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Einrichtung für den Quertransport von elektrisch
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leitendem, stangenförmigem Transportgut Die Erfindung betrifft eine
Einrichtung für den Quertransport von elektrisch leitendem5 stangenförmigem Transportgut
mittels linearem Direktantriebg digitaler Abtastung und Regelung zur Positionierung
des Transportgutes.
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Einrichtungen zum Quertransport von stangenförmigen Materialien werden
u.a. in der Eisen- und Stahlindustrie zum Zwecke des innerbetrieblichen Transports
benötigt. Die Arbeitsgänge derartiger Einrichtungen sind das Vereinzeln5 Transportieren
und Sammeln des Transportgutes. Ausgeführt werden diese Aufgaben ausschließlich
durch mechanische oder elektromechanische Vorrichtungen.
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Bekannte Einrichtungen dieser Art erfordern eine große Zahl mehr oder
minder anfälliger und daher wartungsintensiver elektromechanischer Antriebe und
besitzen eine schlechte Positioniergenauigkeit des Transport gutes aufgrund der
mechanischen Kraftübertragung und durch das Zurückfedern des Transport gutes beim
Anfahren gegen Anschläge5 verbunden mit der dadurch entstehenden Lärmbelästigung,
und können dünne Stäbe deformieren. Beim Vereinzelungsvorgang führt das Lösen des
Bunds des bis dahin gebündelten Transport gutes zu einem unkontrollierten Auseinanderfallen
verbunden mit einer möglichen Material- und Einrichtungsbeschädigung sowie einer
intensiven Lärmbelästigung. Dasselbe gilt beim freien Fall oder unkontrollierten
Abgleiten oder -rollen des Materials in eine Sammelmulde. Als Beispiel für
Anwendungsfälle5
bei denen eine hohe Positioniergenauigkeit und eine Verschleißfreiheit von Transportgut
und Einrichtung sowie eine Reduzierung des Lärmpegels gewünscht wird, können die
Zurichtereien und Adjustagen der Walzwerke genannt werden.
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Aus der Veröffentlichung in der Zeitschrift "Stahl und Eisen Jahrgang
98, Nr. 4, Düsseldorf, 1978, unter dem Titel "Lärmminderung in Walzwerksurichtereien".von
H. Fritz, D. Krane und H. Munker ist es kann, beim Vereinzelungsvorgang unterhalb
des das Transportgut tragenden Rostes Elektromagnete anzuordnen sowie bei.m Sammeln'
des Transportgutes die Mulde mit Bremsmagneten auszurüsten. Konkrete Ausführungsformen
zur Vereinzelungs- und Sammeleinrichtung werden nicht angegeben und Vorschläge eines
elektrischen Direktantriebes für das Transportieren werden nicht gemacht.
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Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Einrichtung für
den Quertransport zum Zwecke des Vereinzelns, Transportierens und Sammelns von elektrisch
leitendem, stang¢förmigem Transportgut mit Hilfe des linearen Direktantriebes und
digitaler Abtastung und Regelung zu schaffen, die auf das Transportgut aufgrund
des erregenden, elektromagnetischen Feldes ausreichende Kräfte in Transportrichtung
ausübt.
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Zur L ö s u n g dieser Aufgabe werden ein oder mehrere lineare Direktantriebe,
je bestehend aus einer einseitig wirkenden, mehrphasigen, linearen Induktionsmaschine
vorgeschlagen, deren Wanderfeldinduktoren mit der Fortpflanzungsrichtung-ihrer Wandorfelder
parallel zur Transportrichtung und senkrecht zur Längsausdehnung des Transport gutes
angeordnet sind und über eine Abtast-und Regeleinrichtung nach einem vorgegebenen,
gespeicherten Algorithmus das als Sekundärteil dienende Transportgut bewegen.
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Gemäß des geplaten Einsatzes der Erfindung ist eine Einrichtung zur
digitalen Abtastung des Transport gutes zwecks Erfassung der Position und der Geschwindigkeit
desselben sowie eine digitale Regelung mit analoger Ausgabe an ein Stellglied zum
Ein- und Ausschalten und/oder Umpolen des Wanderfeldinduktors sowie zur stetigen
oder sprunghaften Anderung der Induktce spannung zwecks Beschleunigung des Transport
gutes vorsehen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen5 in denen bevorzugte
Ausführungsformen einer erflndungsgemäß ausgebildeten Einrichtung für den Quertransport
von elektrisch leitendem, stangeSörmigem Transportgut schematisch dargestellt worden
sind. In den Zeichnungen zeigen: Fig 1 einen Abschnitt eines Transportrostes mit
einer Einrichtung für den Quertransport in perspektivischer Darstellung; Fig 2 einen
Transportrost entlang der Linie II-II in Fig 1 geschnitten in vergrößerter Darstellung;
Figo 3 einen Wanderfeldinduktor in Draufsicht; Fig 4 die Magnetflußlinien eines
Wanderfeldinduktors gemäß Fig. 3 im Schnitt; Fig' 5 einen Blockschaltplans Fig 6
einen Signalflußplan;
Fig. 7 einen Abschnitt eines Transportrostes
mit einer Einrichtung zur Winkeländerung des Quertansportes in perspektivischer
Darstellung; Fig. 8 bis 10 das Ab laufs chema eines Vereinzelungsvorganges in Seitenansicht;
Fig. 11 das Ablaufschema eines Sammelvorganges in Seitenansicht.
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Die Lagerung des Transport gutes 1 übernimmt ein Transportrost 2,
bestehend aus in Transportrichtung verlaufenden, in parallelen Abständen angeordneten
Profilträgern 3, die durch senkrecht zur Transportrichtung verlaufende Profilträger
4 gestützt werden. Die Berührungsflächen der Profilträger 3 mit dem Transportgut
1 werden zweckmäßigerweise zur Reduzierung der Reibung sowie der Lärmentwicklung
mit einem Kunststoffbelag 5 versehen. In der Bucht zwischen den Profilträgern 3
wird ein linearer Direktantrieb, bestehend aus einem oder mehreren Wanderfeldinduktoren
6, derart angeordnet und durch die Profilträger 4 gehalten, daß die nutseitigen
Oberflächen der Wanderfeldinduktoren 6 mit dem Transprtgut 1 einen Luftspalt 7 bilden
unedle Fortpflanzungsrichtung ihrer Wanderfelder parallel zur Transmrtrichtung jedoch
senkrecht zur Längsausdehnung des Transportgutes 1 verlaufen.
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Jeder dieser Wanderfeldinduktoren 6 weist ein ebenes, langgestrecktes
und genutetes Blechpaket 8 auf, in dem eine mehrphasige Wicklung 9 eingelegt ist.
Die Wicklung 9 ist dabei so aufgebaut, daß sie bei Anlegen einer mehrphasigen, sinusförmigen
elektrischen Spannung einen Strom führt, der ein elektromagnetisches Wanderfeld
in Form einer sinusförmigen, in Längsrichtung des Wanderfoldinduktors
fortschreitenden
Welle erzeugt Die Fortpflanzungsrichtung verläuft dabei parallel zur Transportrichtung.
Das elektromagnetische Wanderfeld durchsetzt den Luftspalt 7 zwischen dem Wanderfeldinduktor
6 und dem Transpotgut 1 sowie das elektrisch leitende Transportgut 1 und induziert
in diesem eine Stromverteilung5 die in Wechselwirkung mit dem erregenden Wanderfeld
Kräfte ausbildet die das Transportgut 1 in Fortpflanzungsrichtung des Wanderfeldes
berhleunigt Ist das Transportgut elektrisch isotrop ausgebildet, kann in diesem
eine freie Wirbelströmung stattfinden Die jeweils entwickelte Kraft ist abhängig
von der geometrischen und elektrischen Dimensionierung der Wanderfeldinduktoren
6, den technischen Daten wie Abmessungen und Materialkonstanten des Transport gutes
1 sowie der Anzahl der gleichzeitig auf das Transportgut 1 wirkenden Wanderfeldinduktoren
6 Die entwickelte Kraft hat Komponenten, aufgrund des Wanderfeldes und der induzierten
Wirbelströmung im Tensportgut, in Transportrichtung als Vortriebskraft und senkrecht
zur Transportrichtung als Abstoßungskraft, sowie bei ferromagnetischem Transportgut5
ebenfalls senkrecht zur Transportrichtung, als Anzugs kraft Eine Abtasteinrichtung
10, bestehend aus einer Anzahl von parallel zur Transportrichtung angeordneten Schaltern
11, dient der digitalen Erfassung der Position und der Ermittlung der Geschwindigkeit
des Transportgutes 1.
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Ein Schnitt durch die augenblickliche Verteilung des magnetischen
Flusses des in Fig. 3 dargestellten 4-poligen Wanderfeldinduktors ohne den Einfluß
des Transportgutes 1, also mit offenem, magnetischen Kreis5 in Transportrichtung
ist aus der Fig. 4 ersichtlich.
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Die elektrischen Signale der Abtasteinrichtung 10 werden einer Regeleinrichtung
12 zugeleitet und nach einem vorgegebenen Algorithmus verarbeitet. Die Regeleinrichtung
12 erzeugt ein analoges Signal für einen die mehrphasigen Wicklungen 9 der Wanderfeldinduktoren
6 speisenden mehrphasigen Steller 13.
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Die Regeleinrichtung 12 besteht aus dem Anpaßverstärker 14, einem
Codewandler 15, einer digitalen Ausgabeeinheit 16, einem digitalen Regler 17 und
einer analogen Ausgabeeinheit 18. Der Anpaßverstärker 14 dient der Aufbereitung
der Signale der Abtasteinrichtung 10. Der Codewandler 15 reduziert die Anzahl der
Signal der Abtasteinrichtung 10 zwecks Verkünung der Verarbeitoungszeiten des nachgeschalteten
digitalen Reglers 17.
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Die digitale Ausgabeeinheit 16 sowie die analoge Ausgabeeinheit 18
dienen der Signalaufbereitung und der Potentialtrennung.
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Der mehrphasige Steller 13 steuert nach Vorgabe der Regeleinrichtung
12 die Induktorspannung nach Betrag und Richtung für die mehrphasigen Wicklungen
9 der Wanderfeldinduktoren 6. Die Regelalgorithmen des digitalen Reglers 17 sind
durch ein Programm realisiert und abgespeichert Im Folgenden wird die Betriebsweise
der Einrichtung näher erläutert, Der digitale Regler 17 empfängt die kodierten,
digitalen Signale der Abtasteinrichtung 10 und damit den Istwert der Position des
mit seiner Längausdehnung senkrecht zur Transportrichtung auf dem Transportrost
2 befindlichen Transportgutes. Ein mitlaufender Zähler ermittelt aus der Positionsänderung
und somit dem zurückgelegten Weg die Istgeschwindigkeit des TranspoAgutes. Das Ergebnis
des anschließend durchgeführten Vergleiches zwischen den Istwerten von Position
und Geschwindigkeit des Transportgutes mit den abgespeicherten Sollwerten innerhalb
des Regelalgorithmus bestimmt die Amplitude und das Vorzeichen des analogen, an
den mehrphasigen Steller 13 abgegebenen Signals. Außerdem werden über die Regeleinrichtung
12
die die Position und die Geschwindigkeit des Transportgutes
beeinflussenden Wanderfeldinduktoren 6 ausgewählt. Das Bremsen des Transport gutes
1 erfolgt durch eine Gegenstrombremsung; dabei ist die Fortpflanzungsrichtung der
Wanderfelder und deren Wirkung entgegen der Transportrichtung gerichtet.
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Soll das Transportgut 1 nach Erreichen einer vorgegebenen Position
eine Anderung seiner Transportrichtung erfahren, z.B. um einseitiges Anfahren desselben
gegen Anschläge zu ermöglichen, wird nach Erreichen der Position die Wanderfeldrichtung
verschiedener, an der Längs ausdehnung des Transportgutes 1 gleichzeitig wirkender
Wanderfeldinduktoren 6 in Betrag und Vorzeichen unterschielich geschaltet, wie es
in Fig. 7 schematisch dargestellt ist. Darüberhinaus kann die Winkel-änderung der
Transportrichtung des Transportgutes über weitere anzubringende Schalter 11 der
Abtasteinrichtung 10 erfaßt und korrigiert werden.
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Der Ablauf des Vereinzelungsvorganges innerhalb der Einrichtung mit
linearem Direkt antrieb und digitaler Abtastung und Regelung ergibt sich aus den
Fig 8 bis 10, Fig. 8 zeigt die Einleitung des Vereinzelungsvorganges. Mit der Ablage
des gebündelten Transport gutes 1 werden die Wanderfeldrichtungen in Transportrichtung
benachbarter, an der Längsausdehnung des Transport gutes 1 gleichzeitig wirkender
Wanderfeldinduktoren 6 in Vorzeichen und/oder Betrag unterschiedlich geschaltet.
Die Wirkung des magnetischen Feldes verhindert ein unkontrolliertes Auseinanderfallen
des Materialbundes.
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Fig. 9 zeigt den Vereinzelungsvorgang . Kurzzeitiges Umschalten der
Wanderfeldrichtung der der Transportrichtung am nächsten
liegenden,
an der Längsausdehnung des Transport gutes 1 gleichzeitig wirkenden Wanderfeldinduktoren
6 führt zum Herauslösen eines Einzelstückes des gebündelten Transportgutes 1.
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Fig. 10 zeigt die übernahme und den Transport des aus dem Bund herausgelösten
Transport gutes 1 durch die an der Längsausdehnung desselben wirkenden, bis zu diesem
Zeitpunkt ausgeschalteten Wanderfeldinduktoren 6, während das verbleibende Materialbund,
wie in Fig. 8 gezeigt, gehalten wird.
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Der Sammelvorgang des Transport gutes erfolgt in einer mit linearem
Direkt antrieb und digitaler Abtastung und Regelung ausgerüsteten Sammelmulde 19.
Das unkontrollierte Abgleiten oder -rollen des Transport gutes 1 auf einer schiefen
Ebene wird durch das Schalten der Wanderfeldrichtung entgegen der Transportrichtung
gleichzeitig an der Längsausdehnung des Transport gutes 1 wirkender WanderfeXinduktoren
6 verhindert. Der Einfluß des geregelten magnetischen Feldes der Wanderfeldinduktoren
6 ermöglicht ein geräuscharmes Sammeln des Transport gutes 1 zu einem Bund innerhalb
der Sammelmulde 19.
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Zwck der vorliegenden Erfindung ist es, gemäß den Ausführungsbeispielen,
elektrisch leitendes, beliebig profiliertes, stangenförmiges Transportgut mit Hilfe
einer Quertransporteinrichtung, bestehend aus einem linearen Direktantrieb und einer
digitalen Abtastung und Regelung, zu vereinzeln, zu transportieren und zu sammeln.
Damit ist das Ziel verfolgt worden, den linearen Direktantrieb, ausgeführt als einseitig
wirkende, mehrphasige, lineare Induktionsmaschine, in einem Anwendungsgebiet einzusetzen,
das bislang mechanisch oder elektromechanisch arbeitenden Antrieben vorbehalten
war. Die große Zahl der bei derartigen Problemen
eingesetzter Antriebe
kann aufgrund der vorliegenden Erfindung durch die ohne bewegliche Teile arbeitende
und damit wartungsfreie, lineare Induktionsmaschine in bisher nicht angewendeter
Anordnung ersetzt werden. Da der lineare Direktantrieb in Verbindung mit der Abtast-
und Regleinrichtung sowohl als Beschleunigungs- als auch als Bremselement eingesetzt
werden kann, eröffnet sich die Möglichkeit eines in jeder Phase kontrollierbaren
Materialtransportes.
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Bezugszeichenliste: 1 Transportgut 2 Transportrost 3 Profilträger
4 Profilträger 5 Kunststoffbelag 6 Wanderfeldinduktor 7 Luftspalt 8 Blechpaket 9
Wicklung 10 Abtasteinrichtung 11 Schalter 12 Regeleinrichtung 13 Steller 14 Anpaßverstärker
15 Codewandler 16 Ausgabeeinheit (digital) 17 Regler 18 Ausgabeeinheit (analog)
19 Sammelmulde U Anschlußbezeichnung V Anschlußbezeichnung W Anschlußbezeichnung
Transportrichtung Wanderfeldrichtung
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