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Die Erfindung betrifft eine Schwenkmechanik zur zweiachsigen Nachführung von Objekten bei paralleler Orientierung der nachzuführenden Objekte. Insbesondere können solartechnische Empfänger eingesetzt werden.
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Zum typischen Stand der Technik gehören astronomische und solartechnische Einheiten. Dies sind unter anderem Solareinrichtungen, die der Einstrahlungsrichtung entsprechend ausgerichtet werden sollen, wie zum Beispiel Parabolspiegel, Heliostaten und photovoltaische Einheiten. Die Schwenkmechanik kann auch zum Nachführen von astronomischen Geräten (Teleskopen, Antennen), zum Ausgleich der Erddrehung, benutzt werden. Auch im Maschinen- und Gerätebau sind Anwendungsmöglichkeiten gegeben, wenn mehrere Gegenstände einem Objekt, das sich auf einer Bahn bewegt, nachzuführen sind oder synchron zueinander bewegt werden sollen. Beispiele hierfür sind Bearbeitungs-, Montage-, Transport-, Kennzeichnungs- oder Messgeräte, die auf Objekte wirken, die sich auf einer Bahn bewegen. Es können zum Beispiel Werkzeuge, Werkstücke, Greifer, Stellvorrichtungen oder andere Geräte sich bewegenden Objekten (z. B. Werkstücke, Werkzeuge, Behälter) nachgeführt oder für verfahrenstechnische Anwendungen ausgerichtet werden.
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Wegen des Aufwandes für die Nachführung werden Solareinrichtungen häufig, unter Verzicht eines erheblichen Mehrertrags, fest montiert. Die bekannten Nachführeinrichtungen werden vor allem eingesetzt, um strahlungskonzentrierende Systeme der Einstrahlungsrichtung entsprechend auszurichten. Auch herkömmliche Photovoltaikanlagen werden durch aufwendige und kostspielige Unterbaukonstruktionen dem Sonnenverlauf nachgeführt, um ihren Ertrag zu optimieren. Die durch äußere Einwirkungen entstehenden Belastungen, insbesondere durch Wind, sind der Grund dafür, dass die bei Nachführungen verwendeten Schwenkmechaniken äußerst stabil und somit sehr kostspielig konstruiert sind. Aufwendige Verankerungen sind notwendig, um ein Umkippen großer zweiachsiger Nachführsysteme für Solarempfänger durch Wind zu verhindern. Wenn ein Strahlungsempfänger um eine Achse drehbar ist, die parallel zur Erdachse liegt (parallaktische Montierung), kann der Strahlungsempfänger durch eine einfache Drehung mit der Winkelgeschwindigkeit von 15 Grad pro Stunde dem Sonnenstand nachgeführt werden. Diese Montierung ist auch bei Teleskopen gebräuchlich. Entsprechend der jahreszeitlich unterschiedlichen Bahn der Sonne wird die Neigung des Strahlungsempfängers zur Achse in größeren Zeitabständen korrigiert. Diese Nachführung ist einfach in seiner Wirkungsweise, sie verlangt jedoch eine aufwendige Konstruktion, weil die Drehachse entsprechend dem Breitengrad des Aufstellungsortes schräg montiert ist. Bei Solaranlagen mit einachsiger Nachführung wurde deshalb oft auf eine senkrechte oder waagrechte Lagerung ausgewichen, unter Verzicht auf einen Teil der nutzbaren Energie. Auch die Verwendung von zwei Achsen, einer vertikalen Achse und eine horizontalen Achse, mit Einzelsteuerung der Bewegungen um die Achsen, ist bekannt. Diese Nachführung verlangt jedoch aufwendige technische Maßnahmen zur Kippung um die horizontale Achse. Bei sehr schweren Teleskopen wurde die parallaktische Montierung ebenfalls verlassen und eine Lagerung mit vertikaler und horizontaler Achse verwendet.
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Für Nachführungen oder Ausrichtungen im Maschinen- und Gerätebau, beispielsweise bei Robotern mit Einzelsteuerung der Bewegungen um mehrere Achsen, ergeben sich Probleme bei schweren nachzuführenden Geräten mit hohen Genauigkeitsanforderungen, weil die Auslegung für große Tragfähigkeit und hohe Steifigkeit zu aufwendigen Konstruktionen führt.
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An bekannte, zweiachsige Schwenkmechaniken werden meistens Anforderungen gestellt, die mit den herkömmlichen Mitteln unvollständig oder nur mit großem Aufwand erfüllt werden können und somit oft unwirtschaftlich sind.
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Aus der
DE 10 2004 005 350 A1 ist eine Vorrichtung zum Nachführen von Solarmodulen mit mehreren Trägereinheiten bekannt. An jeder Trägereinheit sind mehrere Solarmodule so angebracht, dass diese über eine Hebelanordnung, die mindestens ein Zugelement umfasst, um eine Schwenkachse verschwenkbar sind. Die, durch das erste Zugelement bewirkten Hebelkräfte verschwenken die Solarmodule in die erste Richtung und das zweite Zugelement bewirkt ein verschwenken in die entgegengesetzte Richtung.
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Bei der in der
DE 10 2004 018 151 A1 angegebenen Erfindung sind mehrere Wellen nebeneinander angeordnet und werden durch einen ersten Motor angetrieben. Auf jeder Welle sind je drei Solarmodule abgestützt. Die Nachführung der Solarmodule erfolgt in der ersten Richtung über die Drehbewegung der angetriebenen Wellen. An jeder Welle ist jeweils ein axial bewegliches Schubgestänge gelagert, welches über je einen Kurbeltrieb mit einem Solarmodul verbunden ist. Über einen zweiten Motor wird das Schubgestänge in axialer Richtung verschoben und so über den Kurbeltrieb ein verschwenken der Solarmodule bewirkt.
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Der hier angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flache Bauweise für eine zweiachsige Schwenkmechanik bereit zu stellen, die mit möglichst geringem Aufwand herstell- und betreibbar ist, sowie in einfacher Weise den jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Anordnung durch die Merkmale des Anspruchs 1, des Anspruchs 2 oder des Anspruchs 3. Weiterführungen und Ausbildungen sind in den Unteransprüchen formuliert.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Schwenkmechanik geeignet ist, die Objekte auf beliebigen Bahnen zu bewegen und nicht nur auf einer bogenförmigen Bahn, wie es häufig für astronomische oder solare Anwendungen vorgeschlagen wird. Durch die Anordnung mehrerer kleiner Objekte, die im Verband, synchron, durch nur zwei verhältnismäßig kleine Stellmotoren zweiachsig nachgeführt werden, ergeben sich gegenüber den standardisierten Nachführungen einzelner großer Objekt mit im Verhältnis gleichgroßer nachzuführender Fläche zahlreiche Vorteile: Die Anwendung auf schrägem – (auf Hausdächern) und senkrechtem – (an Fassaden) Untergrund ist möglich. Geringer Windwiderstand macht aufwendige und kostspielige Verankerungen am Untergrund überflüssig. Die erfindungsgemäße Schwenkmechanik benötigt, aufgrund ihrer flachen und somit wenig Momente erzeugenden Bauweise, nur verhältnismäßig schwache Stellmotoren, die, im Verhältnis zu den bei herkömmlichen Nachführungen eingesetzten Stellmotoren, viel Weniger Strom benötigen. Durch eine belüftete Abdeckung ist die erfindungsgemäße Schwenkmechanik vor äußerlicher Einwirkung geschützt und daher auch in schwieriger Umgebung (z. B. in staubiger Umgebung) nahezu wartungsfrei einsetzbar.
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Zur Vereinfachung der Darstellung werden im Folgenden als nachzuführende Objekte Solarzellen genannt. Die Schwenkmechanik ist jedoch prinzipiell für alle Einrichtungen anwendbar, bei denen Objekte parallel und simultan auf einer gemeinsamen Bahn um eine erste Achse drehbar und um eine zweite Achse schwenkbar auszurichten und nachzuführen sind.
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Besondere Merkmale der Schwenkmechanik können einzeln oder gemeinsam verwirklicht sein. Diese Merkmale sollen kurz aufgezählt werden.
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Der erste Objektträger ist drehbar oder nicht drehbar und nicht linear verschiebbar. Der zweite Objektträger ist drehbar und linear verschiebbar. Er ist von einem Linearantrieb und von einem Drehantrieb beaufschlagbar gelagert. Diese Konstruktion kann auch im umgedrehten Verhältnis zueinander ausgebildet sein, wobei der erste Objektträger drehbar oder nicht drehbar und linear verschiebbar ist und der zweite Objektträger drehbar und nicht linear verschiebbar ist.
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Die Lagerverbindungen zwischen Tragarm und erstem oder zweitem Objektträger können in zwei Varianten ausgebildet sein, wobei eine gelenkige Linearführung des Tragarms jeweils immer an einem der beiden Objektträger auszubilden ist und eine „einfache” gelenkige Lagerverbindung an einem anderen.
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Die erste Lagerverbindung am ersten Objektträger kann als Drehgelenk und die zweite Lagerverbindung am zweiten Objektträger als gelenkige Linearführung ausgebildet sein. Oder die erste Lagerverbindung kann am ersten Objektträger als gelenkige Linearführung und die zweite Lagerverbindung am zweiten Objektträger als Drehgelenk ausgebildet sein.
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Die gelenkige Linearführung kann beispielsweise als Langloch im Tragarm ausgebildet sein, in dem ein, an einem der Objektträger befestigter, als Stift ausgebildeter Mitnehmer verschiebbar läuft.
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Der erste Objektträger kann als Rohr ausgebildet sein und koaxial in einem ebenfalls als Rohr ausgebildeten zweiten Objektträger liegen.
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Die einfachste Ausführung der Erfindung besteht darin, dass nur eine Schwenkmechanik vorhanden ist, so dass nur eine einzige Reihe von Objekten von der Schwenkmechanik beaufschlagt wird. Die erweiterte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass parallel zu einer einzigen Schwenkmechanik mindestens eine weitere Schwenkmechanik vorhanden ist, die gleichartig zur ersten Schwenkmechanik ausgebildet ist. Hierzu reicht es aus, die für das Ausrichten der ersten Schwenkmechanik vorhandenen motorischen Antriebe für das Drehen und das Schwenken, über eine Transmission des Drehantriebs und über eine Transmission des Linearantriebs, ebenfalls zum Schwenken und Drehen der parallelen Schwenkmechaniken einzusetzen. Es reichen dann zwei Antriebe für die zweiachsige Nachführung eines mehrreihigen Objektverbandes aus.
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Die Tragarme stehen untereinander in einer festen Lagebeziehung. Diese kann so sein, dass sie parallel zueinander stehen oder die Lagebeziehung kann derart sein, dass die Oberflächen der Objekte parallel zueinander liegen.
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Die Schwenkmechanik sollte automatisch gesteuert sein, wobei sich zwei Alternativen anbieten, eine erste automatische Steuerung, die über eine Messeinrichtung, die den Einstrahlungswinkel der Sonne bestimmt, verfügt, und eine andere automatische Steuerung, die über eine uhr- und kalendergesteuerte Regeleinheit nach Tages- und Jahreszeit verfügt.
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Die Schwenkmechanik kann mit einer transparenten Abdeckung versehen sein, so dass die Anordnung mindestens windgeschützt aufgestellt ist. Bei einer vollständigen Abdeckung der gesamten Anordnung kann eine Belüftung erforderlich sein.
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Schematische Darstellungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den Figuren im Einzelnen dargestellt. Wobei die Figuren zeigen:
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1 schematische Darstellung der Schwenkmechanik,
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2 eine Ansicht auf den äußeren Rand der Schwenkmechanik und den Linearantrieb,
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3a und 3b zwei Schnittdarstellungen der Schwenkmechanik,
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4 eine erste Ansicht des Schwenkantriebs in paralleler Anordnung,
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5 eine zweite Ansicht des Schwenkantriebs in paralleler Anordnung,
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6 eine Ansicht der Schwenkmechanik und des Linearantriebs in paralleler Anordnung,
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7 Schnittdarstellung einer alternativen Lagerung im Getriebeschlitten,
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8 Schnittdarstellung bei einer weiteren alternativen Ausführung (Linearbewegung des Außenrohrs) und
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9 Gesamtansicht einer transparent abgedeckten Anordnung.
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Der Kern der Erfindung ist in der 1 schematisch dargestellt, mit der die Schwenkmechanik erläutert wird. Die Prinzipskizze (1) zeigt den Aufbau einer Schwenkmechanik für zwei, in einer linearen Reihe angeordneter, Objekte (96). Die Anordnung ist auf einer Unterlage (70) oder auf einem Fundament befestigt. Die Unterlage (70) kann horizontal oder geneigt gegen die Erdoberfläche angeordnet sein (z. B. bei der Montage auf Schrägdächern) oder auch senkrecht zur Erdoberfläche stehen (z. B. bei der Montage an Fassaden). Der Kern der Schwenkmechanik besteht aus zwei parallel angeordneten, langgestreckten Objektträgern (82, 84), wobei der erste Objektträger (82) in einer von den Lagern (52, 53) des zweiten Objektträgers (84) definierten Drehachse liegt (koaxial). Die Objektträger (82, 84) können stangenförmig oder als Rohre (wie in 2 bis 10) ausgebildet sein. Für die prinzipielle Betrachtung spielt der Querschnitt der langgestreckten Objektträger (82, 84) keine Rolle.
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Gegenüber der schematischen Darstellung der 1 werden in der Darstellung der weiteren Figuren nunmehr Konstruktionen mit Objektträger (82, 84) aus zwei koaxial angeordneten Rohren angesprochen. Der erste Objektträger (82) und der zweite Objektträger (84) sind gegeneinander über zugehörige, motorische Anriebe (10, 50) linear verschiebbar gelagert. Als Objekte (96) werden nunmehr Solarzellen, Parabolspiegel oder auch Fresnel-Linsen betrachtet. Die Größe der Solarzellen kann die übliche Herstellgröße von 10 × 10 cm oder 12 × 12 cm sein.
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Jeder Tragarm (92) ist an beiden Objektträgern (82, 84) befestigt, wobei eine erste Lagerverbindung (83) am ersten Ende (87) des Tragarms (92) liegt und eine zweite Lagerverbindung (88) zwischen dem ersten Ende (87) und dem Befestigungspunkt (95) des Tragarms (92) liegt.
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In einer der beiden Lagerverbindungen (83, 88) des Tragarms (92) muss, zusätzlich zu einer Drehlagerung, eine Längsverschiebung des Tragarms (92) möglich sein (in 3a durch ein Langloch (93) mit Stift realisiert). In welchem der beiden Lagerverbindungen (83, 88) eine zusätzliche Längsverschiebung des Tragarms (92) möglich ist, kann variieren. Beide Alternativen führen zum erfindungsgemäßen Ergebnis.
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Die erste Lagerverbindung (83) befindet sich in der Drehachse (86) (3a). Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Längserstreckung des ersten Objektträgers (82) ist in 3b als Kurbelwelle ausgebildet, so dass diese Konstruktion zu einer anderen ersten Lagerverbindung (83), unterhalb oder oberhalb, parallel zur Drehachse (86) führt.
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Der erste Objektträger (82) muss jedoch für den Linearantrieb (10) im Lager (12) (2 und 3a), koaxial zu der Lagerung (52, 53) des zweiten Objektträgers (84), in einer gemeinsamen Drehachse (86) gelagert sein. Bei der Drehbewegung (51) behält das Lager (12) seine Position stets bei, da Linearbewegung (11) und Drehbewegung (51) am Lager (12) voneinander abgekoppelt sind.
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Durch gezielte Drehbewegung (51) des zweiten Objektträgers (84) werden die Tragarme (92) und mit ihnen die Objekte (96) um die Drehachse (86) bewegt und lassen sich somit um die erste Achse der Nachführung ausrichten. Durch gezielte Linearbewegung (11) des ersten Objektträgers (82) gegen den zweiten Objektträger (84) werden die Tragarme (92) und mit ihnen die Objekte (96) geschwenkt und somit um die zweite Achse (y-y in 3a) der Nachführung ausgerichtet.
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Es ist anzumerken, dass es von der Ausbildung der ersten Lagerverbindung (83) am ersten Objektträger (82) abhängt, ob der erste Objektträger (82) bei der Drehbewegung (51) des zweiten Objektträgers (84) mit gedreht wird oder nicht. Die erste Lagerverbindung (83) kann als doppelgelenkige Verbindung (verdrehbares Gelenk auf dem ersten Objektträger (82)) ausgeführt sein (in 7 dargestellt), so dass sich der erste Objektträger (82) bei der Drehbewegung (51) nicht mit bewegt und somit das Lager (12) für den Linearantrieb (10) durch eine feste Einspannung (12') am Getriebeschlitten (14) ersetzt werden kann.
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Es ist anzumerken, dass die Linearbewegung (11) für die Schwenkung des Tragarms (92) um die zweite Achse (y-y) nicht zwingend über den ersten Objektträger (82) erfolgen muss, sondern sie auch über den zweiten Objektträger (84) eingeleitet werden kann (dargestellt in 8), so dass nicht der erste Objektträger (82) gegen den zweiten Objektträger (84) verschoben wird, sondern der zweite Objektträger (84) gegen den ersten Objektträger (82) (dargestellt in 8). Die Erfindung soll somit nicht auf die Linearführung allein am ersten Objektträger (82) eingeschränkt sein.
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Die Lagerung der Objektträger (82, 84) erfolgt in mindestens zwei oder, wie in 3a dargestellt, drei Lagern (12, 90, 91) für die Linearbewegung (11) und in zwei Lagern (52, 53) für die Drehbewegung (51). Die Lager (90, 91), die den ersten Objektträger (82) bei der Linearbewegung (11) in seiner Bewegung führen (in 3a als Gleitlagerhülse dargestellt), können koaxial in die Lager (52, 53) für die Drehbewegung (51) integriert werden.
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Die einfachste Ausführung der Erfindung besteht darin, dass nur eine Schwenkmechanik vorhanden ist, so dass nur eine einzige Reihe von Objekten (96) von der Schwenkmechanik beaufschlagt wird. Die erweiterte Ausführung der Erfindung besteht darin, dass parallel zu einer einzigen Schwenkmechanik mindestens eine weitere Schwenkmechanik vorhanden ist, die gleichartig zur ersten Schwenkmechanik ausgebildet ist (erkennbar in den 4, 5, 6 und 9). Hierzu reicht es aus, die erwähnten motorischen Antriebe (10, 50) ebenfalls für das Schwenken und Drehen der parallelen Schwenkmechaniken einzusetzen, so dass zwei Antriebe für die zweiachsige Nachführung eines mehrreihigen Objektverbandes ausreichen. Der Linearantrieb (10) wird über die gemeinsame Webe (24) an die parallelen Schwenkmechaniken vermittelt. Die Drehmechanik wird über die Transmission-Hebelarm(62)-Schubstangen(64)-Verbindung vermittelt.
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Die Objekte (96) hegen in einem Rahmen (94) und sind dort befestigt. Der Rahmen (94) ist in 3a, senkrecht (δ = 90°) zum Tragarm (92) angebracht. Es kann jedoch konstruktiv sinnvoll sein, den Rahmen (94) des Objektes (96) mit einem dem Neigungswinkel der Unterlage (70) gegen die Erdoberfläche (zum Beispiel bei der Montage auf Schrägdächern) angepassten Befestigungswinkel (δ) am Tragarm (92) anzuordnen.
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Es kann sinnvoll sein, den Befestigungswinkel (δ) von der geografischen Breite des Standorts abhängig einzustellen, wobei als Ausgangsstellung gewählt werden kann, dass die Objekte (96) bei einem bestimmten Tag des Jahres (mittags) senkrecht zur Sonne ausgerichtet sind. Die Wahl der Grund- oder Mittelstellung der Schwenkmechanik und die des Befestigungswinkels (δ) kann der Fachmann aus Solarstrahlungsdaten des Aufstellungsortes ermitteln und einrichten.
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Des Weiteren kann es sinnvoll sein, den Befestigungswinkel (δ) so zu wählen, dass der notwendige Bewegungsradius des Tragarms (92) reduziert wird. Der Tragarm (92) kann in diesem Fall kürzer sein, was eine insgesamt flachere Konstruktion möglich macht.
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Bei der Wahl des Befestigungswinkels (δ) ist darauf zu achten, dass die Abstände der Objekte (96) im Objektverband untereinander so zu wählen sind, dass die durch einen Befestigungswinkel (δ) < 90° gesteigerte Schattenbildung berücksichtigt ist.
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Zu erwähnen ist noch, dass es sinnvoll sein kann, die Drehachse(n) (86) der Schwenkmechanik(en) in Nord-Süd-Richtung zu positionieren, um die Bewegungsabläufe der zweiachsigen Nachführung zu optimieren (siehe auch 9).
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Als Grundstellung der Objekte (96) kann eine Stellung definiert werden, in der der Tragarm (92) senkrecht zur Drehachse (86) der Schwenkmechanik steht. Der Schwenkbereich überstreicht dann ausgehend von dieser Grundstellung in beiden Schwenkrichtungen (Schwenkwinkel h) einen Bereich von ca. 60°, welcher dadurch begrenzt sein kann, dass die Rahmen (94), in denen die Objekte (96) gefasst sind, in Berührung mit der Schwenkmechanik kommen. Der mögliche Schwenkbereich wird somit von der Geometrie der Objekte (96), dem Befestigurigswinkel (δ) und der Länge des Tragarms (92), sowie der Dimensionierung der Konstruktion begrenzt. Der Bereich der Drehbewegung (51) ist ähnlich wie der der Schwenkbewegung von der Geometrie der Schwenkmechanik abhängig. In 1 ist die Drehbewegung (51) durch den Drehwinkel (γ) angedeutet.
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Es ist möglich und sinnvoll, die Lagerverbindung (siehe Länge des Langlochs (93) beispielsweise in 3a) so zu dimensionieren, dass der Schwenkbereich eingegrenzt ist und es somit zu keiner Kollision des Rahmens (94) mit der Schwenkmechanik kommt. Es kann außerdem auch im Lager (12) (siehe Getriebeschlitten (14) in 3a) ein Stopperelement die Bewegung des ersten Objektträgers (82) einschränken und somit eine Kollision mit der Unterlage (70) vermieden werden.
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Die motorischen Antriebe (10, 50) (beispielsweise ein Motor mit Drehmomentgetriebe (26)) sitzen ebenfalls auf der Unterlage (70), auf der die gesamte erfindungsgemäße Schwenkmechanik aufgebaut ist. Der elektrische Antrieb der Elektromotoren kann aus einer unabhängigen Energiequelle bezogen werden oder auch selbst aus der Leistung der Solarzellen gespeist sein. Die Verkabelung (30) der Elektromotoren erfolgt über elektrische Leitungen (6).
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Der Linearantrieb (10) bewegt linear den ersten Objektträger (82) gegen den linear nicht verschiebbaren zweiten Objektträger (84). Der erste Objektträger (82) ist in einem Lager (90) koaxial, linear verschiebbar zum zweiten Objektträger (84) gelagert, wobei über ein Zahnstangengetriebe (20) ein Getriebeschlitten (14) angetrieben wird. Der Getriebeschlitten (14) wird durch zwei Führungsschienen (16) auf der Unterlage (70) seitlich geführt, wodurch die beiden Lager (12) den ersten Objektträger (82) in der Linearbewegung (11) mitnehmen. Der erste Objektträger (82) ist in den Lagern (12) des Getriebeschlittens (14) drehbar beweglich.
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Die Linearbewegung (11) des ersten Objektträgers (82) durch den Linearantrieb (10) bewirkt eine Hebelbewegung am Tragarm (92), an dem das Objekt (96) angebracht ist. Dadurch verkürzt oder verlängert sich der Abstand zwischen der ersten Lagerverbindung (83) und der zweiten Lagerverbindung (88) (Langloch (93), Steuerstift), je nach Bewegungsrichtung und Ausgangsstellung. Die Hebelwirkung erzeugt am anderen Ende des Tragarms (92), an dem der Rahmen (94) für das Objekt (96) fixiert ist, die gewünschte Schwenkbewegung (Schwenkwinkel h) um die zweite Achse (y-y). Die Drehung um die Drehachse (86) der Schwenkmechanik wird durch Drehbewegung (51) des Außenrohrs (84) von einem Drehantrieb (50) erzeugt, wodurch sich der Tragarm (92) und mit ihm auch das an ihm fixierte Objekt (96) um die Drehachse (86) dreht.
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Der Tragarm (92) wird (in 3a) an seinem unteren Ende von einem Mitnehmerstift gehalten, wobei der Mitnehmerstift sich am Ort der gemeinsamen Drehachse (86) der beiden Rohre befindet. Mit der Linearbewegung (11) des ersten Objektträgers (82) bleibt der Mitnehmerstift in jeder Position der Schwenkmechanik in der Drehachse (86) (3a), oder wie in 3b dargestellt auf einer Parallelen (86a) zu der Drehachse (86). Die zweite Lagerverbindung (88) des Tragarms (92) wird durch einen Steuerstift gebildet, der etwa am Außendurchmesser (84a) des zweiten Objektträgers (84) angebracht ist und den Tragarm (92) in einem Langloch (93) durchdringt.
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Erkennbar in 4 und 5 ist, dass durch die Drehbewegung (51) des zweiten Objektträgers (84) über den Drehantrieb (50) alle Objekte (96) simultan durch eine Hebelarm(62)-Schubstangen(64)-Verbindung mit bewegt werden.
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Die 4, 5 und 6 zeigen je eine Ansicht auf eitre Ecke der erfindungsgemäßen Schwenkmechanik, mit unterschiedlichen Stellungen der Objekte (96), in geschwenkter und gedrehter Position. Mehrere Schwenkmechaniken sind parallel angeordnet. Alle tragen ebenfalls eine Reihe von Objekten (96). Die 6 zeigt, dass der Linearantrieb (10) von einem Elektromotor (mit einem Drehmomentgetriebe (26)) realisiert wird.
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An einem der freien Enden (60) jeden zweiten Objektträgers (84) ist je ein Hebelarm (62) befestigt, der in 4 nach unten, zur Unterlage (70) hin, zeigt, Zwischen den Hebelarmen (62) ist je eine Schubstange (64) angeordnet, so dass die Drehbewegung (51) des motorisch angetriebenen zweiten Objektträgers (84) auf alle weiteren parallel liegenden zweiten Objektträger (84) übermittelt wird.
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In den 7 und 8 sind weitere Ausführungen der Erfindung aufgeführt.
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In der 7 ist der Getriebeschlitten (14) für den Linearantrieb (10) fest mit dem ersten Objektträger (82) verbunden (12'). Der erste Objektträger (82) ist nicht drehbar. Das erste Ende (87) des Tragarms (92) ist über ein Gelenk mit einer Hülse (83'), die den ersten Objektträger (82) lose umfasst, verbunden. Die Hülse (83') lässt nur Dreh- aber keine Linearbewegungen (11) auf dem ersten Objektträger (82) zu. Der erste Objektträger (82) wird bei Drehbewegung (51) des zweiten Objektträgers (84) somit nicht mit bewegt. Die Linearbewegung (11) des ersten Objektträgers (82) wird über die Hülse (83') und die gelenkige Verbindung auf den Tragarm (92) übertragen und erzeugt die Hebelwirkung für die Auslenkung des Tragarms (92). Bei der Rotation des zweiten Objektträgers (84) wird somit der erste Objektträger (82) nicht mit bewegt. Somit werden die Bewegungsabläufe der beiden Nachführachsen (86 und y-y) nicht, wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform in den Lagern (12), wie in 1 bis 4, getrennt, sondern in der gelenkigen Hülse (83'). Ein Unterschied dieser Ausführung liegt darin, dass die Hülse (83') den notwendigen Abstand zwischen dem ersten (82) und dem zweiten Objektträger (84) vergrößert, was eine dickere Rohrkonstruktion zur Folge hat. Außerdem ist für jede Tragarm (92)-erster Objektträger(82)-Verbindung jeweils eine eigene Hülse (83') nötig, so dass in der Summe mehrere gelenkige Hülsenverbindungen eingesetzt werden müssen. Dieses Ausführungsbeispiel soll zeigen, dass anstelle der Lagerverbindungen (83, 88) oder Hülsen (83') auch beliebig anders geartete gelenkige Verbindungen ausgeführt sein können.
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In der 8 ist der Getriebeschlitten (14), für den Linearantrieb (10), über zwei Kugellager (12.1) mit dem zweiten Objektträger (84) verbunden. Der erste Objektträger (82) ist an seinen äußeren Enden drehbar gelagert (12''). In dieser Ausführung ist der zweite Objektträger (84) mit dem Linearantrieb (10) beaufschlagt. Die Bewegungsabläufe der beiden Nachführachsen (86 und y-y) werden in dieser Ausführung in dem Kugellager (12.1) des Getriebeschlittens (14) und in dem Lager (12'') des ersten Objektträgers (82) von einander getrennt.
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In 9 ist eine Gesamtansicht einer Schwenkmechanik mit einer transparenten Abdeckung (75) gezeichnet. Auf der Unterlage (70) sind fünf Reihen einer Schwenkmechanik angeordnet, die jeweils 6 Objekte (96) tragen. Die Schwenkmechaniken werden jeweils durch fünf Objektträgeranordnungen (82, 84) gebildet und von zwei motorischen Antrieben (10, 50), für das Schwenken und für das Drehen, in Bewegung gesetzt. Es ist angedeutet, dass die Achsen der Schwenkmechaniken in Südrichtung (S) liegen und dass somit die tägliche Bewegung der Objekte (96) um einen Winkel (α) (in der horizontalen Ebene) östlich und westlich der Südrichtung vollzogen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Linearantrieb
- 11
- Linearbewegung
- 12
- Lager
- 12.1
- Kugellager
- 12'
- feste Einspannung
- 12''
- Lager
- 14
- Getriebeschlitten
- 16
- Führungsschienen
- 20
- Zahnstangengetriebe
- 21
- Zahnstange
- 22
- Zahnrad
- 24
- Welle
- 26
- Drehmomentgetriebe
- 28
- Motorhalterung auf Fundament,
- 30
- Verkabelung
- 50
- Drehantrieb
- 51
- Drehbewegung
- 52, 53
- Lager
- 54
- Motorhalterung
- 56
- Riementrieb
- 57', 57''
- Treibrad, Aufnahmerad
- 58
- Lagergehäuse
- 60
- Endabschnitte des zweiten Objektträgers
- 62
- Hebelarm
- 64
- Schubstange
- 70
- Unterlage
- 73
- Luftstromeinlass
- 74
- Luftstromauslass
- 75
- transparente Abdeckung
- 82
- erster Objektträger
- 82a
- Oberkante des ersten Objektträgers
- 83, 83'
- erste Lagerverbindung, Hülse
- 84
- zweiter Objektträger
- 84a
- Außendurchmesser des zweiten Objektträgers
- 86
- Drehachse
- 86a
- Parallele zur Drehachse (86)
- 87
- erstes Tragarmende
- 88
- zweite Lagerverbindung
- 90, 91
- Lager
- 92
- Tragarm
- 93
- Langloch
- 94
- Rahmen
- 95
- Befestigungspunkt des Tragarms
- 96
- Objekte
- 98
- elektrische Leitung Solarzelle
- y-y
- zweite Achse
- α
- Winkel
- h
- Schwenkwinkel Drehwinkel
- δ
- Befestigungswinkel