DE102008008755B4 - Apparatus, method and system for the electromagnetic positional control of a movable material - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur elektromagnetischen Lagebeeinflussung eines beweglichen Materials durch eine mindestens ein induktives Element umfassende erste Beeinflussungsgruppe und durch eine mindestens ein induktives Element umfassende zweite Beeinflussungsgruppe, wobei die Vorrichtung eine gemeinsame steuerbare Energieversorgungseinheit und Verteilmittel zur Ansteuerung der ersten und zweiten Beeinflussungsgruppe umfasst, wobei die Verteilmittel eingangsseitig mit der steuerbaren Energieversorgungseinheit und ausgangsseitig mit der ersten und zweiten Beeinflussungsgruppe verbindbar sind und derart eingerichtet sind, dass in einem ersten Zustand ausschließlich die erste Beeinflussungsgruppe mit Energie versorgbar ist und in einem zweiten Zustand ausschließlich die zweite Beeinflussungsgruppe mit Energie versorgbar ist, wobei die gemeinsame steuerbare Energieversorgungseinheit eine Stromquelle darstellt, und die Verteilmittel Schaltmittel umfassen, welche in dem ersten Zustand die erste Beeinflussungsgruppe in einen gemeinsamen ersten Stromkreis mit der Stromquelle schalten, und welche in dem zweiten Zustand die zweite Beeinflussungsgruppe in einen gemeinsamen zweiten Stromkreis mit der Stromquelle schalten, und wobei die Schaltmittel dazu eingerichtet sind, dass sie durch die Stromquelle in den ersten bzw. zweiten Zustand geschaltet werden, wobei die Schaltmittel eine Schaltung umfassen, welche einen Strom von der Stromquelle mit einem ersten Vorzeichen ausschließlich durch die erste Beeinflussungsgruppe gemäß dem ersten Zustand leitet, und welche einen Strom von der Stromquelle mit umgekehrten Vorzeichen ausschließlich durch die zweite Beeinflussungsgruppe gemäß dem zweiten Zustand leitet.Device for influencing the electromagnetic position of a movable material by a first influencing group comprising at least one inductive element and by a second influencing group comprising at least one inductive element, wherein the device comprises a common controllable energy supply unit and distribution means for controlling the first and second influencing group, the distribution means having on the input side the controllable power supply unit and the output side are connectable to the first and second influencing group and are set up such that in a first state only the first influencing group can be supplied with energy and in a second state only the second influencing group can be supplied with energy, the common controllable energy supply unit represents a power source, and the distribution means comprise switching means which in the first state, the first influence switch group in a common first circuit with the current source, and which switch in the second state, the second influencing group in a common second circuit with the power source, and wherein the switching means are adapted to be in the first and second state by the current source wherein the switching means comprises a circuit which conducts a current from the current source having a first sign only through the first bias group according to the first state, and which supplies a current from the current source of opposite sign only through the second bias group according to the second state passes.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein System zur elektromagnetischen Lagebeeinflussung eines beweglichen Materials.The present invention relates to a device, a method and a system for the electromagnetic positional control of a movable material.
In Anlagen zur elektromagnetischen Lagebeeinflussung, z. B. zur Bandlagenstabilisierung, üben mindestens zwei Spulen Kräfte in entgegengesetzter Richtung auf das zu bewegende Material aus.In systems for electromagnetic position control, z. As for tape layer stabilization, at least two coils exert forces in the opposite direction to the material to be moved.
Beispielsweise werden Bandlagenstabilisierungen bei klassischen Metall-Tauchbeschichtungsanlagen für Metallbänder eingesetzt, wobei die Lage eines durchlaufenden Metallbandes durch einen Führungskanal zwischen zwei Spulen beeinflussbar ist.For example, strip layer stabilizers are used in classical metal dip coating systems for metal strips, wherein the position of a continuous metal strip can be influenced by a guide channel between two coils.
Jede dieser Spulen wird von einer zugehörigen Stromquelle gespeist. Die Stromquellen sind üblicherweise individuell ansteuerbare Wechselrichter.Each of these coils is powered by an associated power source. The power sources are usually individually controllable inverters.
Somit werden für die Ansteuerung der beiden Spulen zur Bandlagenstabilisierung zwei steuerbare Wechselrichter benötigt, wobei diese Wechselrichter aufgrund der aufwändigen Leistungselektronik einen erheblichen Kostenfaktor darstellen.Thus, two controllable inverters are required for the control of the two coils for tape position stabilization, these inverters represent a significant cost factor due to the complex power electronics.
Die Druckschrift
Die Offenlegungsschrift
Die Patentschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein System zur elektromagnetischen Lagebeeinflussung eines beweglichen Materials mit verringerten Kosten zu schaffen.The invention has for its object to provide an apparatus, a method and a system for the electromagnetic positional control of a movable material with reduced costs.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Lagebeeinflussung eines beweglichen Materials durch eine mindestens ein induktives Element umfassende erste Beeinflussungsgruppe und durch eine mindestens ein induktives Element umfassende zweite Beeinflussungsgruppe, wobei die Vorrichtung eine gemeinsame steuerbare Energieversorgungseinheit und Verteilmittel zur Ansteuerung der ersten und zweiten Beeinflussungsgruppe umfasst, wobei die Verteilmittel eingangsseitig mit der steuerbaren Energieversorgungseinheit und ausgangsseitig mit der ersten und zweiten Beeinflussungsgruppe verbindbar sind und derart eingerichtet sind, dass in einem ersten Zustand ausschließlich die erste Beeinflussungsgruppe mit Energie versorgbar ist und in einem zweiten Zustand ausschließlich die zweite Beeinflussungsgruppe mit Energie versorgbar ist, wobei die gemeinsame steuerbare Energieversorgungseinheit eine Stromquelle darstellt und die Verteilmittel Schaltmittel umfassen, welche in dem ersten Zustand die erste Beeinflussungsgruppe in einen gemeinsamen ersten Stromkreis mit der Stromquelle schalten und welche in dem zweiten Zustand die zweite Beeinflussungsgruppe in einen gemeinsamen zweiten Stromkreis mit der Stromquelle schalten, und wobei die Schaltmittel dazu eingerichtet sind, dass sie durch die Stromquelle in den ersten bzw. zweiten Zustand geschaltet werden, wobei die Schaltmittel eine Schaltung umfassen, welche einen Strom von der Stromquelle mit einem ersten Vorzeichen ausschließlich durch die erste Beeinflussungsgruppe gemäß dem ersten Zustand leitet und welche einen Strom von der Stromquelle mit umgekehrten Vorzeichen ausschließlich durch die zweite Beeinflussungsgruppe gemäß dem zweiten Zustand leitet.This object is achieved by a device for the electromagnetic positional influencing of a movable material by a first influencing group comprising at least one inductive element and by a second influencing group comprising at least one inductive element, wherein the device comprises a common controllable energy supply unit and distribution means for controlling the first and second influencing group , wherein the distribution means on the input side with the controllable power supply unit and the output side with the first and second influencing group are connectable and are arranged such that in a first state, only the first influencing group can be supplied with energy and in a second state, only the second influencing group can be supplied with energy wherein the common controllable power supply unit is a power source and the distribution means comprise switching means, which in the first state, the first influencing group in a common first circuit with the power source switch and which switch in the second state, the second influencing group in a common second circuit with the power source, and wherein the switching means are adapted to be switched by the current source in the first and second state, wherein the switching means comprise a circuit which a Directs current from the current source having a first sign only through the first bias group according to the first state, and which conducts a current from the current source of opposite sign only through the second bias group according to the second state.
Diese Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur elektromagnetischen Lagebeeinflussung eines beweglichen Materials durch eine mindestens ein induktives Element umfassende erste Beeinflussungsgruppe und durch eine mindestens ein induktives Element umfassende zweite Beeinflussungsgruppe, wobei die erste Beeinflussungsgruppe und die zweite Beeinflussungsgruppe über Verteilmittel mit einer gemeinsamen steuerbaren Energieversorgungseinheit verbunden sind, und wobei das Verfahren Ansteuern der gemeinsamen steuerbaren Energieversorgungseinheit und den Verteilmitteln in einen ersten und einen zweiten Zustand umfasst, wobei in dem ersten Zustand die Verteilmittel ausschließlich die erste Beeinflussungsgruppe mit Energie versorgen, und wobei in dem zweiten Zustand die Verteilmittel ausschließlich die zweite Beeinflussungsgruppe mit Energie versorgen, wobei die gemeinsame steuerbare Energieversorgungseinheit eine Stromquelle darstellt und die Verteilmittel Schaltmittel umfassen, welche in dem ersten Zustand die erste Beeinflussungsgruppe in einen gemeinsamen ersten Stromkreis mit der Stromquelle schalten und welche in dem zweiten Zustand die zweite Beeinflussungsgruppe in einen gemeinsamen zweiten Stromkreis mit der Stromquelle schalten, und wobei die Schaltmittel dazu eingerichtet sind, dass sie durch die Stromquelle in den ersten bzw. zweiten Zustand geschaltet werden, wobei die Schaltmittel eine Schaltung umfassen, welche einen Strom von der Stromquelle mit einem ersten Vorzeichen ausschließlich durch die erste Beeinflussungsgruppe gemäß dem ersten Zustand leitet und welche einen Strom von der Stromquelle mit umgekehrten Vorzeichen ausschließlich durch die zweite Beeinflussungsgruppe gemäß dem zweiten Zustand leitet.This object is further achieved by a method for influencing the electromagnetic position of a movable material by a first influencing group comprising at least one inductive element and by a second influencing group comprising at least one inductive element, wherein the first influencing group and the second influencing group are connected via distribution means to a common controllable power supply unit and wherein the method comprises driving the common controllable power supply unit and the distribution means into a first and a second state, wherein in the first state the distribution means exclusively power the first influencing group, and in the second state the distribution means exclusively the second influencing group energize, wherein the common controllable power supply unit is a power source and the distribution means comprise switching means, which e in the first state, the first influencing group switch into a common first circuit with the current source and which in the second state switch the second influencing group into a common second circuit with the current source, and wherein the switching means are adapted to be switched by the current source in the first and second states are switched, respectively, wherein the switching means comprise a circuit which conducts a current from the current source having a first sign exclusively through the first influencing group according to the first state, and which supplies a current from the current source having the opposite sign only through the second state Influence group according to the second state passes.
Diese Aufgabe wird ferner gelöst durch ein System zur elektromagnetischen Lagebeeinflussung eines beweglichen Materials, umfassend die zuvor erläuterte Vorrichtung, Detektionsmittel zur Detektion einer Position des beweglichen Materials, und Steuermittel, welche auf Grundlage der detektierten Position des beweglichen Materials und einer Sollposition die Vorrichtung in den ersten oder den zweiten Zustand zur elektromagnetischen Lagebeeinflussung des beweglichen Materials in Richtung der Sollposition ansteuern.This object is further achieved by a system for electromagnetic positional control of a movable material, comprising the above-described device, detection means for detecting a position of the movable material, and control means, which based on the detected position of the movable material and a target position, the device in the first or drive the second state for electromagnetic positional control of the movable material in the direction of the desired position.
Die Vorrichtung kann beispielsweise bei Anlagen zur Bandstabilisierung eines durchlaufenden Metallbandes verwendet werden, sie kann aber auch zur Lagebeeinflussung von sich beweglichen Materialien in anderen Einsatzgebieten verwendet werden.The device can be used, for example, in systems for stabilizing the band of a continuous metal strip, but it can also be used for positional control of moving materials in other fields of use.
Die erste und die zweite Beeinflussungsgruppe sind dazu eingerichtet, durch Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes das bewegliche Material in seiner Lage zu beeinflussen.The first and the second influencing group are set up to influence the movable material in its position by generating an electromagnetic field.
Beispielsweise kann das mindestens eine induktive Element der ersten Beeinflussungsgruppe mindestens eine Spule und das mindestens eine induktive Element der zweiten Beeinflussungsgruppe mindestens eine Spule darstellen, die induktiven Elemente können aber durch andere Induktoren zur Erzeugung von elektromagnetischen Feldern realisiert werden.For example, the at least one inductive element of the first influencing group represent at least one coil and the at least one inductive element of the second influencing group at least one coil, but the inductive elements can be realized by other inductors for generating electromagnetic fields.
Die erste Beeinflussungsgruppe und die zweite Beeinflussungsgruppe können beispielsweise derart angeordnet sein, dass sich das bewegliche Material zwischen der ersten und zweiten Beeinflussungsgruppe befindet.For example, the first influencing group and the second influencing group may be arranged such that the movable material is located between the first and second influencing groups.
In dem ersten Zustand leiten die Verteilmittel die Energie von der steuerbaren Energieversorgungseinheit zur ersten Beeinflussungsgruppe, so dass ausschließlich das mindestens eine induktive Element der ersten Beeinflussungsgruppe ein Magnetfeld erzeugt, wodurch beispielsweise das bewegliche Material in Richtung der ersten Beeinflussungsgruppe angezogen wird.In the first state, the distributing means conducts the energy from the controllable power supply unit to the first influencing group, so that only the at least one inductive element of the first influencing group generates a magnetic field, for example attracting the movable material in the direction of the first influencing group.
Umgekehrt können die Verteilmittel im zweiten Zustand die Energie von der steuerbaren Energieversorgungseinheit zur zweiten Beeinflussungsgruppe leiten, so dass ausschließlich das mindestens eine induktive Element der zweiten Beeinflussungsgruppe ein Magnetfeld erzeugt, wodurch beispielsweise das bewegliche Material in Richtung der zweiten Beeinflussungsgruppe angezogen wird.Conversely, in the second state, the distribution means can direct the energy from the controllable power supply unit to the second influencing group, so that only the at least one inductive element of the second influencing group generates a magnetic field, whereby, for example, the movable material is attracted in the direction of the second influencing group.
Somit wird im ersten Zustand ausschließlich Kraft von der ersten Beeinflussungsgruppe auf das bewegliche Material ausgeübt, und im zweiten Zustand wird ausschließlich Kraft von der zweiten Beeinflussungsgruppe auf das bewegliche Material ausgeübt.Thus, in the first state, only force is exerted on the movable material from the first influencing group, and in the second state, only force is exerted on the movable material by the second influencing group.
So kann beispielsweise die erste Beeinflussungsgruppe im ersten Zustand ein elektromagnetisches Feld in eine erste Richtung zur Lagebeeinflussung des beweglichen Materials in diese erste Richtung erzeugen, und die zweite Beeinflussungsgruppe kann beispielsweise im zweiten Zustand ein elektromagnetisches Feld in eine zweite Richtung zur Lagebeeinflussung des beweglichen Materials in diese zweite Richtung erzeugen.Thus, for example, the first influencing group in the first state can generate an electromagnetic field in a first direction for influencing the position of the movable material in this first direction, and the second influencing group can, for example, in the second state an electromagnetic field in a second direction for positionally influencing the movable material in this generate second direction.
Beispielsweise kann je nach gewünschter Lageänderung des beweglichen Materials in die erste oder die zweite Richtung die Verteileinheit in den ersten bzw. zweiten Zustand versetzt werden, wobei dies z. B. durch eine Regel- oder Steuereinrichtung vorgenommen werden kann, welche z. B. durch abwechselndes Versetzen der Verteileinheit in den ersten und zweiten Zustand das bewegliche Material in eine vorbestimmbare Sollposition positioniert.For example, depending on the desired change in position of the movable material in the first or the second direction, the distribution unit can be set in the first or second state, wherein z. B. can be made by a control or control device, which z. B. by alternately placing the distribution unit in the first and second state, the movable material positioned in a predetermined target position.
Beispielsweise kann die erste Richtung umgekehrt zur zweiten Richtung sein.For example, the first direction may be reversed to the second direction.
Ferner kann durch Verwenden des ersten und des zweiten Zustandes vermieden werden, dass gleichzeitig von entgegengesetzten Seiten Anzugskräfte auf das bewegliche Material ausgeübt werden. Beispielweise können die Verteilmittel derart eingerichtet sein, dass eine gleichzeitige Energieversorgung der ersten und der zweiten Beeinflussungsgruppen nicht möglich ist.Furthermore, by using the first and second states, it is possible to prevent simultaneous pulling forces from being applied to the movable material from opposite sides. For example, the distribution means can be set up in such a way that it is not possible to simultaneously supply the first and the second influencing groups with energy.
Die steuerbare Energieversorgungseinheit kann beispielsweise in der Höhe der abgegebenen Leistung oder anderweitig steuerbar sein, so dass die Stärke eines von der ersten oder zweiten Beeinflussungsgruppe erzeugten Magnetfelds durch die steuerbare Energieversorgungseinheit veränderbar ist. Beispielsweise kann die steuerbare Energieversorgungseinheit durch die zuvor erläuterte Regel- oder Steuereinrichtung ansteuerbar sein.The controllable energy supply unit may be controllable, for example, in the amount of power delivered or otherwise, so that the strength of a magnetic field generated by the first or second influencing group is variable by the controllable power supply unit. For example, the controllable power supply unit can be controlled by the previously explained control or regulating device.
Die steuerbare Energieversorgungseinheit kann beispielsweise eine steuerbare Gleichstrom- oder Wechselstromquelle darstellen, sie kann auch einen steuerbaren Wechselrichter darstellen, der z. B. mit einer Pulsweitenmodulation für eine Lagebeeinflussung des beweglichen Materials angesteuert wird. Dieser Wechselrichter kann beispielweise ein Spannungszwischenkreiswechselrichter sein, der z. B. als Vollbrücke ausgeführt ist. Durch die Ausführung des Wechselrichters in Vollbrücke können beispielsweise sehr gute Dynamikeigenschaften erzielt werden. The controllable power supply unit can for example represent a controllable DC or AC power source, it can also represent a controllable inverter, the z. B. is driven with a pulse width modulation for a positional control of the movable material. This inverter may for example be a voltage source inverter, the z. B. is designed as a full bridge. By performing the inverter in full bridge, for example, very good dynamic properties can be achieved.
Durch die in den ersten und zweiten Zustand versetzbare Verteileinheit wird es ermöglicht, mit nur einer gemeinsamen steuerbaren Energieversorgungseinheit sowohl die erste Beeinflussungsgruppe als auch die zweite Beeinflussungsgruppe für eine Lagebeeinflussung des beweglichen Materials anzusteuern, da durch Auswahl eines der beiden Zustände genau eine der beiden Beeinflussungsgruppen von der gemeinsamen Energieversorgungseinheit ansteuerbar ist und somit keine separate Energieversorgungseinheit für jede der Beeinflussungsgruppen benötigt werden. Somit kann eine Kostenreduktion erzielt werden, da statt zwei steuerbaren Energieversorgungseinheiten nur noch eine steuerbare Energieversorgungseinheit benötigt wird. So kann beispielsweise statt zwei Wechselrichtern nur noch ein einziger Wechselrichter verwendet werden, wodurch die Anzahl der benötigten Leistungshalbleiter halbiert werden kann.The distribution unit displaceable into the first and second state makes it possible to control both the first influencing group and the second influencing group for positional control of the movable material with only one common controllable energy supply unit, since by selecting one of the two states exactly one of the two influencing groups of the common power supply unit can be controlled and thus no separate power supply unit for each of the influencing groups are needed. Thus, a cost reduction can be achieved because instead of two controllable power supply units only one controllable power supply unit is needed. For example, instead of two inverters only a single inverter can be used, whereby the number of power semiconductors required can be halved.
Über eine Ansteuerung der Stromquelle kann der erste bzw. der zweite Zustand geschaltet werden.By controlling the current source, the first or the second state can be switched.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Beeinflussungsgruppe und die zweite Beeinflussungsgruppe derart platziert sind, dass im ersten Zustand die erste Beeinflussungsgruppe ein elektromagnetisches Feld in eine erste Richtung zur elektromagnetischen Lagebeeinflussung des beweglichen Materials in diese erste Richtung erzeugt, und dass im zweiten Zustand die zweite Beeinflussungsgruppe ein elektromagnetisches Feld in eine zweite Richtung zur elektromagnetischen Lagebeeinflussung des beweglichen Materials in diese zweite Richtung erzeugt.An embodiment of the invention provides that the first influencing group and the second influencing group are placed such that in the first state, the first influencing group generates an electromagnetic field in a first direction for electromagnetic positional control of the movable material in this first direction, and that in the second state the second influencing group generates an electromagnetic field in a second direction for electromagnetic positional control of the movable material in this second direction.
Somit kann durch Ansteuern in den ersten Zustand eine Lagebeeinflussung des beweglichen Materials in die erste Richtung erzielt werden, und es kann durch Ansteuern in den zweiten Zustand eine Lagebeeinflussung des beweglichen Materials in die zweite Richtung erzielt werden.Thus, by driving in the first state, a positional influence of the movable material in the first direction can be achieved, and it can be achieved by driving in the second state, a positional influence of the movable material in the second direction.
Ist beispielsweise das mindestens eine induktive Element der ersten Beeinflussungsgruppe mindestens eine Spule, so wird die erste Richtung durch die Ausrichtung dieser mindestens einen Spule bestimmt, so dass im ersten Zustand Kraft in dieser ersten Richtung auf das bewegliche Material ausgeübt werden kann.If, for example, the at least one inductive element of the first influencing group is at least one coil, the first direction is determined by the orientation of this at least one coil, so that in the first state, force can be exerted on the movable material in this first direction.
Ist beispielsweise das mindestens eine induktive Element der zweiten Beeinflussungsgruppe mindestens eine Spule, so wird die zweite Richtung durch die Ausrichtung dieser mindestens einen Spule bestimmt, so dass im zweiten Zustand Kraft in dieser zweiten Richtung auf das bewegliche Material ausgeübt werden kann.If, for example, the at least one inductive element of the second influencing group is at least one coil, then the second direction is determined by the orientation of this at least one coil, so that in the second state, force can be exerted on the movable material in this second direction.
Es kann beispielsweise bestimmt werden, ob eine Lagebeeinflussung des beweglichen Materials in die erste Richtung vorgenommen werden soll. Falls diese Lagebeeinflussung erwünscht ist, z. B. wenn aufgrund einer detektierten Lageabweichung eine Lagebeeinflussung des Material in die erste Richtung vorgenommen werden soll, dann wird der ersten Zustand angesteuert und die erste Beeinflussungsgruppe kann ein elektromagnetisches Feld zur Lagebeeinflussung des beweglichen Materials in die erste Richtung erzeugen. Dies kann z. B. für einen bestimmten Zeitraum erfolgen, wobei dieser bestimmte Zeitraum beispielsweise von einer Regelungseinrichtung adaptiv ermittelt werden kann, z. B. auch während des Ansteuerns im ersten Zustand. Gleichzeitig kann die Energieversorgungseinheit angesteuert werden, so dass die erste Beeinflussungsgruppe mit beispielsweise einer bestimmten Energie versorgt wird und hierdurch beispielsweise die Stärke des von der ersten Beeinflussungsgruppe erzeugten Kraftfeldes beeinflusst werden kann.It can be determined, for example, whether a positional influence of the movable material in the first direction should be made. If this positional influence is desired, for. B. if a positional influence of the material in the first direction is to be made due to a detected positional deviation, then the first state is controlled and the first influencing group can generate an electromagnetic field for positional control of the movable material in the first direction. This can be z. B. for a certain period of time, this specific period can be determined adaptively, for example by a control device, for. B. also during the driving in the first state. At the same time, the power supply unit can be controlled, so that the first influencing group is supplied with, for example, a certain energy and, for example, the strength of the force field generated by the first influencing group can be influenced thereby.
Ist diese Lagebeeinflussung in die erste Richtung nicht erwünscht, weil z. B. aufgrund einer detektierten Lageabweichung des Materials eine Lagebeeinflussung in die zweite Richtung vorgenommen werden soll, oder ist das Ansteuern in den ersten Zustand abgeschlossen, so kann beispielsweise bestimmt werden, ob eine Lagebeeinflussung in die zweite Richtung erfolgen soll. Diese Überprüfung, ob eine Lagebeeinflussung in die zweite Richtung erfolgen soll, kann allerdings auch schon parallel zum Ansteuern in den ersten Zustand erfolgen.Is this situation in the first direction is not desirable because z. B. due to a detected positional deviation of the material, a positional influence is to be made in the second direction, or the driving is completed in the first state, it can be determined, for example, whether a positional influence in the second direction should take place. However, this check as to whether a positional influence should take place in the second direction can also already take place parallel to the activation in the first state.
Falls diese Lagebeeinflussung in die zweite Richtung erwünscht ist, dann wird der zweite Zustand angesteuert und die zweite Beeinflussungsgruppe kann ein elektromagnetisches Feld zur Lagebeeinflussung des beweglichen Materials in die zweite Richtung erzeugen. Dies kann z. B. für einen bestimmten Zeitraum erfolgen, wobei dieser bestimmte Zeitraum beispielsweise von einer Regelungseinrichtung adaptiv ermittelt werden kann, z. B. auch während des Ansteuerns im zweiten Zustand. Umgekehrt kann nun überprüft werden, ob wieder in den ersten Zustand geschaltet werden soll, z. B. in Abhängigkeit einer detektierte veränderten Position des beweglichen Materials.If this positional influence in the second direction is desired, then the second state is driven and the second biasing group can generate an electromagnetic field for the positional control of the movable material in the second direction. This can be z. B. for a certain period of time, this specific period can be determined adaptively, for example by a control device, for. B. also during the driving in the second state. Conversely, it can now be checked whether to switch back to the first state, z. B. in response to a detected changed position of the movable material.
Somit kann beispielsweise eine Lageabweichung des beweglichen Materials in Bezug auf eine Sollposition detektiert werden, und es kann beispielsweise bestimmt werden, ob zur Korrektur dieser Lageabweichung das Material in die zuvor erste oder in die zweite Richtung zu beeinflussen ist, und dementsprechend der erste oder zweite Zustand geschaltet wird, wobei dieser Vorgang mehrmals wiederholt werden kann zur permanenten Lagebeeinflussung des beweglichen Materials. Thus, for example, a positional deviation of the movable material with respect to a desired position can be detected, and it can be determined, for example, whether the material in the previously first or in the second direction is to be influenced for correcting this positional deviation, and accordingly the first or second state is switched, this process can be repeated several times for permanent positional control of the movable material.
Hiermit kann beispielsweise auf Grundlage der detektierten Position des beweglichen Materials und einer Sollposition die Vorrichtung in den ersten oder den zweiten Zustand zur elektromagnetischen Lagebeeinflussung des beweglichen Materials in Richtung der Sollposition angesteuert werden.Hereby, for example, based on the detected position of the movable material and a target position, the device can be driven into the first or the second state for the electromagnetic positional influencing of the movable material in the direction of the desired position.
Die erste Richtung kann beispielsweise umgekehrt zur zweiten Richtung sein.The first direction may, for example, be reversed to the second direction.
Das mindestens eine Schaltelement kann beispielsweise durch einen Umschalter realisiert sein, welcher in einer ersten Stellung gemäß dem ersten Zustand den Strom der Stromquelle durch die erste Beeinflussungsgruppe leitet, und welcher in einer zweiten Stellung gemäß dem zweiten Zustand den Strom der Stromquelle durch die zweite Beeinflussungsgruppe leitet. Das mindestens eine Schaltelement kann aber auch durch jede andere geeignete Anordnung von mindestens einem Schaltelement realisiert werden.The at least one switching element may, for example, be realized by a changeover switch which, in a first position according to the first state, conducts the current of the current source through the first influencing group and which in a second position according to the second state conducts the current of the current source through the second influencing group , However, the at least one switching element can also be realized by any other suitable arrangement of at least one switching element.
Das mindestens eine Schaltelement kann beispielsweise durch mindestens ein Halbleiterschaltelement, wie z. B. Leistungshalbleiterschaltelement, realisiert werden oder auch z. B. durch mindestens einen elektromechanischen Schalter.The at least one switching element, for example, by at least one semiconductor switching element, such as. B. power semiconductor switching element can be realized or z. B. by at least one electromechanical switch.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Stromquelle eine Wechselstromquelle darstellt, und die Schaltmittel mindestens ein in eine erste Reihenschaltung mit der ersten Beeinflussungsgruppe platziertes erstes elektrisches Ventil umfassen und mindestens ein in einer zweiten Reihenschaltung mit der zweiten Beeinflussungsgruppe platziertes zweites elektrisches Ventil umfassen, wobei jede der beiden Reihenschaltungen an einen gemeinsamen Ausgang der Wechselstromquelle angeschlossen ist.An embodiment of the invention provides that the current source is an alternating current source, and the switching means comprise at least one first electrical valve placed in a first series connection with the first influencing group and at least one second electrical valve placed in a second series circuit with the second influencing group each of the two series circuits is connected to a common output of the AC power source.
Das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite elektrische Ventil können derart ausgebildet sein, dass jedes der elektrischen Ventile Strom nur in einer Richtung durchlässt und in der Gegenrichtung Strom sperrt.The at least one first and the at least one second electric valve can be designed such that each of the electric valves transmits current only in one direction and blocks current in the opposite direction.
Das mindestens eine erste elektrische Ventil ist beispielsweise derart in der ersten Reihenschaltung platziert, dass es einen in einer ersten Richtung fließenden Strom der Wechselstromquelle durchlässt und einen in einer zweiten Richtung fließenden Strom der Wechselstromquelle, d. h. in umgekehrter Richtung zur ersten Richtung fließenden Strom, sperrt.For example, the at least one first electric valve is placed in the first series circuit so as to pass a current of the AC power source flowing in a first direction, and a current of the AC power source flowing in a second direction, i. H. current flowing in the reverse direction to the first direction, blocks.
Das mindestens eine zweite elektrische Ventil ist derart in der zweiten Reihenschaltung platziert, dass es einen in der ersten Richtung fließenden Strom der Wechselstromquelle sperrt und einen in der zweiten Richtung fließenden Strom der Wechselstromquelle durchlässt.The at least one second electric valve is placed in the second series circuit so as to block a current flowing in the first direction of the AC power source and to pass a current of the AC power source flowing in the second direction.
Das mindestens eine erste elektrische Ventil kann beispielsweise mindestens eine erste Diode sein und das mindestens eine zweite elektrische Ventil kann beispielsweise mindestens eine zweite Diode sein.The at least one first electrical valve can, for example, be at least one first diode and the at least one second electrical valve can be, for example, at least one second diode.
Somit fließt beispielsweise ein in die erste Richtung fließender Strom der Wechselstromquelle ausschließlich durch die erste Reihenschaltung, da das mindestens eine zweite elektrische Ventil für diesen in der ersten Richtung fließenden Strom sperrt und kein Strom durch die zweiten Reihenschaltung fließen kann. Die Verteilmittel werden somit durch den in die erste Richtung fließenden Strom der Wechselstromquelle in den ersten Zustand versetzt, wobei dieser Strom in das mindestens eine induktive Element der ersten Beeinflussungsgruppe gelenkt wird und eine Kraft auf das bewegliche Material ausüben kann.Thus, for example, a current flowing in the first direction of the AC power source flows exclusively through the first series circuit, since the at least one second electric valve blocks for this flowing in the first direction current and no current can flow through the second series circuit. The distribution means are thus set in the first state by the current flowing in the first direction of the AC power source, which current is directed into the at least one inductive element of the first influencing group and can exert a force on the movable material.
Umgekehrt fließt ein in die zweite Richtung fließender Strom der Wechselstromquelle ausschließlich durch die zweite Reihenschaltung, da das mindestens eine erste elektrische Ventil für diesen in der zweiten Richtung fließenden Strom sperrt und kein Strom durch die erste Reihenschaltung fließen kann. Die Verteilmittel werden somit durch den in die zweite Richtung fließenden Strom der Wechselstromquelle in den zweiten Zustand versetzt, wobei dieser Strom in das mindestens eine induktive Element der zweiten Beeinflussungsgruppe gelenkt wird und eine Kraft auf das bewegliche Material ausüben kann.Conversely, a current flowing in the second direction of the AC power source flows exclusively through the second series circuit, since the at least one first electric valve blocks for this flowing in the second direction current and no current can flow through the first series circuit. The distribution means are thus placed in the second state by the current flowing in the second direction of the AC power source, which current is directed into the at least one inductive element of the second influencing group and can exert a force on the movable material.
Somit können durch die Richtung des Stroms der steuerbaren Wechselstromquelle die Verteilmittel in den ersten bzw. zweiten Zustand geschaltet werden.Thus, by the direction of the current of the controllable AC power source, the distribution means can be switched to the first or second state.
Beispielsweise kann die Wechselstromquelle ein Wechselrichter sein, der durch eine Pulsweitenmodulation angesteuert wird, wobei über das Vorzeichen eines Pulses die Verteilmittel in den ersten bzw. zweiten Zustand geschaltet werden können, und wobei beispielsweise über die Dauer eines Pulses die zeitliche Dauer einer Krafteinwirkung in die dem jeweiligen Zustand zuordnete Richtung variiert und eingestellt werden kann.For example, the AC source may be an inverter which is driven by a pulse width modulation, wherein the distribution means can be switched to the first or second state via the sign of a pulse, and wherein, for example, over the duration of a pulse, the time duration of a force in the Assigned to each state direction can be varied and adjusted.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das mindestens eine erste elektrische Ventil mindestens eine Diode darstellt, und dass das mindestens eine zweite elektrische Ventil mindestens eine Diode darstellt. An embodiment of the invention provides that the at least one first electrical valve represents at least one diode, and that the at least one second electrical valve represents at least one diode.
Diese Diode kann beispielsweise eine Leistungsdiode, welche für hohe Ströme geeignet ist, darstellen.This diode may, for example, be a power diode suitable for high currents.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Stromquelle einen Wechselrichter darstellt.An embodiment of the invention provides that the power source is an inverter.
Der Wechselrichter kann beispielweise ein Spannungszwischenkreiswechselrichter sein, der z. B. als Vollbrücke ausgeführt ist.The inverter may for example be a voltage source inverter, the z. B. is designed as a full bridge.
Durch die Ausführung des Wechselrichters in Vollbrücke können beispielsweise sehr gute Dynamikeigenschaften erzielt werden.By performing the inverter in full bridge, for example, very good dynamic properties can be achieved.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:Showing:
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Beispielsweise kann das mindestens eine induktive Element
Die erste Beeinflussungsgruppe
Die Vorrichtung
Somit können die Verteilmittel
Umgekehrt können die Verteilmittel
Somit wird im ersten Zustand ausschließlich Kraft von der ersten Beeinflussungsgruppe
So kann beispielsweise die erste Beeinflussungsgruppe
Beispielsweise kann je nach gewünschter Lageänderung des beweglichen Materials
Beispielsweise kann die erste Richtung umgekehrt zur zweiten Richtung sein.For example, the first direction may be reversed to the second direction.
Ferner kann durch Verwenden des ersten und des zweiten Zustandes vermieden werden, dass gleichzeitig von entgegengesetzten Seiten Anzugskräfte auf das bewegliche Material
Die steuerbare Energieversorgungseinheit
Die steuerbare Energieversorgungseinheit
Durch die in den ersten und zweiten Zustand versetzbare Verteileinheit
Die für diese Vorrichtung
Die gemeinsame steuerbare Energieversorgungsquelle stellt hierbei eine gemeinsame steuerbare Stromquelle
Die Schaltmittel
Beispielsweise können die Schaltmittel
Somit kann wie zuvor erläutert eine Regelung zur Lagebeeinflussung durch gezieltes Ansteuern der Verteilmittel
Die Schaltmittel
Die in
Das erste steuerbare Schaltelement
Im ersten Zustand wird das erste Schaltelement
Das erste und zweite Schaltelement
In dieser vierten Vorrichtung umfassen die Verteilmittel
Das mindestens eine erste elektrische Ventil
Das erste und das zweite elektrische Ventil
Das mindestens eine erste elektrische Ventil
Das mindestens eine zweite elektrische Ventil
Das mindestens eine erste elektrische Ventil
Somit fließt ein in die erste Richtung fließender Strom der Wechselstromquelle
Umgekehrt fließt ein in die zweite Richtung fließender Strom der Wechselstromquelle
Somit können durch die Richtung des Stroms der steuerbaren Wechselstromquelle
Beispielsweise kann die Wechselstromquelle
So kann beispielsweise die erste Beeinflussungsgruppe
Es kann beispielsweise bestimmt werden, ob eine Lagebeeinflussung des beweglichen Materials
Das Ansteuern in den ersten Zustand kann auf verschiedene Art und Weisen je nach Ausführung der Vorrichtung
Werden z. B. die Verteilmittel
Ist diese Lagebeeinflussung in die erste Richtung nicht erwünscht, weil aufgrund einer detektierten Lageabweichung des Material
Falls diese Lagebeeinflussung in die zweite Richtung erwünscht ist, dann wird die Vorrichtung
Das Ansteuern in den zweiten Zustand kann auf verschiedene Art und Weisen je nach Ausführung der Vorrichtung
Somit kann z. B. mit abwechselndem Ansteuern in den ersten bzw. zweiten Zustand die Position des beweglichen Materials in eine bestimmte Lage beeinflusst werden.Thus, z. B. with alternating driving in the first and second state, the position of the movable material can be influenced in a certain position.
Das System
Die Steuermittel
Mithilfe der Detektionsmittel
Beispielsweise kann mithilfe der Steuermittel
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DE200810008755 DE102008008755B4 (en) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Apparatus, method and system for the electromagnetic positional control of a movable material |
Applications Claiming Priority (1)
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DE200810008755 DE102008008755B4 (en) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Apparatus, method and system for the electromagnetic positional control of a movable material |
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DE102005014878A1 (en) * | 2005-03-30 | 2006-10-05 | Sms Demag Ag | Method and apparatus for hot dip coating a metal strip |
-
2008
- 2008-02-12 DE DE200810008755 patent/DE102008008755B4/en not_active Expired - Fee Related
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