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WO2025262033A1 - Motormodul für ein lineares transportsystem und lineares transportsystem - Google Patents

Motormodul für ein lineares transportsystem und lineares transportsystem

Info

Publication number
WO2025262033A1
WO2025262033A1 PCT/EP2025/066879 EP2025066879W WO2025262033A1 WO 2025262033 A1 WO2025262033 A1 WO 2025262033A1 EP 2025066879 W EP2025066879 W EP 2025066879W WO 2025262033 A1 WO2025262033 A1 WO 2025262033A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
circuit board
motor module
motor
drive
elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/EP2025/066879
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Brinkmann
Matthias Pauli
Andreas Sinzenich
Jan Achterberg
Marc HEGSELMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beckhoff Automation GmbH and Co KG
Original Assignee
Beckhoff Automation GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beckhoff Automation GmbH and Co KG filed Critical Beckhoff Automation GmbH and Co KG
Publication of WO2025262033A1 publication Critical patent/WO2025262033A1/de
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00—Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2211/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to measuring or protective devices or electric components
    • H02K2211/03—Machines characterised by circuit boards, e.g. pcb

Definitions

  • the invention relates to a motor module for a linear transport system.
  • the invention further relates to a linear transport system.
  • Linear transport systems are known from the prior art, each comprising at least one moving unit, a stationary unit with a guide rail for guiding the moving unit, and a linear motor for driving the moving unit along the guide rail, wherein the linear motor comprises a stator and a rotor, wherein the stator has several motor modules arranged stationary along the guide rail, each of which has several drive coils, wherein the rotor is arranged on the moving unit and comprises several magnets.
  • a motor module for a magnetic linear motor of a linear transport system comprising a motor module housing, a drive coil arrangement for providing a drive magnetic field of the magnetic linear motor, and control electronics for controlling the motor module, wherein the motor module housing defines a longitudinal direction, a transverse direction perpendicular to the longitudinal direction, and an effective direction of the motor module perpendicular to the longitudinal and transverse directions, wherein the drive coil arrangement and the control electronics are arranged within the motor module housing, wherein the drive coil arrangement comprises at least one coil core unit with a plurality of yoke elements and a plurality of drive coils arranged around the yoke elements, wherein magnetic field directions of the drive magnetic fields of the drive coils are defined via extension directions of the yoke elements, wherein the extension directions of the yoke elements are aligned along the effective direction, wherein the drive coils are spaced apart from each other along the longitudinal direction, wherein the control electronics comprise a control circuit board arrangement with at least a
  • a drive coil arrangement with a plurality of drive coils and control electronics of the motor module comprising a control circuit board arrangement with at least a first circuit board and a second circuit board, are arranged within a motor module housing.
  • the first and second circuit boards of the control circuit board arrangement are each arranged substantially parallel to a direction of action of the drive coil arrangement.
  • the direction of action of the drive coil assembly corresponds to the primary field direction of the stator magnetic fields generated by energizing the drive coils of the drive coil assembly.
  • the direction of action of the drive coil assembly defines a direction of action for the motor module.
  • first and second circuit boards of the control circuit board assembly can be positioned next to the drive coil assembly with respect to the direction of operation and spaced apart from the drive coil assembly. This distance between the circuit boards of the control circuit board assembly and the drive coils of the drive coil assembly protects the first and second circuit boards of the control circuit board assembly and the control electronics components mounted on them from heat generated by the current flowing through the drive coils.
  • the influence of the stator magnetic fields of the energized drive coils on the control components of the circuit boards can be reduced or avoided.
  • the circuit boards of the control circuit board assembly at least partially around the drive coil assembly. This, in turn, allows for a space-saving arrangement of the control electronics and the drive coil assembly within the motor module housing.
  • the distance between the circuit boards and the drive coils of the drive coil assembly can be maximized as much as possible.
  • control circuit board arrangement further comprises a third circuit board and a fourth circuit board, wherein the third circuit board is oriented substantially parallel to the first circuit board and the fourth circuit board is oriented substantially parallel to the second circuit board, and wherein the drive coil arrangement is arranged between the first circuit board and the third circuit board and between the second circuit board and the fourth circuit board.
  • This design offers the technical advantage of allowing additional control electronics components to be arranged within the motor module housing via the third and fourth circuit boards of the control board assembly.
  • the third circuit board is essentially parallel to the first, and the fourth is essentially parallel to the second.
  • the first through fourth circuit boards are arranged around the drive coil assembly. This arrangement allows for a space-saving configuration of the control board circuit boards within the motor module housing. By arranging the circuit boards of the control circuit board assembly around the drive coils of the drive coil assembly, the distances between the circuit boards of the control circuit board assembly and the drive coils of the drive coil assembly can be maximized.
  • the circuit boards are electrically connected to each other in pairs via electrical connecting elements.
  • the electrical connecting elements comprise flexible connecting elements.
  • the relative orientation of the individual circuit boards of the control board assembly can be adjusted to match the desired arrangement of the circuit boards within the motor module housing.
  • This variable alignment of the individual circuit boards of the control board assembly relative to each other is particularly advantageous during the manufacturing process of the motor module.
  • the electrical connecting elements comprise rigid connecting elements.
  • the rigid connecting elements between the circuit boards of the control board assembly enable a robust connection between the circuit boards. Furthermore, the rigid connecting elements of the control board assembly provide mechanical stiffness, which contributes to the robustness of the control board assembly.
  • the drive coils are electrically contacted on the first circuit board and/or the third circuit board.
  • control components of the control electronics which are formed on the circuit boards of the control circuit board arrangement, can be directly controlled by the drive coils of the drive coil arrangement.
  • control circuit board arrangement further comprises a coil contacting circuit board, wherein the drive coils are each electrically connected to the coil contacting circuit board, and wherein the drive coils are electrically contacted to the first circuit board via the coil contacting circuit board.
  • the coil contact circuit board connected to the drive coils of the drive coil assembly thus enables simplified contacting of the drive coils of the drive coil assembly with the corresponding circuit boards of the control circuit board assembly.
  • the motor module further comprises at least one magnetic sensor element, wherein the at least one magnetic sensor element is arranged on the second circuit board and/or on the fourth circuit board.
  • a position detection system is integrated within the motor module via the magnetic sensor element formed on the second or fourth circuit board of the control circuit board assembly.
  • the at least one magnetic sensor element can detect the rotor magnetic fields of the drive magnet elements of the moving units of the linear transport system, and based on this, position and/or speed determinations of the moving units of the linear transport system can be performed.
  • the motor module further comprises at least one safety module, wherein the at least one safety module is arranged on the second circuit board and/or the fourth circuit board and is electrically connected to the at least one magnetic sensor element, and wherein the at least one safety module is configured to determine a position and/or a speed of the moving unit of the linear transport system based on sensor values of the at least one magnetic sensor element.
  • a safety detection system can be integrated into the motor module via at least one safety module.
  • Safety functions of the linear transport system can be monitored via the at least one safety module, which is associated with, i.e., electrically connected to, at least one magnetic sensor element and is configured to perform position and/or speed determinations of the moving unit detected by the magnetic sensor element relative to the stationary unit of the linear transport system, based on the sensor values of the magnetic sensor element.
  • the safety module can be configured to transmit motion states of the detected moving units based on the sensor values of the magnetic sensor element, and to check whether these motion states of the moving units comply with predefined safety criteria of the linear transport system.
  • the determined motion states of the moving units can be assessed as unsafe or as posing a safety risk if the position and/or speed values of the detected moving unit, calculated by the safety module on the sensor values of the at least one magnetic sensor element, reach or exceed predefined limit values for position and/or speed.
  • the at least one safety module can also initiate the execution of safety functions by the motor module.
  • These safety functions can, for example, include controlling the drive coils in such a way that the speed of the moving unit is reduced and/or the movement of the moving unit is stopped and/or the moving unit is held in a predefined position.
  • the functionality of the motor module can thus be extended via at least one safety module and the associated safety monitoring.
  • At least one magnetic sensor element is designed as a Hall sensor.
  • control circuit board arrangement further comprises a fifth circuit board, wherein the fifth circuit board is electrically connected to the second circuit board, wherein a fifth normal direction of the fifth circuit board is oriented essentially parallel to the direction of action of the motor module, and wherein at least one radio antenna element is formed on the fifth circuit board.
  • This radio antenna element enables data communication between the motor module and a moving unit of the linear transport system based on wireless data communication.
  • At least one radio antenna element is designed as a near-field communication antenna element.
  • the coil core unit comprises a base element connected to the yoke elements, wherein the base element is connected to the motor module housing.
  • the yoke elements of the coil core unit can improve or increase the homogeneity and/or magnetic field strength of the stator magnetic fields generated by energizing the drive coils.
  • These yoke elements are made of a metallic material.
  • a linear transport system is provided with a stationary unit, at least one moving unit, at least one guide rail and a magnetic linear motor, wherein the magnetic linear motor comprises a stator formed on the stationary unit and at least one rotor formed on the at least one moving unit, wherein the stator comprises a plurality of motor modules arranged on the stationary unit along the at least one guide rail according to one of the preceding embodiments, wherein the rotor of the moving unit comprises a plurality of drive magnet elements.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a linear transport system according to one embodiment
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a motor module of the linear transport system according to one embodiment
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a drive coil arrangement of a motor module of the linear transport system according to one embodiment
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a control circuit board arrangement of control electronics of a motor module of the linear transport system according to one embodiment
  • Fig. 5 shows a further schematic representation of the control circuit board arrangement of the control electronics of a motor module of the linear transport system according to a further embodiment
  • Fig. 6 shows a further schematic representation of the control circuit board arrangement of the control electronics of a motor module of the linear transport system according to a further embodiment.
  • the same reference symbols can be used for elements with the same effect in the following. It may be unnecessary to describe these elements again for each figure. Nevertheless, these elements with the same effect can be provided accordingly in all embodiments.
  • Fig. 1 shows a schematic top view of a linear transport system 200.
  • the linear transport system 200 comprises a stationary unit 201, at least one movable unit 203, at least one guide rail 205 for guiding the at least one movable unit 203 and a linear motor 207 for driving the movable unit 203 along the guide rail 205.
  • the linear motor 207 comprises a stator 209 and at least one rotor 211.
  • the stator 209 is formed on the stationary unit 201, and the at least one rotor 211 is formed on the at least one moving unit 203.
  • the stator 209 is arranged adjacent to the guide rail 205 on the stationary unit 201 and has several motor modules 100 arranged stationary along the guide rail 205.
  • Each of the motor modules 100 comprises a motor module housing 101 and at least one drive coil arrangement 103 with a plurality of drive coils 111 arranged in the motor module housing 101.
  • Stator magnetic fields can be generated by the motor modules 100 by energizing the drive coils 111.
  • the at least one rotor 211 formed on the at least one movable unit 203 comprises a plurality of drive magnet elements 213.
  • a rotor magnetic field can be generated for each moving unit 203 via the drive magnet elements 213 of the rotor 211.
  • the moving units 203 can be moved along the guide rail 205 of the stationary unit 201 via a magnetic interaction between the stator magnetic fields of the motor modules 100 of the stator 209 of the stationary unit 201 and the rotor magnetic fields of the rotors 211 of the moving units 203.
  • the drive magnet elements 213 of the respective rotor 211 are explicitly shown only for one of the two exemplary moving units 203.
  • FIG 1 shows, by way of example, three motor modules 100 of the stator 209 spaced apart from each other along the guide rail 205.
  • each motor module 100 comprises three drive coils 111, which are arranged along a longitudinal axis.
  • the tung L of each motor module 100 are arranged at a distance from one another.
  • the number of motor modules 100 and drive coils 111 shown is merely exemplary and is not intended to limit the present invention.
  • motor modules 100 can be arranged on the stationary unit 201, depending on the length of the stationary unit 201.
  • the motor modules 100 can comprise a different size and a different number of drive coils 111 than shown in Fig. 1.
  • Fig. 1 shows a section of a stationary unit 201 with three motor modules 100 and two movable units 203, each with a rotor 211.
  • One of the motor modules 100 is partially obscured by a movable unit 203 in Fig. 1.
  • the motor modules 100 each further comprise a plurality of magnetic sensor elements 133.
  • the magnetic sensor elements 133 can detect the rotor magnetic fields of the rotors 211 of the moving units 203. This allows the positions and/or velocities of the moving units 203 relative to the stationary unit 201 to be determined.
  • the magnetic sensor elements 133 are designed as magnetic field sensors, for example as 1D Hall sensors, 2D Hall sensors, or 3D Hall sensors.
  • each motor module 100 has two magnetic sensor elements 133 at opposite ends.
  • the motor modules 100 can have more or fewer magnetic sensor elements 133 at different locations.
  • the motor modules 100 comprise, in addition to the drive coils 111, further components which are not fully shown in Fig. 1 for the sake of clarity.
  • Figs. 2 to 5 For a detailed description of the motor modules 100, reference is made to the description of Figs. 2 to 5.
  • the multiple motor modules 100 of the stator 209 are spaced apart from one another along a longitudinal axis LA of the stator 209 on the stationary unit 201.
  • the multiple motor modules 100 are spaced apart from one another by gaps 219.
  • the motor modules 100 each have a coil length LM, wherein the adjacently positioned drive coils 111 of a motor module 100 each form a coil length LM.
  • the rotor 211 has a rotor length LL.
  • the area between the drive coils 111 of two adjacent motor modules 100 has a gap length Ls, where the gap 219 is formed in this area. In the area that forms the gap length Ls, in addition to the gap 219, further elements of the motor modules 100 can also be arranged.
  • the rotor length LL preferably corresponds to n times the sum of the coil length LM and the gap length Ls.
  • the rotor length LL can therefore be determined using the formula
  • n a natural number.
  • the concept of n-fold therefore also includes, in particular, that the rotor length corresponds to the sum of the coil length and the gap length.
  • the rotor length LL were at least equal to the gap length Ls. This is possible because the drive coils 111 of the motor modules 100 can also exert repulsive forces on the drive magnet elements 213 when the rotor 211 is no longer positioned above the motor module. In particular, the rotor length can then be determined using the formula
  • Ls Ls is given, which specifies a minimum length of the runner.
  • the gap 219 between the motor modules 100 allows for the elimination of motor modules 100 and, in particular, drive coils 111 on the stationary unit 201 along the length of the guide rail 205.
  • the gap length Ls can vary in different areas of the stationary unit 201.
  • the gap 219 can be enlarged or reduced in certain areas of the stationary unit 201. If necessary, the gap 219 can also be omitted completely.
  • a magnetic element 213 of the rotor 211 must always be within the effective range of at least one drive coil 111 of a stator 209.
  • the motor modules 100 can also be arranged directly adjacent to each other on the stationary unit 201 without a gap 219.
  • an application 215 is arranged on each of the movable units 203.
  • other applications 215 are also possible.
  • the linear transport system 200 further comprises a control unit 217, which is connected via a connecting line 221 to the stationary unit 201 and the motor modules 100 of the stator 209.
  • the control unit 217 can be used to control the motor modules 100 to energize the drive coils 111 and thereby generate the stator magnetic fields to move the movable units 203 along the guide rail 205.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a top view of a motor module 100 of the stator 209 of the linear transport system 200 according to one embodiment.
  • the motor module 100 comprises a motor module housing 101 and a drive coil assembly 103 arranged in the motor module housing 101.
  • the drive coil assembly 103 comprises three drive coils 111: a first drive coil 111-1, a second drive coil 111-2, and a third drive coil 111-3.
  • the drive coil assembly 103 is arranged centrally in the motor module housing 101.
  • the motor module housing 101 defines a longitudinal direction L, a transverse direction Q arranged perpendicular to the longitudinal direction L and an effective direction W arranged perpendicular to the longitudinal direction L and transverse direction Q.
  • the three drive coils 111 of the drive coil arrangement 103 are spaced apart from each other relative to the longitudinal direction L of the motor module 100.
  • the drive coils 111 are designed with a substantially rectangular cross-sectional area, having a short side 155 and a correspondingly longer side 157.
  • the drive coil arrangement 103 also has a substantially rectangular cross-sectional area and comprises a longitudinal extension 179 arranged parallel to the longitudinal direction L and a transverse extension 177 arranged parallel to the transverse direction Q.
  • the transverse extension 177 corresponds to the long side 157 of the drive coils. 111.
  • the longitudinal extent 179 corresponds to the totality of the short sides 155 of the three drive coils 111 arranged at intervals along the longitudinal direction L.
  • the longitudinal extent 179 of the drive coil arrangement 103 is larger than the transverse extent 177.
  • the transverse dimension 177 of the drive coil arrangement 103 can be larger than the longitudinal dimension 179, or the transverse dimension 177 and the longitudinal dimension 179 of the drive coil arrangement can be the same size.
  • the drive coil arrangement 103 comprises, in addition to the multiple drive coils 111, a coil core unit 107 with a plurality of yoke elements 109.
  • the individual drive coils 111 are arranged around the yoke elements 109.
  • the yoke elements 109 are integrally connected to a base element 141 of the coil core unit 107 and extend along the direction of action W.
  • the drive coil arrangement 103 is fixed to the motor module housing 101 of the motor module 100 via the base element 141.
  • the drive coils 111 of the drive coil arrangement 103 are arranged in the motor module housing 101 such that a primary field direction of the stator magnetic fields generated by energizing the drive coils 111 is essentially parallel to the direction of action W of the motor module 100.
  • the motor module 100 comprises, in addition to the drive coil arrangement 103, a control electronics unit 105.
  • the control electronics unit 105 is formed in the motor module housing 101 and comprises a control circuit board arrangement 113.
  • the control circuit board arrangement 113 comprises at least a first circuit board 115 and a second circuit board 117.
  • the first circuit board 115 is arranged essentially parallel to the longitudinal direction L, while the second circuit board 117 is arranged parallel to the transverse direction Q. Furthermore, the first circuit board 115 and the second circuit board 117 are aligned such that a first normal direction N1 of the first circuit board 115 and a second normal direction N2 of the second circuit board 117 are each positioned perpendicular to the direction of action W of the motor module 100. Accordingly, the first circuit board 115 and the second circuit board 117 are positioned essentially parallel to the direction of action W.
  • control circuit board arrangement 113 further comprises a third circuit board 119 and a fourth circuit board 121.
  • the third circuit board 119 The fourth circuit board 121 is arranged parallel to the first circuit board 115, and the fourth circuit board 121 is aligned parallel to the second circuit board 117.
  • the third normal direction N3 of the third circuit board 119 is oriented oppositely to the first normal direction N1 of the first circuit board 115, and the fourth normal direction N4 of the fourth circuit board 121 is oriented oppositely to the second normal direction N2 of the second circuit board 117.
  • the first to fourth circuit boards 115, 117, 119, 121 are arranged around the drive coil assembly 103, so that the drive coil assembly 103 is positioned between the first circuit board 115 and the third circuit board 119 and between the second circuit board 117 and the fourth circuit board 121.
  • the first to fourth circuit boards 115, 117, 119, 121 are connected in pairs via electrical connecting elements 123.
  • An electrical connection between the circuit boards 115, 117, 119, 121 of the control circuit board arrangement 113 is established via the electrical connecting elements 123.
  • the connecting elements 123 between the first to fourth circuit boards 115, 117, 119, 121 are designed as flexible connecting elements 125.
  • control circuit board assembly 113 further comprises a connecting circuit board 147.
  • the connecting circuit board 147 is positioned parallel to the transverse direction Q and connects the first circuit board 115 and the third circuit board 119.
  • the connection of the connecting circuit board 147 to the first and third circuit boards 115, 119 is made via rigid connecting elements 127.
  • the rigid connecting elements 127 can, for example, be implemented by plug connectors.
  • the drive coils 111 of the drive coil arrangement 103 are electrically connected to the first circuit board 115.
  • the electrical connection of the drive coils 111 to the first circuit board 115 is effected via a coil contact circuit board 129.
  • the individual drive coils 111 are each electrically connected to the coil contact circuit board 129.
  • the coil contact circuit board 129 is in turn electrically connected to the first circuit board 115.
  • the coil contact circuit board 129 is oriented along the longitudinal direction L of the motor module 100.
  • the motor module 100 further comprises two power connection elements 131, a first power connection element 131-1 and a second power connection element 131-2.
  • the motor module 100 can be connected to a power supply via the power connection elements 131.
  • the power connection elements 131 can also include data connection elements, not shown in Fig. 2, which enable the integration of the motor module 100 into a data communication network of the linear transport system 200.
  • the two power connection elements 131 are electrically connected to the third circuit board 119.
  • status indicator elements 175 are also provided on the third circuit board 119.
  • the operating status of the motor module 100 can be visually indicated via the status indicator elements 175.
  • the third circuit board 119 is also electrically connected to a grounding conductor 143.
  • the grounding conductor 143 provides electrical grounding for the components of the control electronics 105.
  • a magnetic sensor element 133 is formed on both the second circuit board 117 and the fourth circuit board 121.
  • a first magnetic sensor element 133-1 is arranged on the second circuit board 117, and a second magnetic sensor element 133-2 is arranged on the fourth circuit board 121.
  • the magnetic sensor elements 133 detect the rotor magnetic fields of the rotors 211 of the linear motor 207, which are formed on the moving units 203 of the linear transport system 200.
  • the rotor magnetic fields are generated by the drive magnet elements 213 of the various moving units 203.
  • the rotor magnetic fields of the drive magnet elements 213 can be detected via the magnetic sensor elements 133 of the motor module 100.
  • the rotor magnetic fields of the rotors 211 of the linear motor 207 can be determined based on the rotor magnetic fields of the rotors 211 of the linear motor 207, i.e., the drive magnet elements 213 of the moving units 203.
  • the positions and/or speeds of the moving units 203 moving along the guide rail 205 are determined by the imaging sensor values of the magnetic sensor elements 133 of the motor module 100.
  • a safety module 135 is arranged on both the second circuit board 117 and the fourth circuit board 121.
  • a first safety module 135-1 is formed on the second circuit board 117, and a second safety module 135-2 is formed on the fourth circuit board 121.
  • the first safety module 135-1 is associated with the first magnetic sensor element 133-1, i.e., electrically connected, and the second safety module 135-2 is similarly associated with the second magnetic sensor element 133-2.
  • the motor module 100 incorporates a safety monitoring system via the safety modules 135, which allows the safe operation of the linear transport system 200 to be monitored.
  • the safety modules 135 are configured to determine the movement states of the moving units 203 along the guide rail 205 based on the sensor values of the magnetic sensor elements 133.
  • magnetic sensor elements can also be directly incorporated into the safety modules 135 for safety verification.
  • safety components can be designed by means of which the coil currents of the drive coils 111 can be measured in multiple channels in order to ensure the provision of the magnetic force.
  • the motion states include position values and/or speed values of the moving units 203 represented by the sensor values of the magnetic sensor elements 133.
  • the safety modules 135 can also be configured to assess the operating states of the linear transport system 200 based on the determined motion states of the moving units 203.
  • the safety modules 135 can be configured to classify the operating state of the linear transport system 200 as hazardous to safety if positions and/or speeds of the motion states of the moving units 203 determined on the basis of the sensor values of the magnetic sensor elements 133 reach or exceed predefined limit values.
  • the safety modules 135 can be configured to execute or initiate predefined safety functions when the operating state of the linear transport system 200 is classified as a safety-endangering operating state.
  • the safety functions can include, for example, reducing the speed of the moving unit 203, stopping the movement of the moving unit 203, or holding the moving unit 203 in a predefined position.
  • the magnetic sensor elements 133 and the associated safety modules 135 are designed as separate units. Alternatively, the magnetic sensor elements 133 and the corresponding associated safety modules 135 can be implemented in a common design.
  • a larger number of magnetic sensor elements 133 and/or safety modules 135 can also be provided on the second and fourth circuit boards 117, 121.
  • the safety modules 135 can be associated with magnetic sensor elements 133 explicitly dedicated to safety monitoring.
  • the safety modules 135 can be associated with the magnetic sensor elements 133 of the position detection system of the linear transport system 200, which are primarily used to determine the position of the moving units 203 relative to the motor modules 100 of the stationary unit 201.
  • the second circuit board 117 is spaced a distance A1 from the first drive coil 111-1 of the drive coil assembly 103.
  • the fourth circuit board 121 is similarly spaced a distance A2 from the third drive coil 111-3 of the drive coil assembly 103.
  • the first and second circuit board distances A1 and A2 are defined between the respective second circuit board 117 and fourth circuit board 121, respectively, and an outer edge 191 of the respective first drive coil 111-1 and third drive coil 111-3, respectively.
  • the first circuit board spacing A1 and the second circuit board spacing A2 are of equal size.
  • the first and second circuit board spacings A1, A2 ensure that the first and second magnetic sensor elements 133-1, 133-2, respectively, formed on the second circuit board 117 and fourth circuit board 121, are spaced apart from the drive coils 111 of the drive coil arrangement 103 by the respective first and second circuit board spacings A1, A2.
  • the motor module housing 101 has a substantially rectangular shape and comprises two parallel transverse sides 165 and two parallel longitudinal sides 167.
  • cooling fins 169 are formed on each of the two longitudinal sides 167. The cooling fins 169 This can facilitate or improve the heat dissipation from the drive coil assembly 103 and/or the control electronics 105 from the interior of the motor module 100 to the environment.
  • the motor module housing 101 further comprises a sealing element 145.
  • the sealing element 145 is arranged extending along the transverse sides 165 and longitudinal sides 167 of the motor module housing 101.
  • a cover element of the motor module housing 101 is gas-tightly sealed via the cover element by contact with the sealing element 145.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a drive coil arrangement 103 of a motor module 100 of the linear transport system 200 according to one embodiment.
  • the drive coil assembly 103 comprises three drive coils 111-1, 111-2, 111-3, each arranged on the three yoke elements 109-1, 109-2, 109-3 of the coil core unit 107.
  • the first drive coil 111-1 is formed around a first yoke element 109-1.
  • the second drive coil 111-2 is arranged around a second yoke element 109-2, and the third drive coil 111-3 is arranged around a third yoke element 109-3.
  • the yoke elements 109 are each cuboid in shape and have a rectangular cross-sectional area with a long side 153 and a short side 151.
  • the cuboid yoke elements 109 extend along the direction of action W of the motor module 100.
  • the drive coils 111 arranged around the yoke elements 109 also have a substantially rectangular cross-sectional area with a long side 157 and a short side 155.
  • the cross-sectional areas additionally have rounded corners 159.
  • the three yoke elements 109 are integrally connected to the base element 141 of the coil core unit 107.
  • Two fixing elements 149 are also formed on the base element 141.
  • the coil core unit 107 can be connected to the motor module housing 101 via the fixing elements 149.
  • Figure 3 further illustrates the electrical connection of the drive coils 111 to the coil contact circuit board 129 of the control circuit board assembly 113.
  • Each of the drive coils 111 is electrically connected to the coil contact circuit board 129 via at least two ends of the winding wire 163 of the respective drive coil 111.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a control circuit board arrangement 113 of a control electronics 105 of a motor module 100 of the linear transport system 200 according to one embodiment.
  • the first circuit board 115 and the second circuit board 117 are connected to each other via the first connecting element 123-1, the second circuit board 117 and the third circuit board 119 via the second connecting element 123-2, the third circuit board 119 and the fourth circuit board 121 via the third connecting element 123-3, and the second circuit board 117 and the fifth circuit board 137 via the fourth connecting element 123-4.
  • the first to fourth connecting elements 123-1, 123-2, 123-3, 123-4 are designed as flexible connecting elements 125 according to the embodiment shown in Fig. 2.
  • the first to fifth circuit boards 115, 117, 119, 121, 137 are essentially rectangular and have a length 181 and a width 183.
  • the first circuit board 115 has a first length 181-1.
  • the second circuit board 117 has a second length 181-2.
  • the third circuit board 119 has a third length 181-3.
  • the fourth circuit board 121 has a fourth length 181-4.
  • the fifth circuit board 137 has a fifth length 181-5.
  • the first length 181-1 of the first circuit board 115 is less than or equal to the third length 181-3 of the third circuit board 119.
  • the fourth length 181-4 of the fourth circuit board 121 is less than or equal to the second length 181-2 of the second circuit board 117.
  • the first circuit board 115, the second circuit board 117, and the third circuit board 119 each have an identical first width 183-1.
  • the fourth circuit board 121 has a second width 183-2. In the illustrated embodiment, the second width 183-2 corresponds to approximately one-third of the first width 183-1.
  • the fifth circuit board 137 has a third width 183-3.
  • Fig. 5 shows a further schematic representation of the control circuit board arrangement 113 of the control electronics 105 of a motor module 100 of the linear transport system 200 according to a further embodiment.
  • Fig. 5 shows the control circuit board arrangement 113 of Fig. 4 in the installed arrangement of the embodiment in Fig. 2.
  • the connecting webs 161 between the adjacent circuit boards 115, 117, 119, 121, 137 are separated and the flexible connecting elements 125 connecting the respective adjacent circuit boards 115, 117, 119, 121, 137 are bent accordingly such that adjacent circuit boards 115, 117, 119, 121, 137 have an almost right angle to each other.
  • the fifth circuit board 137 is arranged such that a fifth normal direction N5 of the fifth circuit board 137 is aligned parallel to the direction of action W.
  • the flexible connecting elements 125 each have a flexible sheath element 185 and contact elements 187 arranged at the ends of the flexible sheath element 185. Each flexible connecting element 125 is connected via a contact element 187.
  • the contact elements 187 are planar and connected to the respective printed circuit board 115, 117, 119, 121, 137 via an electrically conductive connection.
  • the flexible sheathing elements 185 are designed as flexible surface-covered or wire-shaped bending elements and are electrically conductive with the contacting elements 187. connected.
  • the contacting elements 187 are preferably made of metallic material, while the flexible sheathing elements 185 can be made of an insulating material.
  • the contacting elements 187 can be designed to extend through the sheathing elements 185, while in this embodiment the flexible sheathing elements 185 can be designed as insulating coatings around the contacting elements 187.
  • a radio antenna element 139 is further formed on the fifth circuit board 137. Radio data communication between the motor module 100 and the moving units 203 of the linear transport system 200 is enabled via the radio antenna element 139.
  • the radio antenna element 139 can, for example, be configured as a near-field communication radio antenna element, such as an RFID or NFC antenna.
  • the first circuit board 115 further has circuit board recesses 189 on a longitudinal edge 193.
  • the circuit board recesses 189 allow the coil contact circuit board 129, not shown in Fig. 5, to be fixed in place.
  • the first to fourth electrical connecting elements 123-1 , 123-2, 123-3, 123-4 have different sizes.
  • the first circuit board 115 and the second circuit board 117 are connected, in particular, via two first electrical connecting elements 123-1.
  • the second circuit board 117 and the third circuit board 119 are connected via two adjacent second electrical connecting elements 123-2.
  • the first circuit board 115 and the second circuit board 117 can be connected via a single first connecting element 123-1.
  • the second circuit board 117 and the third circuit board 119 can be connected via a common second electrical connecting element 123-2.
  • the electrical connecting elements 123 can be soldered in particular via the contacting elements 187 on the respective printed circuit boards 115, 117, 119, 121, 137.
  • Fig. 6 shows a further schematic representation of the control circuit board arrangement 113 of the control electronics 105 of a motor module 100 of the linear transport system 200 according to a further embodiment.
  • Fig. 6 shows a top view from the direction of action W of the motor module 100 onto the control circuit board arrangement 113 of the embodiment in Fig. 5.
  • Fig. 6 shows the essentially U-shaped or wave-shaped design of the flexible sheathing elements 185 of the flexible connecting elements 125.
  • Figures 2 to 6 show the motor module 100, the drive coil assembly 103, and the control circuit board assembly 113 of the control electronics 105 in a highly simplified representation.
  • the control electronics 105 are shown in a highly simplified manner, and only selected components of the control electronics 105, such as the control circuit board assembly 113, are explicitly depicted. However, this is not intended to limit the present invention.
  • the control electronics 105 of the motor module 100 comprises all components of the control electronics 105 known from the prior art for motor modules 100 for magnetically operated linear transport systems 200.
  • the drive coil arrangement 103 of a motor module 100 can thus comprise a different number of drive coils 111 than those shown in Figures 1 to 3.
  • the arrangement and design of the drive coils 111 can also differ from the embodiments shown above.
  • the actual arrangement of the circuit boards 115, 117, 119, 121, 137 of the control circuit board arrangement 113 can differ from the embodiments shown in Figures 2 to 6.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Motormodul (100) für einen magnetischen Linearmotor (207) eines linearen Transportsystems (200), wobei das Motormodul (100) ein Motormodulgehäuse (101), eine Antriebsspulenanordnung (103) zum Bereitstellen eines Antriebmagnetfelds des magnetischen Linearmotors (207) und eine Steuerungselektronik (105) zum Steuern des Motormoduls (100) umfasst, wobei die Steuerungselektronik (105) eine Steuerungsleiterplattenanordnung (113) mit wenigstens einer ersten Leiterplatte (115) und einer zweiten Leiterplatte (117) umfasst, wobei eine erste Normalenrichtung (N1) der ersten Leiterplatte (115) und eine zweite Normalenrichtung (N2) der zweiten Leiterplatte (117) jeweils senkrecht zur Wirkrichtung (W) angeordnet sind, und wobei die erste Leiterplatte (115) im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung (L) und die zweite Leiterplatte (117) im Wesentlichen parallel zur Querrichtung (Q) angeordnet sind. Die Erfindung betrifft ferner ein lineares Transportsystem (200).

Description

Beschreibung
Motormodul für ein lineares Transportsystem und lineares Transportsystem
Die Erfindung betrifft ein Motormodul für ein lineares Transportsystem. Die Erfindung betrifft ferner ein lineares Transportsystem.
Die Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2024 117 274.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Aus dem Stand der Technik sind lineare Transportsysteme mit jeweils wenigstens einer beweglichen Einheit, einer stationären Einheit mit einer Führungsschiene zum Führen der beweglichen Einheit sowie einem Linearmotor zum Antreiben der beweglichen Einheit entlang der Führungsschiene bekannt, wobei der Linearmotor einen Stator und einen Läufer umfasst, wobei der Stator mehrere entlang der Führungsschiene stationär angeordnete Motormodule aufweist, welche jeweils mehrere Antriebsspulen aufweisen, wobei der Läufer an der beweglichen Einheit angeordnet ist und mehrere Magnete umfasst.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Motormodul für ein lineares Transportsystem und ein verbessertes lineares Transportsystem bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch das Motormodul und das lineare Transportsystem der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Nach einem Aspekt wird ein Motormodul für einen magnetischen Linearmotor eines linearen Transportsystems bereitgestellt, wobei das Motormodul ein Motormodulgehäuse, eine Antriebsspulenanordnung zum Bereitstellen eines Antriebmagnetfelds des magnetischen Linearmotors und eine Steuerungselektronik zum Steuern des Motormoduls umfasst, wobei das Motormodulgehäuse eine Längsrichtung, eine zur Längsrichtung senkrecht ausgerichtete Querrichtung und eine zur Längsrichtung und Querrichtung senkrecht ausgerichtete Wirkrichtung des Motormoduls definiert, wobei die Antriebsspulenanordnung und die Steuerungselektronik innerhalb des Motormodulgehäuses angeordnet sind, wobei die Antriebsspulenanordnung wenigstens eine Spulenkerneinheit mit einer Mehrzahl von Jochelementen und eine Mehrzahl von um die Jochelemente angeordneter Antriebsspulen umfasst, wobei über Erstreckungsrichtungen der Jochelemente Magnetfeldrichtungen der Antriebsmagnetfelder der Antriebsspulen definiert sind, wobei die Erstreckungsrichtungen der Jochelemente entlang der Wirkrichtung ausgerichtet sind, wobei die Antriebsspulen entlang der Längsrichtung zueinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Steuerungselektronik eine Steuerungsleiterplattenanordnung mit wenigstens einer ersten Leiterplatte und einer zweiten Leiterplatte umfasst, wobei eine erste Normalenrichtung der ersten Leiterplatte und eine zweite Normalenrichtung der zweiten Leiterplatte jeweils senkrecht zur Wirkrichtung angeordnet sind, und wobei die erste Leiterplatte im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung und die zweite Leiterplatte im Wesentlichen parallel zur Querrichtung angeordnet sind.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass ein verbessertes Motormodul für einen magnetischen Linearmotor eines linearen Transportsystems bereitgestellt werden kann. Im erfindungsgemäßen Motormodul sind eine Antriebsspulenanordnung mit einer Mehrzahl von Antriebsspulen und eine Steuerungselektronik des Motormoduls mit einer Steuerungsleiterplattenanordnung mit wenigstens einer ersten Leiterplatte und einer zweiten Leiterplatte innerhalb eines Motormodulgehäuses des Motormoduls angeordnet. Hierbei sind die ersten und zweiten Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung jeweils im Wesentlichen parallel zu einer Wirkrichtung der Antriebsspulenanordnung angeordnet.
Die Wirkrichtung der Antriebsspulenanordnung entspricht hierbei der primären Feldrichtung der durch Bestromung der Antriebsspulen der Antriebsspulenanordnung generierten Statormagnetfelder. Die Wirkrichtung der Antriebsspulenanordnung definiert hierbei eine Wirkrichtung des Motormoduls. Indem die ersten und zweiten Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung im Wesentlichen parallel zur Wirkrichtung und damit verbunden im Wesentlichen parallel zur primären Feldrichtung der Statormagnetfelder angeordnet sind, kann zum einen eine platzsparende Anordnung der Antriebsspulenanordnung und der Steuerungselektronik innerhalb des Motormodulgehäuses erreicht werden.
Darüber hinaus können die ersten und zweiten Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung in Bezug auf die Wirkrichtung neben der Antriebsspulenanordnung positioniert und zur Antriebsspulenanordnung beabstandet angeordnet werden. Durch den Abstand zwischen den Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung und den Antriebsspulen der Antriebsspulenanordnung können die ersten und zweiten Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung und die darauf ausgebildeten Komponenten der Steuerungselektronik vor durch Bestromung der Antriebsspulen bewirkten Wärmeeinflüssen geschützt werden.
Indem die ersten und zweiten Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung parallel zur Feldrichtung der Statormagnetfelder der bestromten Antriebsspulen und in Bezug auf die Wirkrichtung neben den Antriebsspulen angeordnet sind, kann ferner ein Einfluss der Statormagnetfelder der bestromten Antriebsspulen auf die Steuerungskomponenten der Leiterplatten reduziert bzw. vermieden werden. Indem die erste Leiterplatte im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung und die zweite Leiterplatte im Wesentlichen parallel zur Querrichtung des Motormoduls bzw. Motormodulgehäuses angeordnet sind, kann ferner erreicht werden, dass die Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung wenigstens teilweise um die Antriebsspulenanordnung herum angeordnet sind. Hierüber kann wiederum eine platzsparende Anordnung der Steuerungselektronik und der Antriebsspulenanordnung innerhalb des Motormodulgehäuses erreicht werden.
Ferner kann durch die Anordnung der ersten und zweiten Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung um die Antriebsspulenanordnung herum der Abstand zwischen den Leiterplatten und den Antriebsspulen der Antriebsspulenanordnung möglichst maximiert werden.
Hierüber können die magnetischen und/oder wärmebedingten Einflüsse der bestromten Antriebsspulen auf die auf den Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung ausgebildeten Steuerungskomponenten der Steuerungselektronik weiter verringert werden.
Ferner kann durch die Anordnung der Leiterplatten um die Antriebsspulen herum erreicht werden, dass die Antriebsspulen primär über die Spulenkerneinheit direkt mit dem Gehäuse des Motormoduls kontaktiert werden können. Hierdurch kann eine verbesserte Wärmeanbindung der Antriebsspulen an das Gehäuse bewirkt werden, durch die Wärme der Antriebsspulen effektiv von den Antriebsspulen abgeleitet werden kann.
Nach einer Ausführungsform umfasst die Steuerungsleiterplattenanordnung ferner eine dritte Leiterplatte und eine vierte Leiterplatte, wobei die dritte Leiterplatte im Wesentlichen parallel zur ersten Leiterplatte und die vierte Leiterplatte im Wesentlichen parallel zur zweiten Leiterplatte ausgerichtet sind, und wobei die Antriebsspulenanordnung zwischen der ersten Leiterplatte und der dritten Leiterplatte und zwischen der zweiten Leiterplatte und der vierten Leiterplatte angeordnet ist.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass durch die dritte Leiterplatte und die vierte Leiterplatte der Steuerungsleiterplattenanordnung zusätzliche Komponenten der Steuerungselektronik innerhalb des Motormodulgehäuses angeordnet werden können. Hierbei sind die dritte Leiterplatte im Wesentlichen parallel zur ersten Leiterplatte und die vierte Leiterplatte im Wesentlichen parallel zur zweiten Leiterplatte angeordnet. Ferner sind die ersten bis vierten Leiterplatten um die Antriebsspulenanordnung herum angeordnet. Hierüber kann wiederum eine platzsparende Anordnung der Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung im Motormodulgehäuse erreicht werden. Indem die Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung um die Antriebsspulen der Antriebsspulenanordnung herum angeordnet sind, können wiederum die Abstände zwischen den Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung und den Antriebsspulen der Antriebsspulenanordnung maximiert werden.
Hierüber können wiederum die wärmebedingten bzw. magnetischen Einflüsse der bestromten Antriebsspulen auf die auf den Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung angeordneten Komponenten der Steuerungselektronik minimiert bzw. verhindert werden.
Nach einer Ausführungsform sind die Leiterplatten über elektrische Verbindungselemente paarweise elektrisch miteinander verbunden.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass über die elektrische Verbindung zwischen den ersten bis vierten Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung eine elektrische Verbindung der auf den einzelnen Leiterplatten angeordneten Komponenten der Steuerungselektronik ermöglicht ist.
Nach einer Ausführungsform umfassen die elektrischen Verbindungselemente flexible Verbindungselemente.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass durch die flexiblen Verbindungselemente, über die die elektrische Verbindung der einzelnen Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung bewirkt ist, die Winkel zwischen den ersten bis vierten Leiterplatten variiert werden können.
Durch entsprechendes Verbiegen der flexiblen Verbindungselemente kann die relative Ausrichtung der einzelnen Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung zueinander gemäß der gewünschten Anordnung der Leiterplatten innerhalb des Motormodulgehäuses entsprechend angepasst werden. Diese variable Ausrichtbarkeit der einzelnen Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung relativ zueinander ist insbesondere beim Fertigungsprozess des Motormoduls vorteilhaft.
Nach einer Ausführungsform umfassen die elektrischen Verbindungselemente starre Verbindungselemente.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass durch die starren Verbindungselemente zwischen den Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung eine robuste Verbindung der Leiterplatten zueinander ermöglicht ist. Darüber hinaus geben die starren Verbindungselemente der Steuerungsleiterplattenanordnung eine mechanische Steifigkeit, die zur Robustheit der Steuerungsleiterplattenanordnung beiträgt. Nach einer Ausführungsform sind die Antriebsspulen an der ersten Leiterplatte und/oder der dritten Leiterplatte elektrisch kontaktiert.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass über die auf den Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung ausgebildeten Steuerungskomponenten der Steuerungselektronik eine direkte Ansteuerung der Antriebsspulen der Antriebsspulenanordnung ermöglicht ist.
Nach einer Ausführungsform umfasst die Steuerungsleiterplattenanordnung ferner eine Spulenkontaktierungsleiterplatte, wobei die Antriebsspulen jeweils mit der Spulenkontaktierungsleiterplatte elektrisch verbunden sind, und wobei die Antriebsspulen über die Spulenkontaktierungsleiterplatte an der ersten Leiterplatte elektrisch kontaktiert sind.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass über die Spulenkontaktierungsleiterplatte die mit der Spulenkontaktierungsleiterplatte verbundenen Antriebsspulen der Antriebsspulenanordnung einstückig an die ersten und/oder zweiten Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung angeschlossen werden können.
Die mit den Antriebsspulen der Antriebsspulenanordnung verbundene Spulenkontaktierungsleiterplatte ermöglicht somit eine vereinfachte Kontaktierung der Antriebsspulen der Antriebsspulenanordnung mit den entsprechenden Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung.
Dies vereinfacht insbesondere die Fertigung des Motormoduls bzw. den Austausch der Antriebsspulen der Antriebsspulenanordnung bzw. der Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung. Ein umständliches und einzelnes Kontaktieren der einzelnen Antriebsspulen der Antriebsspulenanordnung mit der jeweiligen Leiterplatte der Steuerungsleiterplattenanordnung entfällt somit.
Nach einer Ausführungsform umfasst das Motormodul ferner wenigstens ein Leistungsanschlusselement, wobei das wenigstens eine Leistungsanschlusselement mit der ersten Leiterplatte und/oder mit der zweiten Leiterplatte elektrisch verbunden ist.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass über die entsprechende Kontaktierung der Leistungsanschlusselemente mit den jeweiligen Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung ein Anschluss der auf den Leiterplatten der Steuerungsleiterplattenanordnung angeordneten Steuerungselektronik mit einer Leistungsversorgung des Motormoduls ermöglicht ist. Nach einer Ausführungsform umfasst das Motormodul ferner wenigstens ein Magnetsensorelement, wobei das wenigstens eine Magnetsensorelement an der zweiten Leiterplatte und/oder an der vierten Leiterplatte angeordnet ist.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass über das an der zweiten oder vierten Leiterplatte der Steuerungsleiterplattenanordnung ausgebildete Magnetsensorelement ein Positionsermittlungssystem innerhalb des Motormoduls ausgebildet ist. Über das wenigstens eine Magnetsensorelement können im Betrieb des linearen Transportsystems Läufermagnetfelder von Antriebsmagnetelementen der beweglichen Einheiten des linearen Transportsystems detektiert und hierauf basierend Positions- und/oder Geschwindigkeitsbestimmungen der beweglichen Einheiten des linearen Transportsystems durchgeführt werden.
Nach einer Ausführungsform umfasst das Motormodul ferner wenigstens ein Sicherheitsmodul, wobei das wenigstens eine Sicherheitsmodul an der zweiten Leiterplatte und/oder der vierten Leiterplatte angeordnet und mit dem wenigstens einen Magnetsensorelement elektrisch verbunden ist, und wobei das wenigstens eine Sicherheitsmodul ausgebildet ist, basierend auf Sensorwerten des wenigstens einen Magnetsensorelements eine Position und/oder eine Geschwindigkeit der beweglichen Einheit des linearen Transportsystems zu bestimmen.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass durch das wenigstens eine Sicherheitsmodul ein Sicherheitsermittlungssystem in das Motormodul integriert werden kann. Über das wenigstens eine Sicherheitsmodul, das mit dem wenigstens einen Magnetsensorelement assoziiert, sprich elektrisch verbunden, ist, und das eingerichtet ist, basierend auf den Sensorwerten des Magnetsensorelements Positions- und/oder Geschwindigkeitsbestimmungen der durch das Magnetsensorelement detektierten beweglichen Einheit relativ zur stationären Einheit des linearen Transportsystems durchzuführen, können Sicherheitsfunktionen des linearen Transportsystems überwacht werden.
Insbesondere kann das Sicherheitsmodul ausgebildet sein, basierend auf den Sensorwerten des Magnetsensorelements Bewegungszustände der detektierten beweglichen Einheiten zu übermitteln, und zu überprüfen, ob diese Bewegungszustände der beweglichen Einheiten vordefinierten Sicherheitskriterien des linearen Transportsystems entsprechen.
Beispielsweise können die ermittelten Bewegungszustände der beweglichen Einheiten als unsicher bzw. sicherheitsgefährdend beurteilt werden, falls die durch das Sicherheitsmodul auf den Sensorwerten des wenigstens einen Magnetsensorelements berechneten Positions- und/oder Geschwindigkeitswerte der detektierten beweglichen Einheit vordefinierte Grenzwerte für Position und/oder Geschwindigkeit erreichen bzw. überschreiten. Bei einer derartigen Einstufung der Bewegungszustände der detektierten beweglichen Einheiten können durch das wenigstens eine Sicherheitsmodul ferner die Ausführungen von Sicherheitsfunktionen durch das Motormodul veranlasst werden. Diese Sicherheitsfunktionen können beispielsweise das Ansteuern der Antriebsspulen derart umfassen, dass die Geschwindigkeit der beweglichen Einheit reduziert und/oder die Bewegung der beweglichen Einheit gestoppt und/oder die bewegliche Einheit in einer vordefinierten Position gehalten wird.
Über das wenigstens eine Sicherheitsmodul und die damit verbundene Sicherheitsüberwachung kann somit die Funktionalität des Motormoduls erweitert werden.
Nach einer Ausführungsform ist das wenigstens eine Magnetsensorelement als ein Hallsensor ausgebildet.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass ein robustes und zuverlässiges Magnetsensorelement bereitgestellt werden kann.
Nach einer Ausführungsform umfasst die Steuerungsleiterplattenanordnung ferner eine fünfte Leiterplatte, wobei die fünfte Leiterplatte mit der zweiten Leiterplatte elektrisch verbunden ist, wobei eine fünfte Normalenrichtung der fünften Leiterplatte im Wesentlichen parallel zur Wirkrichtung des Motormoduls ausgerichtet ist, und wobei an der fünften Leiterplatte wenigstens ein Funk-Antennenelement ausgebildet ist.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass über die fünfte Leiterplatte eine weitere Komponente der Steuerungselektronik in Form eines Funk-Antennenelements in das Motormodul integriert werden kann. Über das Funk-Antennenelement ist eine Datenkommunikation zwischen dem Motormodul und einer beweglichen Einheit des linearen Transportsystems basierend auf einer Funk-Datenkommunikation ermöglicht.
Nach einer Ausführungsform ist das wenigstens eine Funk-Antennenelement als ein Nahfeldkommunikations-Antennenelement ausgebildet.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass eine technisch zuverlässige Datenkommunikation ermöglicht ist.
Nach einer Ausführungsform umfasst die Spulenkerneinheit ein mit den Jochelementen verbundenes Basiselement, wobei das Basiselement mit dem Motormodulgehäuse verbunden ist.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass über das Basiselement der Spulenkerneinheit die Antriebsspulenanordnung gesichert am Motormodulgehäuse fixiert werden kann. Durch die Jochelemente der Spulenkerneinheit können die Homogenität und/oder die Magnetfeldstärke der durch Bestromen der Antriebsspulen erzeugten Statormagnetfelder verbessert bzw. erhöht werden. Die Jochelemente der Spulenkerneinheit sind hierbei aus einem metallischen Werkstoff gefertigt.
Nach einem Aspekt wird ein lineares Transportsystem mit einer stationären Einheit, wenigstens einer beweglichen Einheit, wenigstens einer Führungsschiene und einem magnetischen Linearmotor bereitgestellt, wobei der magnetische Linearmotor einen an der stationären Einheit ausgebildeten Stator und wenigstens einen an der wenigstens einen beweglichen Einheit ausgebildeten Läufer umfasst, wobei der Stator eine Mehrzahl von an der stationären Einheit entlang der wenigstens einen Führungsschiene angeordneten Motormodulen nach einer der voranstehenden Ausführungsformen umfasst, wobei der Läufer der beweglichen Einheit eine Mehrzahl von Antriebsmagnetelementen umfasst.
Hierdurch kann der technische Vorteil erreicht werden, dass ein verbessertes lineares Transportsystem mit verbesserten Motormodulen mit den oben beschriebenen technischen Vorteilen bereitgestellt werden kann.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines linearen Transportsystems gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Motormoduls des linearen Transportsystems gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Antriebsspulenanordnung eines Motormoduls des linearen Transportsystems gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Steuerungsleiterplattenanordnung einer Steuerungselektronik eines Motormoduls des linearen Transportsystems gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 5 eine weitere schematische Darstellung der Steuerungsleiterplattenanordnung der Steuerungselektronik eines Motormoduls des linearen Transportsystems gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
Fig. 6 eine weitere schematische Darstellung der Steuerungsleiterplattenanordnung der Steuerungselektronik eines Motormoduls des linearen Transportsystems gemäß einer weiteren Ausführungsform. Im Folgenden können für gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Dabei wird gegebenenfalls davon abgesehen, bei jeder Figur diese Elemente erneut zu beschreiben. Trotzdem können diese gleichwirkenden Elemente in allen Ausgestaltungen entsprechend vorgesehen werden.
Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein lineares Transportsystem 200.
Das lineare Transportsystem 200 umfasst eine stationäre Einheit 201 , wenigstens eine bewegliche Einheit 203, wenigstens eine Führungsschiene 205 zum Führen der wenigstens einen beweglichen Einheit 203 und einen Linearmotor 207 zum Antreiben der beweglichen Einheit 203 entlang der Führungsschiene 205.
Der Linearmotor 207 umfasst einen Stator 209 und wenigstens einen Läufer 211 . Der Stator 209 ist an der stationären Einheit 201 ausgebildet und der wenigstens eine Läufer 211 an der wenigstens einen beweglichen Einheit 203. Der Stator 209 ist zur Führungsschiene 205 benachbart an der stationären Einheit 201 angeordnet und weist mehrere entlang der Führungsschiene 205 stationär angeordnete Motormodule 100 auf.
Jedes der Motormodule 100 umfasst jeweils ein Motormodulgehäuse 101 und wenigstens eine im Motormodulgehäuse 101 angeordnete Antriebsspulenanordnung 103 mit einer Mehrzahl von Antriebspulen 111. Über eine Bestromung der Antriebsspulen 111 sind durch die Motormodule 100 Statormagnetfelder erzeugbar. Der wenigstens eine an der wenigstens einen beweglichen Einheit 203 ausgebildete Läufer 211 umfasst eine Mehrzahl von Antriebsmagnetelementen 213.
Über die Antriebsmagnetelemente 213 des Läufers 211 ist für jede bewegliche Einheit 203 ein Läufermagnetfeld erzeugbar. Über eine magnetische Wechselwirkung zwischen den Statormagnetfeldern der Motormodule 100 des Stators 209 der stationären Einheit 201 mit den Läufermagnetfeldern der Läufer 211 der beweglichen Einheiten 203 können die beweglichen Einheiten 203 entlang der Führungsschiene 205 der stationären Einheit 201 bewegt werden. In Fig. 1 sind nur für eine der zwei beispielhaft dargestellten beweglichen Einheiten 203 die Antriebsmagnetelemente 213 des jeweiligen Läufers 211 explizit dargestellt.
Exemplarisch sind in Fig. 1 drei entlang der Führungsschiene 205 zueinander beabstan- dete Motormodule 100 des Stators 209 dargestellt. Jedes Motormodul 100 umfasst in der gezeigten Ausführungsform jeweils drei Antriebsspulen 111 , die entlang einer Längsrich- tung L des jeweiligen Motormoduls 100 zueinander beabstandet angeordnet sind. Die dargestellte Anzahl der Motormodule 100 und der Antriebsspulen 111 ist lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
An der stationären Einheit 201 kann entsprechend der Länge der stationären Einheit 201 eine beliebige Anzahl von Motormodulen 100 angeordnet sein. Die Motormodule 100 können eine von der in Fig. 1 dargestellten abweichende Größe und eine von der gezeigten Anzahl abweichende Anzahl von Antriebsspulen 111 umfassen.
Beispielhaft für ein erfindungsgemäßes lineares Transportsystem 200 sind in Fig. 1 ein Ausschnitt einer stationären Einheit 201 mit drei Motormodulen 100 und zwei bewegliche Einheiten 203 mit jeweils einem Läufer 211 dargestellt. Eines der Motormodule 100 ist Fig. 1 teilweise von einer beweglichen Einheit 203 verdeckt.
In der gezeigten Ausführungsform umfassen die Motormodule 100 ferner jeweils eine Mehrzahl von Magnetsensorelementen 133. Über die Magnetsensorelemente 133 können die Läufermagnetfelder der Läufer 211 der beweglichen Einheiten 203 detektiert werden. Hierüber können Positionen und/oder Geschwindigkeiten der beweglichen Einheiten 203 relativ zur stationären Einheit 201 ermittelt werden. Hierzu sind die Magnetsensorelemente 133 als Magnetfeldsensoren, beispielsweise als 1 D-Hallsensoren, 2D-Hallsensoren oder 3D-Hallsensoren, ausgebildet.
In der gezeigten Ausführungsform sind in jedem Motormodul 100 jeweils zwei Magnetsensorelemente 133 an einander gegenüberliegenden Enden des Motormoduls 100 ausgebildet. Alternativ können an den Motormodulen 100 auch mehr oder weniger Magnetsensorelemente 133 an verschiedenen Stellen ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß umfassen die Motormodule 100 neben den Antriebsspulen 111 ferner weitere Komponenten, die in Fig. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht vollständig dargestellt sind. Für eine detaillierte Beschreibung der Motormodule 100 wird auf die Beschreibung zu den Fig. 2 bis 5 verwiesen.
In der gezeigten Ausführungsform sind die mehreren Motormodule 100 des Stators 209 entlang einer Längsachse LA des Stators 209 zueinander beabstandet an der stationären Einheit 201 angeordnet. Die mehreren Motormodule 100 sind jeweils durch Spalte 219 zueinander beabstandet. In der gezeigten Ausführungsform weisen die Motormodule 100 jeweils eine Spulenlänge LM auf, wobei die nebeneinander positionierten Antriebsspulen 111 eines Motormoduls 100 jeweils eine Spulenlänge LM ausbilden.
Der Läufer 211 weist eine Läuferlänge LL auf. Der Bereich zwischen den Antriebsspulen 111 zweier benachbarter Motormodule 100 weist eine Spaltlänge Ls auf, wobei der Spalt 219 in diesem Bereich ausgebildet ist. In dem Bereich, der die Spaltlänge Ls ausbildet, können neben dem Spalt 219 auch noch weitere Elemente der Motormodule 100 angeordnet sein.
Die Läuferlänge LL entspricht vorzugsweise einem n-fachen der Summe aus Spulenlänge LM und Spaltlänge Ls. Insbesondere kann also die Läuferlänge LL mit der Formel
LL > n (LM + Ls) berechnet werden, wobei n eine natürliche Zahl ist. Der Begriff des n-fachen umfasst also insbesondere auch, dass die Läuferlänge der Summe aus Spulenlänge und Spaltlänge entspricht.
Im einfachsten Fall würde es aber auch genügen, wenn die Läuferlänge LL mindestens der Spaltlänge Ls entspricht. Dies ist möglich, da die Antriebsspulen 111 der Motormodule 100 auch abstoßende Kräfte auf die Antriebsmagnetelemente 213 ausüben können, wenn der Läufer 211 nicht mehr über dem Motormodul liegt. Insbesondere ist die Läuferlange dann mit der Formel
LL > Ls gegeben, die eine Mindestlänge des Läufers vorgibt.
Durch den Spalt 219 zwischen den Motormodulen 100 können an der stationären Einheit 201 auf der Länge der Führungsschiene 205 Motormodule 100 und insbesondere Antriebsspulen 111 eingespart werden. Entlang der Führungsschiene 205 bestehen somit Bereiche, insbesondere in den Spalten 219 zwischen den Motormodulen 100, in denen keine Antriebsspulen 111 angeordnet sind. Hierdurch kann ein ressourcensparsameres lineares Transportsystem 200 bereitgestellt werden.
Die Spaltlänge Ls kann in verschiedenen Bereichen der stationären Einheit 201 variieren. Beispielsweise kann in Bereichen der stationären Einheit 201 der Spalt 219 vergrößert oder verkleinert werden. Bei Bedarf kann der Spalt 219 auch vollständig entfallen.
In Bereichen entlang der Führungsschiene 205 kann ein Verhältnis zwischen Läuferlänge LL ZU Spulenlänge LM und Spaltlänge Ls von beispielsweise n = 1 zu n = 3 variiert sein. Dies kann erfolgen, wenn in den Spalt 219 weitere Motormodule 100 positioniert werden. Entscheidend für einen sicheren Antrieb der beweglichen Einheit 203 ist insbesondere, dass sich stets ein Magnetelement 213 des Läufers 211 im Wirkbereich mindestens einer Antriebsspule 111 eines Stators 209 befindet. Alternativ können die Motormodule 100 auch ohne Spalt 219 unmittelbar aneinander angrenzend zueinander benachbart an der stationären Einheit 201 angeordnet sein.
In der gezeigten Ausführungsform ist an den beweglichen Einheiten 203 ferner jeweils eine Applikation 215 angeordnet. Über die Applikation 215 können verschiedene Prozesse, wie beispielsweise das Be- und Entladen von zu transportierenden Objekten auf und von der beweglichen Einheit 203, ausgeführt werden. Neben einer Be-/ Entladeapplikation sind auch andere Applikationen 215 möglich.
Das lineare Transportsystem 200 umfasst ferner eine Steuereinheit 217, die über eine Verbindungsleitung 221 mit der stationären Einheit 201 und den Motormodulen 100 des Stators 209 verbunden ist. Über die Steuereinheit 217 können die Motormodule 100 zum Bestromen der Antriebsspulen 111 angesteuert werden und hierüber gesteuert die Statormagnetfelder erzeugt werden, um somit die beweglichen Einheiten 203 entlang der Führungsschiene 205 zu bewegen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Draufsicht eines Motormoduls 100 des Stators 209 des linearen Transportsystems 200 gemäß einer Ausführungsform.
In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Motormodul 100 ein Motormodulgehäuse 101 und eine im Motormodulgehäuse 101 angeordnete Antriebsspulenanordnung 103. Die Antriebsspulenanordnung 103 umfasst in der gezeigten Ausführungsform drei Antriebsspulen 111 , eine erste Antriebsspule 111-1 , eine zweite Antriebsspule 111-2 und eine dritte Antriebsspule 111-3. Die Antriebsspulenanordnung 103 ist zentral im Motormodulgehäuse 101 angeordnet.
Das Motormodulgehäuse 101 definiert eine Längsrichtung L, eine zur Längsrichtung L senkrecht angeordnete Querrichtung Q und eine zur Längsrichtung L und Querrichtung Q senkrecht angeordnete Wirkrichtung W.
In der gezeigten Ausführungsform sind die drei Antriebsspulen 111 der Antriebsspulenanordnung 103 relativ zur Längsrichtung L des Motormoduls 100 zueinander beabstandet angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform sind die Antriebsspulen 111 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsfläche mit einer kurzen Seite 155 der Antriebsspule 111 und einer entsprechend längeren Seite 157 der Antriebsspule 111 ausgebildet.
Die Antriebsspulenanordnung 103 weist ebenfalls eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsfläche auf und umfasst eine zur Längsrichtung L parallel angeordnete Längsausdehnung 179 und eine zur Querrichtung Q parallel angeordnete Querausdehnung 177 auf. Die Querausdehnung 177 entspricht hierbei der langen Seite 157 der Antriebsspulen 111. Die Längsausdehnung 179 entspricht der Gesamtheit der kurzen Seiten 155 der drei entlang der Längsrichtung L zueinander beabstandet angeordneten Antriebsspulen 111.
In der gezeigten Ausführungsform ist die Längsausdehnung 179 der Antriebsspulenanordnung 103 größer ausgebildet als die Querausdehnung 177.
In anderen Ausführungsformen kann die Querausdehnung 177 der Antriebsspulenanordnung 103 größer ausgebildet sein als die Längsausdehnung 179 oder die Querausdehnung 177 und die Längsausdehnung 179 der Antriebsspulenanordnung gleich groß ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß umfasst die Antriebsspulenanordnung 103 neben den mehreren Antriebsspulen 111 ferner eine Spulenkerneinheit 107 mit einer Mehrzahl von Jochelementen 109. Die einzelnen Antriebsspulen 111 sind hierbei um die Jochelemente 109 herum angeordnet. Die Jochelemente 109 sind einstückig mit einem Basiselement 141 der Spulenkerneinheit 107 verbunden und entlang der Wirkrichtung W erstreckt. Über das Basiselement 141 ist die Antriebsspulenanordnung 103 am Motormodulgehäuse 101 des Motormoduls 100 fixiert.
Die Antriebsspulen 111 der Antriebsspulenanordnung 103 sind erfindungsgemäß derart im Motormodulgehäuse 101 angeordnet, dass eine primäre Feldrichtung der durch Bestromung der Antriebsspulen 111 erzeugten Statormagnetfelder im Wesentlichen parallel zur Wirkrichtung W des Motormoduls 100 ausgerichtet ist.
Erfindungsgemäß umfasst das Motormodul 100 neben der Antriebsspulenanordnung 103 ferner eine Steuerungselektronik 105. Die Steuerungselektronik 105 ist im Motormodulgehäuse 101 ausgebildet und umfasst eine Steuerungsleiterplattenanordnung 113. Die Steuerungsleiterplattenanordnung 113 umfasst wenigstens eine erste Leiterplatte 115 und eine zweite Leiterplatte 117.
Die erste Leiterplatte 115 ist hierbei im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung L angeordnet, während die zweite Leiterplatte 117 parallel zur Querrichtung Q angeordnet ist. Die erste Leiterplatte 115 und die zweite Leiterplatte 117 sind ferner derart ausgerichtet, dass eine erste Normalenrichtung N1 der ersten Leiterplatte 115 und eine zweite Normalenrichtung N2 der zweiten Leiterplatte 117 jeweils senkrecht zur Wirkrichtung W des Motormoduls 100 positioniert sind. Die erste Leiterplatte 115 und die zweite Leiterplatte 117 sind dementsprechend im Wesentlichen parallel zur Wirkrichtung W positioniert.
In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Steuerungsleiterplattenanordnung 113 ferner eine dritte Leiterplatte 119 und eine vierte Leiterplatte 121. Die dritte Leiterplatte 119 ist parallel zur ersten Leiterplatte 115 angeordnet und die vierte Leiterplatte 121 ist parallel zur zweiten Leiterplatte 117 ausgerichtet. Die dritte Normalenrichtung N3 der dritten Leiterplatte 119 ist entgegengesetzt parallel zur ersten Normalenrichtung N1 der ersten Leiterplatte 115 orientiert und die vierte Normalenrichtung N4 der vierten Leiterplatte 121 ist entgegengesetzt parallel zur zweiten Normalenrichtung N2 der zweiten Leiterplatte 117 orientiert.
Die ersten bis vierten Leiterplatten 115, 117, 119, 121 sind hierbei um die Antriebsspulenanordnung 103 herum angeordnet, sodass die Antriebsspulenanordnung 103 jeweils zwischen der ersten Leiterplatte 115 und der dritten Leiterplatte 119 und zwischen der zweiten Leiterplatte 117 und der vierten Leiterplatte 121 positioniert ist.
In der gezeigten Ausführungsform sind die ersten bis vierten Leiterplatten 115, 117, 119, 121 jeweils paarweise über elektrische Verbindungselemente 123 verbunden. Über die elektrischen Verbindungselemente 123 ist eine elektrische Verbindung zwischen den Leiterplatten 115, 117, 119, 121 der Steuerungsleiterplattenanordnung 113 bewirkt.
In der gezeigten Ausführungsform sind die Verbindungselemente 123 zwischen den ersten bis vierten Leiterplatten 115, 117, 119, 121 als flexible Verbindungselemente 125 ausgebildet.
In der gezeigten Ausführungsform umfasst die Steuerungsleiterplattenanordnung 113 ferner eine Verbindungsleiterplatte 147. Die Verbindungsleiterplatte 147 ist parallel zur Querrichtung Q positioniert und verbindet die erste Leiterplatte 115 und die dritte Leiterplatte 119. Die Verbindung der Verbindungsleiterplatte 147 mit den ersten und dritten Leiterplatten 115, 119 erfolgt über starre Verbindungselemente 127. Die starren Verbindungselemente 127 können beispielsweise durch Steckverbindungen realisiert sein.
In der gezeigten Ausführungsform sind die Antriebsspulen 111 der Antriebsspulenanordnung 103 mit der ersten Leiterplatte 115 elektrisch verbunden. In der gezeigten Ausführungsform ist die elektrische Verbindung der Antriebsspulen 111 mit der ersten Leiterplatte 115 über eine Spulenkontaktierungsleiterplatte 129 bewirkt.
Die einzelnen Antriebsspulen 111 sind jeweils elektrisch mit der Spulenkontaktierungsleiterplatte 129 verbunden. Die Spulenkontaktierungsleiterplatte 129 ist wiederum elektrisch mit der ersten Leiterplatte 115 verbunden. Die Spulenkontaktierungsleiterplatte 129 ist hierbei entlang der Längsrichtung L des Motormoduls 100 orientiert. In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Motormodul 100 ferner zwei Leistungsanschlusselemente 131 , ein erstes Leistungsanschlusselement 131-1 und ein zweites Leistungsanschlusselement 131-2. Über die Leistungsanschlusselemente 131 ist das Motormodul 100 an eine Leistungsversorgung anschließbar.
Neben der Leistungsversorgung können die Leistungsanschlusselemente 131 ferner Datenanschlusselemente, in Fig. 2 nicht dargestellt, umfassen, über die eine Integration des Motormoduls 100 in ein Datenkommunikationsnetz des linearen Transportsystems 200 ermöglicht ist.
Die beiden Leistungsanschlusselemente 131 sind in der gezeigten Ausführungsform mit der dritten Leiterplatte 119 elektrisch verbunden.
In der gezeigten Ausführungsform sind an der dritten Leiterplatte 119 ferner mehrere Statusleuchtelemente 175 ausgebildet. Über die Statusleuchtelemente 175 kann visuell ein Betriebsstatus des Motormoduls 100 angezeigt werden.
In der gezeigten Ausführungsform ist mit der dritten Leiterplatte 119 ferner eine Erdung 143 elektrisch verbunden. Über die Erdung 143 kann eine elektrische Erdung der Komponenten der Steuerungselektronik 105 bewirkt werden.
In der gezeigten Ausführungsform ist an der zweiten Leiterplatte 117 und der vierten Leiterplatte 121 jeweils ein Magnetsensorelement 133 ausgebildet. An der zweiten Leiterplatte 117 ist ein erstes Magnetsensorelement 133-1 angeordnet und an der vierten Leiterplatte 121 ist ein zweites Magnetsensorelement 133-2 angeordnet. Über die Magnetsensorelemente 133 sind Läufermagnetfelder der an den beweglichen Einheiten 203 des linearen Transportsystems 200 ausgebildeten Läufer 211 des Linearmotors 207 detektier- bar.
Die Läufermagnetfelder werden hierbei durch die Antriebsmagnetelemente 213 der verschiedenen beweglichen Einheiten 203 generiert. Bei Positionierung der beweglichen Einheiten 203 auf der Führungsschiene 205 können über die Magnetsensorelemente 133 des Motormoduls 100 die Läufermagnetfelder der Antriebsmagnetelemente 213 detektiert werden.
Über ein entsprechendes Positionsermittlungssystem des linearen Transportsystems 200, das beispielsweise durch die Steuereinheit 217 des linearen Transportsystems 200 ausgeführt wird, können basierend auf den die Läufermagnetfelder der Läufer 211 des Linearmotors 207, sprich: der Antriebsmagnetelemente 213 der beweglichen Einheiten 203, abbildenden Sensorwerten der Magnetsensorelemente 133 des Motormoduls 100 Positionen und/oder Geschwindigkeiten der entlang der Führungsschiene 205 bewegten beweglichen Einheiten 203 ermittelt werden.
In der gezeigten Ausführungsform ist an der zweiten Leiterplatte 117 und der vierten Leiterplatte 121 ferner jeweils ein Sicherheitsmodul 135 angeordnet. An der zweiten Leiterplatte 117 ist hierbei ein erstes Sicherheitsmodul 135-1 und an der vierten Leiterplatte 121 ist ein zweites Sicherheitsmodul 135-2 ausgebildet. Das erste Sicherheitsmodul 135-1 ist hierbei mit dem ersten Magnetsensorelement 133-1 assoziiert, sprich: elektrisch verbunden, und das zweite Sicherheitsmodul 135-2 ist entsprechend mit dem zweiten Magnetsensorelement 133-2 assoziiert.
Über die Sicherheitsmodule 135 ist im Motormodul 100 ein Sicherheitsüberwachungssys- tem integriert, mittels dessen eine Sicherheit des Betriebs des linearen Transportsystems 200 überwacht werden kann. Die Sicherheitsmodule 135 sind hierbei eingerichtet, basierend auf den Sensorwerten der Magnetsensorelemente 133 Bewegungszustände der entlang der Führungsschiene 205 bewegten beweglichen Einheiten 203 zu ermitteln.
Alternativ können in den Sicherheitsmodulen 135 auch direkt, in Fig. 2 nicht dargestellte, Magnetsensorelemente ausgebildet sein, die zur Sicherheitsüberprüfung verwendet werden.
Ferner können Sicherheitskomponenten ausgebildet sein, mittels denen die Spulenströme der Antriebsspulen 111 mehrkanalig gemessen werden können, um hierüber die Bereitstellung der magnetischen Kraft sichern zu können.
Die Bewegungszustände umfassen hierbei Positionswerte und/oder Geschwindigkeitswerte der durch die Sensorwerte der Magnetsensorelemente 133 abgebildeten beweglichen Einheiten 203. Die Sicherheitsmodule 135 können ferner eingerichtet sein, basierend auf den ermittelten Bewegungszuständen der beweglichen Einheiten 203 die Betriebszustände des linearen Transportsystems 200 zu beurteilen.
Beispielsweise können die Sicherheitsmodule 135 eingerichtet sein, den Betriebszustand des linearen Transportsystems 200 als sicherheitsgefährdend einzustufen, falls Positionen und/oder Geschwindigkeiten der basierend auf den Sensorwerten der Magnetsensorelemente 133 ermittelten Bewegungszustände der beweglichen Einheiten 203 vordefi- nierte Grenzwerte erreichen oder überschreiten.
Die Sicherheitsmodule 135 können ferner eingerichtet sein, bei Einstufung des Betriebszustands des linearen Transportsystems 200 als sicherheitsgefährdenden Betriebszustand entsprechend vordefinierte Sicherheitsfunktionen auszuführen bzw. zu veranlassen. Die Sicherheitsfunktionen können beispielsweise das Reduzieren der Geschwindigkeit der beweglichen Einheit 203, das Stoppen der Bewegung der beweglichen Einheit 203 bzw. das Halten der beweglichen Einheit 203 in einer vordefinierten Position umfassen.
In der gezeigten Ausführungsform sind die Magnetsensorelemente 133 und die assoziierten Sicherheitsmodule 135 als getrennte Einheiten ausgebildet. Alternativ können die Magnetsensorelemente 133 und die entsprechend assoziierten Sicherheitsmodule 135 in einer gemeinsamen Bauform realisiert sein.
Alternativ zur gezeigten Ausführungsform können an den zweiten und vierten Leiterplatten 117, 121 ferner eine größere Anzahl von Magnetsensorelementen 133 und/oder Sicherheitsmodulen 135 ausgebildet sein. Insbesondere können die Sicherheitsmodule 135 mit explizit zur Sicherheitsüberwachung abgestellten Magnetsensorelementen 133 assoziiert sein. Alternativ hierzu können die Sicherheitsmodule 135 mit den Magnetsensorelementen 133 des Positionsermittlungssystems des linearen Transportsystems 200 assoziiert sein, die primär zur Positionsermittlung der beweglichen Einheiten 203 relativ zu den Motormodulen 100 der stationären Einheit 201 verwendet werden.
In der gezeigten Ausführungsform ist die zweite Leiterplatte 117 um einen ersten Leiterplattenabstand A1 zur ersten Antriebsspule 111-1 der Antriebsspulenanordnung 103 be- abstandet. Die vierte Leiterplatte 121 ist entsprechend mit einem zweiten Leiterplattenabstand A2 zur dritten Antriebsspule 111-3 der Antriebsspulenanordnung 103 beabstandet. Die ersten und zweiten Leiterplattenabstände A1, A2 sind hierbei zwischen der jeweiligen zweiten Leiterplatte 117 bzw. vierten Leiterplatte 121 und einer Außenkante 191 der jeweiligen ersten Antriebsspule 111-1 bzw. dritten Antriebsspule 111-3 definiert.
In der gezeigten Ausführungsform sind der erste Leiterplattenabstand A1 und der zweite Leiterplattenabstand A2 gleich groß ausgebildet. Durch die ersten und zweiten Leiterplattenabstände A1, A2 ist gewährleistet, dass die jeweils an der zweiten Leiterplatte 117 und vierten Leiterplatte 121 ausgebildeten ersten und zweiten Magnetsensorelemente 133-1, 133-2 in den jeweiligen ersten und zweiten Leiterplattenabständen A1, A2 zu den Antriebsspulen 111 der Antriebsspulenanordnung 103 beabstandet sind.
Hierüber kann gewährleistet werden, dass die Sensorwerte der Magnetsensorelemente 133 der zweiten Leiterplatte 117 bzw. vierten Leiterplatte 121 nicht durch die Statormagnetfelder der Antriebsspulen 111 der Antriebsspulenanordnung 103 beeinflusst werden.
In der gezeigten Ausführungsform weist das Motormodulgehäuse 101 eine im Wesentlichen rechteckige Form auf und umfasst zwei parallel angeordnete Querseiten 165 und zwei parallel angeordnete Längsseiten 167. In der gezeigten Ausführungsform sind an den beiden Längsseiten 167 jeweils Kühlrippen 169 ausgebildet. Über die Kühlrippen 169 kann ein Wärmeabtransport der Wärme der Antriebsspulenanordnung 103 und/oder der Steuerungselektronik 105 aus dem Inneren des Motormoduls 100 an die Umgebung bewirkt bzw. verbessert werden.
Ferner sind an den Längsseiten 167 jeweils zwei Fixierungsvorrichtungen 171 ausgebildet. Über die Fixierungsvorrichtungen 171 ist das Motormodul 100 an der stationären Einheit 201 des linearen Transportsystems 200 fixierbar. An einer der Längsseiten 167 sind die zwei Leistungsanschlusselemente 131 angeordnet. Die Leistungsanschlusselemente 131 verlaufen somit durch das Motormodulgehäuse 101 hindurch.
In der gezeigten Ausführungsform weist das Motormodulgehäuse 101 ferner ein Dichtungselement 145 auf. Das Dichtungselement 145 ist an den Querseiten 165 und Längsseiten 167 des Motormodulgehäuses 101 entlang verlaufend angeordnet.
In Fig. 2 nicht dargestellt ist ein Deckelelement des Motormodulgehäuses 101. Über das Deckelelement ist das Motormodulgehäuse 101 über Kontaktierung mit dem Dichtungselement 145 gasdicht versiegelt.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsspulenanordnung 103 eines Motormoduls 100 des linearen Transportsystems 200 gemäß einer Ausführungsform.
In Fig. 3 ist die Antriebsspulenanordnung 103 der Ausführungsform in Fig. 2 perspektivisch dargestellt.
Die Antriebsspulenanordnung 103 weist die drei Antriebsspulen 111-1 , 111-2, 111-3 auf, die jeweils auf den drei Jochelementen 109-1 , 109-2, 109-3 der Spulenkerneinheit 107 angeordnet sind. Die erste Antriebsspule 111-1 ist hierbei um ein erstes Jochelement 109-1 herum ausgebildet. Die zweite Antriebsspule 111-2 ist um ein zweites Jochelement 109-2 herum angeordnet, die dritte Antriebsspule 111-3 ist um ein drittes Jochelement 109-3 herum angeordnet.
Die Jochelemente 109 sind jeweils quaderförmig ausgebildet und weisen eine rechteckige Querschnittsfläche mit einer langen Seite 153 und einer kurzen Seite 151 auf. Die quaderförmigen Jochelemente 109 sind entlang der Wirkrichtung W des Motormoduls 100 erstreckt.
Die um die Jochelemente 109 herum angeordneten Antriebsspulen 111 weisen ebenfalls eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsfläche mit einer langen Seite 157 und einer kurzen Seite 155 auf. Die Querschnittsflächen weisen zusätzlich abgerundete Ecken 159 auf. In der gezeigten Ausführungsform sind die drei Jochelemente 109 einstückig mit dem Basiselement 141 der Spulenkerneinheit 107 verbunden. Am Basiselement 141 sind ferner zwei Fixierungselemente 149 ausgebildet. Über die Fixierungselemente 149 ist die Spulenkerneinheit 107 mit dem Motormodulgehäuse 101 verbindbar.
In Fig. 3 ist ferner die elektrische Verbindung der Antriebsspulen 111 mit der Spulenkontaktierungsleiterplatte 129 der Steuerungsleiterplattenanordnung 113 dargestellt. Jede der Antriebsspulen 111 ist über wenigstens zwei Enden des Wicklungsdrahts 163 der jeweiligen Antriebsspule 111 elektrisch mit der Spulenkontaktierungsleiterplatte 129 verbunden.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuerungsleiterplattenanordnung 113 einer Steuerungselektronik 105 eines Motormoduls 100 des linearen Transportsystems 200 gemäß einer Ausführungsform.
In der gezeigten Ausführungsform weist die Steuerungsleiterplattenanordnung 113 neben den ersten bis vierten Leiterplatzen 115, 117, 119, 121 ferner eine fünfte Leiterplatte 137 auf.
Fig. 4 stellt die ersten bis fünften Leiterplatten 115, 117, 119, 121 , 137 der Steuerungsleiterplattenanordnung 113 in einer unverbauten Ausführung dar. In der unverbauten Ausführung sind die ersten bis fünften Leiterplatten 115, 117, 119, 121, 137 einstückig miteinander verbunden und in einer Ebene zueinander angeordnet. Die Leiterplatten 115, 117, 119, 121 , 137 sind jeweils über Verbindungsstege 161 einstückig miteinander verbunden. Zwischen den Verbindungsstegen 161 sind ferner die elektrischen Verbindungselemente 123 ausgebildet.
Gemäß der Ausführungsform in Fig. 2 sind die erste Leiterplatte 115 und die zweite Leiterplatte 117 über das erste Verbindungselement 123-1 , die zweite Leiterplatte 117 und die dritte Leiterplatte 119 über das zweite Verbindungselement 123-2, die dritte Leiterplatte 119 und die vierte Leiterplatte 121 über das dritte Verbindungselement 123-3 und die zweite Leiterplatte 117 und die fünfte Leiterplatte 137 über das vierte Verbindungselement 123-4 miteinander verbunden. Die ersten bis vierten Verbindungselemente 123-1, 123-2, 123-3, 123-4 sind gemäß der Ausführungsform in Fig. 2 als flexible Verbindungselemente 125 ausgebildet.
In der gezeigten Ausführungsform sind die ersten bis fünften Leiterplatten 115, 117, 119, 121 , 137 im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und weisen eine Länge 181 und eine Breite 183 auf. Die erste Leiterplatte 115 weist eine erste Länge 181-1 auf. Die zweite Leiterplatte 117 weist eine zweite Länge 181-2 auf. Die dritte Leiterplatte 119 weist eine dritte Länge 181-3 auf. Die vierte Leiterplatte 121 weist eine vierte Länge 181-4 auf. Die fünfte Leiterplatte 137 weist eine fünfte Länge 181-5 auf. Die erste Länge 181-1 der ersten Leiterplatte 115 ist kleiner/gleich der dritten Länge 181-3 der dritten Leiterplatte 119. Die vierte Länge 181-4 der vierten Leiterplatte 121 ist kleiner/gleich der zweiten Länge 181-2 der zweiten Leiterplatte 117.
Die erste Leiterplatte 115, die zweite Leiterplatte 117 und die dritte Leiterplatte 119 weisen jeweils eine identische erste Breite 183-1 auf. Die vierte Leiterplatte 121 weist eine zweite Breite 183-2 auf. Die zweite Breite 183-2 entspricht in der gezeigten Ausführungsform in etwa einem Drittel der ersten Breite 183-1. Die fünfte Leiterplatte 137 weist eine dritte Breite 183-3 auf.
Nach Ausbildung der flexiblen Verbindungselemente 125 können die Verbindungsstege 161 gebrochen werden und über Biegen der flexiblen Verbindungselemente 125 können die Leiterplatten 115, 117, 119, 121 , 137 in die gewünschte Ausrichtung zueinander gebracht werden.
Fig. 5 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Steuerungsleiterplattenanordnung 113 der Steuerungselektronik 105 eines Motormoduls 100 des linearen Transportsystems 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Fig. 5 zeigt die Steuerungsleiterplattenanordnung 113 der Fig. 4 in der verbauten Anordnung der Ausführungsform in Fig. 2. Gegenüber der Anordnung der Steuerungsleiterplattenanordnung 113 aus Fig. 4 sind in Fig. 5 die Verbindungsstege 161 zwischen den benachbarten Leiterplatten 115, 117, 119, 121 , 137 getrennt und die die jeweiligen benachbarten Leiterplatten 115, 117, 119, 121, 137 miteinander verbindenden flexiblen Verbindungselemente 125 sind entsprechend derart gebogen, dass einander benachbarte Leiterplatten 115, 117, 119, 121, 137 einen nahezu rechten Winkel zueinander aufweisen.
In der gezeigten Ausführungsform ist die fünfte Leiterplatte 137 derart angeordnet, dass eine fünfte Normalenrichtung N5 der fünften Leiterplatte 137 parallel zur Wirkrichtung W ausgerichtet ist.
In der gezeigten Ausführungsform weisen die flexiblen Verbindungselemente 125 jeweils ein flexibles Mantelelement 185 und an den Enden des flexiblen Mantelelements 185 angeordnete Kontaktierungselemente 187 auf. Jedes flexible Verbindungselement 125 ist jeweils über ein Kontaktierungselement 187 verbunden. Die Kontaktierungselemente 187 sind hierbei flächig ausgebildet und über eine elektrisch leitende Verbindung mit der jeweiligen Leiterplatte 115, 117, 119, 121 , 137 verbunden.
Die flexiblen Mantelelemente 185 sind als flexible Flächen behaftete oder drahtförmige Biegeelemente ausgebildet und elektrisch leitend mit den Kontaktierungselementen 187 verbunden. Die Kontaktierungselemente 187 sind vorzugsweise aus metallischem Werkstoff gefertigt, während die flexiblen Mantelelemente 185 aus einem Isolationswerkstoff ausgebildet sein können.
Insbesondere können die Kontaktierungselemente 187 durch die Mantelelemente 185 hindurch verlaufend ausgebildet sein können, während die flexiblen Mantelelemente 185 in dieser Ausführungsform als Isolationsbeschichtungen um die Kontaktierungselemente 187 herum ausgebildet sein können.
In der gezeigten Ausführungsform ist auf der fünften Leiterplatte 137 ferner ein Funk-Antennenelement 139 ausgebildet. Über das Funk-Antennenelement 139 ist eine Funkdatenkommunikation zwischen dem Motormodul 100 und den beweglichen Einheiten 203 des linearen Transportsystems 200 ermöglicht. Das Funk-Antennenelement 139 kann beispielsweise als ein Nahfeldkommunikationsfunkantennenelement, beispielsweise als eine RFID-Antenne bzw. NFC-Antenne, ausgebildet sein.
In der gezeigten Ausführungsform weist die erste Leiterplatte 115 ferner an einer Längs- kante 193 Leiterplattenausnehmungen 189 auf. Über die Leiterplattenausnehmungen 189 ist eine Fixierung der in Fig. 5 nicht dargestellten Spulenkontaktierungsleiterplatte 129 ermöglicht.
In der gezeigten Ausführungsform weisen die ersten bis vierten elektrischen Verbindungselemente 123-1 , 123-2, 123-3, 123-4 unterschiedliche Größen auf.
Die erste Leiterplatte 115 und die zweite Leiterplatte 117 sind insbesondere über zwei erste elektrische Verbindungselemente 123-1 verbunden. Analog sind die zweite Leiterplatte 117 und die dritte Leiterplatte 119 über zwei nebeneinander angeordnete zweite elektrische Verbindungselemente 123-2 ausgebildet. Alternativ hierzu können die erste Leiterplatte 115 und die zweite Leiterplatte 117 über ein einzelnes erstes Verbindungselement 123-1 verbunden sein. Analog kann die zweite Leiterplatte 117 und die dritte Leiterplatte 119 über ein gemeinsames zweites elektrisches Verbindungselement 123-2 verbunden sein.
Die elektrischen Verbindungselemente 123 können insbesondere über die Kontaktierungselemente 187 auf den jeweiligen Leiterplatten 115, 117, 119, 121 , 137 verlötet sein.
Fig. 6 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Steuerungsleiterplattenanordnung 113 der Steuerungselektronik 105 eines Motormoduls 100 des linearen Transportsystems 200 gemäß einer weiteren Ausführungsform. In Fig. 6 ist eine Draufsicht aus Richtung der Wirkrichtung Wdes Motormoduls 100 auf die Steuerungsleiterplattenanordnung 113 der Ausführungsform in Fig. 5 dargestellt. In Fig. 6 ist die im Wesentlichen U-förmigen bzw. wellenförmigen Ausbildung der flexiblen Mantelelemente 185 der flexiblen Verbindungselemente 125 dargestellt.
In den Figuren 2 bis 6 sind das Motormodul 100, die Antriebsspulenanordnung 103 und die Steuerungsleiterplattenanordnung 113 der Steuerungselektronik 105 lediglich in stark vereinfachter Darstellung gezeigt. Insbesondere die Steuerungselektronik 105 ist hierbei stark vereinfacht dargestellt und nur ausgewählte Komponenten der Steuerungselektronik 105, wie beispielsweise die Steuerungsleiterplattenanordnung 113, sind explizit dargestellt. Dies soll die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränken.
Die erfindungsgemäße Steuerungselektronik 105 des erfindungsgemäßen Motormoduls 100 umfasst alle aus dem Stand der Technik bekannten Komponenten der Steuerungselektronik 105 für Motormodule 100 für magnetisch betriebene lineare Transportsysteme 200.
Darüber hinaus sind die Ausführungen der Figuren 1 bis 6 lediglich beispielhaft und die vorliegende Erfindung umfasst ebenfalls Abweichungen von den beispielhaft dargestellten Ausführungsformen.
So kann die Antriebsspulenanordnung 103 eines Motormoduls 100 eine von der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen abweichende Anzahl von Antriebsspulen 111 umfassen. Auch können die Anordnung und Ausgestaltung der Antriebsspulen 111 von den oben gezeigten Ausführungsformen abweichen. Darüber hinaus kann die tatsächliche Anordnung der Leiterplatten 115, 117, 119, 121, 137 der Steuerungsleiterplattenanordnung 113 von den in den Figuren 2 bis 6 dargestellten Ausführungsformen abweichen.
Bezugszeichenliste
100 Motormodul
101 Motormodulgehäuse
103 Antriebsspulenanordnung
105 Steuerungselektronik
107 Spulenkerneinheit
109 Jochelement
109-1 erstes Jochelement
109-2 zweites Jochelement
109-3 drittes Jochelement
111 Antriebsspule
111-1 erste Antriebsspule
111-2 zweite Antriebsspule
111-3 dritte Antriebsspule
113 Steuerungsleiterplattenanordnung
115 erste Leiterplatte
117 zweite Leiterplatte
119 dritte Leiterplatte
121 vierte Leiterplatte
123 elektrisches Verbindungselement
123-1 erstes elektrisches Verbindungselement
123-2 zweites elektrisches Verbindungselement
123-3 drittes elektrisches Verbindungselement
123-4 viertes elektrisches Verbindungselement
125 flexibles Verbindungselement
127 starres Verbindungselement
129 Spulenkontaktierungsleiste
131 Leistungsanschlusselement
131-1 erstes Leistungsanschlusselement
131-2 zweites Leistungsanschlusselement
133 Magnetsensorelement
133-1 erstes Magnetsensorelement
133-2 zweites Magnetsensorelement
135 Sicherheitsmodul
135-1 erstes Sicherheitsmodul
135-2 zweites Sicherheitsmodul fünfte Leiterplatte Funk-Antennenelement Basiselement Erdung Dichtungselement Verbindungsleiterplatte Fixierungselement kurze Seite des Jochelements lange Seite des Jochelements kurze Seite der Antriebsspule lange Seite der Antriebsspule abgerundeter Eckbereich Verbindungssteg Wicklungsdraht Querseite Längsseite Kühlrippe Fixierungsvorrichtung Statusleuchtelement Querausdehnung Längsausdehnung Länge -1 erste Länge -2 zweite Länge -3 dritte Länge -4 vierte Länge -5 fünfte Länge Breite -1 erste Breite -2 zweite Breite -3 dritte Breite flexibles Mantelelement Kontaktierungselement Leiterplattenausnehmung Außenkante Längskante 200 lineares Transportsystem
201 stationäre Einheit
203 bewegliche Einheit
205 Führungsschiene
207 Linearmotor
209 Stator
211 Läufer
213 Antriebsmagnetelement
215 Applikation
217 Steuereinheit
219 Spalt
221 Verbindungsleitung
A1 erster Leiterplattenabstand
A2 zweiter Leiterplattenabstand
LA Längsachse der stationären Einheit
LL Läuferlänge
LM Spulenlänge
Ls Spaltlänge
N1 erste Normalenrichtung
N2 zweite Normalenrichtung
N3 dritte Normalenrichtung
N4 vierte Normalenrichtung
N5 fünfte Normalenrichtung
L Längsrichtung des Motormoduls
Q Querrichtung des Motormoduls
W Wirkrichtung des Motormoduls

Claims

Ansprüche
1. Motormodul (100) für einen magnetischen Linearmotor (207) eines linearen Transportsystems (200), wobei das Motormodul (100) ein Motormodulgehäuse (101), eine Antriebsspulenanordnung (103) zum Bereitstellen eines Antriebmagnetfelds des magnetischen Linearmotors (207) und eine Steuerungselektronik (105) zum Steuern des Motormoduls (100) umfasst, wobei das Motormodulgehäuse (101) eine Längsrichtung (L), eine zur Längsrichtung (L) senkrecht ausgerichtete Querrichtung (Q) und eine zur Längsrichtung (L) und Querrichtung (Q) senkrecht ausgerichtete Wirkrichtung (W) des Motormoduls (100) definiert, wobei die Antriebsspulenanordnung (103) und die Steuerungselektronik (105) innerhalb des Motormodulgehäuses (101) angeordnet sind, wobei die Antriebsspulenanordnung (103) wenigstens eine Spulenkerneinheit (107) mit einer Mehrzahl von Jochelementen (109) und eine Mehrzahl von um die Jochelemente (109) angeordneter Antriebsspulen (111) umfasst, wobei über Erstreckungsrichtungen der Jochelemente (109) Magnetfeldrichtungen der Antriebsmagnetfelder der Antriebsspulen (111) definiert sind, wobei die Erstreckungsrichtungen der Jochelemente (109) entlang der Wirkrichtung (W) ausgerichtet sind, wobei die Antriebsspulen (111) entlang der Längsrichtung (L) zueinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Steuerungselektronik (105) eine Steuerungsleiterplattenanordnung (113) mit wenigstens einer ersten Leiterplatte (115) und einer zweiten Leiterplatte (117) umfasst, wobei eine erste Normalenrichtung (N1) der ersten Leiterplatte (115) und eine zweite Normalenrichtung (N2) der zweiten Leiterplatte (117) jeweils senkrecht zur Wirkrichtung (W) angeordnet sind, und wobei die erste Leiterplatte (115) im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung (L) und die zweite Leiterplatte (117) im Wesentlichen parallel zur Querrichtung (Q) angeordnet sind.
2. Motormodul (100) nach Anspruch 1 , wobei die Steuerungsleiterplattenanordnung (113) ferner eine dritte Leiterplatte (119) und eine vierte Leiterplatte (121) umfasst, wobei die dritte Leiterplatte (119) im Wesentlichen parallel zur ersten Leiterplatte (115) und die vierte Leiterplatte (121) im Wesentlichen parallel zur zweiten Leiterplatte (117) ausgerichtet sind, und wobei die Antriebsspulenanordnung (103) zwischen der ersten Leiterplatte (115) und der dritten Leiterplatte (119) und zwischen der zweiten Leiterplatte (117) und der vierten Leiterplatte (121) angeordnet ist.
3. Motormodul (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leiterplatten (115, 117, 119, 121) über elektrische Verbindungselemente (123) paarweise elektrisch miteinander verbunden sind.
4. Motormodul (100) nach Anspruch 3, wobei die elektrischen Verbindungselemente (123) flexible Verbindungselemente (125) umfassen.
5. Motormodul (100) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die elektrischen Verbindungselemente (123) starre Verbindungselemente (127) umfassen.
6. Motormodul (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Antriebsspulen (111) an der ersten Leiterplatte (115) und/oder der dritten Leiterplatte (117) elektrisch kontaktiert sind.
7. Motormodul (100) nach Anspruch 6, wobei die Steuerungsleiterplattenanordnung (113) ferner eine Spulenkontaktierungsleiterplatte (129) umfasst, wobei die Antriebsspulen (111) jeweils mit der Spulenkontaktierungsleiterplatte (129) elektrisch verbunden sind, und wobei die Antriebsspulen (111) über die Spulenkontaktierungsleiterplatte (129) an der ersten Leiterplatte (115) elektrisch kontaktiert sind.
8. Motormodul (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Motormodul (100) ferner wenigstens ein Leistungsanschlusselement (131) umfasst, und wobei das wenigstens eine Leistungsanschlusselement (131) mit der ersten Leiterplatte (115) und/oder mit der dritten Leiterplatte (119) elektrisch verbunden ist.
9. Motormodul (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Motormodul (100) ferner wenigstens ein Magnetsensorelement (133) umfasst, wobei das wenigstens eine Magnetsensorelement (133) an der zweiten Leiterplatte (117) und/oder an der vierten Leiterplatte (121) angeordnet ist.
10. Motormodul (100) nach Anspruch 9, wobei das Motormodul (100) ferner wenigstens ein Sicherheitsmodul (135) umfasst, wobei das wenigstens eine Sicherheitsmodul (135) an der zweiten Leiterplatte (117) und/oder der vierten Leiterplatte (121) angeordnet und mit dem wenigstens einen Magnetsensorelement (133) elektrisch verbunden ist, und wobei das wenigstens eine Sicherheitsmodul (135) ausgebildet ist, basierend auf Sensorwerten des wenigstens einen Magnetsensorelements (133) eine Position und/oder eine Geschwindigkeit der beweglichen Einheit des linearen Transportsystems zu bestimmen.
11. Motormodul (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche 9 oder 10, wobei das wenigstens eine Magnetsensorelement (133) als ein Hallsensor ausgebildet ist.
12. Motormodul (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Steuerungsleiterplattenanordnung (113) ferner eine fünfte Leiterplatte (137) umfasst, wobei die fünfte Leiterplatte (137) mit der zweiten Leiterplatte (117) elektrisch verbunden ist, wobei eine fünfte Normalenrichtung (N5) der fünften Leiterplatte (137) im Wesentlichen parallel zur Wirkrichtung (W) des Motormoduls (100) ausgerichtet ist, und wobei an der fünften Leiterplatte (137) wenigstens ein Funk-Antennenelement (139) ausgebildet ist.
13. Motormodul (100) nach Anspruch 12, wobei das wenigstens eine Funk-Antennenelement (139) als ein Nahfeldkommunikations-Antennenelement ausgebildet ist.
14. Motormodul (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Spulenkerneinheit (107) ein mit den Jochelementen (109) verbundenes Basiselement (141) umfasst, und wobei das Basiselement (141) mit dem Motormodulgehäuse (101) verbunden ist.
15. Lineares Transportsystem (200) mit einer stationären Einheit (201), wenigstens einer beweglichen Einheit (203), wenigstens einer Führungsschiene (205) und einem magnetischen Linearmotor (207), wobei der magnetische Linearmotor (207) einen an der stationären Einheit (201) ausgebildeten Stator (209) und wenigstens einen an der wenigstens einen beweglichen Einheit (203) ausgebildeten Läufer (211) umfasst, wobei der Stator (209) eine Mehrzahl von an der stationären Einheit (201) entlang der wenigstens einen Führungsschiene (205) angeordneten Motormodulen (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 14 umfasst, wobei der Läufer (211) der beweglichen Einheit (203) eine Mehrzahl von Antriebsmagnetelementen (213) umfasst.
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