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 Transporteinheit 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 Wirkungsgrad 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 derart in einer von einer horizontalen Lage abweichenden Lage angeordnet ist, dass eine Kraftkomponente einer im Betrieb der Transporteinrichtung auf die Transporteinheit wirkenden Belastungskraft in der ersten Hauptbewegungsrichtung größer ist, als eine Kraftkomponente der Belastungskraft in der zweiten Hauptbewegungsrichtung, wobei die Belastungskraft zumindest eine Transporteinheits-Schwerkraft der Transporteinheit beinhaltet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Transporteinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2-9 angegeben.

Weiters wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 11 bis 14 angegeben. Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 a bis 6 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt

Fig.1a eine Transporteinrichtung in Form eines Planarmotors in Draufsicht,

Fig.1b+1c 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 1 D-Anordnung von Antriebsmagneten an einer Transporteinheit,

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

Fig.5a-5e jeweils Kräfteverhältnisse an einer Transporteinheit an verschieden orientierten Transportsegmenten und

Fig.6 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.1 a die Transporteinrichtung 1 in Draufsicht und Fig.1b+1c 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. Die Transportebene 3 ist hier beispielhaft horizontal angeordnet. In Fig.1a 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. 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) odereine 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 T ransporteinheit 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. 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 Transporteinheit TE könnte dabei beispielsweise jeweils nur entlang der X-Achse oder nur entlang der Y-Achse bewegt werden. Die Transporteinheit 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.1 a 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 T ransporteinrichtung 1 ist auch eine Steuerungseinheit 5 vorgesehen, mit welcher die Antriebsspulen AS1 , AS2 des Transportsegments 2 angesteuert werden können, wie in Fig.1a 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.1 a 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 zweite 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 der X-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 Transporteinheit 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. Die Z-Achse steht in der dargestellten Anordnung des Transportsegments 2 senkrecht auf die horizontale Transportebene 3. 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.1 a 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.1 a 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 in Fig.1 a+1 b dargestellten im Wesentlichen horizontalen Einbaulage des Transportsegments 2, wäre natürlich auch eine geneigte Einbaulage in der Art einer schiefen Ebene denkbar, wie in Fig.5b dargestellt ist. Auch eine im Wesentlichen vertikale Einbaulage gemäß Fig.5c wäre möglich. Natürlich sind auch beliebig andere Einbaulagen des Transportsegments 2 möglich.

Als Schwebekraft FS wird dabei jener Teil der elektromagnetisch erzeugten Kraft bezeichnet, der 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, wie nachfolgend anhand Fig.5a-e noch näher beschrieben wird. 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 Transporteinheit TE in Fig.1b 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 T ransporteinheit 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 F 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 h _A si 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.lb 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.1 a). 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.1a 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 Transporteinheit TE, die auf die Transporteinheit 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 Wirkungsgradunterschied ergibt. Nachfolgend wird anhand Fig.1 a-1 c 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.1b 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.1 b 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 Transportebene 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 T ransportebene 3 übereinander am T ransportsegment 2 angeordnet sein, wie in Fig.1c 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

J k ^SU S2.i

SE1, SE2 von der Transportebene 3 in Z-Richtung, wobei gilt S\ = — - \ S2 = — - mit den j k

Spulenabständen S1.i, S2.i der ersten und zweiten 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 einer „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. Wie beschrieben existieren neben dem Spulenabstand Si aber noch viele andere magnetfeldbeeinflussende Spuleneigenschaften und magnetfeldbeeinflussenden Magneteigenschaften, durch deren Veränderung die Wirkungsgrade mH1 , mH2 verändert werden können. Es wäre deshalb grundsätzlich auch bei einer „single-layer“ Bauweise denkbar, verschiedene Wirkungsrade mH1^ mH2 der beiden Hauptbewegungsrichtungen H1 , H2 zu generieren, beispielsweise durch eine unterschiedliche Polteilung Ta F 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.la. 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 1 D-Anordnung (Fig.3a-3f) und einer 2D-Anordnung (Fig.4a-4d). Bei der 1 D- 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.8 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 1 D-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 1 D-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 mH1 , 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 1 D-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 F 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 T ransportsegment 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.

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 nicht notwendigerweise in Normalrichtung auf die Transportebene 3 des Transportsegments 2, wie in Fig.5a-5e dargestellt ist.

Bei horizontaler Einbausituation (Fig.5a) wirkt die Schwebekraft FS normal zur Transportebene 3 des Transportsegments 2 (hier vertikal in Richtung der Z-Achse), bei vertikaler Einbausituation (Fig.5c-5e) wirkt die Schwebekraft FS im Wesentlichen parallel zur Transportebene 3 des Transportsegments 2. Bei einer Neigung des Transportsegments 2 aus Fig.5a in einem Neigungswinkel a= 90° nur um die Y-Achse aus der horizontalen Ebene wirkt die Schwebekraft FS beispielsweise nur in Richtung der X-Achse, wie in Fig.5c ersichtlich ist, und damit zugleich in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1. Bei einer Einbausituation (Fig.5b), die zwischen horizontal und vertikal liegt, ergeben sich in Abhängigkeit des Neigungswinkels a des Transportsegments 2 entsprechende Komponenten der Schwebekraft FS, FSx in X-Richtung und FSz in Z-Richtung. Analoges gilt natürlich auch für die Y-Z-Ebene für eine (nicht dargestellte) Neigung des Transportsegments 2 aus Fig.5a in einem Neigungswinkel ß nur um die X-Achse aus der horizontalen Ebene. Beispielsweise würde die Schwebekraft FS bei einem Neigungswinkel ß=90° in analoger Weise nur in Richtung der Y-Achse wirken und damit in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2.

In Fig.5d ist das Transportsegment 2 in Draufsicht auf die Transportebene 3 dargestellt. Die Transportebene 3 des Transportsegments 2 ist hier in einem Neigungswinkel a=90°um die Y- Achse aus der Horizontalen geneigt (analog wie in Fig.5c). Zusätzlich ist das Transportsegment 2 in einem Drehwinkel g um die normal auf die Transportebene 3 stehende Hochachse verdreht, hier die Z-Achse, wobei sich der Drehwinkel g zwischen der unteren Seite der rechteckigen, insbesondere quadratischen, Transportebene 3 und der horizontalen Ebene bemisst. Die Schwebekraft FS teilt sich dadurch in eine Kraftkomponente FSx in X-Richtung (die hier zugleich der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 entspricht) und eine Kraftkomponente FSy in Y- Richtung (die hier zugleich der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 entspricht) auf. Analoges gilt natürlich auch für den Fall einer (nicht dargestellten) Neigung des Transportsegments 2 in einem Neigungswinkel ß um die X-Achse und einer zusätzlichen Drehung in einem Drehwinkel g um die Z-Achse.

Im Beispiel gemäß Fig 5e ist das Transportsegment 2 analog wie in Fig.5d ausgerichtet. Zusätzlich ist die Transporteinheit TE allerdings in einem Relativwinkel f um die normal auf die Transportebene 3 stehende Hochachse (Z-Achse) gegenüber dem Transportsegment 2 verdreht. Dadurch verändern sich die magnetfeldbeeinflussenden Magneteigenschaften der mit den Antriebsspulen AS1, AS2 der beiden Spulengruppe SG1 , SG2 zusammenwirkenden Antriebsmagnete 4. Die Zuordnung der beiden Hauptbewegungsrichtungen H1 , H2 (erste Hauptbewegungsrichtung H1 mit höherem Wirkungsgrad mH1 > mH2 in X-Richtung; zweite Hauptbewegungsrichtung H2 mit geringerem Wirkungsgrad mH2 < mH1 in Y-Richtung) bleiben im dargestellten Beispiel zwar unverändert, allerdings verringern sich beide Wirkungsgrade mH1, mH2 im Vergleich zur Anordnung gemäß Fig.5d aufgrund der nicht optimalen Ausrichtung zwischen den Antriebsmagneten 4 und den Antriebsspulen AS1 , AS2. Je nach magnetfeldbeeinflussenden Spuleneigenschaften der Antriebsspulen AS1 , AS2 und magnetfeldbeeinflussenden Magneteigenschaften der Antriebsmagnete 4 könnte eine Drehung der Transporteinheit TE um einen Relativwinkel f ggf. aber auch dazu führen, dass sich die Hauptbewegungsrichtungen H1 , H2 umkehren, also z.B. H2 in X-Richtung und H1 in Y-Richtung mit pHI > mH2).

Allgemein ergeben sich bei einer von der horizontalen Lage abweichenden Lage des Transportsegments 2 in einem Neigungswinkel a um die Y-Achse und/oder einem Neigungswinkel ß um die X-Achse und/oder einem Drehwinkel g um die Z-Achse entsprechende Komponenten der Schwebekraft FS, FSH1 in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 (hier FSx in X-Richtung), FSH2 in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 (hier FSy in y-Richtung) und FSz in Z-Richtung in Abhängigkeit der Winkel a, ß, g. 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, wie in Fig.5a angedeutet ist und/oder die aufgrund eines in einer (nicht dargestellten) Prozessstation der Transporteinrichtung 1 durchgeführten Arbeitsprozesses auf die Transporteinheit TE wirkt. 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 Kraftkomponente FSz der Schwebekraft FS normal auf die Transportebene 3, hier in Z- Richtung (siehe z.B. Fig.5b), 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 FSH1 der Schwebekraft FS in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 (hier FSx in X-Richtung) wird bei einer Neigung des Transportsegments 2 in einem Winkel a um die Y-Achse (z.B. gemäß Fig.5b) im Allgemeinen nur von den Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 aufgebracht. Analoges gilt natürlich auch für den Fall einer (nicht dargestellten) Neigung des Transportsegments 2 in einem Neigungswinkel ß um die X-Achse für die Kraftkomponente FSH2 der Schwebekraft FS in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 (hier FSy in Y-Richtung). Die Kraftkomponente FSH2 würde dabei im Allgemeinen nur von den Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 aufgebracht werden. Bei einer Neigung um beide Achsen X, Y mit den Winkeln a, ß teilt sich die Schwebekraft FS entsprechend der Winkel a, ß mit den Kraftkomponenten FSH1 , FSH2 (bzw. hier FSx, FSy) auf die Antriebsspulen AS1 , AS2 auf. Dasselbe gilt natürlich auch für eine Neigung um die X-Achse und/oder die Y-Achse und eine zusätzliche Drehung des Transportsegments 2 um einen Drehwinkel g um Hochachse, hier die Z-Achse.

Um bei einem asymmetrisch ausgelegten Transportsegment 2 mit einer ersten Hauptbewegungsrichtung H1 mit Wirkungsgrad mH1 und einer zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 mit relativ dazu geringerem Wirkungsgrad mH2 < mH1 (und/oder mit einer höheren Maximalkraft in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 relativ zur zweiten Hauptbwegungsrichtung H2) einen möglichst effizienten Betrieb zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Kraftkomponente einer im Betrieb der Transporteinrichtung 1 auf die Transporteinheit TE wirkenden Belastungskraft in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 größer ist, als eine Kraftkomponente der Belastungskraft FB in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2. Die Belastungskraft beinhaltet dabei zumindest die Transporteinheits-Schwerkraft FG der Transporteinheit TE.

Die Belastungskraft FB kann aber zusätzlich auch die Prozesskraft FP beinhalten, wobei die Prozesskraft FP wiederum eine Objekt-Gewichtskraft eines mit der Transporteinheit TE transportierbaren Objektes O und/oder eine zumindest zeitweise während eines Arbeitsprozesses auf die Transporteinheit TE wirkende Arbeitsprozesskraft umfassen kann. Beispielsweise könnte in der Transporteinrichtung 1 zumindest eine (nicht dargestellte) Prozessstation zur Durchführung eines Arbeitsprozesses an der Transporteinheit TE oder an einem mit der Transporteinheit TE transportierbaren Objekt O vorgesehen sein, wobei während der Durchführung des Arbeitsprozesses zumindest zeitweise eine Arbeitsprozesskraft als Teil der Prozesskraft FP auf die Transporteinheit TE wirken kann. Die Arbeitsprozesskraft kann dabei natürlich in einer beliebigen Richtung im Raum auf die Transporteinheit TE wirken, wohingegen die Objekt-Gewichtskraft in Gravitationsrichtung wirkt. Es kann daher vorteilhaft sein, dass das Transportsegment 2 relativ zur Prozessstation so angeordnet ist, dass die Belastungskraft überwiegend in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 liegt. Allgemein entspricht die Belastungskraft einer vektoriellen Summe aus der Prozesskraft FP und der Gewichtskraft FG der Transporteinheit TE, wobei die Prozesskraft FP die Arbeitsprozesskraft und/oder die Objekt-Gewichtskraft beinhaltet.

Vorzugsweise ist bei nicht-horizontaler Lage des Transportsegments 2 eine Neigung des Transportsegments 2 so festgelegt, dass die in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 liegende Kraftkomponente der Belastungskraft FB um zumindest 5% größer ist als die die in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 liegende Kraftkomponente der Belastungskraft FB, vorzugsweise zumindest 10% größer, besonders bevorzugt zumindest 20%. Beispielsweise kann die Neigung des Transportsegments 2 so festgelegt sein, dass die erste Hauptbewegungsrichtung H1 in einem Winkel von 90°±45° zur Horizontalen steht, wie z.B. in Fig.5c dargestellt ist, in der das Transportsegment 2 in einem Winkel a=90° um die Y-Achse aus der Horizontalen geneigt ist.

Die der Belastungskraft entsprechende vektorielle Summe der Gewichtskraft FG der Transporteinheit TE und Prozesskraft FP wirkt hierbei senkrecht und damit zu 100% in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1.

Die Steuerungseinheit 5 der Transporteinrichtung (siehe Fig.la) ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die mit den Antriebsmagneten 4 der Transporteinheit TE zusammenwirkenden Antriebsspulen AS1 der ersten Spulengruppe SG1 anzusteuern, um eine der in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 liegende Kraftkomponente der Belastungskraft entgegenwirkende elektromagnetische Kraftkomponente in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 zu erzeugen und die mit den Antriebsmagneten 4 der Transporteinheit TE zusammenwirkenden Antriebsspulen AS2 der zweiten Spulengruppe SG2 anzusteuern, um eine der in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 liegende Kraftkomponente der Belastungskraft entgegenwirkende elektromagnetische Kraftkomponente in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 zu erzeugen.

In den dargestellten Beispielen gemäß Fig.5a-Fig.5e wirkt die Belastungskraft (bestehend aus der Gewichtskraft FG der Transporteinheit TE und der Prozesskraft FP) beispielsweise lediglich in Gravitationsrichtung. Das Transportsegment 2 ist daher vorzugsweise so in einer von der horizontalen Lage abweichenden Lage angeordnet, dass die Kraftkomponente FSH1 der elektromagnetisch erzeugten Schwebekraft FS in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 (Fig.5b-5e Kraftkomponente FSx in X-Richtung) größer ist, als die Kraftkomponente FSH2 der Schwebekraft FS in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 (Fig.5d+5e Kraftkomponente FSy in Y-Richtung; in Fig.5b+5c existiert keine Kraftkomponente FSH2 in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 bzw. FSy in Y-Richtung, da das Transportsegment 2 nur um die Y- Achse geneigt ist). Dadurch wird aufgrund der vorteilhaften Orientierung des Transportsegments 2 erreicht, dass die Antriebsspulen AS1 der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 einen größeren Anteil an der Schwebekraft FS erzeugen, als die Antriebsspulen AS2 der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2, wodurch für eine Transporteinrichtung 1 mit einer geneigten (nicht-horizontalen) Einbausituation des Transportsegments 2 ein besonders effizienter Betrieb erreicht werden kann.

In den dargestellten Beispielen, in denen die Prozesskraft FP abgesehen von der Objekt- Gewichtskraft des Objekts O keine extern auf die Transporteinheit TE wirkende Arbeitsprozesskraft beinhaltet, bedeutet das, dass der Neigungswinkel a um die Y-Achse und/oder der Neigungswinkel ß um die X-Achse und/oder der Drehwinkel g um die Z-Achse so festgelegt sind, dass die Gravitationsrichtung (hier Z-Richtung) möglichst mit der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 des Transportsegments 2 übereinstimmt. Vorteilhafterweise wird die Neigung (Winkel a, ß, g) des Transportsegments 2 dabei so festgelegt, dass die Kraftkomponente FSH1 der Schwebekraft FS in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 zumindest 5%, vorzugsweise zumindest 10%, besonders bevorzugt zumindest 20% größer ist, als die Kraftkomponente FSH2 der Schwebekraft FS in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H1 . Die Effizienz des Betriebs der Transporteinrichtung 1 kann damit zumindest bis zu einem gewissen Grad steigen, je größer die Kraftkomponente FSH1 Schwebekraft FS in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 relativ zur Kraftkomponente FSH2 der Schwebekraft FS in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2 ist. Wenn die Schwebekraft FS vollständig in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 liegt, entspricht dies beispielsweise der Anordnung gemäß Fig.5c, also einer Neigung des Transportsegments 2 in einem Neigungswinkel a=90° nur um die Y- Achse. Dabei sind allerdings auch die Ohm’schen Verluste der Antriebsspulen AS1 , AS2 zu berücksichtigen, die im Betrieb der Transporteinrichtung 1 auftreten und die proportional dem Quadrat der elektrischen Spulenströme sind. Wenn beispielsweise die gesamte oder annähernd die gesamte Schwebekraft FS von den Antriebsspulen AS1 der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 aufgebracht wird (wie z.B. in der Anordnung gemäß Fig.5c), dann sind die Spulenströme in den Antriebsspulen AS1 relativ hoch im Vergleich zu den Spulenströmen in den Antriebsspulen AS2 der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2. Das kann bedeuten, dass, obwohl die Belastungskraft FB im Wesentlichen vollständig in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 wirkt, die Effizienz der Transporteinrichtung 1 nicht oder nur in geringem Maße erhöht werden kann, weil die Ohm'schen Verluste in den Antriebsspulen ASi überproportional steigen. Für einen möglichst effizienten Betrieb der Transporteinrichtung kann es daher vorteilhaft sein, die Neigung des Transportsegments 2 im Sinne der Erfindung zu Gunsten der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 festzulegen, allerdings nur bis zu einem gewissen Grad. Daraus ist ersichtlich, dass die Festlegung einer vorteilhaften Neigung des Transportsegments 2 auch von der konkreten konstruktiven Ausgestaltung der Antriebsspulen AS1 , AS2 abhängt. Die Festlegung einer bestimmten Neigung liegt somit je nach Anwendungsfall im Ermessen des Fachmanns.

In Fig.6 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.la 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.6 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.la 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.6 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.6 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 mH1 , 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 gilt natürlich auch für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.6, weshalb auf eine detaillierte Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird. Der aus den vier Transportsegmente 2 bestehende Stator ist daher vorzugsweise so in einer von einer horizontalen Lage abweichenden Lage angeordnet, dass eine Kraftkomponente der im Betrieb der Transporteinrichtung 1 auf die Transporteinheit TE wirkenden Belastungskraft FB in der ersten Hauptbewegungsrichtung H1 größer ist, als eine Kraftkomponente der Belastungskraft FB in der zweiten Hauptbewegungsrichtung H2. Wenn die Belastungskraft FB beispielsweise lediglich die Gewichtskraft FG der Transporteinheit TE und ggf. die Objekt-Gewichtskraft eines transportierten Objekts O beinhaltet, könnten die Transportsegmente 2 in Fig.6 beispielsweise so angeordnet sein, dass die erste Hauptbewegungsrichtung H1 einem Winkel von 90°±45° zur Horizontalen steht. Wenn die Belastungskraft auch eine Arbeitsprozesskraft beinhaltet kann sich je nach Größe und Richtung der Arbeitsprozesskraft natürlich auch eine andere vorteilhafte Anordnung der Transportsegmente 2 ergeben.