DE1523245A1 - Geschwindigkeitsfuehler - Google Patents

Description

W. 22 255/66 12/Fl

Skinner Precieion Industries Inc. New Britain, Connecticut (V.St.A.)

Geschwindigkeitsfühler

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Geschwindigkeitsfühlvorrichtungen und insbesondere auf einen auf Wirbelstrom ansprechenden Umformer, der ein Signal entsprechend der relativen Geschwindigkeit des Umformers und eines Metalleitere erzeugt.

Die Erfindung schafft einen Geschwindigkeitsfuhler, der auf das Magnetfeld abspricht, das von Wirbelströmen erzeugt ist, die in einen LIetalleiter induziert sind, um ein Signal entsprechend der relativen Geschwindigkeit des Fühlers und des Leiters zu erzeugen. Auf Wirbelstrom ansprechende Geschwindigkeit surnform er können von der Art eines induktiven Aufnehmers oder von magnetisch-mechanischer Art sein. Der Fühler kann ein linearer Induktionsmotor sein mit einem auf Wirbelstrom ansprechenden Geachwindigkeitsfühlumformer zum Steuern der Geschwindigkeit des Motors. Der Fühler kann bei einer Anlage für wahlweise Abgabe verwendet werden, die Betätigungseinrichtungen uit geschwindigkeitsgesteuerten linearen Induktionsmotoren zum Auswerfen von Gegenständen verschiedener Gewichte von einem

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sich bewegenden Förderer aufweist. Eine andere Verwendung für

den Geschwindigkeitsfühler ist eine Betätigungseinrichtung für den linearen Motor einer Schiebetür mit einem auf Wirbelstrom ansprechenden Geschwindigkeitauiaformer zum Steuern der Geschwindigkeit des linearen Induktionsmotor3.

Zwecke und Vorteile der Erfindung gehen aua der nachfolgenden Beschreibung hervor, in welcher die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert iat.

Fig. 1 ist eine scliaubildliehe Ansicht einer Fürderanlage zur v/ahlneisen Abgabe mit Bet^tigungseinrichtuijgen in Porti von linearen Induktionsmotor en, deren Genchwiiidi£l;eiton mittels der Wirbelstroijuinforrjer mit linearer Bewegung, an de^en die JJrfinduug verkörpert i:jt_t abgef".hlt und gesteuert v/erden.

Fig. 2 ist eine Sehnittanaicht einer Ausführungsfora eines sole wen Wirbelatroinui-iformersbei Anwendung bei den Betütigungseinrichtuii^en nit linearen Induktionsmotoren geuäß Fig. 1.
Fig. 3 ist ein schematischea Str )i.ikreisdiugraiau des V/irbelstronuaforraers gemäß Fig. 2.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung der V/ellenforaen, die an dem Ausgang des Stromkreises'gemäß Fig. 3 erzeugt worden.

Fig.&A iat eine Draufsicht eines V/irbelstrosigeschwindigkeitsfühlere gemäß der Erfindung bei Anwendung an einem ebenen bzw. flachen linearen Induktionsmotor.

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f, 5B ist eine Seiteuaneicht der Fi£. 5A.

Fig. 6A ist eine üc. nittansicht einea einpoligen elektromagnetisch-mechanic ehe η V/irbelstro,:ieeiJclroindigkeit8-föhlera, an welchem die Erfindung verkörpert ist.

Fig. 6B iet eine Querechnittensicht nach Linie 6B - 6B der Pit. 6A.

PiC 6C iet eine Ansicht, in welcher dargeetcllt ist, auf welche Weise der Fähler ceuüß den !'ig. 6A und 6B angeordnet \7erden lean η.

Pie. 7A ist eine Schnittansicht eines doppelp Hg en ₉ elektrolaacnetisch-aecluiniachen Wirbelctrouijeschv.iijdigkeite- f -liiere, an v/elcheri die Erfinduü^ verkörpert ist.

FiG. 7B iet eine Querschnittaiiuicht nnc·: Linie 7B - 7B der Pig. 7A.

Fi_u. 8 iet eine Schnitt ansieht eineu periaune^tuatnctiech— mecliai-'ischen Wirbele tr on(,cacln indi^i eitof ühlera ge- nl'Si der L.rfindin;_L bei Ainvcudun^ oi einen linearen Indulctionouotor nit ebenen Leiter.

Fic. 9 iiit eine Teilochiiittuneicht cii;eu \-eruanenti-iaenetiiioli-iaeclianiBciien WirbelstronceschwiiJdiekeitsfülileiH {,en; ß der Erfindung bei Anv.'eiidun^ bei einem linearen Iiidukticncuotor :.iit e tang unartig en bcv·. aylindrißclicr Leiter.

Fit;. 10 bic 12 neifrcn Auefführuneoforuen von Einrichtungen sum Unv.andeli der mechanischen Bewehrung eines

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fühlers in einen elektrischen Signalauegang.

Fig.13A ist eine Ansicht einer einen linearen Induktioneaotor aufweisenden Schiebetürbctütigungaeinrichtung/ die einen Permanentmagnet und Wirbelatromgeechwindigkeitsfühler gemäß der Erfindung aufweist und einen Plüssigkeitpotentiometer verwendet, um den mechanischen Fühlerauegang in ein elektrisches Signal umzuwandeln.

Fig.13B ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Quer-Gchnittansicht nach Linie 13B - 13B der Pig. 13A.

Pig.13C ist eine Seitenansicht der Pig. 13B.

Pig. 14 ist eine graphische Darstellung, in welcher dae idealisierte Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit' der Schiebetür und dem elektrischen SignalaUBßang des Potentiometers dargestellt ist.

Fig. 15 iot ein scheinet is c he s Diagramm eines Brüokenstromkreises eines Fl lssigkeitspotentiometerc.

Pig. 16 ist eine Ansicht eines Bremssteuerkreises für die Schiebetür gemäß Fig. 13.

Fig. 17 ist eine graphische Darstellung, in der die Beziehungen zvduchen der Tlirstellung und dem Steuerenergioein^aiiG des linearen Induktionsmotors und der Geschwindigkeit der Schiebetür geiaäß Fig. 13 wiedergojebeii sind.

Fig. 1Γ ist eine nchaubildliche Aiinicht verschiedener Grenzb.-^w. stellunesabhi:.n£i,_'er Schalter, die bei einer

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einen linearen Induktionsmotor aufweisenden Betätigungseinrichtung für eine Schiebetür verwendet werden können. In Pig. 1 ist eine Förderanlage zur wahlweisen Abgabe wiedergegeben, die Betüti£ungseinrichtungen 10 und 12 in Form von linearen Induktionsiaotoren aufweist, wie sie in der USA-Patentechrift 3 148 292 beschrieben sind.

Ein Zufuhrforderer 14 ist dargestellt, der Kartone 16 und 18 in der durch einen Pfeil 20 angezeigten Richtung fördert. Zwei Abzweigförderer 22 und 24 sind im rechten Winkel zu dem Zufuhrforderer 14 angeordnet. Die Betätigungseinrichtungen 10 und 12 werden wahlweise erregt, um auf dem Förderer 14 wandernd Kartons auf den einen oder den anderen der Abzweigförderer 22 bzw. 24 zu stoßen.

Ea sei angenommen, daß es erwünscht ist, alle Kartons, die 10 kg oder mehr wiegen, auf den Abzweigförderer 22, und alle Kartone, die weniger ale 10 kg wiegen, auf den Abzweigförderer 24 zu stoßen. Insbesondere sei angenommen, daß der Karton 16 etwa 12, 5 kg wiegt und auf den Förderer 22 gestoßen werden sol und daß der Karton 18 etwa 0,5 kg wiegt und auf den Förderer 24 gestoßen werden soll. Bei einem Unterschied der Gewichte dor Kartone 16, 18 ist e3 erforderlich, eine gewisse Geschwindigkeitssteuerung für die Betätigungseinrichtungen 10 und 12 in Form von linearen Motoren vorzusehen, weil sonst die Betüti£uri{y3einrichtur!gen die leichteren Kartons 18 mit einer solchen Kraft stoßen würden, daß sie über den Förderer 24 hinausgelangen.

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Daa Problea der Steuerung der Geschwindigkeit der einen linearen Motor aufweisenden Betätigungseinrichtung wird daduroi gelöst, daß jeder Motor mit einen Wirbelstroingesciraindigkeitafühler gemäß der Erfindung versehen wird.

Die linearen Induktionsmotoren 1ü und 12 sind identisch, so daß lediglich der Jotor 10 im einzelnen beuchrieben wird. Er wei3t einen V.ocliseliitroiaatator 26 auf, ma ein wanderndes Magnetfeld su schaffen, welches in den be\ egbaren Anker bzw. in der leitenden Stange 20 Wirbelstrome induziert. Wenn der ütator 26 erregt iet, wird durch die 'tfirkung des Induktionsmotor s 10 cine ICraft an die Stange 28 angelegt und bewirkt, daß diese gegen den Sarton 16 stößt und ihn vol deu Förderer 14 auf den Förderer 22 schiebt.

Ein sich linear bewegender Wirbelstromgeschr.indigkeitsfühler 30 iet dem Stator 26 benachbart angeordnet und erzeugt auf einer Leitung 22 ein elektrisches Signal, welchao die Geschwindigkeit der stange 28 anzeigt. Dieo Signal wird an eine Energiesteueruijg 34 angelegt, die von oiier Energiequelle 36 mit V/echaelstromenergie versorgt v/ird. Die Energiesteuerung wirkt dahingehend, das Auegangssignal des Fühlers 30 mit einem Bezügesignal au vergleichen, um an der Statoreingangaleitung 38 ein Steuersignal zu schaffen, welches den Motor 10 lait einer vorbestimmten Geschwindigkeit antreibt, die durch die Ver*- gleichsstromlareise und das Besugssignal der Energieeteuerung 34 bestimmt ist. \\^ronn ein sehr leichter Karton gestoßen wird, hat der Motor das Bestreben, eine übermäßige GeecLwindlgkeit

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su erreichen und den Karton mit solcher Kraft zu stoßen, daß er über den Abzweigförderer hinausgelangt. Jedoch lühlt der Wirbel· Stromgeschwindigkeitsfühler 30 die lineare Geschwindigkeit dee Ankers bzw· der leitenden Stange 28 ab, um ein Geschwindigkeits· signal zu schaffen, welches von der Energiesteuerung 34 verwendet wird, um die Motorgeschwindigkeit unter einem vorbestimmten Wert zu halten, so daß gewährleistet iat, daß keiner der Kartone mit übermäßiger Kraft auf einen Abzweigfürderer gestoßen wird.

Fig. 2 ist eine Querschnlttsaneioht eines induktiven Wirbeletrom{jeechviindigkeitsfühler8 40, der als der Geschwindigkeitsfühler ~jd geinilß Fig. 1 verwendet werden kann. Der Fühler 40 kann in den gleichen Gehäuse 42 angeordnet sein, welches die Statorspuleii einer Betätigungseinrichtung in I'orm eines linearen Induktionsmotor β enthält. Der Anker bsv/. oie Stange 44 γ/eict eine rohrfbrmige Hülse 46 oue elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus Kupfer od.dgl. auf, die um einen Innenkern 4L· aus magnetischem Material herum angeordnet ist· Der Geschv.inditikeitsfühler 40 selbst weist eine Erregerwiclilung 50 und zwei Aufnahmespulen 52 und 54 auf, die auf einen Y/eicheioenkern oücr Weicheisenmantel 55 gewickelt sind«

Für ein beeseres Verständnis der Art und .eise, auf welche der Virbeletrongeschvindigkeitsfühler 40 arbeitet, wird auf das Stronlcreisdiairrrinrj geuäß Fig. ^ und das Wellenformdiagramn gemäC Fig. 4 Bezug gcnoioraen. Die firregerwicklune 50 ist au eine Wechcelstromquelle 56 geschaltet und e εeugt ein Wechselstrom-

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naßnetfelci, welches in dor leitenden Hülse 46 die ütange 44 V/ir'belstrürao indiziert. He Aufnahme-pulen 52 und 54 cind entgegengeectst ivev.lclzult und in Reihe geschaltet, l'ie äußeren Lnden der Aufnahmtspulen 52 und 54 sind ;jit zwei Auegangsan·- s chi ί'.ssen 5Π verbunden. Jiin Potentiometer mit einem festen Widerstand GO Iran η aber die Ausgangsanechlüsse 56 und einen verschiebbaren Abgreifer G2 ireeclialtet aein, der mit den inneren J^nden der Aufnalinespulen 52 und 54 zum Zweck des Nullab- ^loicliL* dßo 'JtronlareiL'ec Verbunden lot.

In Fij. 4 ict üiu ullcnfora der AuefTaneeaniJclilüsoo 50 dargestellt. En aei απ je .oraiaen, daß dor otrur.: in der Erregerv.icl;lur_L; 50 l:on:jttü!t ist. Dilxer werden, vvei:n die ^tange 44 sich bciapißlaweise ir eier Vorwort er ichtuiit" bcr.vegt, Wlrbelstrüue in der leitenden Hülot. 46 induziert. Eine Spannung wird in den Aufnalines.u en ^[j2 and 54 i-dusiert, wie ee durch die V/ellenform 63 in l^pia· ·ί dar feet eilt ist. Die Grüße der indUBierten Spannunc bEv». dcu a:i de" AucjancsanaclJ-iissen 58 erccheinenden Signale iüt der Geccliv.jndijlceit des Leiters 44 relativ zu dem Genchv.'indi_t.l;eitGf"hier 40 proportional. Die xhace des Signals iat der Hiohtiai^ der liev/efanj der Stande 44 proportional. Daher zeigt das Sig:^.! die relative Geschwindigkeit der leitenden Stange 44 und c'cg F'.lilcrs 40 an. ic in I'i_u. 4 dargestellt, erscheint fir eic .'UJ^c/.oraicene Vorwiii'tsrichtung des Ankers 44 die negative lialbpericee der Signal we 11 eni" orra 63 zuerst, und für die uiagelcelirte -jov/e^un^srichtung φ scheint die positive Ilalbperiode der oi_enalv:ellenforrj 64 zuerst.

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In den Pig. 5Λ und 5B ist eine andere Auaf :iirungsform eines induktiven Wirbelstroingeschwindigkeitafühlerß zum Abfühlen der Geschwindigkeit eines sich bewegenden flachen bzw. ebenen Leiters 66 dargestellt, v/elcher der Anker eirx-s flachen bswc ebenen, linearen Induktionsmotors ueln kann. Eine Erregerepule 68 ist auf dem mittleren Schenkel 70 eines E-förmigen geschichteten Magnetkerns 72 angeordnet. Aufnahmespulen 74 und 76 sind auf den Außenschenkeln 78 bzw. 80 des Kernes 72 angeordnet. Eine stationäre magnetische Platte 82 vervollständigt den Magnetkreis. Die Erregcrspulenanschlüsse 04 und die Aufnahmespulcnanschlüsse 06 und 00 aind an den gleichen Stromkreis, wie er in Pig. 3 dargestellt ist, angeschlossen, um ein Geschwindigkeit asignal zu erzeugen, dessen Größe und Phase zu der Geschwindigkeit und der Richtung der Bewegung dea Streifenleiters 66 relativ zu den Aufnahmespulen 74 und 76 proportional aind.

Eine andere Ausführuijgsform eines Wirbelstromgeschwiiidig-r keitsfühlcrs iat in den Pig, 6A, 6B und 6C dargestellt. Die AusfUhrungsformen gemäß den Pig. 2 und 5 zeigen induktive Fühler, die ein elektrisches Signal proportional der Geschwindigkeit lies sich bewegenden Leiters erzeugen. In den Fig. 6A, 6B und GC ist ein Wirbelstroageechwindigkeitsfühler 90 dargestellt der ein mechanisches Ausgangseignal erzeugt, welches der Geschwindigkeit des aich bewegenden Leiters entspricht. Der Fahler ¹JO iet von elektromagnetisch-mechanischer Art. Er weist einen U-föruigon Magnetkern bzw. -mantel 91 auf, der an seinem oberen Ende an einem Zapfen 92 schwenkbar angeordnet ist_fc Di·

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-TO-

Arme dee Ke^na 91 erstrecken eich auf jeder Seite eines bewegliehen Leiterstreifena 94, der wiederum als der Anker eines flachen bzw. ebenen linearen Induktionsmotor^ angesehen werden kann. Zwei Spulen 96 und 90 sind auf den Innenflächen der Arme üeo Magnetkerns 91 α-geordnet und tragen lolstiicke 100 bzw. 102 die oinen Luftspalt bilden, durch welchen der Leiterstreifen 94 wandert. In dem jbeiteretreii'en 94 induzierte V/irbelströae erzeugen Magnetfelder, die nit dem Ji/gnetfeld der Üpulen 96 und 98 zusammenwirken, um eine physikalische Kraft zu erzeugen, die auf die Spulen 96 und 98 und auf den Kern 91 jjusgeilbt wird, an welchem aie befestigt sind. Demgemäß ν er sehne niet sich der Kern 91 an dem Zapfen 92 über einen Y/inlcel, der su der Geschwindigkeit des beweglichen loiters in Beziehung ateht. Die Winkelverechiebung kann in ein elektrisches Auagangaaigiial umgewandelt werden, und av/ar uureh verscliiedene nachstehend beschriebene Einrichtuniren.

Zufolge des '/irbelstromeffektes zviuchon dem sich bewegenden Leiter 94 und den Magneten 96 und 98 hat der Fihler 90 eine gewisse ihm innewohnende Dämpfung, enn jedoch eine größere Dämpfung erforderlich ist, kann an dem oberen Ende des U-fürmigen Kernes 91 ein Block 104 von zweckentsprechendem Gewicht angeordnet v/erden. Wie in Fig. 6G dargestellt, ist das untere Ende des Fühlers 90 an einer Feder 106 befestigt, die sich, der Winkelverschiebung widersetzt, die durch den Y/irbelatroneffekt hervorgerufen wird.

In den Fig. 6A und 6B ist ein einpoliger elektromagnetisch.«

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GeschwindigkeitGf ;hler dargestellt. Piß. TA und 7D sind Schnittaneichten cinos zweipoligen alektronagnaticchen Spulcn- {zer.ciu iiidi£.i-oitijf ^:ihler3 1OG. Ein nie ht-hiagnetii» eher Rahmen 110 iut ii'i eineui Zapfen 112 uchvenkbar angeordnet und weiitYnaoh unter stehende Schenkel 114 und MG nv-x, ülelrtrisohe Spulen und 120 uind .αϊ den Schenkeln 114 und 116 u.i entsprechende

crne 1.2 und 124 Iierura aiigeordnet. Polut ".clce 126 und 12G an den Spulen 11G und 120 befestigt und !).. lden einen Luftspalt, durch -..eichen ein Streifenleser 130, bRiapielswoise der An":er einen flachen b;nv. ebenen linearen Induktionanotors, ν ändert.

In Fig. ο iet t;in einpoliger permanentinairnetischer Wirbelstrouireeciiv/indifkeitafilliler 13G uur^eatellt, welcher den in den FiL. CA und 613 dar gee teilten Fehler sehr ähnlich ist. Zwei Poivi -He-ntiuaeaute 140 und 142 sind an den Innenflächen eines U-fürnijon linjnetkernea 144 angeordnet, der an seinem oberen Lnde ?.:) ei-.;::.! Zapfen 146 üchv;cni:bar ^.njeorcinet iet. Die Innenfliijht'.n der ieraanentiuagnete bildo^. einen Luftspalt, durch \.elciion ein streiftnleitcr 14C wandert. Das Zusammenwirken der laafnetfelder eer Permanentmagnete 140 und 142 und der in dem Leiter 14Θ induzierten Wirbelströae erzeugt eine Kraft, welche bev.^rirkt, dal¹ der kern 144 üich um den Zapfen 146 durch einen uinlccl dreht, der in einer Beziehung au der Geuchwindigkeit des Leiters 140 steht. Die Winlcelveratelluiij, _zw. Winkelverscliiebun^ dot» Kernes 144 kann du ch verschiedene nachstehend beschriebene Einriclitun£en in einen elektriccljen Ausgang umgev.audelt werden.

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In Pig. 9 let ein einen Permanentmagnet aufweisender Wirbelstromgeechwindigkeitefühler zur Verwendung mit einem stangenartigen linearen Induktionsmotor der in Pig. 1 und 2 dargestellten Art wiedergegeben. Ein Permanentmagnetaantel ist zwischen zv/ei ringförmigen Polstücken 152 und 154 befestigt Ein ringförmiges, nicht-nagnetisches Gehäuse 156 ist an einem zweckentsprechenden stationären Träger 158 befestigt, um ein Hindurchgehen der leitenden Stange bzw. des Ankere 160 einea lineare:: Indu^tionsnotors su ermöglichen. Die den Permanentnagnetmantel 150 tragenden Polstücke 152 und 154 sind an dem Gehäuse 156 durch eine Hehrzahl von nicht-magnetischen Kugellagern bewegbar, von de en bei 162 und 164 zwei dargestellt Gind. Eine Uehrzahl von Federn int zwischen jedem Polstüc.·: und dem benachbarten Flansch von Flanschen 1G6 und 168 befestigt, die an den gegenüberliegende Enden des G· hauses 156 angeordnet sind.

Wenn die leitende Ctange 160 durch das Gehäuse 156 wandert, wirkt das iiiacnetielü, das durch die ' irlelströme erzeugt iat, die darin indusicrt sind, mit den Magnetfeld des Perraanentnagnetnantels 153 zusar.uon, 'in eine Reaktionskraft zu erzeugen, öie bev.irkt, daß sich der die j^clotücke 152 und 154 und den perrnanentma^netnantel 150 urjf ac sende Aufbau waagerecht in der einen nichtunr oder der anderen Richtung bewegt, und zwar in Abhängigkeit von der Richtung der Bewegung der Stange 160. Der Betrag der linearen Vorscliiabiai^ des Aufbaus entspricht der Gesehvindi£.*:eit der C :?:. ^e 160, und die lineare Verschiebung

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kann durch irgendeine der nachstehend beschriebenen Einrichtungen zu einem elektrischen Ausgangesignal umgewandelt werden.

In den Pig. 10, 11 und 12 sind verschiedene Vorrichtungen zum Umwandeln der mechanischen Verschiebung bzw. des Signalee einee magnetisch-mechaniachen Wirbelstromgeschwindigkeitsfühlers zu einem elektrischen Geschwindigkeitsaignal dargestelH

In Fig. 10 ist ein magnetisch-mechanischer Geschwindigkeitβ· fühler 170 schematisch dargestellt, der irgendeinen der Geschwindigkeitsfühler gemäß den Fig. 6,7 oder 8 darstellt. Der Geachwindigkeitsfühler 170 ist durch einen leitenden Zapfen oder ,tift 172 schwenkbar angeordnet. Ein Streifenleiter 174 wandert zwischen den Elektromagneten oder Permanentmagneten hindurch, die in dem Fühler 170 enthalten sind. Wenn der Leiter 174 t-ich bewegt, v;irkt das durch die darin bremsenden Wirbelströme erzeugte Magnetfeld mit dem Magnetfeld der Magneten zusanaen, die in dem Fühler 170 angeordnet sind, wodurch bewirkt wird, dai3 der Fühler 170 eich um den Stift 172 verechwenkt.

An dem oberen Ende dee Fühlere 170 ist ein bewegbarer Abgreifer 176 befestigt, der mit dem Schwenkzapfen 172 elektrischen Kontakt hat. Ein Leiter 178 hat weiterhin einen Gleitkontakt mit dem Johwenkzapfen 172, so daß der bewegbare Abgreifer 176 und die Leitung 178 elektrisch miteinander verbunden sind. Die Leitung 178 endigt in einem ^ua^angeanschluß 180. Dor Abgreifer 176 gleitet entlang eines Potentiometerwiderütandee 182, der über zwei Anschlüsse 184 und 186 geschaltet ist. An die Anschlüsse 184 und 186 kann eine zweckentsprechende

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konstante Gleichspannung geschaltet werden, Demgeinäß verschwenkt, wenn der Leiter 174 wandert und ein Verschwenken des Fühlers 170 um den Schwenkzapfen 172 kervorruft, der bewegbare Abgreifer 176 3ich ebenfalls, so daß er sich entlang des Widerstandes 182 zu entweder der rechten oder der linken Stellung gernäß Fig. 10 bewegt. Demgemäß ist die an den Ancchläsüen 180 und 186 und an den Anschlüssen 1E0 und 184 eracheinende Spaünungaänderung der Winkelveruchiebung des Fühlers 170 proportional und steht daher in einer Beziehung zu der Geachwindigkeit des Streifenleitere 174.

In Fig. 11 ist eine Ausf hrung dargeatellt, die der Potentiometer auaführuiig gemäß Fig. 10 elektrisch äquivalent is-t. Gemäß Fig. 11 sind der 'widerstand 182 und der bewegbare Abgreifer 176 durch einen Flüaeigkeitapotentiometer 190 ersetzt, der einen in einem Glasrohr eingeschlossenen Elektrolyt o.ufweiut, der eine schwerkraftempfindliche Luftblase enthält. Eine aolche Einrichtung ist in Fig. 15 im einzelnen durgesti.lt. Die an den Elektroäenleitern 192 eracheinende Spannung ändert sich proportional zu dem Gchrägstellungawinkel des Potentiometers 19C und damit in Übereinctimmung mit der Geschwindigkeit des Leiters 174.

In Fig. 12 ist eine weitere Einrichtung zur Umwandlung der mechanischen Bewegung dee Y/irbeletromgeachwindigkeitefUhlers 170 zu einem elektrischen Ausgang dargestellt. G näß Fig. 12 ia1 eine Platte 194 auf der Oberseite des Fühlers 170 angeordnet und weist eine Öffnung 196 auf mit einer gebogenen oberen

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Fläche 198. Bei der gewöhnlichen in Fig. 12 wiedergegebenen Stellung tritt, wenn der Leiter 174 stationär ist, maximales Licht von einer Lampe 200 durch die öffnung 196 hindurch und trifft auf eine Fotozelle 202 auf, um an Ausgangsleitungen 204 ein maximal et- elektrisches Signal zu erneu cn. Jedoch wird, v?enn der Fühler 170 eich um den Zapfen 172 in einer von beiden iiichtu _cen zufolge der linearen Bewegung ucj Leiters 174 verschwenkt, die Fläche bzw. der Bereich der öffnung 196, der siel in Ausrichtung mit der Lampe 200 und der Fotozelle 202 befindet, proportional den Drehwinkel verkleinert. Demgemäß nimmt die elektrische Ausgangsspannung an den Leitungen 204 und der Fotozelle 202 proportional dem Winkel der Verstellung des Fühlers 170 und dadurch in Übereinstimmung alt der Geschwindigkeit des Streifenleiterβ 174 ab.

In Fig. 13A iat eine Betätigungseinrichtung in Form eines linearen Induktionsmotorβ für eine Schiebetür dargestellt, die lit einen '.irbelstrougeechwindlgkeitefühler gemäß der Erfindung verceiiL, ist. Die Tür 210 i t verschiebbar und die Tür ⁿ12 iet fest. Zwei Rillen 214 und 216 sind an der Tür 210 drehbar angeort -t und statzen diese an einer festen Stange 218 ab. An der beracite der Tor 210 ist ein flacher bzw. ebener LeI-terstr. ifen ^20 befestigt, der ale der Anker oder Kolben eines linearen Indülctionsnotors 222 dient. Der Stator des Motors 222 ist Qurch Fl ρ na c'.ie 224 und 226 abgestützt, öie an dem Rahmen 228 der Türausf hrung befestigt sind. Ein Wirbelstromgesohwlndißkeitsuewaiidltx 230 ist an zwei Armen 2p2, 233 sch enkbar angeordnet, die a; dem Motoretator 222 befestigt sind.

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Pig. 13B iat cine in vergrößertem Maßotab gehaltene Querschnittansicht dee Geschwindigkeitsfühlers 230, und Fig. 13C ' ist eine Seitenansicht der Fig. 13B. In diesen Figuren iot die Art und Weise klar dargestellt, auf welche der Geschwindigkeitβ fühler 230 angeordnet iat. Der Geschwindigkeitsfühler ist von perraanentmagnetisch-meohanischer Art, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist. Ein U-förmiger Weicheisenkern 234 ist mittels einee Zapfens 236 an Armen 232 und 233 schwenkbar angeordnet, die eic von dem Statorgehäuse 222 erstrecken und an diesem befestigt sind. Zwei Permanentmagnete 238 und 240 sind an den Innenflächen dee Kernes 234 befestigt, um einen Luftspalt zu bilden, durch welchen der lineare Leiter 220 wandert.

Weiterhin ist ein Flüssigkeitepotentiometer 242 derjenigen Art, die in Fig. 11 dargestellt ist, durch ein Element 244 abgestützt, das an dor Außenfläche des rechten Sohenkels des Kernes 234 befestigt ist. Außerdem trägt der Kern 234 am unteren Ende seines rechten Schenkels einen zusätzlichen Permanentmagnet 246, der mit einem stationären magnetischen Zungen schalter 248 zuaammenarbeitet. Der Zungenschalter 248 ist an einem Arm 250 angeordnet, der an dem llotorstatorgehuuse 222 befestigt ist.

Der Flüesigkeitepotentiometer 242 iat in einen Wechselstrom· brUckenkreie geschaltet, der in Fig. 15 dargestellt ist. Zwei Arme der Brücke sind von Widerständen 254 und 256, und die andern beiden Arme durch den Widerstand des Elektrolyten 258 zwischen den Elektrodenpaaren 260, 262 und 262, 264 gebildet.

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Wenn der Potentiometer 242 sich verschwenkt bzw· aohrägetellt, bewegt sich die Luftblase 265» un die an diesen Elektrodenpaaren erscheinenden Spannungen aus dem Gleichgewicht zu bringe] Es ist ersichtlich, daß, wenn die Schiebetür 210 und dadurol der Leiter 220 stationär ist, der Potentiometer 242 waagerecht ist, so daß eine Null- oder eine Bezugsspannung an den Auagangsaneohlliesen 268 und 270 des BrUokenkreises erscheint. Wenn jedoch der Leiter 220 'sich bewegt, veraohwenkt sich der Fühler 230 in einem Winkel und in einer Sichtung, die der Geschwindigkeit des Leiters entsprechen, Die Verschwenkung des Potentiometers 242 ist der Geschwindigkeit des Leiters nicht direkt proportional, sondern hat zu dieser eine nicht linear« Beziehung· Die geachwindigkeiteabhängige Ausgangespannung, die an den Anschlüssen 268, 270 erscheint, kann als Steuerspannung beispielsweise für einen einon Vollweg-Siliziumgleichriohter enthaltenden Energieeteuerkreia verwendet werden, un die Geschwindigkeit des linearen Induktionsmotors zu steuern·

Die Kurven 272 und 274 der graphischen Darstellung gemäß Fig. 14 zeigen in sehr idealisierter ?orm die Beziehung dea Verachwenkungswinkels dea Fühlers 230 relativ zu der Auegangespannung des Potentiometers 242 an den AnsohlUsoen 268, 270.

Die Kurven 276 und 278 gemäß Fig. 14 zeigen daa Anaprechen des einpoligen magnetischen Zungenschalterβ 248· Der Sohalter 248 bleibt für irgendwelche TUrgeachwindigkelten (oder Verschwenkungswinkel des Potentiometers 242) geachloaaen, die größer als die kritische Geschwindigkeit (bzw· grüßer ala ein

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VerSchwenkungswinkel von ± 10° gemäß Pig, 14) sind. Diese Charakteristik des Zungenschalters 248 wird ausgenutzt, um die Bremssteuerung der Türbetatigungseinrichtung gemäß Pig. 16 zu regeln. In Pig. 17 ist die Beziehung der Statoreingangeenergie und der Türgeschwindigkeit relativ zu der Stellung der Tür dargestellt.

Mit Bezug auf Pig. 17 sei angenommen, daß dio Schiebetür 210 sioh anfänglich in der geschlossenen Stellung in Huhe befindet. Wenn der Stator 222 erregt wird, wird die Tür 210 mittels der Induktionemotorwirkung zwischen dem Stator 222 und dem flachen Leiter 220 bewegt. Wenn die Tür Geschwindigkeit erhält, wird der durch die Kurve 279 dargestellte Statorenenergi« eingang proportional verringert, bis die Tür die gewünschte Ge· snhvvindigkeit an der Stelle I auf der Kurve 280 erreicht. Der Motor behält dann diese Geschwindigkeit bei, bis die Tür die Stellung II erreicht, zu welchem Zeitpunkt ein otellungeempfindlicher Schalter 281 zeitweilig geschlossen wird, um einen Stromkreis zu vervollständigen, der durch den geschlossenen Zungeneohalter 248 und eine Belaisspule 282 verläuft. Sie Erregung der Spule 282 schließt Relaishaltekontakte 283, um die Spule erregt zu halten. Hauptkontakte 284 des Relaiaschalters werden ebenfalls geschlossen, um die Bremssteuerung 285 zu betätigen und zu bewirken, daß die Tür an Geschwindigkeit verliert· Wenn die Türgeschwindigkeit genügend verringert ist, wit es bei III dargestellt ist, öffnet sieh der magnetische Zungeneohalter 248, um den Stromkreis durch die Relaiaepule 282 zu unterbrechen und die Bremsateuerung 265 unwirksam au machen»

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Die Tür wird dann in Vorwärterichtung angetrieben, jedoch mit einem verkleinerten Statorenergieeingang, bis sie einen Türanechlag berührt· Die erforderliche Bremswirkung kann geschaffen werden, entweder durch Umstöpseln (plugging) oder durch Einführen von Gleichstrom in die Statorwicklungen dee Motors 222.

In Fig. 18 eind verschiedene Einrichtungen zum Programmeehalton dargestellt» die auf der Fläche des bewegbaren Leiters 220 gebildet sein können. Die Schalter sind ihrer Art nach Grendschalter bzw· auf Stellungen ansprechende Schalter. Beispielsweise kann ein Permanentmagnet 290 an dem Leiter 220 befestigt werden, um einen zweckentsprechend abgestutzten Zungenschalter 292 an einer vorbestimmten Stellung des Leiter« 22o BU betätigen· Auf die gleiche Welse kann 4er Schalter momentanen Eontaktes 281 mechanisch betütlgt worden, und zwar durch einen Stift 294, der in einem einer Mehrzahl von Löchern 296 in dem Leiter 220 angeordnet ist und mit einem Betätigungsarm 298 des Sohalters 281 in Eingriff treten kann. Außerdem kann In der Oberfläche des Leiters 220 eine Nut 300 gebildet sein, die mit einer vorgespannten Rolle und einem Betätigungsarm 302 eines Sohalters 304 zusammenarbeitet. Bei einer anderen Aueführung kann ein Loch 306 in der senkrechten Fläche dee Leiters 220 gebildet sein, um einen Durchgang von Lioht von einer Lampe 308 durch das Loch zu ermöglichen, daa dann auf eine Fotozelle 310 auftrifft, jedoch lediglich in einer vorbestimmten Stellung des Leiters 220, um einen mit dem Ausgang der Fotozelle verbundenen Schaltkreis zu steuern.

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Claims (14)

1. Gcuchv;indiid:eitc£ühlcr zum Erzeugen eines Signalee, das der relativen Geschwindigkeit einea laetalliltero und dee PUh-' lei-s entspricht, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Induzieren von Y.'irbelctröKien in dem Metalleiter und durch eine Signaler^eugungaoinriclrtung, die auf relative Bewegung zwischen den Fühler und einem Liagnetfeld anspricht, das durch die Wirüelatröne erzeugt iat, um ein Signal au erzeugen, welches der relativen Geachwindigkeit dee Leiters und dee Fühlers entsprich!

2. Geschwindickeitsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzougungselnrichtung eine Aufnahneapule aufveiat, die an dem Fühler derart angeordnet ist, daß das Magnetfeld in der Spule eine Spannung induziert, die der relativen Geschwindigkeit dee Leiters und des Fühlern entsprich

3. Geochv.'indigkeitcfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalerzeugungseinrichtung einen Magneten aufueiot, der an de:.: Fühler derart bewegbar angeordnet ist, daß das genannte Magnetfeld eine Vercchiebebewegung des Magneten hervorruft, welche der relativen Geschwindigkeit des Leiters und dea Fühlers e^tepricht.

4. Geochwindiglceitefühler nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine den Magneten für Winkelbewegung anordnende Schwenkeinrichtung und durch eine UmwandlungGeinrichtung, die auf die V/inkelbewegung anspricht, um ein elektriuch.ee Signal EU erzeugen, welchen der Wirbelbewegung und der relativen Geschwindigkeit des Leiters und des Fühlers entspricht.

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5. Geschwindigkeitsfühler nach. Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Um\7andlung3 einrichtung einen Flüssigkeitspotent ionetcr aufweist, der an dem Magneten zum Erzeugen einer der Y.'inkclbeviegung proportionalen Spannung befestigt ist.

6. Geschwindigkeitefühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daiB dor Harnet ein Elektromagnet int.

7. Geschviiiidigkcitsiühler nach Anapruch 3, dadurch gekenncoicir..ct, daß der Magnot ein Permanentmagnet iat.

8. GeschwindigkeitsfUhler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalleiter eine Stange und der Permanentmagnet ein rund um die Stange angeordneter ringförmiger Mantel ist, eine Einrichtung vorgesehen ist zum Anordnen des Mantels für lineare Bev;egung des Mantela entlang der Lunge der Stange, und eine ümv/r-jidlungseiririchtung vorgesehen ist zum Umwandeln der linearen Bewegung dec Mantels zu einem elektrischen Signal, r;ololiGS der relativen Geschwindigkeit des Leiters und des I':^;hlcrs ov.tepricht.

9. Goijch^indiglceitcf ;hler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Magnetkern, eine Erreger v/i cklung a; den Kern, und durch oine Aufnahiiespule an dem Kern, die aui das Vvirbolstromuagnetfeld anspricht, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches der relativen Geschwindigkeit des Leitern und dea F i 1hl or ο entiii-Ticht.

10, CicachvjindijkeitsfUliler nach einen der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Anlage zum Abfühlen der Geschwindigkeit cinea linearen Motors ist, und der lietalleiter ein linearer Anker ist.

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11. Geschv;indijkcitefi!hler nach .inen der An£jv>r"chc 1 hie 9, dadurch gekennzeichnet, claß er in einer Anlage nur vjahlvieioen Abgabe angeordnet ict, die eine Zufül&ördereinrichtung zun Tragen von Gegenstanden vorochiedener Gewichtakatc-gorion entlang einos er3ten Y/egoa, cine LI ohr ζ a hl von Aburei^ör der einrichtungen, dei'on ,jode von dor '5uf^hrför^e:*.· einrichtung Gegenstände einer ver aohiedenen Ge-.:'.c!itt:l:rtocorie r.ufne'men kann, eine .,leiche An-Z;-111 von Bet'Vtiguogcc-inrichtu: go n in Form von linearen Induktionemotoreii i.ufvoint, die der Zuführfordereinrichturg benachbart an£;eorät:et ί·ΐΐίά und doren jeder einen Stator und einen bov;egb:!.ren Kolbon lir,t nv\C. jcreila einen ander era der .'.b^rv;/eigfürdereinrichtung cn iiu_L;corCnet ist sum Stoßen van Gc£c-nat!.^:.nüen einer GerichtHk.nlo;_:orie von der Zuf"lirforderei^rinlitun^ au einer cntopreche; clon 'hzweirfördoreirTiclitune, und daß dor Go-8chvdndi£keitef 'hler nuf Y.'irbelströno anapricht, die in den Kolben jeder eiwen linonren Motor aufv.Giaenden liet; ti^oi:: cceinrichtung induziert sind, um deccen Gcochv7indi£'keit absufühlen und zu regeln, go dal' alle Gegenstände von der Zuführfördereinrichtunfi mit in vjq s ent liehen der al-ichen Gcachviindigkeit v/aggeochoben v;erdcii.

12. Geöchvindig]:citafiihler nach einen der Anapr ehe 1 bis 9_t dadurch gekemzoiehnot, daß er in einer Einrichtung zu Betütigung einer SchieletUr an/cord:et ist, die sinen linearen Induktionsmotor iiufv/ciat, der sum -\ntrieb einer Schiebetür in joder von zwei P.ichtungon erregt werde:, kann, V5übei ein bev;egbarer linearer elektrischer Leiter an der Tür befeatigt ist

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und dev. An>er dec linearen i-Iotor;- bildet, uv,d Cn3 der G-e-8chv;inöi/;l;c:it3f;:iilcr auf V/irbclstrüric an: >:.ieht, öle i-i dem Leiter induniart aind, uiu ein Signal «u cr^ouijcn, welches der GeGchwindiekcit der Tür relativ r.u ilen Palilor eita_riclit.

13. Ggj;;; v.iiJdi^lcGitofuliler nach ..'»rispruch 12, ^clcennnc-ichiiet durch eine .?uf ßu3 fona-nto Sifrnul lUi-iircchcnde Steuereinric'^tuij^· nun liebeln der Gecch;;iiicli^l:cit ueu lineurc-n Iilotor3.

14. GcQclivrinäie'-citcfüliler nach Ane^ruch 12 oder 13, dadurch cokennßeicliKct, daß der AnI:or dec !.Ioiora einen stationären lincai'en clelctiiccher: Leiter aufweint i;nd der Ge-Gchv?iiidi£';cit3i:;ililer eich ait der 1 'ir und Com Stator beweßerd oHircordiict if:t und ;j.uf V.'irbclßtr'Jrjc anspricht, die in dem Lcitsr induziert ul-d, iin ein der GeccliWindi^Ircit der Tür ci^tax)rechoridee Si^nrxl su er

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