CN109906151B

CN109906151B - 磁耦合装置

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Publication number: CN109906151B
Application number: CN201780068112.2A
Authority: CN
Inventors: 约翰·罗顿·夏普; 伊恩·菲利普·巴特勒·英厄姆; 杰弗里·马克·伍兹; 西蒙·约翰·爱德华兹; 安德鲁·约翰·克利平代尔; 乔纳森·詹姆斯·迈克尔·霍尔斯
Original assignee: Tonejet Ltd
Current assignee: Tonejet Ltd
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2021-07-02
Anticipated expiration: 2037-11-02
Also published as: ES2902716T3; US20190248128A1; US20190263146A1; IL265783A; CN109963717A; CN109890617A; US20190263110A1; IL265780B; IL265781B; PT3535127T; EP3535129A1; CA3039352A1; CN109963717B; JP2019535547A; PL3535129T3; CN109906151A; PL3535128T3; JP2020513341A; IL265784A; WO2018083167A1

Abstract

本公开提供一种用于在驱动元件与从动元件之间传输旋转运动的系统。所述系统包括耦合到转矩输入的驱动元件，所述转矩输入致使所述驱动元件围绕驱动轴线旋转。所述驱动元件包括第一磁性元件。从动元件被配置成围绕从动轴线旋转。所述从动元件包括第二磁性元件。所述第一磁性元件和所述第二磁性元件都易受磁场影响，并且所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的至少一者产生磁场。所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间的磁相互作用将所述驱动元件的所述旋转运动和所述从动元件的所述旋转运动耦合起来。所述驱动元件和所述从动元件相对于彼此按照预定的旋转定向进行耦合。

Description

磁耦合装置

技术领域

本发明涉及一种用于使用磁耦合来使无源从动元件与供应动力的驱动元件的角旋转同步的系统。

背景技术

存在许多其中选择性地将角动量从驱动旋转系统传递到从动旋转系统的设备的示例。

在某些简单的示例中，耦合机构的必要条件仅要求所述两个系统能够选择性地彼此接合和脱离。此类系统包含汽车离合器系统，所述汽车离合器系统要求选择性地使从动轴杆与由发动机供应动力的驱动轴杆接合和脱离。

在其它设备中，驱动系统与从动系统之间的关系可能更复杂，例如要求从动系统可以从驱动系统的附近移动或者所述两个系统的相对旋转度数在某一预定位置处是固定的。

此类复杂系统的示例是打印设备，所述打印设备包括沿着轨道在站之间移动的多个固持装置。所述固持装置包括无源可旋转区段，所述无源可旋转区段由沿着轨道定位在各个站处的驱动装置旋转地驱动。在此打印设备的一些实例中，有利的是，可以从驱动系统的定向得到从动系统的定向(即，旋转度数)；这允许完全通过控制驱动系统来执行对从动系统的旋转控制。

存在许多允许将角旋转从驱动系统传输到无源从动系统的已知设备。

已知设备的类型的一个实例是离合器系统(例如，摩擦离合器、牙嵌离合器、液压离合器、离心式离合器和电磁离合器)。在此类系统中，一般在除了允许在旋转元件的轴向方向上的一些移动之外相对于彼此固定的位置处提供从动旋转元件和驱动旋转元件；一般来说，在这些系统中不可能使无源元件和驱动元件的轴线移离对准。这些系统的另一缺点在于，从动元件和驱动元件一般被设计成使得它们可以相对于彼此在任何旋转定向上接合，并且可以被设计成在部分接合时滑移；因此，在驱动元件的定向与从动元件的定向之间不存在必需的关系。

耦合系统的其它示例(例如，奥尔德姆耦合、万向节和爪型耦合)准许驱动元件和从动元件之间的某一程度的角度和/或平移未对准，但不允许这些元件彼此完全脱离。因此，此类系统不适合用于其中将使从动元件移动远离驱动元件的附近的设备中。

耦合系统的其它示例是：齿轮系统，其中一个轴杆相对于另一轴杆的平移致使齿轮啮合在一起；以及磁性轴杆耦合，其中多个北-南磁体对促使从动元件和驱动元件对准。然而，此类系统不具有唯一的接合位置，因此不可以从驱动系统的定向得到从动系统的定向。

因此，需要一种耦合系统，所述耦合系统能够将角运动从旋转驱动元件传输到无源从动元件并且克服了已知装置的上述限制。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供一种用于在驱动元件与从动元件之间传输旋转运动的系统，所述系统包括：驱动元件，所述驱动元件耦合到转矩输入，所述转矩输入致使所述驱动元件围绕驱动轴线旋转，所述驱动元件包括第一磁性元件；从动元件，所述从动元件被配置成围绕从动轴线旋转，所述从动元件包括第二磁性元件；所述第一磁性元件和所述第二磁性元件都易受磁场影响，并且所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的至少一者产生磁场；其中所述驱动元件和所述从动元件被配置成使得当处于所述驱动轴线与所述从动轴线对准的驱动位置时，所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间的磁相互作用将所述驱动元件的所述旋转运动和所述从动元件的所述旋转运动耦合起来。

包括以上特征的所述系统实现一种耦合系统，其中所述驱动元件和所述从动元件可以彼此完全分离，并且其中可以从所述驱动元件的定向得到所述从动元件的定向。

优选的是，所述预定的旋转定向是所述驱动元件相对于所述从动元件的独特的旋转定向，在所述独特的旋转定向中，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件沿着与所述驱动轴线和所述从动轴线平行的轴线对准。

优选的是，所述从动元件被安装在可以沿着路径运输的载运装置上，其中所述路径要求所述载运装置在基本上垂直于所述驱动装置的所述驱动轴线的方向上使所述从动元件移入和移出所述驱动位置。

优选的是，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的至少一者是永磁体。

优选的是，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的至少一者包括铁磁材料。

优选的是，所述第一磁性元件与所述驱动轴线相距径向距离r而设置在所述驱动元件中，并且所述第二磁性元件与所述从动轴线相距相同的径向距离r而设置在所述从动元件中。

优选的是，所述第一磁性元件或所述第二磁性元件中的至少一者分别设置在所述驱动元件或所述从动元件中的空腔中，并且，优选的是，其中所述第二磁性元件被保持元件保持在所述空腔中，所述保持元件允许所述第二磁性元件在平行于所述从动轴线的方向上移动，进而允许所述第二磁性元件移动到当处于所述驱动位置时接触所述驱动元件的表面，并且，更优选的是，其中所述第一磁性元件被保持元件保持在所述空腔中，所述保持元件允许所述第一磁性元件在平行于所述驱动轴线的方向上移动，进而允许所述第一磁性元件移动到当处于所述驱动位置时接触所述从动元件的表面。

优选的是，所述驱动元件和所述从动元件各自包括多个磁性元件，所述多个磁性元件被布置成使得所述磁性元件的位置和/或磁极围绕所述驱动轴线和所述从动轴线分别是非对称的，进而提供一个预定的旋转定向。

优选的是，当所述驱动元件和所述从动元件在所述一个预定的旋转定向上对准时，所述驱动元件上的每个磁性元件的所述位置与所述从动元件上的对应的磁性元件的所述位置对准。

优选的是，至少一个另一磁性元件定位在所述驱动元件或所述从动元件中的至少一者上，而在所述驱动元件或所述从动元件中的另一者上没有对应的另一磁性元件。

优选的是，所述从动元件是可以移动以使得每个从动元件循序地与所述驱动元件耦合和解耦的多个从动元件中的一者。

优选的是，所述驱动元件是多个驱动元件中的一者，并且其中所述从动元件可以循序地移入分别与所述驱动元件中的每一者相关联的驱动位置，使得所述驱动元件与所述从动元件之间的所述旋转运动在所述相应的驱动位置进行耦合。

优选的是，其中所述驱动元件包括所述第一磁性元件设置在其中的驱动圆盘，并且其中所述从动元件包括所述第二磁性元件设置在其中的从动圆盘。

在一些实施例中，所述驱动位置是固定的。

在其它实施例中，所述驱动位置可以在平行于所述载运装置的所述路径的方向上移动，以使得所述从动元件能够在其沿着所述路径的移动的一部分期间保持耦合到所述驱动元件。

优选的是，所述驱动元件包括基本上位于垂直于所述驱动轴线的平面中的第一面，并且所述从动元件包括基本上位于垂直于所述从动轴线的平面中的第二面，并且其中，在所述驱动位置，所述第一面和所述第二面是基本上平行的并且按照面对面的关系定向。

优选的是，所述第一磁性元件和或所述第二磁性元件被磁化，使得当所述驱动元件和所述从动元件处于所述驱动位置时，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件彼此吸引。

优选的是，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的至少一者是电磁体。

在本发明的第二方面中，提供一种打印设备，所述打印设备包括：至少一个打印站，所述至少一个打印站包括打印头；以及至少一个根据本发明的第一方面的系统。

在本发明的第三方面中，提供一种操作根据所述第一方面的装置的方法，所述方法包括：使用所述转矩输入使所述驱动元件围绕所述驱动轴线旋转；使所述从动元件在垂直于所述驱动轴线的方向上移入所述驱动位置，进而致使所述从动元件的所述旋转运动与所述驱动元件的所述旋转运动耦合。

以上方法提供了一种耦合所述第一方面的系统的方法，其中使所述驱动元件和所述从动元件在垂直于它们的旋转轴线的方向上到达彼此附近。这允许两个装置的磁性元件之间的力产生围绕旋转轴线的大转矩，且进而提高耦合过程的可靠性。

所述驱动位置可以是固定位置或者可以是可以移动的。所述驱动位置可以(例如)跟踪从动元件在垂直于驱动轴线的方向上的在一定运动范围内的运动，以便使从动元件在其垂直于驱动轴线的移动的一部分期间保持耦合到驱动元件。

优选的是，所述方法包括：使所述从动元件在垂直于所述驱动轴线的方向上移出所述驱动位置，进而使所述从动元件的所述旋转运动与所述驱动元件的所述旋转运动解耦；使用所述转矩输入使第二驱动元件围绕第二驱动轴线旋转；使所述从动元件移入其中所述从动轴线与所述第二驱动轴线对准的第二驱动位置，进而将所述从动元件的所述旋转运动耦合到所述第二驱动元件的所述旋转运动。

优选的是，使所述从动元件在垂直于所述驱动轴线的方向上移出所述驱动位置与所述驱动元件的所述旋转运动同步，使得使所述从动元件移出所述驱动位置的动作赋予所述从动元件以角加速度。

优选的是，在使所述从动元件移出所述驱动位置之前，使所述驱动元件的所述旋转加速以赋予所述从动元件角加速度。

优选的是，向所述从动元件赋予的所述角加速度补偿在驱动位置之间由于拖拽和摩擦而引起的其减速。

优选的是，在所述从动元件与所述驱动元件耦合之前向所述从动元件赋予旋转运动。

优选的是，通过所述从动元件与固定衬垫或轨道的滚动接触来赋予所述旋转运动。

在本发明的第四方面中，提供一种打印系统，所述打印系统包括设置在轨道旁边的固定位置处的驱动元件，和被配置成载运将要在其上进行打印的物体并且使所述物体沿着所述轨道移动的从动元件，其中：所述驱动元件耦合到转矩输入，所述转矩输入致使所述驱动元件围绕驱动轴线旋转，所述驱动元件包括第一磁性元件；所述从动元件被配置成围绕从动轴线旋转，所述从动元件包括第二磁性元件；其中所述第一磁性元件和所述第二磁性元件都易受磁场影响，并且所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的至少一者产生磁场；其中所述驱动元件和所述从动元件被配置成使得当处于所述驱动轴线与所述从动轴线对准的驱动位置时，所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间的磁相互作用将所述驱动元件的所述旋转运动和所述从动元件的所述旋转运动耦合起来。

附图说明

图1A示出处于恰在耦合之前的配置的本发明的实施例的示意性框图。

图1B示出处于耦合配置的图1A的实施例的示意性框图。

图2A示出图1A和图1B的实施例中的磁性元件的位置的示意性表示。

图2B示出第二实施例中的磁性元件的布置的示意性表示。

图2C示出第三实施例中的磁性元件的布置的示意性表示。

图3示出第四实施例中的磁性元件的布置的示意性表示。

图4示出第五实施例中的磁性元件的布置的示意性表示。

图5A示出本发明的一些实施例中的驱动圆盘的视图。

图5B是本发明的一些实施例中的驱动圆盘的横截面。

图5C是本发明的一些实施例中的驱动圆盘的横截面，其中所述磁性元件浮在驱动圆盘的表面上方。

图6A示出从第一透视图看到的本发明的一些实施例中的从动圆盘的视图。

图6B示出本发明的一些实施例中的从动圆盘的横截面。

图7示出包括多个根据本发明的实施例的耦合系统的打印系统的示意性框图。

具体实施方式

本发明提供一种设备，其中通过相应元件之间的耦合力使从动元件的旋转与驱动元件的旋转同步，所述相应元件在使它们的轴线对准时起作用。

图1A示出处于驱动元件110和从动元件120彼此解耦的位置的根据本发明的旋转耦合系统100的示例。图1B示出其中驱动元件110和从动元件120处于耦合驱动位置的图1A的旋转耦合系统的示例。在驱动位置，驱动元件110的旋转耦合到从动元件120的旋转，从而致使两个元件以相同的角速度旋转。

驱动元件110包括具有纵向驱动轴线112的驱动轴杆111，驱动元件110能够围绕所述纵向驱动轴线旋转。驱动轴杆111终止于驱动圆盘113中的一端处。驱动圆盘113优选是圆柱形并且具有位于垂直于驱动轴线112的平面中的面114。

驱动圆盘113包括非磁性材料。空腔116形成于驱动圆盘113的面114中。空腔116在驱动圆盘113中延伸一定距离并且终止于与驱动圆盘113的面114平行的凹进的面118处。

磁性元件115设置在驱动圆盘113中的空腔116中，所述磁性元件定位在与驱动轴线112相距径向位移117(r)处。优选的是，磁性元件115朝向驱动圆盘113的边缘设置，以便使作用于磁性元件115的力所产生的转矩最大化。

适合用于本发明中的磁性元件的示例包含：

1.永磁体，所述永磁体产生永久磁场；

2.电磁体，所述电磁体在被激励时产生磁场；

3.一块铁磁材料，所述一块铁磁材料经受到磁体的吸引力。

所有三种类型的磁性元件都易受磁场影响，即，它们响应于所施加的磁场而磁化。永磁体和电磁体可以用于产生磁场并且诱发铁磁材料中的磁化。在这三种材料中，所述系统可以仅包括永磁体、仅包括电磁体，或包括永磁体和电磁体两者。所述系统可以还包括与任一或两种类型的磁体结合的铁磁材料的元件。

在所示出的实施例中，磁性元件115是基本上圆柱形并且沿着其圆柱轴线被磁化。磁性元件115可以设置在空腔116中，其中磁性元件115的南极朝向驱动圆盘113的表面定位，并且磁性元件115的北极朝向空腔116的凹进的面118定位，或者，北极朝向空腔116的表面且南极朝向凹进的面118。然而，技术人员将理解，可以在本发明的实施例中使用其它类型的磁性元件，包含其中北极和南极位于驱动圆盘113的表面处的磁性元件。技术人员还将理解，在任何实施例中无论在哪里指定磁极，将不会由于颠倒所述实施例中的所有磁性元件的磁极而更改本发明。

使用保持元件(未示出)使磁性元件115保持在空腔116中，所述保持元件允许磁性元件115移动小的轴向距离以突出驱动圆盘113的面114(如参考图5C更详细地描述)。

用于此实施例中的合适的磁性元件115的示例是市售的用于广泛多种应用的钕磁体。对用于耦合的磁性元件115的选择主要取决于应用的转矩要求。可以得到直径范围在5mm到50mm以上且厚度范围在2mm到25mm以上的此类磁体。这些磁体中的最小磁体形成10N左右的轴向力，而更大的磁体可以产生高达1kN的轴向力。彼此相向的两个磁体之间的力展现出对所述磁体之间的距离的较强相依性，接近逆幂定律。在一个面上具有用于与单个沉头螺丝一起安装的中央固定埋头孔的版本是可用的。

这些磁体的重要特征是相反性质的一对此类磁体在彼此相向时产生的强径向吸引力，用于使它们的轴线对准。相反地，相同性质的一对此类磁体在彼此相向时展现出强径向排斥力。

驱动元件110的驱动轴杆111耦合到扭矩输入(未示出)，例如电动马达，所述扭矩输入被配置成向驱动轴杆111提供可控的转矩以便致使驱动轴杆111和驱动圆盘围绕驱动轴线112旋转。

从动元件120的形态基本上是在垂直于驱动元件110的驱动轴线112的平面中反映的驱动元件110的镜像。从动元件120与驱动元件110的不同之处在于，所述从动元件不直接耦合到扭矩输入，且在此实施例中，磁性元件125不能浮于空腔126之外。在下文更详细地描述从动元件120。

从动元件120包括具有纵向从动轴线122的从动轴杆121，从动元件120围绕所述纵向从动轴线自由旋转。从动轴杆121可以(例如)安装在具有轴承的载运装置(未示出)上，所述轴承允许从动轴杆相对于载运装置自由地旋转。

从动轴杆121终止于从动圆盘123中的一端处。从动圆盘123优选是圆柱形并且具有位于垂直于从动轴线122的平面中的面124。另一磁性元件125与从动轴线122相距径向位移127(r)而设置在从动圆盘123中的空腔126中。使用保持元件(未示出)使所述另一磁性元件125保持在空腔126中，所述保持元件防止所述另一磁性元件125移出空腔126超过从动圆盘123的面124。

在一个替代性实施例中，驱动圆盘113的磁性元件115被保持成使得所述磁性元件无法移出空腔116，而从动圆盘123的磁性元件125被保持成使得所述磁性元件能够从空腔126向外移动小的轴向距离，使得所述磁性元件突出从动圆盘123的表面124。在另一替代性实施例中，两个磁性元件115和125都被保持成使得它们能够从相应的空腔116和126沿轴向向外移动。

如果磁性元件115和125不能彼此接触，那么所述磁性元件之间的轴向吸引力可以对驱动元件110和从动元件120的配件造成相当大的应变。提供允许磁性元件115和125中的至少一者沿轴向移出空腔的抑制元件的一个优势在于，所述磁性元件能够在处于彼此附近时彼此接触。这移除了在两个磁性元件115和125被抑制而不移动的情况下将存在的轴向力，且因此减少了设备中的应力。另一重要优势在于，在允许彼此接触时，在磁体之间存在最大可能的磁力，这继而使耦合可以传输的转矩最大化。

另一磁性元件125具有与驱动圆盘113中的磁性元件115相反的极性，这致使磁性元件115和125在定位在彼此附近时被朝向彼此吸引。因此，当驱动圆盘113的磁性元件115在其表面114其具有北极时，从动圆盘123的磁性元件125在其表面124处具有南极(并且当驱动圆盘113的磁性元件115在其表面114处具有南极时，从动圆盘123的磁性元件125在其表面124处具有北极。)

磁性元件115相对于驱动轴线112的径向位移117基本上等于另一磁性元件125相对于从动轴线122的径向位移127，使得当驱动轴线112和从动轴线122对准时，可以通过使轴杆111和121中的一者围绕其轴线旋转而使磁性元件115和125到达彼此附近。

当驱动圆盘113或从动圆盘123的磁性元件115和125中的一者是由铁磁材料形成时，另一圆盘上的对应的磁性元件是永磁体或电磁体。当使圆盘彼此对准时，铁磁材料被由永磁体或电磁体产生的磁场磁化，从而致使两个圆盘的磁性元件经受吸引耦合力。

在图1A中示出的位置，驱动元件115和从动元件125经过解耦。在对应于驱动元件115和从动元件125恰在耦合之前或之后的相对位置的此位置，驱动元件110的驱动轴线112与从动元件120的驱动轴线112平行但移位了垂直距离132(d)。驱动元件110和从动元件120的面114和124相隔轴向间隔130(a)，所述轴向间隔a小于d。此外，轴向间隔130(a)通常小于磁性元件115和125之间的力影响从动元件120的旋转运动所需的最小距离；即，驱动元件110和从动元件120的面114和124之间的间隔。

在此位置，驱动元件110和从动元件120的磁性元件115和125彼此相距一定距离，使得磁性元件115和125之间的相互作用较弱，并且不存在作用于从动元件120和驱动元件110之间的其它显著的力。因此，使驱动元件110和从动元件120有效地彼此解耦。

应理解，驱动元件110和从动元件120的以上相对位置对应于恰在耦合之前和之后的相对位置。一般来说，可以通过将由使用驱动元件110和从动元件120的特定实施例所确定的多种方式来使它们相对于彼此移动。举例来说，当驱动元件110和从动元件120处于较大间隔时，驱动轴线112和从动轴线122可以不彼此平行，并且面114和124之间的轴向距离可以任意大。

在图1B中示出的位置，已经使驱动元件110和从动元件120移动到驱动位置，在所述驱动位置，驱动元件110的驱动轴线112与从动元件120的从动轴线121对准。在所述驱动位置，驱动元件110的旋转运动通过磁性元件115和125之间的吸引而耦合到从动元件120的旋转运动。

为了到达所述驱动位置，使从动元件120在基本上垂直于轴线112和122的方向131上从在图1A中示出的位置一直移动到轴线对准。在一些实施例中，将从动元件安装在能够沿着固定轨道移动的载运装置上；在这些实施例中，通过使载运装置沿着所述轨道移动到从动元件120的轴线与驱动元件110的轴线对准的位置来使从动元件120移入和移出所述驱动位置。

从驱动元件110到从动元件120的旋转运动的耦合在使它们的轴线112和122基本上彼此对准时自发(即，没有主动控制)且自动发生，其中它们的面113和123相隔小的轴向距离130(a)。在下文描述此过程。

在从动元件120在垂直于它们的轴线112和122的方向上接近驱动元件110时，磁性元件115和125之间的距离减小，且因此，所述磁性元件之间的吸引力增加。此时可以控制或可以不控制驱动元件110旋转。如果驱动元件110正在旋转，那么驱动圆盘113的磁性元件115通过扫过半径为r的环形区而接近从动圆盘123的磁性元件125的附近，直到其接近从动圆盘123的磁性元件125所处的位置。优选的是，驱动元件110的旋转时间和从动元件120的接近被配置成使得从动圆盘123的磁性元件125和驱动圆盘113的磁性元件在从动元件120到达所述驱动位置时彼此接近。这增加了耦合过程的效率，使得在驱动元件110搜寻从动元件120的磁性元件125时的耦合时间最少化。如果在从动元件120接近驱动位置时驱动元件110不在旋转，那么元件110、120起初可以耦合或者可以不耦合。如果从动元件120正在旋转，例如在从动元件在最近脱离了先前的驱动装置之后在自由旋转的情况下，从动圆盘123的磁性元件125将扫过半径为r的环形区，直到其接近驱动圆盘113的磁性元件115所处的位置，于是两个圆盘113、123将耦合起来。

如果两个从动元件120和驱动元件110起初不旋转，那么两个圆盘113、123是否耦合起来取决于它们的相对定向和它们的磁性元件的吸引强度、在从动元件120接近驱动元件110时磁性元件115、125是否一起足够接近，以将从动圆盘123拉动成与驱动圆盘113对准。一旦控制驱动圆盘113进行旋转，成功的耦合就不取决于在驱动圆盘113和从动圆盘123彼此接近时它们的初始相对定向。虽然图1A和图1B指示特定定向，但任何初始定向将导致相同的最终耦合位置，即使从动圆盘所捕获的从动圆盘的角运动的细节将依据两个圆盘的初始相对位置、旋转速度和接近速度而变化。

因为在磁性元件之间的吸引力变得显著时磁性元件之间的轴向距离a与垂直距离d相比是较小的，所以每个磁性元件上的吸引力基本上垂直于从动元件120和驱动元件110的旋转轴线(即，磁性元件115和125之间的吸引力的实质分量位于圆盘113和123的面114和124的平面中)。当驱动圆盘和从动圆盘的旋转轴线基本上对准时，并且当磁性元件115和125之间的距离与它们分别相对于它们的相应的旋转轴线而定位的半径r相比较小时，磁性元件之间的间隔基本上与旋转轴线112和122相切。因此，此时，磁性元件之间的磁性吸引力导致每个圆盘上的围绕它们的相应的旋转轴线的大转矩，所述转矩致使从动圆盘123朝向磁性元件对准的位置旋转。

在两个磁性元件115和125变得对准时，所述磁性元件之间的距离减小到约轴向距离a。此时，磁性元件115和125之间的吸引力具有显著的轴向分量，所述轴向分量致使驱动圆盘113中的磁性元件115浮出空腔116，使得磁性元件115延伸超过驱动圆盘113的表面114。保持元件所允许的磁性元件115的轴向运动的程度足以允许磁性元件115的表面接触从动圆盘的表面124。除了由磁性元件115和125之间的吸引提供的磁耦合力之外，这提供了驱动元件110与从动元件120之间的摩擦耦合力。所述摩擦耦合力和所述磁耦合力的组合致使从动元件120与驱动元件110同步旋转，其中从动元件120中的磁性元件125与驱动元件110中的磁性元件115对准。

因为驱动圆盘113仅具备一个磁性元件115并且从动圆盘123仅具备一个磁性元件125，所以在其中磁性元件能够彼此耦合的相应圆盘之间仅存在一个对准；这在两个圆盘的磁性元件位于与驱动轴线112和从动轴线122平行的线路中时发生。当驱动圆盘113和从动圆盘123在相同的方向上共同旋转相同的角度时，此相对定向得到维持。可以通过任意的开始位置来界定驱动圆盘113和从动圆盘123的绝对定向。举例来说，可以将每个圆盘的0度定向界定为其中磁性元件在旋转轴线垂直上方并且与所述旋转轴线水平对准的定向(“十二点钟”位置)。可以通过从所述0度定向围绕旋转轴线的旋转度数来界定其它圆盘角度。应对两个圆盘的旋转方向进行界定，使得两个圆盘的相等量的正旋转位移会维持磁性元件的相对定向。因此，驱动圆盘113耦合到从动圆盘123维持了所述两个圆盘之间的基本上恒定的角位移。如果对两个圆盘的旋转定向进行界定以使得所述圆盘在耦合位置具有相等的角位移，那么所述耦合维持所述圆盘之间的大约为0度的角位移。

在从动圆盘123上不存在显著的负荷转矩的情况下，圆盘之间的角位移将是大约0度。如果从动圆盘123经受到超过由驱动圆盘113的磁性元件与从动圆盘123的表面之间的静摩擦力所确定的第一阈值的负荷转矩，那么将发生角位移。在负荷转矩高于此阈值时，圆盘将保持耦合，但它们之间的小的角位移将随着达到第二阈值的负荷转矩而增加，在所述第二阈值下会超过磁性元件之间的磁性吸引的径向分量。此第二阈值确定了所述耦合可以传输的最大转矩。假如不超过最大转矩，那么所述两个圆盘将保持在预定的旋转定向下对准，这包含圆盘在其内保持耦合的角位移范围。

因为两个圆盘中的磁性元件115和125对准，所以感知到驱动圆盘113的定向(例如，相对于磁性元件115的定向而界定)的控制系统能够推断出从动圆盘123的定向。在其中从动元件120的定向比较重要的应用中，这允许控制系统通过控制驱动元件110来推断出从动元件120的定向，而不必单独地测量从动元件。在其中在存在显著的负荷转矩的情况下需要非常准确地了解从动元件的定向的应用中，可以有利地采用从动元件上的角度编码器系统。

通过在驱动圆盘113与从动圆盘123之间施加大于保持圆盘对准的磁力和摩擦力的组合的剪切力来使从动元件120与驱动元件110脱离。在典型的应用中，这将通过在正交于圆盘的轴线的平面中输送从动元件110的致动器或线性运动载台或类似者来提供。

依据圆盘上的磁性元件的布置以及在脱离时刻的耦合角度，脱离动作可能会诱发圆盘上的额外转矩。对于磁性元件的给定布置，从动元件120的脱离运动可以被配置成在其脱离时使从动圆盘123加速或减速，并且可以有利地用于补偿由于驱动站之间的拖拽和摩擦以及随之的角位置的滑移而引起的从动圆盘的减速。

替代地或另外，可以通过在从动元件120脱离之前使驱动元件110的旋转加速以赋予从动元件120以角加速度来补偿驱动站之间的从动圆盘123的减速。将与驱动站处的旋转速度相比之下的从动圆盘123的额外的角速度选择成与驱动站之间由于摩擦和空气阻力而引起的驱动圆盘123的角速度的所预测的损失匹配。

在一些实施例中，驱动圆盘113和从动圆盘123具备一个以上磁性元件115。可以使用额外的磁性元件115来增加所述耦合可以传输的转矩，并且还可以增加所述耦合的捕获范围和捕获速度。图2A至图2D示出包括一个或多个磁性元件115的一连串耦合圆盘。出于简单起见，在图2A至图2D中示出的圆盘被标记和描述为驱动圆盘113。然而，应理解，对应的从动圆盘123包括通过与圆盘113的面平行的平面而反映的呈镜像的所示出特征。然而，在磁性元件115在驱动圆盘113中示出为具有面北极115a的表面的情况下，所述磁性元件在从动圆盘123中应改为具有面向南极115b的表面(并且反之亦然)。

图2A示出驱动圆盘113，所述驱动圆盘包括在圆盘113的面114中朝向圆盘113的周边设置的一个磁性元件115a。此驱动圆盘113与在图1的实施例中示出的驱动圆盘113相同。

图2B示出包括两个磁性元件的驱动圆盘113。第一磁性元件115a在图1和图2A中的磁性元件115a的位置朝向圆盘的边缘而设置。第二磁性元件215a从第一磁性元件115a径向向内设置。两个磁性元件具有相同的极性。提供两个此类磁性元件会增加驱动圆盘113与从动圆盘123之间的磁耦合，因此增加在圆盘之间传输的转矩以及出现圆盘的旋转对准时的速度。

图2C示出包括两个磁性元件的驱动圆盘113。所述磁性元件的布置类似于在图2B中示出的实施例，不同之处在于，两个磁性元件115a和215b的磁极彼此相反。由此偶极布置而产生的磁场将倾向于比图2B的布置更高且更局部化，这将减小需要使圆盘分离以彼此解耦的距离，但不减小在接合时的耦合力。

图2D示出包括四个磁性元件的驱动圆盘113。相同极性的两个磁性元件115a和215a彼此沿径向移位，与2B的实施例中一样。相反极性的另外两个磁性元件115b和215b设置在圆盘113的与前两个磁性元件相对的侧上。所述四个磁性元件位于穿过驱动圆盘113的轴线的直径上。

提供四个磁性元件会比包括较少的具有相同强度的磁性元件的实施例提供更强的耦合力。当在圆盘相对于彼此处于180度的旋转位移时使驱动圆盘113和从动圆盘123的轴线对准时，此布置的额外的优势显现。在此情况下，两个圆盘上的相互吸引的磁性元件定位成彼此尽可能远，其中圆盘的轴线112和122是对准的。不仅磁性元件之间的耦合力由于它们的间隔而处于最小值，而且耦合力的方向穿过圆盘113和123的轴线112和122，并且因此不产生旋转转矩。通过提供与前两个磁性元件沿径向相对地定位的相反极性的额外的磁性元件，获得圆盘之间的强旋转耦合，甚至当圆盘由于两个圆盘上的相同极性的磁性元件之间的不稳定的排斥力而相对于彼此旋转180度时也是如此。

在图2A至图2D中示出的实施例中的每一者有利地包括不具有旋转对称性的磁性元件的布置(除了穿过整数整转之外)。如果按照具有旋转对称性的布置提供磁性元件，那么例如通过在圆盘113的沿径向相对的侧上提供相同极性的两个磁性元件，驱动圆盘113和从动圆盘123将有可能在一个以上定向上耦合，可能的定向的数目等于存在于磁性元件的布置中的阶或旋转对称性。如果存在驱动圆盘110和从动圆盘120能够彼此耦合的一个以上定向，那么不可能从驱动圆盘110的定向得到从动圆盘120的定向。通过提供不具有旋转对称性的磁性元件布置，在图2A至图2D中示出的实施例各自实现其中可以从驱动圆盘113的定向得到从动圆盘123的定向的耦合系统。

图3和图4示出包括驱动圆盘313和从动圆盘323的本发明的其它实施例，其中按照有利的图案布置磁性元件。

申请人已经发现，圆盘中的磁性元件的布置极大地影响耦合的捕获范围(即，磁力能够在其下进行同步的在驱动圆盘与从动圆盘之间的旋转偏移)和耦合的建立时间(驱动圆盘和从动圆盘在处于驱动位置时实现同步所花费的时间)。如图3中所示，已经发现旋转非对称和反射非对称的磁性元件的布置在当从动圆盘323的位置以落后的位置接近驱动圆盘313(即，其中从动圆盘323的旋转定向在旋转方向上处于驱动圆盘313的旋转定向后方)时将耦合拖动成旋转对准的过程中是有益的。

在图3中，驱动圆盘313包括沿着径向线定位的相同极性的第一磁性元件115a和第二磁性元件215a。相反极性的第三磁性元件315b设置在所述第一磁性元件和所述第二磁性元件前面(在圆盘被驱动时的旋转方向上)的位置。从动圆盘323中的磁性元件的布置是与圆盘的面平行的平面中的驱动圆盘313的反射，其中磁性元件的极性是相反的。

当从动圆盘323在此实施例中以落后的位置接近驱动圆盘313时，从动圆盘323的第三磁性元件325b经历来自驱动圆盘313的第一磁性元件115a和第二磁性元件215a的排斥力。与其它布置相比，此排斥力可以在旋转方向上提供额外的旋转转矩，从而允许从动圆盘323赶上驱动圆盘313。

在图4中示出类似的布置，其中第四磁性元件335b在从动圆盘上定位在第三磁性元件325b的前面并且具有与第三磁性元件325b相同的极性。已经发现此布置在稍后参考图7描述的打印设备中是有益的。这提供从驱动圆盘的磁性元件315b到从动圆盘的磁性元件335b的吸引力，所述吸引力减缓了从动圆盘的位置的越位并且减少此特定操作方法中的建立时间。

图5A至图5C通过不同的透视图示出图1的驱动圆盘113的示例。

图5A示出驱动圆盘113的平面图。

在此实施例中，驱动圆盘113具有圆形横截面并且包括直径w为57mm且厚度t为10mm的加工过的铝圆盘。圆盘具有一体形成的毂并且在其中心钻有10mm直径的通孔511以及将驱动圆盘113固定到轴杆111的平头螺丝。

在其它实施例中，驱动圆盘113可以具有非圆形横截面，例如椭圆形横截面或矩形横截面。在一些实施例中，驱动圆盘113可以由除了铝之外的材料形成。优选的是，驱动圆盘113是由非磁性材料形成。技术人员将理解，可以根据在其中使用本发明的应用的要求来选择驱动圆盘113的尺寸。

图5B和图5C示出图5A的驱动圆盘113的上侧截面图，可以从所述截面图更清楚地看到磁性元件115的位置。

磁性元件115设置在设定于驱动圆盘113的面114中的空腔116中。在此实例中，磁性元件115具有10mm的直径和5mm的厚度。在一些实例中，磁性元件具有20mm的直径。磁性元件115包括中央埋头钻孔以便使用抑制元件119将磁性元件115安装在空腔116内。在此实例中，所述抑制元件是单个螺丝119。

空腔116的尺寸被设定成使得其延伸到驱动圆盘113的面114中以通过间隙配合来容纳磁性元件115。空腔116具有大致等于磁性元件115的厚度的深度，使得当完全插入到空腔116中时磁性元件115的外表面与驱动圆盘113的面114基本上齐平(如图5B中所示)。

保持螺丝119适于使磁性元件115紧固在空腔中，但允许所述磁性元件沿轴向移出空腔116大约1mm，以从圆盘面114突出1mm(如图5C中所示)。

在其它实施例中，可以约束磁性元件115，使得所述磁性元件能够从空腔116移出不同的轴向距离。优选的是，磁性元件115能够当在驱动位置对准时移动足够的距离以接触从动圆盘中的磁性元件125。

可以将一个或多个弹簧(未示出)设置在磁性元件115与空腔的后表面之间，以便将磁性元件115向内偏置到空腔中的搁置位置，在所述搁置位置，所述磁性元件的前表面不从圆盘114的表面突出。这确保在磁性元件115和从动圆盘彼此接近时它们不发生碰撞。

技术人员将理解，以上驱动圆盘113可以适于包括一个以上磁性元件115，例如在图2B至图2D、图3和图4中示出的磁性元件。

在图5中示出的驱动圆盘113的一个变体中，三个磁性元件设置在驱动圆盘113中，与其它两个磁性元件相等间隔120°。每个磁性元件独立地浮动和弹起。正常的从动圆盘(具有一个磁性元件)可以在分别对应于从动圆盘的磁性元件与驱动圆盘113的磁性元件中的每一者对准的三个位置中的一个位置与其接合。在此实例中，放弃唯一的对准位置以有利于更快的接合。此实施例有利于稍后参考图7描述的打印设备，有利于其中不需要唯一的对准位置、驱动速度比在打印站处慢以及从动圆盘按照不受控的定向接近的某些处理站，例如相机检查站或上罩光油站。

图6A和图6B示出图1的从动圆盘123的示例的不同透视图。

从动圆盘123基本上是通过平行于圆盘113的面114的平面而反映的驱动圆盘113的镜像。从动圆盘123与所述驱动圆盘的不同之处在于，磁性元件125被保持在空腔126中，其中其轴向位置是固定的，使得所述磁性元件无法浮于表面上方。将磁性元件125的极性选择为与驱动圆盘121上的对应的磁性元件115的极性相反。

将从动圆盘123中的磁性元件125设定为与圆盘面124齐平或仅接近齐平，并且使用螺丝129紧固，使得所述磁性元件无法浮于空腔126中。将封装化合物添加于空腔126中的磁性元件125上方和周围以填充任何间隙或空隙，并且圆盘123的表面与光凿面重叠从而形成平坦表面124。

技术人员将理解，以上从动圆盘123可以适于包括一个以上磁性元件125，例如在图2B至图2D以及图3中示出的磁性元件。此外，例如在图4中示出的示例中，从动圆盘123还可以包括与驱动圆盘113不同数目的磁性元件125。

在一些实施例中，从动圆盘123包括覆盖从动圆盘的面向驱动圆盘113的面124的材料的表面层。所述材料可以是制动衬块材料，例如由摩擦技术有限公司(FrictionTechnology Ltd)供应的FTL175。所述材料增加了从动圆盘123与驱动圆盘113的磁体之间的摩擦，这提高了耦合稳定性并且还减少了表面磨损。

技术人员还将理解，驱动元件和从动元件的形状不限于圆形圆盘。虽然已经在此实例中描述了圆盘，但驱动元件和从动元件中的任一者或两者的其它可能性属于本发明的范围。这些包含可以支持处于期望的布置的磁性元件的任何形状，并且包含一个或多个径向臂、三角形、正方形或其它多边形、椭圆形、椭圆形、或更复杂的形状。所述驱动元件和所述从动元件可以包含无材料的区，例如钻孔或空隙，且/或可以选择性地减小它们的厚度，例如，以便减小质量。所述驱动元件和所述从动元件可以是不同的形状。可以将广泛的材料用于制造所述驱动元件和所述从动元件，包含非磁性金属、聚合物、复合物等。

图7示出包括本发明的磁耦合设备100的用于圆柱形容器的打印系统700的示例。

在此打印系统中，无源从动元件120适于固持将要在其上进行打印的容器708。沿着轨道702将从动元件120载运到被配置成在容器108的表面上进行打印的打印头703的附近。一连串驱动元件110沿着轨道703设置，所述一连串驱动元件在打印头703的附近耦合到从动元件120，从而允许在容器108上进行打印时旋转所述容器。

每个从动元件120适于载运容器708，使得容器708的纵轴线与从动元件120的从动轴线平行。每个从动元件120经由轴承705而安装到相应的移动分送车704，所述轴承允许从动元件120相对于分送车704围绕其中心轴线自由旋转。从动元件120的旋转进而致使附接的容器708其中心轴线旋转。

每个移动分送车装置704经由线性轴承系统(未示出)而安装到轨道702。轨道702形成闭合路径，分送车704围绕所述闭合路径自由移动，并且所述闭合路径高精度地导引每个分送车704的运动。

通过磁直线电机系统沿着轨道702来驱动分送车704。分送车704载运着永磁体(未示出)，所述永磁体磁耦合到在轨道702周围间隔的电磁体的系统。对轨道702中的电磁体进行电驱动以沿着轨道702推进分送车704。位置感测系统测量轨道702上的每个分送车704的位置，并且使用控制装置来独立地控制轨道702上的每个分送车704的位置、速度和加速度。此类轨道702的示例是由罗克韦尔自动化商业生产的iTRAK。

分送车704和驱动元件710被配置成使得当分送车704移动到打印头703可以在容器708上进行打印的位置时，使分送车704的从动元件120的从动轴线122与旋转的驱动元件110的驱动轴线112对准。驱动元件110如以上描述区段中所描述而旋转地耦合到从动元件120，因此允许通过驱动元件120控制容器708的旋转位置。

打印设备700包括四个打印站，所述四个打印站中的每一者包括至少一个打印头703，在所述打印头处将图像的个别的分色打印到容器708的表面上。每个打印站处的打印过程涉及容器708的一个或多个整转，在其期间通过驱动元件110经由磁耦合使容器708以恒定角速度旋转。可以并行地打印多个容器708。在一些实施例中，一个容器708在打印期间位于每个打印站中。使每个打印站中的每个容器708的旋转同步，使得打印过程的开始时间在每个打印站处基本上相同。类似地，打印过程的结束时间(即，容器已经经历一次或多次旋转的时间)在每个打印站处基本上相同。从经由皮带709连接到相应的打印站处的每个旋转耦合件100的驱动元件110的单个马达710来提供打印站处的旋转驱动。

在分送车704位于打印站中的时间期间，通过安装在打印站处的单独的非接触式光学读取头从附接到所述从动元件的高分辨率光学编码器环测得容器的角位置。这提供用于控制位于打印站处的打印头的喷射时序的时序信号。

在一个或多个旋转打印过程结束时，每个分送车704被平移到下一个打印站，其中将打印下一种分色，从而覆盖与先前间隔相同的位置。在此平移期间，当驱动圆盘113和相应耦合件的耦合圆盘123由于分送车704正交于圆盘的轴线的移动而分离时，旋转耦合件100脱离。旋转驱动器710继续以相同的恒定的角速度旋转，同时容器708的旋转在其耦合一脱离就开始减速。

为了使打印设备700的处理量最大化，优选的是，站之间的平移在驱动元件110的一次旋转内完成并且容器708在到达第二站时与驱动元件110再次同步而不损失相对于驱动元件110的旋转。这要求在从动圆盘123接近第二站时其相对于驱动圆盘113的旋转角度处于耦合件的捕获范围内，并且在第二站处的打印开始时间可以恢复原位滑移并且使速度稳定下来。

可以通过控制圆盘的旋转位置与分送车704的线性平移之间的同步以在耦合脱离时提供某一角加速度来补偿由于容器708在驱动元件110之间的减速而引起的原位滑移。如果所述线性平移在圆盘113、123在脱离时所旋转的相同方向上在从动圆盘123上产生转矩，那么产生此类角加速度。如果两个圆盘113、123的磁性元件之间的组合吸引力作用于相对于圆盘113、123的中央旋转轴线112、122偏移并且在脱离时具有垂直于线性平移的方向的分量的位置，那么产生所述转矩。这产生使从动圆盘123加速或减速的转矩，加速或减速取决于组合吸引力作用于中心轴线112、122的哪一侧。此外，转矩的量值(以及其方向)取决于在脱离时的耦合的圆盘113、123的定向，因为这将影响所述垂直分量的量值。已经发现，驱动圆盘113的旋转可以与分送车704的平移同步，使得脱离时的定向始终使从动圆盘123加速一定量，所述量基本上平衡了在使分送车704在站之间移动时发生的对容器708的减速。

替代地或另外，可以通过在从动元件脱离之前使驱动元件的旋转加速以赋予从动元件以角加速度来补偿驱动站之间的从动圆盘的减速。

在第一驱动站之前，从动元件可以被预旋转，使得当从动元件接近第一驱动站时所述从动元件在所需方向上旋转。这加速了从动元件到驱动站中的第一驱动元件的耦合过程。当分送车沿着轨道朝向驱动站移动时，可以通过使从动圆盘的周边表面与固定的导轨或衬垫相切地接合来执行预旋转，从而使从动元件绕其轴线旋转。

驱动圆盘113和从动圆盘123中的磁性元件的特定布置与图4中示出的布置相同。已经发现此布置在以下方面提供良好的性能：测试原型打印设备；在200ms以内从静止以及当在相隔125mm的相邻的驱动元件110之间移动时锁定于300rpm的驱动旋转速度(打印设备的额定速度)。

Claims

1.一种用于在驱动元件与从动元件之间传输旋转运动的系统，所述系统包括：

驱动元件，所述驱动元件耦合到转矩输入，所述转矩输入致使所述驱动元件围绕驱动轴线旋转，所述驱动元件包括第一磁性元件；

从动元件，所述从动元件被配置成围绕从动轴线旋转，所述从动元件包括第二磁性元件；其中

所述第一磁性元件和所述第二磁性元件都易受磁场影响，并且所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的至少一者产生磁场；并且其中

所述驱动元件和所述从动元件被配置成使得当处于所述驱动轴线与所述从动轴线对准的驱动位置时，所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间的磁相互作用将所述驱动元件的所述旋转运动和所述从动元件的所述旋转运动耦合起来，并且其中

所述驱动元件与所述从动元件之间的所述耦合致使所述驱动元件和所述从动元件相对于彼此按照预定的旋转定向进行耦合，并且其中，

所述从动元件被安装在沿着路径运输的载运装置上，其中所述路径要求所述载运装置在垂直于所述驱动元件的所述驱动轴线的方向上使所述从动元件移入所述驱动位置,并在垂直于所述驱动元件的所述驱动轴线的方向上使所述从动元件移出所述驱动位置以使所述从动元件的所述旋转运动与所述驱动元件的所述旋转运动解耦。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述预定的旋转定向是所述驱动元件相对于所述从动元件的独特的旋转定向，在所述独特的旋转定向中，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件沿着与所述驱动轴线和所述从动轴线平行的轴线对准。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的至少一者是永磁体。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的至少一者包括铁磁材料。

5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述第一磁性元件与所述驱动轴线相距径向距离r而设置在所述驱动元件中，并且所述第二磁性元件与所述从动轴线相距相同的径向距离r而设置在所述从动元件中。

6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其中，所述第一磁性元件或所述第二磁性元件中的至少一者分别设置在所述驱动元件或所述从动元件中的空腔中。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第二磁性元件被保持元件保持在所述空腔中，所述保持元件允许所述第二磁性元件在平行于所述从动轴线的方向上移动，进而允许所述第二磁性元件移动到当处于所述驱动位置时接触所述驱动元件的表面。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第一磁性元件被保持元件保持在所述空腔中，所述保持元件允许所述第一磁性元件在平行于所述驱动轴线的方向上移动，进而允许所述第一磁性元件移动到当处于所述驱动位置时接触所述从动元件的表面。

9.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其中，所述驱动元件和所述从动元件各自包括多个磁性元件，所述多个磁性元件被布置成使得所述磁性元件的位置和/或磁极围绕所述驱动轴线和所述从动轴线分别是非对称的，进而提供一个预定的旋转定向。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，当所述驱动元件和所述从动元件在所述一个预定的旋转定向上对准时，所述驱动元件上的每个磁性元件的所述位置与所述从动元件上的对应的磁性元件的所述位置对准。

11.根据权利要求9所述的系统，其中，至少一个另一磁性元件定位在所述驱动元件或所述从动元件中的至少一者上，而在所述驱动元件或所述从动元件中的另一者上没有对应的另一磁性元件。

12.根据权利要求1-5和11中任一项所述的系统，其中，所述从动元件是移动以使得每个从动元件循序地与所述驱动元件耦合和解耦的多个从动元件中的一者。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述驱动元件是多个驱动元件中的一者，并且其中所述从动元件循序地移入分别与所述驱动元件中的每一者相关联的驱动位置，使得所述驱动元件与所述从动元件之间的所述旋转运动在相应的驱动位置进行耦合。

14.根据权利要求1-5和13中任一项所述的系统，其中，所述驱动元件包括所述第一磁性元件设置在其中的驱动圆盘，并且其中所述从动元件包括所述第二磁性元件设置在其中的从动圆盘。

15.一种打印设备，所述打印设备包括：

至少一个打印站，所述至少一个打印站包括打印头；以及

至少一个根据任一前述权利要求所述的系统。

16.一种操作根据任一前述权利要求所述的系统的所述驱动元件和所述从动元件的方法，所述方法包括：

使用所述转矩输入使所述驱动元件围绕所述驱动轴线旋转；

使所述从动元件在垂直于所述驱动轴线的方向上移入所述驱动位置，进而致使所述从动元件的所述旋转运动与所述驱动元件的所述旋转运动耦合；

使所述从动元件在垂直于所述驱动轴线的方向上移出所述驱动位置，进而使所述从动元件的所述旋转运动与所述驱动元件的所述旋转运动解耦。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，至少在打印操作期间所述从动元件的所述旋转运动与所述驱动元件的所述旋转运动耦合。

18.根据权利要求16或17所述的方法，所述方法还包括：

使用所述转矩输入使第二驱动元件围绕第二驱动轴线旋转；

使所述从动元件移入其中所述从动轴线与所述第二驱动轴线对准的第二驱动位置，进而将所述从动元件的所述旋转运动耦合到所述第二驱动元件的所述旋转运动。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，使所述从动元件在垂直于所述驱动轴线的方向上移出所述驱动位置与所述驱动元件的所述旋转运动同步，使得使所述从动元件移出所述驱动位置的动作赋予所述从动元件以角加速度。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，在使所述从动元件移出所述驱动位置之前，使所述驱动元件的所述旋转加速以赋予所述从动元件角加速度。

21.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，其中，向所述从动元件赋予的所述角加速度补偿在驱动位置之间由于拖拽和摩擦而引起的其减速。

22.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述从动元件与所述驱动元件耦合之前向所述从动元件赋予旋转运动。

23.根据权利要求21所述的方法，其中，通过所述从动元件与固定衬垫或轨道的滚动接触来赋予所述旋转运动。

24.根据权利要求3所述的系统，其中，所述驱动位置是固定的。

25.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述驱动位置在平行于所述载运装置的所述路径的方向上移动，以使得所述从动元件能够在其沿着所述路径的移动的一部分期间保持耦合到所述驱动元件。

26.根据权利要求1-5、7、8、10、11和13中任一项所述的系统，其中，所述驱动元件包括位于垂直于所述驱动轴线的平面中的第一面，并且所述从动元件包括位于垂直于所述从动轴线的平面中的第二面，并且其中，在所述驱动位置，所述第一面和所述第二面是平行的并且按照面对面的关系定向。

27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述第一磁性元件和或所述第二磁性元件被磁化，使得当所述驱动元件和所述从动元件处于所述驱动位置时，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件彼此吸引。

28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的至少一者是电磁体。

29.一种打印系统，所述打印系统包括设置在轨道旁边的固定位置处的驱动元件，和被配置成载运将要被打印的物体并且使所述物体沿着所述轨道移动的从动元件，其中：

所述驱动元件耦合到转矩输入，所述转矩输入致使所述驱动元件围绕驱动轴线旋转，所述驱动元件包括第一磁性元件；

所述从动元件被配置成围绕从动轴线旋转，所述从动元件包括第二磁性元件；其中

所述第一磁性元件和所述第二磁性元件都易受磁场影响，并且所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的至少一者产生磁场；其中

所述驱动元件和所述从动元件被配置成使得当处于所述驱动轴线与所述从动轴线对准的驱动位置时，所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间的磁相互作用将所述驱动元件的所述旋转运动和所述从动元件的所述旋转运动耦合起来；其中，

每个移动分送车经由线性轴承系统而安装在轨道上，分送车和驱动元件被配置成使得当分送车移动到打印头在容器上进行打印的位置时，使分送车的从动元件的从动轴线与旋转的驱动元件的驱动轴线对准；

在一个或多个旋转打印过程结束时，每个所述分送车被平移到下一个打印站；在此平移期间，当所述驱动元件的驱动圆盘和相应耦合件的从动元件的耦合圆盘由于分送车正交于圆盘的轴线的移动而分离时，旋转耦合件脱离。