eine hochstabilisierte 5 Volt-Versorgungsspannung für die übrigen Bausteine zur Verfügung stellt. Die Motorkommutierung wird bspw. von dem Mikrokontroller 23 angesteuert, der seinerseits seine Steuersignale von einem Index-Sensor 24 bekommt. Als Indexmarken sind hierbei z. B. Metallmarken im Bereich der Nut 8 angeordnet, um der Fahrsteuerung mitzuteilen, wann gebremst werden soll, wann eine Bearbeitungsstation kommt oder andere Steuerungsvorgänge für den Werkstückträger auszulösen.

Die Motorkommutierung 22 hängt im übrigen mit einer Überstromabschaltung 26 zusammen. Es handelt sich also um eine Schutzschaltung für die Elektronik, die dann in Funktion tritt, wenn der Motor 6 zuviel Strom von dem Energiespeicher 14 aufnimmt und damit die Gefahr der Unterversorgung der übrigen Bausteine besteht.

Über vordere und hintere IR-Schnittstellen 27, 28 kommuniziert der Werkstückträger 1 mit seiner Umgebung auf dem Schienensystem. Er erhält dadurch drahtlos seine Steuerbefehle und kommuniziert über die IR-Schnittstelle auch mit anderen gleichzeitig auf dem Schienensystem fahrenden Werkstückträgern. Er kommuniziert auch mit den einzelnen Bearbeitungsstationen 36 - 29. Dank dieser IR-Schnittstellen 27, 28 mit drahtloser Signalübertragung besteht der Vorteil, daß die für den Betrieb des WT notwendigen Steuerbefehle schnell und dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst auf den WT übertragen werden können. Es bedarf also keiner eigenen Programmladestationen, sondern die Steuerprogramme können z. B. vor jeder Bearbeitungsstation auf den WT übertragen werden, um das Verhalten des WT vor, in und nach dieser Bearbeitungsstation anwendungsindividuell entsprechend zu steuern.

Gemäss Fig. 5 wird als weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben, dass auch ein Energiesender 40 (siehe Fig. 1) ortsfest, aber über eine gewisse, relativ grosse Länge auf dem Schienensystem befestigt sein kann. Hierbei sind zwei Spulen 43 auf einem gemeinsamen Kern 44 gewickelt und relativ zu diesem feststehenden Energiesender 40 bewegt sich dann der am Werkstückträger 1 befestigte Energieempfänger 41 in Pfeilrichtung 42. Er ist ebenfalls mit einer Spule 46 bewickelt, die auf einem Kern 45 angeordnet ist.

Als weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 1, das auch ein Energiesender 18 in Pfeilrichtung 47 mindestens stückweise mit dem Werkstückträger mitfahren kann, um diesen über eine gewisse Fahrstrecke von z. B. einem Meter mit der erforderlichen Ladeenergie zu versorgen. Entlang dieser Strecke wird der Energiespeicher 14 wieder vollständig im Zeitbereich von etwa 2 Sekunden aufgeladen.

Insgesamt ergibt sich also mit der patentgemässen Ausbildung der Energieversorgung für einen schienengebundenen Werkstückträger der Vorteil, dass bei wesentlich kürzeren Ladezeiten ein wesentlich schnellerer Fahrbetrieb der Werkstückträger möglich ist und dass weniger Werkstückträger verwendet werden können, weil ja stillgesetzte Werkstückträger, die zwecks Ladung in Ladestationen ruhen, entfallen können.

Zeichnungslegende

1

Werkstückträger

2

Innenschiene

3

Aussenschiene

4

Trägerrahmen

5

Antriebsrad

6

Motor

7

Laufrolle

8

Nut

9

Drehschemel

10

Drehschemel

11

Positioniereinheit

12

Positionierrolle

13

Halter

14

Energiespeicher

15

Elektronikteil

16

Energieübertragung

17

Energieempfänger

18

Energiesender

19

Wechselrichter

20

Gleichrichter

21

Stabilisierung

22

Motorkommutierung

23

Mikrokontroller

24

Index-Sensor

25

Speicher

26

Überstromschaltung

27

IR-Schnittstelle

28

IR-Schnittstelle

29

Eisenkern

30

Eisenkern

31

Luftspalt

32

Kondensator

33

Kondensator

34

Parallelschaltung

35

Ausschleusung

36

Bearbeitungsstation

37

Bearbeitungsstation

38

Bearbeitungsstation

39

Bearbeitungsstation

40

Energiesender

41

Energieempfänger

42

Pfeilrichtung

43

Spule

44

Kern

45

Kern

46

Spule

47

Pfeilrichtung

Claims

1. Schienengebundenes Transfersystem mit mindestens einem auf einem ein- oder mehrgleisigen Schienensystem verfahrbaren Werkstückträger, dessen Antriebsmotor von einem auf dem Werkstückträger angeordneten Energiespeicher (14) versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine kontaktlose, induktive Energieübertragung (16) von einem schienennahen (beweglichen oder unbeweglichen) Energiesender (18) auf einen am Werkstückträger (1) angeordneten Energieempfänger (17) erfolgt und dass der auf dem Werkstückträger (1) angeordnete Energiespeicher ein kapazitiver Energiespeicher (14) ist.

2. Schienengebundenes Transfersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieübertragung (16) mit einer Frequenz im Bereich zwischen etwa 10 kHz und 1000 kHz erfolgt.

3. Schienengebundenes Transfersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die induktive Übertragung über eine ortsfeste oder bewegliche, auf oder an dem Schienensystem angeordnete Spule erfolgt, die über einen Luftspalt (31) die auf dem Werkstückträger (1) angeordnete Spule beaufschlagt.

4. Schienengebundenes Transfersystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Spule (17, 18) eine Windungszahl von etwa 50 Wicklungen aufweist, und daß der Wicklungsdraht aus einem Bündel von feinen, gegeneinander isolierten Einzeladern besteht.

5. Schienengebundenes Transfersystem nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Energiesender (18) in jeweils einer Bearbeitungsstation (39) angeordnet ist und daß die Aufladung des Energiespeichers (14) während der Bearbeitung des Werkstückes auf dem Werkstückträger (1) in der Bearbeitungsstation erfolgt.

6. Schienengebundenes Transfersystem nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der schienenseitige Energiesender (18) feststehend ausgebildet ist.

7. Schienengebundenes Transfersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Energiesender (18) im Vergleich zum Energieempfänger (17) eine etwa gleiche Größe aufweist.

8. Schienengebundenes Transfersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Energiesender (18) im Vergleich zum Energieempfänger eine größere Länge (in Fahrtrichtung) aufweist.

9. Schienengebundenes Transfersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das der Energiesender (18) am Schienensystem (2, 3) längsbeweglich angeordnet ist.

10. Schienengebundenes Transfersystem nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Speicher (14) auf dem WT (1) aus einer Parallelschaltung mehrerer Kapazitäten besteht, die insgesamt etwa eine Kapazität von 10 Farad aufweisen.

11. Schienengebundenes Transfersystem nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladezeit des Energiespeichers (14) im Bereich unter 60 Sekunden liegt.

12. Schienengebundenes Transfersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladezeit des Energiespeichers etwa 2 Sekunden beträgt.

13. Schienengebundenes Transfersystem nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß dem aus der Bearbeitungsstation entlassenen Werkstückträger eine Anfangsbeschleunigungsimpuls aufgegeben wird.

14. Schienengebundenes Transfersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die kinematische Anfangsbeschleunigung für den WT (1) aus einem Energiespeicher entnommen ist, der in der Bearbeitungsstation (38) angeordnet ist.

15. Schienengebundenes Transfersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher ein mechanischer oder elastomerer Energiespeicher ist, der von der kinetischen Bewegungsenergie des WT (1) aufgeladen wird.

16. Schienengebundenes Transfersystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher elektromechanisch, pneumatisch oder hydraulisch arbeitet.

17. Schienengebundenes Transfersystem nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (1) über vordere und hintere IR-Schnittstellen (27, 28) mit seiner Umgebung kommuniziert.

18. Schienengebundenes Transfersystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerbefehle für den auf dem WT (1) angeordneten Mikrokontroller (23) drahtlos über die IR-Schnittstelle (27, 28) auf den WT (1) übertragen werden und daß dieser im Sende-/Empfangsbetrieb auch mit anderen WT (1) des Schienensystems (2, 3) kommuniziert.