DE1301922B - Vorrichtung zum Betrieb eines Schwingarbeitsgeraetes - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gegenüber die Erkenntnis zugrunde, daß man eine zum Betrieb eines Schwingarbeitsgerätes, bei dem die solche in allen Phasen gleichmäßige Spannungsände-Vibrationsbewegung einer federnd gelagerten Masse rung zum Zwecke der Drehzahlregelung jedenfalls durch ein rotierendes Exzentergewicht erzeugt wird, dann vornehmen kann, wenn der Drehstrom-Käfigdas von einem Drehstrom-Käfigläufermotor angetrie- 5 läufermotor zum Antrieb eines Schwingarbeitsgerätes ben wird, wobei zur Änderung der Vibrationsampli- dient. In diesem Falle nimmt nämlich das vom tude und/oder Frequenz die Amplitude der dem Motor Schwingarbeitsgerät benötigte Drehmoment bei Drehzugeführten Spannung in allen drei Phasen gleichmäßig Zahlverminderung ab.
geändert wird, gemäß Patentanmeldung P12 91 926.6. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe

Es ist bekannt, Schwingarbeitsgeräte mit Hilfe von io zugrunde, die Vorrichtung gemäß der Hauptpatent-Elektromagneten anzutreiben. Eine Änderung der anmeldung dahin weiterzuentwickeln, daß die Vibra-Vibrationsbewegung läßt sich hierbei durch Änderung tionsamplitude und/oder Frequenz auf schaltungsder den Elektromagneten zugeführten Speisespannung technisch besonders einfache Weise im Bedarfsfalle bewerten. rasch geändert sowie bei Lastschwankungen konstant

Der elektromagnetische Antrieb von Schwingarbeits- 15 gehalten werden können.

geräten ist jedoch mit gewissen Nachteilen behaftet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

Werden die Elektromagnete mit Netzfrequenz gespeist, löst, daß Schalter hoher Schaltgeschwindigkeit zur so läßt sich nur ein sehr geringer Vibrationshub erzielen. Änderung der dem Motor zugeführten Spannung vor-Eine Verringerung der Frequenz zwecks Erreichung gesehen sind, weiterhin eine Einrichtung zur ständigen eines größeren Hubes erfordert andererseits eine ao Messung der Motordrehzahl sowie eine den gemesse-Frequenzumsetzung und bedingt damit einen be- nen Drehzahl-Istwert mit einem Sollwert vergleichende trächtlichen Aufwand. und die Schalter entsprechend der Differenz von SoIl-

Es ist ferner bekannt, die Vibrationsbewegung von und Istwert steuernde Einrichtung.
Schwingarbeitsgeräten durch ein rotierendes Exzenter- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

gewicht zu erzeugen. Um hierbei die Vibrations- »5 Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt
geschwindigkeit zu ändern, hat man bereits in ihrer F i g. 1 ein Prinzipschaltbild einer erfindungs-

Federkonstante veränderliche Koppelfedern vorge- gemäßen Vorrichtung,

sehen, insbesondere Luftfedern, deren Luftdruck F i g. 2 und 3 Details der Schaltung gemäß Fig. 1,

zwecks Beeinflussung der Abstimmung des Vibrations- F i g. 4 ein Detailschaltbild der Einrichtung zum

systems und Änderung der Vibrationsamplitude ge- 30 Vergleich des Drehzahl-Istwertes mit einem Sollwertändert wird. Ein Nachteil dieser Einrichtung ist jedoch Signal,

darin zu sehen, daß sie außer der für den Antrieb des F i g. 5 eine Schemadarstellung des Schwingarbeits-

Motors erforderlichen Stromquelle noch eine Druck- gerätes,
luftquelle benötigen. F i g. 6 und 7 Diagramme, die die Drehzahl-Dreh-

Um bei einem Vibrationssystem mit sich ändernder 35 moment-Abhängigkeit für ein nicht abgestimmtes Belastung eine konstante Vibrationsamplitude auf- Schwingarbeitsgerät bzw. ein abgestimmtes Schwingrechtzuerhalten, ist es ferner bekannt, das System arbeitsgerät veranschaulichen.

durch einen Motor anzutreiben, der über einen weiten Der Drehstrom-Käfigläufermotor 1 (F i g. 1) wird

Drehzahlbereich eine etwa konstante Leistung abgibt, von einer Drehphasenleitung Ll, Ll und L 3 gespeist, beispielsweise durch einen Elektromotor mit Haupt- 40 Die Stromzufuhr erfolgt über übliche Trennschalter 2, Schlußcharakteristik (bei fester zugeführter Speise- 3 und 4 (die auch Sicherungen enthalten oder als spannung) oder durch einen Drehstrom-Asynchron- Leistungsschalter ausgebildet sein können) über Leimotor (Schleifringläufer) mit Widerständen im Läufer- tungen 5, 6 und 7, Gleichrichterzellen 8, 9 und 10 und kreis. Mit derartigen Ausführungen lassen sich jedoch Leitungen 11, 12 und 13. Die Gleichrichterzellen 8, 9 die Amplitude und/oder die Frequenz der Vibrations- 45 und 10 lassen Strom von den Leitungen Ll, Ll und bewegung nicht auf einfache Weise in weiten Grenzen L3 zum Motor 1 hindurch. In umgekehrter Richtung ändern. erfolgt der Stromfluß über gesteuerte Siliziumgleich-

Zum Antrieb von Schwingarbeitsgeräten hat man richter 14, 15 und 16, die mit umgekehrter Polung weiterhin Asynchronmotoren benutzt, denen durch parallel zu den Gleichrichterzellen 8, 9 und 10 geentsprechende Ausbildung ihres Läufers eine Haupt- so schaltet sind. Der dargestellte Stromkreis steuert den Schlußcharakteristik gegeben ist. Hierbei werden der Stromfluß vom Motor 1. Würden die Gleichrichter-Motorwicklung in den drei Phasen stark unterschied- zellen 8, 9 und 10 sowie die Steuergleichrichter 14, liehe Spannungen bzw. Ströme zugeführt, was zu 15 und 16 umgekehrt gepolt, so würde der zum einer starken Erwärmung der Läuferwicklung führt. Motor 1 fließende Strom gesteuert und der in umge-

Um unter Vermeidung dieser Mängel der bekannten 55 kehrter Richtung fließende Strom frei ins Netz zu-Verfahren und Einrichtungen mit besonders einfachen rückgespeist.

Mitteln die Amplitude und/oder die Frequenz der Die gesteuerten Siliziumgleichrichter enthalten je

Vibrationsbewegung in weiten Grenzen zu ändern, eine Anode 20, eine Kathode 21 und eine Steuersieht die Hauptpatentanmeldung vor, daß als Antriebs- elektrode 22.

motor ein Drehstrom-Käfigläufermotor Verwendung 60 Die Gleichrichter 14, 15 und 16 werden einzeln findet und zur Änderung der Vibrationsamplitude durch Steuerschaltungen 23, 24 und 25 gesteuert, und/oder der Vibrationsfrequenz die Amplitude der deren Einzelheiten aus den F i g. 2 und 3 hervordem Motor zugeführten Spannung in allen drei gehen. Jede dieser Steuerschaltungen enthält einen Phasen gleichmäßig geändert wird. Leistungstransformator 26, dessen Primärwicklung 27

Während die Fachwelt bis dahin der Meinung war, 65 in Sternschaltung an die Leitungen 5, 6 bzw.7 angedaß eine solche Spannungsänderung bei einem Dreh- schlossen ist. Von den Ausgangsanschlüssen 30, 31 der strom-Käfigläufermotor zu einer unzulässigen Erwär- Steuerschaltungen 23, 24, 25 ist jeweils der eine mit mung führe, liegt der Hauptpatentanmeldung dem- der zur Kathode des zugehörigen Steuergleichrichters

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führenden Leitung und der andere mit der Steuer- Zum Zeitpunkt, indem sich die Spannung an der elektrode dieses Gleichrichters verbunden. Wie F i g. 1 Anode des gesteuerten Gleichrichters 16 der Spanzeigt, sind die Kathoden der Steuergleichrichter an die nung an der Kathode 21 nähert oder ihr gegenüber Leitungen 5, 6 und 7 angeschlossen. Werden die positiv wird, ist der Kondensator 42 auf ein gewisses Dioden-Gleichrichterzellen 8, 9 und 10 mit den ge- 5 Potential aufgeladen. In diesem Zeitpunkt fließt durch steuerten Gleichrichtern vertauscht, so müssen die den kleinen Steuergleichrichter 46 kein Strom zur Ausgangsanschlüsse der Steuerschaltungen trotzdem Speisung der Steuerelektrode des Gleichrichters 16.
zwischen die Kathoden der Steuergleichrichter und Um den Gleichrichter 16 in den leitenden Zustand die Steuerelektroden geschaltet werden, unabhängig zu bringen, wird durch den Impulstransformator 49 davon, ob die Kathoden mit den Leitungen 5, 6 und 7 io ein Spannungsimpuls übertragen, so daß der kleine oder mit den Leitungen 11,12 und 13 verbunden sind. Steuergleichrichter 46 leitend wird und den Konden-

F i g. 2 zeigt eine bevorzugte Schaltung zur Zufuhr sator 42 über den Widerstand 47 mit den Anschlüssen der Steuerleistung zu den einzelnen gesteuerten SiIi- 31 und 30 (bzw. der Steuerelektrode und der Kathode ziumgleichrichtern 14, 15 bzw. 16 (Fig. 1). Diese des Gleichrichters 16) verbindet. Der Kondensator42 Schaltung enthält eine Sekundärwicklung 35, die mit 15 entlädt sich über diesen Stromweg und liefert damit Leitungen 36, 37 verbunden ist. Die Leitung 36 führt für den Gleichrichter 16 einen Steuerstrom, der nur direkt zum Ausgangsanschluß 30 und von hier zur durch den Widerstand 47 begrenzt wird. Der WiderKathode 21 des angeschlossenen Steuergleichrichters. stand 47 besitzt vorzugsweise einen Wert in der Die Leitung 37 ist mit dem einen Pol eines Konden- Größenordnung von 10 Ohm. Der Kondensator 42 sators 38 verbunden, der über eine Leitung 39, einen ao wird vorzugsweise auf etwa 10 V aufgeladen, so daß Widerstand 40, eine Leitung 41 und einen zweiten die anfängliche Stromspitze an der Steuerelektrode Kondensator 42 mit der erwähnten Leitung 36 ver- des Gleichrichters 16 in der Größenordnung von 1 A bunden ist. Es sind ferner zwei Gleichrichter 43, 44 liegt. Diese hohe Stromspitze besitzt jedoch eine vorgesehen, von denen der Gleichrichter 43 parallel Zeitdauer von weniger als 1 μβ (abhängig von der zum Kondensator 38 und der Gleichrichter 44 parallel »s Kapazität des Kondensators 42). Für einen Gleichzum Kondensator 42 geschaltet ist. Der Gleichrich- richter mittlerer Leistung kann der Kondensator 42 ter 43 läßt Strom hindurch, wenn sich die Leitung 37 einen Wert von 0,2 μΡ besitzen, so daß er über den auf positivem Potential befindet, während der Gleich- Steuerkreis in etwa 0,5 μβ entladen wird. Dadurch richter 44 umgekehrt gepolt und daher leitend ist, ergibt sich ein Anfangsstromimpuls, durch den der wenn die Leitung 37 ein negatives Potential gegenüber 30 Steuergleichrichter 16 mit Sicherheit leitend wird. Bei der Leitung 36 besitzt. Die Schaltung kann auch so induktiver Belastung kann jedoch in diesem kurzen ausgebildet werden, daß der Gleichrichter 44 zwischen Zeitintervall der Anodenstrom nicht bis auf einen der Leitung 36 und der Leitung 39 liegt. Bei dieser genügenden Wert gebracht werden. Die Schaltung Schaltung ist der Widerstand 40 aus dem Ladekreis löst dieses Problem, indem der Strom auch vom des Kondensators 38 herausgenommen. Die in F i g. 2 35 Kondensator 38 über den Widerstand 40 und den veranschaulichte Schaltung wird jedoch wegen der Widerstand 47 fließen kann, so daß der Kondensastrombegrenzenden Wirkung des Widerstandes 40 tor 38 mit einer geringeren Zeitkonstante in den beim Ladevorgang bevorzugt. Steuerkreis des Gleichrichters 16 entladen wird. Der

Die Leitung 41 ist über eine gesteuerte Entladungs- Kondensator 38 besitzt vorzugsweise einen Wert in einrichtung, vorzugsweise über einen kleinen gesteuer- 40 der Größenordnung von 10 μΡ und der Widerstand 40 ten Siliziumgleichrichter 46, und einen strombegren- einen Wert von etwa 150 Ohm, so daß sich eine Zeitzenden Widerstand 47 mit dem Ausgangsanschluß 31 konstante in der Größenordnung von 1,5 ms ergibt, verbunden, der an die Steuerelektrode 22 des zu Unter diesen Verhältnissen bleibt die Leitfähigkeit steuernden Gleichrichters angeschlossen ist. Zwischen während etwa 2 bis 3 ms aufrechterhalten. Der wähdie Anschlüsse 31 und 30 ist ein Vorspannwiderstand48 45 rend dieser Zeitspanne fließende Strom wird hauptgeschaltet, der das Potential an beiden Anschlüssen 30, sächlich durch den Widerstand 40 auf einen Wert 31 auf denselben Wert zu bringen sucht. begrenzt, der innerhalb des Dauerstromverhältnisses

Um den kleinen gesteuerten Siliziumgleichrichter 46 des Gleichrichtersteuerkreises liegt,

in den leitenden Zustand zu führen, wird über einen Wenn die Leitung 37 in der positiven Halbwelle ein

Impulstransformator 49 ein Signalstrom geliefert. Die 50 positives Potential gegenüber der Leitung 36 annimmt,

Sekundärwicklung 50 dieses Impulstransformators ist so kann Strom auch über den Gleichrichter 43 und

zwischen die Steuerelektrode 51 und die Kathode 52 den Widerstand 40 fließen, was den von den Konden-

des Gleichrichters 46 geschaltet. satoren gelieferten Strom unterstützt und den Strom-

Die Sekundärwicklung 35 des Transformators 26 ist nuß durch den Steuerkreis des Gleichrichters 16 auf-

so angeschlossen, daß sich die Spannung auf der 55 rechterhält.

Leitung 37 in Phase mit der Spannung an der Anode Die Schaltung erhält somit einen Energiespeicher, des durch die betreffende Steuerschaltung zu steuern- der eine anfängliche hohe Stromspitze liefert, die den den Siliziumgleichrichters befindet. Der Kondensa- leitenden Zustand im Steuergleichrichter einleitet; tor 38 wird dann während derjenigen Halbwelle der ferner liefert die Schaltung aus einem Energiespeicher Wechselspannung aufgeladen, in der sich die Leitung 37 60 einen Strom von verringertem Wert, der den leitenden auf negativem Potential gegenüber der Leitung 36 be- Zustand im Steuergleichrichter aufrechterhält. Schließfindet. Während dieser Zeit wird die Leitung 41 durch lieh sind in der Schaltung Elemente (einschließlich der den Gleichrichter 44 etwa auf demselben Potential Transformator-Sekundärwicklung) vorhanden, die wie die Leitung 36 (und der Anschluß 30) gehalten. während der restlichen positiven Halbwelle der Speise-Hat die Spannung auf der Leitung 37 ihren negativen 65 spannung den Stromfluß aufrechterhalten.
Scheitelwert überschritten, so wird ein Teil der im F i g. 3 zeigt einen Taktgeberkreis, der den Impuls-Kondensator 38 gespeicherten Ladung über den transformator 49 speist und damit den kleinen Steuer-Widerstand 40 auf den Kondensator 42 übertragen. gleichrichter 46 steuert. Mit Hilfe dieses Taktgeber-

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kreises kann der Zeitpunkt des Impulses relativ zur bar ist, so daß alle Taktgeberkreise bei bestimmten Speisewechselspannung kontinuierlich mittels eines Eingangsverhältnissen denselben Takt erzeugen. Da zugeführten Gleichspannungssignals variiert werden. die kritischen Spannungen von Transistoren mit einer Der in F i g. 3 dargestellte Kreis wird von einer mit Sperrschicht von Element zu Element etwas verschie-Ausgangsanschlüssen A und B versehenen Sekundär- 5 den sind, muß eine Kompensationsmöglichkeit vorgewicklung 60 des Transformators 26 gespeist. Die An- sehen werden. Dies erfolgt in der Schaltung gemäß Schlüsse A und B sind über einen Kondensator 61 und F i g. 3 durch einen einstellbaren Widerstand 78, einem Diodengleichrichter 62 miteinander verbunden. durch den die Spannung reduziert werden kann, die Der Gleichrichter 62 ist dabei so angeordnet, daß der über den Gleichrichter 76 zugeführt wird, der den Kondensator 61 über dem Gleichrichter geladen wird, io anfänglichen Ladestrom für den Kondensator 68 wenn die Anodenspannung des zu steuernden Gleich- liefert. Die Größe der anfänglichen Ladung kann richters negativ ist. Wenn das Potential des Anschlus- infolgedessen eingestellt werden, um die kritische sesA vom negativen Scheitelwert wieder ansteigt, Spannung des zugehörigen Transistors zu berückfließt Strom vom Kondensator 61 über einen Wider- sichtigen. Auf diese Weise kann man die einzelnen stand 63 und bei genügend hoher Spannung über eine 15 Taktgeberkreise auf genau gleiche Zeitverzögerungen Zener-Diode 64, so daß am Verbindungspunkt 65 bei kurzen Zeitintervallen einstellen, d. h. wenn die zwischen dem Widerstand 63 und der erwähnten so dem Kondensator 68 zugeführte Anfangsladung Zener-Diode 64 eine definierte positive Spannung beinahe genügend Spannung zur Auslösung des entsteht. Die Spannung am Punkt 65 erzeugt einen Transistors 70 ergibt.

Stromfiuß durch den Widerstand 66 und einen ein- ao Die Schaltungseinstellung zur Erzielung einer Gleichstellbaren Widerstand 67, so daß ein Kondensator 68 heit langer Zeitintervalle erfolgt durch den einstellaufgeladen wird, der zwischen den Emitter 69 eines baren Widerstand 67, der den Ladestrom des Konden-Transistors 70 (mit einer Sperrschicht) und die mit sators 68 beeinflußt und dadurch Unterschiede in den dem Anschluß B verbundene Leitung geschaltet ist. Zener-Dioden 64 sowie Unterschiede in den Kapazi-Die Basis 71 des Transistors 70 ist mit der Leitung B 25 täten bzw. Zeitkonstanten der aus den Widerständen über die Primärwicklung 72 des Impulstransforma- 66, 67 und dem Kondensator 68 bestehenden Zeittors 49 verbunden. Die andere Basis 73 des Transi- kreise ausgleicht. Der einstellbare Widerstand 67 ist stors 70 ist über einen Widerstand 74 und einen An- daher ein Einstellmittel für kleinen Strom (niedrige Schluß Y an ein konstantes positives Potential ange- Taktgeschwindigkeit). Indem die Spannung des Konschlossen. Der Transistor 70 besitzt die Eigenschaft, 30 densators 68 zu Beginn jedes Taktes unabhängig vom daß zwischen den Basen 73 und 71 ein hoher Wider- Transistor 70 auf Null zurückgeführt wird, indem stand herrscht, bis der Emitter ein bestimmtes Poten- ferner über dem Widerstand 67 eine unabhängige Eintial erhält, und zwar etwa das halbe Potential zwischen stellung der langsamen Aufladegeschwindigkeit des den beiden Basispotentialen, wenn der Kondensator 68 Kondensators 68 erfolgt und indem schließlich eine über die Widerstände 66 und 67 geladen wird. Ist dieses 35 gesonderte Einstellung des Potentials vorgenommen kritische Potential erreicht, so wird der Transistor 70 wird, das über den Widerstand 77 und die Diode 76 leitend, und der Kondensator 68 entlädt sich über die rasche Aufladegeschwindigkeit bestimmt, erhält den Emitter 69, die Basis 71 und die Primärwicklung72 man äußerst stabile, sehr leicht und genau aufeinander des Transformators 49, so daß ein Spannungsimpuls abstimmbare Taktgeberkreise, wie sie benötigt werden, entsteht, der den kleinen Steuergleichrichter 46 (Fig.2) 40 wenn eine Vielzahl von gesteuerten Siliziumgleichin den leitenden Zustand bringt. richtern in verschiedenen Phasen eines Leistungs-Um in den einzelnen Perioden gleichbleibende Ver- systems zwecks gleichmäßiger Belastung aufeinander hältnisse zu erzielen, wird der Kondensator 68 jedes- abgestimmt werden müssen.

mal dann vollständig auf das Potential der Leitung B Die Schaltungen gemäß den F i g. 2 und 3 sind entladen, wenn der Transformatoranschluß A nega- 45 grundsätzlich überall dort verwendbar, wo ein getives Potential annimmt. Diese Entladung erfolgt über steuerter Siliziumgleichrichter zur Steuerung eines eine Diode 75, die zwischen den Kondensator 68 und Kreises mit induktiver Last benutzt wird. Besonders die Verbindung des Kondensators 61 und des Gleich- geeignet sind diese Schaltungen zur Steuerung der richters 62 geschaltet ist. Ausgehend von diesem Ent- einem Induktionsmotor zugeführten Spannung, etwa ladungszustand zu Beginn jeder Periode, wird der so zur Drehzahlsteuerung bei leichter Last. Für diesen Kondensator 68 rasch über einen Diodengleichrichter besonderen Anwendungsfall ist es manchmal erwünscht, 76 und einen Widerstand 77 von einer Steuerpotential- daß die Spannungssteuerung des Motors drehzahlquelle (AnschlüsseZ und B; Fig. 3) geladen. Der empfindlich ist, d.h., daß ein Drehzahl-Rückkopp-Kondensator 68 wird ferner durch den Strom über die lungssignal zur Verbesserung der Drehzahlregelung Widerstände 66 und 67 geladen, sobald die Spannung 55 des Motors vorhanden ist. Es ist auch erwünscht, daß am Punkt 65 größer ist als die Spannung am Kon- die Drehzahl mittels Signalen gesteuert werden kann, densator 68. die von verschiedenen Arten handelsüblicher Steuerin der Schaltung gemäß F i g. 1 sind für die drei einrichtungen abgegeben werden. Solche Einrichtungen Phasen des Motors gleiche Steuerkreise vorgesehen. liefern üblicherweise Steuerströme zwischen 5 und Es ist erwünscht, daß die Schaltung ausgeglichen 60 15 mA. Hierzu kann ein Verstärker, wie in F i g. 4 (symmetrisch belastet) bleibt, daß also die Steuer- veranschaulicht, Verwendung finden, gleichrichter 14, 15 und 16 während gleicher Zeit- Die Schaltung enthält einen Dreiphasen-Einwegintervalle leitend sind, um auf diese Weise jede Gleichrichter mit Gleichrichterdioden 80, die an den akkumulative Gleichrichterwirkung zu vermeiden, die Anschluß A der einzelnen Transformatoren 26 (vgl. zu einem Gleichstrom in den Motorwicklungen führt. 65 Fig. 3) angeschlossen sind und über einen Wider-Es ist daher erwünscht, daß jeder Taktgeberkreis (wie stand 81 einen Kondensator 82 aufladen, der zwischen der gemäß Fig. 3), der zu den einzelnen Steuerschal- dem Widerstand 81 und der LeitungB liegt. Zur tungen 23, 24, 25 gehört, zu Abgleichzwecken einstell- Spannungsregulierung ist parallel zum Kondensator 82

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eine Zener-Diode 83 geschaltet, die auf der Leitung 84 die Diode 90 dem Verbindungspunkt 91 zugeführt

eine konstante positive Spannung gegenüber der wird. Man kann dem automatischen Signal einen

Leitung B aufrechterhält. oberen Drehzahlgrenzwert auferlegen, indem zwischen

Die Schaltung gemäß F i g. 4 enthält ferner einen die Leitung 94 und die Leitung 84 eine Diode 95 ein-

Vergleichskreis, der eine Steuerspannung mit einer 5 geschaltet wird.

Spannung vergleicht, die von einem mit dem Motor 1 Eine der Drehzahl proportionale Spannung wird im zusammenwirkenden, drehzahlempfindlichen Element Steuersystem als Rückkopplungsspannung benutzt; entwickelt wird. Weiterhin enthält die Schaltung einen diese Spannung kann von einem beliebigen Tachodreistufigen Transistorverstärker, der die Spannungs- meter abgeleitet werden. Vorzugsweise wird die Spandifferenz zwischen der Steuerspannung und der dreh- io nung in einer Spule erzeugt, die in der Nähe eines der zahlabhängigen Spannung verstärkt und am An- Exzentergewichte angeordnet ist, die von den Motoren Schluß X ein verstärktes Differenzsignal liefert, das eines Vibrators getragen werden. Die Spannung wird den Anschlüssen X (F i g. 3) der einzelnen Steuer- in der Spule entweder durch die Bewegung eines schaltungen zugeführt wird. Magnets erzeugt, der am Exzentergewicht befestigt ist,

Die mit der drehzahlabhängigen Spannung zu ver- 15 oder durch einen Permanentmagnetkern der Spule und gleichende Steuerspannung wird aus einem Wider- eine derartige Anordnung, daß der Magnetfluß durch standskreis abgeleitet, der ein Potentiometer 85, einen die Spule durch die sich an der Spule vorbeibewegenden einstellbaren Widerstand 86 und einen festen Wider- Eisengewichte beeinflußt wird. Bei Verwendung stand 87 enthält, die in der genannten Reihenfolge einer solchen Anordnung aus Spule und Magnet entzwischen der positiven Speiseleitung 84 und der Lei- ao hält die Ausgangsspannung für jede Umdrehung des tungi? in Reihe geschaltet, angeordnet sind. Der Motors einen positiven und einen negativen Impuls. Abgriff 88 des Potentiometers 85 ist über einen Wider- Die Ausgangsspannung einer solchen Spule kann über stand 89 und eine Diode 90 mit einem Schaltungs- Leitungen 96, 97 zwei Diagonalpunkten einer Diodenpunkt 91 verbunden, der den Ausgang des Schaltungs- gleichrichterbrücke 98 zugeführt werden. Zwischen die teiles bildet, der die Steuerspannung bestimmt. Der «5 Leitungen 96, 97 kann ein Ladewiderstand 99 ge-Schaltungspunkt 91 ist über eine zweite Diode 92 mit schaltet werden. Ein zwischen den beiden anderen dem Verbindungspunkt zwischen dem Potentiometer Diagonalpunkten der Brücke 98 angeordneter Kon-

85 und dem einstellbaren Widerstand 86 verbunden. densator 100 wird auf ein Potential aufgeladen, das Die Steuerspannung kann durch ein elektrisches durch den Scheitelwert der vom Tachometergenerator

Signal beeinflußt werden, das über Leitungen 93, 94 30 erhaltenen Spannungsimpulse bestimmt wird. Der eine zugeführt wird, die an die Enden des Widerstandes 89 Pol des Kondensators 100 ist an die Leitung B anangeschlossen sind. Das elektrische Signal kann durch geschlossen. Zwischen diese Leitung B und die Leieine Steuereinrichtung erzeugt werden, die ein Signal tungen 96, 97 sind zwei verhältnismäßig kleine Konabgibt, das der gewünschten Arbeitsdrehzahl des densatoren 101, 102 geschaltet, durch die der Einfluß Motors entspricht. 35 einer elektrischen Streuung in den Leitungen vom Wegen der Diode 92 kann die Spannung am Schal- Tachometergenerator auf ein Minimum gebracht wird, tungspunkt 91 (gegenüber der Leitung B) nicht wesent- Diese Schaltung liefert am Kondensator 100 eine lieh unter die Spannung am Verbindungspunkt drehzahlproportionale Spannung und ergibt damit eine zwischen dem Potentiometer 85 und dem Widerstand negative Spannung auf der Leitung 103. Diese Leitung

86 fallen. Diese Spannung wird durch den Wider- 40 ist über zwei Widerstände 104, 105 und ein Potentiostand 86 eingestellt. Die höchste Spannung (ent- meter 106 mit dem Schaltungspunkt 91 verbunden, sprechend der höchsten Betriebsdrehzahl) tritt am Die Spannung, die an einem Abgriff 107 des Potentio-Schaltungspunkt 91 auf, wenn der Abgriff 88 auf das meters 106 auftritt, besitzt gegenüber der Leitung B hochspannungsseitige Ende des Potentiometers 85 einen positiven oder negativen Wert, je nachdem, ob eingestellt wird, da dann beim Fehlen eines auto- 45 die Drehzahl des Motors unterhalb oder oberhalb der matischen Signals die Spannung am Punkt 91 durch gewünschten Betriebsdrehzahl liegt.

den Stromfluß vom Abgriff 88 über den Widerstand 89 Die zwischen dem Abgriff 107 und der Leitung B

und die Diode 90 bestimmt wird. Zwischenwerte der herrschende Spannung wird durch einen dreistufigen Steuerspannung am Punkt 91 erhält man durch ent- Transistorverstärker (mit den Transistoren 108, 109 sprechende Einstellung des Potentiometers 85. Wenn 50 und 110) verstärkt. Im Verstärker verläuft der Hauptbei automatischer Steuerung am Widerstand 89 durch stromweg von der Leitung 84 über einen Emitterwiderdas äußere Steuersignal eine Spannung entwickelt stand 111 des Transistors 109, die Emitter-Basiswird, so ist doch die minimale Drehzahl fixiert durch Strecke des Transistors 109, einen Widerstand 112, die Spannung am Verbindungspunkt zwischen dem der zwischen der Basis des Transistors 109 und dem Widerstand 86 und dem Potentiometer 85, da das von 55 Kollektor des Transistors 108 liegt, über die Kollektoraußen zugeführte Signal durch die Diode 90 fern- Emitter-Strecke dieses Transistors 108 und einen eingehalten wird, wenn das äußere Signal eine niedrigere stellbaren Emitterwiderstand 113 zur Leitung B. Der Drehzahl herbeizuführen sucht. Wenn daher ein Strom durch diesen Kreis wird durch die der Basis des Anstieg des äußeren Signals eine Drehzahlverringerung Transistors 108 zugeführte Spannung des Abgriffes 107 herbeizuführen sucht, so wird der Abgriff 88 auf die 60 bestimmt. Wenn die Steuerung eine höhere Drehzahl maximal gewünschte Drehzahl eingestellt; das dann als die augenblickliche Drehzahl befiehlt, so nimmt über den Widerstand 89 geführte äußere Signal läßt der Abgriff 107 eine positive Spannung an, was eine die Spannung am Punkt 91 abfallen und bewirkt hier- Stromvergrößerung in dem erläuterten Kreis zur Folge durch die Drehzahlverringerung. Wenn umgekehrt ein hat. Der vergrößerte Strom in der Emitter-Basis-Anstieg des äußeren Signals eine Drehzahlerhöhung 65 Strecke des Transistors 109 hat einen entsprechenden bewirken soll, so wird der Abgriff 88 auf die ge- Stromanstieg im Kollektorlastwiderstand 114 zur wünschte minimale Drehzahl eingestellt. Das auto- Folge, so daß sich die Spannung an der Basis des matische Signal hebt dann die Spannung an, die über Transistors 110 und demgemäß auch die Spannung

Claims (4)

1. am Anschluß X (und damit an den Steuerschaltungen wegung der Gewichte besteht. Ohne Nutzlast kann der F i g. 3) erhöht. Mittels des einstellbaren Wider- daher das benötigte Drehmoment etwa durch die Standes 113 kann die Spannungsverstärkung auf ein- Linie 141 dargestellt werden. Da der Arbeitspunkt des fache Weise beeinflußt werden, was zur Erzielung eines Motors durch den Schnittpunkt zwischen der Motorstabilen Betriebes erwünscht sein kann. 5 Drehmoment-Kennlinie und der Last-Kennlinie be-Aus Sicherheitsgründen ist zwischen den Abgriff 107 stimmt ist, arbeitet der Motor bei Spannungen bis und die Leitung B eine Diode 115 geschaltet, um auf herunter zu 35 % der Nennspannung im Punkt 142 diese Weise die der Basis des Transistors 108 zu- bzw. nahe diesem Punkt; der größte Teil des Drehzahlgeführte negative Spannung zu begrenzen. bereiches wird infolgedessen hier durch Spannungen Das Potentiometer 106 dient bei dieser Schaltung io erfaßt, die kleiner als 20% der Nennspannung sind, teilweise als Verstärkungs- oder Spannungssteuerung Bei voller Belastung des Förderers ergibt sich eine für den Tachometergeneratorteil der Schaltung, da Drehmomentkurve 143, die die 20 %-Spannungskurve dieses Potentiometer bestimmt, welcher Anteil der im Punkt 144 schneidet, was einer Drehzahl von 15 bis Steuerspannung mit der Tachometerspannung ver- 20 % der Nenndrehzahl entspricht. Bei Nennspannung glichen wird. 15 steigt die Drehzahl auf einen dem Punkt 145 ent-

   Der Motor 1 (Fig. 1) dient als Antrieb des in sprechenden Wert.

   F i g. 5 schematisch dargestellten Schwingarbeits- Eine weitere Kurve 146 kennzeichnet die Verhältgerätes. Es enthält einen Fördertrog 125, der federnd nisse bei etwa halber Belastung, auf einer Anzahl von isolierenden Federn 126 ab- Da die Fördergeschwindigkeit im interessierenden gestützt ist, wobei zweckmäßig an jeder Ecke des ao Bereich im allgemeinen der Beschleunigung propor-Troges eine Feder angeordnet ist. Das zu fördernde tional ist (der Hub eines nicht abgestimmten Systems Material wird dem Förderer von einem Trichter 127 ist etwa konstant), muß die Leistung des Motors zur über eine Schurre 128 zugeführt, so daß es in das Erzielung einer gewünschten, konstanten Förder-Einlaßende des Troges 125 gelangt. Der Materialfluß geschwindigkeit bei veränderter Belastung entsprechend aus der Schurre 128 in den Trog 125 hängt davon ab, 25 der Last geändert werden. Bei hoher Drehzahl, d. h. wie rasch die Vibrationswirkung des Troges 125 das in der Nähe der Nennspannung bewirkt der Motor Material vom unteren Ende der Schurre 128 abfördert. automatisch seine Stromregelung, und es treten bei Ohne Vibration bleibt das Material in der Schurre 128, Laständerungen nur geringe Drehzahländerungen auf. und es gelangt kein Material aus dem Trichter 127 Anders liegen die Verhältnisse dagegen bei niedrigen heraus. 30 Drehzahlen. Wenn das System beispielsweise bei 80 % Der Trog 125 wird längs einer geneigten Bahn (die der Nenndrehzahl arbeiten soll, so liegt der Arbeitsdurch den Doppelpfeil 129 gekennzeichnet ist) in punkt ohne Belastung im Punkt 146. Wird dann voll Vibrationsbewegungen versetzt, und zwar durch die belastet, ohne daß eine Spannungsänderung durch-Vibrationskräfte, die von Exzentergewichten 130 er- geführt wird, so fällt die Betriebsdrehzahl auf den zeugt werden, die auf der Welle 131 eines Drehstrom- 35 Punkt 144.

   Käfigläufermotors 132 sitzen. Der Motor 132 ist vor- Die erfindungsgemäße Steuerung berücksichtigt

   zugsweise zwischen Gummiblöcken 133 angeordnet, automatisch derartige Laständerungen, indem sie auf

   die als Scherungsfedern dienen, die mit Streben 134, Drehzahländerungen anspricht und, wie oben erläu-

   135 verbunden sind, die in schräg nach unten gerich- tert, die dem Motor zugeführte Leistung entsprechend

   teter Lage mit dem Trog 125 in Verbindung stehen. 40 ändert (bei Drehzahlabfall beispielsweise vergrößert).

   Wie F i g. 5 zeigt, wird der Drehstrom-Käfigläufer- Im angenommenen Beispiel würde die Steuerung die

   motor 132 über eine Steuerschaltung 136, die der in Leistung auf etwa 45 % der normalen Vollastleistung

   F i g. 1 entspricht, vom Netz her gespeist. erhöhen, woraus sich der neue Arbeitspunkt 147

   Die F i g. 6 und 7 zeigen die Drehzahl-Drehmoment- ergibt.

   Kurven eines Drehstrom-Käfigläufermotors bei ver- 45 Treibt der Motor ein Schwingarbeitsgerät an, das schiedenen Speisespannungen, die an den Motor- auf eine Frequenz abgestimmt ist, die etwas höher als klemmen gemessen sind. Es ist festzustellen, daß die die maximale Motordrehzahl liegt, so arbeitet das Drehzahl nur leicht bei Vergrößerung der Last abfällt, System in einem steilen Teil der Resonanzkurve, so bis bei der Nennspannung das volle Lastmoment er- daß eine kleine Drehzahländerung eine große Ändereicht wird. Selbst bei 70% der Nennspannung, was 50 rung der Vibrationsamplitude verursacht. Arbeitet der durch die Kurve 140 veranschaulicht ist, liegt das Motor bei voller Drehzahl und kleinem Schlupf, so Kippmoment (d. h. das maximale vom Motor ent- ändert sich die Drehzahl sehr wenig mit der Last, wickelte Moment) wesentlich über dem Vollastmoment. Tatsächlich ist das Drehmoment bei einer Patentansprüche: gegebenen Drehzahl dem Quadrat der Spannung an- 55 1. Vorrichtung zum Betrieb eines Schwingnähernd proportional. arbeitsgerätes, bei dem die Vibrationsbewegung Die effektive Drehmomentbelastung durch ein nicht einer federnd gelagerten Masse durch ein rotieabgestimmtes Vibrationssystem hängt sehr stark von rendes Exzentergewicht erzeugt wird, das von der Art der Belastung des Systems ab. Bei Förder- einem Drehstrom-Käfigläufermotor angetrieben vorrichtungen ändert sich diese Belastung in weiten 60 wird, wobei zur Änderung der Vibrationsamplitude Grenzen mit der Beschleunigung des Arbeitsteiles des und/oder Frequenz die Amplitude der dem Motor Systems, da hiervon abhängt, in welchem Umfange zugeführten Spannung in allen drei Phasen gleicheine Gleitbewegung zwischen Gutteilen, dem Gut- mäßig geändert wird, gemäß Patentanmeldung material und dem Arbeitsteil oder Fördertrog statt- P 1 291 926.6, gekennzeichnet durch findet. Ist keine Belastung vorhanden, so wird zum 65 Schalter (14, 15, 16) hoher Schaltgeschwindigkeit Antrieb des mechanischen Systems nur ein sehr ge- zur Änderung der dem Motor (1) zugeführten ringes Drehmoment benötigt; da die Belastung des Spannung, weiterhin eine Einrichtung (120, 121) Motors dann nur in der Lagerreibung und in der Be- zur ständigen Messung der Motordrehzahl sowie

   eine den gemessenen Drehzahl-Istwert mit einem Sollwert vergleichende und die Schalter entsprechend der Differenz von Soll- und Istwert steuernde Einrichtung (104, 105, 106).
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (14, 15, 16) durch gesteuerte Siliziumgleichrichter gebildet werden.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung

   der Motordrehzahl einen auf der Motorwelle angebrachten Permanentmagnet (121) und eine neben der Bewegungsbahn des Magnets angeordnete Spule (120) enthält.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (121) eine Vielzahl von Polen zur Erzeugung mehrerer Spannungsimpulse pro Umdrehung der Motorwelle aufweist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen