DE3038685C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuereinheit gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige elektrische Steuereinheit ist aus der DE-OS 28 06 223 bekannt. Die bekannte Steuereinheit ist unter Verwendung einer integrierten Schaltung mit zugeordneten äußeren Beschaltungselementen so aufge­ baut, daß ein weiches An- und Auslaufen eines Vibrations­ antriebes erreicht werden kann, wobei die Möglichkeit besteht, das Ein- und Ausschalten automatisch mit Hilfe der Ausgangssignale eines Sensors herbeizuführen, der beispielsweise an einer von dem Schüttelzuführer oder dergleichen gespeisten Förderstrecke angeordnet ist. Dabei ist es ein Nachteil der bekannten Steuereinheit, daß sie relativ kompliziert aufgebaut und entsprechend teuer ist.

Bei anderen bekannten Schüttelzuführern mit einer ein­ facheren Steuereinheit zur Steuerung der dem Schüttel­ zuführer zugeführten Energie liegt ein insbesondere sensorgesteuerter Ein/Aus-Schalter dagegen direkt in einer zu der Wechselspannungsquelle führenden Anschluß­ leitung, über die der volle Laststrom für den Schüttel­ zuführer fließt, wobei dieser Laststrom in der Größen­ ordnung von einigen Ampere liegt. Das Schalten von Strömen dieser Größe macht aber den Einsatz großer Relais oder dergleichen erforderlich, wobei die Kon­ takte solcher Starkstromschalter häufig verschleißen, so daß die Kontakte bzw. die kompletten Schalter aus­ gewechselt werden müssen.

Ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, eine verbesserte Steuereinheit für Schüttelzuführer anzugeben, die einerseits aus ver­ gleichsweise wenigen elektrischen Bauelementen relativ einfach aufgebaut ist und bei der andererseits für die Herbeiführung einer Betriebsunterbrechung kein Stark­ stromschalter mehr benötigt wird.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Steuerung durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schüttelzuführeranordnung mit einer elektrischen Steuereinheit;

Fig. 2 ein Schaltbild der Steuereinheit in der Anordnung gemäß Fig. 1;

Fig. 3A bis 3E schematische Darstellungen des Span­ nungsverlaufs an wesentlichen Punkten der Schaltung gemäß Fig. 2.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Schüttelzuführer 11 mit einer Schale 12 zur Aufnahme von Bauteilen 14, mit einer Basis 13 und mit einem zwischen Schale und Basis angeordneten Vibratorteil 15. Wenn der Vibrator­ teil 15 zu Schwingungen angeregt wird, bewegen sich die Bauteile 14 aufgrund der Schwingungen der Schale 12 längs einer an der Innenwand der Schale 12 vorgesehenen, in Umfangsrichtung verlaufenden Transportbahn 16 und schließlich aus der Schale 12 heraus auf eine gerad­ linige Förderstrecke 17. Längs der Förderstrecke 17 be­ wegen sich die Bauteile 14 dann zu einer Bearbeitungsstation an einer Maschine (nicht dar­ gestellt).

Fig. 1 zeigt weiter, daß eine Steuereinheit 18 vorge­ sehen ist, die über eine Leitung mit einer Wechselspannungs­ quelle 19 verbunden ist, wobei hier und an anderer Stelle der Beschreibung davon ausgegangen wird, daß - wie in den USA - mit einer Netzfrequenz von 60 Hz ge­ arbeitet wird. Die elektrische Energie aus dem Wechsel­ spannungsnetz wird über die Steuereinheit 18 und eine Leitung 21 dem Schüttelzuführer 11 zugeführt und lie­ fert die Energie für das Schütteln bzw. die Vibrationen. Die Steuereinheit 18 weist einen Ein/Aus-Schalter 22 und einen Stellknopf 23 auf, an dem die Höhe der Lei­ stung eingestellt werden kann, die dem Schüttelzufüh­ rer 11 zugeführt wird.

Ein Schalter 26 ist über Leitungen 24 mit der Steuer­ einheit 18 verbunden und dient in nachstehend noch zu beschreibender Weise dazu, Energiezufuhr zu dem Schüt­ telzuführer 11 über die Leitung 21 zu unterbrechen. Der Schalter 26 wird durch einen Sensor 27 gesteuert, der das Vorliegen eines Rückstaus von Bauteilen 14 am Ort eines Wandlers, beispielsweise an der Stelle 28 erfaßt. Ein solcher Rückstau kann sich aufgrund von Schwierigkeiten mit einer Maschine ergeben, die am Ende der Förderstrecke 17 liegt; der Rückstau kann aber auch die Folge eines Verklemmens der Bauteile 14 in einem stromabwärts liegenden Bereich der Förderstrec­ ke 17 sein. Wenn von dem Sensor 27 ein Rückstau fest­ gestellt wird, dann wird der Schalter 26 betätigt und sorgt für eine "Schwachstromabschaltung" des Schüttel­ zuführers 11, wie dies weiter unten noch näher erläu­ tert wird.

Fig. 2 zeigt ein Schaltbild einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Steuereinheit 18 gemäß Fig. 1 mit den Verbindungsleitungen zu dem Schüttelzuführer 11, mit dem Schalter 26 und mit den Leitungen zur Wechselspannungsquelle 19. Da­ bei wird davon ausgegangen, daß der Schüttelzuführer 11 eine große, im wesentlichen induktive Last darstellt, die parallel zu einem ohmschen Widerstand 31 geschal­ tet ist, der für einen angemessenen ohmschen Anteil der Impedanz sorgt. Die Parallelschaltung aus der Induktivität des Schüttelzuführers 11 und dem Wider­ stand 31 liegt in Serie zu einem Triac 32 zwischen den beiden Netzleitungen zur Wechselspannungsquelle 19. Der Ein/Aus-Schalter 22 ist ferner in eine der Leitungen zur Wechselspannungsquelle 19 eingefügt und dient damit dem Ein- und Ausschalten der Netzspannung für die Steuereinheit 18.

Wenn der Triac 32 nicht-leitend ist, dann fließt durch den Schüttelzuführer 11 nur ein minimaler Strom, so daß dieser im wesentlichen abgeschaltet ist. Wenn der Triac 32 dagegen leitet liegt der Schüttelzuführer 11 praktisch am Netz und empfängt für die Zeit, während der der Triac 32 leitend ist, die volle Leistung. Wäh­ rend des normalen Betriebes wird der Triac 32 so ge­ steuert, daß er in jeder Periode oder während jeder Halbwelle der Netzspannung für ein vorgegebenes Zeit­ intervall leitend ist, wobei die Länge dieses Zeitin­ tervalls die dem Schüttelzuführer 11 zugeführte Lei­ stung bestimmt.

Zur gezielten zeitlichen Ansteuerung des Triacs 32 und damit zur Steuerung der Energiezufuhr zu dem Schüt­ telzuführer 11 ist ein Kondensator 33 vorgesehen, der über zwei Ladestrecken aufgeladen werden kann und des­ sen Spannung zur Erzeugung von Durchschaltimpulsen für die Gate-Elektrode des Triacs 32 ausgewertet wird. Wenn die Spannung am Kondensator 33 die Durchbruchs­ spannung eines Diacs 34 erreicht, wird an der Gate- Elektrode des Triacs 32 ein Triggerimpuls erzeugt und der Triac 32 wird leitend. Bei Vollwellenbetrieb (120 Hz) ist einer zwischen dem Kondensator 33 und dem Diac 34 liegenden Diode 37 eine Brücke 36 parallelgeschaltet, so daß die Spannung am Kondensator 33 unabhängig von der Polarität am Diac 34 wirksam wird. Auf diese Wei­ se werden in jeder Periode der Wechselspannung zwei Torimpulse - ein positiver und ein negativer Torimpuls - für den Triac 32 erzeugt. Für diesen Fall ist der Span­ nungsverlauf an der Gate-Elektrode des Triacs 32 in Fig. 3E als Spannung V _e dargestellt. Wenn die Brücke 36 nicht parallel zu der Diode 37 geschaltet ist, dann wird über die Diode 37 nur eine positive Spannung über dem Kondensator 33 an dem Diac 34 wirksam, wobei als positive Spannung eine Spannung angenommen wird, die gegenüber derjenigen auf der Leitung 40 - unterer Wechselspannungsquellen­ anschluß 19 - wirksam ist. In diesem Fall wird nur der positive Torimpuls der Spannung V _e gemäß Fig. 3E er­ zeugt.

Damit über dem Kondensator 33 positive und negative Spannungen entstehen können, sind für diesen, ausgehend vom Netzanschluß, zwei Ladewege vorgesehen. Der erste Ladeweg geht von einem Schaltungspunkt 50 über eine Brücke 38 oder den Schalter 26 sowie über ein Potentio­ meter 39 und einen Widerstand 41 zu dem Kondensator 33. Der Schaltungspunkt 50 ist dabei von der Wechselspannungsquelle 19 bzw. von der oberen der beiden Netzanschlußleitungen durch den Widerstand 31, der die relativ kleine Mindestlast bestimmt, und den parallel dazu liegenden Schüttelzu­ führer 11 getrennt. Der Schaltungspunkt 50 ist außer­ dem mit einem der Hauptanschlüsse des Triacs 32 verbun­ den und steht somit, wenn der Triac 32 leitet, mit der Leitung bzw. dem Schaltungspunkt 40 in Verbindung. Wenn der Triac 32 nicht leitend ist, dann liegt der Schaltungs­ punkt 50 im wesentlichen auf dem Potential der oberen Netzanschlußleitung der Wechselspannungsquelle 19. In diesem Fall lädt sich der Kondensator 33 über das Potentiometer 39 und den Wider­ stand 41 auf.

Die zeitlichen Möglichkeiten für eine Durchsteuerung des Triacs 32 während einer Periode der Netzspannung werden dadurch vergrößert, daß ein zweiter Ladepfad vorgesehen ist, der von einem Schaltungspunkt 45 hin­ ter dem Schalter 22 ausgeht und an dem die Spannung vom Schaltzustand des Triacs 32 nahezu unabhängig ist. Der zweite Ladungsweg dient der Aufladung eines Kondensators 42 über einen Widerstand 43, wobei die Spannung über dem Kondensator 42 der Aufladung des Kondensators 33 über ein Potentiometer 44 dient.

Die Arbeitsweise der Schaltung soll nachstehend, aus­ gehend von einer positiven Halbwelle näher beschrie­ ben werden, wobei von der Spannung am Schaltungspunkt 45, bezogen auf diejenige am Schaltungspunkt 40, aus­ gegangen wird. Die Netzspannung wird zunächst an den Schüttelzuführer 11 angelegt, wobei der Triac 32 lei­ tend ist und wobei die Spannung V _a am Schüttelzufüh­ rer 11 in Fig. 3A gezeigt ist. Die Spannung über dem Triac 32 ist als Spannung V _b in Fig. 3B dargestellt.

Die Summe der Spannungen V _a und V _b ist dabei natür­ lich gleich der Netzspannung zwischen den Schaltungs­ punkten 45 und 40. Vom Beginn der positiven Halbwelle bis zum Zeitpunkt t ₃ wird die Eingangsspannung an den Schüttelzuführer 11 angelegt. Der Triac 32 bleibt da­ bei während des ersten Teils der positiven Halbwelle der Eingangsspannung aufgrund der Tatsache leitend, daß wegen der hohen Induktivität des Schüttelzufüh­ rers 11 ein induzierter Strom weiterfließt. Wenn der Triac 32 zum Zeitpunkt t ₃ nicht leitend wird, wird dem Schüttelzuführer 11 keine Energie mehr zugeführt, und die Speisespannung erscheint über dem Triac 32. Beim Vollwellenbetrieb entspricht der Zeitpunkt t ₄ während der negativen Halbwelle dem Zeitpunkt t ₃ während der positiven Halbwelle.

Während des Beginns der positiven Halbwelle der Netz­ spannung wird die Spannung V _c über dem Kondensator 42 positiv, wenn sich der Kondensator 42 ausgehend vom Schaltungspunkt 45 über den Widerstand 43 auflädt und dabei den Kondensator 33 zum Erzeugen der Triggerspan­ nung über das Potentiometer 44 auflädt. Wenn der Triac 32 dann nicht leitend wird, wird der Kondensator 33 auch über den Ladepfad von dem Schaltungspunkt 50 über das Potentiometer 39 und den Widerstand 41 aufgeladen. Wenn die Spannung über dem Kondensator 33 dabei die Durchbruchsspannung des Diacs 34 erreicht, dann wird der Triac 32 wieder angesteuert und wird erneut leitend, und zwar zum Zeitpunkt t ₁ (Fig. 3A).

Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung V _b über dem Triac 32 zu Null und die Netzspannung wird wieder an den Schüttelzuführer 11 angelegt. Zum Zeitpunkt t ₁ tritt außerdem ein geringer Abfall in der Spannung V _c über dem Kondensator 42 ein und ein stärkerer Spannungs­ abfall in der Spannung V _d über dem Kondensator 33. Wie oben ausgeführt, bestimmt der Torimpuls der Span­ nung V _e den Zeitpunkt t ₁. Die Zeit, die der Kondensa­ tor 33 benötigt, um die Durchbruchsspannung des Diacs 34 zu erreichen und einen Torimpuls auszulösen, wird durch die Einstellung der Potentiometer 39 und 44 bestimmt. Je geringer der Widerstandswert dieser Potentiometer ist, desto schneller lädt sich der Kondensator 33 während je­ der Halbwelle auf und desto früher wird der Triac 32 eingeschaltet. Dabei ist zu beachten, daß bei einer geringeren Energiezufuhr zu dem Schüttelzuführer 11 nicht nur der Einschaltzeitpunkt t ₁ für den Triac 32 in Fig. 3 längs der horizontalen Achse nach rechts ver­ schoben wird sondern auch eine Verschiebung des Ab­ schaltzeitpunktes des Triacs 32 nach links in Richtung auf den Beginn der positiven Halbwelle der Netzspannung erfolgt. Dieses frühere Abschalten des Triacs 32 er­ folgt, da der Reststrom bzw. Abschaltstrom im Schüttel­ zuführer 11 abnimmt, wenn die Einschaltzeit am Ende der vorausgehenden Halbwelle abnimmt. Mit Hilfe der Steuer­ einheit 18 ist also eine im wesentlichen vollständig kontinuierliche Einstellung der Energiezufuhr für den Schüttelzuführer 11 möglich.

Dem Schüttelzuführer 11 wird um so mehr Energie zugeführt, je früher der Triac 32 eingeschaltet und leitfähig wird. Das Potentiometer 44 wird vorzugsweise zunächst durch einen Eichvorgang auf einen Anfangswert eingestellt, während das Potentiometer 39 durch den Stellknopf 32 zum Einstellen der dem Schüttelzuführer 11 zugeführten Energie verstellt werden kann. Beim Eichen der Steuer­ einheit 18 wird das Potentiometer 39 auf seinen höch­ sten Widerstandswert eingestellt, damit über diesen Ladepfad die geringste Menge des Ladestroms zu dem Kondensator 33 fließt. Dann wird das Potentiometer 44 so lange verstellt, bis der Zeitpunkt t ₁ im wesent­ lichen dem Zeitpunkt t ₀ entspricht, welcher dem Null­ durchgang der Netzspannung zugeordnet ist, so daß dem Schüttelzuführer 11 die minimale Energie zugeführt wird. Beim Vollwellenbetrieb fällt bei dieser Einstellung des Potentiometers 44 der Zeitpunkt t ₂ auf den nächsten Nulldurchgang der Netzspannung. Mit dieser Einstellung für das Potentiometer 44 führt eine spätere Verstel­ lung des Potentiometers 39 auf niedrigere Widerstands­ werte zu einer Erhöhung des Ladestroms für den Konden­ sator 33, so daß der Triac 32 früher zündet. Die ge­ wünschte Energiemenge kann also dem Schüttelzuführer 11 dadurch zugeführt werden, daß man das Potentiometer 39 so einstellt, daß der Triac in jeder Periode bzw. wäh­ rend jeder Halbwelle der Netzspannung zum geeigneten Zeitpunkt zündet.

Gemäß der Erfindung ist der Schalter 26 in Reihe in den Ladestrompfad über das Potentiometer 39 und den Widerstand zu dem Kondensator 33 eingefügt. Wenn der Schalter 26 in den Ladestrompfad eingefügt ist, wird die Brücke 38 weggelassen. Gemäß Fig. 1 ist der Schal­ ter 26 außen an die Steuereinheit 18 angeschlossen und wird durch den Sensor 27 gesteuert, der einen Rückstau auf der Förderstrecke 17 erfaßt. Wenn der Schalter 26 öffnet, dann wird hierdurch der Ladestrom­ pfad über das Potentiometer 39 und den Widerstand 41 geöffnet, so daß über die Steuereinheit 18 nur eine minimale Energiemenge zu dem Schüttelzuführer 11 ge­ langt. Man sieht, daß das Einfügen des Schalters 26 in diesen Ladestrompfad den Verzicht auf einen unter Last schaltenden Schalter im Speisestromkreis für den Schüttelzuführer 11 ermöglicht. Tatsächlich ist der Strom in dem Ladestrompfad über den Schalter 26 noch geringer als der gesamte Ladestrom für den als zeitbe­ stimmendes Element für die Erzeugung der Zündimpulse für den Triac dienenden Kondensator 33, da für diesen ein zweiter Ladestrompfad über den Widerstand 43 und das Potentiometer 44 besteht. Im allgemeinen liegt aber der Strom im Ladestrompfad in der Größenordnung von einigen mA, während der Speisestrom für den Schüt­ telzuführer 11 in der Größenordnung von einigen A liegt.

In der Steuereinheit 18 sind zusätzlich zwei veränder­ liche Widerstände bzw. Varistoren 46 und 47 vorgesehen, welche die Amplitude der Spitzenspannungen zwischen der Wechselspannungsquelle 19 und über dem Triac 32 begren­ zen. Außerdem liegt parallel zu dem Triac 32 die Se­ rienschaltung eines Widerstandes 48 und eines Kondensa­ tors 49, um die Geschwindigkeit des Spannungsanstiegs über dem Triac 32 zu begrenzen (Dämpfungsschaltung).

Während die Steuerschaltung vorstehend in Verbindung mit einem Schüttelzuführer 11 mit einer Vorratsschale beschrieben wurde, versteht es sich, daß die erfin­ dungsgemäße Steuereinheit 18 auch bei anderen Typen von Schüttel- bzw. Vibrationsfördervorrichtungen ein­ gesetzt werden kann. In diesem Zusammenhang sind bei­ spielsweise vibrierende Transportstrecken zwischen einzelnen Bearbeitungsstationen und vibrierende Vor­ ratstrichter zu nennen.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß erfindungsgemäß für Schüttelzuführ-Vorrichtungen bzw. für vibrierende Transportvorrichtungen allgemein eine Steuerung geschaffen wurde, die ein Abschalten des Speisestroms in einem Stromkreis mit niedrigem Strom gestattet, wobei die Abschaltung in Abhängigkeit von externen, mittels eines Sensors erfaßten Bedingungen erfolgt. Beispielsweise kann die Abschaltung dann er­ folgen, wenn der Transport der Bauteile oder der­ gleichen gestört ist oder wenn andere überwachte Be­ triebsparameter des Systems eine Abschaltung als wün­ schenswert oder erforderlich erscheinen lassen.

Claims (2)

1. Elektrische Steuereinheit für einen mit Wechsel­ strom aus einer Wechselspannungsquelle gespeisten Schüttelzuführer oder dergleichen mit einem im Speisestromkreis für den Schüttelzuführer liegen­ den steuerbaren Halbleitergleichrichter, insbe­ sondere einen Thyristor, mit einem mindestens einen aufladbaren Kondensator aufweisenden Steuer­ kreis zur Erzeugung von Zündimpulsen an der Steuer­ elektrode des steuerbaren Halbleitergleichrichters und mit einem zusätzlich zum Ein/Aus-Schalter für die Wechselspannungsquelle vorgesehenen, in einen Ladestrompfad des aufladbaren Kondensators des Steuerkreises eingefügten Unterbrecherschalter zum Unterbrechen der Speisung des Schüttelzufüh­ rers in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Be­ triebsparameter, dadurch gekennzeichnet, daß dem aufladbaren Kondensator (33) über seinen Lade­ strompfad eine der Spannung an der Wechselspan­ nungsquelle (19) entsprechende Spannung zuführbar ist, daß ein zweiter Kondensator (42) vorgesehen ist, dem über seinen Ladestrompfad eine der Span­ nung an der Wechselspannungsquelle (19) entspre­ chende Spannung zuführbar ist, und daß der zweite Kondensator (42) mit dem aufladbaren Kon­ densator (33) über einen weiteren Ladestrompfad verbunden ist.

2. Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in mindestens einem der beiden Lade­ strompfade ein einstellbares Potentiometer (39, 44) angeordnet ist.