DE2264827A1

DE2264827A1 - Vorrichtung zum halten und/oder transportieren von gleichzeitig zu bearbeitenden und/ oder zur behandelnden werkstuecken

Info

Publication number: DE2264827A1
Application number: DE2264827*A
Authority: DE
Inventors: Harry Arendt Mackie; John William Neumann
Original assignee: OMF California Inc
Current assignee: OMF California Inc
Priority date: 1971-03-17
Filing date: 1972-03-11
Publication date: 1975-06-12
Also published as: DE2264827B2; AT324934B; DE2211913A1; GB1386373A; NL173878C; DE2264828C3; NL7203344A; IT960770B; JPS5433034B1; DE2211913B2; AU455318B2; BE780822A; SU489296A3; DE2264828B2; ES400883A1; BR7201525D0; FR2130435A1; DE2264827C3; CA967501A; FR2130435B1

Description

Warren, !Michigan, 48089/USA

TELEFON (ΟΙΟ) 36 7128 UND 36 4113 TELEGH. STEGEDAPATENT HAMBURG

Hamburg, 29. November 1974

Vorrichtung zum Halten und/oder Transportieren von gleichzeitig zu bearbeitenden und/oder zu behandelnden Werkstücken

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Halten und/ oder Transportieren von gleichzeitig zu bearbeitenden und/oder zu behandelnden Werkstücken.

Ls sine sogenannte StrömungsRii ttel 1 ager bekannt, bei denen das das zu lagernde Teil von einen! Strömungsmittelkissen in einem Spalt zwischen Lagerfläche und zu lagerndem Teil abgestützt wird. Line derartige Lagerung hat den Vorteil, daß ehe mechanische Berünrung zwischen den Lagerteilen fortfällt, v/as zum einen äußerst gerinne Reibung und zum anderen einen nahezu verschleißlosen Betri eb ermoglicht.

her Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Werkstücke gehalten und/oder transportiert und gleichzeitig bearbeitet und/oder behandelt werden können.

509824/0339

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Werkstück von mindestens einem Strömungsnii ttel kissen zwischen einer Lagerfläche eines Strömungs mittel1agers und dem Werkstück gelagert wird, wobei ein sich in die Lagerfläche hineinerstreckender Hohlraum so mit einer Zuführeinrichtung für/Strömungsmittel ausgestattet ist, daß bereits im Abstand von der Lagerfläche eine schraubenförmig um die Achse des Hohlraums umlaufende Wirbelströmung erzeugt wird, die im Spalt zwischen Lagerfläche und Werkstück gleichzeitig eine anziehende und abstoßende Kraft ausübt, unddal? das Strömungsmittel ein Bearbeitungs- und/oder Behandlungsmedium für die Oberfläche des Werkstücks ist.

Die Erfindung macht sich das Prreip eines Strömungsmittel1agers zunutze, indem sie das Strömungsmittel zum Halten bzw. Transportieren des Werkstücks gleichzeitig zur Bearbeitung oder Behandlung verwendet. Werkstücke mit äußerst empfindlicher Oberfläche können somit mechanisch berührungslos gehalten, transportiert, behandelt und/oder bearbeitet werden.

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand von Zeichnungen nachfolgend näher beschrieben, wobei zugleich die damit verbundenen Vorteile erwähnt werden.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Strömungsmittel1agers mit einem kreiszylindrischen Werkstück.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 ent-

50982A/0339 " ³ "

2284827

lang der Linie 2-2.

Fig. 3 zeigt äne Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1, wobei das Werkstück fortgelassen ist.

Fig. 4 zeigt perspektivisch die Unterseite der Anordnung nach Fig. 3.

Fig. 5 zeigt ein Druckvertei1ungsdiagramm über einen Längsabschnitt der Anordnung nach den Figuren 1 bis 4.

Fig. 6 zeigt die Druckvertei1ungan Werkstück im Strömungsmittellager nach den Figuren 1 bis 5.

Fig. 7 zeigt schematisch die Anordnung der Düsen für das Strömungsini ttellager.

Figuren 9 bis 11 zeigen verschiedene mögliche Querschnittsformen für den Hohlraum eines Strömungsmittellagers.

Figuren 12 bis 23 zeigen andere mögliche Ausgestaltungen für einen Hohl raum.

Fig.24 zeigt eine Hintereinanderanordnung von mehreren Strömungsmi tte11agern.

Fig.25 zeigt eine andere Ausgestaltung der Hintereinanderanordnung von mehreren Strömungsmittel1agern.

509824/0339

Fig. 26 zeigt zwei einander diametral gegenüberliegende Strömungsmittellager mit einem Werkstück dazwischen.

Fig. 27 zeigt drei im gleichen Umfangsabstand zueinander angeordnete Strömungsmittellager mit einem Werkstück dazwischen

Fig. 28 zeigt eine Ausgestaltung einer Strömungsmittelzufuhr.

Fig. 29 zeigt einen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 28 entlang der Linie 28-28.

Fig. 30 zeigt ein Strömungsmittel1ager mit einer Induktionsspule.

Die Zeichnungen, insbesondere die Figuren 1 und 2, zeigen den Wirbelstromverteiler für ein Strömungsmittel1ager in Form einer Luftschiene 10 mit einer Vielzahl von Wirbelstromverteilern oder Hohlräumen 12, die mit Lä'ngsabständen dort entlang angeordnet sind. Die Luftschienenanordnung 10 umfaDt einen Schienenabschnitt 14, welcher in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer bogenförmigen konkaven Lagerungsfläche 16 ausgebildet ist, die in ihrer Formgebung im wesentlichen dem Umfang eines beweglich darauf gelagerten Gegenstandes, wie z.B. eines Werkstückbehälters 18 entspricht. An der Unterseite des Luftschieneneinbaus 10 ist ein Verteilerabschnitt 20 fest angeordnet, der eine Sammelkammer 22 bildet, von der aus unter Druck stehendes Gas jedem einzelnen der Wirbelstromvertei1 er 12 zugeführt wird. Das Innere der Sammelkammer 22 kann beliebig mit einer Quelle unter Druck stehenden Gases verbunden werden, und zwar durch eine Leitung 24, die in Fig. 2 gezeigt wird. 509824/0339 " ⁵ "

Wie am besten aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich, ist jeder einzelne der Wirbelstromverteiler oder Hohlräume 12 in Verbindung mit der Sammelkammer 22 angeordnet, und zwar mittels vier senkrechter öffnungen oder Mündungen 25, die jeweils mit einer von vier tangential gerichteten Düsen 26 in Verbindung stehen, wodurch das unter Druck stehende Gas neben der Grundplatte des Wirbelstromverteilers eintritt und sich schneckenförmig nach außen, in Richtung auf sein offenes Ende zubewegt, an welchem es mit der Oberfläche eines Gegenstandes in Berührung kommt, der mit Abstand zu der bogenförmigen konkaven Oberfläche 16 angeordnet ist. Die Mündungen 25 sind mit Bezug auf den Druck und das Volumen der Luft in der Sammelkammer 22 so bemessen, daßdder Luftstrom in jedem Wirbelstromverteiler im wesentlichen unabhängig ist und von Veränderungen in den Durchflußmengen benachbarter Wirbel stromverteiler nicht beeinflußt wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das in Form eines Wirbel Stroms aus jedem der Wirbel stromverteiler ausgetretene Gas ein Luftkissen zwischen dem Umfang des Gegenstandes und der bogenförmigen konkaven Oberfläche 16, das durch den in Fig. 2 gezeigten Spalt 28 begrenzt wird.

Infolge der Anordnung von vier Düsen 26 mit im wesentlichen gleichen Umfangsabständen wird ein im wesentlichen gleichförmiger Gaswirbel strom gebildet, der keine linearen Restkomponenten aufweist, die die Neigung hätten, eine einseitige Bewegung des Behälters 18 längs der Luftschiene zu verursachen. Demzufolge kann der Behälter an frei wählbaren Stationen ruhen und kann wahlweise mittels einer Hilfsdüse 30 entsprechend der Darstellung

509824/0339

in Fig. 1 vorwärts getrieben werden, wobei diese Düse so ausgerichtet ist, daß sie auf den Werkstückbehälter 18 auftrifft und die Neigung hat, ihn nach rechts in Fig. 1 zu treiben. Die Hilfsdüse 30 kann mit derselben Quelle unter Druck stehenden Gases oder unter Druck stehender Luft verbunden werden, die für die Versorgung der Sammelleitung der Luftschienenanordnung benutzt wird, und kann ununterbrochen getrieben oder intermittierend durch Impulse angetrieben werden, wie immer es erwünscht sein mag, um eine angemessene Fortbewegung des Behälters oder Gegenstandes zu erreichen.

In ähnlicher Weise kann durch eine zweite Hilfsdüse 32 eine Drehbewegung des Werkstückbehälters 18 erreicht werden, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wobei diese Düse seitwärts zum Bewegungspfad des Behälters 18 gerichtet ist und ununterbrochen oder intermittierend einen Gasstrom ausstoßen kann, um dem Behälter eine Drehbewegung im wesentlichen in Uhrzeigerrichtung zu erteilen, wie in Fig. 2 gezeigt. Entsprechend den Darstellungen in den Fig. 1 und 2 sind die Zuführungsleitungen, die an die Hilfsdüsen und 32 angeschlossen sind, mit Durchflußsteuerventilen 34 zur Regelung der auf ihnen abgegebenen Gasmenge versehen, um gegebenenfalls die erwünschte Beschleunigung, Verzögerung und/oder Drehbewegung des Behälters einzuleiten.

Die neuartige Kombination von Kräften, die auf die im Bereich der Luftschiene gelagerten Gegenstände aufgebracht werden, ist in den schematischen Darstellungen von Fig. 5 bis Fig. 7 gezeigt.

509824/0339 " ⁷ "

Das Druckschema ändert sich jeweils in Abhängigkeit von der Form der Luftschienenoberfläche 16, dem Druck und der Geschwindigkeit des Gases, das in den einzelnen Hohlräumen 12 den Wirbel bildet, der Form und Anpassung der Umfangsfläche eines Gegenstandes mit Bezug auf die Oberfläche des Luftschienenabschnitts, der Dichte der gasförmigen Substanz, dem Gewicht des Gegenstandes, dem Abstand oder der Entfernung des das Gaskissen bildenden Spalts, der Bewegungsgeschwindigkeit des Gegenstandes an der Luftschiene entlang, dem Längsabstand der einander benachbarten Wirbelstromverteiler, der Anzahl und Lage oder Ausrichtung der in Verbindung mit den einzelnen Wirbelstromverteilern angeordneten Düsen zur Heranführung von unter Druck stehendem Gas an die Düsen, dem besonderen Umriß oder der Formgebung der Wand, die den den Wirbel stromverteiler bildenden Hohlraum begrenzt, einschließlich der Form der Ecke, an welcher der Hohlraum auf die Luftschienenlagerfläche auftrifft, sowie der allgemeinen Ebenheit der benachbarten Flächen, die mit dem strömenden Gas in Berührung sind. Das in Fig. 5 besonders gezeigte Druckschema gründet sich auf Ablesewerte, die bei Längsabständen von etwa 1/4 Zoll und Radialabständen um de.n Behälter herum, wie bei 18' in Fig. 6 gezeigt, von etwa 1/4 Zoll aufgezeichnet wurden, wobei der Luftschienenabschnitt 14' mit einer bogenförmigen konkaven Oberfläche 16' ausgebildet ist, die etwa 38 % der kreiszylindrischen Umfangsfläche des Behälters überlagert. Der Wirbel stromverteiler 12' selbst ist mit zwei Düsen ausgestattet, die schematisch bei 26' gezeigt sind, die den Eintritt von Luft bei Raumtemperatur und bei einem Druck von 1 psig in Pfeil richtung gestatten,

509824/0339

wodurch ein Wirbelstrom gebildet wird, der sich im wesentlichen entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig. 7 dreht. Der Behälter 18' ist kennzeichnend für solche Behälter, die zum Verpacken von Getränken benutzt werden, und bildet ein dünnwandiges kreiszylindrisches Werkstück mit einem geschlossenen Ende und einem Durchmesser von etwa 2 1/2 Zoll und einer Länge von etwa 4 7/8 Zoll.

Fig. 5 zeigt ein Druckunterschiedsschema, wie es an vierzehn Punkten auf jeder einzelnen von sechs Querebenen A-F erstellt wurde, wobei das Profil oberhalb der Linien A-F einen überatmosphärischen Druck bezeichnet, während die darunterliegenden Abschnitte einen Druck bezeichnen, der unterhalb des atmosphärischen Drucks liegt. Jede Druckwertlinie auf den Querlinien A-F wurde in der Weise ermittelt, die durch die Querlinie C in Fig. kennzeichnend für alle erläutert ist. In der in Fig. 6 schematisch dargestellten Anordnung entspricht der Umfang der Büchse 18' einem Druckwert gleich dem atmosphärischen Druck, so daß das in das Büchseninnere gerichtete Profil einen positiven Druck bezeichnet, während das vom Buchsenumfang nach unten und nach außen vorstehende Profil einen geringeren als den atmosphärischen Druck bezeichnet. Nach der Darstellung in Fig. 6 übt der Luftstrom, der durch den Spalt 28' zu beiden Seiten des Wirbel stromverteiler 12' nach außen führt, einen positiven Druck auf den Behälter 18' aus, der die Neigung hat, den Behälter 18' nach oben und von der bogenförmigen Fläche 16' abzuheben. Andererseits wird auf den Behälter in dem Bereich entsprechend dem Wirbel stromverteiler 12' ein Druck ausgeübt, der geringer ist als der

509824/0339 ~ ⁹ -

atmosphärische Druck und den Behälter nach unten in Richtung auf die bogenförmige Fläche 16' zieht.

Die Querlinien A, B und D - F in Fig. 5 zeigen Abwandlungen des obigen Druckschemas, wodurch die auf den Behälter einwirkenden reinen Gegendruckkräfte sich im dynamischen Gleichgewicht befinden, so daß der Behälter bei seiner Lagerung durch das Luftkissen in angemessenem Abstand von der Oberfläche der Luftschiene verbleibt. Wie in Fig. 5 gezeigt, bezeichnen die Druckschemen längs den Querlinien A, B und F das Vorhandensein von überatmosphärischen Drücken auf der gesamten Querlinie, während an den mittleren Abschnitten der Querlinie nach den Linien C, D und E unter dem atmosphärischen Druck liegende Drücke vorgefunden werden. Im Hinblick auf die auf den Behälter ausgeübten Gegentaktkräfte ist ersichtlich, daß der Wirbelstromverteiler für das Strömungsmittel!ager gemäß der Erfindung an anderen Punkten als unmittelbar unterhalb eines zu lagernden Behälters oder Gegenstandes angeordnet werden kann, jedoch unter Bedingungen, bei denen die Anziehungskraft zur Überwindung der auf die Gegenstände wirksamen Schwerkraft ausreicht, auch oberhalb dieser Gegenstände angeordnet werden kann.

Entsprechend der oben beschriebenen Betriebskennlinie des Luftschieneneinbaus ist ersichtlich, daß in Übereinstimmung mit dem angestrebten Zweck des Luftschienensystems und der Art der auf ihm entlang zu fördernden Gegenstände eine Vielfalt von wahlweise

- 10 509824/0339

möglichen und befriedigend arbeitenden Konstruktionen zur Anwendung kommen kann. In der in den Fig. 1-4 insbesondere gezeigten Ausführungsform ist jeder Luftschienenabschnitt 14 zweckmäßigerweise aus Metall, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material in Form einzelner Abschnitte mit Z-förmigen Endabschnitten, die bei 36 in Fig. 3 gezeigt sind und zur Sicherstellung einer genauen Ausrichtung benachbarter Abschnitte dienen, gegossen oder stranggepreßt. Die einzelnen Luftschienenabschnitte 14 können an der Oberseite der Sammelleitung 20 durch eine Reihe von Schrauben 38 mit in die bogenförmige konkave Oberfläche eingesenkten Köpfen sicher befestigt werden.

Wahlweise mögliche und befriedigend arbeitende Abweichungen von der Ausführungsform nach den Fig. 1-4 können beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man den Luftschienenabschnitt mit einer flachen, konvexen oder profilierten Oberfläche anstatt der konkaven Oberfläche 16 ausstattet, um einen entsprechend geformten Gegenstand aufzunehmen, der beweglich darauf zu lagern ist. Es ist außerdem ersichtlich, daß, während die hier beschriebene Luftschienenanordnung hauptsächlich stationär gedacht ist, während sich der Behälter oder andere Gegenstände relativ zu ihr bewegen können, es auch im Bereich der Erfindung liegt, daß die Luftschiene selbst an einem beweglichen Körper befestigt wird, der wiederum auf einem Luftkissen relativ zu einer mit entsprechenden Konturen versehenen oder flachen Lageroder Bodenfläche transportierbar ist.

11 509824/0339

Wie bereits angedeutet, ist, wenn die Vorrichtung lediglich zur Förderung und/oder zum Transport von Gegenständen benutzt wird, die abgegebene Strömungsmittel substanz bekanntermaßen Luft. Selbstverständlich können auch andere Strömungsmittel benutzt werden, einschließlich von Flüssigkeiten und Strömungsmittel -gemischen wie Aerosol, bestehend aus einem Trägergas mit winzigen Tröpfchen einer Flüssigkeit darin, sowie auch Gase mit darin suspendierten Feststoffpartikeln, zusätzlich zu den im vorhergehenden erwähnten Kombinationen. Die Verwendung derartiger wahlweise möglicher Strömungsmittelsubstanzen ist wünschenswert, wenn der Wirbel stromverteiler für das Strömungsmittellager benutzt wird, um gleichzeitig eine Förderung und eine Bearbeitung der von ihm getragenen Werkstücke zu bewirken. Derartige besonders ausgewählte Behandlungen können in vorher festgelegten aufeinander folgenden Phasen durchgeführt werden, und zwar durch einen Wechsel in der Art der aus bestimmten Abschnitten der Luftschienenanordnung abgegebenen Strömungsmittelsubstanz, so daß jedes einzelne Werkstück auf seinem Weg an jedem einzelnen derartigen Abschnitt entlang einer vorgeschriebenen Behandlung unterworfen wird. Durch eine entsprechende Auswahl der gasförmigen Substanz können Werkstücke, wie z. B. der Behälter 18 in Fig. 1, Behandlungen wie einer Reinigung, Beizung, einem Umwandlungsüberzug, einem Oberflächenüberzug oder Anstrich, einem elektrostatischen Oberzugsverfahren, elektrischen Oberzugsverfahren oder Anstreichverfahren, einer Wärmebehandlung, einem Ausbacken, Trockenen, Kühlen, Abschrecken, einem Abschmiervorgang usw. unterworfen werden.

- 12

509824/0339

Abgesehen von den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Hilfsdüsen 30 bzw. 32 kann der Wirbel stromverteiler 12 auch so abgewandelt werden, daß sein Rand an seiner Verbindung mit der Oberfläche abgerundet oder bei 40 ausgenommen ist, wie in Fig. 8 gezeigt, wodurch die Neigung besteht, in den auf einen gelagerten Gegenstand einwirkenden Kräften ein Ungleichgewicht zu erzeugen, das die Neigung hat, den Gegenstand in einer linearen Richtung auf der Schienenlagerung entlangzutreiben. Eine besonders gewählte Anordnung der Düsen in einer nicht gleichmäßigen Weise relativ zu jedem Wirbel stromverteil erhohl raum allein oder in Kombination mit der Schaffung geeigneter Hilfsdüsen kann zusätzlich zu dem Anheben des Gegenstandes eine angemessene Beschleunigung, Verzögerung, eine Drehbewegung nach rechts oder nach links, eine lineare und/oder eine Drehschwingung, ein Anhalten, Ingangsetzen sowie eine lineare Bewegung je nach Bedarf hervorbringen, um eine angemessene Förderung und/oder Behandlung derartiger Gegenstände durchzuführen.

Zusätzlich zu der im wesentlichen kreiszylindrischen Gestalt des Wirbel stromverteilers 12 nach den Fig. 1-3 der Zeichnungen können auch andere befriedigend arbeitende Formen benutzt werden, um die erwünschten Abweichungen in der Form des erzeugten Strömungsmittelwirbels und des durch ihn erzeugten Druckschemas zu erreichen. Fig. 9 zeigt einen Wirbel stromverteiler 42 mit einem im wesentlichen viereckigen Querschnitt. Fig. 10 zeigt einen Wirbelstromverteiler 44 mit einem Querschnitt in Form eines im wesentlichen gleichseitigen Dreiecks.

- 13 509824/0339

Das unter Druck stehende Strömungsmittel wird den Wirbelstromverteilern 42, 44 durch Düsen 46 zugeführt, so daß das Strömungsmittel kreisförmig rotiert, wie es in den Fig. 9 und 10 durch die Pfeile angedeutet ist, und einen Wirbelstrom bildet. Es ist zu beachten, daß, obwohl die Wirbel stromverteiler der Fig. 9 und eine nicht-kreisförmige Gestalt haben, das Strömungsmittel doch die Neigung hat, in den Ecken derartiger unregelmäßig geformter Hohlräume statische Abschnitte zu bilden, wodurch ein mittlere im wesentlichen kreisförmiger Wirkabschnitt geschaffen wird. Infolge der Wirbelbildung des Strömungsmittels in derartigen unregelmäßig geformten Wirbelstromverteilern 42, 44 tritt im allgemeinen eine gewisse Reduktion in der Leistung auf, und aus diesem Grunde werden Wirbel stromverteiler von einer im wesentlichen kreisförmigen Querschnittsform im allgemeinen vorgezogen.

Es liegt auch im Bereich der Erfindung, in bestimmten Fällen einen Wirbel stromverteiler 48 von allgemein schneckenförmiger Gestalt nach Fig. 11 vorteilhaft zu verwenden, um eine äußerst wirksame Gestaltung zur Erzeugung eines Wirbelstroms zu schaffen. In dem Wirbelstromverteiler 48 ist eine Düse 50 so angeordnet, daß ihre Achse im wesentlichen tangential zum Umfang des den Wirbelstromverteiler bildenden Hohlraums liegt und so die Wirbelbildung herabgesetzt wird. Wahlweise mögliche befriedigend arbeitende Wirbelstromverteiler mit anderen Querschnittsformen in Längsrichtung werden in den Fig. 12 - 23 gezeigt. Die in diesen Fig. gezeigten Wirbel stromverteiler haben einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und schwanken im Durchmesser und/oder der

509824/0339 " ¹⁴

Form in Richtung von einer Einlaßdüse 52 nach außen auf deren Vorderseite 54 zu, wodurch die erwünschte Veränderung in dem aus ihr abgegebenen Wirbelstrom erreicht wird. In Fig. 12 wird ein Wirbel stromverteil er 56 gezeigt, der über seine Länge einen im wesentlichen gleichmäßigen Durchmesser hat und mit einer flachen Bodenwand 58 versehen ist. Das unter Druck gesetzte Strömungsmittel kann in einer im wesentlichen tangentialen Richtung durch die Düse 52 im wesentlichen parallel zur Ebene der Bodenwand 58 in den Wirbel stromverteiler 56 hinein abgegeben werden. Die in Fig. 12 gezeigte Anordnung ist, obwohl sie gewissermaßen dem Wirbel stromverteil er 12 nach den Fig. 1-3 gleicht, darstellend für eine noch weitere Ausführungsform der Erfindung, in der eine öffnung 60 in der Grundplatte des Wirbel stromverteilers 56 gebildet ist, um den Hohlraum dasselbe Strömungsmittel oder ein anderes Strömungsmittel zuzuführen oder von ihm abzuführen, um eine gewünschte Veränderung in dem Durchfluß und dem Druckschema des von ihm abgegebenen Wirbelstroms zu ermöglichen. Die öffnung 60 ist mit einer geeigneten Quelle unter Druck stehenden Strömungs mittels (nicht gezeigt) verbunden, um ihr das Ergänzungsströmungsmittel zuzuführen. Ein derartiges Ergänzungsströmungsmittel kann beispielsweise ein brennbares Gas sein, welches bei Zumischung zu der an die Düse 52 herangeführten Luft neben der Oberfläche 54 verbrennt, um einen in diesem Bereich beweglich gelagerten Gegenstand zu erwärmen. Wahlweise kann die öffnung 60 mit einer geeigneten Quelle eines Unterdrucks verbunden werden, um eine gesteuerte MengeiStrömungsmittel aus dem Wirbel stromverteil erhohl -raum entweder ununterbrochen oder stoßweise herauszuziehen, je

50982A/0339 " ¹⁵ "

nach dem gewünschten Zweck.

Fig. 13 zeigt einen Wirbelstromverteiler 62, der eine konisch konvergierende Gestalt hat, während ein Wirbel stromverteiler 64 nach der Fig. 14 eine konisch nach außen divergierende Gestalt aufweist. Fig. 15 zeigt einen Wirbelstromverteiler 66, der eine im wesentlichen zylindrische Gestalt -hat und mit einer ringförmigen Schulter 68 von vermindertem Durchmesser im Bereich der Vorderseite 54 versehen ist. Fig. 16 zeigt einen Wirbelstromverteiler 70, bestehend aus einem im wesentlichen zylindrischen unteren Abschnitt 72 und einem konisch konvergierenden Außenabschnitt 74.

Fig. 17 zeigt einen Wirbelstromverteiler 76 mit einer ringförmigen Schulter 78 von vermindertem Durchmesser, die an ihrem inneren Ende, wie bei 80 gezeigt, mit einem abgeschrägten Rand versehen ist. Fig. 18 zeigt einen Wirbel stromverteiler 82von in Richtung von innen nach außen auf die Vorderseite 54 zu konvergierend abgestufter viereckiger Gestalt. Fig. 19 zeigt einen Wirbel stromverteiler 84, bei dem die Seitenwände parabolisch gekrümmt sind.

Fig. 20 zeigt einen Wirbelstromverteiler 86 von im wesentlichen kreiszylindrischer Gestalt mit einem im wesentlichen konzentrischen mittleren zylindrischen Kern 88 zur Bildung eines ringförmigen Hohlraums. Fig. 21 zeigt einen Wirbel stromverteiler 90 ähnlich dem in Fig. 20 gezeigten, wobei jedoch der mittlere Kern 92 kegel stumpfförmig ausgebildet ist. Die Fig. 20 und 22 zeigen,

509824/0339 " ¹⁶ ■

- Ib -

daß die Endabschnitte der mittleren Kerne 88, 92 an einem Punkt enden, der in der Ebene der Vorderseite 54 liegt.

Fig. 22 zeigt einen Wirbelstromverteiler 94, der mit nach außen divergierenden bogenförmigen Wänden und mit einem konischen mittleren Kern 96 ausgestattet ist, der an einem Punkt in der Ebene der Vorderseite 54 endet. Der in Fig. 23 gezeigte Wirbelstromverteiler 98 ist mit einer im wesentlichen kreiszylindrischen Außenwand und einem bogenförmigen mittleren Kern 100 ausgestattet, der konzentrisch zu ihr liegt und an einem Punkt endet, der von derEbene der Vorderseite 54 mit Abstand nach innen liegt.

Es sei darauf hingewiesen, daß noch andere wahlweise mögliche Formen von Wirbel stromverteilern als die in den Fig. 9 bis 23 gezeigten benutzt werden können, um die gewünschten Betriebskennlinien in Obereinstimmung mit dem beabsichtigten Endzweck des Systems vorzusehen.

Es liegt auch im Bereiche der Erfindung, daß die in den Fig. bis 3 gezeigte Luftschiene zusätzlich zu den im wesentlichen geraden Abschnitten auch bogenförmig ausgebildete Formen in senkrechten und waagerechten Ebenen aufweisen kann. Fig. 24 zeigt ein Bruchstück einer Luftschiene 102, längs der eine Vielzahl von Behältern 104 beweglich gelagert ist und allgemein im Uhrzeigersinne entsprechend der Darstellung in Fig. um einen bogenförmigen Endabschnitt herum vorwärtsbewegt wird, der in einer im wesentlichen senkrechten Ebene liegt. Um die Behälter 104 auf den bogenförmigen Endabschnitt zu halten, ist

509824/0339 " ¹⁷ "

es im allgemeinen wünschenswert, die Wirbel stromverteiler in geringerem Abstand zueinander anzuordnen, um sicherzustellen, daß wenigstens ein derartiger Wirbel stromverteiler immer in Wirkberührung mit der Oberfläche eines derartigen Behälters ist. In ähnlicher Weise wird in Fig. 25 eine Schiene 106 gezeigt, die einen S-förmigen versetzten Bogenabschnitt aufweist, längs dem die Behälter 108 beweglich transportiert werden.

Bei verschiedenen der im vorhergehenden beschriebenen Strömungsmittel Schienenanordnungen wird eine einzige Schiene benutzt, um das Strömungsmittel kissen zu bilden, auf welchem die Gegenstände beweglich gelagert werden sollen. Es liegt auch im Bereiche der Erfindung, daß zwei oder mehr derartige Strömungsmittelschienenanordnungen benutzt werden können, um eine Einsapnnwirkung auf die beweglich dazwischen gelagerten Gegenstände auszuüben. Fig.26 zeigt die Verwendung von zwei Strömungsmittelschienenanordnungen 110, die diametral gegenüberliegend angeordnet sind, um einen Gegenstand, wie z.B. einen zylindrischen Behälter 112 zwischen sich zu lagern. In ähnlicher Weise zeigt die Fig. 27 die Verwendung von drei Strömungsmittel Schienenanordnungen 114, die mit im wesentlichen gleichen Winkel abständen angeordnet sind, um einen Gegenstand, wie z.B. den im wesentlichen zylindrischen Behälter 116 zwischen sich zu lagern.

Die Fig. 28 und 29 zeigen eine wahlweise mögliche Anordnung zur Heranführung eines angemessenen Volumens unter Druck stehenden Strömungsmittels an die W/irbel stromverteiler einer Schiene.

- 18 -

609824/0339

- 13 -

In der besonders gezeigten Ausführungsform wird ein Luftsaugereffekt zur Anwendung gebracht, der durch eine Strömungsmittelzufuhr von geringem Volumen jedoch hohem Druck angetrieben wird, die die Mitführung wesentlich größerer Volumen eines unter geringem Druck stehenden Strömungsmittel s bewirkt, die zusammen aus den winkelförmigen Düsen 128 in die Wirbelstromverteiler 130 einer Schiene 132 hinein abgegeben werden. Die zugeflihrte Menge des unter hohem Druck stehenden Strömungsmittels, z.B. Luft, tritt durch ein Zufuhrrohr 136 in ein Verteilerrohr 134 ein und wird durch miteinander fluchtende Öffnungen 138 in die winkelförmigen Düsen 128 hinein abgegeben. Die Ansaugwirkung, die durch die Abgabe unter Druck stehender Luft bei hoher Geschwindigkeit in die Düsen 128 hinein entsteht, verursacht ein Hereinziehen der Luft der umgebenden Atmosphäre entsprechend der Darstellung in Fig. 29 in das äußere Ende der Düsen 128 hinein, deren Öffnung durch eine Meßplatte 140 gesteuert wird.

Fig. 30 zeigt eine Ausführungsform, durch die ein Gegenstand 142, z.B. ein Behälter, während seiner beweglichen Lagerung auf dem Luftschienenabschnitt 144 durch eine schneckenförmig gewundene Induktionsspule 146 erwärmt werden kann, um eine Wärmebehandlung, Trocknen etc. in einem gewünschten Ausmaß durchzuführen.

Während die hier beschriebene Erfindung die oben erwähnten Vorzüge in befriedigender Weise erreicht, liegt doch auf der Hand, daß die Erfindung abwandlungsfähig ist, ohne daß dabei der Erfindungsgedanke verlassen würde.

509824/0339

Claims

PATENTANWÄLTE

du. ing. H. NEGENDANK (1973) · DIPL.-ING. H. HAlTCK · kpl.-phys. W. SCHMITZ DIPL.1NG. E. GRAALFS · dipl.-ing. W. WEHNEKT · dipl.-phys. W. CARSTENS

HAM6UB6-MÜNCHEN

ZUSTELLUNGSANSCHRIFT; 2000 HAMBURG 36 · NEUER WALL 41 PLEASE REPLY TO:

JN (04O) 36 74 28 UND 36 4113 TELEGR. NEGEDAPATENT HAMBURG

Q j.j ρ 8000 MÜNCHEN 2 · MOZARTSTR. 23

TELEFON (089) 3 38 OS 86

Holding of California _IE1EflHi

48089/USA . "™* «-"er 1974

Neue Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Halten und/oder Transportieren von gleichzeitig zu bearbeitenden Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück von mindestens einem Strömungsmittelkissen zwischen einer Lagerflache eines Strömungsmittellagers und dem Werkstück.gelagert wird, wobei ein sich in die Lagerfläche hineinerstreckender Hohlraum so mit einer Zufuhreinrichtung für Strömungsmittel ausgestattet ist, da3 bereits im Abstand von der Lagerfläche eine schraubenförmig um die Achse des Hohlraums umlaufende Wirbelströmung erzeugt wird, die im Spalt zwischen Lagerfläche und Werkstück gleichzeitig eine anziehende und abstoßende Kraft ausübt, und daß das Strömungsmittel ein Bearbeitungs- und/oder Behandlungsmedium für die Oberfläche des Werkstücks ist.

50982A/033Ö

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum einen allgemein kreisförmigen Querschnitt hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel tangential relativ zur land des Hohlraums in diesen eintritt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Hohlräumen mit Abstand in Längsrichtung vorgesehen ist, wodurch das Strömungsmittellager eine Schiene zur beweglichen Lagerung des Werkstücks während seiner Bewegung bildet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhreinrichtung in einerVielzahl von Düsen besteht, die mit Umfaiigsabstand angeordnet sind, um das Strömungsmittel im wesentlichen tangential in bezug auf die den Hohlraum begrenzende Wand heranzuführen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerflache konkav ist und der Kontur der Überfläche des Werkstücks entspricht, der vorzugsweise von kreiszylindrischer Gestalt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum sich nach außen erweitert.

509824/0339

- 3 BAD RiGiNAL

4.4

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum nach außen enger wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang zwischen Hohlraum und Lagerfläche ein ausgenoinmener Abschnitt vorgesehen ist, durch den ein Teil des Strömungsniittels derart entweicht, daß es eine Kraft zur Bewegung des Werkstücks relativ zur Lagerfläche ausübt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Werkstücke im Abstand voneinander gelagert und gehalten sind.

11. Vorrichtung nach einem derAnsprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel lager in einer senkrechten Ebene gebogen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsniittellager in einer waagerechten Ebene gebogen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Strömungsmittellager kreisförmig angeordnet sind, vorzugsweise in gleichem Umfangsabstand.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere derartiger Lageranordnungen hintereinander angeordnet

^sind· 509824/0339 " ⁴ "

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel ein Aerosol ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel Feststoffpartikel enthält.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel brennbar ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hi1fszufuhreinrichtung für die Zufuhr von Behandlungs- und/oder Bearbeitungsmedium in dem Hohlraum vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch eine dem Strömungsmittel lager zugeordnete Induktionsheizvorrichtung.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsdüse vorgesehen ist, mit der eine vorgegebene Menge Strömungsmittel aus dem Hohlraum abgezogen werden kann.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsdüse vorgesehen ist zur Erzielung einer Drehbewegung des Werkstückes während seiner Lagerung auf dem Strömungsmittel kissen.

509824/0339

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Hilfsdüse vorgesehen ist zur Erzielung einer Längsbewegung des Werkstücks während seiner Lagerung auf dem Strömungsmittelkissen.

509824/0339