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Anordnung zur Abtastung magnetischer Zielkennzeichenelemente in Förderanlagen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abtastung magnetischer, auf Waren oder
deren Behälter über- und/oder nebeneinander angebrachter Zielkennzeichenelemente
in Verteilförderanlagen mit vor Abzweigung der Strecke in gleicher Zahl und Anordnung
wie die Zielkennzeichenelemente vorgesehenen induktiven Abtastköpfen, die je einen
geschlossenen Eisenkern aufweisen, und mit den Abtastköpfen nachgeordneten Detektorschaltungen
zur Erzeugung von den Zielkennzeichenelementen entsprechenden Signalen.
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Es ist bekannt, bei Förderanlagen die Transportbehälter zum Zwecke
der berührungslosen Steuerung mit magnetischen Zielkennzeichenelementen zu versehen,
die dazu dienen, über eine Abtastvorrichtung in einem Stromkreis Signale auszulösen,
die beispielsweise zur Vorbereitung der gewählten Förderstrecke benutzt werden.
Die Zielkennzeichenelemente sind dabei zur Vergrößerung der Steuerungsmöglicllkeiten
entweder an den Behältern verschiebbar angebracht oder bei fester Anordnung wahlweise
magnetisierbar. fliiie bekannte Abtastvorrichtung bedient sich eines magnetischen
Kreises, der durch das vorbeigeführte magnetische Zielkeanzeichenelement beeinflußt
wird.
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Dabei ist eine Drosselspule auf einem geschlossenen Eisenkern aufgebracht,
der mit als Fangpole dienenden Schenkeln versehen ist. Die Drosselspule bildet einen
Zweig einer Brückenschaltung, deren Gleichgewicht gestört wird, sobald durch ein
an den Fangpolen voril bergeführtes magietisches Zielkeanzeichenelement die Induktivität
der Drossel verändert wird. Dadurch wird ein in der Brückendiagonale liegendes Relais
geschaltet. Um eine solche Schaltung entsprechend einer verschiedenen Richtungsmagnetisierung
des Zielkennzeicheilelementes richtungsabhängig zu machen, ist der magnetische Kreis
vormagnetisiert, so daß je nach der Nagnetisierungsrichtung des Zielkeunzeichenelementes
der magnetische Fluß vergrößert oder verkleinert wird und das polarisierte Relais
in bestimmter Richtung anzieht. Die als Detektorschaltung benutzte Brückenscllaltull»T
ist verhältnismäßig aufwendig, vor allem. weil eine weitere Drosselspule benötigt
wird, wobei für den Brückenabgleich mindestens eine der Spulen einstellbar sein
muß. Ferner muß der magnetische Kreis mit einer Vorrichtullg für die Vormagnetisierung
versehen sein.
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Zum Zwecke der Vereinfachung dieser Schaltung ist es auch bekannt,
die vormagnetisierte, wechselstromgespeiste Drosselspule über einen Gleichrichter
und einen Kondensator mit einem Relais zu verbinden, wobei die Abtastköpfe von einer
Streckenabzweigung der Verteilförderanlage in gleicher Zahl und Anordnung wie die
Zielkennzeichenelemente auf den Behältern vorgesehen sind. Dann kann aber nur die
Änderung der Reaktanz in einer Richtung durch das vorbei geführte Zielkennzeichenelement
zur Auslösung eines Steuervorganges benutzt werden. Ist nämlich bei Annäherung des
Zielkennzeichenelementes das Relais in Ruhestellung, dann kann nur bei Verkleinerung
der Reaktanz ein Schaltvorgang ausgelöst werden, während das im angezogenen Zustand
befindliche Relais bei Annäherung des Zielkennzeichenelementes nur bei Vergrößerung
der Reaktanz abfällt.
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Trotz der erforderlichen Vormagnetisiel ung der Drosselspule kann
nur eine Magnetisierungseinrichtung zur Signalgabe ausgenutzt werden. Dadurch wird
die Anwendungsmögliclikeit der bekannten Einrichtung stark beschränkt.
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Die geschilderten Nachteile der bekannten Einrichtungen sind bei
einer Anordnung zur Abtastung magnetischer Zielkennzeichenelemente der eingangs
erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß auf den Eisenkernen der Abtastköpfe
paarweise Spulen aufgebracht sind, deren Eingänge miteinander und mit einer Hochfrequenzspannungsquelle
und deren Ausgänge iiber entgegengesetzt geschaltete Dioden mit der Detektorschaltung
verbunden sind.
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Die erfindungsgemäße Anordnung weist die Vorteile auf, daß beide Magnetisierungsrichtungen
des Zielkennzeichenelementes für die Steuerung verwendet
werden
können und die Steuerung der Weichen lediglich mit Hilfe des Magnetisierungszustandes
des nicht vormagnetisierten, geschlossenen Eisenkernes ohne Induzierung eines Stromes
in den Spulen vollzogen wird. Ferner läßt die Wirkungsweise des Abtastkopfes gewisse
Schwankungen des Abstandes, indem die Zielkennzeichenelemente an ihm vorbeigeführt
werden, zu, was insbesondere beim Fördern von Behältern wichtig ist, die im allgemeinen
Schaukelbewegungen ausführen. Die Steuerung der Weichen ist unabhängig von der relativen
Geschwindigkeit zwisehen den Abtastköpfen und den Zielkennzeichenelementen.
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Der Abtastkopf liefert bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ein
Signal in einer von der Magnetisierungsrichtung abhängigen Polarität, wenn ein magnetisches
Zielkennzeichenelement am Abtastkopf vorbeiläuft.
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Das Signal wird dann im Detektorkreis gefiltert und liegt am Ausgang
des Detektorkreises als positives oder negatives Gleichstromsignal vor. Die Weichen
sprechen bei vorliegender Anordnung nur bei Signalen einer Polarität an. Mit Hilfe
einer Gleichstromquelle wird ein Signal nicht gewünschter Polarität unterdrückt.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind in der
Detektorschaltung die beiden entgegengesetzt geschalteten Dioden mit je einem festen
Anschluß eines Potentiometers verbunden, dessen Abgriff über ein RC-Filter und eine
Diode mit dem Ausgang der Detektorschaltung verbunden ist, dem eine Gleichspannungsquelle
mit einem Vorwiderstand parallel geschaltet ist. Ferner können die den Abtastköpfen
nachgeordneten Detektorschaltungen in bekannter Weise durch eine UND-Verknüpfung
miteinander verbunden sein.
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Den erfindungsgemäßen Abtastköpfen ähnliche Einrichtungen mit zwei
Drosselspulen und entgegengesetzt geschalteten Dioden sind bei Schachtförderanlagen
als Magnetschalter zur Bündigkeitsanzeige bzw. Stellungsanzeige des Förderkorbes
im Schacht bekannt. Die Spulen sind von Wechselstrom durchflossen und in unterschiedlicher
Richtung magnetisiert.
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Bei Annäherung der an dem Förderkorb angebrachten, entgegengesetzt
gepolten Magnete wird ein den Drosselspulen nachgeschalteter Kondensator geladen
und dadurch ein Relais geschaltet. Dem von der vorliegenden Erfindung weitgehend
abweichenden Verwendungszweck gemäß, nämlich zur Bündigkeitsanzeige des Förderkorbes,
wobei irgendwelche Abzweigungen wie in Verteilförderanlagen nicht vorgesehen sind,
kommt bei der bekannten Einrichtung ein Magnetpaar symmetrisch oberhalb und unterhalb
der Drosselspulen zu liegen, sobald die Bündigkeitsstellung erreicht ist. Auch die
Drosselspulen sind deshalb auf getrennten Kernen mit Fangpolschuhen übereinander
an der Schachtwandung angeordnet.
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Für den Bergbau ist auch ein Magnetschalter mit zweischenkliger Ausbildung
der Drossel und Verwendung einer Ventilschaltung bekannt. Hierbei ist jedoch das
Signal am Ausgang des Magnetschalters unabhängig von der Magnetisierungsrichtung
der Magnete. Für die Zielsteuerung von Förderanlagen sind diese Einrichtungen schon
wegen der durch den Betrieb mit Netzfrequenz bedingten Größe nicht geeignet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung in
der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische
Darstellung eines magnetischen Zielkennzeichenelementes und eines Abtastkopfes nach
der Erfindung, Fig. 2 eine Darstellung der gegenseitigen Lage eines magnetischen
Zielkennzeichenelementes und eines Abtastkopfes während der Signalerzeugung, Fig.
3 den Abtastkopf mit der Detektorschaltung und F i g. 4 die Zusammenschaltung mehrerer
Abtastköpfe und Detektorschaltungen mit einer logischen Verknüpfung.
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In den F i g. 1 und 2 ist ein Abtastkopf 24a schematisch dargestellt.
Die Abtastköpfe in den Abtasteinrichtungen, die zum Ablesen der in den Zielkennzeichenelementen
22 magnetisch codierten Signale dienen, sind alle gleich aufgebaut. Jeder Behälter
oder Transportschlitten 16 weist eine Platte 21 auf, an der ein oder mehrere magnetisierbare
Zielkennzeichenelemente 22 angebracht sind. Die Zielkennzeichenelemente werden quer
zur Förderrichtung A magnetisiert. Die Zielkennzeichenelemente 22 können aus einem
beliebigen magnetisierbaren Material, beispielsweise aus geriffelten Nägeln, eisernen
Krampen, aufgesprühtem Magnetpulver, Magnetband od. ä., bestehen. Die Waren oder
Behälter 16 können auch zeitliche Lageveränderungen B quer zur Förderrichtung A
ausführen.
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Die Abtastköpfe bestehen im wesentlichen aus einem geschlossenen
Eisenkern 41, der auf seinen beiden gegenüberliegenden langen Schenkeln 41 a und
41b Spulen 42a und 42b trägt. Ein Ende jeder dieser Wicklungen ist mit einem gemeinsamen
Anschluß 43 a und die anderen Wicklungsenden getrennt mit den Anschlüssen 43b und
43c verbunden. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel bilden dieAnschlüsse
43 a, 43b und 43c zusammen mit den beiden unbenutzten Anschlüssen 44 den Buchsenteil
einer Steckverbindung, deren Steckerteil mit der Grundplatte der Abtasteinrichtung
verbunden ist. Durch die genannte Anordnung der Anschlüsse ist es möglich, den Abtastkopf
in zwei um 1800 versetzten Stellungen in der Abtasteinrichtung zu befestigen, ohne
daß dabei die Schaltung verändert wird. Jeder Kopf ist mit einer Kerbe 46 versehen,
um anzuzeigen, in welcher Stellung der Abtastkopf in der Abtasteinrichtung befestigt
ist.
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Ein unmittelbarer Kontakt zwischen den Zielkennzeichenelementen und
den Abtastköpfen ist nicht nötig. Es genügt vielmehr, wenn der Abstand ein bestimmtes
Maß nicht überschreitet. Es zeigt sich, daß der genannte Abstand vorzugsweise etwa
9 bis 12 mm betragen soll.
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Gemäß F i g. 3 ist der Abtastkopf 24a mit seinem Anschluß 43 a mit
einer Hochfrequenzspannungsquelle 47 verbunden, deren Frequenz etwa bei 15 kllz
liegt.
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Diese Frequenz hat sich bei einem Abstand von 9 bis 12 mm zwischen
dem Abtastkopf und dem Zielkennzeichenelement als zweckmäßig erwiesen. Die Ausgangsspannung
der Spannungsquelle 47 beträgt etwa 20 bis 30 V. Die anderen Anschlüsse des Kopfes
sind mit einer Detektorschaltung 48 verbunden, durch die am Ausgangssignal ein nicht
gezeigtes Relais gesteuert wird, das beispielsweise eine ebenfalls nicht gezeigte
Weiche steuert.
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Die Detektorschaltung 48 weist ein Paar entgegengesetzt gepolter
Dioden 48a und 48b auf, die mit den Anschlüssen 43b und 43c des Abtastkopfes und
den beiden festen Anschlüssen eines Potentiometers 48c verbunden sind. Der Abgriff
des Potentiometers ist
über ein l?C-Filter 48d, eine Diode 48e und
einen Vorwiderstand 48f mit einer Gleichspannungsquelle 48 g verbu ii den deren
Ausgangsspannung etwa 26V beträgt. Das Ausgangssignal der Detektorschaltung wird
zwischen der Diode 48 e und dem Widerstand 48f abgenommen.
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Kommt ein magnetisiertes Zielkennzeicllenelementæ in magnetischen
Kontakt mit dem Abtastkopf 24a, so gerät die aus den Dioden 48a, 48b und dem Potentiometer
48 c gebildete Brücke aus dem Gleichgewicht, und die Spannung am Abgriff des Potentiometers
48c ändert sich. Ist die Polarität des magnetischen Feldes des Zielkennzeichenelementes
22 richtig, so ändert sich die Spannung am Ausgang der Schaltung in der vorgesehenen
Richtung und schaltet ein Relais, durch welches dann die Weiche betätigt wird.
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In F i g. 4 ist schematisch eine binäre Abtasteinrichtung 11f dargestellt.
Jeder der Abtastköpfe 28 ist mit einer Wechselspannungsquelle 51 verbunden, deren
Ausgangsspannung bei einer Frequenz von etwa 15 kHz etwa 20 bis 30 V beträgt. Jeder
der Abtastköpfe ist mit einer Detektorschaltung 52 verbunden.
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Die Ausgänge dieser Detektorschaltungen 52 sind mit einer UND-Schaltung
53 verbunden, die nur dann ein Ausg.lllgssigllal an ein nicht gezeigtes Relais abgibt,
das die ebenfalls nicht gezeigte Weiche betätigt, wenn alle Detektorschaltungen
52 ein vorbestimmtes A usgangssignal aufweisen.
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Jede der Detektorschaltungen enthält ein Paar entgegengesetzt gepolter
Dioden 52a und 52b, die mit den Anschlüssen 43c und 43b des entsprechenden Abtastkopfes
und mit den festen Enden des Potentiometers 52( verbunden sind. Der Abgriff dieses
Potentiometers ist mit einem )?C-Filter S2dverbunden.
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Die UND-Scllaltung 53 besteht aus mehreren Dioden 53a, 5311. 53c und
53d. Die Ausgänge der RC-Filter der entsprechenden Detektorschaltutigen 52 sind
gemeinsam über den Vorwiderstand 53e mit der Gleich spanllu.lgsquelle 53.J verbunden,
deren Ausgangsspannung etwa 26 V beträgt.
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Das Ausgangssignal der UND-Schaltung 53 wird bei 53g zwischen den
Dioden und dem Widerstand53e a bgen om iii en. Befindet sich eine Gruppe magnetischer
Ziel kenazeichenelemente 22 gegenüber der Abtastkopfgruppe 111 so daß jeder Abtastkopf
28 mit dem entsprechend ca Element magnetisch gekoppelt ist, so kommen die aus den
Dioden 52a und 52b in jeder Detektorschaltung 52 gebildeten Brückenschaltungen aus
dem Gleichgewicht. Stimmt die magnetische Po-Polarität jeder der Elemente mit der
Anordnung der Köpfe 28 überein, so erzeugt die UND-Schaltung 53 ein Ausgangssignal
am Punkt 53g, durch das ein nicht gezeigtes Relais gesteuert wird, das seinerseits
eine Weiche betätigt. Stimmt die Polarität eines der Elemente nicht mit der vorgesehenen
Polarität überein, so wird von der UND-Schaltung das für die Steuerung des Relais
nötige Ausgangssignal nicht erzeugt.
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Vorteil haflerweise kann kam das binäre Kennzeichnungssystem gemäß
F i g. 4 und das räumliche Kennzeichnungssystem gemäß F i g. 3 abwechselnd Verwendung
finden. Ist eine große Zahl von Stellungen
oder Stationen vorhanden, in denen die
Waren identifiziert werden sollen, so ist das binäre System vorzuziehen, da dann
in vielen Fällen nur eine relativ kleine Zahl von Abtastköpfen nötig ist, um eine
relativ große Zahl von Codekombinationen zum Kennzeichnen der Behälter zu erhalten.
So sind beispielsweise mit einer Gruppe von fünf Zielkennzeichenelementen sechzehn
Codekombinationen möglich. Die Schaltungsanordnung in jeder Station ist zwar etwas
komplizierter als bei Verwendung des räumlichen Kennzeichnungssystems. Sind nur
wenige Stationen oder Punkte vorhanden, an denen die Behälter identifiziert werden
müssen, so ist das räumliche Kennzeichnungssystem vorzuziehen.
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Bei ortsfesten oder gelagerten Waren kann auch die Abtasteinrichtung
an den Waren vorbeigeführt werden. Ebenso können die Waren bzw. Behälter mit den
Abtasteinrichtungen oder Abtastköpfen versehen und die magnetischen Kennzeichenelemente
ortsfest angeordnet sein.