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Patent Searching and Data


Title:
COMBINED BEARING AND DRIVE SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/050719
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a combined bearing and drive system, which consists of a permanently excited magnetic support system comprising at least one stationary and at least one mobile magnet bar, where pairs of opposite stationary and mobile magnet bars have poles of the same polarity. The system also consists of a linear motor which is coupled to the magnetic support system. The linear motor and support system are both housed in the same casing. The aim of the invention is to provide an improved bearing and drive system of this kind which is more compact, more functional, requires fewer materials and is less costly. To this end the support system has a symmetrical structure and all the stationary magnet bars and all the mobile magnet bars are arranged in a separate plane. Said support system is in a delicate balance and comprises symmetrically arranged lateral guide elements.

Inventors:
BUDIG PETER-KLAUS (DE)
WERNER RALF (DE)
SCHUFFENHAUER UWE (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/001597
Publication Date:
August 31, 2000
Filing Date:
February 25, 2000
Export Citation:
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Assignee:
DORMA GMBH & CO KG (DE)
BUDIG PETER KLAUS (DE)
WERNER RALF (DE)
SCHUFFENHAUER UWE (DE)
International Classes:
B60L13/10; B66B13/08; E05D15/06; E05F15/60; F16C39/06; H02K41/02; H02K41/025; H02K41/03; (IPC1-7): E05D15/06; E05F15/18; F16C39/06; H02K7/09; H02K41/02
Foreign References:
DE4016948A11991-11-28
US3442051A1969-05-06
DE1584025A11970-01-15
DE4016948A11991-11-28
Attorney, Agent or Firm:
DORMA GMBH + CO. KG (Lothar Breckerfelderstr. 42-48 Ennepetal, DE)
DORMA GMBH + CO. KG (Lothar Breckerfelderstr. 42-48 Ennepetal, DE)
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Claims:
Patentansprüche<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR>
1. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem (1) aus einem perma nent erregten magnetischen Tragsystem (7), das mindestens eine ortsfeste und mindestens eine ortsveränderbare Magnetreihe (11, 12,15,16) aufweist, wobei paarweise gegenüberliegende ortsfe ste und ortsveränderbare Magnetreihen (11,15 und 12,16) ma gnetisch gleichnamig gepolt sind, und aus einem Linearmotor (2), der mit dem magnetischen Tragsystem (7) gekoppelt ist, wobei der Linearmotor (2) und das Tragsystem (7) in einem gemeinsa men Gehäuse (4) untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragsystem (7) symmetrisch aufgebaut ist und alle orts festen Magnetreihen und alle ortsveränderbaren Magnetreihen jeweils in einer Ebene angeordnet sind, wobei sich das Tragsys tem (7) in einem labilen Gleichgewicht befindet und symmetrisch angeordnete seitliche Führungselemente (17) aufweist.
2. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (17) rollen förmig gelagert sind.
3. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (2) syn chron oder asynchron ausgeführt ist.
4. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (2) einoder mehrphasig ausgeführt ist.
5. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (2) ein einseitig oder doppelseitig wirkender Linearmotor (2) ist.
6. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiphasi ger, doppelseitig wirkender synchroner Linearmotor (2) eingesetzt wird.
7. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbar ten Magnetreihen (11,12,15,16) einer Ebene beabstandet oder unbeabstandet nebeneinander angeordnet sind.
8. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbar ten Magnetreihen (11,12,15, 16) einer Ebene magnetisch gleichnamig oder ungleichnamig gepolt sind.
9. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetrei hen (11,12,15,16) von Stahlbeilagen (10,14) umgeben sind.
10. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetreihen (11,12,15,16) flächenbündig in den Stahlbeilagen (10,14) eingebettet sind.
11. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragsy stem (7) oberhalb, unterhalb oder seitlich versetzt zum Linearmo tor (2) angeordnet ist.
12. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine an dem Lagerund Antriebssystem (1) angeordnete Vorrichtung (8) direkt oder indirekt an dem Tragsystem (7) oder dem Linearmotor (2) befestigt ist.
13. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearmotor (2) horizontal oder vertikal zur Vorrichtung (8) angeordnet ist.
14. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) aus gegossenem, verschraubten, geklebten oder in geeigneter anderer Weise verbundenen Profilmaterial besteht.
15. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) Uförmig ausgebildet ist.
16. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) aus Aluminium besteht.
17. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerund Antriebssystem (1) durch eine Kleinspannungselektronik versorgt wird.
18. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Positi onsmeßtechnik vorhanden ist.
19. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Verriegelungs vorrichtungen vorhanden sind.
20. Kombiniertes Lagerund Antriebssystem nach einem der Patent ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in den Magne treihen (11,12,15,16) Hochenergiemagnete eingesetzt sind.
Description:
Titel : Kombiniertes Lager-und Antriebssystem Beschreibung Die Erfindung betriffl ein kombiniertes Lager-und Antriebssystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 für eine automatisch betriebene Tür.

Das kombinierte Lager-und Antriebssystem besteht aus einem permanent erregten magnetischen Tragsystem, das mindestens eine ortsfeste und mindestens eine ortsveränderbare Magnetreihe aufweist, wobei paar- weise gegenüberliegende ortsfeste und ortsveränderbare Magnetreihen magnetisch gleichnamig gepolt sind, und aus einem Linearmotor, der mit dem magnetischen Tragsystem gekoppelt ist, wobei der Linearmotor und das Tragsystem in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.

Aus der DE 40 16 948 A1 ist ein derartiges Lager-und Antriebssystem bekannt, wobei miteinander zusammenwirkende Magnete bei normaler Belastung eine berührungslose schwebende Führung des mittels eines Linearmotors bewegbar in einer Schiebeführung gehalterten Türflügels bewirken. Nachteilig ist dabei die V-förmige Anordnung der Permanent- magneten, da durch eine derartige Anordnung keine seitlich stabile Füh- rungsbahn für den Läufer des Linearmotors realisiert werden kann.

Darüber hinaus ist es bekannt, linear zu verfahrende Einrichtungen klas- sisch mittels mechanischer Lager zu führen und mit Seilen, Riemen, Zahnriemen usw. mit dem Antrieb, in Form eines rotierenden Motors, zu verbinden. Die Motoren können gesteuert oder geregelt betrieben wer- den. Die Trennung von Lagerung und Antrieb bedingt einen hohen kon- struktiven Aufwand und führt des weiteren aufgrund des mechanischen Kontaktes der Lagerstellen zu Verschleißerscheinungen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein Lager-und Antriebssystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weiterzuentwickeln, daß ein raumsparendes System unter Erhöhung der Funktionalität und Verringe- rung des Materialeinsatzes und der Kosten entsteht.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patent- anspruches 1 sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Lager-und Antriebssystem gemäß dem Patent- anspruch 1 weist den Vorteil auf, daß aufgrund der Optimierung der Ma- gnetkreisanordnung des Tragsystemes einerseits die Führung des Lagers funktionell verbessert werden kann und andererseits die geforderte Trag- kraft mit wenig Magnetvolumen erreicht wird und demzufolge die Magnet- kosten niedrig sind.

Die Funktionsintegration von Lagerung und Antrieb durch die Kopplung eines permanentmagnetischen Tragsystemes mit einem Linearmotor er- möglicht eine kompakte und gemeinsame Anordnung in einem geeigneten Gehäuse. Als Tragsystem wird ein lineares permanent erregtes Schwebe- system eingesetzt, welches auf der abstoßenden Kraftwirkung gleichna- miger Magnetpolstrukturen beruht. Die angehängte Vorrichtung, z. B. Tü- ren von ein-oder mehrflugeligen Schiebetüranlagen, lafßt sich dadurch leichtgängig und völlig geräuschlos bewegen. Durch die berührungslose Lagerung tritt kein Verschleiß auf und auf Schmiermittel kann verzichtet werden. Da an der Lagerung auch kein Abrieb entsteht und das Lager- und Antriebssystem vollständig innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist, werden Funktionsstörungen des technologischen Prozesses durch äu- ßere Einwirkung auf ein Minimum reduziert. Durch die Schaffung einer konstruktiven Einheit sind keine separaten Lager notwendig. Es ergibt sich ein kompakter, mechanisch robuster und kostengünstiger Antrieb.

Das Gehäuse wird vorteilhafterweise aus einem leichten Material, wie z.

B. einem Aluminium-Profil, gebildet. Dabei ist ein U-Profil insbesondere bei hohen Gewichtsbelastungen aufgrund der Eigenstabilität gegenüber andersartigen Profilformen vorzuziehen.

Die Anordnung des Linearmotor ist abhängig von der Art des verwende- ten Gehäuses und der konkreten Einbausituation. Der Linearmotor kann z. B. senkrecht unter-oder oberhalb oder seitlich versetzt neben dem Schwebesystem angeordnet werden, wobei der Linearmotor horizontal oder vertikal in Bezug zur angehängten Vorrichtung orientiert sein kann.

Auftretende Querkräfte werden durch das Lager-und Antriebssystem kompensiert. Die Vorrichtung kann am Läufer des Linearmotors oder an dem schwebenden Teil des Tragsystemes direkt oder indirekt befestigt sein. Die indirekte Befestigung erfolgt dabei mittels einer entsprechenden Konstruktion, z. B. in Form eines Bügels oder eines Armes. Grundsätzlich muß die Vorrichtung in einer eigenen Führung laufen und die Verbindung Vorrichtung-Tragsystem sollte auftretende Verschiebungen kompensie- ren. Beim Einsatz in einer mehrflügeligen Türanlage erfolgt die Kopplung der Türen dabei dergestalt, daß sie entgegengesetzt verfahren werden.

Vorteilhaft ist dabei eine Verbindung der beiden schwebenden Tragsy- steme.

Das permanentmagnetische Lager arbeitet nach dem Prinzip der absto- ßenden Kraftwirkung. Dieses Wirkprinzip ermöglicht einen stabilen Schwebezustand ohne elektrische Regeleinrichtungen. Für den Erhalt des Schwebezustandes wird keine Hilfsenergie benötigt. Derartige ma- gnetgelagerte Linearführungen zeichnen sich aufgrund des Wegfalls der mechanischen Reibung durch extreme Leichtgängigkeit und geräuschlose Arbeitsweise aus und sind verschleiß-und wartungsfrei.

Das permanentmagnetisch erregte Tragsystem befindet sich aufgrund des symmetrischen Aufbaues in einem labilen Gleichgewicht. An dem festste- henden Träger als auch an dem bewegbaren Träger sind jeweils Magne- treihen, die je nach Ausführung voneinander beabstandet sind oder nicht.

Die gegenüberliegenden Magnetreihen sind in jedem Fall magnetisch gleichnamig gepolt, um die magnetische Kraftwirkung zu erreichen. So- wohl der feststehende Träger als auch der bewegbare Träger sind eben ausgeführt, so daß die daran zu befestigenden Magnetreihen jeweils in einer Ebene orientiert sind und sich mit Hilfe der seitlichen Führungsele- mente eine stabile Führung ergibt. Wenn sich das Magnetsystem genau in der Mitte der Magnetreihen befindet, ist die seitliche Kraft gleich Nul'.

Diese Stellung wird mit den Führungselementen realisiert. Bei geringen Toleranzen ergeben sich hohe Querkräfte, welche überproportional mit zunehmender Verschiebung steigen. Für die ausreichende Steifigkeit der Führung wird das Schwebesystem mit einem Rahmen in das Trägerprofil eingebaut.

Durch die Verwendung von Hochenergiemagneten, z. B. aus Neodym- Eisen-Bor (NdFeB), lassen sich wegen der höheren Remanenzinduktion wesentlich höhere Kraftdichten erzeugen als mit Hartferrit-Magneten.

Demzufolge ! äßt sich das Magnetsystem bei gegebener Tragkraft mit Hochenergiemagneten geometrisch klein und damit platzsparend auf- bauen. Die hohen Materialkosten der Hochenergiemagnete werden durch das vergleichsweise geringe Magnetvolumen zumindest kompensiert.

Prinzipbedingt verändert sich die Tragkraft mit dem Luftspalt, d. h. mit dem Abstand zwischen feststehendem und bewegten Teil des Tragsyste- mes. Je kleiner der Luftspalt ist, desto größere Tragkräfte entstehen im Magnetsystem. Der Zusammenhang zwischen der Auslenkung und der Kraft ist im allgemeinen nicht linear.

Das permanentmagnetische Schwebesystem kann ein-oder mehrreihig aufgebaut sein. Die Magnetkreisanordnungen lassen sich durch Variation der Magnetisierungsrichtung, dem Abstand der Magnetreihen und die Führung des magnetischen Flusses durch Stahlbeilagen optimieren.

Je nach Magnetanordnung übt der Abstand benachbarter Magnetreihen einen entscheidenden Einfluß auf die Tragkräfte aus. Bei gleicher Ma- gnetisierungsrichtung benachbarter Magnetreihen sowohl im feststehen- den als auch im bewegten Teil sollte dieser Abstand möglichst groß sein.

Bei Anordnung gleichnamiger Magnetreihen am feststehenden und am bewegten Teil, jedoch unterschiedlicher Polung benachbarter Magnetrei- hen wird die größte Tragkraft bei kleinem Magnetabstand erzeugt.

Eine weitere Erhöhung der Tragkraft ist möglich, wenn die Permanentma- gnete von Stahlteilen umgeben werden, so daß der magnetische Fluß im Bereich des Luftspaltes konzentriert wird. Hierbei dienen Stahlteile an den Seiten der Magnetreihen sowie an der dem Luftspalt abgewandten Grundfläche der Magnete als magnetischer Rückschluß. Die Erhöhung der Tragkraft wird durch Optimierung der Dicke der Stahlteile an den Seiten und an der Grundfläche der Magnete erreicht. Unter raumsparen- den Gesichtspunkten ist die flächenbündige Einbettung der Magnete in die Stahlteile besonders vorteilhaft.

Der Läufer des Linearmotors ist mit dem schwebenden Teil des Tragsy- stemes verbunden, wobei der Magnetabstand im Bereich der Kraftreser- ven der Hochenergiemagnete angesiedelt ist. Durch die hohe Kraftwir- kung der Hochenergiemagnete läßt sich die Länge des Trägers auf ein Minimum reduzieren, so daß nur wenige Magnete benötigt werden.

Als Antrieb wird ein ein-oder mehrphasiger Wechselstrom-Linearmotor in synchroner oder asynchroner Ausführung eingesetzt. Dieser kann einsei- tig oder doppelseitig wirken. Die Steuerung bzw. Regelung des Linearmo- tors erfolgt mit einer Steuerelektronik. Der Verfahrweg wird mittels Senso- ren erfaßt, welche die Endlagen der Türen kennzeichnen und für Verrie- gelungsfunktionen mit genutzt werden können. Der Verfahrweg kann auch mit Hilfe eines magnetisch inkrementalen Messsystems erfaßt werden.

Bevorzugt wird dabei ein doppelseitig wirkender linearer Zweiphasen- Synchron-Motor, der keine Querkräfte erzeugt, so daß die Schwebefüh- rung quer zur Bewegungsrichtung nicht belastet wird. Die direkte Verbin- dung des Tragsystemes mit dem mittig geführten Läufer schaffl eine hin- sichtlich der Gewichtsverteilung optimale Anordnung. Eine Lagerung für die Führung des Läufers ist zwischen beiden Teilen vorgesehen, da kleine Führungstoleranzen in der Führungsschiene kompensiert werden müssen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein synchroner Linearmotor mit einem eisenlosen Läufer eingesetzt. Der elektromagne- tisch aktive Teil weist nur die durch die Schubkraft bedingte Länge auf, während der Teil/die Teile, die die Permanentmagneten tragen, die Länge des Verfahrweges plus die Länge des elektromagnetischen Teiles besitzen. Die Bewegung führt ein Kurzstator aus, der aus einer auf einem Träger aufgebrachten Zweiphasenwicklung besteht. Vorteilhaft ist insbe- sondere, daß die zu bewegenden Massen klein sind, da nur eine Zwei- phasenwicklung verwendet wird. Folglich ist der speisende Stromrichter auch nur zweiphasig und damit kostengünstig ausgeführt.

Die Verwendung eines derartigen Motors ermöglicht eine montagetech- nisch vorteilhafte Anordnung des Antriebssystemes. Der Antrieb wird ho- rizontal neben dem magnetischen Tragsystem angeordnet. Damit wird es

möglich den Antrieb unabhängig vom Tragsystem zu montieren und zu demontieren. Das ist nicht nur bei der Inbetriebnahme von Bedeutung sondern vor allem im Fall einer Reparatur, verbunden mit einem Motor- wechsel, von entscheidender Bedeutung, da nur der Motor auszubauen ist. Da der Luftspalt des Tragsystemes durch Auslegung der permanent- magnetischen Anordnung variabel gestaltet werden kann, kann auch der berührungslose Betrieb des Tragsystemes auch bei einer Türneigung ge- währleistet werden. Der Entscheidungsspielraum über eine Führung der Tür an der Unterseite kann damit anwendungsabhängig getroffen werden.

Neben dem Einsatz in Tür-und Torantrieben mit Lagerung kann das kombinierte Lager-und Antriebssystem auch in Zuführeinrichtungen, Handlingseinrichtungen oder Transportsystemen eingesetzt werden.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher be- schrieben. Dabei zeigen : Figur 1 : Ein kombiniertes Lager-und Antriebssystem mit oben angeordnetem Linearmotor.

Figur 2 : Ein kombiniertes Lager-und Antriebssystem mit unten angeordnetem Linearmotor.

Figur 3 : Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines kombinierten Lager- und Antriebssystemes mit unten angeordnetem Linearmotor.

Figur 4 : Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines kombinierten Lager- und Antriebssystemes mit unten angeordnetem Linearmotor.

Figur 5 : Ein Schema eines kombinierten Lager-und Antriebs-syste- mes mit horizontal angeordnetem Linearmotor.

Figur 6 : Eine Magnetkreisanordnung mit benachbarten Magnetreihen gleicher Magnetisierungsrichtung.

Figur 7 : Eine Magnetkreisanordnung mit benachbarten Magnetreihen unterschiedlicher Polung.

Gleiche oder gleichwirkende Bauteile sind in der nachfolgenden Be- schreibung mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In den Figur 1 bis 4 sind Lager-und Antriebssysteme 1 skizziert. Ein Li- nearmotor 2 und ein Tragsystem 7 sind dabei miteinander wirkverbunden und gemeinsam in einem Gehäuse 4 angeordnet. Ein ortsveränderbarer Läufer 5 des Linearmotors 2 ist mittels einer Verbindung 6 mit einem schwebenden Teil des Tragsystemes 7 verbunden. Je nach Ausführungs- form ist entweder am Linearmotor 2 oder an dem Tragsystem 7 eine an dem Lager-und Antriebssystem 1 angeordnete Vorrichtung 8 befestigt.

Diese Vorrichtung 8 kann z. B. die Verbindung zu nicht dargestellten Tü- ren oder Toren von automatischen Türanlagen herstellen. Neben dem Einsatz in Tür-und Torantrieben mit Lagerung kann das kombinierte La- ger-und Antriebssystem 1 auch in Zuführeinrichtungen, Handlingseinrich- tungen oder Transportsystemen eingesetzt werden.

Das Tragsystem 7 besteht aus einem an dem Gehäuse 4 ortsfest montier- ten Träger 9, an dem ein magnetischer Rückschluß 10 in Form eines Ble- ches aus ferromagnetischem Material angeordnet ist. Der Rückschluß 10 trägt zwei Magnetreihen 11 und 12 mit Permanentmagneten. An einem bewegiichen Träger 13 ist ein magnetischer Rückschluß 14 befestigt, an welchem ebenfalls zwei Magnetreihen 15 und 16 mit Permanentmagneten angebracht sind. An dem beweglichen Träger 13 ist die zu lagernde und anzutreibende Vorrichtung 8 befestigt worden. Die feststehenden Magne- treihen 11,12 und die am gegenüberliegenden beweglichen Träger 13 angebrachten Magnetreihen 15,16 sind so gepolt, daß zwischen ihnen eine abstoßende Kraftwirkung auftritt. Die seitliche Führung des beweg- baren Trägers 13 übernehmen Führungselemente 17 in Verbindung mit seitlichen Führungsblechen 18, die in den Figuren 1 und 2 durch das Ge- häuse 4 gebildet werden.

Der Linearmotor 2 weist einen ortsfest am Gehäuse 4 montierten magne- tischen Kreis 20 und die daran befestigte permanentmagnetische Erre- gung 19 auf. Dazwischen befindet sich der ortsveränderbare senkrecht angeordnete Läufer 5 mit einer Wicklung 3. Der Läufer 5 ist über die Verbindung 6 mechanisch mit dem beweglichen Träger 13 verbunden.

Der Aufbau der beiden Ausführungen des Lager-und Antriebssystems 1 gemäß Figur 1 und 2 unterscheidet sich durch die Anordnung der wesent- lichen Elemente. In der Figur 1 ist das Tragsystem 7 unterhalb des Line- armotors 2 angeordnet, wobei die Vorrichtung 8, das Tragsystem 7 und den Linearmotor 2 verbindend, dazwischen liegt. Gemäß Figur 2 ist der Linearmotor 2 unterhalb angeordnet und über die Verbindung 6 mit dem darüberliegenden Tragsystem 7 verbunden. Die Vorrichtung 8 ist ober- halb des Tragsystemes 7 an dem nach oben offenen Gehäuse 4 ange- ordnet.

Die Befestigung der Vorrichtung 8 an dem Lager-und Antriebssystem 1 ist desweiteren gemäß der Figuren 3 und 4 möglich. Hierbei ist die Form und die Einbausituation des verwendetes Gehäuses 4 von Bedeutung. Es ergibt sich die Möglichkeit die Vorrichtung 8 am Läufer 5 des Linearmo- tors 2 anzubringen oder die Vorrichtung 8 mittels einer Konstruktion 22 an dem schwebenden Träger 13 zu befestigen. In beiden Fällen muß die an der Vorrichtung 8 beispielsweise befestigte Tür in einer eigenen Führung laufen, wobei die Verbindung Tür-Schwebesystem auftretende Verschie- bungen kompensieren sollte.

Gemäß Figur 3 ist das aus einem Aluminium-Profil bestehende Gehäuse 4 nach unten offen ausgebildet. Insbesondere U-förmige Profile eignen sich aufgrund ihrer Eigenstabilität für derartige Anwendungen. Die Vor- richtung 8 ist an dem Läufer 5 des Linearmotors 2 montiert. Separate Führungselemente 21 an der Verbindung 6 stabilisieren die mittige Lage- rung des Läufers 5 und der daran angehängten Vorrichtung 8. Aufgrund der Leichtgängigkeit sind die Führungselemente 17 und 21 idealerweise als Kugellager ausgeführt. Die Kopplung mit einer zweiten Türhälfte er- folgt mit einer nicht näher dargestellten mechanischen Verbindung, wie z.

B. ein Seil oder Riemen, so daß die Türhälften entgegengesetzt verfahren werden. Günstig wäre eine feste Verbindung der beiden schwebenden Träger 13.

Gemäß Figur 4 ist das aus einem Aluminium-Profil bestehende Gehäuse 4 nach oben offen ausgebildet, wobei ein Abstand zum Raumabschluß besteht. Die Vorrichtung 8 wird durch eine besondere Konstruktion 22 mit

dem bewegbaren Träger 13 verbunden. Die Verbindung der angehängten Türhälften kann mit einem Zahnriemen, welcher die schwebenden Träger 13 fest verbindet, realisiert werden.

Als Antrieb eignet sich ein flacher Linearmotor 2, der durch seine kom- pakte Bauweise unterhalb des Tragsystemes 1 im Gehäuse 4 eingebaut wird. Zur optimalen Gewichtsverteilung wird der Linearmotor 2 mittig un- terhalb des Tragsystemes 1 befestigt. Die Ansteuerung des Linearmotors 2 erfolgt über eine Steuerelektronik. Die Versorgungsspannung ist zweckmäßigerweise kleiner als 60 Volt und der Nennstrom beträgt ca. 3 Ampere. Der Verfahrweg wird mittels Sensoren erfaßt, welche die Endla- gen von Türen kennzeichnen und für Verriegelungsfunktionen mit genutzt werden können. Der Verfahrweg kann auch mit Hilfe eines magnetisch inkrementalen oder analogen Messsystems erfaßt werden.

Der Linearmotor 2 kann in Bezug zum Tragsystem 7 verschieden ange- ordnet sein. Die vorstehenden Ausführungen betreffen senkrechte Anord- nungen. Eine seitlich versetzte Anordnung neben dem Tragsystem 7 ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung schematisch gemäß Figur 5 dargestellt.

Der synchrone Linearmotor 2 weist einen eisenlosen Läufer 5 auf. Das elektromagnetisch aktive Teil weist nur die durch die Schubkraft bedingte Länge auf, während das Teil/die Teile, die die Permanentmagneten tra- gen, die Länge des Verfahrweges plus die Länge des elektromagneti- schen Teiles besitzen. Die Bewegung führt ein Kurzstator aus, der aus einer auf einem Träger aufgebrachten Zweiphasenwicklung besteht. Vor- teilhaft ist insbesondere, daß die zu bewegenden Massen klein sind, da nur eine Zweiphasenwicklung verwendet wird. Folglich ist der speisende Stromrichter auch nur zweiphasig und damit kostengünstig ausgeführt.

Die Verwendung eines derartigen Motors ermöglicht eine montagetech- nisch vorteilhafte Anordnung des Lager-und Antriebssystemes 1. Der Linearmotor 2 wird horizontal neben dem magnetischen Tragsystem 7 angeordnet. Damit wird es möglich den Linearmotor 2 unabhängig vom Tragsystem 7 zu montieren und zu demontieren. Das ist nicht nur bei der Inbetriebnahme sondern vor allem im Fall einer Reparatur, verbunden mit einem Motorwechsel, von entscheidender Bedeutung, da nur der Linear-

motor 2 auszubauen ist. Da der Luftspalt L des Tragsystemes 7 durch Auslegung der permanentmagnetischen Anordnung variabel gestaltet werden kann, kann auch der berührungslose Betrieb des Tragsystemes 7 bei einer Türneigung gewährleistet werden. Der Entscheidungsspielraum über eine Führung eine Tür an der Unterseite kann damit anwendungs- abhängig getroffen werden.

Das permanentmagnetische Tragsystem 7 arbeitet nach dem Prinzip der abstoßenden Kraftwirkung. Dieses Wirkprinzip ermöglicht einen stabilen Schwebezustand ohne elektrische Regeleinrichtungen. Für den Erhalt des Schwebezustandes wird keine Hilfsenergie benötigt. Durch die Ver- wendung von Hochenergiemagneten, z. B. aus Neodym-Eisen-Bor (NdFeB), lassen sich wegen der höheren Remanenzinduktion wesentlich höhere Kraftdichten erzeugen als mit Hartferrit-Magneten. Demzufolge laf3t sich das Magnetsystem bei gegebener Tragkraft mit Hochenergiema- gneten geometrisch klein und damit platzsparend aufbauen.

An dem feststehenden Träger 9, als auch an dem bewegbaren Träger 13, sind jeweils Magnetreihen 11,12 und 15,16 angeordnet, die je nach Ausführung voneinander beabstandet sind oder nicht. Die gegenüberlie- genden Magnetreihen 11,15 und 12,16 sind in jedem Fall magnetisch gleichnamig gepolt, um die magnetische Kraftwirkung zu erreichen. So- wohl der feststehende Träger 9 als auch der bewegbare Träger 13 sind eben ausgeführt, so daß die daran zu befestigenden Magnetreihen 11, 12,15,16 jeweils in einer Ebene orientiert sind und sich mit Hilfe der seit- lichen Führungselemente 17 eine stabile Führung ergibt.

Durch Variation der Magnetisierungsrichtung, dem Abstand A der Magnet- reihen und der Führung des magnetischen Flusses durch Stahlbeilagen 10,14wird der magnetische Kreis optimiert. Prinzipbedingt verändert sich die Tragkraft mit dem Luftspalt L, d. h. mit dem Abstand zwischen festste- hendem und bewegten Träger 9 und 13. Je kleiner der Luftspalt L ist, de- sto größere Tragkräfte entstehen im Tragsystem 7. Der Zusammenhang zwischen der Auslenkung und der Kraft ist im allgemeinen nicht linear.

Je nach Magnetanordnung übt der Abstand A benachbarter Magnetreihen 11,12 und 15,16 einen entscheidenden Einfluß auf die Tragkräfte aus. In

Figur 6 weisen die benachbarten Magnetreihen 11 bzw. 15 sowohl des feststehenden Trägers 9 als auch des bewegbaren Trägers 13 die gleiche Magnetisierungsrichtung auf. Weiterhin sind bei beiden Trägern 9 und 13 gleichnamige Magnetpole dem Luftspalt L zugewandt. Der Abstand A zwi- schen den benachbarten Magnetreihen 11 und 15 soll dabei möglichst groß sein.

In Figur 7 stehen sich wegen der notwendigen abstoßenden Kraftwirkung gleichnamige Magnetreihen 11,15 und 12,16 am feststehenden und be- wegten Träger 9 und 13 gegenüber, jedoch sind bei den Magnetreihen 11 und 15 die Südpole und bei den anderen Magnetreihen 12 und 16 die Nordpole dem Luftspalt L zugewandt. Bei einer derartigen Anordnung wird die größte Tragkraft bei kleinem Magnetabstand A erzeugt.

Eine weitere Erhöhung der Tragkraft ist möglich, wenn die Magnetreihen 11,12,15,16 von Stahlbeilagen 10,14 umgeben werden, so daß der magnetische Fluß im Bereich des Luftspaltes L konzentriert wird. Hierbei werden die Stahlteile 10,14 als magnetischer Rückfluß an den Seiten S sowie an der dem Luftspalt L abgewandten Magnethöhen H der Magnet- reihen 11,12,15,16 ausgebildet. Die Erhöhung der Tragkraft wird durch Optimierung der Magnethöhen H und der Seiten S erreicht. Um den Ma- teriaieinsatz an Eisen für den magnetischen Rückschluß so gering wie möglich zu halten, wurden die Magnetreihen 11,12,15,16 flächenbündig in die Stahlbeilagen 10,14 eingebettet. Eine optimierte Anordnung der Magnethöhen H und der Seiten S in Abhängigkeit der Tragkraft ergibt sich bei jeweils ca. 2 mm.

Bezugszeichenliste 1 Lager-und Antriebssystem 2 Linearmotor 3 Wicklung 4 Gehäuse 5 Läufer 6 Verbindung 7 Tragsystem 8 Vorrichtung 9 Träger 10 Rückschluß, Stahlbeilage 11 Magnetreihe 12 Magnetreihe 1 3 Träger 14 Rückschluß, Stahlbeilage 15 Magnetreihe 16 Magnetreihe <BR> <BR> <BR> 1 7 Führungselement<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 1 8 Führungsblech<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 19 Erregung 20 Kreis 2 1 Führungselement 22 Konstruktion L Luftspalt A Magnetabstand S Seitenhöhe H Magnethöhe




 
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