Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine elektronische Regelvorrichtung zur Konstanthaltung der jeweils voreingestellten Fördergeschwindigkeit von an sich bekannten Förder-Vibratoren, welche ein Förderbecken in eine schraubenförmig gerichtete rasche Drehschwingung versetzen, wobei die Werkstücke vom Grund des Förderbeckens über eine schraubenförmig ansteigende Bahn nach oben gefördert werden.
Die heute gebräuchlichen Förder-Vibratoren weisen den Nachteil auf, dass eine einmal eingestellte, den gegebenen Bedingungen angepasste Fördergeschwindigkeit während dem Betrieb nicht auf konstantem Wert erhalten bleibt, weil die ständig abnehmende Werkstückmenge auch eine abnehmende Dämpfung des Förderbeckens bewirkt, was ein Zunehmen der Schwingungsstärke und Fördergeschwindigkeit zur Folge hat. Diese gegenseitige Abhängigkeit zwischen Werkstückmenge und Fördergeschwindigkeit erfordert in gewissen Zeitabständen immer wieder ein manuelles Nachregulieren der Speisespannung für den Erreger-Elektromagneten. Die vorliegende Erfindung erübrigt das manuelle Nachregulieren, es sei denn, die Fördergeschwindigkeit müsse auf einen anderen konstanten Wert eingestellt werden.
Die erfind ungsgemässe elektronische Regelvorrichtung ist gekennzeichnet durch einen Schwingungs-Aufnehmer, welcher die mechanischen Schwingungen des Förderbeckens in eine proportionale Wechselspannung umwandelt, welche einer Steuereinheit zugeführt wird, die ihrerseits die Speisespannung für den Erreger-Elektromagneten derart steuert, dass die Schwingungsstärke des Förderbeckens bei wechselnder Füllmenge auf einem voreingestellten Wert konstant bleibt, und dass der Schwingungs-Aufnehmer derart ausgebildet oder seiner Lage nach derart angeordnet ist, dass er vom magnetischen Streufeld des Erreger-Elektromagneten nicht beeinflusst wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine mögliche Anordnung des Schwingungs-Aufnehmers auf einem Förder-Vibrator üblicher Bauart.
Fig. 2 zeigt ein Schaltschema von der elektronischen Ausrüstung des Regelgerätes.
Da es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um einen Förder-Vibrator üblicher Bauart handelt, kann die Beschreibung desselben kurz gefasst sein.
1 ist die nicht schwingende, verhältnismässig schwer ausgeführte Grundplatte. 2 ist der Erreger-Elektromagnet, bestehend aus Lamellenkern und Erregerspule. 4 ist der Schwinganker und 5 ist das Förderbecken zur Aufnahme des Werkstückvorrates. Schwinganker 4 und Förderbecken 5 sind mittels mindestens drei am Umfang verteilten Schwingfedern 3, wovon nur eine dargestellt ist, auf die Grundplatte 1 abgestützt und schwingfähig befestigt. An einer geeigneten Stelle zwischen zwei benachbarten Schwingfedern ist die Grundplatte 1 mit einer vertikalen Bohrung 11 versehen, in welcher der Bolzen 9 verschiebbar gelagert ist und mittels Schraube 10 fixiert werden kann. Auf dem flachen Kopf 8 des Bolzens 9 ist der Schwingungs-Aufnehmer 7 auf geeignete Weise befestigt und mittels nicht dargestellten Leitungen mit der elektronischen Steuerschaltung verbunden.
Da das aktive System des Schwingungs-Aufnehmers naturgemäss sehr schonungsbedürftig ist, wird dasselbe vorzugsweise mit te8s einem Verbindungssteg 6 aus elastischem Material mit dem Schwinganker 4 in fühlenden Kontakt gebracht.
Als Schwingungs-Aufnehmer ist ein piezoelektrischer Wandler geeignet, weil er in seiner Eigenschaft gegen magnetische Felder praktisch unempfindlich ist. Es kann auch ein elektromagnetischer Wandler verwendet werden, wenn seine Lage in bezug zum magnetischen Streufeld des Erreger-Elektromagneten 2 derart ausgewählt wird, dass er sich in der magnetisch neutralen Zone befindet und nur von den mechanischen Schwingungen des Förderbeckens beeinflusst werden kann.
Für den elektronischen Teil des Regelgerätes wird von den vielen Schaltungsmöglichkeiten die nachfolgend beschriebene Variante ausgewählt.
Von der Netz-Anschlussklemme 39 führt eine Leitung auf die eine Klemme des Erreger-Elektromagneten 2. Der zweite Pfad führt von der Netz-Anschlussklemme 38 über die Wechselstrom-Diagonale 36 und 33 des Brückengleichrichters auf die andere Klemme des Erreger-Elektromagneten 2. In der Gleichstrom-Diagonale 34 und 35 des Brückengleichrichters liegt die Kollektor Emiter-Strecke des Leistungstransistors 26, dessen Durchlasswiderstand elektronisch verändert werden kann.
Über eine weitere Anzapfung wird die Netz-Wechselspannung mittels der Diode 31 im Einweg-Verfahren gleichgerichtet und dem Ladekondensator 32 zugeführt.
Über den Strombegrenzungswiderstand 29 gelangt die Gleichspannung auf die Leitung 30, deren Spannung mittels der Zenerdiode 13 konstant auf beispielsweise 30 Volt gehalten wird, so dass sie zur Speisung der Ver stärkerelemente zur Verfügung steht. Parallel zur Zehnerdiode 13 liegt der Glättungskondensator 13a.
Vom piezoelektrischen Schwingungs-Aufnehmer 7 gelangt die erzeugte Wechselspannung auf die Diode 12, welche die negativen Halbwellen gegen die Nullpunkt Leitung 73 kurzschliesst, so dass nur die positiven Halbwellen auf den als Spannungsfolger geschalteten Operationsverstärker 15 gelangen können, an dessen Ausgang die positiven Halbwellen niederohmig zur Verfügung stehen. Der Operationsverstärker 20 ist als Spannungskomparator ohne Hysterese geschaltet, sein invertierender Eingang 17 ist mit dem Ausgang des Spannungsfolgers 15 verbunden und der nicht invertierende Eingang 16 liegt am Mittelzweig eines Spannungsteilers, welcher durch die Widerstände 18 und 14 gebildet wird, wovon der Widerstand 14 regulierbar ist, so dass das Spannungspotential des Verstärkereinganges 16 von Null bis ungefähr plus 8 Volt verstellt werden kann.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 20 führt über die Diode 21 auf den Pluspol des Kondensators 19, welcher seinerseits über den Widerstand 23 an die stabilisierte Speisespannung auf Leitung 30 gelegt ist. Ferner liegt am Pluspol des Kondensators 19 die Basis 22 von der Emiterfolgerstufe 28, dessen Emiter über den Mittelzweig 25 des Spannungsteilers 27 und 24 den Leistungstransistor 26 steuert
Als Spannungsfolger 15 und Spannungskomparator 20 sind Operationsverstärker vom Typ 741 geeignet. Als Emiterfolger 28 kann der Transistor 2N171 1 verwendet werden und als Leistungstransistor 26 ist der Philips-Typ BU 105 geeignet.
Die Arbeitsweise der oben beschriebenen Schaltung ist wie folgt:
Nachdem die Klemmen 38 und 39 mit dem Wechselstromnetz in Verbindung gesetzt wurden, kann im ersten Moment noch kein Strom über den Erreger-Elektromagneten2 fliessen, weil in diesem Zeitpunkt der Kondensator
19 noch entladen ist. Folglich ist Basis und Emiter von der Emiterfolgerstufe 28 auch auf Nullpotential 37, dadurch ist der Leistungstransistor 26 gesperrt und folglich kann auch die Wechselstrom-Diagonale 36 und 33 des Brückengleichrichters keinen Strom auf den Erreger Ellektromagneten 2 leiten. Der Schwingungs-Aufnahmer 7 liefert zu diesem Zeitpunkt auch noch keine Spannung, weshalb der Ausgang vom Spannungsfolger 15 und der invertierende Eingang 17 vom Spannungskomparator 20 auf Nullpotential 37 ist.
Wenn der Regelwiderstand 14 auf einen bestimmten Wert eingestellt ist, so dass sich der nicht invertierende Eingang 16 auf beispielsweise plus 4 Volt befindet, so steht der Ausgang des Spannungskomparators 20 auf hoch , das heisst im vorliegenden Fall ungefähr auf plus 28 Volt. Die Diode 21 liegt demnach in Sperrichtung und hat auf den Ladezustand des Kondensators 19 keinen Einfluss.
Unmittelbar nach dem Einschalten der Netzspannung beginnt über den Widerstand 23 die Aufladung des Kondensators 19, welcher einen Kapazitätswert von einigen Hundert Mikrofarad haben kann. Dem Ansteigen der Plusspannung am Kondensator 19 folgt auch die Emiterfolgerstufe 28, so dass der Leistungstransistor 26 sanft ansteigend in den Durchlasszustand gesteuert wird, wodurch die Wechselstrom-Diagonale 36 und 33 des Brükkengleichrichters leitend wird und dem Erreger-Elektromagnet 2 Wechselspannung zuführen kann.
Damit werden auch die mechanischen Schwingungen des Schwingankers 4 von null ansteigend immer stärker und im gleichen Mass steigert sich die Ausgangsspannung am SchwingungstAufnohmer 7, bis der Wert erreicht ist, wo die Scheitelspannung von den positiven Halbwellen am Eingang 17 die manuell voreingestellte Gleichspannung am Eingang 16 kurzzeitig übersteigt. Dadurch kippt der Ausgang vom Spannungskomparator 20 kurzzeitig auf annähernd Nullpotential 37, was zur Folge hat, dass über die nun leitende Diode 21 kurzzeitig ein verhältnismässig kräftiger Entladestrom vom Kondensator 19 abfliesst und dadurch das weitere Ansteigen der Ladespannung am Kondensator 19 zum Stillstand bringt.
Folglich kann auch die Schwingungsstärke am Schwinganker 4 nicht weiter ansteigen und die positiven Spannungsamplituden am Eingang 17 bleiben konstant, so dass sich zwischen dem Ladestrom über den Widerstand 23 und dem Integral des Entladestromes über die Diode 21 ein Gleichheitszustand einstellt, welcher gemäss dem beschriebenen Funktionsablauf dem Schwinganker 4 bei wechselnder Füllmenge im Förderbecken 5 eine manuell voreingestellte und in gewissen Grenzen konstant bleibende Schwingungsstärke aufzwingt.
Soll z.B. die Fördergeschwindigkeit vergrössert werden, so muss durch Vergrössern des Widerstandes 14 die Gleichspannung am Eingang 16 höher gestellt werden.
Als Schwingungs-Aufnehmer könnte auch ein optisches System zur Anwendung kommen, indem die mechanischen Schwingungen des Förderbeckens mittels einer an sich bekannten optischen Einrichtung in Lichtschwankungen verwandelt, und diese Lichtschwankungen einer photoelektrischen Zelle zugeleitet werden, welche ihrerseits eine proportionale Wechselspannung an die Steuereinheit abgibt.