DE19531674C2 - Steuergerät für elektrisch angetriebene Vibrationsförderer - Google Patents

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.