DE19920889A1 - Hubantrieb, insbesondere bestimmt für eine Sortiereinrichtung zum Aussortieren von Teilchen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hubantrieb, insbesondere bestimmt für eine Sortiereinrichtung zum Aussortieren von Teilchen aus einem Materialfluss. Um in hoher Taktfolge Materialströme beeinflussen zu können, ohne dass es eines hohen mechanischen oder steuerungstechnischen Aufwandes bedarf, wird vorgeschlagen, dass die Hubeinrichtung (10) einen Magneten (12) mit Luftspalt (14) umfasst, innerhalb dessen ein Stößel in seiner Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist, wobei der Magnet ein Permanentmagnet ist und der Stößel eine elektrisch ansteuerbare Spule (18) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hubantrieb, insbesondere bestimmt für eine Sortier­ einrichtung zum Aussortieren von Teilchen aus einem Materialfluss.

Um aus einem Materialfluss Teilchen abzulenken und damit auszuwerfen, werden u. a. pneumatische Auswerfer benötigt, deren Schaltzeiten bei minimal 30 ms liegen. Hierdurch wird eine relativ große Menge an Material ausgeworfen, wobei der an und für sich auszusor­ tierende Anteil gering ist. Dies wiederum bedeutet, dass z. B. beim Aussortieren von Metall der tatsächliche Metallanteil des aussortierten Materials so gering ist, dass vor einer Weiter­ verarbeitung eine erneute Trennung erforderlich ist.

Bei den bekannten Sortiereinrichtungen werden Teilchen auf Transportbändern mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1 m/sec gefördert. Dabei durchläuft das zu sortierende Material eine Analysestrecke. Entsprechend dem Analyseergebnis werden sodann die auszusortierenden Teilchen aus dem Materialstrom abgetrennt. Als Analyseverfahren können solche mit punktförmiger Materialverdampfung mittels Laserstrahl und computergestützter Analyse des Emissionsspektrums zum Einsatz gelangen, wodurch Sortiersignale in kurzer Zeit zur Verfügung stehen. Diese können jedoch aufgrund der Trägheit der zum Einsatz gelangen­ den Auswurfvorrichtungen nicht im gewünschten Umfang umgesetzt werden.

Aber nicht nur zum Sortieren von Materialien aus einem Materialstrom werden Hubeinrich­ tungen benutzt, die unmittelbar auf die auszusortierenden Materialien einwirken oder mittelbar, indem z. B. Schleusen oder Weichen betätigt werden, sondern auch beim Dosieren von Materialien oder Zuführen solcher an verschiedene Be- bzw. Aufbereitungsstationen. In diesem Fall sind die Hubeinrichtungen mit entsprechenden Klappen oder Schleusen oder Weichen verbunden.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Hubeinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der in hoher Taktfolge Materialströme beeinflusst bzw. Materialien aus solchen abgesondert werden können, ohne dass es eines hohen mechanischen oder steue­ rungstechnischen Aufwandes bedarf, so dass eine hohe Betriebssicherheit gegeben ist. Erfindungsgemäß wird das Problem im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Hubeinrichtung einen Magneten mit Luftspalt umfasst, innerhalb dessen ein Stößel oder ein Abschnitt von diesem in dessen Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist, wobei der Magnet ein Elek­ tromagnet und der Stößel ein Anker ist oder der Magnet ein Permanentmagnet ist und der Stößel eine elektrisch ansteuerbare Spule aufweist.

Dabei kann der Stößel mit der Spule innerhalb eines Ringspaltes des Permanentmagneten verschiebbar angeordnet sein. Insbesondere weist der Stößel einen inneren koaxial zu der Spule verlaufenden Vorsprung auf, der innerhalb einer zylinderischen Aussparung des Magneten oder eines koaxial zu dem Ringspalt angeordneten Elementes geführt angeordnet ist.

Bewegt sich die Spule mit dem Spulenkern, der von dem Stößel ausgeht oder Teil des Stößels sein kann, beabstandet zu dem Magneten innerhalb des Luftspaltes, so ist der Vorsprung zumindest abschnittsweise gleitend in der Aussparung abgestützt. Die Aussparung selbst weist einen Boden auf, der ein erster Anschlag des Stößels ist. Hierdurch wird eine Endlage des Stößels vorgegeben. Diese wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Spule mit einer Vorspannung beaufschlagt wird mit der Folge, dass der Stößel in Ruhestellung auf dem Boden der Aussparung abgestützt ist. Durch die der Spannung zum Auslösen des Hubs entgegengerichtete Vorspannung ergibt sich der Vorteil, dass sich eine Schwingungsdämpfung bei der Hubbewegung des Stößels ergibt, wodurch präzise und hohe Schaltzeiten und somit Frequenzen möglich sind.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre lassen sich Frequenzen bis ohne Weiteres 100 Hz bei einem Hub von bis zu 40 mm bis 50 mm realisieren. Die Leistungsaufnahme der Spule selbst kann bis 1 kW liegen.

Der Stößel selbst kann unmittelbar auf auszusortierende bzw. auszuschleusende Materialien einwirken. Vorzugsweise ist der Stößel jedoch mit einer Klappe, einer Weiche oder einem gleichwirkenden Umlenkelement verbunden, um Material aus einem Materialfluss umzulen­ ken bzw. auszuschleusen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stößel eine beabstandet zu dem Magnet angeordnete und eine dem Stößel in seiner Außengeometrie angepasste Durch­ brechung aufweisende äußere Führung durchsetzt, die ihrerseits als zweiter Anschlag dient. Hierzu geht von dem Stößel beabstandet zu der Spule ein Vorsprung aus, der bei maximal zulässigem Hub des Stößels mit der äußeren Führung wechselwirkt.

Der Stößel kann ein Hohlzylinder sein und z. B. aus Kunststoffmaterial bestehen. Auch besteht die Möglichkeit, einen Rohrabschnitt z. B. auf einer Aluminiumlegierung als Stößel zu wählen.

Erwähntermaßen kann die Wicklung unmittelbar auf dem Stößel oder auf einem Spulenkern aufgewickelt sein, der seinerseits den Stößel umgibt und mit diesem verbunden ist.

Des Weiteren kann der Stößel von einer Membran umgeben sein, die sich über den Ringspalt erstreckt, um diesen vor Verschmutzung zu schützen. Dabei kann die Membran gegebenen­ falls eine Federfunktion derart aufweisen, dass der Stößel in Richtung des Magneten eine Vorspannung erfährt. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der Stößel reibungsarm eine den Magneten deckenden Schmutzabweiser durchsetzt, ohne dass durch diese die Schwingung des Stößels selbst beeinflusst wird. Mit anderen Worten kann der Magnet eingekapselt sein.

Erfindungsgemäß wird bei der Verwendung eines Permanentmagneten und der in dem Luft­ spalt hin- und herbewegbaren Spule mit dem mit dieser verbundenen Stößel das Prinzip eines dynamischen Lautsprechersystems benutzt, wobei ein Nachschwingen zwischen den einzelnen Hüben vermieden wird, um in hoher Taktfolge gezielt z. B. Klappen oder Weichen zu betäti­ gen oder unmittelbar Impulse auf auszusortierende Materialien übertragen zu können.

Aufgrund der hohen Frequenz ist ein erfindungsgemäßer Hubantrieb problemlos in ein Sortierverfahren integrierbar, bei dem z. B. durch punktförmige Materialverdampfung mittels Laserstrahl und computergestützter Analyse des Emissionsspektrums des verdampften Materials eine Materialbestimmung in kurzer Zeit zur Verfügung gestellt wird, wobei die für die Materialien charakteristischen Signale unmittelbar umgesetzt werden können.

Durch den einfachen mechanischen Aufbau ist eine hohe Funktionssicherheit gegeben, so dass auch ein Einsatz bei ungünstigen Umgebungsbedingungen möglich ist. Sofern der Magnet im hinreichenden Umfang verkapselt ist, ist ein langfristiger Betrieb ohne hohen Wartungsaufwand möglich.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.

In der einzigen Figur ist rein prinzipiell ein Hubantrieb 10 zum Sortieren von Materialien bzw. Betätigen von Klappen, Schleusen oder Weichen oder sonstigen Elementen dargestellt, mittels derer ein Materialfluss gesteuert werden soll. Der Hubantrieb umfasst einen Permanentmagne­ ten 12 mit im Ausführungsbeispiel ringförmigem Luftspalt 14, innerhalb der und beabstandet zu den Wandungen des Ringspalts 14 eine von einem Spulenkörper 16 ausgehende Spule 18 axial frei verschiebbar bewegbar ist. Der Spulenkörper 16 ist dabei ein Abschnitt eines Stößels 20, der z. B. aus Kunststoff oder einer Aluminiumlegierung bestehen kann. Der Stößel 20 besitzt des Weiteren eine Hohlzylinderform.

Der Stößel 20 weist von einer Bodenwandung 22 ausgehend einen abragenden Vorsprung 24 auf, der koaxial von der Spule 18 umgeben ist und sich innerhalb einer Aussparung 26 eines zylinderförmigen Abschnitts 28 des Permanentmagneten 12 erstreckt. Gegebenenfalls kann der Abschnitt 28 auch ein Aufsatz des Permanentmagneten 12 oder ein gesondertes Element sein.

Die als Teilung des Vorsprungs 16 dienende Aussparung 26 ist der Geometrie des Vor­ sprungs 16 angepasst und weist vorzugsweise eine Hohlzylinderform auf.

Die Aussparung 26 dient mit ihrem Boden 30 als erster Anschlag für die Hubbewegung des Stößels 20. Wird die Spule 18 mit einer Spannung beaufschlagt, die entgegengesetzt zu der gepolt ist, mit der die Spule 18 dann beaufschlagt wird, wenn der Stößel 20 eine von dem Magneten 12 weggerichtet Hubbewegung ausüben soll, so wird der Stößel 20 in Richtung des Bodens 30 der Aussparung 26 bewegt und stützt sich mit dem Vorsprung 24 an dem Boden 30 ab. Hierdurch wird erreicht, dass eine Schwingungsdämpfung bei der Durchführung von Hubbewegungen erfolgt. Bei Spannungsumpolung und Erregung der Spule 18, die für Leistungsaufnahmen zwischen 500 W und 1000 W ausgelegt sein kann, wird der Stößel 20 in seiner Längsrichtung von dem Magneten 12 wegbewegt. Die Führung des Stößels 20 erfolgt dabei einerseits durch den innerhalb der Aussparung 26 verlaufenden Vorsprung 24 und andererseits durch eine den Stößel 20 koaxial umgebende äußere Führung 32 mit einer Durchbrechung 34, der der Außengeometrie des Stößels 20 angepasst ist.

Ferner dient der den Stößel 20 umgebende scheibenförmige Abschnitt 36 der äußeren Führung 32 als Anschlag, der den maximalen Hub des Stößels 20 begrenzt. Hierzu geht von dem Stößel ein vorzugsweise umlaufender wulstartiger Vorsprung 38 aus, der gegen den Randbereich des die Durchbrechung 34 begrenzenden Scheibenelementes 32 anstößt und damit den Hub begrenzt.

Mit dem erfindungsgemäßen Hubantrieb lassen sich Hübe bis zu 40 mm und 50 mm bei einer Frequenz bis 100 Hz erzielen. Hierdurch kann z. B. ein überaus präzises Aussortieren von Materialien aus einem Materialfluss erfolgen. Damit ist sichergestellt, dass neben den auszusortierenden Materialien sonstige Teilchen nicht entfernt werden, sondern weitgehend im Materialfluss verbleiben.

Claims (15)

1. Hubantrieb, insbesondere bestimmt für eine Sortiereinrichtung zum Aussortieren von Teilchen aus einem Materialfluss, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinrichtung (10) einen Magneten (12) mit Luftspalt (14) umfasst, inner­ halb dessen ein Stößel oder ein von diesem ausgehender Abschnitt in dessen Längs­ richtung verschiebbar angeordnet ist, wobei der Magnet ein Elektromagnet und der Stößel ein Anker ist oder der Magnet ein Permanentmagnet ist und der Stößel eine elektrisch ansteuerbare Spule (18) aufweist.

2. Hubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (20) mit der Spule (18) innerhalb eines Ringspaltes (14) des Perma­ nentmagneten (12) frei bewegbar angeordnet ist.

3. Hubantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (20) einen inneren koaxial zu der Spule (18) verlaufenden Vorsprung (16) aufweist, der innerhalb einer zylinderischen Aussparung des Magneten (12) oder eines koaxial zu der Spule verlaufenden Elementes geführt angeordnet ist.

4. Hubantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (24) zumindest abschnittsweise gleitend in der Aussparung (26) abgestützt ist.

5. Hubantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (26) einen Boden (30) aufweist, der ein erster Anschlag des Stößels (20) bzw. des von diesem ausgehenden Vorsprungs (24) ist.

6. Hubantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (20) beabstandet zu dem Magneten (12) eine dem Stößel in seiner Außengeometrie angepasste Durchbrechung (34) einer äußeren Führung (32) durch­ setzt.

7. Hubantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Führung ein die Durchbrechung (34) aufweisendes scheibenförmiges Element (32) aufweist, das einen zweiten Anschlag für den Stößel (20) bildet.

8. Hubantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Stößel (20) ein den maximalen Hub begrenzender Vorsprung (38) wie umlaufender Wulst ausgeht.

9. Hubantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (18) mit einer Spannung derart beaufschlagt ist, dass der Stößel (28) in Ruhestellung sich mit einem inneren Vorsprung (24) auf dem Boden (30) der Ausnehmung (26) abstützt.

10. Hubantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (20) ein Hohlzylinder ist und aus Kunststoff oder einem Leichtmetall wie Aluminiumlegierung besteht.

11. Hubantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (18) unmittelbar auf dem Stößel (20) oder auf einem Spulenkern aufgewickelt ist, der den Stößel umgibt.

12. Hubantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (20) mit einer Frequenz bis 100 Hz in Schwingung versetzbar ist.

13. Hubantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (18) auf eine Leistung bis 1000 W ausgelegt ist.

14. Hubantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (20) einen maximalen Hub bis zu 40 mm bis 50 mm ausübt.

15. Hubantrieb nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (18) einen Innenwiderstand vorzugsweise im Bereich zwischen 4 und 20 Ω aufweist.