CH555278A

CH555278A - Regelanordnung in einem elektromagnetischen vibratorantrieb einer vibrationsfoerdervorrichtung.

Info

Publication number: CH555278A
Application number: CH847572A
Authority: CH
Original assignee: Sapal Plieuses Automatiques
Priority date: 1972-06-07
Filing date: 1972-06-07
Publication date: 1974-10-31

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regelanordnung in einem elektromagnetischen Vibratorantrieb einer Vibrationsfördervorrichtung mit mindestens einer Vibratorspule und Schwingfedern.

Vibrationsfördervorrichtungen werden in Verteiler-, Sortier-, Zufuhrautomaten für Verpackungs-, Montage- und Fertigungsautomaten (-strassen) verwendet. In Hochleistungsautomaten ist eine hohe Transportgeschwindigkeit erforderlich. Ausserdem soll die Transportgeschwindigkeit unabhängig von Lastschwankungen, Netzspannungs- und Netzfrequenzvariationen konstant bleiben. Eine bekannte Methode zum Konstanthalten der Vibrationsamplitude besteht darin, die Amplitude der Schwingungen durch Schwingungsaufnehmer zu erfassen, mit einer Referenzspannung zu vergleichen und durch Phasenanschnittsteuerung eines Thyristor-Leistungsstellgliedes die in die Vibratorspule eingespeiste Energie zu steuern.

In den meisten Fällen kann mit diesem Prinzip nicht auf die maximal ausnutzbare Transportgeschwindigkeit geregelt werden, weil die minimale Netzspannung und die maximale Belastung schon ausserhalb des Regelbereichs liegen würden.

Eine weitere bekannte Methode zur optimalen Ausnutzung der Vibratorantriebe besteht darin, dass die Speisespannung und die Speisefrequenz mittels elektronischen Kreisen stabilisiert werden. Bei Laständerungen wird aber die optimale Frequenz nicht automatisch eingestellt, und dadurch bleibt die Lastabhängigkeit bestehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin eine Regelanordnung zu schaffen, durch welche die Transportgeschwindigkeit bei einer Vibrationsfördervorrichtung automatisch konstant gehalten und auf die maximal ausnutzbare Transportgeschwindigkeit geregelt werden kann.

Zu diesem Zweck ist die Regelanordnung gemäss der Erfindung gekennzeichnet durch eine erste Schaltvorrichtung, die beim Einschalten der Anordnung einen Hochspannungsimpuls, dessen Dauer einen Bruchteil der Periode der Eigenfrequenz der Fördervorrichtung beträgt, zum Ingangsetzen der Fördervorrichtung auf die Vibratorspule schaltet, durch einen Vibrationsfühler, der am Fuss der Fördervorrichtung derart angeordnet ist, dass er bei der grössten Auslenkung der Schwingfedern noch nicht berührt wird, und der ein Abbild der Schwingungen der Fördervorrichtung einem linearen Verstärker zuführt, welcher die durch den Vibrationsfühler aufgenommenen Signale derart verstärkt, dass eine Folge von Hochspannungsimpulsen mit der Eigenfrequenz der Fördervorrichtung erzeugt und auf die Vibratorspule geschaltet wird,

durch einen Phasenschieber der den Anfang der Hochspannungsimpulse vorwärts oder rückwärts auf den Nulldurchgang der Schwingungsamplitude verschiebt, durch eine Begrenzungsschaltvorrichtung, die die Hochspannungsimpulse unterdrückt, sobald deren Maximalwert einen Sollwert überschreitet, durch eine zweite Schaltvorrichtung, die Niederspannungsimpulse anstelle der Hochspannungsimpulse auf die Vibratorspule schaltet, sobald die Begrenzungsschaltvorrichtung anspricht, wobei Dauer, Phase und Frequenz der Niederspannungsimpulse gleich wie diejenigen der Hochspannungsimpulse bleiben und durch eine dritte Schaltvorrichtung, die in der Vibratorspule aufgebaute Energie abbaut.

Anhand der beiliegenden Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Die Figuren 1, 2, 3 und 4 zeigen Schaltschemata je einer Ausführungsform.

Figur 5 zeigt Signalfolgen des Ausführungsbeispiels nach Figur 1.

Fig. 1 zeigt einen Vibratorantrieb 30 mit einem Elektromagneten 18, einem Schwingungsfühler 20 und einem Permanentmagneten 19. Mit der Spule des Elektromagneten 18 ist ein Leistungstransistor 22 in Serie geschaltet, dessen Emitter am Nullpunkt des Systems angeschlossen ist. Parallel zu dem Transistor 22 ist eine Hochleistungs-Zener-Diode 23 geschaltet. Die Spule des Elektromagneten 18 kann entweder über eine Diode 17 von einer Niederspannungsquelle = 24 V oder über den einstellbaren Widerstand 16 von der Summe der beiden Gleichstromquellen = 240 V + = 24 V erregt werden, sobald der Transistor 22 leitend ist. Die Gleichspannungsquelle = 240 V wird aus der Niederspannungsquelle = 24 V mittels eines 5 klIz Schwingkreises 12 eines Verstärkers 13, eines Leistungszerhackers Gleichstrom/Wechselstrom 14 und eines Gleichrichters 15 gebildet.

Der negative Pol des Gleichrichter-Ausganges ist mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle = 24 V verbunden.

Die Freigabe der Hochspannungsimpulse durch einen UND-Verstärker 13 ist synchronisiert mit dem Schalten des Transistors 22 durch den Verstärker 21, ausgehend von einem Schaltsignal G. Das Schaltsignal G wird wie folgt gebildet: beim Öffnen des Schalters b1 steigt der Ausgang A des Verstärkers 1 auf ein Spannungsniveau U1. Gleichzeitig steigt auch Ausgang B des Emitterfolgers 2 nahezu auf den Wert Ul, wo die Ansprechschwelle des Triggers 4 liegt, und der Ausgang C wechselt von 0 auf 1. Am Ausgang D des Differenziergliedes 5 erscheint ein kurzer Impuls. Der Ausgang E des monostabilen Multivibrators 6 ändert sich gleichzeitig auf 0 und bekommt wieder den Wert 1 nach der Zeitverzögerung Tl; am Ende der Zeitverzögerung T,, erscheint am Ausgang F des Differenziergliedes 7 ein kurzer Impuls.

Der Ausgang G des monostabilen Multivibrators 8 ändert sich gleichzeitig auf 0 und bekommt wieder den Wert 1 nach einer Zeitverzögerung T2.

Während der Zeit T2 wird der Verstärker 21 so gesteuert, dass der Transistor 22 leitend wird. Wenn der Ausgang I des Triggers 10 gleich 0 ist, wird während T2 am Ausgang K des UND-Verstärkers 11 ein Signal erscheinen. Dieses gibt wäh rend der Zeit T2 das Oszillatorsignal am Ausgang des UND Verstärkers 13 frei, und es wird ein Gleichstromimpuls = 240 V während der Zeit T2 am Ausgang des Gleichrichters 15 erscheinen.

Der Elektromagnet 18 wird von der Summe der beiden in Serie geschalteten Gleichstromquellen erregt, und die Diode 17 bleibt gesperrt, weil der Punkt M positiver als = + 24 V ist. Dieser Anfangsimpuls erzeugt Schwingungen. Das Wechselstromsignal, aufgenommen durch den Fühler 20, überlagert sich der Spannung Ul. Sobald der Wert am Ausgang B unter die Anspruchschwelle des Triggers 4 sinkt, wird der Ausgang C auf 0 kippen. Sobald der Wert am Ausgang B über die Ansprechschwelle des Triggers 4 steigt, kippt Ausgang C wieder auf 1. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich, und ein zweiter Impuls aus der Summe der beiden Gleichstromquellen wird den Elektromagneten 18 erregen. Die Schwingungsamplitude steigt dadurch, und es wird sich ein Gleichgewicht zwischen der eingespeisten Energie und dem Verlust einstellen.

Wenn die Schwingungsamplitude den gewünschten Wert überschreitet, steigt U2 im Punkt B' so hoch.

dass sie die Ansprechschwelle des Triggers 10 erreicht und der Ausgang I des Triggers 10 auf 1 kippt. Dadurch wird der Ausgang K des UND-Verstärkers 11 den Wert 1 bekommen, und die Freigabe des Leistungszerhackers 14 wird verriegelt.

Der Elektromagnet 18 wird nur von der Gleichstromquelle = 24 V während T2 über die Diode 17 erregt. Wegen des Fehlens von Energie nimmt die Schwingungsamplitude solange ab, bis das Signal B' unter die Ansprechschwelle des Triggers 10 sinkt und der Ausgang H des Differenziergliedes 9 den Trigger 10 am Ende der Zeit T2 auf 0 zurückstellen kann.

T1 und damit die optimale Phase des Stromimpulses bezogen auf die Eigenschwingung des Vibrators sind einstellbar. T2 ist ebenfalls einstellbar, wodurch die Energie der Stromimpulse zum Vibratorantrieb optimal angepasst werden kann. Auch der Widerstand 16 ist einstellbar, wodurch die Energie der Stromimpulse ohne Verlängerung der Zeit T2 angepasst werden kann. Die Amplitudenbegrenzung, und dadurch die Transportgeschwindigkeit, kann durch das Potentiometer 3 eingestellt werden. Ausserdem ist der Arbeitspunkt des Verstärkers 1 einstellbar, um den Angangswert U1 beeinflussen zu können.

Die Schaltung nach Fig. 2 arbeitet wie die Schaltung nach Fig. 1. Der Unterschied liegt nur darin, dass die beiden Gleichspannungsquellen parallel geschaltet sind.

Die Schaltung nach Fig. 3 verwendet einen gesteuerten Siliziumgleichrichter 22' anstelle des Transistors 22. Das Einschalten erfolgt durch das Differenzierglied 24. Das Löschen erfolgt durch die Schaltvorrichtungen 25, 26, 27 über einen Löschkondensator 28. Die Diode 29 verhindert das Entladen des Löschkondensators über die Last. D Diode 42 und die Zenerdiode 41 ersetzen die Zenerdiode 23 von Fig. 1 und 2.

Die Schaltung nach Fig. 4 arbeitet mit zwei Gleichstromquellen, wobei die Gleichspannung = 240 V stetig vorhanden ist. Sie wird durch den gesteuerten Siliziumgleichrichter 32' zur Erregung des Elektromagneten 18 verwendet.

Das Einschalten erfolgt durch einen Entkopplungsverstärker 13 und ein Differenzierglied 34. Das Löschen erfolgt durch die Schalteinrichtungen 34, 35, 36, 37 über einen Löschkondensator 38. Die Diode 39 verhindert das Entladen des Löschkondensators über den Widerstand 16.

Die Einheiten 12, 13, 14 und 15 fallen hier weg. Die Steuerung des Gleichrichters 32' ist die gleiche wie in der Schaltung nach Fig. 3.

Fig. 5 zeigt die Signalfolge der Schaltung nach Fig. 1 für einen stationären Fall und für den Fall, dass U2 die Ansprechschwelle des Triggers 10 überschreitet.

Claims

PATENTANSPRUCH

Regelanordnung in einem elektromagnetischen Vibratorantrieb- einer Vibrationsfördervorrichtung mit mindestens einer Vibratorspule und Schwingfedern, gekennzeichnet durch eine erste Schaltvorrichtung, die beim Einschalten der Anordnung einen Hochspannungsimpuls, dessen Dauer einen Bruchteil der Periode der Eigenfrequenz der Fördervorrichtung beträgt, zum Ingangsetzen der Fördervorrichtung auf die Vibratorspule schaltet, durch einen Vibrationsfühler (20) der am Fuss der Fördervorrichtung derart angeordnet ist, dass er bei der grössten Auslenkung der Schwingfedern noch nicht berührt wird, und der ein Abbild der Schwingungen der Fördervorrichtung einem linearen Verstärker (1) zuführt, welcher die durch den Vibrationsfühler aufgenommenen Signale derart verstärkt,

dass eine Folge von Hochspannungsimpulsen mit der Eigenfrequenz der Fördervorrichtung erzeugt und auf die Vibratorspule geschaltet wird, durch einen Phasenschieber (5, 6, 7) der den Anfang der Hochspannungsimpulse vorwärts oder rückwärts auf den Nulldurchgang der Schwingungsamplitude verschiebt, durch eine Begrenzungsschaltvorrichtung (10, 11), die die Hochspannungsimpulse unterdrückt, sobald deren Maximalwert einen Sollwert überschreitet, durch eine zweite Schaltvorrichtung (17), die Niederspannungsimpulse anstelle der Hochspannungsimpulse auf die Vibratorspule schaltet, sobald die Begrenzungsschaltvorrichtung anspricht, wobei Dauer, Phase und Frequenz der Niederspannungsimpulse gleich wie diejenigen der Hochspannungsimpulse bleiben und durch eine dritte Schaltvorrichtung (23), die in der Vibratorspule aufgebaute Energie abbaut.

UNTERANSPROCHE 1. Regelanordnung nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen Leistungstransistor (22) zum Erregen der Vibratorspule während der Dauer der Hochspannungsimpulse und durch eine Diode (17) die während der Dauer der Hochspannungsimpulse gesperrt ist und über welche beim Ausfallen der Hochspannungsimpulse die Erregung der Vibratorspule von einer Niederspannungsquelle aus erfolgt.

2. Regelanordnung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Gleichspannungsquellen (240 und 24 V) für Hoch- bzw. Niederspannung, welche Quellen während der Dauer der Hochspannungsimpulse in Serie geschaltet sind. (Fig. 1).

3. Regelanordnung nach Patentanspruch oder Unteranspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Gleichspannungsquellen (240 und 24 V) für Hoch- bzw. Niederspannung, welche Quellen während der Dauer der Hochspannungsimpulse parallel geschaltet und durch Dioden (17 und 29) voneinander entkoppelbar sind. (Fig. 2).

4. Regelanordnung nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen gesteuerten Siliziumgleichrichter (22') zum Erregen der Vibratorspule während der Dauer der Hochspannungsimpulse und durch eine Diode (17), die während der Dauer der Hochspannungsimpulse gesperrt ist und über welche beim Ausfallen der Hochspannungsimpulse die Erregung der Vibratorspule von einer Niederspannungsquelle aus erfolgt.

5. Regelanordnung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsquelle aus der Niederspannungsquelle, einem Oszillator, einem Leistungszerhacker und einem Gleichrichter gebildet ist, wobei die Frequenz dieses Oszillators um mindestens eine Grössenordnung höher als diejenige des Vibratorantriebs ist und wobei der Leistungszerhacker nur während der Dauer des zum Ingangsetzen dienenden Hochspannungsimpulses magnetisiert ist.

6. Regelanordnung nach den Unteransprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungsquelle ständig die Vibratorspule über einen gesteuerten Siliziumgleichrichter (32') erregt.

7. Regelanordnung nach den Unteransprüchen 3,4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erstgenannte gesteuerte Siliziumgleichrichter (22') und der zweitgenannte gesteuerte Siliziumgleichrichter (32') in Serie geschaltet sind, wobei die Kathode des letzteren schwimmend ist und wobei die Steuerung über ein Entkopplungselement (13') erfolgt, welches auf der Eingangsseite eine Leuchtdiode zur galvanischen Trennung von zwei Steuerkreisen besitzt.

8. Regelanordnung nach den Unteransprüchen 3, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erstgenannte gesteuerte Siliziumgleichrichter (22') und der zweitgenannte gesteuerte Siliziumgleichrichter (32') in Serie geschaltet sind, wobei die Kathode des letzteren schwimmend ist und wobei die Steuerung über ein Entkopplungselement (13') erfolgt, welches auf der Eingangsseite eine Spule mit Eisenkern und auf der Ausgangsseite eine Feldplatte besitzt.