具有带有超导的磁性轴承的滚筒的输送系统的制作方法

本发明涉及一种输送系统，其带有多个沿着输送路线布置的且分别可旋转运动地相对于基体支承的、构造成旋转对称的滚筒元件以用于支撑待运输的输送物。

背景技术：

由文件de19622903c2已知一种传输系统，在其中，多个相同地构造的球滚输送单元布置在球平台处，以形成放置面，经由该放置面可低摩擦地推动待输送的对象、例如集装箱。在此，单个球滚输送单元基本上包括带有多个布置在其中的承载球的球形的承载壳，在承载球上可旋转地支承有工作球，以便将对象放置到其上。在此可设置成，弹性地支承工作球，以通过受限的向上和向下运动实现负载在多个球滚输送单元上的均匀分布。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种输送系统，其构造成用于在净化室中的应用和/或用于输送高敏感的输送物。

对于开头所述的类型的输送系统，该目的利用权利要求1的特征实现。在此设置成，滚筒元件和基体形成磁性轴承装置，该磁性轴承装置构造成用于相对于基体无接触地支承滚筒元件并且包括超导体系统和永磁体系统，其彼此协调以用于相互无接触地提供支撑力。

在开头所述的现有技术中，在多个承载球上设置工作球的有摩擦的、可旋转运动的支承，承载球自身可旋转运动地被容纳在承载壳中。相对地，在根据本发明的输送系统中，设置滚筒元件相对于基体的无接触的支承。通过该无接触的支承，省去了在滚筒元件与基体之间的直接机械接触，由此不可出现摩擦效应并且可排除在滚筒元件运动的情况中释放磨蚀颗粒。此外，通过滚筒元件的无接触的支承确保，附着在输送物处的、滚落到滚筒元件中的一个上的颗粒不导致滚筒元件的卡住，这种卡住可以就像由现有技术已知的承载球和工作球的组合中的情况。

为了保证无接触的支承，根据本发明设置成，为了相互施加支撑力，滚筒元件和基体包括超导体系统和永磁体系统。超导体系统优选地是由这样的材料制成的一个或多个本体，即该材料通过调温到材料特定的跃变温度或跃变温度之下而具有超导性能，这附带还包括外磁场的置换并且充分用于无接触地支承滚筒元件。优选地，为根据本发明的超导体系统设置所谓的高温超导体的使用，其在高于23开尔文的温度的情况中、尤其地还在77开尔文的温度的情况中也具有超导性能，77开尔文相应于液氮的沸腾温度，由此，以相对简单的方式可保证更长时间保持将超导体系统冷却到跃变温度或跃变温度之下。永磁体系统如此地匹配到超导体系统的性能上，即保证至少绕一个旋转轴线、优选地绕多个旋转轴线、尤其地绕任意旋转轴线可旋转运动地支承滚筒元件。

本发明的有利的改进方案是从属权利要求的对象。

适宜的是，超导体系统关联于基体并且永磁体系统包括滚筒元件中的多个，其分别配备有永磁体组件。通过超导体系统与基体的关联性，可实现用于超导体系统的简单的构造方式。优选地设置成，设置用于超导体系统的多个超导体的、尤其地用于超导体系统的所有超导体的中央冷却部。该中央冷却部可选择性地借助于液化的气体、尤其地借助于液氮实现，液氮被容纳在贮存系统中并且周围冲刷超导体系统的超导体。在此利用的是，从环境、尤其地被液化的气体周围冲刷的超导体中提取用于蒸发经液化的气体所需的热，从而将其冷却。备选地可设置成，在基体中或邻近基体布置电冷却装置，其经由合适的冷却管路与单个超导体相连接，已便在出现合适的到冷却装置处的能量输送的情况中可保证用于超导体的时间上不受限制的冷却。此外设置成，滚筒元件中的多个配备有永磁体组件，其分别提供磁场，该磁场在超导体被冷却到跃变温度或跃变温度之下期间在一定程度上在相应的超导体中被“冻住”。紧接着，分别配备有永磁体组件的滚筒元件相对于相应的超导体的空间位置的变化导致作用到滚筒元件上的反应力，由此，可获得滚筒元件的至少基本上位置固定的定位。

优选地设置成，滚筒元件的永磁体组件构造成用于提供相对于旋转轴线旋转对称的磁场。由此保证，相应配备的滚筒元件可绕旋转轴线旋转，而由此不由超导体出发施加反应力。例如可设置成，滚筒元件构造成圆柱形地构造的、且在沿着柱轴线的轴向方向磁化的棒式磁体的形式。在调试输送系统期间，即在将超导体冷却到跃变温度或跃变温度之下期间，必须如此使相应的滚筒元件在其磁场方面相对于超导体取向，即应如同其旋转轴线在稍后的运行中取向的那样，因为随着到跃变温度或跃变温度之下的冷却的实现，实现用于滚筒元件的无反应力的取向的确定。

有利的是，滚筒元件的旋转轴线布置在共同的输送平面中和/或在规定的角位置中、尤其地彼此平行地取向。为了小心翼翼地输送高敏感的输送物，有利的是，相应的输送物可至少几乎无晃动地在滚筒元件上被输送。为此，至少在相同地实施的滚筒元件的情况中有利的是，其旋转轴线布置在共同的输送平面中。为了沿着期望的输送路线运输输送物，设置成，滚筒元件的旋转轴线以规定的角位置彼此取向，以能够保证尽可能低摩擦的、优选地几乎无摩擦地运输输送物。如果应设置不同大小和/或几何形状的滚筒元件，作为滚筒元件的旋转轴线在共同的输送平面中的布置方案的备选，设置相应的滚筒元件的接触面在共同的输送平面中的布置方案，其中，该接触面是在滚筒元件处的这样的面，即其可与待运输的输送物接触。对于有些输送应用情况足够的是，可沿着直的输送路线运送输送物。在此，为了避免不期望的摩擦效应，有利的是，滚筒元件的旋转轴线彼此平行地取向。尤其优选地设置成，滚筒元件以固定的分度、即等距地沿着输送路线布置，以尽可能在沿着输送路线的每个位置处并且在输送物的输送期间的每个时刻保持至少一定数量的滚筒元件与输送物接触。

在本发明的一有利的改进方案中设置成，滚筒元件构造成永磁体组件。由此，实现了用于相应的滚筒元件的尤其简单的构造方式，尤其地在滚筒元件的棒形的设计方案中，因为，在此，可能使用成本适宜地制造的棒式磁体。为了避免与待输送的输送物的非期望的相互作用，可设置滚筒元件的涂层、尤其地利用塑料层。优选地，滚筒元件由永磁体组件构成并且必要时由相关联的涂层组成。

在本发明的一有利的改进方案中设置成，在基体处布置驱动件，其构造成用于无接触地将扭矩引导到至少一个滚筒元件上，以引起用于输送物的运输运动。优选地，设置关于相应的滚筒元件的旋转轴线的扭矩引入，从而能够已在不与输送物接触的情况下使滚筒元件置于旋转运动中，并且在输送物彼此接近时可几乎低急冲地或优选地无急冲地将运输运动施加到输送物上。在此，可选择性地设置用于驱动件的控制或调节，以便于能提供用于输送物的恒定的运输运动或者与外部的边界条件相匹配的、速度可变化的运输运动。驱动件尤其地可为电动机或流体的旋转驱动部。优选地，借助于磁性离合器实现从驱动件到相应的滚筒元件上的无接触的扭矩引入。为此，示例性地不仅可在滚筒元件处而且可在驱动件处设置彼此对应的永磁体，理想地，其布置成与相应的滚筒元件的永磁体组件分离并且至少几乎完全位于超导体的影响区域之外。必要时，可设置合适的屏蔽件，以便于可与超导体无关地使磁性离合器的磁场置于绕滚筒元件的旋转轴线的旋转运动中。

在本发明的另一设计方案中设置成，设置超导体系统或超导体系统的单个超导体在基体处的可动的、尤其地可摆动运动的组件，以便于实现对滚筒元件的空间取向和/或位置的影响。例如可设置成，超导体系统绕垂直于输送平面取向的摆动轴线可摆动地布置在基体处，以便于选择性地通过超导体系统的摆动来影响滚筒元件的旋转轴线的方向。备选地，超导体系统的单个超导体能够可摆动运动地布置在基体处，以便于例如通过一个或多个超导体的摆动、尤其地绕横向于旋转轴线的摆动轴线的摆动来以沿着至少两个不同的输送路线的道岔的形式实现输送物的选择性的改道。优选地，超导体系统的至少几个超导体分别与步进电机相联结，其实现用于相应的超导体绕横向于输送平面的摆动轴线的至少近乎自由的角度可调整性。补充地或备选地可设置成，单个超导体或超导体的组绕一个或多个摆动轴线运动地支承在基体处，以例如实现与设置在该处的输送平面不同的用于输送路线的空间弯曲。

优选地设置成，基体被容纳在第一空间区域中，并且滚筒元件被容纳在第二空间区域中，其中，第二空间区域由分离壁相对于第一空间区域分离。尤其地在使用在净化室中的情况中，输送系统的这种类型的设计方案是有利的，在其中，与基体相比，滚筒元件布置在带有更高的净化室等级(更小的颗粒密度和/或颗粒大小)的净化室区域中，基体自身布置在较低净化室等级(更高的颗粒密度和/或颗粒大小)的净化室区域中。通过无接触地提供支撑力，可由此保证具有极低的在产生非期望的颗粒方面的可能性的用于输送物的运输运动。

适宜的是，滚筒元件构造成球形或圆柱形或者锥形或者构造成第一旋转对称的区段和沿着旋转轴线邻接到第一区段处的第二、尤其地旋转对称的区段的组件。那么，当超导体系统的单个超导体可动地、尤其地可摆动运动地布置在基体处，以便于设置用于输送系统的一种道岔功能和沿着至少两个不同的输送路线传输的输送物时，尤其地滚筒元件的球形的设计方案是令人感兴趣的。通过滚筒元件的球形的设计方案，由于在滚筒元件和输送物之间近乎点状的接触几乎完全避免了在滚筒元件与待输送的输送物之间非期望的剪切运动。滚筒元件的圆柱形的或锥形的设计方案实现了滚筒元件的成本适宜的制造、尤其地以棒式磁体为基础。在此，在设置成相对于旋转轴线旋转对称的滚筒元件的锥形的几何形状的情况中，实现用于待输送的输送物的对中作用。在滚筒元件作为两个不同地设计的区段的组件的设计方案中，当输送物位于带有较小直径的第一旋转对称的区段上时并且必要时边缘侧地贴靠在第二区段处时，当其可能地与设置的输送路线偏离时，例如可实现用于待输送的输送物的输送路径的边缘侧的限制。

附图说明

在附图中示出本发明的有利的实施形式。其中：

图1示出了带有两行彼此平行地取向的球形的滚筒元件的输送系统的第一实施形式的俯视图，

图2示出了根据图1的输送系统的侧向截面图，

图3示出了用于使用在根据图1和2的输送系统中的球形的滚筒元件的示意图，

图4示出了带有构造成滚筒形的滚筒元件的输送系统的第二实施形式，滚筒元件分别关联有用于引入运输运动的驱动件，

图5示出了根据图4的输送系统的第二实施形式的侧视图，

图6示出了根据图4和5的输送系统的滚筒形的滚筒元件的细节图，

图7示出了根据图4和5的输送系统的滚筒元件的端侧视图，

图8示出了输送系统的第三实施形式，在其中，球形的滚筒元件至少部分地与可旋转地支承的超导体处于非接触的力传递的关系中，其中，在图8中所有滚筒元件设置成带有彼此平行地取向的旋转轴线以用于直线地运输输送物，

图9示出了用于根据图8的输送系统的第二运行情况，其带有用于输送系统的道岔式功能的滚筒元件的部分摆动地布置的旋转轴线，以及

图10示出了用于使用在输送系统的第一或第三实施形式中的被涂覆的球形的滚筒元件的示意性截面图。

具体实施方式

在图1和2中示出的输送系统1的第一实施形式构造成用于沿着输送路线3输送示例性地构造成板形的输送物2。例如，输送物2可为半导体基质(晶片)、用于化学或生物学试验需求的试样载体或其它敏感的物质。在根据图1和2的输送系统1的实施形式中，输送路线3实施成直线的。如以下还将详细说明的那样，输送系统也可具有输送路线的弯曲的、可能也在多个空间方向上弯曲的设计方案。

在图1和2中示出的输送系统1包括多个分别构造成球形的滚筒元件4，其示例性地沿着输送路线3布置在彼此平行的两行中。滚筒元件4中的每一个由于其以下还将详细说明的性能具有可规定的旋转轴线，其优选地构造成与滚筒元件4的外部形状的旋转对称轴相同。在根据图1和2的球形的滚筒元件4中，相应地旋转轴线5与滚筒元件4的未绘出的球轴线相同。

此外，输送系统1包括示例性地构造成箱形的基体6，其最长的棱边7同样平行于输送路线3延伸并且示例性地具有正方形的形状。根据在图1中的局部图，基体关联有多个沿着输送路线3以规定的分度、尤其地恒定的分度布置的由金属或陶瓷材料制成的材料件、特别是带状件，其在达到或低于材料特定的跃变温度的情况中具有超导的性能。在本专利申请的思想中，该材料区段、尤其地带状件被称为超导体8。示例性地，超导体8具有圆柱形的形状并且布置在基体6中的通道形的槽式的凹处9中。示例性地设置成，超导体8通过间隔垫片10相对于凹处的基础面11以规定的距离来布置并且形成超导体系统22。优选地，间隔垫片10和超导体8构造成，使得超导体8的表面12布置在共同的结束平面中。此外，凹处9构造成，使得在超导体8与凹处9的侧面15,16之间分别还存在1个间隙。

在基体6中的凹处9示例性地通过封闭板17封闭，封闭板17示例性地位于超导体8的表面12上。例如，封闭板可由抗断裂的、热绝缘的材料、例如玻璃陶瓷制成。由凹处9和封闭板17限制的、且由超导体8以及间隔垫片10至少部分地填充的在基体6之内的空腔18示例性地设置成用于容纳冷却流体。例如，冷却流体为液氮，其利用77卡尔文的沸腾温度实现将所谓的高温超导材料、例如钇-钡-铜氧化物冷却到其跃变温度，并且由此可保证提供所使用的高温超导体的超导性能。示例性地，空腔18通过未详细示出的通道系统与中央地布置在基体6中的贮存区域19以流体连通的方式相连接。由此，在合适地选择用于基体6的材料以及可能进行未示出的绝缘措施的前提下，可维持更长时间地保持超导体8的冷却，而为此不需要持续提供冷却流体例如液氮。

在本发明的未示出的一实施形式中，代替以上提出的以液化的气体的蒸发为基础的冷却装置，设置外力操纵的冷却装置，例如电冷却部，其例如可构造成以斯特灵发动机形式的脉冲管冷却器。

在根据图1和2的输送系统1中，球形地构造的滚筒元件4制成由永磁材料制成的永磁体组件14，并且在其整体中形成永磁体系统23。为了保证绕旋转轴线5的自由旋转性，可设置永磁体组件14的磁化，如同其在图3中所示出的那样。在此设置成，由滚筒元件4提供的磁场相对于旋转轴线5旋转对称，从而在滚筒元件4绕其旋转轴线5旋转时不会通过分别相关联的超导体8引起反应力。在图3中示出的滚筒元件4的这种类型的磁化例如可以由此来实现，即两个构造成圆柱形的、分别具有沿着其柱轴线延伸的磁化的棒形磁体利用同向的极在端侧彼此固定，以便紧接着通过材料磨蚀相对于柱轴线旋转对称地产生球形，如同其在图3中所示出的那样。通过该措施，可产生用于滚筒元件4的磁场的期望的旋转对称。

为了调试输送系统1，例如可设置成，将滚筒元件4插入未示出的平面平行板的相似的凹入部中，该平面平行板自身被放置到封闭板17上。通过该措施，不仅确定沿着输送路线3的而且可确定横向于输送路线3的滚筒元件4的布置。在随后的步骤中，利用冷却流体、尤其地液氮来实现对空腔18和贮存区域19的填充，从而实现超导体8的期望的冷却并且以一定的方式在超导体8中“冻住”滚筒元件4的磁场。可理解的是，代替利用冷却流体冷却，也可设置外力操纵的冷却部、尤其地电冷却部。在达到或低于用于超导体8的跃变温度之后，在随后的步骤中取出平面平行板，其例如已经利用可翻转的支撑元件被放放置在封闭板17上，以便于由此能机械地释放滚筒元件4。通过用于滚筒元件4的磁场在超导体8中的“冻住过程”，保持滚筒元件4相对于超导体8位置固定。滚筒元件4的磁场的每个空间变化导致超导体8的相应的反应力。由于滚筒元件4的磁场如以上说明的那样构造成相对于旋转轴线5旋转对称，现在可发生滚筒元件4绕其旋转轴线5旋转，而在此不出现超导体8的反应力。相应地，在输送物2在滚筒元件4上线性运动的情况中，在滚筒元件4与板形地构造的输送物2之间出现点接触。在输送物2沿着输送路径3输送的情况中发生的滚筒元件4在输送物2的表面处的滚切过程至少几乎完全无摩擦，因为没有例如在现有技术的情况中有关的摩擦力作用到滚筒元件4上。

由于滚筒元件4的浮动布置以及超导体8的性能，在图1和2中示出的输送系统1也具有冲击缓冲性能，其刚好对于运输敏感的输送物是有利的。在滚筒元件4从优选位置中偏出时，通过分别相关联的超导体实现到偏出的滚筒元件上的反应力的提供，该优选的位置是通过“冻住”滚筒元件在相应相关联的超导体8中的磁场来确定的。然而，该反应力不导致对滚筒元件4从其优选位置中出来的运动限制。相反地，仅仅随着越发远离优选位置而引起反应力的增大，从而出现用于偏出的滚筒元件到其优选位置中的回位运动，其中，该回位运动尤其地由于空气摩擦和惯性力减弱。相应地，通过合适地选择滚筒元件4的质量和相对于超导体8的间距以及相应的磁性性能，也以用于由滚筒元件4的表面确定的输送平面20的冲击缓冲功能的方式呈现出一定的弹性。在未示出的实施形式中，滚筒元件实施成带有不同的球直径，其中，滚筒元件与输送物的相应的接触点位于相同的输送平面中。由此，例如在输送系统的在其中输送物被放到滚筒元件上的区域中，设置用于滚筒元件的更小的质量，以便在该区域中保证有利的冲击缓冲性能，而此外沿着输送路线设置带有更高的质量的滚筒元件，其保证输送物在输送平面中的运输。

在图2中仅仅示例性地绘出了布置在滚筒元件4与基体6之间的分离壁21，分离壁21例如可为净化室的壁区段。优选地设置成，滚筒元件4布置在第一空间区域之内，与在通过分离壁21分离的在其中布置有基体6的空间区域相比，在第一空间区域中对颗粒密度和颗粒大小提出更高的要求。由此，由于无接触的力传递可保证，滚筒元件4在运行情况中也位置固定地支承。

在图4至7中示出的输送系统31的第二实施形式与在图1至3中示出的输送系统1的区别在于，滚筒元件34构造成带有彼此同心的轴线的圆柱形的区段的组件，如同以下还将详细说明的那样。此外，输送系统31与输送系统1的区别在于，代替尤其地借助于液氮的流体冷却，设置电冷却，如同其在图5中所示意性示出的那样。此外，输送系统31与所选择的冷却形式无关地设置成用于主动地运输输送物2并且相应地具有布置在基体36处的驱动件，其设置成用于引入绕滚筒元件34的相应的旋转轴线35的扭矩。在输送系统31与输送系统1之间的另一区别在于，输送系统31示例性地构造成模块，其设置成用于端侧地支撑输送物2。为了输送物2的实际输送，相应地设置2个彼此镜像地布置的输送系统31。

在输送系统31中，在基体36中，与输送系统1一致地，分别以相同的分度沿着输送路线33布置超导体38。与输送系统1不同地，在输送系统31中，仅仅示例性地设置超导体38的电冷却。这借助于布置在基体36中的冷却装置39实现，该冷却装置39例如可以是冷却压缩机或热泵。冷却装置39经由冷却管路40与超导体38处于热传递的连接中并且相应地可从超导体38中减去热，从而可将超导体冷却到跃变温度或跃变温度之下。由此，在持续提供电能的前提下，可几乎不限制地使输送系统31运行。

滚筒元件34示例性地具有3个分别构造成圆柱形的旋转对称的区段42,43和44。滚筒元件34的第一区段42用于放置输送物2，并且例如可由塑料材料制成。相对于第一区段42同心地，滚筒元件34的第二区段43构造成永磁体组件，其中，该永磁体组件的磁场构造成相对于滚筒元件34的旋转轴线35旋转对称。示例性地，第二区段43是两个构造成圆柱形的棒形磁体的组件，棒形磁体分别利用同向磁化的端面彼此固定，从而在第二区段43的彼此排斥的端面处存在分别同向的极。邻接到第二区段43地布置有第三区段44，该区段44是磁性离合器45的组成部分，磁性离合器45设置成用于在驱动件41与滚筒元件34之间的扭矩传递。仅仅示例性地，第三区段44是在径向方向上磁化的、构造成圆柱形的永磁体区段46和包围该永磁体区段46的屏蔽环47的组合。优选地，屏蔽环47由具有用于磁场的强地减弱性能的材料制成，从而使永磁体区段46与超导体38的相互作用最小化或者消失，并且仅仅实现与相对地布置的驱动件41的轴向的、传递扭矩的相互作用。

关联于相应的滚筒元件34的驱动件41包括电驱动马达48、尤其地步进电机，在其马达轴49处端侧地布置有磁体元件50，其如滚筒元件34的第三区段44那样用作磁性离合器45的组成部分。磁体元件50具有与滚筒元件34的第三区段44相同的结构，其中，永磁体区段46的分别反向相对的极实现在驱动件48与滚筒元件34之间的扭矩传递。通过输送系统31的单个或全部驱动件48在一致的旋转方向上以相同或不同旋转速度旋转，可引起输送物2沿输送路线33的主动运输。在此，沿着输送路线33，可通过用于单个驱动件48的不同旋转速度引起输送物2的制动或加速。

此外，通过滚筒元件34的第一区段42与第二区段43的不同直径，引起对输送路线33的边缘侧地限制，从而横向于输送路线33在规定的区域中输送输送物2并且在离开该区域的情况中行进到第二区段43的环形的端面处，以便于随后又在输送路线33的方向上继续运输。

在图8和9中示出的输送系统51的第三实施形式中，基本上选择与在第一输送系统1中相同的结构。然而，输送系统51示例性地具有彼此平行的四行滚筒元件4，其中，在图8和9中未示出的超导体中的至少一些绕垂直于输送平面70的可摆动运动地支承，该输送平面70相应于图8和9的绘图平面。这例如可由此来实现，即使得由输送系统1已知的间隔垫片可旋转运动地被容纳在基体56中并且与未示出的摆动驱动部相连接，其实现了绕相应的摆动轴线的期望的摆动运动。如可从图8中获悉，所有滚筒元件4的旋转轴线5彼此平行地取向，从而可沿着直线构造的输送路线53,54运输输送物2。相对地，在用于根据图9的输送系统51的备选的运行方式的情况中设置成，使滚筒元件4中的至少一些独立地绕垂直于根据图9的图示平面取向的摆动轴线摆动，从而其旋转轴线5与其它滚筒元件4的旋转轴线5包夹锐角。由此，可为输送物2规定弯曲的输送路线55，从而能以用于独立地改变待输送的输送物2的输送路线53,54或55的道岔的方式来调整输送系统51。

在图10中示出的滚筒元件64的第三实施形式中，从图3中已知的滚筒元件4附加地设有涂层65，其例如可与待输送的输送物2相匹配并且其示例性地可以是塑料涂层。

在输送系统的所有以上所说明的实施形式中，代替构造成柱形的超导体，也可使用另外成形的超导体、尤其地构造成带形的超导体。