DE202016006696U1

DE202016006696U1 - Magnetkupplung mit einem Drehaktuatorsystem

Info

Publication number: DE202016006696U1
Application number: DE202016006696.0U
Authority: DE
Original assignee: Magswitch Technology Worldwide Pty Ltd
Current assignee: MAGSWITCH TECHNOLOGY, INC., SUPERIOR, US
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2016-12-01
Anticipated expiration: 2026-11-01
Also published as: CN206617466U; KR20170001642U

Abstract

Magnetkupplung, umfassend: ein Gehäuse; eine erste Platte, die vom Gehäuse getragen ist und die eine erste Mehrzahl von einem gegenseitigen Abstand aufweisenden Magnetteilen, jeweils mit einer Nordpolseite oder einer Südpolseite und einer ersten Mehrzahl von Polteilen, eingefügt zwischen einander benachbarten Permanentmagnetteilen der ersten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen; die erste Platte umfasst eine gleiche Anzahl von Permanentmagnetteilen und Polteilen, und die erste Mehrzahl von Permanentmagnetteilen ist derart angeordnet, dass jedes Polteil der ersten Mehrzahl von Polteilen entweder ein Nordpolteil ist, benachbart der Nordpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der ersten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen, oder ein Südpolteil, benachbart der Südpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der ersten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen; eine zweite Platte, die vom Gehäuse getragen ist, umfassend eine zweite Mehrzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Permanentmagnetteilen mit jeweils einer Nordpolseite und einer Südpolseite, und eine zweite Mehrzahl von Polteilen, zwischengefügt zwischen einander benachbarte Permanentmagnetteile der zweiten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen; die zweite Platte umfasst eine gleiche Anzahl von Permanentmagnetteilen und Polteilen, und die zweite Mehrzahl von Permanentmagneten ist derart angeordnet, dass jedes Polteil der ersten Mehrzahl von Polteilen entweder ein Nordpolteil ist, benachbart der Nordpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der zweiten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen, oder ein Südpolteil, benachbart der Südpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der zweiten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen; die zweite Platte umfasst einen Drehantrieb; einen Drehaktuator, angekoppelt an das Dreheingriffsteil der zweiten Platte, um die zweite Platte relativ zur ersten Platte zu verdrehen zwischen (a) einem ersten Zustand, in welchem die Südpolteile der ersten Platte den Südpolplatten der zweiten Platte benachbart sind und die Nordpolteile der ersten Platte den Nordpolteilen der zweiten Platte benachbart sind, und (b) einem zweiten Zustand, wobei die Südpolteile der ersten Platte den Nordpolteilen der zweiten Platte benachbart sind, und die Nordpolteile der ersten Platte den Südpolteilen der zweiten Platte benachbart sind.

Description

GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Magnetkupplung wie eine Magnetwerkzeugbasis, magnetische Fixiereinrichtungen, magnetische Hubeinrichtungen, und insbesondere magnetische Kupplungen. Hierbei werden die Kupplungen aktiviert oder deaktiviert durch ein Drehaktuatorsystem.
HINTERGRUND
Magnetkupplungen umfassen magnetische Werkzeugbasen, die ein Werkzeug relativ zu einem Werkstück positionieren, magnetische Halteeinrichtungen, die ein erstes Werkstück relativ zu einem zweiten Werkstück halten, magnetische Hubeinrichtungen, die ein Werkstück an eine Hubeinrichtung ankoppeln, um das Werkstück von einem ersten zu einem zweiten Ort zu fördern. Hubeinrichtungen beinhalten beispielsweise Roboterarme. Bekannte Magnetkupplungen sind schaltbar zwischen einem Ein-Status, in welchem die Magnetkupplung ein ausreichendes externes Magnetfeld erzeugt, um ein Werkstück an die Magnetkupplung anzuschließen, und einem Aus-Status, wobei das externe Magnetfeld der Magnetkupplung reduziert wird, um ein Trennen des Werkstückes von der Magnetkupplung zu bewirken. Siehe US 7 161 451 .
Verbesserungen der bekannten Magnetkupplungen sind wünschenswert.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird eine Magnetkupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Magnetkupplung umfasst ein Gehäuse, eine erste Platte, die vom Gehäuse getragen ist, eine zweite Platte, die vom Gehäuse getragen ist und die einen Drehantrieb aufweist, und einen Drehaktuator, der an den Drehantrieb der zweiten Platte angeschlossen ist, um die zweite Platte relativ zur ersten Platte zu verdrehen. Die erste Platte umfasst eine erste Mehrzahl von Permanentmagnetteilen, die einen gegenseitigen Abstand aufweisen, und deren jedes eine Nordpolseite und eine Südpolseite umfasst, und eine erste Mehrzahl von Polteilen, die zwischen einander benachbarte Permanentmagnetteile der ersten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen zwischengefügt ist. Die erste Plate umfasst eine gleiche Anzahl von Permanentmagnetteilen und Polteilen. Die erste Mehrzahl von Permanentmagneten ist derart angeordnet, dass jedes Polteil der ersten Mehrzahl von Polteilen ein Nordpolteil ist, benachbart der Nordpolseite der beiden Permanentmagnetteile der ersten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen, und einen Südpolteil, benachbart der Südpolseite der beiden Permanentmagnetteile der ersten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen. Die zweite Platte umfasst eine zweite Mehrzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Permanentmagnetteilen, jeweils mit einer Nordpolseite und einer Südpolseite und einer Mehrzahl von Polteilen, zwischengefügt zwischen einander benachbarte Permanentmagnetteile der zweiten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen. Die zweite Platte umfasst eine gleiche Anzahl von Permanentmagnetteilen und Polteilen. Die zweite Mehrzahl von Permanentmagneten ist derart angeordnet, dass jedes Polteil der ersten Mehrzahl von Polteilen ein Nordpolteil ist, benachbart der Nordpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der zweiten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen und einen Südpolteil, benachbart der Südpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der zweiten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen. Der Drehaktuator verdreht die zweite Platte relativ zur ersten Platte zwischen (a) einem ersten Status, wobei die Südpolteile der ersten Platte den Südpolteilen der zweiten Platte, und die Nordpolteile der ersten Platte den Nordpolteilen der zweiten Platte benachbart sind, und (b) einen zweiten Status, wobei die Südpolteile der ersten Platte den Nordpolteilen der zweiten Platte benachbart sind, und die Nordpolteile der ersten Platte den Südpolteilen der zweiten Platte.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Drehaktuator der Magnetkupplung ein pneumatischer Aktuator. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Drehaktuator der Magnetkupplung ein Elektromotor.
Gemäß einem weiteren Beispiel sind bei der Magnetkupplung die zweite Mehrzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten der zweiten Platte derart angeordnet, dass jeder der einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Magnete sich in Längsrichtung von einem Zentrum der zweiten Platte nach außen erstreckt, sodass die zweite Platte eine erste zusammenhängende Zone bildet, die ein Zentrum der zweiten Platte umfasst und angeschlossen ist an einer inneren Erstreckung einer jeden der einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Magnete der zweiten Mehrzahl an einer ersten Anschlussstelle, eine zweite zusammenhängende Zone, die die erste Anschlussstelle mit der ersten zusammenhängenden Zone teilt und angeschlossen ist an einer äußeren Erstreckung eines jeden der zweiten Mehrzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten an einer zweiten Anschlussstelle, und eine dritte zusammenhängende Zone, die die zweite Anschlussstelle mit der ersten zusammenhängenden Zone teilt und an einer äußeren Erstreckung der zweiten Platte angeschlossen ist. In Abwandlung hiervon kann der Drehantrieb der zweiten Platte innerhalb der ersten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte angeordnet werden. Wiederum in Abwandlung hiervon kann der Drehantrieb der zweiten Platte innerhalb der ersten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte liegen. Als weitere Abwandlung kann der Drehantrieb der zweiten Platte innerhalb der dritten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte angeordnet sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Drehantrieb der zweiten Platte innerhalb der ersten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte oder der zweiten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte oder der dritten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte liegen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der Drehantrieb eine Öffnung in der zweiten Platte. Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach irgendeinem der vorausgegangenen Beispiele umfasst der Drehantrieb einen Vorsprung, der eine zweite Mehrzahl der einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Magnetteile besitzt. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel nach jeglichem der vorausgegangenen Beispiele umfasst der Drehantrieb eine Mehrzahl von Zahnrädern. Gemäß einem weiteren Gedanken nach jeglichen der vorausgegangenen Beispiele umfasst der Drehantrieb ein Zahnrad.
Gemäß einem Beispiel für jede Ausführungsform, die hier erwähnt ist, verläuft die Drehachse des Drehaktuators relativ zur Drehachse der zweiten Platte unter einem Winkel. Der Winkel kann ein rechter Winkel sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Drehachse des Drehaktuators parallel zur Drehachse der zweiten Platte verlaufen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Drehachse des Drehaktuators mit der Drehachse der zweiten Platte fluchten. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Drehachse des Drehaktuators innerhalb der ersten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Drehachse der Drehaktuators innerhalb der zweiten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Drehachse des Drehaktuators innerhalb der dritten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte angeordnet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Drehachse des Drehaktuators innerhalb einer vertikalen Begrenzung des Gehäuses und dabei die zweite Platte nicht überlappend angeordnet.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst der Drehaktuator eine Welle, die an die zweite Platte angeschlossen ist. In Abwandlung hiervon umfasst die Welle des Drehaktuators eine Drehachse, desgleichen auch die zweite Platte. Dabei umfassen sowohl die Welle als auch die zweite Platte Verriegelungsmittel, um die Welle an die Platte anzukoppeln. In Weiterführung dieses Gedankens sind Verriegelungsmittel vorgesehen, umfassend eine erste Keilverbindung der Welle und eine zweite Keilverbindung der zweiten Platte. Gemäß einer weiteren Ausführungsform fluchtet die Drehachse des Drehaktuators mit der Drehachse der zweiten Platte. Die Verriegelungsmittel können Zahnräder sein, und die Drehachse des Drehaktuators kann fluchten mit der Drehachse der zweiten Platte. In Weiterführung dieses Gedankens ist die Welle an die zweite Platte mittels eines Planetengetriebes angeschlossen. Die Welle trägt ein Sonnenrad des Planetensatzes, und die zweite Platte trägt einen verzahnten Rotor des Planetengetriebes; das Sonnenrad ist an den Rotor über eine Mehrzahl von Planetengetrieben angeschlossen.
Die Verriegelungsmittel können Zahnräder sein, und die Drehachse des Drehaktuators verläuft parallel zu und versetzt gegen die Drehachse der zweiten Platte. In einer Weiterführung dieses Gedankens ist die Welle mittels einer Verzahnung an die zweite Platte angeschlossen. Die Welle trägt ein erstes Zahnrad, und die zweite Platte ein zweites Zahnrad. Das erste Zahnrad ist mit dem zweiten Zahnrad zusammengekoppelt. Die zweite Mehrzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten der zweiten Platte ist derart gestaltet, dass eine Längserstreckung eines jeden der zweiten Mehrzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten sich radial vom Zentrum der zweiten Platte nach außen erstreckt, sodass die zweite Platte eine erste zusammenhängende Zone umfasst, die das Zentrum der zweiten Platte umfasst. Sie ist durch eine innere Erstreckung eines jeden der zweiten Mehrzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten an einer ersten Anschlussstelle angeschlossen. Eine zweite zusammenhängende Zone, die die erste Anschlussstelle mit der ersten zusammenhängenden Zone teilt, ist durch einen äußeren Vorsprung einer jeden der zweiten Mehrzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten an einer zweiten Anschlussstelle angeschlossen, und eine dritte zusammenhängende Zone teilt die zweite Anschlussstelle mit der zweiten zusammenhängenden Zone und ist angeschlossen durch einen äußeren Vorsprung der zweiten Platte. In Fortführung hiervon befinden sich die Zähne des zweiten Zahnrades in der ersten zusammenhängenden Zone. Auch können sich die Zähne des zweiten Zahnrades in der zweiten zusammenhängenden Zone befinden. Ferner können sich die Zähne des zweiten Zahnrades in der dritten zusammenhängenden Zone befinden. Das zweite Zahnrad kann ein Kegelrad sein, und die Drehachse der Welle verläuft senkrecht zur Drehachse der zweiten Platte.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Magnetkupplung bei jeglichem der Ansprüche eine dritte Platte umfassen, getragen vom Gehäuse, und eine vierte Platte, ebenfalls vom Gehäuse getragen. Die dritte Platte umfasst eine dritte Mehrzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Permanentmagnetteilen, jedes umfassend eine Nordpolseite und eine Südpolseite, und eine dritte Mehrzahl von Polteilen, zwischengefügt zwischen einander benachbarte Permanentmagnetteile der dritten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen. Die dritte Platte umfasst eine gleiche Anzahl von Permanentmagnetteilen und Polteilen, und die dritte Mehrzahl von Permanentmagnetteilen ist derart angeordnet, dass jedes Polteil der dritten Mehrzahl von Polteilen ein Nordpolteil ist, benachbart der Nordpolseite der beiden Permanentmagnetteile der dritten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen, oder ein Südpolteil, benachbart der Südpolseite der beiden Permanentmagnetteile der dritten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen. Die vierte Platte umfasst eine vierte Mehrzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Permanentmagnetteilen, jedes mit einer Nordpolseite und einer Südpolseite, und eine vierte Mehrzahl von Polteilen, zwischengefügt zwischen einander benachbarten Permanentmagnetteilen der vierten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen. Die vierte Platte umfasst eine gleiche Anzahl von Permanentmagnetteilen und Polteilen, und die vierte Mehrzahl von Permanentmagneten ist derart angeordnet, dass jedes Polteil der ersten Mehrzahl von Polteilen ein Nordpolteil ist, das benachbart der Nordpolseite der beiden Permanentmagnetteile der vierten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen ist, oder ein Südpolteil, benachbart der Südpolseite der beiden Permanentmagnetteile der vierten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen. Die vierte Platte umfasst einen Drehantrieb. Der Drehaktuator ist an den Drehantrieb der vierten Platte angekoppelt, um die vierte Platte relativ zur ersten Platte zu verdrehen zwischen

(a) einem dritten Zustand, wobei die Südpolteile der ersten Platte den Südpolteilen der vierten Platte benachbart sind und die Nordpolteile der ersten Platte den Nordpolteilen der vierten Platte benachbart sind, und
(b) einen vierten Zustand, wobei die Südpolteile der ersten Platte den Nordpolteilen der vierten Platte benachbart sind und die Nordpolteile der ersten Platte den Südpolteilen der vierten Platte benachbart sind. In einer Variante umfasst der Drehaktuator eine Welle, die sowohl an die erste als auch an die vierte Platte angeschlossen ist, um die zweite Platte relativ zur ersten Platte und die vierte Platte relativ zur dritten Platte gleichzeitig zu drehen. Bei beiden Varianten ist die Welle des Drehaktuators an die vierte Platte durch eine Zahnstangenverbindung angeschlossen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Magnetkupplung gemäß jedem der vorausgegangenen Beispiele einen elektronischen Regler und eine Eingangseinrichtung. Der Regler veranlasst den Drehaktuator, die zweite Platte relativ zur ersten Platte in den ersten Zustand zu versetzen – ansprechend auf den Empfang eines ersten Einganges von der Eingangsvorrichtung, und veranlassend den Drehaktuator, die zweite Platte relativ zur ersten Platte in den zweiten Zustand zu versetzen, ansprechend auf den Eingang des zweiten Signales von der Eingangseinrichtung.
Gemäß einem weiteren Beispiel sind die erste und die zweite Platte der Magnetkupplung gemäß jeglichen der genannten Beispiele zylindrisch. Die erste Platte hat einen ersten Außendurchmesser. Die zweite Platte hat einen zweiten Außendurchmesser. Der erste Außendurchmesser ist im Wesentlichen gleich dem zweiten Außendurchmesser.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Mehrzahl der ersten Polteile der ersten Platte der Magnetkupplung gemäß irgendeinem der vorausgegangenen Beispiele Teil einer ersten integralen Basiskomponente. Die erste integrale Basiskomponente umfasst eine erste Mehrzahl von Öffnungen, die die erste Mehrzahl von Permanentmagneten der ersten Platte aufnehmen, und die zweite Mehrzahl von Polteilen der zweiten Platte sind Teil einer zweiten integralen Basiskomponente. Die zweite integrale Basiskomponente umfasst eine zweite Mehrzahl von Öffnungen, die die zweite Mehrzahl von Permanentmagneten der zweiten Platte aufnehmen. In einer Abwandlung hierzu ist die erste Mehrzahl von Permanentmagneten radial angeordnet in der ersten Basiskomponente und alle Permanentmagnete der ersten Mehrzahl von Permanentmagneten der ersten Platte umfasst die Nordpolseite, die Südpolseite, ein radial einwärts gewandtes Ende, ein radial auswärts gewandtes Ende, eine Oberseite und eine Unterseite, wobei die zweite Mehrzahl von Permanentmagneten radial angeordnet sind in der zweiten Basiskomponente, und jeder der zweiten Mehrzahl von Permanentmagneten der zweiten Platte umfasst die Nordpolseite, die Südpolseite, ein radial einwärts gewandtes Ende, ein radial auswärts gewandtes Ende, eine Oberseite und eine Unterseite. In Weiterführung dieses Gedankens umgibt die erste integrale Basiskomponente die Nordpolseite, die Südpolseite, das radial einwärts gewandte Ende und das radial auswärts gewandte Ende der ersten Mehrzahl von Permanentmagneten der ersten Platte, und die zweite integrale Basiskomponente umgibt die Nordpolseite, die Südpolseite, das radial einwärts gewandte Ende, das radial auswärts gewandte Ende und die zweite Mehrzahl von Permanentmagneten der zweiten Platte. In Fortführung dieses Gedankens umgibt die zweite integrale Basiskomponente die Oberseite der zweiten Mehrzahl von Permanentmagneten der zweiten Platte. In weiterer Fortführung umgibt die erste integrale Basiskomponente die Unterseite der ersten Mehrzahl der Permanentmagnete der ersten Platte.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die zweite Platte der Magnetkupplung gemäß einem der hier genannten Beispiele auf der ersten Platte positioniert. In Abwandlung hiervon sind in einem ersten Status die Südpolteile der ersten Platte vertikal ausgerichtet mit den Südpolteilen der zweiten Platte, und die Nordpolteile der ersten Platte sind vertikal ausgerichtet mit den Nordpolteilen der zweiten Platte. In Weiterführung dieses Gedankens sind in einem zweiten Stadium die Südpolteile der ersten Platte vertikal ausgerichtet auf die Nordpolteile der zweiten Platte, und die Nordpolteile der ersten Platte sind vertikal ausgerichtet auf die Südpolteile der zweiten Platte.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in Kombination mit jeglichem anderen hier genannten Beispiel ist die Magnetkupplung von einem Ende eines Roboterarmes getragen.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ZEICHNUNGEN
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert.
1 ist eine ganz allgemeine Veranschaulichung einer Magnetkupplung.
2 ist eine Explosionsdarstellung des Gegenstandes von 1.
3 ist eine perspektivische Darstellung der Platte gemäß 2.
4 ist eine Draufsicht auf die Platte gemäß 3.
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht der Platte gemäß 3 sowie einer zweiten Platte.
6 ist eine Zusammenschau der Platten gemäß 5.
7 ist eine Teilansicht der Platten gemäß 6, angeschlossen an ein Werkstück, mit den Platten im Ein-Status.
8 ist eine Teilansicht der Platten von 6, angeschlossen an ein Werkstück; die Platten befinden sich im Aus-Status.
9 ist eine Draufsicht auf eine Platte zur Veranschaulichung der verschiedenen Zonen.
9A ist eine Einzelansicht des Gegenstandes von 9.
10 ist eine perspektivische Darstellung einer Direktantriebs-Magnetkupplung mit einem Drehaktuator, der direkt an eine obere Platte angeschlossen ist.
11 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Direktantriebs-Magnetkupplung von 10.
12 ist eine perspektivische Teilschnittdarstellung des Gegenstandes von 10.
13 ist eine perspektivische Ansicht einer Magnetkupplung mit einem Drehaktuator, angekoppelt an eine obere Platte mittels eines Planetengetriebes.
14 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Gegenstandes von 13.
15 ist eine Explosionsdarstellung des Planetengetriebes der Magnetkupplung gemäß 13.
16 ist eine perspektivische Ansicht einer Offset-Magnetkupplung mit einem Drehaktuator, gekoppelt an eine obere Platte mittels eines Getriebes.
17 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Gegenstandes von 16.
18 ist eine perspektivische teilweise Explosionsansicht des Gegenstandes von 16.
19 ist eine perspektivische Teilansicht des Gegenstandes von 16.
20 ist eine Schnittansicht des Gegenstandes der 16 entlang der Schnittlinien 20-20.
21 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Offset-Magnetkupplung mit einem Drehaktuator, der an eine obere Platte über ein Getriebe angeschlossen ist.
22 ist eine perspektivische Teilansicht des Gegenstandes von 21.
23 ist eine perspektivische Teil-Explosionsansicht des Gegenstandes von 21.
24 ist eine Schnittansicht des Gegenstandes von 21 gemäß der Schnittlinien 24-24.
25 ist eine perspektivische Teilansicht einer Magnetkupplung mit einem Drehaktuator, angekoppelt an einen Mehrplattensatz.
26 ist eine perspektivische Teil-Explosionsansicht des Gegenstandes von 25.
27 ist eine perspektivische Ansicht eines Robotersystems mit wenigstens einer Magnetkupplung gemäß der Erfindung, angekoppelt an das Ende eines Roboterarmes.
Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen generell verschiedene Ansichten.
EINZELBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine beispielhafte Magnetkupplung 10 gemäß der Erfindung. Die Magnetkupplung 10 umfasst eine obere Platte 12 und eine untere Platte 14. Jede der Platten 12 und 14 umfasst eine Mehrzahl von Permanentmagnetteilen 20, die einen gegenseitigen Abstand aufweisen, sowie eine Mehrzahl von Polteilen 30. Jedes Magnetteil 20 umfasst einen oder mehrere Permanentmagnete. Bei einer Ausführungsform umfasst jedes Permanentmagnetteil 20 einen Einzelpermanentmagneten. Jedes Permanentmagnetteil weist eine Nordpolseite und eine Südpolseite auf.
Die Permanentmagnetteile 20 und die Polteile 30 von Platte 12 und von Platte 14 sind jeweils derart angeordnet, dass sie eine geschlossene Gestalt aufweisen, wobei ein Polteil 30 angeordnet ist zwischen zwei Permanentmagnetteilen 20. Weiterhin sind die Permanentmagnetteile 20 derart angeordnet, dass jedes der beiden Permanentmagnetteile 20, die das dazwischen befindliche Polteil 30 berühren, entweder mit ihren Nordpolseiten oder ihren Südpolseiten das Polteil 30 berühren. Berühren die Nordpolseiten der benachbarten Permanentmagnetteile 20 ein Polteil 30, so wird das Polteil 30 als Nordpolteil bezeichnet. Berühren die Südpolseiten einander benachbarter Permanentmagnetteile 20 ein Polteil 30, so wird das Polteil 30 als Südpolteil bezeichnet.
Jede obere Platte 12 und jede untere Platte 14 umfasst eine gleiche und gradlinige Zahl von Permanentmagnetteilen 20. Die Anzahl der Polteile 30 der oberen Platte 12 und der unteren Platte 14 ist gleich der Anzahl der Permanentmagnetteile 20. Bei einer Ausführungsform sind bei der oberen Platte 12 und der unteren Platte 14 Permanentmagnetteile 20 und Polteile 30 kreisförmig angeordnet.
Die obere Platte 12 ist relativ zur unteren Platte 14 verdrehbar, um die Ausrichtung der Permanentmagnetteile 20 und der Polteile 30 der oberen Platte 12 relativ zu den Permanentmagnetteilen 20 und zu den Polteilen 30 der unteren Platte 14 zu verändern. Die Magnetkupplung 10 kann als im Ein-Status befindlich betrachtet werden, wenn die Südpolteile 30 der unteren Platte 14 den Südpolteilen 30 der oberen Platte 12 benachbart sind, und die Nordpolteile 30 der unteren Platte 14 benachbart den Nordpolteilen 30 der oberen Platte 12. Beim Ein-Status wird ein Werkstück 50 aus ferromagnetischem Material wie Stahl oder Eisen durch die Magnetkupplung 10 gehalten, aufgrund der Vervollständigung eines Magnetkreises aus den ausgerichteten Nordpolteilen 30 der oberen Platte 12 und der unteren Platte 14 durch das Werkstück 50, und der ausgerichteten Südpolteile 30 der Platten 12 und 14. Die Magnetkupplung ist als im Aus-Zustand befindlich zu betrachten, wenn die Südpolteile 30 der unteren Platte 14 den Nordpolteilen 30 der oberen Platte 12, und die Nordpolteile 30 der unteren Platte 14 den Südpolteilen 30 der oberen Platte 12 benachbart sind. Beim Aus-Status wird das Werkstück 50, das aus ferromagnetischem Material besteht, von der Magnetkupplung 10 nicht aufgrund der Schließung eines Magnetkreises innerhalb der oberen Platte 12 und der unteren Platte 14 von den ausgerichteten Nordpolteilen 30 der oberen Platte 12 zu den Südpolteilen 30 der unteren Platte 14 und den ausgerichteten Nordpolteilen der oberen Platte 12 zu den Südpolteilen 30 der unteren Platte 14 nicht gehalten. Beispiele von Platten sind in US 7 161 451 sowie in der ganzen Beschreibung wiedergegeben.
Die obere Platte 12 umfasst einen Drehantrieb 16, angeschlossen an einen Drehaktuator 60. Drehaktuator 60 umfasst eine Welle, die mit dem Drehantrieb 16 in Drehverbindung steht, um die obere Platte 12 zu verdrehen. Drehaktuator 60 umfasst beispielsweise elektrische Drehaktuatoren, pneumatische Drehaktuatoren oder andere geeignete Einrichtungen, die die Welle verdrehen. Ein elektrischer Drehaktuator ist beispielsweise ein Elektromotor. Der Elektromotor kann eine Feedbackelektronik zum Regeln der Umdrehung umfassen. Gemäß einem Beispiel wird ein Gleichstrommotor mit Endschaltern oder einem Encoder und einem Proportional-Integral-Regler vorgesehen, um die Platte über einen bestimmten Drehbereich anzutreiben. Gemäß einem anderen Beispiel wird ein Schrittschaltmotor vorgesehen. Dieser kann in einem offenen Steuerkreis betrieben werden, falls das Drehmoment genügend groß ist, um die Einheit ohne Verlust von Schritten zu betätigen. Ein Sensor kann vorgesehen werden, um die Position des Schrittschaltmotors herzustellen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist ein Schrittschaltmotor vorgesehen, der einen Encoder mit einem Stepper umfasst, um den richtigen Betätigungswinkel beizubehalten. Ein pneumatischer Drehaktuator ist beispielsweise ein Halb-Drehaktuator mit einem Rotorflügel, oder ein Halb-Drehaktuator, angetrieben von linearen pneumatischen Kolben, angeschlossen an eine zentrale Ausgangswelle mittels Zahnstange und Ritzel.
Drehaktuator 60 ist an einen elektronischen oder pneumatischen Regler 70 angeschlossen, der den Betrieb des Drehaktuators 60 steuert und damit die Ausrichtung der oberen Platte 12 relativ zur unteren Platte 14. Ein elektronischer Regler ist beispielhaft dargestellt. Der elektronische Regler 70 ist mit einem Prozessor 72 mit zugeordnetem Speicher 74 gezeigt. Speicher 74 umfasst ein Magnetkupplungs-Statusmodul 76, das bei Betreiben durch den Prozessor 72 den elektronischen Regler dazu veranlasst, dem Drehaktuator 60 die Anweisung zu geben, die obere Platte 12 zu bewegen, sodass die Magnetkupplung 10 in den Ein-Status oder den Aus-Status versetzt wird. Der elektronische Regler 70 ändert gemäß einer Ausführungsform den Status der Magnetkupplung 10 in Abhängigkeit von einem Eingangssignal, erhalten von einer Eingangsvorrichtung 80. Eingangsvorrichtungen enthalten beispielsweise Schalter, Druckknöpfe, Berührtaster, Mikrofone, Detektoren oder andere Vorrichtungen. Hierbei kann eine Bedienungsperson ein Berühr-, Audio- oder visuelles Eingangskommando geben.
Es soll auf die 2 bis 8 eingegangen werden. Eine beispielhafte obere Platte 112 und untere Platte 114 zur Anwendung bei einer Magnetkupplung 10 sind gezeigt. 2 zeigt eine obere Platte 112. Die obere Platte 112 umfasst eine zylindrische Basiskomponente 120 mit einer Zentralbohrung 122 und einer Mehrzahl von sich radial erstreckenden Öffnungen 124. Jede Öffnung 124 ist derart bemessen und gestaltet, dass sie einen Permanentmagneten 130 aufnehmen kann. Jeder Permanentmagnet 130 weist eine Nordseite 132, eine Südseite 134, radial nach innen gerichtete Seiten 136 und radial nach außen gerichtete Seiten 138 auf, eine obere Fläche 140 und eine untere Fläche 142. In 3 erkennt man eine zylindrische Basiskomponente 120, die jede der Nordseiten 132 umgibt, der Südseiten 134, der radial nach innen gewandten Seiten 136 und der radial nach außen gewandten Seiten 138 des Permanentmagneten 130. Bei einer Ausführungsform sind die Öffnungen 124 keine Durchgangsöffnungen, sondern Bildöffnungen, ausgehend von der Bodenfläche der zylindrischen Basiskomponente 120. Die zylindrische Basiskomponente 120 umgibt somit die obere Fläche 140 und die Polteile 30. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zylindrische Basiskomponente 120 eine einzige integrale Komponente. Die zylindrische Basiskomponente 120 ist aus zwei oder mehreren Komponenten aufgebaut, die zusammengefügt sind.
4 zeigt eine Draufsicht auf die obere Platte 112. Permanentmagnet 130 ist derart angeordnet, dass die Nordseiten 132 einander benachbarter Magneten einander zugewandt sind, desgleichen die Südseiten 134 einander benachbarter Magnete 130. Diese Anordnungen bewirken, dass die Teile 150 der zylindrischen Basiskomponente 120 zwischen dem Permanentmagneten 130 als Polerstreckungen für den Permanentmagneten 130 dienen. Die Polteile 150 sind dann als Nordpolteile zu bezeichnen, wenn sich der Polteil zwischen den nach Norden gerichteten Seiten 132 der einander benachbarten Permanentmagnete 130 befindet. Die Polteile 150 sind dann als Südpolteile zu betrachten, wenn sich der Polteil zwischen den nach Süden gewandten Seiten 134 einander benachbarter Magnete 130 befindet. Bei einer Ausführungsform sind die Basiskomponente 120 und demgemäß die Polteile 150 aus Stahl hergestellt. Weitere ferromagnetische Materialien können als Basiskomponente 120 verwendet werden.
In 5 sieht man die obere Platte 112 in einer Explosionsdarstellung relativ zur unteren Platte 114. Die untere Platte 114 ist im Wesentlichen identisch mit der oberen Platte 112. Gemäß 6 ist die obere Platte 112 auf die obere Fläche der unteren Platte 114 aufgesetzt. Die obere Platte 112 kann relativ zur unteren Platte 114 verdreht sein, um die Magnetkupplung 10 in den Ein-Status oder in den Aus-Status zu versetzen.
Gemäß 7 sind die obere Platte 112 und die untere Platte 114 im Ein-Zustand angeordnet, wobei die südlichen Polteile 150 der oberen Platte 112 den südlichen Polteilen 150 der unteren Platte 114 benachbart sind, und die Nordpolteile 150 der oberen Platte 112 den Nordpolteilen 150 der unteren Platte 114. Im Ein-Zustand ist ein aus ferromagnetischem Material hergestelltes Werkstück 50 durch die Magnetkupplung 10 festgehalten aufgrund des Schließens des magnetischen Kreises der ausgerichteten Nordpolteile 150 der oberen Platte 112 und der unteren Platte 114 durch das Werkstück 50, und der Südpolteile 150 der oberen Platte 112 und der unteren Platte 114.
In 8 sind die obere Platte 112 und die untere Platte 114 im Aus-Status gezeigt, wobei die Südpolteile 150 der oberen Platte 112 den Nordpolteilen 150 der unteren Platte 114 und die Nordpolteile 150 der oberen Platte 112 den Südpolteilen 150 der unteren Platte 114 benachbart sind. Im Aus-Status wird ein Werkstück aus ferromagnetischem Material durch die Magnetkupplung 10 nicht gehalten, und zwar zur Folge des geschlossenen Magnetkreises zwischen den ausgerichteten Südpolteilen 150 der oberen Platte 112 und den Nordpolteilen 150 der unteren Platte 114 und zwischen den ausgerichteten Nordpolteilen 150 der oberen Platte 112 und den Südpolteilen 150 der unteren Platte 114. Anders ausgedrückt umgehen die Platten 112 und 114 den magnetischen Kreislauf innerhalb der Polteile 150, womit das externe Magnetfeld kollabiert.
Wie in 8 gezeigt, sind die Basiskomponente 120 der oberen Platte 112 und der unteren Platte 114 derart gestaltet, dass der Permanentmagnet 130 der unteren Platte 114 vom Werkstück 50 einen Abstand aufweist, um den Permanentmagneten 130 der unteren Platte 114 in einem Abstand von Permanentmagnet 130 der oberen Platte 112 zu halten. Die Magnete 130 sind an die zylindrische Basiskomponente 120 angekoppelt, um das Verhältnis zwischen dem Permanentmagneten 130 und der zylindrischen Basiskomponente 120 zu halten. Bei beispielhaften Ausführungen sitzen die Magnete 130 in einem Presssitz in der zylindrischen Basiskomponente 120, oder sind mit Klebstoff an Ort und Stelle gehalten, oder mit Befestigungsmitteln oder anderen geeigneten Mitteln angekoppelt, um das Verhältnis zwischen dem Permanentmagneten 130 und der zylindrischen Basiskomponente 120 aufrecht zu erhalten.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel weist sowohl die obere Platte 112 als auch die untere Platte 114 jeweils sechs Permanentmagnetteile 130 und sechs Polteile 150 auf. Bei einer Ausführungsform umfassen die obere Platte 112 und die untere Platte 114 jeweils vier Permanentmagnetteile 130 und vier Polteile 150. Bei einer weiteren Ausführungsform umfassen die obere Platte 112 und die untere Platte 114 jeweils acht Permanentmagnetteile 130 und acht Polteile 150. Bei einer weiteren Ausführungsform umfassen die obere Platte 112 und die untere Platte 114 jeweils zehn Permanentmagnetteile 130 und zehn Polteile 150. Bei einer weiteren Ausführungsform umfassen die obere Platte 112 und die untere Platte 114 jeweils wenigstens vier Permanentmagnetteile 130 und wenigstens vier Polteile 150.
Wie in Verbindung mit 1 erwähnt, ist Drehaktuator 60 durch einen Drehantrieb 16 angekoppelt. 9 zeigt eine Draufsicht auf die obere Platte 112. Hierbei ist die obere Platte 112 in drei aneinander grenzende Zonen unterteilt. Eine erste Zone 160, umfassend ein Zentrum der oberen Platte 112, ist mit der radial nach einwärts gewandten Seite 136 des Permanentmagneten 130 verbunden – siehe die erste Verbindungsstelle 162. Eine zweite Zone 164 ist Bestandteil der ersten Verbindungsstelle 162 mit der ersten Zone 160, angebunden durch die radial nach außen gerichtete Seite 138 des Permanentmagneten 130 an einer zweiten Verbindungsstelle 166. Eine dritte Zone 168 (siehe 9A) ist an der zweiten Verbindungsstelle 166 mit der zweiten Zone 164 beteiligt und angebunden an einen äußeren Fortsatz 170 der oberen Platte 112.
Bei einer Ausführungsform ist der Drehantrieb 16 der oberen Platte 112 innerhalb der ersten Zone 160 der oberen Platte 112 angeordnet. Bei einer anderen Ausführungsform ist der Drehantrieb 16 der oberen Platte 112 innerhalb der zweiten Zone 164 der oberen Platte 112 angeordnet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Drehantrieb 16 der oberen Platte 112 positioniert innerhalb wenigstens zwei ersten Zonen 160 der oberen Platte 112, der zweiten Zone 164 von Platte 112, und der dritten Zone 168 der oberen Platte 112. Der Drehantrieb 16 kann wenigstens eine Öffnung in der oberen Platte 112 aufweisen. Drehantrieb 16 kann einen Vorsprung aufweisen, der sich über dem Permanentmagneten 130 der oberen Platte 112 erstreckt. Drehantrieb 16 kann eine Mehrzahl von Antriebszähnen aufweisen.
Es soll auf die 10 bis 12 eingegangen werden. Dort ist eine Magnetkupplung 200 gezeigt. Diese umfasst eine obere Platte 112 und eine untere Platte 114. Die obere und die untere Platte 112 und 114 befinden sich innerhalb eines Gehäuses 202. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Gehäuse 202 ein unteres Gehäuse 204 und ein obere Gehäuse 206. Beide Gehäuse sind aus nicht-magnetischem Material hergestellt.
Das untere Gehäuse 204 weist eine Kammer 208 auf, die die untere Platte 114 aufnimmt. Die untere Platte 114 ist im unteren Gehäuse 204 gesichert, um eine Verdrehung der unteren Platte 114 relativ zum unteren Gehäuse 204 zu vermeiden. Bei einer Ausführungsform ist die untere Platte 114 im Presssitz im unteren Gehäuse 204 gehalten, oder mit Klebstoff, oder mit Befestigungsmitteln, oder sonstigen Maßnahmen, um das Verhältnis zwischen der unteren Platte 114 und dem unteren Gehäuse 204 aufrecht zu erhalten. Das untere Gehäuse 204 ist aus nicht-magnetischem Material hergestellt. Gemäß einer Ausführungsform ist die untere Fläche der unteren Platte 114 bündig mit einer unteren Fläche des unteren Gehäuses 204. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die untere Fläche der unteren Platte 114 versetzt gegen eine untere Fläche des unteren Gehäuses 204. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die untere Fläche der unteren Platte 114 über einen Absatz in das untere Gehäuse 204 eingesetzt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das untere Gehäuse 204 an der unteren Fläche der Kammer 208 eine schmale Lippe rund um den Umfang der Kammer 208 aufweisen. An dieser Lippe kann eine Platte oder ein Abstandshalter mit einem Durchmesser gleich jenem der Kammer 208 sitzen. Die untere Platte 114 wird sodann auf dieser Platte oder dem Abstandshalter aufgesetzt. Damit wird die untere Platte 114 gegen Stöße gesichert, wenn die Magnetkupplung 200 auf die Arbeitsfläche aufgesetzt wird. Der Umfang dieser Platte oder des Abstandshalters könnte auch gegen die Lippe abgedichtet sein, zum Beispiel mit einer Dichtung oder einem O-Ring, womit das Gehäuse 202 versiegelt wird, wodurch die obere Platte 112 und die untere Platte 114 sowie der innere Mechanismus der Magnetkupplung 200 gegen Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit geschützt werden.
12 zeigt das obere Gehäuse 206 mit einer Aussparung 228, in welcher die obere Platte 112 aufgenommen wird. Das obere Gehäuse 206 umfasst ferner eine Aussparung 230, die in die Aussparung 228 eindringt, und sich durch die obere Fläche 232 des oberen Gehäuses 206 hindurch erstreckt – siehe 11. Die obere Platte 112 ist innerhalb der Aussparung 228 des oberen Gehäuses 206 drehbar. Das untere Gehäuse 204 und das obere Gehäuse 206 sind aneinander fixiert, um die obere Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 zu halten, und dabei eine Drehbewegung der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 zu erlauben. Die obere Platte 112 ist um die Drehachse 144 drehbar. Bei einer bestimmten Ausführungsform sind die Lager, Buchsen oder andere Bauteile zwischen die Teile der oberen Platte 112 und der unteren Platte 114 eingesetzt, um die Umdrehung der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 zu unterstützen, indem ein Spalt zwischen Teilen der oberen Platte 112 und der unteren Platte 114 geschaffen wird. Bei einer Ausführungsform umfassen das untere Gehäuse 204 oder das obere Gehäuse 206 oder diese beiden Merkmale wie Flansche oder Rippen, um das Umlaufen der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 zu begünstigen, wiederum durch Schaffen eines Spaltes zwischen der oberen Platte 112 und der unteren Platte 114. Das untere Gehäuse 204 und das obere Gehäuse 206 sind durch Befestigungsmittel wie Klebstoff, Verriegelungselemente, Gewinde oder andere Mittel aneinander fixiert.
Ein Elektromotor 240 befindet sich auf dem Gehäuse 202 und ist vom Gehäuse 202 getragen. Der Elektromotor 240 ist auf dem Gehäuse 206 durch Befestigungsmittel, Klebstoffe, Verriegelungselemente, Gewinde oder andere Maßnahmen befestigt, womit die Zuordnung zwischen Elektromotor 240 und oberem Gehäuse 206 erhalten bleibt. Der Elektromotor 240 umfasst eine Welle 242, die sich aus dem Gehäuse 244 des Elektromotors 240 heraus erstreckt. Die Welle 242 ist um eine Drehachse 246 drehbar.
In montiertem Zustand befindet sich die Welle 242 in einer zentralen Bohrung 122 der oberen Platte 112 – siehe 9. Die Welle 242 und die Bohrung 122 weisen Mitnahmeflächen 248 und 250 auf, die Polygone bilden. Bei dieser Ausführungsform sind die Mitnahmeflächen 250 der zentralen Bohrung 122 der Drehantrieb 16 der oberen Platte 112. Drehantrieb 16 ist somit positioniert innerhalb der ersten Zone 160 der oberen Platte 112. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Welle 242 an die obere Platte 112 angekoppelt sein durch Befestigungsmittel, Klebstoffe oder andere Mittel zum Verhindern der Relativverdrehung der oberen Platte 112 und der Welle 242. Die Drehachse 246 des Elektromotors 240 verläuft parallel zur Drehachse 144 der oberen Platte 112 und mit dieser fluchtend.
Elektromotor 240 steht mit dem elektronischen Regler 70 in Wirkverbindung. In Abhängigkeit vom elektronischen Regler 70 führt der Elektromotor 240 zu einem Verdrehen der Welle 242 und damit zu einem Verdrehen der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114. Durch Verdrehen der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 kann die Magnetkupplung 200 in einen Ein-Status oder einen Aus-Status verbracht werden.
Es wird auf die 13 bis 15 Bezug genommen. Die Magnetkupplung 300 ist ähnlich der Magnetkupplung 200; sie verwendet dasselbe Gehäuse 202. Magnetkupplung 300 umfasst eine obere Platte 112 und eine untere Platte 114. Die Magnetkupplung 300 umfasst ferner ein Planetengetriebe 310.
Welle 242 weist Mitnahmeflächen 248 auf, die mit Mitnahmeflächen 312 eines Sonnenradträgers 314 zusammenarbeiten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die Flächen 248 und 312 Polygone. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Welle 242 an den Sonnenradträger 314 durch Befestigungsmittel, Klebstoffe oder irgendwelche anderen Mittel angekoppelt sein, um eine relative Drehbewegung des Sonnenradträgers 314 und der Welle 242 zu vermeiden. Die Drehachse 246 und der Elektromotor 240 verlaufen parallel und fluchtend mit der Drehachse 144 der oberen Platte 112.
Sonnenradträger 314 umfasst ein Basisteil 316 und ein Sonnenrad 318. Sonnenrad 318 ist an Basisteil 314 fixiert und zu diesem nicht verdrehbar. Sonnenrad 318 ist Teil des Getriebes 310. Getriebe 310 umfasst ferner einen Rotor 320, eine Mehrzahl von Planetenrädern 322, einen oberen Planetenträger 324 und einen unteren Planetenträger 326. Planetenräder 322 sind an den oberen Planetenträger 324 und den unteren Planetenträger 326 angekoppelt und relativ hierzu verdrehbar. Der obere Planetenträger 324 umfasst eine Öffnung 330, durch welche das Sonnenrad 318 hindurch passt. Die Zähne des Sonnenrades 318 kämmen mit den Zähnen eines jeden Planetenrades 322, sodass ein Verdrehen des Sonnenrades 318 ein Verdrehen der Planetenräder 322 bewirkt. Die Gesamtheit der Planetenträger 322, des oberen Planetenträgers 324 und des unteren Planetenträgers 322 ist in dem Innenraum des Rotors 320 untergebracht. Rotor 320 umfasst Innenzähne, die mit den Zähnen eines Planetenrades 322 kämmen.
Getriebe 310 befindet sich innerhalb der zentralen Öffnung der oberen Platte 112. Gemäß einer Ausführungsform ist der Rotor 320 an der oberen Platte 112 fixiert, sodass ein Verdrehen des Rotors 320 zu einem Verdrehen der oberen Platte 112 führt. Bei dieser Ausführungsform ist der untere Planetenträger 326 an die untere Platte 114 fixiert, die ihrerseits an das Gehäuse 202 fest angekoppelt ist. Beim Betrieb führt ein Verdrehen des Sonnenrades 318 zu einem entsprechenden Verdrehen eines jeden Planetenrades 322. Da der untere Planetenträger 326 relativ zu der unteren Platte 114 festgehalten ist, führt ein Verdrehen der Planetenräder 322 zu einem entsprechenden Verdrehen des Rotors 320 und damit der oberen Platte 112. Drehmoment vom Getriebe 310 wird auf die verdrehbare Platte 112 durch den Rotor 320 übertragen. Bei dieser Ausführungsform bildet Rotor 320 den Drehantrieb 16 der oberen Platte 112. Drehantrieb 16 befindet sich in der ersten Zone 160 der oberen Platte 112.
Gemäß einer Ausführungsform ist der obere Planetenträger 324 an die obere Platte 112 fest angekoppelt, sodass ein Verdrehen des oberen Planetenträgers 324 zu einem Verdrehen der oberen Platte 112 führt. So kann beispielsweise der Außenumfang des oberen Planetenträgers 324 derart bemessen sein, dass er die obere Fläche der oberen Platte 112 überlappt. Bei dieser Ausführungsform ist der Rotor 320 an die untere Platte 114 fest angekoppelt, die ihrerseits an das Gehäuse 202 angekoppelt ist. Beim Betrieb führt ein Verdrehen des Sonnenrades 318 zu einem entsprechenden Verdrehen eines jeden Planetenrades 322. Da Rotor 320 relativ zur unteren Platte 114 drehfest ist, führt ein Verdrehen der Planetenräder 322 zu einem entsprechenden Verdrehen des oberen Planetenträgers 324 und des unteren Planetenträgers 326 und somit der oberen Platte 112. Bei dieser Ausführungsform ist der obere Planetenträger 324 der Drehantrieb 16 der oberen Platte 112. Der Drehantrieb 16 ist somit innerhalb der ersten Zone 160 der oberen Platte 112 sowie in der zweiten Zone 164 der oberen Platte 112 positioniert. Drehmoment des Getriebes 310 wird durch den Planetenträger 324 auf die obere Platte 112 übertragen.
Der Elektromotor 240 steht mit dem elektronischen Regler 70 in Wirkverbindung. In Abhängigkeit vom Eingang aus dem elektronischen Regler 70 verdreht Elektromotor 240 die Welle 242, sodass diese die obere Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 über das Getriebe 310 verdreht. Durch ein Verdrehen der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 lässt sich die Magnetkupplung 300 in den Ein-Status oder in den Aus-Status versetzen.
Das Einfügen des Planetengetriebes 310 in die Magnetkupplung 300 führt zu einem mechanischen Vorteil beim Verdrehen der oberen Platte 112, gegenüber der Magnetkupplung 200. Gemäß einer Ausführungsform ist Elektromotor 240 derart gestaltet, dass die Welle 240 relativ zur Drehachse 144 der oberen Platte 112 eine Winkelposition einnimmt. So kann Elektromotor 240 beispielsweise horizontal angeordnet werden. Hierbei wird ein Kegelradgetriebe zwischen Elektromotor 240 und Getriebe 310 geschaltet, um Drehmoment vom Elektromotor 240 zur oberen Platte 112 zu übertragen.
Magnetkupplung 300 ist zwar zusammen mit einem elektrischen Aktuator, Motor 240 gezeigt, jedoch kann aufgrund der Übersetzungsverhältnisse von Getriebe 310 auch ein pneumatischer Aktuator verwendet werden. Pneumatische Drehaktuatoren können bis zu 270 Grad Verdrehung aufbringen. Somit bewirkt ein 3:1-Getriebe ohne weiteres ein vollkommenes Betreiben der verdrehbaren Platte durch den Aktuator.
Es soll auf die 16 bis 20 eingegangen werden. Hier ist eine Magnetkupplung 400 gezeigt. Diese umfasst eine obere Platte 112 und eine untere Platte 114. Die obere und die untere Platte 112 und 114 sind innerhalb eines Gehäuses 402 angeordnet. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst Gehäuse 402 ein unteres Gehäuse 404 und ein oberes Gehäuse 406. Das untere Gehäuse 404 und das obere Gehäuse 406 sind aus nicht-magnetischem Material hergestellt.
Das untere Gehäuse 404 umschließt eine Kammer 408, die die untere Platte 114 aufnimmt. Die untere Platte 114 ist am unteren Gehäuse 404 angeschlossen, um ein Verdrehen der unteren Platte 114 relativ zum unteren Gehäuse 404 zu verhindern. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die untere Platte 114 im Presssitz in das untere Gehäuse 404 eingefügt oder mittels Klebstoffen oder mechanischen Befestigungsmitteln oder anderen Mitteln an diesem befestigt. Das untere Gehäuse 404 besteht aus einem nicht-magnetischen Material. Bei einer weiteren Ausführungsform verläuft die untere Platte 114 bündig mit der unteren Fläche des unteren Gehäuses 404. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die untere Fläche der unteren Platte 114 versetzt gegen eine untere Fläche des unteren Gehäuses 404. Gemäß einer Ausführungsform weist die untere Fläche der unteren Platte 114 einen Absatz innerhalb des unteren Gehäuses 404 auf.
Es soll auf 20 eingegangen werden. Das untere Gehäuse 406 weist einen Absatz 428 auf, welcher die obere Platte 112 aufnimmt. Das obere Gehäuse 406 weist eine Aussparung 430 auf, die durch den Absatz 428 hindurchtritt und sich durch eine obere Fläche 432 (siehe 17) des oberen Gehäuses 406 hindurch erstreckt. Die obere Platte 112 ist innerhalb des Absatzes 428 des oberen Gehäuses 406 verdrehbar. Das untere Gehäuse 404 und das obere Gehäuse 406 sind aneinander gesichert, um die obere Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 festzuhalten, während eine Drehbewegung der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 möglich ist. Die obere Platte 112 ist um die Drehachse 144 verdrehbar. Gemäß einer Ausführungsform sind Lager, Buchsen und andere Bauteile zwischen Teilen der oberen Platte 112 und der unteren Platte 114 eingefügt, um ein Verdrehen der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 zu erleichtern, indem zwischen Teilen der oberen Platte 112 und der unteren Platte 114 ein Spalt gebildet wird. Gemäß einer Ausführungsform enthalten das untere Gehäuse 404 oder das obere Gehäuse 406 oder diese beiden Gehäuse Bauteile wie Flansche oder Rippen, um das Verdrehen der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 zu begünstigen durch Schaffen eines Spaltes zwischen der oberen Platte 112 und der unteren Platte 114. Das untere Gehäuse 404 und das obere Gehäuse 406 sind durch Befestigungsmittel, Klebstoffe, Verriegelungsmittel oder andere Maßnahmen aneinander fixiert, um die Positionen und das Verhältnis zwischen dem unteren Gehäuse 404 und dem oberen Gehäuse 406 aufrecht zu erhalten.
Der Elektromotor 240 ist auf dem Gehäuse 402 angeordnet und von Gehäuse 402 getragen. Er ist am Gehäuse 406 durch Befestigungsmittel der genannten Art fixiert. Der Elektromotor 240 umfasst eine Welle 242, die sich aus dem Gehäuse 244 des Elektromotors 240 heraus erstreckt. Die Welle 242 ist um die Drehachse 246 verdrehbar. 20 zeigt die Drehachse 246, die parallel, aber nicht fluchtend mit der Drehachse 144 der oberen Platte 112 verläuft.
Magnetkupplung 400 umfasst ferner ein Getriebe 450. Getriebe 450 umfasst ein Ritzel 452, das auf die Welle 242 aufgekeilt ist, ferner ein Stirnrad 460, das an die obere Platte 112 angekoppelt ist. Ritzel 452 und Stirnrad 460 kämmen miteinander, sodass ein Verdrehen des Ritzels 452 ein entsprechendes Verdrehen des Stirnrades 460 erzeugt. Ritzel 452 umfasst eine Bohrung 454 mit Mitnahmeflächen 456. Im montierten Zustand sitzt Welle 242 in Bohrung 454 der Ritzels 452. Die Flächen 248 und 456 der Welle 242 und des Ritzels 452 liegen aneinander an, um eine Relativverdrehung der oberen Platte 112 zur Welle 242 zu vermeiden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die genannten Flächen 248 und 456 jeweils ein Polygon.
In gleicher Weise bildet das Stirnrad 460 einen Vorsprung 462 mit Keilflächen 464. Vorsprung 462 von Zahnrad 460 ist im montierten Zustand in einer Zentralbohrung 122 der oberen Platte 112 aufgenommen. Die Keilflächen 464 und 250 von Zahnrad 460 und oberer Platte 112 arbeiten miteinander zusammen, um eine relative Verdrehung von Zahnrad 460 mit der oberen Platte 112 zu unterbinden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die Flächen 464 und 250 Polygone. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die Zähne des Zahnrades 460 den Drehantrieb 16 der oberen Platte 112. Demgemäß ist Drehantrieb 16 innerhalb der zweiten Zone 164 der oberen Platte 112 angeordnet.
Elektromotor 240 ist operativ an den elektronischen Regler 70 angeschlossen. In Abhängigkeit vom Eingang des elektronischen Reglers 70 führt Elektromotor 240 zu einem Verdrehen der Welle 242 und weiterhin der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 über Getriebe 450. Durch Verdrehen der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 lässt sich Magnetkupplung 200 in den Ein-Status oder in den Aus-Status versetzen.
Es soll auf die 21 bis 24 eingegangen werden. Magnetkupplung 500 umfasst eine obere Platte 112 und eine untere Platte 114. Die obere Platte 112 und die untere Plate 114 sind innerhalb eines Gehäuses 502 angeordnet – siehe 24. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst Gehäuse 502 ein unteres Gehäuse 504 und ein oberes Gehäuse 506. Das untere Gehäuse 504 und das obere Gehäuse 506 sind aus nicht-magnetischem Material hergestellt.
Das untere Gehäuse 504 weist eine Kammer 508 auf, welche die untere Platte 114 aufnimmt. Die untere Platte 114 ist am unteren Gehäuse 504 fixiert, um ein Verdrehen der unteren Platte 114 relativ zum unteren Gehäuse 504 zu verhindern. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die untere Platte 114 in einem Presssitz im unteren Gehäuse 504, oder sie ist durch Klebstoffe oder andere Befestigungsmittel hierin gehalten. Das untere Gehäuse 504 besteht aus nicht-magnetischem Material. Gemäß einer Ausführungsform verläuft eine untere Fläche der unteren Platte 114 bündig mit einer unteren Fläche des unteren Gehäuses 504. In einer weiteren Ausführungsform ist eine untere Fläche der unteren Platte 114 gegen eine untere Fläche des unteren Gehäuses 504 versetzt. In einer weiteren Ausführungsform weist die untere Fläche der unteren Platte 114 innerhalb des unteren Gehäuses 504 einen Absatz auf.
Wie man weiterhin aus 24 erkennt, weist das obere Gehäuse 506 einen Absatz 528 auf. Der dadurch gebildete Raum nimmt die obere Platte 112 auf. Das obere Gehäuse 506 weist ferner einen Durchbruch 530 auf, der durch die Aussparung 528 hindurchgeführt ist und sich durch ein Turmteil 532 (siehe 17) des oberen Gehäuses 506 erstreckt. Die obere Platte 112 ist innerhalb der Aussparung 528 des oberen Gehäuses 506 verdrehbar. Das untere Gehäuse 504 und das obere Gehäuse 506 sind aneinander befestigt, um die obere Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 zu halten, aber gleichzeitig eine Drehbewegung der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 zu erlauben. Die obere Platte 112 ist um die Drehachse 144 verdrehbar. Gemäß einer Ausführungsform sind Lager, Buchsen und andere Aggregate zwischen Teilen der oberen Platte 112 und der unteren Platte 114 eingefügt, um eine Drehbewegung der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 durch Bilden eines Spaltes zwischen diesen beiden zu begünstigen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das untere Gehäuse 504 oder das obere Gehäuse 506 oder diese beiden Flansche oder Rippen, wiederum um ein Verdrehen der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 durch Bilden eines Spaltes zu begünstigen. Das untere Gehäuse 504 und das obere Gehäuse 506 sind mit Befestigungsmitteln der oben genannten Art miteinander verbunden, um die Positionen des unteren Gehäuses 504 und des oberen Gehäuses 506 relativ zueinander beizubehalten.
Elektromotor 240 ist auf dem Gehäuse 502 angeordnet und von diesem getragen. Elektromotor 240 ist außerdem am oberen Gehäuse 506 durch irgendwelche der oben genannten Befestigungsmittel fixiert, um die Positionen zwischen Elektromotor 240 und oberem Gehäuse 506 aufrecht zu erhalten. Elektromotor 240 umfasst eine Welle 242, die sich aus dem Gehäuse 244 des Elektromotors 240 hinaus erstreckt. Die Welle 242 ist um die Drehachse 246 verdrehbar. Gemäß 24 verläuft die Drehachse 246 unter einem Winkel zur Drehachse 144 der oberen Platte 112, wie gezeigt unter einem rechten Winkel.
Magnetkupplung 500 umfasst ferner ein Getriebe 550. Getriebe 550 umfasst ein erstes Kegelrad 552, das auf eine Welle 242 aufgekeilt ist, ferner ein zweites Kegelrad 560, das an die obere Platte 112 angekoppelt ist. Die beiden Kegelräder kämmen miteinander, sodass ein Verdrehen des ersten Kegelrades 552 ein entsprechendes Verdrehen des zweiten Kegelrades 560 bewirkt. Das erste Kegelrad 552 umfasst eine Bohrung 554 mit Keilflächen. In montiertem Zustand ist Welle 242 in die Bohrung 554 des ersten Kegelrades 552 eingefügt. Die Keilflächen der Welle 242 und des ersten Kegelrades 552 wirken miteinander, um eine relative Drehbewegung des ersten Kegelrades 552 relativ zur Welle 242 zu unterbinden. Die beteiligten Keilflächen bilden jeweils miteinander ein Polygon.
In gleicher Weise umfasst das zweite Kegelrad 560 einen Vorsprung 562, der von einer Zentralbohrung 122 der oberen Platte 112 aufgenommen ist. Die Keilflächen des zweiten Kegelrades 560 und der oberen Platte 112 wirken zusammen, um eine Relativverdrehung des zweiten Kegelrades 560 und der oberen Platte 112 zu verhindern. Gemäß einer Ausführungsform bilden die Keilflächen ein Polygon miteinander. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zähne des zweiten Kegelrades 560 der Drehantrieb 16 der oberen Platte 112. Drehantrieb 16 ist somit innerhalb der zweiten Zone 164 der oberen Platte 112 angeordnet.
Die Anordnung von Getriebe 550 verdreht die obere Platte 112 aus einer Position näher an der Außenkante der oberen Platte 112, wobei der größte mechanische Vorteil in Bezug auf das Drehmoment besteht. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein separates Kegelrad 560 an die obere Platte 112 angekoppelt. Bei einer Ausführungsform ist die Außenkante der Basiskomponente 120 derart bearbeitet, dass sie Zähne aufweist, die mit den Zähnen des ersten Kegelrades 552 kämmen. Bei dieser Ausführungsform befindet sich Drehantrieb 16 des Getriebes 550 in der dritten Zone 168 der oberen Platte 112.
Bei einer Ausführungsform ist die Anordnung des Elektromotors 240 relativ zur oberen Platte 112 derart geändert, dass ein Spiralkegelrad oder ein Hypoid-Zahnrad gebildet wird.
Der Elektromotor 240 steht mit dem elektronischen Regler 70 in Wirkverbindung. Entsprechend einem Signal vom elektronischen Regler 70 veranlasst der Elektromotor 240 die Welle 242 zum Verdrehen, und damit auch die obere Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 mittels des Getriebes 550. Durch Verdrehen der oberen Platte 112 relativ zur unteren Platte 114 lässt sich die Magnetkupplung 500 in einen Ein-Status oder einen Aus-Status verbringen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Elektromotor 240 an mehrere Satz 620 und 622 Platten 112 und 114 angekoppelt, um jeden Satz 620, 622 von Platten 112 und 114 gleichzeitig anzutreiben. Die 25 und 26 zeigen ein Beispiel einer Magnetkupplung 600. Die Magnetkupplung 600 umfasst zwei Satz 620 und 622 von Platten 112 und 114, die sich im Gehäuse 610 befinden. Das Gehäuse 610 genau wie das Gehäuse 204 trägt die untere Platte 114 derart, dass sie relativ zum Gehäuse 610 nicht verdrehbar ist. Weiterhin hält Gehäuse 610 – genau wie Gehäuse 206 – die obere Platte 112 derart, dass diese relativ zur unteren Plate 114 verdrehbar ist. Anders als Gehäuse 202 ist Gehäuse 610 eine einzige Gehäusekomponente, die die beiden Platten, nämlich die obere Platte 112 und die untere Platte 114 aufnimmt.
Der Elektromotor 240 ist an den Plattensatz 602 in gleicher Weise angeschlossen, wie Elektromotor 240 an die obere Platte 112 der Magnetkupplung 300. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist Ritzel 602 auf die Welle 242 aufgekeilt, sodass Ritzel 602 relativ zu Welle 242 nicht verdrehbar ist. Ritzel 602 umfasst weiterhin einen Zapfen 630 mit Keilflächen 632, die mit Keilflächen einer Zentralbohrung 122 der oberen Platte 112 im ersten Plattensatz 620 zusammenwirken, um das Ritzel 602 an die obere Platte 112 anzuschließen, sodass das Ritzel 602 relativ zur oberen Platte 112 nicht verdrehbar ist.
Weiterhin kämmen die Zähne des Ritzels 602 mit den Zähnen einer ersten Zahnstange 606 und einer zweiten Zahnstange 608. Die beiden Zahnstangen 606, 608 bewegen sich linear in den Richtungen 640 und 642, wenn Ritzel 602 verdreht wird. Ein zweites Ritzel 604 ist an die obere Platte 112 des zweiten Plattensatzes 622 angeschlossen, um die obere Platte 112 des Plattensatzes 622 gleichzeitig mit der oberen Platte 112 des Plattensatzes 620 zu verdrehen. Gemäß einer Ausführungsform ist ein hier nicht gezeigtes oberes Gehäuse mit Führungen versehen, die die Zahnstangen 606, 608 aufnehmen und in Position mit den Ritzeln 602 und 604 halten.
27 zeigt ein Robotersystem 700 mit einem elektronischen Regler 70. Der elektronische Regler 70 umfasst eine Logikschaltung, gespeichert in einem Speicher 74, zur Betätigung durch einen Prozessor 72. Ein Roboter-Bewegungsmodul 702 ist vorgesehen, der die Bewegungen eines Roboterarmes 704 steuert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Roboterarm 704 ein erstes Armsegment 706, das relativ zu einer Basis um eine vertikale Achse verdrehbar ist. Ein erstes Armsegment 706 ist beweglich an ein zweites Armsegment 708 über ein erstes Gelenk 710 angeschlossen. Ein zweites Armsegment 708 kann relativ zum ersten Armsegment 706 in einer ersten Richtung bewegt werden. Das zweite Armsegment 708 ist an ein drittes Armsegment 711 durch ein zweites Gelenk 712 beweglich angeschlossen. Ein drittes Armsegment 711 kann relativ zu dem zweiten Armsegment 708 in einer zweiten Richtung bewegt werden. Das dritte Armsegment 711 ist beweglich an ein viertes Armsegment 714 über ein drittes Gelenk angekoppelt. Ein viertes Armsegment 714 ist relativ zu dem dritten Armsegment 711 in einer dritten Richtung angekoppelt. Man sieht ferner ein Drehgelenk 718, womit die Ausrichtung des vierten Armsegmentes 714 relativ zum dritten Armsegment 711 verändert werden kann. Die Magnetkupplung 200 ist an das Ende des Roboterarmes 704 angeschlossen. Wenn auch die Magnetkupplung 200 gezeigt ist, so kann doch jegliche der hier beschriebenen Magnetkupplungen und jegliche Anzahl von Magnetkupplungsvorrichtungen, die hier beschrieben sind, bei dem Robotersystem 700 verwendet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bewegt ein elektronischer Regler 70 mittels Prozessor 72, der eine Roboterbewegung des Moduls 702 ausführt, den Roboterarm 704 in eine erste Position, in welcher die Magnetkupplung 200 an einem ersten Ort mit dem Werkstück 50 in Kontakt gelangt. Der elektronische Regler 70, der mittels des Prozessors 72 Modul 76 in eine magnetische Kupplungsposition bringt, bewegt die obere Platte 112 der Magnetkupplung 200 und versetzt die Magnetkupplung 200 in einen Ein-Status, um Werkstück 50 an das Robotersystem 700 anzuschließen. Der elektronische Regler 70 mittels Prozessor 72 unter Durchführen einer Roboterbewegung des Moduls 702 bewegt Werkstück 50 von einem ersten Ort zu einem zweiten, gewünschten, ferneren Ort. Befindet sich Werkstück 50 am gewünschten zweiten Ort, so bewegt der elektronische Regler 70 mittels des Prozessors 72 die obere Platte 112 der Magnetkupplung 200 und versetzt die Magnetkupplung 200 in einen Aus-Status, um das Werkstück 50 vom Robotersystem 700 zu lösen. Der elektronische Regler 70 wiederholt sodann die Schritte des Ankoppelns, Bewegens und Abkoppelns des Werkstückes 50.
Wenn auch die hier gezeigten Magnetkupplungen eine feste untere Platte und eine drehbare obere Platte aufweisen, so sind alternative Ausführungsformen denkbar, umfassend eine drehbare untere Platte und eine feststehende obere Platte. Zahlreiche der beschriebenen Aktuatorsysteme lassen sich bei einer solchen Anordnung verwenden.
Bei einer anderen Ausführungsform wird der Drehaktuator ersetzt durch einen Linearaktuator, der den Drehantrieb erfasst. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Linearaktuator ein pneumatischer Aktuator. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Linearaktuator ein Elektromotor. Der Linearaktuator wird an einen elektronischen oder pneumatischen Regler angeschlossen, der den Betrieb des Linearaktuators 60 regelt oder steuert und damit die Ausrichtung der oberen Platte 12 zur unteren Platte 14.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7161451 [0002, 0050]

Claims

Magnetkupplung, umfassend: ein Gehäuse; eine erste Platte, die vom Gehäuse getragen ist und die eine erste Mehrzahl von einem gegenseitigen Abstand aufweisenden Magnetteilen, jeweils mit einer Nordpolseite oder einer Südpolseite und einer ersten Mehrzahl von Polteilen, eingefügt zwischen einander benachbarten Permanentmagnetteilen der ersten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen; die erste Platte umfasst eine gleiche Anzahl von Permanentmagnetteilen und Polteilen, und die erste Mehrzahl von Permanentmagnetteilen ist derart angeordnet, dass jedes Polteil der ersten Mehrzahl von Polteilen entweder ein Nordpolteil ist, benachbart der Nordpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der ersten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen, oder ein Südpolteil, benachbart der Südpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der ersten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen; eine zweite Platte, die vom Gehäuse getragen ist, umfassend eine zweite Mehrzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Permanentmagnetteilen mit jeweils einer Nordpolseite und einer Südpolseite, und eine zweite Mehrzahl von Polteilen, zwischengefügt zwischen einander benachbarte Permanentmagnetteile der zweiten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen; die zweite Platte umfasst eine gleiche Anzahl von Permanentmagnetteilen und Polteilen, und die zweite Mehrzahl von Permanentmagneten ist derart angeordnet, dass jedes Polteil der ersten Mehrzahl von Polteilen entweder ein Nordpolteil ist, benachbart der Nordpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der zweiten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen, oder ein Südpolteil, benachbart der Südpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der zweiten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen; die zweite Platte umfasst einen Drehantrieb; einen Drehaktuator, angekoppelt an das Dreheingriffsteil der zweiten Platte, um die zweite Platte relativ zur ersten Platte zu verdrehen zwischen (a) einem ersten Zustand, in welchem die Südpolteile der ersten Platte den Südpolplatten der zweiten Platte benachbart sind und die Nordpolteile der ersten Platte den Nordpolteilen der zweiten Platte benachbart sind, und (b) einem zweiten Zustand, wobei die Südpolteile der ersten Platte den Nordpolteilen der zweiten Platte benachbart sind, und die Nordpolteile der ersten Platte den Südpolteilen der zweiten Platte benachbart sind.
Magnetkupplung nach Anspruch 1, wobei der Drehaktuator ein pneumatischer Aktuator ist.
Magnetkupplung nach Anspruch 1, wobei der Drehaktuator ein Elektromotor ist.
Magnetkupplung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche mit den folgenden Merkmalen: Die zweite Mehrzahl von einem gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten der zweiten Platte sind derart angeordnet, dass sich ein Längsvorsprung eines jeden der zweiten Mehrzahl von einem gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten radial von einem Zentrum der zweiten Platte nach außen erstreckt, sodass die zweite Platte eine erste zusammenhängende Zone umfasst mit einem Zentrum der zweiten Platte, angebunden durch einen inneren Vorsprung eines jeden der zweiten Mehrzahl von einem gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten an einer ersten Grenze, eine zweite zusammenhängende Zone, die die erste Grenze mit der ersten zusammenhängenden Zone teilt, angebunden durch einen äußeren Vorsprung eines jeden der zweiten Mehrzahl von einem gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten an einer zweiten Grenze, und eine dritte zusammenhängende Zone, die die zweite Grenze mit der zweiten zusammenhängenden Zone teilt, angebunden durch einen äußeren Vorsprung der zweiten Platte.
Magnetkupplung nach Anspruch 4, wobei das Dreheingriffsteil der zweiten Platte innerhalb der ersten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte angeordnet ist.
Magnetkupplung nach Anspruch 4, wobei das Dreheingriffsteil der zweiten Platte innerhalb der zweiten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte angeordnet ist.
Magnetkupplung nach Anspruch 4, wobei das Dreheingriffsteil der zweiten Platte innerhalb der dritten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte angeordnet ist.
Magnetkupplung nach Anspruch 4, wobei das Dreheingriffsteil der zweiten Platte innerhalb wenigstens zwei der folgenden zusammenhängenden Zonen angeordnet ist: der ersten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte, der zweiten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte, der dritten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte.
Magnetkupplung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, wobei das Dreheingriffsteil eine Öffnung in der zweiten Platte aufweist.
Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Dreheingriffsteil einen Vorsprung aufweist, der sich über der zweiten Mehrzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Permanentmagnetteilen erstreckt.
Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Dreheingriffsteil eine Mehrzahl von Verzahnungen aufweist.
Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Dreheingriffsteil ein Zahnrad umfasst.
Magnetkupplung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, wobei eine Drehachse eines Drehaktuators einen Winkel relativ zu einer Drehachse der zweiten Platte aufweist.
Magnetkupplung nach Anspruch 13, wobei die Drehachse des Drehaktuators senkrecht zur Drehachse der zweiten Platte verläuft.
Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Drehachse des Drehaktuators parallel zur Drehachse der zweiten Platte verläuft.
Magnetkupplung nach Anspruch 15, wobei die Drehachse des zweiten Drehaktuators mit der Drehachse der zweiten Platte fluchtet.
Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei die Drehachse des Drehaktuators innerhalb der ersten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte angeordnet ist.
Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei die Drehachse des Drehaktuators innerhalb der zweiten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte angeordnet ist.
Magnetkupplung nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Drehachse des Drehaktuators innerhalb der dritten zusammenhängenden Zone der zweiten Platte angeordnet ist.
Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 15 und 16, wobei die Drehachse des Drehaktuators innerhalb einer vertikalen Begrenzung des Gehäuses angeordnet ist und die zweite Platte nicht überlappt.
Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Drehaktuator eine Welle aufweist, die an die zweite Platte angeschlossen ist.
Magnetkupplung nach Anspruch 21, wobei die Welle des Drehaktuators und die zweite Platte jeweils eine Drehachse aufweisen und die Welle der zweiten Platte jeweils Verriegelungsmittel umfasst, um die Welle an die zweite Platte anzukoppeln.
Magnetkupplung nach Anspruch 22, wobei die Verriegelungsmittel eine erste Keileinrichtung aufweisen, getragen von der Welle, und eine zweite Keileinrichtung, getragen von der zweiten Platte.
Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 22 oder 23, wobei die Drehachse des drehbaren Aktuators mit der Drehachse der zweiten Platte fluchtet.
Magnetkupplung nach Anspruch 22, wobei die Verriegelungsmittel Verzahnungen sind und die Drehachse des drehbaren Aktuators mit der Drehachse der zweiten Platte fluchtet.
Magnetkupplung nach Anspruch 25, wobei die Welle an die zweite Platte über ein Planetenradgetriebe angekoppelt ist, wobei die Welle ein Sonnenrad des Planetenradgetriebes aufweist, und die zweite Platte einen verzahnten Rotor des Planetenradgetriebes, wobei das Sonnenrad über eine Mehrzahl von Planetenrädern an den verzahnten Rotor angeschlossen ist.
Magnetkupplung nach Anspruch 22, wobei die Verriegelungsmittel Verzahnungen sind und die Drehachse des Drehaktuators parallel zur und versetzt gegen die Drehachse der zweiten Platte angeordnet ist.
Magnetkupplung nach Anspruch 27, umfassend die folgenden Merkmale: die Welle ist an die zweite Platte mittels eines Getriebes angeordnet; die Welle trägt ein erstes Zahnrad und die zweite Platte trägt ein zweites Zahnrad; das erste Zahnrad kämmt mit dem zweiten Zahnrad; die zweite Mehrzahl von einem gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten der zweiten Platte ist derart angeordnet, dass eine Längserstreckung eines jeden der zweiten Mehrzahl von einem gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten sich radial von einem Zentrum der zweiten Platte nach außen erstreckt, sodass die zweite Platte eine erste zusammenhängende Zone umfasst, die ein Zentrum der zweiten Platte beinhaltet und angeschlossen ist durch einen inneren Vorsprung eines jeden der zweiten Mehrzahl von einem gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten an einer ersten Anschlussstelle; eine zweite zusammenhängende Zone, die die erste Anschlussstelle mit der ersten zusammenhängenden Zone teilt, ist über einen äußeren Vorsprung eines jeden der zweiten Mehrzahl von einem gegenseitigen Abstand aufweisenden Magneten an einer zweiten Anschlussstelle angebunden, und eine dritte zusammenhängende Zone, die die zweite Anschlussstelle mit der zweiten zusammenhängenden Zone teilt, ist angeschlossen durch einen äußeren Vorsprung der zweiten Platte.
Magnetkupplung nach Anspruch 28, wobei die Zähne des zweiten Zahnrades sich innerhalb der ersten zusammenhängenden Zone befinden.
Magnetkupplung nach Anspruch 28, wobei die Zähne des zweiten Zahnrades sich in der zweiten zusammenhängenden Zone befinden.
Magnetkupplung nach Anspruch 28, wobei die Zähne des zweiten Zahnrades sich in der dritten zusammenhängenden Zone befinden.
Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei das zweite Zahnrad ein Kegelrad ist, und wobei die Drehachse der Welle senkrecht zur Drehachse der zweiten Platte verläuft.
Magnetkupplung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, weiterhin umfassend eine dritte Platte, getragen vom Gehäuse; die dritte Platte umfasst eine dritte Mehrzahl von einen gegenseitigen Abstand aufweisenden Permanentmagnetteilen, deren jedes eine Nordpolseite und eine Südpolseite sowie eine dritte Mehrzahl von Polteilen umfasst, zwischengefügt zwischen einander benachbarten Permanentmagnetteilen der dritten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen; die dritte Platte umfasst eine gleiche Anzahl von Permanentmagnetteilen und Polteilen, und die vierte Mehrzahl von Permanentmagneten ist derart angeordnet, dass jedes Polteil der dritten Mehrzahl von Polteilen entweder ein Nordpolteil ist, benachbart der Nordpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der dritten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen, oder ein Südpolteil, benachbart der Südpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der dritten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen; eine vierte Platte, die vom Gehäuse getragen ist, umfassend eine vierte Mehrzahl von einem gegenseitigen Abstand aufweisenden Permanentmagnetteilen, deren jedes eine Nordpolseite und eine Südpolseite aufweist, eine vierte Mehrzahl von Polteilen, zwischengefügt zwischen einander benachbarte Permanentmagnetteile der vierten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen; die vierte Platte umfasst eine gleiche Anzahl von Permanentmagnetteilen und Polteilen, und die vierte Mehrzahl von Permanentmagneten ist derart angeordnet, dass jedes Polteil einer ersten Mehrzahl von Polteilen entweder ein Nordpolteil ist, benachbart der Nordpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der vierten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen, oder ein Südpolteil, benachbart der Südpolseite von zwei Permanentmagnetteilen der vierten Mehrzahl von Permanentmagnetteilen; die vierte Platte umfasst ein Dreheingriffsteil; der Drehaktuator ist an das Dreheingriffsteil der vierten Platte angeschlossen, um die vierte Platte relativ zur ersten Platte zu verdrehen zwischen (a) einem dritten Zustand, wobei die Südpolteile der ersten Platte den Südpolteilen der vierten Platte benachbart sind und die Nordpolteile der ersten Platte den Nordpolteilen der vierten Platte benachbart sind, und (b) einem vierten Zustand, wobei die Südpolteile der ersten Platte den Nordpolteilen der vierten Platte benachbart sind und die Nordpolteile der ersten Platte den Südpolteilen der vierten Platte benachbart sind.
Magnetkupplung nach Anspruch 33, wobei der Drehaktuator eine Welle aufweist und die Welle angeschlossen ist an die zweite Platte und an die vierte Platte, um die zweite Platte relativ zur erste Platte und die vierte Platte relativ zur dritten Platte gleichzeitig zu verdrehen.
Magnetkupplung nach Anspruch 34, wobei die Welle des Drehaktuators an die vierte Platte über eine Zahnstangen-Ritzel-Einheit angschlossen ist.
Magnetkupplung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, weiterhin umfassend eine elektronische Regel- oder Steuereinheit sowie einen Eingang; die elektronische Regel- oder Steuereinheit veranlasst den Drehaktuator, die zweite Platte relativ zur ersten Platte im ersten Zustand zu positionieren in Abhängigkeit der Aufnahme eines ersten Signals von der Eingangseinheit, wobei der Drehaktuator dazu veranlasst wird, die zweite Platte relativ zur ersten Platte im zweiten Zustand zu positionieren, in Abhängigkeit von der Aufnahme eines zweiten Signaleinganges von der Eingangseinheit.
Magnetkupplung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, wobei die erste Platte und die zweite Platte zylindrisch sind; die erste Platte weist einen ersten Außendurchmesser auf, und die zweite Platte weist einen zweiten Außendurchmesser auf; der erste Außendurchmesser ist im Wesentlichen gleich dem zweiten Außendurchmesser.
Magnetkupplung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, wobei die erste Mehrzahl von Polteilen der ersten Platte Teil einer ersten integralen Basiskomponente ist; die erste integrale Basiskomponente umfasst eine erste Mehrzahl von Öffnungen, die die erste Mehrzahl von Permanentmagneten der ersten Platte aufnehmen; die zweite Mehrzahl von Polteilen der zweiten Platte ist Teil einer zweiten integralen Basiskomponente; die zweite integrale Basiskomponente umfasst eine zweite Mehrzahl von Öffnungen, die eine zweite Mehrzahl von Permanentmagneten der zweiten Platte aufnehmen.
Magnetkupplung nach Anspruch 38, wobei die erste Mehrzahl von Permanentmagneten radial in der ersten Basiskomponente angeordnet sind und jeder der Permanentmagnete der ersten Mehrzahl von Permanentmagneten der ersten Platte umfasst eine Nordpolseite, eine Südpolseite, ein radial nach einwärts gewandtes Ende, ein radial nach außen gewandtes Ende, eine Oberseite und eine Unterseite; die zweite Mehrzahl von Permanentmagneten ist radial in der zweiten Basiskomponente angeordnet; jeder der Permanentmagnete der zweiten Mehrzahl von Permanentmagneten umfasst die Nordpolseite, die Südpolseite, ein radial einwärts gewandtes Ende, ein radial auswärts gewandtes Ende, eine Oberseite und eine Unterseite.
Magnetkupplung nach Anspruch 39, wobei die erste integrale Basiskomponente die Nordpolseite umgibt, die Südpolseite, das radial einwärts gewandte Ende und das radial auswärts gewandte Ende der ersten Mehrzahl von Permanentmagneten der ersten Platte, und die zweite integrale Basiskomponente umgibt die Nordpolseite, die Südpolseite, das radial einwärts gewandte Ende und das radial auswärts gewandte Ende der zweiten Mehrzahl von Permanentmagneten der zweiten Platte.
Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 39 oder 40, wobei die zweite integrale Basiskomponente die Oberseite der zweiten Mehrzahl von Permanentmagneten der zweiten Platte umgibt.
Magnetkupplung nach einem der Ansprüche 39 bis 41, wobei die erste integrale Basiskomponente die Unterseite der ersten Mehrzahl von Permanentmagneten der ersten Platte umgibt.
Magnetkupplung nach einem der vorausgegangenen Ansprüche, wobei die zweite Platte auf der ersten Platte angeordnet ist.
Magnetkupplung nach Anspruch 43, wobei im ersten Zustand die Südpolteile der ersten Platte vertikal ausgerichtet sind zu den Südpolteilen der zweiten Platte und die Nordpolteile der ersten Platte vertikal ausgerichtet sind zu den Nordpolteilen der zweiten Platte.
Magnetkupplung nach Anspruch 44, wobei die zweite Platte der Südpolteile der ersten Platte vertikal ausgerichtet sind zu den Nordpolteilen der zweiten Platte und die Nordpolteile der ersten Platte vertikal ausgerichtet sind zu den Südpolteilen der zweiten Platte.
Magnetkupplung nach einem der vorausgegangen Ansprüche, wobei die Magnetkupplung von einem Ende eines Roboterarmes getragen ist.