DE3510797A1

DE3510797A1 - Transportsystem

Info

Publication number: DE3510797A1
Application number: DE19853510797
Authority: DE
Inventors: Yukito Yokohama Kanagawa Matsuo
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-03-26
Filing date: 1985-03-25
Publication date: 1985-10-03
Also published as: US4919054A; JPS60204250A; DE3510797C2; GB2157636B; GB8507776D0; GB2157636A

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Transportsystem, in welchem ein mit einer Vortriebskraft eines Linearmotors oder einer anderen Antriebseinrichtung beaufschlagter Wagen unter Einbeziehung seiner Trägheitskraft entlang Führungsschienen bewegt wird.

in einem herkömmlichen Umsetzungs-Transportsystern wird ein Wagen im allgemeinen von einer auf ihm montierten Antriebsquelle entlang eines vorbestimmten Transportwegs bewegt. Bei diesem Transportsystem sind jedoch aufgrund der Anbringung der Antriebsquelle Größe und Gewicht des Wagens erheblich.

Wenn also ein Wagen sehr schnell läuft, so entsteht das Problem, daß in Kurvenabschnitten eine große Zentrifugalkraft entsteht und Energiezufuhr notwendig ist.

Es wurde bereits auch ein Transportsystem vorgeschlagen, bei dem der Wagen nicht mit einer Antriebsquelle ausgestattet ist, sondern von außerhalb eine Vortriebskraft erhält, wodurch der Wagen aufgrund der ihm eigenen Trägheit läuft. So zum Beispiel ist in einem Transportsystem mit linearem Induktionsmotor der Wagen mit einer Reaktionsplatte ausgestattet, in die ein sich mit der Z.eit ändernder Induktionsfluß eingespeist wird, so daß in der Reaktionsplatte eine definierte Vorwärts- oder Rückwärts-Antriebskraft erzeugt wird, aufgrund der der Wagen läuft oder anhält. Dieses System vermag z.ur Miniaturisierung des Wagens beizutragen, dessen Gewicht zu verringern und den Wagen mit hoher Geschwindigkeit zu bewegen.

Wenn die Möglichkeit bestünde, einen Gegenstand mit Hilfe eines von einem Linearmotor angetriebenen Transportsystems

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zu transportieren, wobei der Transport nicht nur in horizontaler, sondern auch in vertikaler Richtung erfolgen könnte, so wäre es möglich, ein dreidimensionales oder räumliches Transportsystem zu schaffen, welches einen vorhandenen Raum effizient ausnutzt.

Die japanische Patentanmeldung Nr. 102589/1978 (Japanische Offenlegungsschrift Nr. 30726/1980) offenbart ein Transportsystem für den dreidimensionalen Transport. Bei dem in der genannten Druckschrift beschriebenen System sind zum Begrenzen der Querbewegung des Wagens auf der Unterseite des Wagens Führungsglieder vorgesehen, was zur Folge hat, daß die Führungsschienen, welche den Wagen leiten, sowie auch der Wagen selbst große Abmessungen und einen komplizierten Aufbau besitzen, so daß es unmöglich ist, die Größe des Transportsystems bei gleichzeitiger Gewährleistung einer gewünschten Transportkapazität zu verringern.

Außerdem sollte bei der Bewegung in drei Dimensionen der Wagen in Aufwärtsrichtung durch obere Führungsschienen zurückgehalten werden. Da der bekannte Wagen doch nur ein Paar vertikaler Räder besitzt, ergibt sich eine große Reibungskraft zwischen den Rädern und der oberen Schiene wegen der in Gegenrichtung erfolgenden Drehung der Räder. (Diese japanische Patentanmeldung offenbart nicht den Fall der dreidimensionalen Bewegung.)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten, von einem Linearmotor angetriebenen Wagen zu schaffen, der einen kompakten Aufbau besitz.t und mit hohen Geschwindigkeiten zu laufen vermag, ohne daß die Gefahr einer Entgleisung besteht. Außerdem soll die Erfindung einen verbesserten, von einem Linearmotor angetriebenen Wagen schaffen, der nicht nur in horizontaler, sondern auch in vertikaler Richtung zu laufen vermag.

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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1- angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Bei einer Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich die Führungsschienen nicht nur in horizontaler, sondern auch in vertikaler Richtung, so daß ein Lauf des Wagens in drei Dimensionen möglich ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von einem Wagen und Führungsschienen gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Transportwegs für

den Wagen,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie

III - III in Fig. 2,

eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung des Prinzips eines linearen Induktionsmotors,

eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen Induktionsfluß und Wirbelströmen darstellt,

eine schematische Skizze von Transportwegen,

eine perspektivische Ansicht eines modifizierten Wagen, und

	Fig.	4a
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	Fig.	4b
30
	Fig.	5
	Fig.	6
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Fig. 7 eine Querschnittansicht eines modifizierten

Transportwegs für den Wagen.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, enthält ein Wagen 1 ein Gehäuse 2, welches einen Gegenstand aufzunehmen vermag, und eine Reaktionsplatte 3, die vertikal vom Boden des Gehäuses 2 nach unten absteht. Die Reaktionsplatte 3 besteht aus einem elektrischen Leiter, wie Kupfer, Aluminium oder dergleichen, und sie erhält eine nach vorne oder nach hinten gerichtete Antriebskraft, die erzeugt wird durch die von den Statoren 9 erzeugte Magnetkraft. Zwei Paare von Rädern (geführten Elementen) 4, die von den Seitenflächen des Gehäuses 2 abstehen, befinden sich sowohl auf der Vorder- als auch auf der Hinterseite des Wagens. Außerdem sind zwei Paare von Rädern 5 für beide Enden jedes Seitenrahmens des Wagens vorgesehen. Somit sind insgesamt acht Räder 5 vorgesehen. Der Transportweg 6 des Wagens 1 wird gebildet durch ein Paar U-förmige, einander zugewandte Führungsschienen 7. Der Abstand a zwischen den sich gegenüberliegenden Innenflächen 7a der Führungsschienen 7 ist geringfügig größer als der Abstand b zwischen den Außenumfangsbereichen der Räder 4. Der Abstand c zwischen den oberen und den unteren Flanschen der Schienen ist etwas größer als der Abstand d zwischen den Außenumfangsabschnitten der vertikal fluchtenden Räder 5. Die Innenflächen 7a und die einander zugewandten Innenflächen 7b und 7c der oberen und der unteren Flansche dienen als Führungsflächen für die Räder 4 und 5. Unterhalb der Transportbahn 6 ist ein linearer Induktionsmotor (Linearmotor) 8 vorgesehen. Der Linearmotor 8 besteht aus einer Reaktionsplatte 3 am Boden des Gehäuses 2 als bewegliches Teil und einem auf gegenüberliegenden Seiten der Reaktionsplatte 3 angeordneten Paar von Statoren 9. Wie in den Fig. 3 und 4a gezeigt ist, enthält jeder Stator 9 ein mit ausgestanzten Zähnen und Nuten zur Aufnahme von (nicht gezeigten) Wicklungen

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versehenes Paket von Elektroblechen. Zwischen der Reaktionsplatte 3 und den Statoren 9 befinden sich Spalte g vorbestimmter Breite.

im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4a und 4b das Prinzip der Erzeugung einer Vorwärts- oder Rückwärts-Antriebskraft des Linearmotors erläutert. Fig. 4a zeigt in perspektivischer Ansicht eine flache Platte eines Einseitentyp-Linearmotors, während Fig. 4b die Beziehung zwischen dem magnetischen Fluß bg und den Wirbelströmen veranschaulicht. Wenn durch die Wicklungen der Statoren ein zwei- oder ein dreiphasiger Wechselstrom geschickt wird, erhält man folgenden Augenblickswert bg(T) der Flußdichte in den Spalten g:

bg = Bg cos (wt - ττχ/τ) (1)

wobei Bg : Scheitelwert der Flußdichte, w = 2πί : Kreisfrequenz, der Quellenspannung (rad/s) f : Frequenz. (Hz.)
t : Zeit (s)

χ : Abstand (mj entlang der Statorfläche, τ : Polteilung

Die Polteilung τ repräsentiert die Länge einer halben Periode der Flußdichte bg. Da der von den Statoren 9 erzeugte Induktionsfluß ein Wechselfluß ist, werden in der Reaktionsplatte 3, d.h. dem beweglichen Teil, entsprechend dem Lenzschen Gesetz Wirbelströme erzeugt. In Fig. 4a repräsentieren die Symbole ο und χ im Abschnitt der Reaktionsplatte 3 Stärke und Richtung der Wirbelströme. Der Momentanwert jr des Wirbelstroms wird durch folgende Gleichung ausgedrückt:

jr = Jr sin{wt - πχ/τ - φ) (2)

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wobei Jr : Scheitelwert des Wirbelstroms

φ : Phasendifferenz, verursacht durch die Impedanz der Reaktionsplatte 3.

Da die Flußdichte bg in den Spalten ein Verschiebungsfeld bildet, erzeugt das Produkt aus Flußdichte bg und Augenblickswert des Wirbelstroms einen kontinuierlichen Schub F entsprechend der Linke-Hand-Regel von Fleming. Obschon dieser Schub F gemäß Fig. 4a in die linke und die rechte Richtung erzeugt wird, würde die Reaktionsplatte 3 nach links bewegt werden, weil bg χ jr im linken Bereich gemäß Fig. 4b größer ist als im rechten Bereich. Um die Reaktionsplatte 3 mit einer Rückwärts-Antriebskraft zu beaufschlagen, sollte durch die Wicklungen der Statoren 9 ein Wechselstrom mit umgekehrter Phase geschickt werden. Die Stärke des Schubs F läßt sich variieren, indem man die Frequenz f oder die Amplitude des Wechselstroms variiert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 soll nun die Transportbahn 6 zum Leiten des Wagens 1, der mit der Antriebskraft beaufschlagt wird, erläutert werden. Die in Fig. 5 dargestellte Transportbahn 6 enthält eine Weiche 10, mit der die Laufrichtung des in Richtung des Pfeils A bewegten Wagens 1 auswählt, so daß der Wagen entweder entlang der oberen Transportbahn 6a oder entlang der unteren Transportbahn 6b bewegt wird, wobei letztere von der Bahn 6a in vertikaler Richtung mit Abstand angeordnet ist. Unterhalb der Bahnen 6, 6a und 6b befinden sich Statoren 9, die der Reaktionsplatte 3 des Wagens 1 eine Vorwärts- oder Rückwärts-Antriebskraft vermitteln.

Die Anlage mit dem oben beschriebenen Aufbau arbeitet wie folgt: Die Beaufschlagung des Wagens 1 mit einer Antriebskraft erfolgt durch Einspeisen eines zwei- oder drei-phasigen Wechselstroms in die Wicklungen der Statoren, damit ein Induktionsfluß erzeugt wird; dadurch wird Wirbelstrom

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induziert. Das Produkt aus Fluß und Wirbelstrom r.uft einen kontinuierlichen Schub F entsprechend der Linke-Hand-Regel von Fleming hervor. Wenn der Wagen 1 auf diese Weise mit Schub beaufschlagt wird, würden die am Gehäuse 2 befestigten Räder 4 und 5 aufgrund der Trägheit des Wagens laufen, wobei sie durch die U-förmigen Führungsschienen 7 geleitet werden. Die Führungsschienen 7 besitzen Führungsflächen 7a, die eine Querbewegung des Wagens 1 verhindern. Außerdem weisen die Führungsschienen 7 Führungsflächen 7b und 7c auf, die eine Vertikalbewegung des Wagens 1 verhindern.

Andererseits weist der Wagen 1 entlang der Führungsflächen 7a rollende Räder 4 und entlang der Führungsflächen 7b und 7c rollende Räder 5 auf. Demzufolge kann der Wagen nur in Richtung A laufen, während eine Bewegung in andere Richtung verhindert wird. Auch wenn daher die Führungsbahn 6, die den Wagen 1 leitet, in horizontaler oder in vertikaler Richtung gebogen ist, kann sich der Wagen 1 ohne zu entgleisen in dreidimensionaler Richtung bewegen. Obschon die iⁿ Fig. 5 dargestellte Transportbahn nur in vertikaler Richtung gebogen ist, kann die Bahn auch in einer horizontalen Ebene gebogen sein. Bei dieser Ausführungsform verringern die Räder 4 und 5 an dem Wagen 1 den Reibungswiderstand an den Führungsflächen 7a, 7b und 7c, so daß eine hohe Laufgeschwindigkeit des Wagens auch dann sichergestellt wird, wenn der Wagen aufgrund der ihm eigenen Trägheit läuft. Da die eine seitliche Bewegung des Wagens 1 verhindernden Räder 4 am vorderen und am hinteren Ende des Wagens 1 vorhanden sind, lassen sich die seitlichen Abmessungen des Wagens 1 klein halten, wobei dennoch die Ladekapazität des Gehäuses 2 auf einem konstanten Wert gehalten wird. Der Wagen 1 läßt sich also miniaturisieren.

Abwandlungen der oben beschriebenen Ausführungsformen sind möglich. So zum Beispiel können an den Seitenflächen

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des Wagens 1 zur Verringerung der Bauteilezahl gemäß Fig. 6 vier Räder 5 vorgesehen sein, die mit den oberen und unteren Flanschen 7b und 7c jeder Führungsschiene in Eingriff gelangen. Außerdem können gemäß Fig. 7 einander gegenüberliegende Führungsschienen L-förmigen Querschnitts vorgesehen sein, deren einer Schenkel jeweils zwischen Rädern 5 eingeklemmt wird. In Fig. 7 tragen gleiche und ähnliche Teile wie in Fig. 6 entsprechende Bezugszeigen. Obschon bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ein linearer Induktionsmotor zur Bereitstellung der Antriebskraft verwendet wurde, können auch andere Typen von Linearmotoren eingesetzt werden, zum Beispiel ein linearer Schrittmotor oder ein linearer Gleichstrommotor.

ORIGINAL INSPECTED 10

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

1. Transportsystem, bei dem ein Wagen unter der Trägheit des Wagens entlang Führungsschienen bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschienen zwei parallele Führungsglieder (7) aufweisen, die jeweils erste Führungsflächen (7a), die seitliche Bewegungen des Wagens (1) verhindern, und zweite Führungsflächen (7b, 7c), die Vertikalbewegungen des Wagens (1) verhindern, enthalten, und daß der Wagen mindestens ein erstes geführtes Element (4) zwischen der Oberseite und der Unterseite des Wagens (1) aufweist, welches sich entlang der ersten Führungsflächen der Führungsglieder bewegt, und mindestens ein zweites geführtes Element (5) aufweist, das von dem ersten Führungselement in bezug auf die Laufrichtungen des Wagens beabstandet ist und sich entlang der zweiten Führungsflächen bewegt.

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2 - Transportsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Führungsflächen (7a) sich in vertikaler Richtung erstrecken und daß die zweiten Führungsflächen (7b, 7c) sich in horizontaler Richtung von den oberen und den unteren Enden der ersten Führungsflächen aufeinander zu erstrecken.

RadedcestraBe 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 5212313 Telegramme Patentconsult

3. Transportsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die ersten Führungsflächen in vertikaler Richtung erstrecken und daß sich die zweiten Führungsflächen in horizontaler Richtung von einem vertikalen Ende der ersten Führungsflächen aus aufeinander zu erstrecken.

4. Transportsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite geführte Element (4, 5) durch erste bzw. zweite Radanordnungen gebildet werden, die entlang der ersten und der zweiten Führungsflächen der Führungsglieder rollen.

5. Transportsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Radanordnung (4) zwei Paare von Rädern (4) umfaßt, die mit Abstand voneinander in Laufrichtung des Wagens (1) angeordnet und drehbar auf an dem Wagen montierten vertikalen Achsen gelagert sind.

6· Transportsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Radanordnung mindestens zwei Paare von Rädern (5) aufweist, die mit Abstand voneinander in Laufrichtung des Wagens angeordnet und drehbar auf Achsen gelagert sind, die in Querrichtung und mit Abstand voneinander in Laufrichtung des Wagens angeordnet sind.

7. Transportsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Radanordnung vier Räder (5) umfaßt, die vertikal und in Laufrichtung des Wagens mit Abstand voneinander angeordnet sind.

8. Transportsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste geführte Element am vorderen und am hinteren Ende des Wagens (1) montiert ist

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1 und daß das zweite geführte Element zwischen den ersten geführten Elementen angeordnet ist.