Die Erfindung betrifft eine Transporteinrichtung in Form eines Planarmotors mit zumindest einem Transportsegment, das eine Transportebene ausbildet und mit zumindest einer Transporteinheit, die in der Transportebene zumindest zweidimensional in zwei Hauptbewegungsrichtungen bewegbar ist, wobei am Transportsegment eine erste Spulengruppe mit mehreren Antriebsspulen angeordnet ist, welche die erste Hauptbewegungsrichtung definiert und eine zweite Spulengruppe mit mehreren Antriebsspulen angeordnet ist, welche die zweite Hauptbewegungsrichtung definiert und an der Transporteinheit mehrere Antriebsmagnete angeordnet sind, wobei die Antriebsspulen der ersten Spulengruppe von einer Steuerungseinheit ansteuerbar sind, um zumindest mit einem Teil der Antriebsmagnete der Transporteinheit zur Bewegung der Transporteinheit in der ersten Hauptbewegungsrichtung elektromagnetisch zusammenzuwirken und die Antriebsspulen der zweiten Spulengruppe von der Steuerungseinheit ansteuerbar sind, um zumindest mit einem Teil der Antriebsmagnete der Transporteinheit zur Bewegung der Transporteinheit in der zweiten Hauptbewegungsrichtung elektromagnetisch zusammenzuwirken, wobei die Transporteinheit in den beiden Hauptbewegungsrichtungen mit einem unterschiedlichen Wirkungsgrad und/oder einer unterschiedlichen Maximalkraft und/oder einer unterschiedlichen Genauigkeit bewegbar ist, indem die Antriebsspulen der ersten und zweiten Spulengruppe unterschiedliche magnetfeldbeeinflussende Spuleneigenschaften aufweisen und/oder die mit den Antriebsspulen der ersten Spulengruppe zusammenwirkenden Antriebsmagnete der Transporteinheit unterschiedliche magnetfeldbeeinflussende Magneteigenschaften aufweisen, als die mit den Antriebsspulen der zweiten Spulengruppe zusammenwirkenden Antriebsmagnete. Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Transporteinrichtung.

Planarmotoren sind grundsätzlich im Stand der Technik bekannt. Die US 9,202,719 B2 offenbart beispielsweise den grundlegenden Aufbau und die Funktionsweise eines solchen Planarmotors. Ein Planarmotor weist im Wesentlichen einen Stator auf, der eine Transportebene ausbildet, in der eine oder mehrere Transporteinheiten zumindest zweidimensional bewegt werden können. Der Stator ist in der Regel aus ein oder mehreren Transportsegmenten aufgebaut. Um die Transporteinheiten in der Transportebene zu bewegen wird eine auf die Transporteinheit wirkende Antriebskraft erzeugt, indem ein Magnetfeld des Stators (des/der Transportsegmente) und ein Magnetfeld der Transporteinheit Zusammenwirken. Um eine Bewegung der Transporteinheit in eine bestimmte Bewegungsrichtung zu bewirken, muss zumindest eines der Magnetfelder, also jenes des Stators und/oder jenes der Transporteinheit, zeitlich veränderlich sein, um der Bewegung der T ransporteinheit zu folgen. Meist ist jedoch nur ein Magnetfeld, in der Regel jenes am Stator zeitlich veränderlich und das jeweils andere Magnetfeld (das an der Transporteinheit) ist üblicherweise konstant, also zeitlich nicht veränderlich.

Zeitlich veränderliche Magnetfelder können beispielweise durch Spulen (Elektromagnete) erzeugt werden, die sowohl an der Transporteinheit als auch am Stator, insbesondere am Transportsegment angeordnet sein können. Die Spulen werden häufig auch als Antriebsspulen bezeichnet. Zeitlich unveränderliche, also konstante, Magnetfelder werden typischerweise mit Hilfe von Permanentmagneten erzeugt. Häufig werden diese Komponenten als Antriebsmagnete bezeichnet. Auch diese können, je nach Ausführungsform des Planarmotors, sowohl an der Transporteinheit als auch am Transportsegment angeordnet sein. Aufgrund der einfacheren Ansteuerung sind die Antriebsspulen oftmals am Transportsegment des Planarmotors angeordnet und die Antriebsmagnete an der Transporteinheit.

Die Antriebsspulen werden in der Regel von einer Steuerungseinheit angesteuert, um ein bewegtes Magnetfeld in die gewünschte Bewegungsrichtung zu erzeugen. An der Transporteinheit sind die Antriebsmagnete, die mit dem bewegten Magnetfeld Zusammenwirken, zumindest zweidimensional verteilt angeordnet, sodass eine Antriebs- sowie Schwebekraft auf die Transporteinheit erzeugt werden kann. Durch die Schwebekraft kann die Transporteinheit in einer konstanten Position gehalten werden, also z.B. ein Luftspalt zwischen der Transporteinheit und den Transportsegmenten erzeugt bzw. eingestellt und aufrechterhalten werden, durch die zusätzlich wirkende Antriebskraft kann die Transporteinheit in die gewünschte Bewegungsrichtung bewegt werden und es können Kippkräfte bzw.- Momente erzeugt werden. Um die für den Planarmotor charakteristische zweidimensionale Bewegung der Transporteinheit zu ermöglichen, bedarf es einem zweidimensionalen Zusammenwirken der Magnetfelder der Transportsegmente und der Transporteinheiten, wobei eines der beiden Magnetfelder in zumindest zwei Dimensionen oder beide Magnetfelder in zumindest einer (zur jeweils anderen Dimension komplementären) Dimension zeitlich veränderlich sein müssen. Die Antriebsspulen und die Antriebsmagnete sind dabei vorteilhafterweise so angeordnet, dass neben einer eindimensionalen Bewegung entlang der von der Transportebene aufgespannten Achsen auch komplexere zweidimensionale Bewegungen der Transporteinheit in der Transportebene möglich sind.

Ein Planarmotor kann beispielsweise als Transporteinrichtung in einem Produktionsprozess genutzt werden, wobei sehr flexible Transportprozesse mit komplexen Bewegungsprofilen realisiert werden können. In der EP 3 172 156 B1 und der EP 3 172 134 B1 sind beispielsweise solche Anwendungen eines Planarmotors als Transporteinrichtung gezeigt. Die Statoren solcher Planarmotoren können verschiedene Anordnungen von Antriebsspulen aufweisen und auch die Anordnung der Antriebsmagnete an den Transporteinheiten kann ebenfalls sehr unterschiedlich sein. In der US 9,202,719 B2 ist beispielsweise ein Planarmotor mit einem mehrschichtigen Aufbau des Stators mit mehreren übereinanderliegenden Spulenebenen offenbart. Die Antriebsspulen in angrenzenden Spulenebenen stehen orthogonal aufeinander, um zwei Hauptbewegungsrichtungen auszubilden, in denen die Transporteinheiten bewegbar sind. Im Mittel weisen die Spulenebenen damit verschiedene Abstände von den Antriebsmagneten der Transporteinheit auf. Daraus resultieren unterschiedliche Wirkungsgrade des Planarmotors in den beiden Hauptbewegungsrichtungen. Um diesen Umstand auszugleichen, wird zur Erzeugung der Antriebskraft vorgeschlagen, an die Antriebsspulen einer weiter von den Antriebsmagneten der Transporteinheit entfernten Spulenebenen einen höheren Spulenstrom anzulegen, als an die Antriebsspulen einer näheren Spulenebene.

In der Veröffentlichung J.M.M., Rovers, et. al, 2013. Design and measurements of the Double Layer Planar Motor. In: International Electric Machines & Drives Conference. Chicago, 12-15.05.2013. IEEE ist ein Planarmotor mit einer geschichteten Anordnung von zwei Spulenebenen offenbart. Um den unterschiedlichen Wrkungsgrad auszugleichen, der sich aus den verschiedenen Abständen von den Magneten der Transporteinheit ergibt, wird vorgeschlagen, dass unterschiedlich hohe Antriebsspulen für die zwei Spulenebenen verwendet werden.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Transporteinrichtung in Form eines Planarmotors sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Transporteinrichtung in Form eines Planarmotors anzugeben, die einen effizienteren Betrieb der Transporteinrichtung ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das zumindest eine Transportsegment relativ zu einem für die Transporteinheit vorgegebenen, zwischen einem definierten Anfangspunkt und einem definierten Endpunkt verlaufenden Bewegungspfad derart ausgerichtet ist, dass der Bewegungspfad so in der Transportebene liegt, dass ein erster Bewegungspfadanteil der ersten Hauptbewegungsrichtung an einer Bewegungspfadlänge des Bewegungspfades gleich groß oder größer ist als ein zweiter Bewegungspfadanteil der zweiten Hauptbewegungsrichtung an der Bewegungspfadlänge. Dadurch wird gewährleistet, dass die Bewegung der Transporteinheit überwiegend in der ersten Hauptbewegungsrichtung erfolgt, wodurch ein effizienterer Betrieb der Transporteinrichtung erreicht wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Transporteinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2-12 angegeben. Weiters wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 13-19 angegeben.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1a bis 10 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt

Fig.la eine Transporteinrichtung in Form eines Planarmotors in Draufsicht,

Fig.1 b+1 c jeweils eine Transporteinrichtung in Form eines Planarmotors in einer Seitenansicht,

Fig.2a-2e verschiedene Möglichkeiten der Anordnung von Antriebsspulen an einem Transportsegment,

Fig.3a-3f verschiedene Möglichkeiten einer 1D-Anordnung von Antriebsmagneten an einer Transporteinheit,

Fig.4a-4d verschiedene Möglichkeiten einer 2D-Anordnung von Antriebsmagneten an einer Transporteinheit,

Fig.5 eine beispielhafte Ausgestaltung einer Transporteinrichtung in Form eines Planarmotors mit einer Prozessstation,

Fig.6 eine weitere beispielhafte Ausgestaltung einer Transporteinrichtung in Form eines Planarmotors mit mehreren Prozessstationen,

Fig.7 schematische Darstellung des Zusammenwirkens von Spulengruppen eines Transportsegments mit Magnetgruppen einer Transporteinheit,

Fig.8 ein Diagramm mit einem Verlauf eines Verteilungsfaktors der Schwebekraft,

Fig.9 ein Diagramm mit Verläufen von Kupferverlusten von zwei Hauptbewegungsrichtungen eines Transportsegments,

Fig.10 eine Transporteinrichtung in Form eines Planarmotors in einer alternativen Ausführungsform in Draufsicht.

In Fig.1a-1c ist eine beispielhafte Ausgestaltung einer Transporteinrichtung 1 in Form eines Planarmotors vereinfacht dargestellt. Dabei zeigt Fig.la die Transporteinrichtung 1 in Draufsicht und Fig.1 b+1 c die Transporteinrichtung 1 in Seitenansicht. Die Transporteinrichtung 1 weist zumindest ein Transportsegment 2 als Stator auf, das eine Transportebene 3 ausbildet und zumindest eine Transporteinheit TE, die in der Transportebene 3 zumindest zweidimensional in zwei Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 bewegbar ist. Unter der Transportebene 3 ist im Rahmen der Erfindung die ebene Oberfläche des Transportsegments 2 zu verstehen, welche durch die Größe und Form des Transportsegments 2 bestimmt wird. In Fig.la sind der Einfachheit halber nur ein Transportsegment 2 gezeigt, natürlich könnte aber auch eine Vielzahl von Transportsegmenten 2 (auch verschiedene) aneinandergereiht werden, um eine größere Transportebene 3 auszubilden, z.B. wie in Fig.5 und Fig.6 dargestellt ist. Dadurch kann die Transporteinrichtung 1 modular aufgebaut werden und es können Transportebenen 3 verschieden großer Form und Fläche realisiert werden. Natürlich ist dieser modulare Aufbau aber nur optional und es könnte auch nur ein einziges Transportsegment 2 in Form einer einzigen Baugruppe vorgesehen sein. In der Transportebene 3 des Transportsegments 2 können natürlich auch mehrere, auch unterschiedliche Transporteinheiten TE gleichzeitig und unabhängig voneinander bewegt werden.

Am Transportsegment 2 sind eine erste Spulengruppe SG1 mit mehreren Antriebsspulen AS1, welche die erste Hauptbewegungsrichtung H1 definiert und eine zweite Spulengruppe SG2 mit mehreren Antriebsspulen AS2, welche die zweite Hauptbewegungsrichtung H2 definiert angeordnet. Die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 sind in einer bestimmten Richtung, hier in X-Richtung, hintereinander angeordnet, um die erste Hauptbewegungsrichtung H1 für die Bewegung der Transporteinheit TE auszubilden, die sich hier entlang der X-Achse erstreckt. Die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 sind in einer bestimmten Richtung, hier der Y-Richtung, hintereinander angeordnet, um eine zweite Hauptbewegungsrichtung H2 für die Transporteinheit TE auszubilden, die sich hier entlang der Y-Achse erstreckt. Vorzugsweise sind die Antriebsspulen AS1 , AS2 der ersten und zweiten Spulengruppen SG1, SG2, so wie in Fig.la dargestellt, relativ zueinander so angeordnet, dass die beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 normal aufeinander stehen. Natürlich wäre aber auch eine andere relative Anordnung der Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 denkbar, beispielsweise ein vom rechten Winkel abweichender Winkel zwischen den Hauptbewegungsrichtungen H1, H2.

Die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 und die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 sind hier jeweils als längliche, herkömmlich gewickelte Spulen ausgebildet. Die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 weisen jeweils eine Längserstreckung LAS1 in Y-Richtung und relativ dazu kleinere Quererstreckung QAS1 in X- Richtung auf und sind in Richtung ihrer Quererstreckung QAS1, hier in X-Richtung, hintereinander angeordnet. Die Quererstreckung QASi einer Antriebsspule ASi hängt typischerweise von der Polteilung Ti der Antriebsmagnete 4 der damit zusammenwirkenden Magnetgruppe MGi und/oder dem Wicklungsschema der Antriebsspulen ASi ab, also ob es sich zum Beispiel um eine konzentrierte Wicklung (Einzelzahnwicklung) oder eine verteilte Wicklung handelt. Die Wicklungsschemata sind im Stand der Technik bekannt. Die Richtung, in der die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 hintereinander angeordnet sind definiert damit die erste Hauptbewegungsrichtung H1 für die Bewegung der Transporteinheit TE. Die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 sind als sogenannte „lange Spulen“ ausgebildet. Das bedeutet, dass ihre Längserstreckung LAS1 größer ist, als die Erstreckung der Transporteinheit TE in der jeweiligen Richtung (hier Y-Richtung), hier z.B. länger als eine Transporteinheitsbreite BTE der Transporteinheit TE. Im gezeigten Beispiel ist die Längserstreckung LAS1 im Wesentlichen gleich groß wie die Ausdehnung des Transportsegments 2 in Y-Richtung. Damit ist an im Wesentlichen jeder Stelle in Y-Richtung eine Bewegung einer Transporteinheit TE in X-Richtung, also in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 möglich.

Die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 weisen ebenfalls eine Längserstreckung LAS2 auf, die hier geringer ist als die Längserstreckung LAS1 der Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1. Die Längserstreckung LAS2 der Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 verläuft hier in X-Richtung. Die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 weisen auch jeweils eine relativ zu ihrer Längserstreckung LAS2 geringere Quererstreckung QAS2 auf, hier in Y-Richtung. Die Quererstreckung QAS2 ist hier im Wesentlichen gleich groß wie die Quererstreckung QAS1 der Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 , könnte aber auch größer oder kleiner sein. Die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 sind ebenfalls in Richtung ihrer Quererstreckung QAS2 hintereinander angeordnet, hier in Y-Richtung. Die Richtung, in der die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 hintereinander angeordnet sind definiert damit die zweite Hauptbewegungsrichtung H2 für die Bewegung der Transporteinheit TE.

Die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 sind als sogenannte „kurze Spulen“ ausgebildet. Das bedeutet, dass ihre Längserstreckung LAS2 gleich groß oder kleiner ist, als die Erstreckung der Transporteinheit TE in der jeweiligen Richtung (hier X-Richtung), hier z.B. die Transporteinheitslänge LTE der Transporteinheit TE. Um aber trotzdem in der gesamten Transportebene 3 eine Bewegung einer Transporteinheit TE in der zweiten Hauptbewegung H2 zu ermöglichen, sind die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 in X-Richtung in mehreren Reihen nebeneinander angeordnet, hier z.B. in drei Reihen. Genauso wäre aber auch eine umgekehrte Anordnung möglich, also „lange“ Spulen für die zweite Hauptbewegungsrichtung H2 und „kurze“ Spulen für die erste Hauptbewegungsrichtung H1. Es könnten auch jeweils „lange“ oder jeweils „kurze“ Spulen für beide Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 verwendet werden. Beispielsweise kann es hinsichtlich einer Kosteneinsparung vorteilhaft sein, wenn identische Antriebsspulen AS1=AS2 für beide Spulengruppen SG1, SG2 verwendet werden.

Natürlich ist die gezeigte Ausführungsform aber nur beispielhaft zu verstehen und der Fachmann könnte auch eine andere Anordnung der Spulengruppen SG1, SG2 und/oder andere Bauformen von Antriebsspulen vorsehen. Z.B. könnten in bekannter Weise sogenannte PCB-Spulen verwendet werden. PCB steht dabei für „printed curcuit board“ und bedeutet, dass die Spulen direkt in eine Leiterplatte integriert sind. Die beiden Ausführungsformen sind im Stand der Technik bekannt, weshalb an dieser Stelle keine nähere Beschreibung erfolgt. Auch eine andere relative Anordnung der Spulengruppen SG1, SG2 zueinander und/oder zum Transportsegment 2 wäre denkbar und/oder es könnten auch noch weitere Spulengruppen SGi mit Antriebsspulen ASi vorgesehen sein, die eine weitere Hauptbewegungsrichtungen Hi ausbilden. Im gängigsten Fall sind jedoch zwei verschieden orientierte Spulengruppen SG1, SG2 mit jeweils einer Mehrzahl von Antriebsspulen AS1,

AS2 ausreichend, wobei jede Spulengruppe SG1, SG2 eine Hauptbewegungsrichtung H1,

H2 definiert. Vorzugsweise stehen die zumindest zwei Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 aber so wie dargestellt normal aufeinander, wodurch das Transportsegment 2 konstruktiv einfacher aufgebaut werden kann.

Für einen modularen Aufbau einer Transportebene 3, die aus mehreren Transportsegmenten 2 besteht, ist es weiters auch vorteilhaft, wenn die Transportsegmente 2 jeweils eine quadratische oder rechteckige Transportebene 3 aufweisen. Die Transportsegmente 2 können dann in einfacher Weise aneinandergereiht werden, sodass die jeweils erste Hauptbewegungsrichtung H1 eines Transportsegments 2 parallel oder normal zur ersten Hauptbewegungsrichtung H1 des jeweils angrenzenden Transportsegments 2 verläuft, wie beispielsweise in Fig.6 dargestellt ist. Damit kann eine Transportebene 3 einfach und flexibel aus mehreren Transportsegmenten 2 aufgebaut werden. Dabei ist es auch nicht zwingend notwendig, dass angrenzende Transportsegmente 2 miteinander fluchten, sondern es wäre auch ein Versatz möglich.

Mit der dargestellten Transporteinrichtung 1 wäre beispielsweise in der Transportebene 3 des Transportsegments 2 eine im Wesentlichen uneingeschränkte Bewegung einer Transporteinheit TE in den beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 möglich. Die T ransporteinheit TE könnte dabei beispielsweise jeweils nur entlang der X-Achse oder nur entlang der Y-Achse bewegt werden. Die T ransporteinheit TE kann aber natürlich gleichzeitig in beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 bewegt werden, z.B. mit einem in der Transportebene 3 liegenden zweidimensionalen Bewegungspfad BP mit einer X- Koordinate und einer Y-Koordinate, wie an der Transporteinheit TE in Fig.la angedeutet ist. Bei entsprechender konstruktiver Ausführung des Transportsegments 2 und der jeweiligen Transporteinheit TE können in bekannter Weise auch die anderen vier Bewegungsfreiheitsgrade zumindest eingeschränkt verwendet werden (translatorische Bewegung in Hochrichtung Z sowie Rotation um die drei Achsen X, Y, Z).

In der Transporteinrichtung 1 ist auch eine Steuerungseinheit 5 vorgesehen, mit welcher die Antriebsspulen AS1, AS2 des Transportsegments 2 angesteuert werden können, wie in Fig.la angedeutet ist. Die Steuerungseinheit 5 kann z.B. auch mit einer übergeordneten Anlagen-Steuerungseinheit 6 verbunden sein oder in diese integriert sein. Wenn in der Transporteinrichtung 1 mehrere Transportsegmente 2 vorgesehen sind, kann auch für jedes Transportsegment 2, oder eine Gruppe von Transportsegmenten 2, jeweils eine (nicht dargestellte) Segmentsteuereinheit vorgesehen sein und/oder eine Spulensteuerungseinheit je Antriebsspule ASi, die auch in der Steuerungseinheit 5 integriert sein können. Über die Steuerungseinheit 5 und/oder die Anlagen-Steuerungseinheit 6 kann der Bewegungspfad BP einer Transporteinheit TE vorgegeben werden, beispielsweise in Abhängigkeit eines bestimmten Produktionsprozesses einer Anlage, in der die Transporteinrichtung 1 integriert sein kann.

Wie erwähnt können an der Transporteinrichtung 1 natürlich auch mehrere Transporteinheiten TE gleichzeitig und unabhängig voneinander bewegt werden. Die Steuerungseinheit 5 und/oder die Anlagen-Steuerungseinheit 6 sorgt dann dafür, dass die Bewegungsabläufe der Transporteinheiten TE miteinander synchronisiert bzw. aufeinander abgestimmt werden, beispielsweise um eine Kollision von Transporteinheiten TE untereinander und/oder mit transportierten Objekten zu vermeiden. Auf der Steuerungseinheit 5 läuft ein Steuerungsprogramm, das die gewünschten Bewegungspfade der einzelnen Transporteinheiten TE realisiert. Die Steuerungseinheit 5 oder die Anlagen- Steuerungseinheit 6 kann beispielsweise auch mit einem Planungsmodul PLM zur Planung des Bewegungspfads BP verbunden sein. Das Planungsmodul PLM kann z.B. ein Computer sein, auf dem die tatsächlich aufgebaute Transporteinrichtung 1, insbesondere die Transportebene 3 beispielsweise virtuell implementiert ist.

An der zumindest einen Transporteinheit TE sind mehrere Antriebsmagnete 4 angeordnet, die mit den Antriebsspulen AS1 , AS2 der zumindest zwei Spulengruppen SG1 , SG2 elektromagnetisch zur Bewegung der Transporteinheit TE Zusammenwirken. Die Transporteinheit TE weist dazu in der Regel einen Grundkörper 9 auf, an dessen (der Transportebene 3 zugewandten) Unterseite die Antriebsmagnete 4 angeordnet sind, wie in Fig.1 b ersichtlich ist. In Fig.la ist der Grundkörper 9 jeweils großteiles aufgebrochen dargestellt, um die Anordnung der Antriebsmagnete 4 erkennen zu können.

Im gezeigten Beispiel sind zwei erste Magnetgruppen MGa und zwei zweite Magnetgruppen MGb an der Transporteinheit TE angeordnet. Zum Betreiben der Transporteinrichtung 1 genügen im Wesentlichen auch eine einzige erste Magnetgruppe MGa und eine einzige zweite Magnetgruppe MGb je Transporteinheit TE. Natürlich können aber auch mehr als zwei erste Magnetgruppen MGa und mehr als zwei weite Magnetgruppen MGb pro Transporteinheit TE angeordnet sein. Auch eine ungleiche Anzahl von ersten und zweiten Magnetgruppen MGa, MGb wäre denkbar, beispielsweise zwei erste Magnetgruppen MGa und eine zweite Magnetgruppe MGb. In den Magnetgruppen MGa, MGb sind jeweils mehrere, in einer bestimmten Anordnungsrichtung mit einer bestimmten Polteilung Ta, Tb hintereinander angeordnete Antriebsmagnete 4 unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung vorgesehen. Die Anordnungsrichtung der ersten Magnetgruppen MGa entspricht hier derX- Richtung und die Anordnungsrichtung der zweiten Magnetgruppen MGb entspricht der Y- Richtung. Die Anordnungsrichtungen stehen damit analog zu den Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 normal aufeinander. Vorzugsweise verlaufen die Anordnungsrichtungen der Magnetgruppen MGa, MGb möglichst parallel zu den Hauptbewegungsrichtungen H1, H2, um eine möglichst effiziente elektromagnetische Krafterzeugung zu ermöglichen. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um eine bekannte 1 -D Anordnung der Antriebsmagnete 4 an der T ransporteinheit TE, es wäre aber auch eine ebenfalls bekannte 2D-Anordnung möglich, wie anhand Fig.4a-4d noch im Detail erläutert wird.

Um die Transporteinheiten TE in der Transportebene 3 zu bewegen, können die ersten und zweiten Antriebsspulen AS1, AS2 von der Steuerungseinheit 5 individuell angesteuert (bestromt) werden. Eine dafür möglicherweise erforderliche Leistungselektronik kann in der Steuerungseinheit 5 oder am Transportsegment 2 angeordnet sein. Durch entsprechende zeitlich versetzte Ansteuerung der ersten Antriebsspulen AS1 wird ein im Wesentlichen bewegtes Magnetfeld in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 erzeugt. Das bewegte Magnetfeld in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 wirkt vorwiegend mit den Antriebsmagneten 4 der ersten Magnetgruppe(n) MGa elektromagnetisch zusammen, um die Antriebskraft zur Einstellung eines vorgegebenen Bewegungszustandes der jeweiligen Transporteinheit TE in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 zu erzeugen, z.B. eine Beschleunigung, eine konstante Geschwindigkeit oder eine Verzögerung bis zum Stillstand. Analog wird durch zeitlich versetzte Ansteuerung der zweiten Antriebsspulen AS2 ein im Wesentlichen bewegtes Magnetfeld in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 erzeugt, das vorwiegend mit den Antriebsmagneten 4 der zweiten Magnetgruppe(n) MGb elektromagnetisch zusammenwirkt, um die Antriebskraft zur Bewegung der Transporteinheit TE in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 zu erzeugen. Je nach Ansteuerung der Antriebsspulen AS1, AS2 resultiert eine Überlagerung der bewegten Magnetfelder, wodurch die Transporteinheit TE in gewünschter Weise entlang eines vorgegebenen zweidimensionalen Bewegungspfades BP in der Transportebene 3 bewegt werden kann.

Neben der beiden im Wesentlichen unbegrenzten translatorischen

Bewegungsfreiheitsgraden in den Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 in der Transportebene 3 ist auch eine begrenzte translatorische Bewegung einer Transporteinheit TE in Normalrichtung auf die Transportebene 3 möglich, hier in Richtung der Z-Achse. Je nach Anordnung und konstruktiver Ausgestaltung der Antriebsspulen AS1, AS2 der Spulengruppen SG1, SG2 sowie der damit zusammenwirkenden ersten und zweiten Magnetgruppen MGa, MGb ist auch eine begrenzte Rotation der Transporteinheiten TE um die drei Raumachsen X, Y, Z möglich.

Wie erwähnt, weisen aneinander angrenzende Antriebsmagnete 4 der Magnetgruppen MGa, MGb eine unterschiedliche magnetische Orientierung auf und sind in einer bestimmten Polteilung Ta, Tb (hier jeweils von der Mitte eines Antriebsmagnets 4 bis zur Mitte des benachbarten Antriebsmagnets 4) voneinander beabstandet. Allgemein wechselt innerhalb der Polteilung Ti das von der Magnetgruppe MGi erzeugte Magnetfeld seine Orientierung um 180°. Der notwendige Abstand der Antriebsmagnete 4 um ein Magnetfeld mit gewünschter Polteilung Ti zu erzeugen hängt dabei auch von der Anordnung der Antriebsmagnete 4 innerhalb einer Magnetgruppe MGi ab, insbesondere, von einer Spaltbreite eines allfällig vorgesehenen Spalts zwischen benachbarten Antriebsmagneten 4, von der Magnetisierungsrichtung benachbarter Antriebsmagnete 4 (z.B. 180° entgegengesetzt oder Halbach-Anordnung) und von der Magnetbreite MBi der Antriebsmagnete 4. Bei der Halbach-Anordnung kann es beispielsweise vorteilhaft sein, wenn die jeweils äußersten Antriebsmagnete 4 einer Magnetgruppe MGi beispielsweise die halbe Magnetbreite MBi der jeweils dazwischenliegenden Antriebsmagnete 4 aufweisen.

Das kann z.B. bedeuten, dass sich jeweils ein magnetischer Nordpol und Südpol abwechseln, wie in Fig.la durch die schraffierten und nicht schraffierten Antriebsmagnete 4 an der Transporteinheit TE angedeutet ist, was einer um 180° verdrehten Anordnung benachbarter Antriebsmagnete 4 entspricht. Als vorteilhaft hat sich auch die bekannte Halbach-Anordnung erwiesen, bei der die Magnetisierungsrichtung angrenzender Antriebsmagnete 4 jeweils um 90° zueinander gedreht ist. Unter der Polteilung Ta, Tb ist dabei jeweils der Abstand zwischen zwei in Anordnungsrichtung benachbarten Antriebsmagneten 4 entgegengesetzter magnetischer Orientierung (Nord-/Südpol) zu verstehen. Wenn die Antriebsmagnete 4 eine gleiche Magnetbreite MB (in Anordnungsrichtung) aufweisen, benachbarte Antriebsmagnete eine um 180° gedrehte Orientierungsrichtung aufweisen und die Antriebsmagnete 4 direkt aneinander angrenzen (was üblicherweise der Fall ist), entspricht die Polteilung Ta, Tb der jeweiligen Magnetbreite MBa, MBb. Die Polteilung Ta, Tb und die Magnetbreite MBa, MBb sind beispielhaft an der Transporteinheit TE Fig.4a und Fig.4c eingezeichnet.

Im Betrieb ist zwischen der Transportebene 3 des Transportsegments 2 und den Antriebsmagneten 4 der Magnetgruppen MGa, MGb einer Transporteinheit TE ein Luftspalt L vorgesehen, wie in Fig.1b ersichtlich ist. Vorzugsweise ist am Transportsegment 2 auch eine, vorzugsweise magnetisch leitfähige, Deckschicht vorgesehen, um die darunter liegenden Antriebsspulen AS1, AS2 von äußeren Einflüssen abzuschirmen und um eine im Wesentlichen glatte Transportebene 3 auszubilden. Die Deckschicht ist in Fig.la teilweise aufgebrochen dargestellt, um die Anordnung der darunter befindlichen Antriebsspulen AS1, AS2 erkennen zu können. Analog kann natürlich auch an den Transporteinheiten TE eine Deckschicht zur Abdeckung der Antriebsmagnete 4 vorgesehen sein. Der Luftspalt L erstreckt sich dann zwischen der Deckschicht und den Antriebsmagneten 4 der jeweiligen Transporteinheit TE. Um den Luftspalt L zu erzeugen und insbesondere aufrechtzuerhalten, wirken die Antriebsspulen AS1, AS2 und die Antriebsmagnete 4 im Betrieb in bekannter Weise nicht nur zur Erzeugung einer Antriebskraft (die für die Bewegung in den Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 erforderlich ist), sondern auch zur Erzeugung einer Schwebekraft FS zusammen, hier in Z-Richtung. Die Schwebekraft FS wirkt auch im Stillstand der Transporteinheit TE, um den Luftspalt L zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Neben der dargestellten im Wesentlichen horizontalen Einbaulage des Transportsegments 2, wäre natürlich auch eine geneigte Einbaulage in der Art einer schiefen Ebene denkbar. Auch eine im Wesentlichen vertikale Einbaulage wäre möglich.

Als Schwebekraft FS wird dabei jener Teil der elektromagnetisch erzeugten Kraft bezeichnet, die auf die Transporteinheit TE wirkt und der Gewichtskraft FG und einer Kraftkomponente einer allfälligen Prozesskraft FP in Gravitationsrichtung (z.B. Gewichtskraft eines transportierten Objekts O und ggf. zusätzlich aufgrund eines Arbeitsprozesses in einer Prozessstation der Transporteinrichtung 1 auf die Transporteinheit TE wirkende Arbeitsprozesskraft) entgegengerichtet ist. Im Wesentlichen entspricht die Schwebekraft FS damit betraglich der vektoriellen Summe von Gewichtskraft FG und Prozesskraft FP (in Gravitationsrichtung), sodass unter Aufrechterhaltung des Luftspaltes ein statischer Gleichgewichtszustand der Transporteinheit TE erreicht wird. Als Antriebskraft wird jener Teil der elektromagnetisch erzeugten Kraft bezeichnet, der zu einer Änderung des Bewegungszustandes der Transporteinheit TE führt (z.B. konstante Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verzögerung etc.) oder jener Teil, der bei einer nicht in Gravitationsrichtung wirkenden Prozesskraft FP zusätzlich zur Schwebekraft FS aufgewendet werden muss, um die Transporteinheit TE im Stillstand zu halten. Neben der zweidimensionalen Bewegung in der Transportebene 3 ist damit auch eine gewisse Bewegung der Transporteinheit TE in Hochrichtung möglich, also normal auf die Transportebene 3. Durch eine entsprechende Ansteuerung der Antriebsspulen AS1, AS2 kann der Luftspalt L in begrenztem Maße erhöht und verringert werden, wodurch die Transporteinheit TE in Hochrichtung bewegt werden kann, hier in Z-Richtung, wie durch den Doppelpfeil an der T ransporteinheit TE in Fig.1 b angedeutet ist. Die Größe des verfügbaren Bewegungsspielraums in Hochrichtung hängt dabei im Wesentlichen von der konstruktiven Ausgestaltung der Transporteinrichtung 1 ab, insbesondere vom maximal erzeugbaren Magnetfeld der Antriebsspulen AS1, AS2 und der Antriebsmagnete 4, sowie der Masse und Belastung der Transporteinheit TE. Je nach Größe und Auslegung der Transporteinrichtung 1 kann der verfügbare Bewegungsbereich in Hochrichtung beispielsweise im Bereich weniger mm bis mehrere Zentimeter betragen. Weiters ist vorgesehen, dass die Antriebsspulen AS1, AS2 der ersten und zweiten Spulengruppe SG1, SG2 unterschiedliche magnetfeldbeeinflussende Spuleneigenschaften aufweisen und/oder dass die mit den Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 vorwiegend zusammenwirkenden Antriebsmagnete 4 der Transporteinheit TE (hier die erste Magnetgruppe MGa) unterschiedliche magnetfeldbeeinflussende Magneteigenschaften aufweisen, als die mit den Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 vorwiegend zusammenwirkenden Antriebsmagnete 4 (hier die zweite Magnetgruppe MGb). Dadurch kann die Transporteinheit TE in den beiden Hauptbewegungsrichtungen H1 , H2 mit einem unterschiedlichen Wirkungsgrad mH1 mH2 und/oder einer unterschiedlichen Maximalkraft und/oder einer unterschiedlichen Genauigkeit bewegt werden.

Unter magnetfeldbeeinflussende Spuleneigenschaften sind dabei veränderbare konstruktive oder energetische Parameter der Antriebsspulen ASi zu verstehen, durch die das von den Antriebsspulen ASi erzeugte Magnetfeld, insbesondere der magnetische Fluss beeinflusst werden kann. Dazu zählen z.B. ein mittlerer Spulenabstand Si der Antriebsspulen ASi in Normalrichtung von den damit zusammenwirkenden Antriebsmagneten 4 der Transporteinheit TE (Fig.1 b), eine Spulenteilung TASi benachbarter Antriebsspulen ASi einer Spulengruppe SGi, ein Leiterwiderstand der Antriebsspulen ASi, ein maximal an Antriebsspulen ASi anlegbarer Spulenstrom, eine Windungsszahl der Antriebsspulen ASi und eine Spulengeometrie der Antriebsspulen ASi. Unter der Spulengeometrie ist insbesondere die Längserstreckung LASi, und die Quererstreckung QASi der Antriebsspulen ASi parallel zur Transportebene 3 zu verstehen, sowie eine Spulenhöhe hi _ASi der Antriebsspulen ASi normal auf die Transportebene 3, wie in Fig.1b an den Antriebsspulen AS2 angedeutet ist. Weiters beeinflusst auch das Wicklungsschema die Spulengeometrie der Antriebsspulen ASi, also ob es sich um eine konzentrierte Wicklung oder eine verteilte Wicklung handelt. Unter den magnetfeldbeeinflussende Magneteigenschaften der Antriebsmagnete 4 der Transporteinheit TE ist beispielsweise eine Remanenzflussdichte der Antriebsmagnete 4, eine relative Ausrichtung zwischen den Antriebsmagneten 4 und den damit zusammenwirkenden Antriebsspulen ASi, eine Polteilung Ti der Antriebsmagnete 4 und eine Magnetgeometrie der Antriebsmagnete zu verstehen. Die Magnetgeometrie betrifft insbesondere eine Magnetlänge LMi, die Magnetbreite MBi und Magnethöhe HMi, wie beispielhaft in Fig.1b und Fig.3d dargestellt ist.

Nachfolgend sind einige beispielhafte Maßnahmen aufgelistet, wie der Wirkungsgrad pHi der elektromagnetischen Kraftbildung einer Hauptbewegungsrichtung Hi der Transporteinrichtung 1 mittels der magnetfeldbeeinflussende Magneteigenschaften und/oder der magnetfeldbeeinflussenden Spuleneigenschaften erhöht werden kann. Es können natürlich auch mehrere Magneteigenschaften und/oder Spuleneigenschaften verändert werden. Die relative Ausrichtung zwischen den Antriebsmagneten 4 und den Antriebsspulen ASi sollte möglichst so erfolgen, dass Leiterorientierung der Antriebsspulen ASi orthogonal auf das von den Antriebsmagneten 4 erzeugte magnetische Feld steht. Das wird in der praktischen Ausführung beispielsweise dadurch erreicht, dass längliche Antriebsspulen ASi und möglichst parallel zur Längserstreckung LASi angeordnete längliche Antriebsmagnete 4 der damit zusammenwirkenden Magnetgruppe MGi verwendet werden (siehe z.B. Fig.la). Außerdem sollte die relative Ausrichtung zwischen den Antriebsspulen ASi einer Spulengruppe SGi (z.B. SG1) und der Magnetgruppe MGi (z.B. MGb), die vorwiegend mit den Antriebsspulen ASi der jeweils anderen Spulengruppe SGi (z.B. SG2) zusammenwirkt möglichst orthogonal sein, damit wenig bis keine Kopplungseffekte entstehen. Dies wird im Beispiel gemäß Fig.la beispielsweise dadurch erreicht, dass die Antriebsmagnete 4 der zweiten Magnetgruppen MGb möglichst parallel zur Quererstreckung QAS1 der Antriebsspulen ASi der ersten Spulengruppe SG1 angeordnet sind. Der Abstand zwischen einem Leiter einer Antriebsspule ASi und den damit zusammenwirkenden Antriebsmagneten 4 (entspricht in den gezeigten Beispielen dem mittleren Spulenabstand Si) sollte möglichst gering sein, da die Flussdichte exponentiell mit dem Normalabstand abnimmt.

Der Leiterwiderstand der Antriebsspule ASi sollte möglichst gering sein. Möglichkeiten zur Reduktion des Leiterwiderstands sind z.B. das Vorsehen einer möglichst hohen sogenannten „überdeckten Länge“ einer Antriebsspule ASi und/oder eine Erhöhung des Querschnitts der Leiter einer Antriebsspule ASi. Die „überdeckten Länge“ ist dabei jener Teil des Leiters welcher sich im Einflussbereich des Magnetfelds der Antriebsmagnete 4 befindet. Vorzugsweise sollte die „überdeckten Länge“ möglichst der gesamten Erstreckung des Leiters bzw. der Antriebsspule ASi entsprechen. Werden mehrere Leiter zur Erzeugung der Antriebskraft/Schwebekraft verwendet, was üblicherweise durch Verwendung von Antriebsspulen ASi realisiert ist, ist ein hoher Kupfer-Füllfaktor vorteilhaft (die Definition des Kupfer-Füllfaktors ist grundsätzlich bekannt und entspricht im Wesentlichen dem Verhältnis zwischen der Summe der Querschnittsfläche der einzelnen Leiter einer Spule zu der gesamten Querschnittsfläche der Spule). Da der spezifische Widerstand eines Leiters mit der Temperatur steigt, kann der Wirkungsgrad eines Leiters durch Verringerung der Temperatur z.B. durch Wärmeabfuhr gesteigert werden.

Die auf die Transporteinheit TE erzeugbare Maximalkraft (sowohl in Bewegungsrichtung, als auch in Hochrichtung) kann beispielsweise durch den maximal an die Antriebsspulen ASi anlegbaren Spulenstrom beeinflusst werden (der im Wesentlichen durch die Leistungselektronik begrenzt ist) und/oder durch die Spulengeometrie und Windungsszahl. Die Genauigkeit der Positionierung der Transporteinheit TE kann beispielsweise durch die Größe der Spulenteilung TASi beeinflusst werden. Die Spulenteilung TASi bezeichnet den Abstand benachbarter Antriebsspulen ASi, üblicherweise zwischen den Spulenachsen, wie beispielhaft in Fig.la an den Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 angedeutet ist. Daraus ist ersichtlich, dass es eine Fülle von Parametern gibt, mit denen der Wirkungsgrad pHi der Bewegung der T ransporteinheit TE, die auf die T ransporteinheit TE erzeugbare Maximalkraft und/oder die Positionsgenauigkeit der Bewegung der Transporteinheit TE beeinflusst werden kann. Natürlich könnte man versuchen, alle oder möglichst viele der magnetfeldbeeinflussenden Spuleneigenschaften der Antriebsspulen ASi und magnetfeldbeeinflussenden Magneteigenschaften der Antriebsmagnete 4 zu optimieren. Oftmals ist dies aber z.B. aus Gründen der Kosteneffizienz nicht möglich bzw. nicht erwünscht. Beispielsweise kann es aus Kostengründen vorteilhaft sein, konstruktiv identisch ausgeführte Spulen für die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 und die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG2 zu verwenden, wodurch sich beispielsweise bei verschiedenen mittleren Spulenabständen S1^S2 der Antriebsspulen AS1, AS2 im Wesentlichen automatisch ein Wrkungsgradunterschied ergibt. Nachfolgend wird anhand Fig.1a-1c lediglich beispielhaft auf unterschiedliche mittlere Spulenabstände S1^S2 der Antriebsspulen AS1, AS2 eingegangen, wobei die restlichen magnetfeldbeeinflussenden Spuleneigenschaften und magnetfeldbeeinflussende Magneteigenschaften in beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 einheitlich sind.

Die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 sind in Normalrichtung (hier in Z- Richtung) auf die Transportebene 3 in einem mittleren ersten Spulenabstand S1 von der ersten Magnetgruppe MGa beabstandet und die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 sind in Normalrichtung auf die Transportebene 3 in einem, relativ zum mittleren ersten Spulenabstand S1 größeren mittleren zweiten Spulenabstand S2 von der zweiten Magnetgruppe MGb beabstandet, wie in Fig.1 b ersichtlich ist. Die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 liegen damit in Z-Richtung näher an den Antriebsmagneten 4 der ersten Magnetgruppe MGa, als die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 an den Antriebsmagneten 4 der zweiten Magnetgruppe MGb. Im gezeigten Beispiel in Fig.1b sind die zwei Spulengruppen SG1, SG2 übereinanderliegend angeordnet.

Die mittleren Spulenabstände S1, S2 werden dabei von der Spulenmitte der jeweiligen Antriebsspulen AS1, AS2 in Z-Richtung gesehen bemessen. Die Antriebsspulen AS1, AS2 sind zur Vermeidung von störenden magnetischen Anziehungskräften zwischen der jeweiligen Transporteinheit TE und dem Transportsegment 2 vorzugsweise eisenlos ausgeführt, man spricht auch von sogenannten „Luftspulen“. Im dargestellten Beispiel in Fig.1a+1b sind die Antriebsspulen AS1, AS2 als herkömmlich gewickelte, längliche Spulen mit im Wesentlichen ovaler Form ausgeführt mit jeweils einer Spulenachse in Normalrichtung auf die T ransportebene 3. Die Antriebsspulen AS1 , AS2 könnten aber auch als sogenannte PCB-Spulen ausgeführt sein. Die Antriebsspulen AS1, AS2 der jeweiligen Spulengruppe SG1 , SG2 können aber beispielsweise auch schichtweise in mehreren ersten Spulenebenen SE1 mit ersten Antriebsspulen AS1 und mehreren zweiten Spulenebenen SE2 mit zweiten Antriebsspulen AS2 in Normalrichtung auf die Transportebene 3 übereinander am Transportsegment 2 angeordnet sein, wie in Fig.1 c dargestellt ist.

Im linken Beispiel von Fig.1c sind ein Spulenblock mit vier ersten Spulenebenen SE1 und ein Spulenblock mit vier zweiten Spulenebenen SE2 übereinander am Transportsegment 2 angeordnet. In der rechten Darstellung in Fig.1c sind jeweils vier erste und vier zweite Spulenebenen SE1 , SE2 in Z-Richtung abwechselnd am Transportsegment 2 angeordnet. Die mittleren Spulenabstände S1 , S2 sind hierbei jeweils die mittleren Abstände der Spulenebenen SE1, SE2 von der Transportebene 3 in Z-Richtung, wobei gilt

£1 = — - ; S 2 = — - mit den Spulenabständen S1.i, S2.i der ersten und zweiten j ^k

Spulenebenen SE1 , SE2 und Anzahl j, k der ersten und zweiten Spulenebenen SE1 , SE2.

Die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 erzeugen bei gleichen konstruktiven Randbedingungen (identische Geometrie (Länge, Breite, Höhe), gleiche Windungsszahl, etc.) und gleichen energetischen Randbedingungen (gleicher maximaler elektrischer Strom bzw. Spannung, etc.) ein gleiches (maximales) Magnetfeld wie die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2. Die Magnetgruppen MGa, MGb an der Transporteinheit TE sind im Wesentlichen identisch ausgeführt (gleiche Geometrie (Magnetlänge, Magnetbreite, Magnethöhe), gleiche Anzahl an Antriebsmagneten 4, gleiche Polteilung Ti, gleiche Magnetisierungsrichtungen, gleiche magnetische Feldstärke, etc.), sodass die Magnetgruppen MGa, MGb im Wesentlichen gleich große Magnetfelder erzeugen, die mit den von den Antriebsspulen AS1, AS2 erzeugten Magnetfeldern Zusammenwirken. Dadurch, dass die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 im Mittel allerdings näher an den Antriebsmagneten 4 der ersten Magnetgruppe MGa liegen als die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 an den Antriebsmagneten 4 der zweiten Magnetgruppe MGb, führt dies zu einer höheren Effizienz der elektromagnetischen Kraftbildung in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1, als in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2. Dies betrifft sowohl die Erzeugung der Antriebskraft, als auch die Erzeugung der Schwebekraft. Dadurch ergibt sich in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 in bekannter Weise ein größerer Wirkungsgrad als in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2.

In Fig.2a-2e sind schematisch verschiedene Möglichkeiten einer Anordnung der Antriebsspulen AS1 , AS2 der ersten und zweiten Spulengruppen SG1 , SG2 an einem Transportsegment 2 dargestellt. Fig.2a+2b zeigen sogenannte „single-layer“ bzw. Einzelschicht-Varianten, bei der die ersten und zweiten Spulengruppen SG1 , SG2 in der gleichen Ebene angeordnet sind. Fig.2c-2e zeigen sogenannte „multi-layer“ bzw. Mehrschicht-Bauweisen, bei denen die ersten und zweiten Spulengruppen SG1, SG2 geschichtet in Hochrichtung übereinander angeordnet sind, wie zuvor anhand Fig.1 b+1 c erläutert wurde. Bei der „double-layer“ Bauweise sind beispielsweise zwei übereinander angeordnete Schichten von Antriebsspulen AS1, AS2 vorgesehen. Dabei ergibt sich die erste Hauptbewegungsrichtung H1 (mit höherem Wirkungsgrad mH1 > mH2) im Wesentlichen automatisch (bei ansonsten gleichen magnetfeldbeeinflussenden Spuleneigenschaften und magnetfeldbeeinflussenden Magneteigenschaften), weil die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 in Normalrichtung auf die Transportebene 3 näher an der Transportebene 3 liegen als die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2.

Die „single-layer“ Bauweise wird üblicherweise für Transporteinrichtungen 1 mit zwei gleichwertigen Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 verwendet. Hier weisen die Antriebsspulen AS1 , AS2 der ersten und zweiten Spulengruppe SG1 , SG2 jeweils den gleichen Spulenabstand S1=S2 zur Transportebene 3 auf. Bei ansonsten gleichen magnetfeldbeeinflussenden Spuleneigenschaften und magnetfeldbeeinflussenden Magneteigenschaften würden sich im Wesentlichen gleiche Wirkungsgrade mH1=mH2 für die beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 ergeben. We beschrieben existieren neben dem Spulenabstand Si aber noch viele andere magnetfeldbeeinflussende Spuleneigenschaften und magnetfeldbeeinflussenden Magneteigenschaften, durch deren Veränderung die Wrkungsgrade mH1, mH2 verändert werden können. Es wäre deshalb grundsätzlich auch bei einer „single-layer“ Bauweise denkbar, verschiedene Wrkungsrade mH1^ mH2 der beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 zu generieren, beispielsweise durch eine unterschiedliche Polteilung Ta Tb der Antriebsmagnete 4 der beiden Magnetgruppen MGa, MGb und/oder eine verschiedene Magnetgeometrie der Antriebsmagnete 4 der beiden Magnetgruppen MGa, MGb.

In Fig.2a ist eine sogenannte „Fischgräf-Anordnung der Antriebsspulen AS1, AS2 der zwei Spulengruppen SG1, SG2 dargestellt. Im Gegensatz zu den anderen Ausführungen der Fig.2b-2e verlaufen die beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 hier nicht parallel zu den Kanten des Transportsegments 2 (hier in X- und Y-Richtung), sondern schräg dazu. Details dazu sind z.B. in Jansen, J. W., 2007. Magnetically levitated planar actuatorwith moving magnets. In: electromechanical analysis and Design Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven DOI: 10.6100/IR630846 offenbart. In Fig.2c ist eine „double-layer“ Ausführungsform gezeigt, in der sowohl in der ersten Spulengruppe SG1, als auch in der zweiten Spulengruppe SG2 „lange“ Antriebsspulen AS1, AS2 vorgesehen sind. Fig.2d zeigt eine Ausführungsform mit „langen“ Antriebsspulen AS1 in der ersten Spulengruppe SG1 und „kurzen“ Antriebsspulen AS2 in der zweiten Spulengruppe SG2, analog wie in Fig.1a. Fig.2e zeigt ein Beispiel mit „kurzen“ Antriebsspulen AS1 in der ersten Spulengruppe SG1 und „kurzen“ Antriebsspulen AS2 in der zweiten Spulengruppe SG2. In Fig.3a-f und Fig.4a-d sind schematisch verschiedene Anordnungen von Antriebsmagneten 4 an einer Transporteinheit TE dargestellt. Man unterscheidet grundsätzlich zwischen einer sogenannten 1D-Anordnung (Fig.3a-3f) und einer 2D-Anordnung (Fig.4a-4d). Bei der 1D- Anordnung sind wie bereits ausführlich beschrieben, jeweils zumindest eine erste Magnetgruppe MGa mit mehreren Antriebsmagneten 4 für die erste Hauptbewegungsrichtung H1 (hier X-Achse) und zumindest eine zweite Magnetgruppe MGb mit mehreren Antriebsmagneten 4 für die zweite Hauptbewegungsrichtung H2 (hier Y-Achse) vorgesehen. Die Magnetgruppen MGa, MGb weisen jeweils eine bestimmte Anzahl von in einer bestimmten Anordnungsrichtung (hier MGa in X-Richtung und MGb in Y-Richtung) hintereinander angeordneten Antriebsmagneten 4, insbesondere Permanentmagnete auf. Benachbarte Antriebsmagnete 4 weisen dabei eine unterschiedliche

Magnetisierungsrichtung auf. Beispielsweise kann die Magnetisierungsrichtung banachbarter Antriebsmagnete 4 um 180° zueinander gedreht sein, also abwechselnd magnetischer Nord- und Südpol, wie durch die schraffierten und nicht schraffierten Antriebsmagneten 4 angedeutet ist. Wie erwähnt können die Antriebsmagnete 4 einer Magnetgruppe MGi aber auch in der bekannten Halbach-Anordnung angeordnet sein, wobei beispielsweise zwischen Antriebsmagneten 4 mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung (Nordpol, Südpol) jeweils ein Antriebsmagnet 4 mit um 90° dazu gedrehter Magnetisierungsrichtung vorgesehen ist. Die Halbach-Anordnung hat den Vorteil, dass der magnetische Fluss auf einer Seite der Magnetgruppe MGi (vorzugsweise die der Transportebene 3 zugewandte Seite) größer ist als auf der gegenüberliegenden Seite. Ein besonders vorteilhaftes, sinusförmiges magnetisches Feldbild des Magnetfeldes einer Magnetgruppe MGi kann erreicht werden, wenn die jeweils äußersten Antriebsmagnete 4 der Magnetgruppe MGi eine verringerte, insbesondere die halbe Magnetbreite MBi aufweisen, als die dazwischenliegenden Antriebsmagnete 4 der Magnetgruppe MGi, wie beispielsweise in Fig.7 dargestellt ist. Die Halbach-Anordnung ist im Stand der Technik bekannt, weshalb an dieser Stelle auf weitere Details verzichtet wird.

Bei der 2D-Anordnung sind einzelne Antriebsmagnete 4 unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung im Wesentlichen schachbrettartig an der Transporteinheit TE angeordnet. Die Antriebsmagnete 4 unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung sind dabei in zwei Anordnungsrichtungen (hierX- und Y-Richtung) jeweils abwechselnd und versetzt angeordnet. Die beiden Richtungen sind dabei vorzugsweise so zueinander orientiert wie die beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2, stehen also beispielsweise normal aufeinander. Es ist unmittelbar ersichtlich, dass sich eine Vielzahl von verschiedenen Möglichkeiten der Anordnung ergibt, wobei die gängigsten Varianten der 1D-Anordnung in Fig.3a-3f dargestellt sind und die gängigsten Varianten der 2D-Anordnung in Fig.4a-4d. Bei der der 2D- Anordnung entspricht die erste Magnetgruppe MGa den in einer Richtung abwechselnd angeordneten Antriebsmagneten 4 (z.B. in X-Richtung) und die zweite Magnetgruppe MGb entspricht den in der jeweils anderen Richtung abwechselnd angeordneten Antriebsmagneten 4 (z.B. in Y-Richtung). Die Magnetgruppen MGa, MGb sind bei der 2D- Anordnung damit nicht getrennt, so wie bei der 1D-Anordnung, sondern die Antriebsmagnete 4 sind sowohl Teil der ersten Magnetgruppen MGa, als auch Teil der zweiten Magnetgruppen MGb.

Um beispielsweise bei einer „single-layer“-Anordnung der Spulengruppen SG1, SG2 (Fig.2a+2b) an einem Transportsegment 2 (bei ansonsten identischen magnetfeldbeeinflussende Spuleneigenschaften der Antriebsspulen AS1, AS2) unterschiedliche Wirkungsgrade pH 1 , mH2 und/oder unterschiedliche Maximalkraft und/oder unterschiedliche Positioniergenauigkeit der Transporteinheit TE zu erreichen, können wie bereits erwähnt wurde, auch die magnetfeldbeeinflussenden Magneteigenschaften der Antriebsmagnete 4 der Transporteinheit TE verändert werden. Eine Möglichkeit ist beispielsweise, dass sich die Polteilung Ta der ersten Magnetgruppe/n MGa von der Polteilung Tb der zweiten Magnetgruppe/n MGb unterscheidet, wie beispielhaft in Fig.3d+3f für die 1D-Anordnung und in Fig.4c+4d für die 2D-Anordnung dargestellt ist. Wenn bei der der in Fig.1a-1c gezeigten „double-layer“-Ausführungsform des Transportsegments 2, bei der die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppen SG1 einen geringeren Spulenabstand S1 aufweisen, als die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 auch an den Magnetgruppen MGa, MGb der Transporteinheit TE unterschiedliche Polteilungen Ta Tb vorgesehen sind, ist vorzugsweise die Polteilung Ta der ersten Magnetgruppe MGa (die mit der ersten Spulengruppe SG1 zusammenwirkt) kleiner, als die Polteilung Tb der zweiten Magnetgruppe MGb. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil das von den Antriebsmagneten 4 erzeugte Magnetfeld mit steigender Polteilung Ti in Z-Richtung weiter in das Transportsegment 2 eindringt. Daher wirkt die Magnetgruppe MGi mit der größeren Polteilung Ti effizienter mit den Antriebsspulen ASi der weiter entfernten Spulengruppe SGi zusammen.

Wie eingangs erwähnt wurde, hat man im Stand der Technik bisher versucht, den Wirkungsgradunterschied der beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 zu kompensieren, um hinsichtlich der verfügbaren elektromagnetischen Kraft möglichst gleichwertige Hauptbewegungsrichtungen zu erreichen. Bei der gegenständlichen Erfindung macht man sich hingegen den Wirkungsgradunterschied der beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 gezielt zu Nutze, wie nachfolgend näher erläutert wird.

In Fig.5 ist eine Transporteinrichtung 1 dargestellt, bei der eine Mehrzahl von aneinander angrenzenden Transportsegmenten 2 vorgesehen ist, um eine Transportebene 3 gewünschter Form und Größe auszubilden. Die Transportsegmente 2 weisen wie beschrieben jeweils eine erste Hauptbewegungsrichtung H1 und eine hier normal darauf stehende zweite Hauptbewegungsrichtung H2 auf. Die zweite Hauptbewegungsrichtung H2 weist dabei einen relativ zur ersten Hauptbewegungsrichtung H1 geringeren Wirkungsgrad mH2 < mH1 auf. Die Transportsegmente 2 können beispielsweise so aufgebaut sein, wie anhand von Fig.1a-1c gezeigt wurde. Konkret sind hier acht identische Transportsegmente 2 vorgesehen, die hier jeweils rechteckig ausgebildet sind. Die Transportsegmente 2 bilden damit jeweils einen rechteckigen Abschnitt der gesamten Transportebene 3 aus. Im einfachsten Fall könnte aber auch nur ein Transportsegment 2 vorgesehen sein. Natürlich ist die Anordnung gemäß Fig.5 nur beispielhaft zu verstehen und die Transportsegmente 2 könnten auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise quadratisch, wie durch die Transportsegmente 2a angedeutet ist und/oder könnten in anderer Weise zusammengefügt werden, um eine Transportebene 3 mit einer anderen Form auszubilden. Im einfachsten Fall könnte auch nur ein einziges Transportsegment 2 vorgesehen sein.

Die Transportsegmente 2 grenzen jeweils mit der kurzen Seite an die kurze Seite eines benachbarten Transportsegments 2 und mit der langen Seite an die lange Seite eines anderen benachbarten Transportsegments 2. Dadurch verlaufen die ersten und die zweiten Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 der einzelnen Transportsegmente 2 jeweils parallel zueinander. Das ist aber natürlich nicht zwingend notwendig, sondern die Anordnung könnte auch beliebig anders sein. Die aneinander angrenzenden Transportsegmente 2 bilden damit eine einzige große Transportebene 3 aus, in der eine oder mehrere Transporteinheiten TE zumindest zweidimensional bewegt werden können. We beschrieben sind je nach konstruktiver Ausführung einer Transporteinheit TE (z.B. je nach Ausführung und Anordnung der Antriebsmagnete 4 in 1D-Anordnung (Fig.3a-f) oder 2D-Anordnung (Fig.4a-d) auch weitere Freiheitsgrade möglich (Bewegung in Hochrichtung, Rotation um die drei Raumachsen).

Im Rahmen der Erfindung wird davon ausgegangen, dass für die Bewegung der Transporteinheit TE ein Bewegungspfad BP zwischen einem definierten Anfangspunkt AP und einem definierten Endpunkt EP vorgegeben ist. Der Bewegungspfad BP ist damit zunächst unabhängig von der Transporteinrichtung 1 und kann beispielsweise in Abhängigkeit eines vorgegebenen Produktionsprozesses festgelegt sein, in welchem die Transporteinrichtung 1 zur Anwendung kommt. Beispielsweise kann für den Produktionsprozess gefordert sein, dass Objekte entlang des vergebenen Bewegungspfades BP vom Anfangspunkt AP bis zum Endpunkt EP transportiert werden sollen. Zur Durchführung des Produktionsprozesses können beispielsweise auch verschiedene Prozessstationen PSi an der Transporteinrichtung 1 vorgesehen sein, zwischen denen die Transporteinheiten TE bewegbar sind, wie nachfolgend anhand Fig.6 noch näher erläutert wird. Um sich die Eigenschaft der unterschiedlichen Wirkungsgrade (hier mH1 > mH2) der beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 (und/oder unterschiedlicher auf die Transporteinheit TE erzeugbarer Maximalkraft und/oder unterschiedlicher Positioniergenauigkeit) der Transporteinrichtung 1 zu Nutze zu machen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zumindest eine Transportsegment 2 relativ zum vorgegebenen Bewegungspfad BP derart ausgerichtet ist, dass der Bewegungspfad BP so in der Transportebene 3 liegt, dass ein erster Bewegungspfadanteil BPA1 der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 an einer Bewegungspfadlänge LBP des Bewegungspfades BP gleich groß oder größer ist als ein zweiter Bewegungspfadanteil BPA2 der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 an der Bewegungspfadlänge LBP. Unter der Bewegungspfadlänge LBP ist dabei die tatsächlich geometrische Länge des Bewegungspfades BP zu verstehen, also die Länge zwischen dem Anfangspunkt PA des Bewegungspfades BP und dem Endpunkt PE des Bewegungspfades BP in Bewegungsrichtung. Die Bewegungspfadlänge LBP ist also jene Strecke, welche die Transporteinheit TE zurücklegt, wenn sie entlang des Bewegungspfades BP vom Anfangspunkt PA zum Endpunkt PE bewegt wird.

Das Transportsegment 2 wird also relativ zum extern vorgegebenen Bewegungspfad BP derart ausgerichtet, dass der Bewegungspfad BP vollständig in der Transportebene 3 liegt, sodass die Transporteinheit TE in der Transportebene 3 zwischen dem Anfangspunkt AP und dem Endpunkt EP bewegt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Ausrichtung des Transportsegments 2 relativ zum Bewegungspfad BP ist zudem gewährleistet, dass ein überwiegender Teil der Bewegung der Transporteinheit TE in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 mit dem größeren Wirkungsgrad mH1 erfolgt. Um einen möglichst effizienten Betrieb zu erreichen ist es besonders vorteilhaft, wenn das zumindest eine Transportsegment 2 relativ zum Bewegungspfad BP so ausgerichtet wird, dass der erste Bewegungspfadanteil BPA1 der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 an einer Bewegungspfadlänge LBP des Bewegungspfades BP maximiert wird.

Natürlich kann für den Fall, dass die Anordnung des oder der Transportsegmente 2 vorgegeben ist und der Bewegungspfad BP frei wählbar ist, auch der umgekehrte Weg gewählt werden. Hierbei wird nicht die Orientierung des Transportsegments 2 an den vorgegeben Bewegungspfad BP angepasst, sondern der Bewegungspfad BP wird so in der Transportebene 3 festgelegt, dass der erste Bewegungspfadanteil BPA1 der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 an der Bewegungspfadlänge LBP des Bewegungspfades BP gleich groß oder größer ist als der zweite Bewegungspfadanteil BPA2 der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 an der Bewegungspfadlänge LBP. Analoges gilt natürlich auch für die Prozessbewegungspfade PBPi und Übergangspfade UPi der nachfolgenden Ausführungsbeispiele. Der Bewegungspfad BP setzt sich im Wesentlichen aus Koordinaten in den beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 zusammen, hier in X-Richtung und Y-Richtung. Bei der in Fig.5 dargestellten Anordnung der Transportsegmente 2 mit parallelen ersten und zweiten Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 entspricht die X-Richtung in der gesamten Transportebene 3 der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 und die Y-Richtung in der gesamten Transportebene 3 der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2. Wenn mehrere Transportsegmente 2 zusammengesetzt werden, um eine Transportebene 3 auszubilden, kann sich der Bewegungspfad BP über einen Teil oder über die gesamte Transportebene 3 erstrecken, also über mehrere Transportsegmente 2 hinweg. Wenn nur ein Transportsegment 2 in der Transporteinrichtung 1 vorgesehen ist, erstreckt sich der Bewegungspfad BP nur in der durch dieses eine Transportsegment 2 gebildeten Transportebene 3.

Um die die Transporteinheiten TE entlang des Bewegungspfades BP zu bewegen, können die jeweils dafür notwendigen Antriebsspulen AS1, AS2 der Transportsegmente 2 z.B. von der Steuerungseinheit 5 der Transporteinrichtung 1 angesteuert werden. Natürlich kann auch je Transportsegment 2 eine separate Segmentsteuerungseinheit vorgesehen sein, die mit der Steuerungseinheit 5 der Transporteinrichtung 1 verbunden ist und/oder es könnte auch für eine oder mehrere Antriebsspulen AS1, AS2 eine eigene Spulensteuerungseinheit vorgesehen sein. Wie erwähnt, kann die Steuerungseinheit 5 der Transporteinrichtung 1 beispielsweise mit einem Planungsmodul PLM zur Festlegung eines Bewegungspfads BP verbunden sein. Damit könnten verschiedene Bewegungspfade BP geplant werden und diese dann an die Steuerungseinheit 5 der Transporteinrichtung 1 übergeben werden, welche die Antriebsspulen AS1, AS2 entsprechend ansteuert, um die Transporteinheiten TE entlang des gewünschten Bewegungspfades BP zu bewegen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in der Transporteinrichtung 1 zumindest eine Prozessstation PS zur Durchführung eines Arbeitsprozesses an einem mit der Transporteinheit TE transportierten Objekt O vorgesehen, wie in Fig.5 schematisch dargestellt ist. Im Bereich der Prozessstation PS ist ein Prozessbewegungspfad PBP als Teil des Bewegungspfades BP festgelegt, entlang dem die Transporteinheit TE in der Transportebene 3 zur Durchführung des Arbeitsprozesses bewegbar ist (in Fig.5 gestrichelt angedeutet). Die Prozessstation PS kann im Wesentlichen beliebig ausgestaltet sein, also eine beliebige Form und Größe aufweisen. Eine Prozessstation PS kann beispielsweise seitlich neben einem Transportsegment 2 angeordnet sein, sodass die Prozessstation PS (normal auf die Transportebene 3 gesehen) außerhalb der Transportebene 3 liegt (siehe Fig.6). Die Prozessstation PS kann aber auch (normal auf die Transportebene 3 gesehen) innerhalb der Transportebene 3 liegen, wie beispielhaft anhand der Prozessstation PS in Fig.5 dargestellt ist. Die konkrete Ausgestaltung, Art, Form und Größe einer Prozessstation PS, spielt für die Erfindung aber keine Rolle und hängt im Wesentlichen vom durchzuführenden Produktionsprozess ab, in dem die Transporteinrichtung 1 zur Anwendung kommt. Beispielsweise könnten mit den Transporteinheiten TE Behälter als Objekte O transportiert werden und die Prozessstation PS könnte eine Befüllanlage für ein bestimmtes Prozessmedium sein, wie z.B. eine Flaschenbefüllanlage. Die Transporteinheiten TE könnten dann beispielsweise auch unterhalb der Befüllanlage entlang eines vorgegebenen Prozessbewegungspfades PBP bewegt werden und während der Bewegung kontinuierlich oder intermittierend befüllt werden. In einer Prozessstation PS könnte aber beispielsweise auch ein bestimmter Bearbeitungsschritt an einem mit den Transporteinheiten TE transportierten Werkstück (als Objekt O) durchgeführt werden. Ein weiteres Beispiel einer Prozessstation könnte z.B. eine Messstation sein, in der mittels eines geeigneten Messinstruments wie z.B. einem Kamerasystem, ein bestimmter Messprozess an einem Objekt O durchgeführt werden kann. Auch das Be- und Entladen der Transporteinheit TE mit einem Objekt O ist ein beispielhafter Arbeitsprozess innerhalb einer Prozessstation PS. Daraus ist ersichtlich, dass es eine Fülle an verschiedenen möglichen Prozessstationen PS geben kann.

Stellvertretend dafür ist in Fig.5 eine generische Prozessstation PS zur Durchführung eines generischen Arbeitsprozesses dargestellt. Die Prozessstation PS weist hier eine im Wesentlichen rechteckigen Grundfläche auf und ist (in Draufsicht auf die Transportebene 3 gesehen) innerhalb der Transportebene 3 angeordnet. Entlang einer langen Seite der Prozessstation PS verläuft ein Prozessbewegungspfad PBP als Teil des Bewegungspfades BP, entlang dem die Transporteinheiten TE in der Transportebene 3 bewegbar sind. Der Prozessbewegungspfad PBP verläuft hier im Wesentlichen parallel zur langen Seite der Prozessstation PS zwischen einem Prozessanfangspunkt PAP und einem Prozessendpunkt PEP, wie gestrichelt angedeutet ist.

Der Prozessbewegungspfad PBP muss sich auch nicht über die gesamte Prozessstation PS erstrecken, beispielsweise wenn nur ein Teil der Prozessstation PS genutzt wird (z.B., wenn in einer Befüllanlage nur ein Teil der verfügbaren Befüllvorrichtungen benutzt wird). Der Prozessbewegungspfad PBP ist allgemein jener im Bereich einer Prozessstation PS liegender Abschnitt des Bewegungspfades BP, in dem eine Interaktion zwischen der Transporteinheit TE (oder einem damit transportierten Objektes O) und der Prozessstation PS erfolgt, um einen Arbeitsprozess durchzuführen. Die in Fig.5 dargestellte Prozessstation PS ist (lediglich beispielhaft) schräg angeordnet, sodass der Prozessbewegungspfad PBP (der parallel zur langen Seite der Prozessstation PS verläuft) nicht parallel zur X-Richtung und nicht parallel zur Y-Richtung verläuft. Vorzugsweise sind die Prozessstation PS und das Transportsegment 2 (oder hier die mehreren Transportsegmente 2) relativ zueinander derart ausgerichtet, dass ein erster Prozessbewegungspfadanteil PBPA1 der Hauptbewegungsrichtung H1 an einer Prozessbewegungspfadlänge LPBP des Prozessbewegungspfads PBP gleich groß oder größer ist als ein zweiter Prozessbewegungspfadanteil PBPA2 der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 an der Prozessbewegungspfadlänge LPBP. Besonders bevorzugt erfolgt die Ausrichtung so, dass der erste Prozessbewegungspfadanteil PBPA1 maximal ist. Dadurch wird gewährleistet, dass eine Transporteinheit TE auch im Bereich der Prozessstation PS überwiegend in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 mit dem höheren Wirkungsgrad bewegt wird, wodurch die Effizienz des Betriebs der Transporteinrichtung 1 weiter erhöht werden kann. Diese Anordnung kann auch vorteilhaft sein, wenn in der ersten Hauptbwegungsrichtung H1 eine höhere Maximalkraft auf die Transporteinheit TE erzeugt werden kann, als in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2, weil dadurch beispielsweise während des Arbeitsprozesses in der Prozessstation PS auf die Transporteinheit TE wirkende Prozesskräfte besser elektromagnetisch abgestützt werden können.

Oftmals sind aber mehrere Prozessstationen PSi zur Durchführung jeweils eines Arbeitsprozesses an einem mit der Transporteinheit TE transportierten Objekt O in der Transporteinrichtung 1 vorgesehen, wie anhand der Transporteinrichtung 1 gemäß Fig.6 dargestellt ist. In der Transporteinrichtung 1 sind eine Mehrzahl von identischen Transportsegmenten 2.1-2.12 aneinandergereiht, um eine Transportebene 3 auszubilden.

Die Transportsegmente 2.1-2.12 sind wie zuvor rechteckig, mit einer langen Seite und einer kurzen Seite ausgestaltet und weisen wiederum jeweils eine erste Hauptbewegungsrichtung H1 mit einem höheren Wirkungsgrad mH1 auf und eine zweite Hauptbewegungsrichtung H2 mit einem relativ dazu geringeren Wirkungsgrad mH2 < mH1. Die erste Hauptbewegungsrichtung H1 erstreckt sich jeweils parallel zur langen Seite und die zweite Hauptbewegungsrichtung H2 jeweils parallel zur kurzen Seite der rechteckigen Transportsegmente 2. Natürlich könnten auch analog wie zuvor im Beispiel gemäß Fig.5 alternativ oder zusätzlich anders ausgestaltete Transportsegmente 2 vorgesehen sein. Lediglich beispielhaft sind vier im Wesentlichen quadratischen Transportsegmente 2a angedeutet, die statt dem Transportsegment 2.4 angeordnet werden könnten. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die dargestellten Transporteinrichtungen 1 lediglich beispielhafte und für die Erfindung nicht einschränkende Ausgestaltungen zeigen.

Die Transportsegmente 2.1-2.4 sind in Längsrichtung (X-Richtung) fluchtend hintereinander angeordnet, mit ihrer jeweils kurzen Seite aneinander angrenzend. Damit sind die ersten Hauptbewegungsrichtungen H1 der Transportsegmente 2.1-2.4 parallel und im Wesentlichen koaxial in Richtung der X-Achse ausgerichtet und die jeweils zweiten Hauptbewegungsrichtungen H2 verlaufen parallel zueinander in Richtung der Y-Achse. Beidseitig der Transportsegmente 2.1-2.4 sind Prozessstationen PS1-PS4 angeordnet, die sich teilweise über zwei der Transportsegmente 2.1-2.3 erstrecken. Die Transporteinheiten TE können damit in der Transportebene 3 entlang der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 parallel zu den Prozessstationen PS1-PS4 bewegt werden und in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 normal zu den Prozessstationen PS1-PS4. An das Transportsegment 2.4 anschließend sind zwei weitere Transportsegmente 2.5, 2.6 angeordnet, die mit ihrer jeweils kurzen Seite an die lange Seite des Transportsegments 2.4 angrenzen. Die jeweils erste Hauptbewegungsrichtung H1 der beiden Transportsegmente 2.5, 2.6 steht damit normal zur ersten Hauptbewegungsrichtung H1 des Transportsegments 2.4.

In analoger Weise sind die restlichen Transportsegmente 2.7-2.12 zusammengesetzt um den restlichen Abschnitt der Transportebene 3 auszubilden. Die Prozessstation PS5 ist in Y- Richtung zentral zwischen den Transportsegmenten 2.7, 2.8 und den Transportsegmenten 2.9, 2.10 angeordnet. Beispielsweise könnte nur auf einer Seite der Prozessstation PS5 ein Arbeitsprozess durchgeführt werden (z.B. nur auf den Transportsegmenten 2.7, 2.8) oder aber auch beidseitig. Bei einem einseitigen Arbeitsprozess könnte die jeweils andere Seite (z.B. die Transportsegmente 2.9, 2.10) beispielsweise als eine Art Bypass genutzt werden, um Transporteinheiten TE an der Prozessstation PS5 ohne Durchführung eines Arbeitsprozesses vorbeizubewegen. Am Transportsegment 2.11 können die Transporteinheiten TE wieder zusammengeführt werden. Weiters könnte dieser Pfad als eine Art Rückführung genutzt werden um den Arbeitsprozess zu wiederholen. Ein Bypass und/oder eine Rückführung kann auch auf einem einzelnen Transportsegment realisiert werden, sofern es die geometrische Größe der Transporteinheiten TE zulässt. Beispielhaft sind in Fig.6 verschiedene Möglichkeiten eines Bewegungspfades BP dargestellt, entlang dem die Transporteinheiten TE in der Transportebene TE bewegt werden können.

Der Bewegungspfad BP kann beispielsweise auch eine Art virtuelle Weiche VW aufweisen, an der sich der Bewegungspfad BP in zwei (oder mehrere) parallele Bewegungspfadschnitte teilt, wie beispielhaft am Transportsegment 2.2 anhand der ersten virtuellen Weiche VW1 dargestellt ist. Virtuell deshalb, weil die Weiche keine physische Einheit ist, sondern beispielsweise im Planungsmodul PLM im Wesentlichen beliebig in der Transportebene 3 festgelegt werden kann. Im dargestellten Beispiel teilt sich der Bewegungspfad BP in der ersten virtuellen Weiche VW1 in einen (oberen) vierten Prozessbewegungspfad PBP4, der entlang der vierten Prozessstation PS4 verläuft und einen (unteren) dritten Prozessbewegungspfad PBP3, der entlang der dritten Prozessstation PS3 verläuft. Die Prozessbewegungspfade PBPi der einzelnen Prozessstationen PSi sind in Fig.6 gestrichelt angedeutet. Das bedeutet, dass z.B. bestimmte Transporteinheiten TE selektiv entlang des vierten Prozessbewegungspfads PBP4 gelenkt werden können und andere Transporteinheiten TE entlang des dritten Prozessbewegungspfades PBP3. Die beiden parallelen Bewegungspfadschnitte, hier der vierte Prozessbewegungspfads PBP4 und der dritte Prozessbewegungspfads PBP3 können an einer geeigneten Stelle wieder zu einem gemeinsamen Bewegungspfad BP zusammengeführt werden, hier z.B. am T ransportsegment 2.3.

Das gleiche gilt analog für die zweite virtuelle Weiche VW2 am Transportsegment 2.4, wo der Bewegungspfad in zwei parallele Bewegungspfadschnitte BPa, BPb aufgetrennt wird.

Der erste Bewegungspfadschnitt BPa verläuft hier teilweise am Transportsegment 2.6 und erstreckt sich weiter über die Transportsegmente 2.7 und 2.8, um die Transporteinheiten TE zur fünften Prozessstation PS5 zu führen. Im Bereich der fünften Prozessstation PS5 weist der erste Bewegungspfadabschnitt BPa einen fünften Prozessbewegungspfad PBP5 als Teil des Bewegungspfades BP auf. Der zweite Bewegungspfadschnitt BPb verläuft hier teilweise am Transportsegment 2.5 und erstreckt sich weiter über die Transportsegmente 2.9 und 2.10, um die Transporteinheiten TE an der fünften Prozessstation PS5 vorbei zu bewegen. Am Transportsegment 2.11 vereinen sich der erste und der zweite Bewegungspfadabschnitt BPa, BPb wieder, und verlaufen als gemeinsamer Bewegungspfad BP bis ans Ende der Transportebene 3 am Transportsegment 2.12.

Wie bereits anhand Fig.5 erläutert wurde, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein erster Bewegungspfadanteil BPA1 der Hauptbewegungsrichtung H1 an einer Bewegungspfadlänge LBP des Bewegungspfades BP gleich oder größer ist als ein zweiter Bewegungspfadanteil BPA2 der Hauptbewegungsrichtung H2 an der Bewegungspfadlänge LBP. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein erster Prozessbewegungspfadanteil PBPA1 der Hauptbewegungsrichtung H1 an einer Summe ZLPBPi von Prozessbewegungspfadlängen LPBPi der Prozessbewegungspfade PBPi gleich groß oder größer ist als ein zweiter Prozessbewegungspfadanteil PBPA2 der Hauptbewegungsrichtung H2 an der Summe ZLPBPi der Prozessbewegungspfadlängen LPBPi. Es werden also die tatsächlichen Anteile der Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 an der Summe der einzelnen geometrischen Längen der Prozessbewegungspfade PBPi verglichen.

Dadurch kann auch bei mehreren Prozessstationen PSi gewährleistet werden, dass die Bewegung der Transporteinheiten TE im Bereich der Prozessstationen PSi in Summe überwiegend in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 mit dem größeren Wirkungsgrad mH1 erfolgt. Beispielsweise könnten dadurch in einer Transporteinrichtungen 1 auch eine oder mehrere Prozessstationen PSi vorgesehen sein, deren Prozessbewegungspfade PBPi ausschließlich oder zu einem überwiegenden Teil in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 (mit dem geringeren Wirkungsgrad mH2) verlaufen und es würde trotzdem gewährleistet werden, dass die Bewegung in Summe über alle Prozessstationen PSi zu einem überwiegenden Teil in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 erfolgt.

Weiters kann im Bereich zwischen zwei Prozessstationen PSi ein Übergangspfad UP als Teil des Bewegungspfades BP festgelegt sein, entlang dem die Transporteinheit TE in der Transportebene 3 von einer zur anderen Prozessstation PSi bewegbar ist. In Fig.6 ist beispielhaft ein gestrichelter Übergangspfad UP mit einer Übergangslänge LUP (in Bewegungsrichtung) zwischen der fünften Prozessstation PS5 und der sechsten Prozessstation PS6 eingezeichnet. Vorzugsweise ist für den Übergangspfad UP vorgesehen, dass ein erster Übergangspfadanteil UPA1 der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 an der Übergangspfadlänge LUP gleich groß oder größer ist als ein zweiter Übergangspfadanteil UPA2 der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2. Dadurch kann die Transporteinheit TE auch zwischen zwei Prozessstationen PSi überwiegend in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 bewegt werden. Das kann beispielsweise auch für den Fall, dass durch die Antriebsspulen AS1 der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 eine größere Maximalkraft (Antriebskraft + Schwebekraft) erzeugbar ist, als durch die Antriebsspulen AS2 der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 vorteilhaft sein. Wenn z.B. für die Bewegung der Transporteinheit TE entlang des Übergangspfads UP relativ hohe Kräfte erforderlich sind, z.B. wenn die Transporteinheit TE in der fünften Prozessstation PS5 mit einem relativ schweren Objekt O beladen und beschleunigt wird und in der sechsten Prozessstation PS6 wieder verzögert und entladen wird, können in vorteilhafter weise überwiegend die Antriebsspulen AS1 der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 (mit der größeren erzeugbaren Maximalkraft) zur Erzeugung der Antriebs- und Schwebekraft auf die Transporteinheit TE genutzt werden.

Nachfolgend wird anhand einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beschrieben, wie eine Transporteinrichtung 1 mit zumindest einem Transportsegment 2 mit zwei Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 mit unterschiedlichen Wirkungsgraden mH1 > mH2 möglichst effizient betrieben werden kann. Der Wirkungsgrad m einer Hauptbewegungsrichtung Hi beschreibt bekanntermaßen das Verhältnis von Nutzenergie zu zugeführter Energie und kann im gegenständlichen Fall der Transporteinrichtung 1 in Form

Pm eines Planarmotors in der Form m = - angegeben werden. Pm ist dabei die abgegebene

Pe mechanische Leistung und Pe die zugeführte elektrische Leistung. Die mechanische Leistung kann als Produkt aus Kraft F und Geschwindigkeit v der Transporteinheit TE mit Pm = F*v angegeben werden und die elektrische Leistung Pe als das Produkt aus elektrischem Strom I und elektrischer Spannung U an den Antriebsspulen ASi zu Pe = U*I . Aus den Verlusten durch die Energieumwandlung ergibt sich, dass der Wirkungsgrad immer kleiner als 1 sein wird. Die Verluste können auch als Verlustleistung Pv = Pe-Pm angegeben werden. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass die Leiterverluste der Antriebsspulen ASi maßgebend für die Gesamtverluste des Planarmotors sind. Wenn Kupfer als Material für die Leiter der Antriebsspulen ASi verwendet wird (was oftmals der Fall ist) spricht man auch von Kupferverlusten Pcu anstatt von Leiterverlusten. Ohne die Erfindung auf Kupfer einzuschränken, wird das folgende Beispiel anhand der Kupferverluste stellvertretend für die Leiterverluste erläutert. Gleiches gilt aber natürlich auch für jedes andere Leitermaterial.

Für die Kupferverluste P _CU ,L in einem von Strom k durchflossene Leiter L gilt

P _{cu L} =k _{j L} *I _L ² , mit einer Proportionalitätskonstante ki _,i _, die typischerweise vom

Leiterquerschnitt, dem Leitermaterial, der Temperatur und der Länge des Leiters L abhängt. Die elektromagnetisch (Lorentz-) Kraft F _L eines stromdurchflossenen Leiters L in einem äußeren Magnetfeld kann vereinfacht gemäß F _L =k _{F L} *I _L mit einem Faktor k _F,L dargestellt werden, wobei der Faktor k _F,L eine Funktion der Orientierung und Länge des Leiters L im vektoriellen magnetischen Feld ist. Da der mathematische Zusammenhang grundsätzlich bekannt ist, wird auf Details an dieser Stelle verzichtet. Damit können die Kupferverluste P _CU ,L für eine, mit Hilfe des Leiters L erzeugte elektromagnetischen Kraft F _L gemäß berechnet werden.

Im Folgenden wird vereinfachend davon ausgegangen, dass die Antriebsspulen ASi des Planarmotors durch zwei Arten von Leitern L kategorisiert werden können, Leiter LH1 und Leiter LH2. Die Leiter LH1 entsprechen dabei den Antriebsspulen AS1 der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 (mit höherem Wirkungsgrad mH1) und die Leiter LH2 den Antriebsspulen AS2 der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 (mit relativ dazu geringerem Wirkungsgrad mH2 < mH1). Zur Aufrechterhaltung des Luftspaltes L, also des Schwebezustands der Transporteinheit TE ist es erforderlich, dass die der Gravitation entgegengerichtete Schwebekraft FS (die durch elektromagnetisches Zusammenwirken der Antriebsspulen AS1 mit den Antriebsmagneten 4 der ersten Magnetgruppe/n MGa und Antriebsspulen AS2 mit den Antriebsmagneten 4 der zweiten Magnetgruppe/n MGb erzeugt wird) die Gewichtskraft FG der Transporteinheit TE plus etwaiger konstanter Prozesskräfte FP (in Gravitationsrichtung) kompensiert. Je nach Einbausituation des Transportsegments 2 der Transporteinrichtung 1 wirkt die Schwebekraft FS aber nicht notwendigerweise in Normalrichtung auf die Transportebene 3 des Transportsegments 2.

Die Schwebekraft FS kompensiert damit die durch die Masse der Transporteinheit TE verursachte Gewichtskraft FG sowie eine Kraftkomponente einer allfälligen Prozesskraft FP in Gravitationsrichtung, die beispielsweise durch ein transportiertes Objekt O erzeugt wird. Durch die Schwebekraft FS kann damit die Position der Transporteinheit TE relativ zum Transportsegment 2 im Betrieb konstant gehalten werden. Wie eingangs erwähnt, kann auch eine gewisse Bewegung der Transporteinheit TE in Hochrichtung (hier in Z-Richtung) erfolgen, was durch eine entsprechende Steuerung der Antriebsspulen AS1, AS2 erreicht werden kann.

Die Kupferverluste P _CU, HI für eine, mit Hilfe der Leiter LH1 (= erste Antriebsspulen AS1) erzeugte elektromagnetische Schwebekraft Fs _, m berechnen sich gern äß _ca = k _Hl *F ² _Hl und die Kupferverluste P _CU,H 2 für eine, mit Hilfe der Spulen LH2 (= zweite Antriebsspulen AS2) erzeugte elektromagnetische Schwebekraft FS _, H2 berechnen sich gemäß

P _{cu H2} = k _H2 *F ² _H2 . Die erforderliche gesamte Schwebe kraft FS = F _{S Hl} + F _{s H2} wird nun vorteilhafterweise auf die Spulenkategorien H1 (Antriebsspulen AS1) und H2 (Antriebsspulen AS2) gemäß der Beziehung F _{S H1} = k * FS und F _{S H2} = (l- *-) * FS mit einem

VerteilungsfaktorO < k < 1 zugunsten der Antriebsspulen ASi mit dem höheren Wirkungsgrad m verteilt (hier Antriebsspulen AS1 der ersten Hauptbewegungsrichtung H1). Vorteilhafterweise wird der Verteilungsfaktor /r dabei so gewählt, dass die Gesamtkupferverluste P _cu = P _{cu Hl} + P _{cu H2} minimiert werden. Es gilt also den Ausdruck minimieren.

Für den Fall einer symmetrischen Ausführung eines Planarmotors mit Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 mit gleichen Wirkungsgraden mH1=mH2, also km = k _H 2 _, sind die Gesamtkupferverluste P _cu erwartungsgemäß mit einer symmetrischen Gewichtung K = 0.5 am geringsten. Im vorliegenden asymmetrischen Fall, mit einer ersten Hauptbewegungsrichtung H1 mit Wirkungsgrad p und einer zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 mit Wirkungsgrad p _H 2< mH 1 , also km F ist der optimale Verteilungsfaktor eine Funktion der Parameter km und k _H 2 und kann durch Lösen der Extremwertaufgabe der oben stehenden Gleichung der Gesamtkupferverluste P _cu zu bestimmt werden.

Je nach Einbausituation ergeben sich in Abhängigkeit einer Neigung des Transportsegments 2 entsprechende Kraftkomponenten der Schwebekraft FS in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1, in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 und in Normalrichtung auf die Transportebene 3. Die Kraftkomponente der Schwebekraft FS in Normalrichtung kann im Allgemeinen sowohl von den Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1, als auch von den Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 aufgebracht werden. Die Kraftkomponente der Schwebekraft FS in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 wird im Allgemeinen nur von den Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 aufgebracht und die Kraftkomponente der Schwebekraft FS in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 wird im Allgemeinen nur von den Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 aufgebracht. Bei einer Neigung um mehr als eine Achse teilt sich die Schwebekraft FS damit entsprechend der Neigung auf die Antriebsspulen AS1 , AS2 auf. Damit ist bei nicht-horizontaler Einbausituation des Transportsegments 2 der Verteilungsfaktor k der Schwebekraft FS eine Funktion der Neigung des Transportsegments 2.

Die Wahl eines optimalen Verteilungsfaktors k für die horizontale Einbausituation wird nachfolgend anhand Fig.7 noch näher erläutert, wobei zum einfacheren Verständnis davon ausgegangen wird, dass der (gegenüber der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2) höhere Wirkungsgrad mH1 der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 (X-Richtung - siehe z.B. Fig.la) lediglich durch einen geringeren mittleren Spulenabstand S1 < S2 der Antriebsspulen AS1, AS2 erreicht wird und sonstige, als magnetfeldbeeinflussende Spuleneigenschaften und magnetfeldbeeinflussende Magneteigenschaften in beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 gleich sind. Der Wirkungsgrad pi ist damit allgemein eine Funktion des Spulenabstands Si.

Aus der bisherigen Betrachtung können die Schwebekräfte Fs _, m, F _S,H 2 für die Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 gemäß 2 angesetzt werden. Dabei entspricht Bi dem (mittleren) Betrag der magnetischen Flussdichte und kann für die

(Sl+A^si) beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 gemäß B _Hl =K _B *e ¹ bzw.

B _H 2 =K _B *e ^THI angesetzt werden, mit der Spulenhöhe II _ASI = h _AS 2 der Antriebsspulen

ASi (hier des Blocks von Antriebsspulen ASi), dem jeweiligen mittleren Spulenabstand Si von der jeweiligen Magnetgruppe MGi sowie der Polteilung Ti der jeweiligen Magnetgruppe MGi.

Bei ungleichen Spulenhöhen IIASI F h _AS 2 gilt B _Hl =K _m (h _ASl )*e ¹ bzw.

Im dargestellten Beispiel in Fig.7 sind die beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 zur leichteren Erkennbarkeit getrennt nebeneinander dargestellt, links die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 und die damit zusammenwirkende erste Magnetgruppe MGa der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 und rechts die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 und die damit zusammenwirkende zweite Magnetgruppe MGb der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2. Die Antriebsmagnete 4 der Magnetgruppen MGa, MGb sind hier jeweils in der bekannten Halbach-Anordnung an der Transporteinheit TE angeordnet. Das bedeutet, dass die Magnetisierungsrichtung benachbarter Antriebsmagnete 4 jeweils um 90° zueinander gedreht ist, wie durch die Pfeile in Fig.7 angedeutet ist (mit Pfeil in Richtung magnetischer Südpol). Die restlichen Komponenten der Transporteinrichtung 1 (z.B. Transportsegment 2, Grundkörper 9 der Transporteinheit TE) sind hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Lediglich schematisch sind die Feldlinien des jeweils erzeugten Magnetfelds angedeutet.

Die Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 sind durch einen mittleren Spulenabstand S1 von der ersten Magnetgruppe MGa beabstandet. Die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 sind durch einen mittleren zweiten Spulenabstand S2 von der zweiten Magnetgruppe MGb beabstandet. Dabei gilt S1 < S2, h _Asi = h _AS 2 und Ta=Tb, um die Bedingung mH\ > mH 2 zu erfüllen. Um den (Gesamt-)Wirkungsgrad m der

Transporteinrichtung 1 zu maximieren, gilt es die rechte Seite der oben genannten Gleichung für die (Gesamt-)Kupferverluste P _cu zu minimieren. Dies führt zu einem optimalen

Verteilungsfaktor

In Fig.8 ist ein Diagramm mit einem Verlauf des optimalen Verteilungsfaktors K _opt über der

Differenz der mittleren Spulenabstände ÄS=S2-S1 (bei konstantem Luftspalt L) dargestellt. Aus dem oben beschrieben Zusammenhang ergibt sich, dass bei einem Planarmotor mit gleichen mittleren Spulenabständen S1=S2 der Antriebsspulen AS1, AS2 (bei ansonsten gleichen magnetfeldbeeinflussenden Spuleneigenschaften und magnetfeldbeeinflussenden Magneteigenschaften) der optimale Verteilungsfaktor K _opt erwartungsgemäß bei

K _opt = 0, 5 liegt. Je größer die Differenz ÄS der mittleren Spulenabstände S1 , S2 wird, also je weiter die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 gegenüber den Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 in Normalrichtung auf die der Transportebene 3 von der jeweiligen Magnetgruppe MGa, MGb entfernt sind, desto größer wird der optimale Verteilungsfaktor K _opt . Der optimale Verteilungsfaktor K _opt ist damit unabhängig von der absoluten Größe des Luftspalts L und hängt also lediglich von der Differenz ÄS der Spulenabstände S1, S2 ab. Durch die Wahl eines optimalen Verteilungsfaktors /^ können dadurch die Verluste der Transporteinrichtung 1 mit einer ersten Hauptbewegungsrichtung H1 mit Wirkungsgrad mH1 und einer zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 mit Wirkungsgrad mH2 < mH1 verringert werden und dadurch ein möglichst effizienter Betrieb der Transporteinrichtung 1 gewährleistet werden. Je höher der Wirkungsgradunterschied der beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2, desto größer ist auch der Vorteil der Wahl eines optimalen Verteilungsfaktors K _opt .

Fig.9 zeigt ein Diagramm mit qualitativen Verläufen der Kupferverluste P _{cu Hl} und P _{cu H2} der beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 über der Schwebekraft FS. Die durchgezogene Linie mit Sternenmarkern stellt den Verlauf der Kupferverluste P _{cu H2} der zweiten

Hauptbewegungsrichtung H2 mit herkömmlicher Verteilung k = 0, 5 dar und die durchgezogene Linie ohne Marker den Verlauf der Kupferverluste P _{cu Hl} der Hauptbewegungsrichtung H1 mit herkömmlicher Verteilung *- = 0,5 . Im Vergleich dazu zeigt die gestrichelte Linie mit runden Markern den Verlauf der Kupferverluste P _{cu H2} der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 mit optimalem Verteilungsfaktor K _opt und die gestrichelte Linie ohne Marker den Verlauf der Kupferverluste P _{cu Hl} der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 mit optimalem Verteilungsfaktor K _opt . Daraus ist ersichtlich, dass sich die Summe der Kupferverluste P _cu der beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 durch die Wahl eines optimalen Verteilungsfaktors /^gegenüber einer herkömmlichen Ansteuerung deutlich verringern lassen und damit auch der Gesamtwirkungsgrad der Transporteinrichtung 1.

Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können auch kinematische Bewegungsgrößen der Transporteinheit TE wie z.B. eine Geschwindigkeit v und/oder eine Beschleunigung a der Transporteinheit TE bei der Wahl des Verteilungsfaktors k für die Erzeugung der Schwebekraft FS berücksichtigt werden. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, dass während einer Beschleunigung einer Transporteinheit TE z.B. in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1, ein anderer Verteilungsfaktor/r gewählt wird, als im Stillstand oder während Phasen konstanter Geschwindigkeit v. Der optimale Verteilungsfaktor K _opt kann dadurch in Beschleunigungsphasen (a > 0) unter Umständen geringer sein, als im

Stillstand, da zusätzlich zur Erzeugung der Schwebekraft FS eine Antriebskraft in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 erzeugt werden muss. Dadurch erfolgt zusätzlich zur Erzeugung der Schwebekraft FS eine zusätzliche Belastung der ersten Antriebsspulen AS1, wodurch in der Regel ein gegenüber dem Stillstand oder einer konstanten Geschwindigkeit v höherer Spulenstrom I an die Antriebsspulen AS1 angelegt werden muss. Da sich der Spulenstrom I wie beschrieben quadratisch auf die Kupferverluste P _{cu L} =k _{2 L} *I _L ² _L in einem von Strom k durchflossene Leiter L auswirkt, kann es z.B. in Beschleunigungsphasen der Transporteinheit TE zu überproportional hohen Kupferverlusten P _cu kommen. Der optimale

Verteilungsfaktor x- für den Stillstand der Transporteinheit TE ist deshalb unter Umständen in der Beschleunigungsphase nicht mehr gültig. Es kann deshalb vorteilhaft sein, dass für verschiedene kinematische Betriebszustände j der Transporteinheit TE, wie z.B. Geschwindigkeit v oder Beschleunigung a verschiedene optimale Verteilungsfaktoren K _opt j = /{n,a} ermittelt werden. Der oder die optimalen Verteilungsfaktoren K _{opt }} können dann beispielsweise in der Steuerungseinheit 5 hinterlegt sein und die Steuerungseinheit 5 kann je nach aktuellem Betriebszustand für eine Transporteinheit TE den für diesen Betriebszustand optimalen Verteilungsfaktor K _opt auswählen und die Antriebsspulen AS1, AS2 mit entsprechenden Spulenströmen I ansteuern.

In Fig.10 ist eine weitere vorteilhafte Ausführung der Transporteinrichtung 1 in einer Draufsicht auf die Transportebene 3 dargestellt. Die Transporteinrichtung entspricht im Wesentlichen der Ausführung gemäß Fig.1 a-Fig.1 c, weshalb an dieser Stelle lediglich auf die wesentlichen Unterschiede eingegangen wird. Der Stator der Transporteinrichtung 1 weist hier mehrere, insbesondere vier gleichartige, Transportsegmente 2 auf, die zusammen die Transportebene 3 ausbilden, in der zumindest eine Transporteinheit TE bewegbar ist. Im Unterschied zur Ausführung gemäß Fig.1a sind die Transportsegmente 2 aber nicht rechteckig ausgebildet, sondern weisen jeweils die Form einer Raute auf. In analoger Weise ist die zumindest eine Transporteinheit TE so ausgebildet, dass eine auf die Transportebene 3 projizierte Fläche der Transporteinheit TE rautenförmig ausgebildet ist. Natürlich könnte die Transporteinheit aber auch rechteckig ausgebildet sein, wie z.B. anhand Fig.3a-Fig.4d beschrieben wurde. Die erste Hauptbewegungsrichtung H1 kann beispielsweise normal auf eine erste Kante K1 der rautenförmigen Transportebene 3 stehen und die zweite Hauptbewegungsrichtung H2 kann normal auf die an die erste Kante K1 angrenzende, zweiten Kante K2 der rautenförmigen Transportebene 3 stehen. Die Transportsegmente 2 sind jeweils so ausgebildet, dass die erste Kante K1 und die zweite Kante K2 in einem Rautenwinkel w < 90° zueinander angeordnet sind, um die Rautenform auszubilden. Jeweils gegenüberliegende Seiten verlaufen parallel, wie in Fig.10 dargestellt ist.

Wie bereits ausführlich beschrieben, ergeben sich die Richtungen der beiden Hauptbewegungsrichtungen H1 , H2 aus der Anordnung der Antriebsspulen AS1, AS2 der Spulengruppen SG1 , SG2. Analog wie im Beispiel gemäß Fig.1a sind die Antriebsspulen AS1 , AS2 der ersten und zweiten Spulengruppen SG1 , SG2 im dargestellten Beispiel jeweils als längliche Spulen mit einer Längserstreckung LAS1, LAS2 und einer normal darauf stehenden und relativ dazu kleineren Quererstreckung QAS1, QAS2 ausgebildet. Um unterschiedliche magnetfeldbeeinflussende Spuleneigenschaften zu erreichen können die Antriebsspulen AS1 der erste Spulengruppe SG1 dabei beispielsweise in Normalrichtung auf die Transportebene 3 (hier in Z-Richtung) näher an der Transportebene 3 liegen als die Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2. Die erste Hauptbewegungsrichtung H1 verläuft damit orthogonal zur Längserstreckung LAS1 der ersten Antriebsspulen AS1 , hier normal auf die erste Kante K1 der Transportsegmente 2. Die zweite Hauptbewegungsrichtung H2 verläuft orthogonal zur Längserstreckung LAS2 der zweiten Antriebsspulen AS2, hier normal auf die zweite Kante K2 der Transportsegmente 2. Die zweite Hauptbewegungsrichtung H2 verläuft im dargestellten Beispiel folglich im Rautenwinkel w zur ersten Hauptbewegungsrichtung H1. Die Rautenform kann vorteilhafterweise für den Fall vorgesehen sein, wenn ein gewünschter Winkel zwischen den Hauptbewegungsrichtungen H1 , H2 kleiner als 90° beträgt. Bei einer rechteckigen Form des Transportsegments 2 (z.B. gemäß Fig.la) wäre dies zwar gleichermaßen möglich, allerdings müssten hierbei die Antriebsspulen AS1, AS2 zumindest einer Hauptbewegungsrichtung H1 , H2 so angeordnet sein, dass deren Längserstreckung nicht-mehr parallel zur Kante der rechteckigen Transportebene 3 verläuft, was konstruktiv aufwändiger wäre.

An der Transporteinheit TE sind wiederum erste Magnetgruppen MGa und zweite Magnetgruppen MGb mit jeweils einer Mehrzahl von Antriebsmagneten 4 unterschiedlicher magnetischer Orientierung angeordnet. Die Anordnung der Antriebsmagnete 4 kann dabei so wie in Fig.10 dargestellt in Form einer 1 D-Anordnung mit mehreren länglichen Antriebsmagneten 4 erfolgen (siehe dazu auch Fig.3a-3f). Natürlich wäre aber wiederum auch eine 2D-Anordnung mit einer schachbrett-artigen Anordnung von Antriebsmagneten 4 möglich (siehe z.B. Fig.4a-4d). Die 1 D- und 2D-Anordnung wurde bereits ausführlich beschrieben, weshalb an dieser Stelle auf weitere Details verzichtet wird. Die ersten Magnetgruppen MGa sind im Beispiel gemäß Fig.10 dabei vorzugsweise so angeordnet, dass die Längsrichtung der Antriebsmagnete 4 der ersten Magnetgruppe MGa möglichst normal zur ersten Hauptbewegungsrichtung H1 verläuft. Analog sind die zweiten Magnetgruppen MGb vorzugsweise so angeordnet, dass die Längsrichtung der Antriebsmagnete 4 der zweiten Magnetgruppen MGb möglichst normal zur zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 verläuft. Aus der Bewegung der Transporteinheit TE, insbesondere durch eine Drehung der Transporteinheit TE um die Hochachse (hier Z-Achse) können sich natürlich wiederum Abweichungen ergeben, die z.B. zu einer Verringerung der Wirkungsgrade pH 1 , mH2 der beiden Hauptbewegungsrichtungen H1, H2 führen können, wie bereits anhand Fig.5e beschrieben wurde. Wenn die Magnetgruppen MGa, MGb gleiche magnetfeldbeeinflussende Magneteigenschaften aufweisen, verändert dadurch die Zuordnung der beiden Hauptbewegungsrichtungen H1 , H2 allerdings nicht. Die bereits ausführlich beschriebene erfindungsgemäße Anordnung der Transportsegmente 2 relativ zu einem vorgegebenen Bewegungspfad BP gilt natürlich auch für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.10, weshalb auf eine detaillierte Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird.