| Ansprüche Fördereinrichtung mit einer Vielzahl an Rollkörpern (1a, 1b, 10), auf denen ein Förderobjekt durch Punkt- oder Linienkontakte beförderbar ist, wobei Rollkörper (1a, 1 b, 10) je um eine einzige Drehachse drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass Drehachsen von ersten Rollkörpern (1a, 10) und Drehachsen von zweiten Rollkörpern (2b, 10) in einem Winkel zwischen 45° und 135° angeordnet sind und dass die Drehachsen der Rollkörper (1a, 1b, 10) in bestimmte Richtungen mit bestimmten Geschwindigkeiten durch einen Träger (2) verschoben werden können. Fördereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen eines Rollkörpers (1a, 10) eines Rollkörperpaares (1) in einem Winkel zwischen 60° und 120 °, vorzugsweise zwischen 80° und 110°, insbesondere orthogonal zu der Drehachse des zweiten Rollkörpers (1b, 10) des Rollkörperpaares (1) angeordnet ist. Fördereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Drehrichtung der Rollkörper (1a, 1b, 10) im Allgemeinen von der Absolutgeschwindigkeit des Trägers (2) um einen Winkel (a) abweicht. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Absolutwinkel eines Rollenkörperpaares (1 ) und/oder der Relativwinkel eines Rollenkörperpaares (1 ) veränderbar ist. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsbahnen von ersten Rollkörpern (1a, 10) und die Bewegungsbahnen von zweiten Rollkörpern (1b, 10) asymmetrisch zueinander verlaufen. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsbahnen von ersten Rollkörpern (1a, 10) und die Bewegungsbahnen von zweiten Rollkörpern (1b, 10) einen insbesondere zu einer Ebene symmetrischen Verlauf aufweisen. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei Träger (2) aufweist und dass pro Träger (2) Rollkörper (1a, 1b, 10) einer einzigen Drehrichtung angeordnet sind. Fördereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Träger (2) mit Rollkörpern (1a, 10) einer Drehrichtung und Träger (2) mit Rollkörpern (1 b, 10) mit anderer Drehrichtung, insbesondere in dazu orthogonaler Drehrichtung, jeweils abwechselnd benachbart angeordnet sind. 9. Fördereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (2) nebeneinander oder hintereinander angeordnet sind. 10. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollbewegung der Rollkörper (1a, 1b, 10) passiv durch den Antrieb des Trägers (2) entsteht. 11. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) als Welle (3a, 3b) ausgeführt ist. 12. Fördereinrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass Wellen (3a, 3b) parallel und/oder mit sich kreuzenden Achsen angeordnet sind. 13. Fördereinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Rollenkörper (1a, 10) auf einer Welle (3a) und die zweiten Rollenkörper (1b, 10) auf einer benachbarten Welle (3b) angeordnet sind, wobei die Wellen (3a, 3b) eine ein- oder mehrgängige Helix aufweisen, die gegenläufig zu der Helix der zugehörigen Welle (3a, 3b) ist und entlang der sich die Rollenkörper (1a, 1b, 10) befinden, 14. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (3a, 3b) einzeln, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten sowie gleich- oder gegenläufig antreibbar sind. 15. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) als Förderbandstreifen (5a, 5b) ausgeführt ist. 16. Fördereinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei Umlenkrollen (6a, 6b) aufweist und dass pro Umlenkrolle (6a, 6b) nur die Förderbandstreifen (5a, 5b) mit gleich orientierten Rollkörpern (1a, 1b, 10) antreibbar sind. 17. Fördereinrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderbandstreifen (5a, 5b) einzeln, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten sowie gleich- oder gegenläufig antreibbar sind. 18. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (2) als Ringkörper (12a, 12b) ausgeführt ist. 19. Fördereinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Rollkörper (1a, 10) auf einem Ringkörper (12a) und die zweiten Rollkörper (1b, 10) auf einem konzentrischen Ringkörper (12b) angeordnet sind. 20. Fördereinrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass Ringkörper (12a, 12b) einzeln, mit gleicher oder unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit relativ zueinander, insbesondere gleich- oder gegenläufig, verschiebbar sind. 21. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche zum Förderobjekt im Wesentlichen in einer neigbaren Ebene liegt 22. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche zum Förderobjekt konvex oder konkav ist. 23. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkörper (1a, 1b) im Wesentlichen tonnen- oder zylinderförmig sind. 24. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Rollkörpern (1a, 1b) gebildete Auflagefläche im Wesentlichen Rechteckig oder Quadratisch ist. 25. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkörper (10) im Wesentlichen als Kugel mit einer Einkerbung zur gezielten Sperrung von gewissen Drehfreiheitsgraden ausgeführt sind. 26. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollkörper (1a, 1 b) auf Wälzkörpern (4) gelagert sind. 27. Trainingsgerät gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26. 28. Laufsimulator gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26. 29. Rehabilitations- und Untersuchungsgerät gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26. 30. Prüfstand gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26. 31. Simulator gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26. 32. Verfahren zum Steuern und Regeln einer omnidirektionalen Fördereinrichtung, um ein darauf befindliches Förderobjekt trotz Bewegung in eine beliebige Richtung absolut im Raum stillstehen zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Förderobjekt an verschiedenen Stellen Sensoren (S) angebracht werden, dass deren Signale von einer Computereinheit verarbeitet werden und dass zum Regeln ein Algorithmus verwendet wird. 33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass zum Regeln ein adaptiver, sich auf das Gangbild jedes Förderobjektes einstellender Algorithmus verwendet wird. |
Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung mit einer Vielzahl an Rollkörper, auf denen ein Förderobjekt durch Punkt- oder Linienkontakte beförderbar ist, wobei Rollkörper je um eine einzige Drehachse drehbar gelagert sind.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern und Regeln einer Fördereinrichtung, um ein darauf befindliches Förderobjekt trotz Bewegung absolut im Raum stillstehen zu lassen.
Herkömmliche Fördereinrichtungen wie Lauf- oder Förderbänder sind dafür konstruiert das von ihnen zu befördernde Gut in eine bestimmte Richtung zu transportieren. Eine Veränderung der Förderrichtung kann bei solchen Anlagen nur durch eine Veränderung der Gurtlaufrichtung bewerkstelligt werden. In US 5 562 572 und US 6 152 854 wurden Förderbänder vorgestellt, mit deren Hilfe es möglich ist, die Position einer sich darauf bewegende Person gegenüber der Umgebung ortsfest zu halten. Diese Laufbänder ermöglichen demnach eine Förderung in eine beliebige Richtung der Laufbandebene. Des Weiteren ist bereits aus DE 10 2004 016 429 bekannt, dass zu diesem Zweck auch auf einer Matrix ortsfest angeordnete Rollkörper verwendet werden können, die durch einen Riementrieb reibschlüssig in eine bestimmte Richtung angetrieben werden. Der Riementrieb ist dabei auf einem Drehteller montiert, um durch ein Schwenken die Wälzrichtung der Rollkörper zu verändern.
Der Nachteil an den bekannten omnidirektionalen Laufbändern ist jedoch, dass aufwändige Konstruktionen mit einem oder mehreren Förderbändern nötig sind, um eine omnidirektionale Förderrichtung zu erzielen. Die Vereinfachung auf ein einziges Förderband und eine Kugelmatrix wie in DE 102004016429 wiederum, lässt keine beliebig spontanen Änderungen der Förderrichtung zu. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde durch ein neuartiges Beförderungsprinzip den Konstruktionsaufwand für eine omnidirektionale Beförderungsplattform zu minimieren und die Massenträgheit des Gesamtsystems zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch eine Konstruktion mit der Merkmalskombination des Anspruchs 1und ein Verfahren gemäß Anspruch 22 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Drehachsen von ersten Rollkörpern und Drehachsen von zweiten Rollkörpern in einem Winkel zwischen 45° und 135° angeordnet sind. Des Weiteren sind die Drehachsen der Rollkörper nicht ortsfest sondern können in bestimm- te Richtungen mit bestimmten Geschwindigkeiten durch einen Träger verschoben werden. Im Rahmen der Erfindung bilden zwei Rollkörper, deren Drehachsen in einem Winkel zwischen 0° und 180°, insbesondere zwischen 45° und 135° zueinander angeordnet ist, zusammen ein Rollkörperpaar. Die Erfindung umfasst die technische Lehre, jeweils abwechselnd Paare von Rollkörpern einzusetzen, die eine freie Drehung um eine bestimmte Drehachse erlauben, wobei die Drehachse eines Rollkörpers eines Paares in einem Winkel zwischen vorzugsweise 60° und 120°, besonders bevorzugt zwischen 80° und 110°, insbesondere orthogonal zu der Drehachse des zweiten Rollkörpers des Paares angeordnet ist.
Dabei ist die freie Drehachse eines Rollkörpers im Allgemeinen von der Absolutgeschwindigkeit seines Trägers um einen gewissen Winkel α verdreht.
Die Rollbewegung der Rollkörper entsteht also passiv durch den Antrieb des Trägers. Dabei teilt sich die Absolutgeschwindigkeit des Trägers in eine Rollgeschwindigkeit des Rollkörpers und eine effektive Beförderungsgeschwindigkeit.
Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Absolutwinkel eines Rollenkörperpaares und/oder der Relativwinkel eines Rollenkörperpaares veränderbar ist. Somit können besonders einfach, ohne Veränderung der Antriebsgeschwindigkeit des Trägers und ohne Veränderung Antriebsrichtung des Trägers bisher nur schwierig zu bewerkstelligende, beispielsweise wellenförmige oder"zickzack-förmige", Bewegungen des Förderobjektes ermöglicht werden. Auch kann vorgesehen sein, dass der Absolutwinkel und/oder der Relativwinkel eines Rollenkörperpaares zu einem anderen Rollenkörperpaar veränderbar ist.
Die Bewegungsbahn eines ersten Rollkörpers eines Rollkörperpaares und die Bewegungsbahn des zweiten Rollkörpers des Rollkörperpaares können asymmetrisch zueinander verlaufen oder einen zu einer Ebene symmetrischen Verlauf mit insbesondere kreisförmiger oder ovaler oder mehreckiger Form aufweisen. Betrachtet man die geometrischen Figuren, die durch die Bewegung der Rollkörper eines Paares beschrieben werden, so findet man entweder keine symmetrische Beziehung und folglich auch keine Symmetrieebene zwischen der Bewegungsbahn eines Rollkörpers eine Rollkörperpaares und der Bewegungsbahn des zweiten Rollkörpers des Rollkörperpaares, oder es existiert eine Symmetrieebene, insbesondere bei kreisförmigen oder ovalen oder ein- oder mehreckigen Bewegungsbahnen. Die Bewegungsrichtungen und Bewegungsgeschwindigkeiten der Rollkörper auf den Bewegungsbahnen sind dabei unerheblich. Es gibt daher entweder keine Spiegelungsebene, um die Bewegungsbahn eines ersten Rollkörpers eines Rollkörperpaares in die Bewegungsbahn des zweiten Rollkörpers des Rollkörperpaares zu überführen oder eine Spiegelungsebene existiert, insbesondere wenn die Bewegungsbahnen der Rollkörper die genannten Formen aufweisen.
Die Form der Rollkörper ist im Wesentlichen entweder tonnenförmig oder zylinderförmig, kann aber auch im Allgemeinen als Kugel mit gezielt gesperrten Drehfreiheitsgraden ausgeführt sein.
Die Beförderungsplattform ist vorzugsweise so ausgeführt, dass die Berührungsfläche mit dem Fördergut im Wesentlichen eine Ebene darstellt. Ebenfalls kann die Konstruktion so ausgeführt sind, dass ein Neigen der Plattform in eine gewisse Richtung um einen gewissen Winkel bewerkstelligt werden kann. Im Rahmen der Erfindung kann die Kontaktfläche zum Förderobjekt auch konvex oder konkav sein.
Die Beförderungsplattform kann so ausgebildet sein, dass als Träger Wellen vorgesehen sind, wobei die sich momentan an der Oberseite befindlichen Rollkörper wiederum an der Oberseite mit dem Förderobjekt eine Auflagefläche bilden. Die einzelnen Rollkörper sind dabei pro Welle um eine bestimmte Drehachse drehbar gelagert, die von der Drehachse der Welle um einen Gewissen Winkel versetzt ist. Die Drehachse der Rollkörper auf den direkt benachbarten Wellen ist vorzugsweise im rechten Winkel zu der Drehachse der ersten Welle angeordnet.
Die Förderbewegung wird durch den Antrieb der einzelnen Wellen eingeleitet und entsteht für eine Welle durch die der Drehrichtung der Rollkörper orthogonalen Geschwindigkeitskomponente. Die Gesamtfördergeschwindigkeit ergibt sich demnach durch die vektorielle Addition der beiden orthogonalen, effektiven Fördergeschwindigkeiten eines betrachteten parallelen Wellenpaares.
Im Rahmen der Erfindung können Wellen parallel angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich dazu können Wellen mit sich kreuzenden Achsen angeordnet sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, die ersten Rollenkörper auf einer Welle und die zweiten Rollenkörper auf einer benachbarten Welle angeordnet sind, wobei die Wellen (3a, 3b) eine ein- oder mehrgängige Helix aufweisen, die gegenläufig zu der Helix der zugehörigen Welle (3a, 3b) ist und entlang der sich die Rollenkörper (1a, 1 b, 10) befinden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Wellen einzeln, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten sowie gleich- oder gegenläufig antreibbar sind. Bei diesen Ausführungsformen besitzen die Rollenkörper eines momentan in zusammengehöriger Stellung befindlichen Rollenkörperpaares nicht zwangsläufig die gleiche Bewegungsbahn. Zudem kann durch die Regelung der Wellen die Bewegungsbahn der Rollenkörper derart gewählt werden, dass beliebige Bewegungskomponenten eines Fördergutes in eine bestimmte Richtung kompensiert oder zugelassen werden.
Weiters kann die Beförderungsplattform so ausgebildet sein, dass schmale Förderbandstreifen als Träger dienen, in welche die Rollkörper eingebettet sind. Der Antrieb erfolgt demnach über beide Umlenkrollen, wobei pro Umlenkrolle nur die Förderbandstreifen mit gleich orientierten Rollkörpern angetrieben werden. Im Rahmen der Erfindung kann der Träger auch ein Ringkörper sein, beispielsweise ein ringförmiger Hohlzylinder oder ein Torus, sein. Insbesondere sind dann die ersten Rollkörper auf einem Ringkörper und die zweiten Rollkörper auf einem konzentrischen Ringkörper (12b) angeordnet, wobei Ringkörper einzeln, mit gleicher oder unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit relativ zueinander, insbesondere gleich- oder gegenläufig, verschiebbar sind. Mit diesen Ausführungsformen lässt sich eine runde Beförderungsplattform realisieren, die beispielsweise als Verteiler, d.h. vom Mittelpunkt radial nach außen, als Sammler, d.h. von der Peripherie zum Mittelpunkt, oder zur tangentialen Beförderung verwendet werden kann. Die Lagerung der Rollkörper erfolgt entweder über kleine Wälzkörper, die zwischen Träger und Rollkörper abrollen, oder eine Gleitlagerung ohne Zwischenkugeln. Im Falle der Verwendung von Wälzkörpern, können diese auch an den Stirnseiten der im Wesentlichen tonnenförmigen oder zylinderförmigen Rollkörper liegen. Werden Kugelförmige Rollkörper verwendet, können ein oder zwei Verdrehfreiheitsgrade durch eine Einkerbung der Kugel in Kombination mit im Vergleich zu den übrigen Wälzkörpern im Durchmesser größeren Wälzkörpern verwendet werden. In Ausführungen mit sehr großen Dimensionen ist auch eine Lagerung mit herkömmlichen Wälzlagern vorstellbar.
Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf die vorstehend beschriebene Fördereinrichtung zur Stückgutförderung sondern kann auch als Trainingsgerät, Laufsimulator, Rehabilitationsgerät, Untersuchungsgerät, Prüfstand und Virtual-Reality-Simulator Verwendung finden, wobei das Förderobjekt je nach Verwendung der Fördereinrichtung ein Läufer oder eine zu rehabilitierende oder zu untersuchende Person ist. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Regelung der Fördergeschwindigkeit, sodass eine sich auf der Plattform befindliche Person trotz Bewegung nicht relativ zur Umgebung fortbewegt. Dazu werden an den Beinen oder Füßen der Person Sensoren angebracht. Diese Sensoren sind vorzugsweise Beschleunigungssensoren und optische Sensoren, können aber auch von anderer Bauart sein. Zusätzlich können an anderen Stellen des Körpers, wie vorzugsweise Kopf, Brust und Armen weitere Sensoren platziert sein. Die Signale der Sensoren werden von einer Computereinheit eingelesen und zur weiteren Verarbeitung aufbereitet. Der Regler errechnet aus diesen Daten und der Sollposition die notwendige Fördergeschwindigkeit und -richtung. Diese Informationen werden gegeben falls verstärkt und an den Antrieb weitergeleitet. Das Regelverfahren ist vorzugsweise ein adaptiver, sich auf das Gangbild jedes Benutzers einstellender Algorithmus, kann aber auch durch herkömmliche Regelalgorithmen ersetzt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Prinzipzeichnungen und Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Zeichnung mit dem zu Grunde liegenden Prinzip, Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Beförderungsplattform, wobei als Träger
Wellen verwendet werden,
Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2 im Bereich eines Rollkörpers, der durch Wälzkörper gelagert ist,
Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Beförderungsplattform, wobei als Träger
Förderbandstreifen fungieren,
Figur 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 4 im Bereich eines Rollkörpers, der durch Wälzkörper gelagert ist,
Figur 6 die Schnittdarstellung einer Antriebswelle aus Figur 5,
Figur 7 eine Schnittdarstellung eines Rollkörpers, der als Kugel mit gezielt gesperrten
Drehfreiheitsgraden ausgeführt ist,
Figur 8 ein Blockdiagramm des Regelungsverfahrens,
Figur 9 ein drittes Ausführungsbeispiel der Beförderungsplattform, wobei als Träger konzentrisch angeordnete Ringkörper fungieren.
Fig. 1 zeigt das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip. Die Drehachsen eines Rollkörperpaares 1 schneiden sich im rechten Winkel. Jeder Rollkörper 1a, 1 b des Paares 1 wird durch einen unterschiedlichen Träger 2 in eine der beiden möglichen Richtungen mit der Geschwindigkeit v T bewegt. Diese Absolutgeschwindigkeit teilt sich nun abhängig vom Winkel α in eine Rollkomponente v R und eine effektive Förderkomponente v F . Es ist zu beachten, dass die Förderkomponente v F eines Rollkörpers 1a eines Paares 1 genau mit der freien Drehrichtung des zugehörigen zweiten Rollkörpers 1 b des Paares 1 übereinstimmt. Die gesamte Förderrichtung und Fördergeschwindigkeit ergibt sich also aus der vektoriellen Addition beider Teilvektoren v F1 und v F2 . Durch die richtige Wahl der Richtung und Größe der Trägergeschwindigkeiten kann folglich jede beliebige Gesamtgeschwindigkeit erzeugt werden. Der Winkel α kann entsprechend einer bevorzugten Förderrichtung ausgewählt werden, wird im allgemeinen Fall jedoch 45° betragen. Grundsätzlich wird zwischen einem relativen und einem absoluten Rollkörperwinkel unterschieden. Als relativer Rollkörperwinkel wird der Winkel zwischen den Drehachsen eines momentan in Zusammengehörigerstellung befindlichen Rollkörperpaares (1) bezeichnet. In Fig. 1 beträgt dieser Winkel das Doppelte des Winkels a, d.h. der relative Rollkörperwinkel beträgt in der dargestellten Ausführungsform 90°. Der relative Rollkörperwinkel kann in anderen Ausführungsformen auch Werte zwischen 1° und 179° einnehmen. Der absolute Rollkörperwinkel beschreibt die momentane absolute Lage einer der beiden Rollkörperachsen zu einer fixen Referenz. Dieser Winkel kann eine Zeit- und/oder eine Ortsabhängigkeit aufweisen. Der Absolutwinkel zweier oder mehrerer momentan zusammengehöriger Rollkörperpaare (1 ) kann sowohl zu einem bestimmten Zeitpunkt verschieden sein als auch an einem bestimmten Ort ein Rollkörperpaar (1 ) einen anderen Absolutwinkel aufweisen als ein anderes Rollkörperpaar (1), das denselben Ort zu einem anderen Zeitpunkt passiert.
Durch Veränderung des Relativwinkels und des Absolutwinkels des Rollkörperpaares (1 ) können gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ohne Veränderung der Wellengeschwindigkeit bzw. der Drehrichtung der Wellen (3a, 3b) bisher nur schwierig zu bewerkstelligende, beispielsweise wellenförmige oder "zickzack-förmige", Bewegungsmuster ermöglicht werden.
Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Beförderungsplattform, wobei als Träger 2 Wellen 3a, 3b verwendet werden. Jede Welle 3a, 3b eines Wellenpaares 3 weist im Allgemeinen eine ein- oder mehrgängige Helix auf, die gegenläufig zu der Helix der zugehörigen Welle 3b, 3a ist und entlang der sich die einzelnen Rollkörper 1a, 1b befinden. Jeder Rollkörper 1a, 1b eines zusammengehörigen Rollkörperpaars 1 ist also auf einem Wellenpaar 3 platziert. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Absolutgeschwindig- keit v T des Trägers 2 der Umfangsgeschwindigkeit der betrachteten Welle 3a, 3b. Durch gleich- oder gegenläufige Drehachsen der Wellen 3a, 3b sowie durch gezielte Wahl der augenblicklichen Drehgeschwindigkeit kann folglich wiederum ein beliebiger Förder- geschwindigkeitsvektor erzeugt werden. Die Krümmung der tonnenförmigen Rollkörper 1a, 1b entspricht in diesem Ausführungsbeispiel dem erforderlichen Projektionsradius, um keine Stöße durch einen Eingriffswechsel der Rollkörper auf das Förderobjekt einzuleiten. Die Wellen 3a, 3b sind alle in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Legt man eine zu dieser Ebene senkrechte Spiegelungsebene zwischen die Wellen 3a, 3b eines Wellenpaares 3 so weisen die Bewegungsbahnen der ersten Rollkörper 1a und der zweiten Rollkörper 1 b eines Rollkörperpaares 1 einen zur Spiegelungsebene symmetrischen, kreisförmigen Verlauf auf.
Fig. 3 zeigt die Lagerung eines tonnenförmigen Rollkörpers 1a im Träger 2. Dazu wird bei geeigneter Werkstoffkombination eine Gleitlagerung, eine Wälzlagerung mit Wälzkörpern 4 oder eine Lagerung mit herkömmlichen Wälzlagern verwendet. An den planen Flächen der Rollkörper 1a werden vorzugsweise ebenfalls Wälzkörper 4 platziert, um eine Verkantung der Rollkörper 1a im Träger 2 zu vermeiden.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Beförderungsplattform, wobei als Träger 2 nebeneinander laufende Förderbandstreifen 5a, 5b fungieren. Diese Förderbandstreifen 5a, 5b können insbesondere auch eine Zahnung vergleichbar mit herkömmlichen Zahnriemen aufweisen und zur Aufnahme von Querkräften seitlich geführt sein. Die Rollkörper 1a, 1b sind in einem bestimmten Winkel α zur absoluten Streifengeschwindigkeit angeordnet. Alle Rollkörper 1a mit parallelen Drehachsen befinden sich auf einem Förderbandstreifen 5a eines Paares 5. Der andere Förderbandstreifen 5b weist nur Rollkörper 1 b mit Drehachsen orthogonal zu jenen des ersten Streifens 5a auf. Jede der beiden Gruppen von Förderbandstreifen 5a, 5b mit gleichsinnigen Rollkörpern 1a, 1b wird von nur einer Umlenkrolle 6a, 6b angetrieben. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Absolutgeschwindigkeit v T des Trägers 2 der Umlaufgeschwindigkeit des betrachteten Förderbandstreifens 5a, 5b. Durch gleich- oder gegenläufigen Drehrichtungen der Umlenkrollen 6 sowie durch gezielte Wahl der augenblicklichen Drehgeschwindigkeit kann folglich wiederum ein beliebiger Fördergeschwindigkeitsvektor v F erzeugt werden. In diesem Ausführungsbeispiel sind insbesondere Zylinderrollen durch ihre Linienberührung zum Fördergut besser geeignet als andere Formen von Rollkörpern 1a, 1 b. Die dem Fördergut zugewandten Flächen der Förderbandstreifen 5a, 5b sind alle in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Legt man eine zu dieser Ebene senkrechte Spiegelungsebene zwischen die Förderbandstreifen 5a, 5b eines Paares 5 so weisen die Bewegungsbahnen der ersten Rollkörper 1a und der zweiten Rollkörper 1 b eines Rollkörperpaares 1 einen zur Spiegelungsebene symmetrischen Verlauf auf. Fig. 5 zeigt analog zu Figur 3 die mögliche Lagerung eines zylinderförmigen Rollkörpers 1a im Träger 2.
Fig. 6 zeigt eine mögliche Ausführung der Umlenkrollen 6a bzw. 6b, die den Antrieb von Förderbandstreifen 5a bzw. 5b mit gleich orientierten Rollkörpern 1a bzw. 1b ermöglichen. Die jeweils nicht angetriebenen, den angetriebenen Sektionen benachbarten Ringscheiben 7 werden auf Wälzlagern 8 drehbar gelagert.
Fig. 7 zeigt eine mögliche Lagerung eines Kugelförmigen Rollkörpers 10 mit zwei gesperrten Drehfreiheitsgraden. Der in der Mitte gekerbte Kugelrollkörper 10 wird auf Wälzkörpern 4 gelagert und formschlüssig durch im Vergleich zu den übrigen Wälzkörpern 4 im Durchmesser vergrößerte Wälzkörper 11 in zwei Drehfreiheitsgraden gesperrt.
Fig. 8 zeigt abschließend ein Blockschaltbild einer Regelung um die Fortbewegung einer sich auf der Plattform befindlichen Person auszugleichen. Dazu werden die geeignet aufbereiteten Daten der Sensoren S mit dem Sollwert W verglichen und ein Differenzsignal entsprechend der Abweichung berechnet. Der Regler R errechnet aus diesen Daten die notwendige Fördergeschwindigkeit und -richtung. Diese Informationen werden Signaltechnisch aufbereitet durch den Antrieb in die Systemstrecke G eingeleitet.
Die Regelung arbeitet zum einen omnidirektional und zum anderen adaptiv. Die adaptive Komponente bezieht sich auf das anatomische Gangbild einer auf der Fördereinrichtung gehenden Person. Jede Auffälligkeit in der Art der Fortbewegung der Person, beispielsweise aufgrund anatomischer Fehlstellungen, wird erkannt und fließt durch den Regler R in das Antriebssignal der Beförderungsplattform ein. Dementsprechend wird neben der Position der Person im Speziellen die Segmentbewegung der Extremitäten durch die Sensoren S erfasst und im Regler R analysiert und weiterverarbeitet.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beförderungs- plattform, wobei als Träger 2 konzentrisch gelagerte, hohlzylindrische Ringe 12a, 12b fungieren. Die Rollkörper 1a, 1b sind entlang der dem Fördergut zugewandten Seite der Ringe 12a, 12b in einem bestimmten Winkel zur jeweiligen Umfangsgeschwindigkeit der Ringe angeordnet. Alle Drehachsen der ersten Rollkörper 1a sind um einen gewissen Winkel zueinander verdreht angeordnet und befinden sich auf einem Ring 12a eines Ringpaares 12. Der zweite Ring 12b des Ringpaares 12 weist nur zweite Rollkörper 1 b mit einer Drehachse auf, die orthogonal zur Drehachse des entsprechenden ersten Rollkörpers 1a verlaufen. Die Drehachsen von Rollkörpern (1a, 1b, 10) eines Rollkörperpaares können auch in einem anderen Winkel zwischen 0° und 180° zueinander angeordnet sein. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Absolutgeschwindigkeit v T des Trägers 2 der Umfangsgeschwindigkeit des Rings 12a, 12b. Durch gleich- oder gegenläufige Drehrichtungen sowie durch gezielte Wahl der Augenblicklichen, gegebenenfalls unterschiedlichen, Drehgeschwindigkeiten kann ein beliebiger Fördergeschwindigkeitsvektor v F erzeugt werden. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sind insbesondere zylinderförmige Rollen durch ihre Linienberührung zum Fördergut besser geeignet als andere Formen von Rollkörpern 1a, 1b. In der Ausführungsform gemäß Fig. 9 verlaufen die Bewegungsbahnen der ersten Rollkörper 1a und der zweiten Rollkörper 1 b asymmetrisch zueinander, da es keine Spiegelungsebene gibt, um die Bewegungsbahn eines ersten Rollkörpers 1a in die Bewegungsbahn des zweiten Rollkörpers 1 b des Rollkörperpaares 1 zu überführen. Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt werden wie folgt:
Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung, die durch eine gezielte Anordnung von Rollkörpern 1a, 1 b auf einem Träger 2 eine omnidirektionale Beförderung eines Objekts erlaubt. Jeder Rollkörper 1a, 1 b eines Paares 1 besitzt wenigstens einen Drehfreiheitsgrad, wobei die Drehachse eines Rollkörpers 1a eines Paares 1 in einem Winkel zwischen 0° und 180° zu der Drehachse des dazugehörigen Rollkörpers 1 b des Paares 1 ist. Des Weiteren sind die Drehachsen der Rollkörper 1a, 1 b nicht ortsfest sondern können in bestimmte Richtungen mit bestimmten Geschwindigkeiten durch den Träger 2 verschoben werden. Dabei ist die freie Drehrichtung eines Rollkörpers 1a, 1 b im Allgemeinen von der Absolutgeschwindigkeit seines Trägers 2 um einen gewissen Winkel α verdreht.