DE19531674C2 - Steuergerät für elektrisch angetriebene Vibrationsförderer - Google Patents
Steuergerät für elektrisch angetriebene VibrationsfördererInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für elektrisch angetriebene Vi
brationsförderer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches
Gerät ist aus der DE 41 42 398 A1 bekannt.
Vibrationsförderer bestehen aus einem stationären Gestell, beispiels
weise einer Grundplatte, an der Federn montiert sind, die ein Förder
element tragen, etwa einen Topf, eine Platte oder dergleichen. Federn
und Förderelement bilden ein schwingungsfähiges Masse-Feder-System, das
elektromagnetisch zu Schwingungen anregbar ist. Zu diesem Zweck ist auf
dem Gestell ein Weicheisenkern mit mindestens einer Spule angeordnet,
während das Förderelement einen Weicheisenanker trägt, der mit dem Kern
einen Luftspalt begrenzt. Legt man an die Spule oder Spulen eine Wech
selspannung an, schwingt das Förderelement im Halbwellenbetrieb mit der Wechsel
stromfrequenz, bei Netzfrequenz von 50 Hertz also mit 100 Hertz.
Die Erregerfrequenz wird kaum je mit der Eigenfrequenz des Feder-Masse-
Systems übereinstimmen, obwohl dies die energiesparendste Konstellation
wäre; darüberhinaus ist die Eigenfrequenz des mechanischen Systems nicht
konstant, sondern abhängig von der (zusätzlichen) Masse der geförderten
Teile. Die DE-PS 36 44 811
offenbart einen Schwingförderer
mit elektronischem Antrieb, bei
dem die Eigenfrequenz des
mechanischen Systems mit
einem Bewegungsaufnehmer
erfaßt und rückgekoppelt wird.
Es ist bekannt, an dem mechanischen System einen Sensor anzubrin
gen, mittels dem die jeweilige Schwingfrequenz auf einen Verstärker
rückgekoppelt würde, der die Erregerströme für die Spule oder Spulen
liefert. Dies würde aber bedeuten, daß man die handelsüblichen Schwing
förderer umbauen müßte, um sie in dieser Weise betreiben zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuergerät für Schwingförderer zu
schaffen, das es ermöglicht, diese mit Erregerströmen zumindest nahe
ihrer Eigenfrequenz zu versorgen, ohne daß
Eingriffe oder Umbauten oder Ergänzungen am
Schwingförderer erforderlich sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die
Schwankung der Induktivität des elektromagnetischen Antriebs ausgewertet
wird, hervorgerufen durch den im Takt der mechanischen Schwingung sich
ändernden Luftspalt. Dabei wird vorzugsweise die Spule als ein frequenz
bestimmendes Element eines elektrischen Schwingkreises geschaltet, der
mit Verstärkungsgliedern einen Oszillator bildet. Dessen Schwingungen
sind, weil das L-Glied sich im Takt der mechanischen Schwingungen peri
odisch ändert, mit deren Frequenz frequenzmoduliert. Vorzugsweise wird
die Periodendauer dieser elektrischen Schwingungen ausgewertet. Deren
Schwankungsbreite, der Modulationshub, ist umso größer, je größer die
Amplitude der mechanischen Schwingungen ist, so daß man nicht nur die
Phasenlage der Antriebsimpulse, sondern auch deren Intensität steuern
oder, vorzugsweise, regeln kann.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in den beige
fügten Zeichnungen dargestellt und wird nachstehend unter Bezugnahme auf
diese näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch in Seitenansicht einen
Schwingförderer,
Fig. 2 zeigt das Schaltschema des Steuergeräts.
Um Gegenstände 1 in Pfeilrichtung zu fördern, wird ein Förderelement -
hier eine Förderplatte 2, die auf Federn 3 abgestützt ist - zu
Schwingungen angeregt, deren Richtung durch den Pfeil 4 angedeutet ist.
Die Federn sind an einer stationären Basisplatte 5 befestigt, die außer
dem ein Weicheisenjoch 6 trägt. Das Joch 6 begrenzt gemeinsam mit einem
an der Förderplatte 2 befestigten Anker 7 einen Luftspalt. Auf dem Kern
6 sitzt eine Spule 8, die zur Erregung der Schwingungen mit Antriebs
impulsen angesteuert wird, deren Taktfrequenz zumindest nahe der Eigen
frequenz des Systems Förderplatte 2/Federn 3 liegen soll. Dabei kann
die Amplitude der mechanischen Schwingungen durch die Höhe und/oder
Dauer der Antriebsimpulse beeinflußt werden. Die Eigenfrequenz liegt in
der Regel zwischen etwa 30 Hz und 150 Hz.
Die Induktivität des Erregersystems aus Joch, Spule und Anker schwankt
im Takt der Schwingungen, weil der Luftspalt seine Größe periodisch
ändert. Dies wird dazu ausgenutzt, ein Steuersignal für das Gerät zu
gewinnen.
Gemäß Fig. 2 ist die Spule 8 mit einem Anschluß an Masse gelegt, während
der andere über einen als Schalter wirkenden Transistor 9 an eine
Gleichspannung führende Leitung gelegt ist. Dabei kann es sich um voll
wellen-gleichgerichtete und geglättete Netzspannung handeln. Die Spule
bildet mit zwei Paaren von Kondensatoren 10, 11 einen Schwingkreis mit
einer Eigenfrequenz, die sich bei in Betrieb befindlichem Schwingförde
rer im Takte von dessen Vibrationen ändert und im Mittel bei einigen
zehn KHz liegt. Der Schwingkreis wird über die beiden Verstärker 12 und
13 erregt. In der Rückkopplung des Verstärkers 12 liegen die beiden
Transistoren 22 und 23, welche die hohen über der Spule 8 entstehenden
Spannungsschwankungen ausgleichen, indem der Ausgang des Verstärkers 12
über den Widerstand 25 auf Basisanschlüsse der Transistoren 22, 23 gekoppelt ist. Dies hat
zur Folge, daß in den Pausen zwischen den Antriebsimpulsen der Arbeits
punkt am Verstärkereingang schnellstmöglich auf seine normale Lage zu
rückkehrt.
Die am Ausgang des Verstärkers 13 anstehende Rechteckspannung wird
mittels Inverter 14 und EXOR-Gatter 15 in Nadelimpulse umgeformt, deren
zeitliche Abstände gleich der Periodendauer der gerade vorliegenden
Schwingfrequenz des LC-Kreises ist.
Ein Zähler 16 wird mit einer Festfrequenz von beispielsweise 16 MHz am
Zähleingang angesteuert und der jeweilige Zählerstand wird an eine
Zentraleinheit 17, beispielsweise einen handelsüblichen Mikroprozessor,
weitergemeldet. Mit den Nadelimpulsen aus Gatter 15 wird der Zentral
einheit signalisiert, den zu diesem Zeitpunkt vorliegenden Zählstand zu
verarbeiten, und mit demselben Nadelimpuls wird der Zähler auf Null
rückgesetzt.
Die Höhe des Zählstands schwankt mithin im Takt der mechanischen Vibra
tionen des Förderers, so daß die Zentraleinheit aus ihm die jeweilige
Position des Förderelementes entnehmen und den günstigsten Zeitpunkt für
den Antriebsimpuls berechnen kann. Darüberhinaus ist die Differenz zwi
schen maximalem und minimalem Zählstand ein Maß für die Schwingamplitude
des Förderers, die durch entsprechende Wahl der Dauer der Antriebsimpul
se einstellbar oder regelbar ist.
Die Antriebsimpulse werden von der Zentraleinheit 17 über einen Opto
koppler 18 im Eingang des Schalttransistors 9 ausgelöst. Die über der
Spule 8 beim Abschalten entstehenden Überspannungen werden über die
Dioden 26, 27 abgebaut. Der Istwert des Antriebsimpulses wird der Zen
traleinheit 17 über Widerstände 19, 20, 21 rückgemeldet.
Eine Einstelleinrichtung 28 ist mit der Zentraleinheit verbunden und
ermöglicht dem Betreiber, Sollwerte für die Schwingamplitude des Förde
rers und für die Phasenlage der Antriebsimpulse zu wählen.
Beaufschlagt man die Spule mit einem Ruhestrom, so werden in ihr Span
nungen im Takt der Förderschwingung induziert, welche man zur Bildung
der Antriebsimpulse auswerten kann, sofern dieser Ruhestrom hoch genug
ist, um ein hinreichendes Signal-Rausch-Verhältnis zu ergeben.
Claims (8)
1. Steuergerät für elektromagnetisch angetriebene Vibrations
förderer, bei denen mindestens einer Spule periodisch Antriebsimpulse
zugeführt werden, das eine Schaltung umfaßt,
in der die infolge der mechanischen Vibration schwankende Induktivität
der Spule berücksichtigt wird, um die Antriebs
impulse abzuleiten, und sich ein Geber für die Frequenz
der mechanischen Schwingung befindet,
dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität zur Erfassung
der Phasenlage der mechanischen Schwingung dient und
daß die Induktivität derselben Spule als Geber dient.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spule Bestandteil einer elektrischen Oszillatorschaltung ist, deren Frequenz im Takt
der mechanischen Vibration schwankt.
3. Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Periodendauer der elektrischen Oszillatorschwingung ausgewertet wird.
4. Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Zeitpunkt auch die Amplitude und/oder
Dauer der Antriebsimpulse abgeleitet wird.
5. Steuergerät nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Differenz zwischen der größten und kleinsten Periodendauer der elektrischen Oszillatorschwingung als
Maß für die Amplitude der mechanischen Vibration ausgewertet wird.
6. Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Oszillator-Ar
beitspunkt durch aktive Bauelemente stabilisiert ist.
7. Steuergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß es eine Rückführung für die Phasenlage und/oder Dauer der
Antriebsimpulse mit Mitteln für die Sollwertvorgabe und Istwertrück
führung aufweist.
8. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es
Mittel zum Einspeisen eines Ruhegleichstroms und Mittel zum Auswerten
der in der Spule induzierten Spannung umfaßt.
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