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Schüttelvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer solchen
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Die Erfindung betrifft eine Schüttelvorrichtung gemäss dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus der schweizerischen Patentschrift 585 585 ist eine Schüttelvorrichtung
mit einem Gestell und einem mit Kurbeln entlang einer Kreisbahn bewegbaren Träger
bekannt. Am Gestell sind vier Elektromagnete und am Träger vier Permanentmagnete
befestigt. Eine der Kurbeln ist mit einem Kommutator versehen, der durch Bürsten
abgetastet wird und die den Elektromagneten zuqeführten Gleichströme nach jedem
halben Träger-Umlauf umpolt.
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Da Schüttelvorrichtungen häufig während grosser Zeiträume im Dauerbetrieb
oder mit kurzen Unterbrüchen betrieben werden, ist die Steuerung mittels eines BUrsten-Kommutators
wegen der Abnutzung der Bürsten unzweckmässig. Im übrigen kann die Umlauf zahl bei
der Verwendung eines derartigen Kommutators nur in verhältnismässig engen Grenzen
verändert werden..
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Hergestellte und in der Schweiz auf den Markt gebrachte Schüttelvorrichtungen
sind zum Antrieb des Trägers mit drei Elektromagneten ausgerüstet. Eine der zum
Lagern des Trägers dienenden Kurbeln ist mit einer Scheibe versehen, die zum Auswuchten
des Trägers und zur Darstellung von dessen Position dient und zum letzteren Zweck
einen Nocken aufweist, der sich ungefähr entlang einem 1200-Kreissektor erstreckt.
Am Gestell sind drei um die betreffende Kurbel herum verteilt, induktiv arbeitende
Leser angeordnet, die beim Passieren des genannten Nockens elektrische Signale erzeugen
und einer elektronischen Steuereinrichtung zuführen. Die letztere schaltet -edes
Mal,
wenn der Nocken einen Leser erreicht, vorübergehend den diesem
Leser zugeordneten Elektromagneten ein.
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Bei diesen Schüttelvorrichtungen wird also die Position des Trägers
durch zwei mit den Lesern voneinander unterscheidbaren Zeichen dargestellt, nämlich
durch den Nocken und den restlichen nockenfreien Umfangsteil der Scheibe. Die momentane
Position dee; Trägers kann also nur auf ungefähr 12Q° genau festgestellt werden.
Diese geringe Auflösung bei der Positionsbestirtiirung wirkt sich nachteilig auf
verschiedene Betriebseigenschaften der Schüttelvorrichtung aus.
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Nun wäre es an sich möglich die Auflösung bei der Positionsbestimmung
dadurch zu verbessern, dass die Anzahl der Leser erhöht, beispielsweise verdoppelt
wird. Da induktive Leser und ihre Montage jedoch verhältnismässig teuer sind, hätte
diese Massnahme eine beträchtliche Verteuerung der Vorrichtung zur Folge.
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Der Erfindurg liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Schtttelvorrichtung
zu schaffen, die mit einer geringen Zahl von Lesern eine verhältnismässig genaue
Positionsbestimmung des Trägers ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schüttelvorrichtung der einleitend genannten
Art gelöst, die gemäss der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet
ist. Zweckmässige Ausgestaltungen der Schüttelvorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen
2 bis 8.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff
des Anspruchs 9. Das Verfahren ist gemäss der Erfindung durch die Merkmale dieses
Anspruchs gekennzeichnet.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ergibt sich aus dem
Anspruch 10.
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Die Erfindung soll nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
einer Schüttelvorrichtung erläutern werden, wobei alle nachfolgend geoffenbarten
Merkmale und Merkmalskombinationen, soweit sie neu sind, ebenfalls als erfindungswesentlich
gelten können.
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In der Zeichnung zeigen die Figur 1 eine Draufsicht auf eine Schtteltorrichtung,
die Figur 2 einen Schnitt durch die Schüttelvorrichtung entlang der Linie II-II
der Figur 1, die Figur 3 eine Draufsicht auf die den Träge im mittleren Teil haltende
Kurbel, in grösserem Massstab, die Figur 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV
der Figur 3, die Figur 5 eine Abwicklung der Umfangsfläche der Scheibe der in den
Figuren 3 und 4 dargestellen Kurbel, die Figur 6 das elektrische Blockschaltbild
der Schüttelvorrichtung, die Figur 7 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Betriebsart
bei niedrigen Umlaufzahlen und die Figur 8 ein Diagramm zur Veranschaulichung der
Be-Betriebsart bei hohen Umlaufzahlen.
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Die vereinfacht in den Figuren 1 und 2 dargestellte Schüttelvorrichtung
weist ein Gestell 1 und einen Träger 3 auf. Der letztere ist ungefähr in seiner
Mitte mit einer Kurbel 5 und in der Nähe von zwei seiner Ecken mit zwei Kurbeln
7 bewegbar
im Gestell gehalten. Die Kurbel 5 weist eine Scheibe
9, eine vertikale Welle 11 und einen exzentrischen, vertikalen Zapfen 13 auf. Die
Kurbeln 7 weisen je einen etwas elastischen Arm 15, eine vertikale Welle 17 und
einen exzentrischen vertikalen Zapfen 19 auf. Die Welle 11 ist mit mindestens einem
Lager 21 im Gestell 1 gelagert und die Wellen 17 sind mit Lagern 23 im Gestell gelagert.
Der Kurbel-Zapfen 13 ist mit mindestens einem Lager 25 im Träger 3 gelagert und
die Kurbel Zapfen 19 sind mit Lagern 27 im Träger 3 gelagert. Die Lager 21, 23,
25, 27 können beispielsweise als Wälzlager ausgebildet sein. Der Träger 3 wird also
mit den Kurbeln 5, 7 derart am Gestell 1 gehalten und geführt, dass er entlang einer
ebenen, horizontalen, geschlossenen Bahn, nämlich entlang einer Kreisbahn bewegbar
ist.
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Der Träger 3 weist eine ebene, horizontale Platte 29 auf, die einen
Tisch zum Tragen des in einem oder mehreren Behältern untergebrachten Schüttelgutes
bildet. Die Lager 25, 27 können direkt starr mit dieser Platte 29 verbunden sein.
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Es wäre jedoch auch möglich, in bekannter Weise zusätzlich zur Platte
29 noch einen separaten, oberhalb von dieser angeordneten, als Auflage für die Schüttelgutbehälter
dienenden Tisch vorzusehen, der wahlweise starr oder beweglich mit dem Träger verbunden
werden kann. Im Fall der starren Verbindung würde der Tisch beim Betrieb die gleiche
Bewegung ausführen wie der Träger. Im andern Fall könnte der Tisch in der Nähe seines
einen Randes um eine ortsfeste, vertikale Achse schwenkbar mit dem Gestell verbunden
werden. Die bewegliche Verbindung des Tisches mit dem Träger wäre dann derart beschaffen,
dass der Tisch während eines vollen Umlaufs des Trägers ein Mal hin-und her verschwenkt
wird..
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An der Platte 29 sind drei nach unten ragende, gleichmässig auf einen
zum Lager 25 konzentrischen und damit zum Kurbelzapfen 13 koaxialen Kreis verteilte
Plättchen 31 starr befestigt. Am Gestell 1 sind drei Elektromagnete 33 starr
befestigt,
die gleichmässig auf einen zur Welle 11 koaxialen Kreis verteilt sind und je eine
Spule 35 sowie einen Kern 37 mit horizontaler Achse aufweisen. Das eine Ende der
Kerne 37 ist je einem der Plättchen 31 zugewandt und bildet also einen Magnetpol.
Dabei ist die rechtwinklig zur magnetischen Achse des zugeordneten Kerns 37 und
parallel zur Träger-Platte 29 gemessene Ausdehnung jedes Plättchens 31 mindestens
um den Durchmesser der Bahn des Trägers 3 grösser als die in der gleichen Richtung
gemessene Ausdehnung der vom Kern 37 gebildeten Magnetpols, so dass der letztere
parallel zur Kern-Achse gesehen in jeder Stellung des Trägers 3 im Bereich des Plättchens
31 liegt. Das dem Plättchen 31 abgewandte Ende der Kerne ist mit einem Körper 39
verbunden, der nach oben bis annähernd zur Platte 29 ragt, so dass er von dieser
nur durch einen schmalen Spalt getrennt ist. Die Platte 29, die Plättchen 31, die
Kerne 37 und die Körper 39 bestehen aus einem ferromagnetischen, magnetisch weichen
Material und können nötigenfalls mit einem als Korrosionsschutz dienenden Überzug
versehen sein. Die Elektromagnete 33 bilden zusammen mit den Plättchen 31 und den
die magnetischen Kreise schliessenden Abschnitten der Platte 29 drei Krafterzeugungsaggregate
41, 43, 45 mit denen zum Antrieb des Trägers 3 parallel zur Bahnebene des Trägers,
d.h. horizontal gerichtete Kräfte, und zwar Zugkräfte, erzeugt und auf den Träger
ausgeübt werden können.
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Nun soll anhand der Figuren 3, 4 und 5 die Aus>ildung der Scheibe
9 und der Kurbel 5 näher erläutert werden. Die Umfangsfläche der Scheibe 9 ist im
allgemeinen koaxial zur Drehachse der Welle 11. Die Scheibe 9 dient als Schwungmasse,
hat jedoch bezüglich der im Gestell 1 gelagerten Welle 11 eine asymmetrische Massenverteilung,
wobei die Scheibe in derjenigen Hälfte, in der sich im Grundriss der Kurbelzapfen
13 befindet, mit zwei Offnungen versehen ist und eine kleinere Masse aufweist als
in ihrer andern Hälfte. Die Masse und die Massenverteilung der Scheibe 9 sind derart
festgzlegt, dass
die Scheibe die Unwucht ausgleicht, die durch
den bezüglich der Drehachse der Welle 11 exzentrisch an der Scheibe 9 angreifenden
Träger 3 verursacht wird.
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Die in Dreh-Wirkverbindung mit dem Träger 3 stehende Scheibe 9 dient
ferner noch als Mittel zur Darstellung der momentanen Position des Trägers 3. Die
Mantel- oder Umfangsfläche 9a der Scheibe ist hierzu in drei entlang dem Umfang
verlaufende, in der Richtung der Drehachse gegeneinander versetzte Ringstreifen
51, 53, 55 und in sechs sich je über einen Bogen oder Zentriwinkel von 600 erstreckende
Sektoren 57, 59, 61, 63, 65, 67 unterteilt. Die Umfangsfläche 9a, von der in der
Figur 5 eine Abwicklung dargestellt ist, weist also insgesamt 18 Felder auf. In
jedem dieser Felder ist entweder ein radial vorstehender sich entlang einem Bogen
ungefähr über einen Zentriwinkel von 60° erstreckender Nocken 9b oder ein nockenfreier
Abschnitt, d.h. eine sich entlang einem Bogen ungefähr über einen Zentriwinkel von
600 erstreckende Ausnehmung 9c vorhanden. Dabei hängen benachbarte Nocken 9b ohne
sichtbare Grenze zusammen. Desgleichen gehen benachbarte Ausnehmungen 9c ohne sichtbare
Grenzen ineinander über.
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Die Nocken 9b und-Ausnehmungen 9c stellen zwei Arten voneinander unterscheidbarer
Zeichen dar. Zum Erfassen und Lesen dieser Zeichen sind drei Leser 71, 73, 75 mit
winkelförmigen Haltern lös- und verstellbar, aber starr am Gestell 1 befestigt,
wobei die drei Leser entlang der Welle 11 gegeneinander versetzt sind. Der Leser
71 ist derart angeordnet, dass er die sich im obersten Ringstreifen 51 befindenden
Zeichen lesen kann. Der Leser 73 dient zum Lesen der Zeichen des mittleren Ringstreifens
53 und der Leser 75 zum Lesen der Zeichen des untersten Ringstreifens 55 . Die beiden
Leser 71 und 73 befinden sich in dem in den Figuren 1 und 3 dargestellten, parallel
zur Drehachse der Welle 11 projizierten Grundriss übereinander, d.h. bei der gleichen
Radiallinie und Umfangstelle
eines zur Welle 11 konzentrischen
Kreises, während der Leser 73 sich bei einer Radiallinie und Umfangsstelle des Kreises
befindet, die um 1200 gegen die Leser 71 und 75 versetzt ist.
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Die Scheibe 9 besteht aus einem ferromagnetischen, magnetisch weichen
Metall, beispielsweise einem giessbaren Metall, etwa Grauguss. Die Leser 71, 73,
75 sind als induktive Näherungsschalter ausgebildet und weisen Spulen auf, deren
Induktivität durch das Annährern eines ferromagnetischen Nockens 9b geändert wird.
Die Leser können beispielsweise Schwingkreise und ein elektronisches Schaltorgan
aufweisen und derart ausgebildet sein, dass ein in die Nähe der Spule eines Lesers
gelangender Nocken 9b eine Verstimmung eines Schwingkreises und dadurch eine Anderung
des Schaltungstandes des elektronischen Schaltorganes verursacht. Die Schaltorgane
können beim Betrieb einen elektrischen Strom oder eine Spannung ein- und ausschalten
und beispielsweise während der Dauer, während der sich ein Nocken 9b bei ihnen befindet,
einen elektrischen Impuls abgeben, wogegen beim Passieren einer Ausnehmung kein
Impuls erzeugt wird.
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Die drei Leser 71, 73, 75 lesen bei jeder möglichen Drehstellung der
Scheibe 9 gleichzeitig ein Zeichen. Man kann nun die drei gleichzeitig gelesenen
Zeichen als dreistellige, binäre Zahl auffassen, wobei beispielsweise das sich auf
dem Ringstreifen 51 befindende und vom Leser 71 gelesene Zeichen die erste Stelle,
das auf dem Ringstreifen 53 liegenden und vom Leser 73 gelesene Zeichen die zweite
Stelle und das zum Ringstreifen 55 gehörende und vom Leser 75 gelesene Zeichen die
dritte Stelle der Zahl bildet.
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Eine dreistellige Binärzahl kann an sich acht verschiedene Zahlenwerte
darstellen. Wie man aus den Figuren 3, 4 und 5 ersehen kann, werden während einer
vollen Drehung der Scheibe
9 sechs verschiedene Zahlen gelesen,
von denen jede einen 60Sektor c%er Umlaufbahn des Trägers kennzeichnet. Mittels
der Scheibe 9 und den drei Lesern 71, 73, 75 kann also elektronisch erfasst und
dargestellt werden, in welchem 600Sektor der Umlaufbahn bzw. in welchem 60°-Phasenwinkelbereich
der B-ewegung sich der Träger 3 befindet, wobei diese Positionsbestimmung sowohl
bei ruhendem als auch bei bewegtem Träger möglich ist.
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Wie bereits erwähnt, sind die beiden Leser 71 und 75 im Grundriss
übereirander angeordnet, während der Leser 73 gegen sie um 1200 versetzt ist. Dies
ermöglicht, die Nocken 9b und Ausnehmungen 9 für die Darstellung von sechs verschiedenen
Zahlen derart zu verteilen, dass sich in keinen der sechs Sektoren 57, 59, 61, 63,
65, 67 entlang der Welle 11 gesehen eine Ausnehmung zwischen zwei Nocken befindet.
Bei denjenigen Sektoren, bei denen der mittlere Ringstreifen 53 eine Ausnehmung
9c aufweist, ist also höchstens in einem der beiden äussern Ringstreifen 51, 55
ein Nocken 9b vorhanden. Dies ermöglicht, bei der Herstellung der Scheibe 9 durch
Giessen alle Nocken und Ausnehmungen unter Verwendung einer verhältnismässig einfachen,
aus zwei in der Richtung der Welle 1.1 voneinander trennbaren Teilen bestehenden
Giessform zu bilden.
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Die Vorrichtung ist noch mit einer elektronischen Steuereinrichtung
81 versehen, die auf einer Seite des Gestells 1 an diesem befestigt ist und Anzeigeorgane
sowie manuell bedienbare Bedienungsorgane aufweist. Wie es auch der Figur 6 ersichtlich
ist, sind die drei Leser 71, 73, 75 über Leiter mit der Steuereinrichtung 81 und
in dieser über nicht dargestellte Anpassungsglieder mit Eingängen eines Logikteils
83 sowie mit Eingängen eines Umlauf-Überwachungsteils 85 verbunde. Der letztere
ist mit einem manuell einstellbaren, beispielsweise durch ein Potentiometer gebildeten
Einstellorgan 87 zum Einstellen des Umlauf zahl-Sollwertes, mit einem Anzeigeorgan
89
für die digitale Anzeige des Istwertes der Umlauftaht sowie mit einem manuell verstellbaren
Einstellorgan 99 zum Einstellen eines Umlaufzahl-Grenzwertes verbunden. Der Umlaufzahl-Uberwachungsteil
85 weist ferner noch Ausgänge auf, die mit dem Logikteil 83 und einem Leistungsregler
91 verbunden sind. Die Ausgänge des Logikteils 83 sind mit einem Schaltteil 93 verbunden,
der elektronische Schaltorgane aufweist. Der Leistungsregler 91 weist einen direkt
mit den einen Anschlüssen der Spulen der Elektromagnete 33 der drei Krafterzeugungsaggregate
41, 43, 45 verbundenen Ausgang und einen Ausgang auf, der über die drei Schaltorgane
des Schaltteils 93 mit je einem der andern Spulenanschlüsse verbunden ist. Ferner
ist noch ein Netzteil 95 vorhanden, um aus der Netz-Wechselspannung die verschiedenen,
für den Betrieb notwendigen Gleichspannungen zu erzeugen. Der Netzteil 95 weist
mindestens ein manuell betätigbares Ein/Aus-Schaltorgan 97 auf, um die Schüttelvorrichtung
und insbesondere deren Antriebsvorrichtung ein- und auszuschalten.
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Nun sollen unter Bezugnahme auf die in den Figuren 7 und 8 dargestellten
Diagramme die Arbeitsweise der Schüttelvorrichtung und weitere Einzelheiten der
Steuereinrichtung 81 erläutern werden.
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Beim Betrieb der Schüttelvorrichtung werden durch die Elektromagnete
33 Zugkräfte auf die Plättchen 31 ausgeübt, wodurch der Träger 3 bewegt wird, so
dass sich jeder Punkt des Trägers 3 entlang einer Kreisbahn be.wegt. Diese Kreisbahnen
sind alle gleichartig, d.h. weisen alle den gleichen Durchmesser auf.
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In den Figuren 7 und 8 ist eine Kreisbahn 101 eingezeichnet, die den
Phasenwinkel der Bewegung des Trägers 3 darstellt. Man kann jedoch zur Veranschaulichung
auch annehmen, die räumlich voneinander getrennten Plättchen 31 und die mit ihnen
zusammen die Krafterzeugungsaggregate 41, 43, 45 bildenden Elektromagnete
seien
derart entlang der horizontalen, von der Platte 29 des Trägers 3 aufgespannten Ebene
verschoben, dass die Mittelpunkte der Plättchen 31 zusammenfallen und sich entlang
der Kreisbahn 101 bewegen, wobei die Elektromagnete jedoch nicht massstäblich gezeichnet
sind.
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Die Kreisbahn 101 ist in sechs gleich grosse Sektoren eingeteilt,
denen je eine mit den Lesern 71, 73, 75 lesbare Binärzahl zugeordnet ist. Die Grenzen
zwischen den verschiedenen Sektoren, d.h. den verschiedenen Phasenwinkel- oder Bahnbereichen,
entsprechen denjenigen Bahnstellen, d.h. Positionen des Trägers 3, bei denen sich
die die Nocken 9b und Ausnehmungen 9c gegeneinander abgrenzenden Nockenflanken gerade
beim betreffenden Leser 71, 73, 75 befinden, und sind in den Figuren 7 und 8 mit
103, 105, 107, 109, 111, 113 bezeichnet.
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Diejenigen Bahnpunkte oder Phasenwinkel, bei denen sich die Plättchen
31 am nächsten bei den Polen der zugehörigen Elektromagnete befinden, sind phasenwinkelmässig
um 1200 gegeneinander versetzt und liegen auf den Sektorgrenzen oder Bahnstellen
105, 109, 113.
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Beim Betrieb führen die Leser 71, 73, 75 dem Logikteil 83 der Steuereinrichtung
81 elektronische Signale zu, die die erwähnten Binärzahlen darstellen. Der Logikteil
83 weist einen Decoder für die Verarbeitung dieser Signale auf und steuert die elektronischen
Schaltorgane des Schaltteils 93 aufgrund dieser Signale derart, dass den Elektromagneten
33 der Krafterzeugungsaggregate 41, 43, 45 in bestimmten, gleichmässig verteilten
Phasen- bzw. Bahnbereichen des Trägers 3 dauernd oder intermittierend ein Gleichstrom
zugeführt wird. Diese je durch zwei Punkte der Bahn 101 begrenzten Bahnbereiche,
in denen den Krafterzeugungsaggregaten dauernd oder intermittierend Energie zugeführt
wird, werden im folgenden als Einschalt-Bahnbereiche bezeichnet.
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Der Träger 3 wird beim Betrieb beispielsweise derart angetrieben,
dass er sich in der Draufsicht im Gegenuhrzeigersinn bewegt. Wie noch erläutert
wird, sind die Umlaufzahlen des Trägers 3 veränderbar und in zwei Bereiche unterteilt.
Beim Anlauf des Trägers 3 und bei niedrigen Umlaufzahlen werden die Elektromagnete
gemäss dem in der Figur 7 dargestellten Diagramm gesteuert, d.h. ein- und ausgeschaltet.
Der zum Krafterzeugungsaggregat 41 gehörende Elektromagnet wird während des durch
den Pfeil 121 dargestellten Einschalt-Bahnbereich des Trägers, d.h. Bewegungsabschnittes
des zugehörigen Plättchens 31 eingeschaltet. Der Elektromagnet des Krafterzeugungsaggregates
43 wird dementsprechend während des durch den Pfeil 123 und der Elektromagnet des
Krafterzeugungsaggregates 45 während des durch den Pfeil 125 veranschaulichten Bahnbereichs
eingeschaltet. Jeder Elektromagnet ist also jeweils während eines Phasenwinkelbereichs
von 1800, d.h. während eines halben Umlaufs des Trägers 3 eingeschaltet und danach
während eines halben Umlaufs ausgeschaltet.
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Der Elektromagnet des Krafterzeugungsaggregates 41 wird dabei jeweils
in demjenigen Zeitpunkt eingeschaltet, in dem sich das zugehörige Plättchen 31 auf
seiner Bahn bei der Sektorgrenze oder Bahnstelle 103 befindet und den grösstmöglichen
Abstand von dem ihm zugewandten Ende oder Pol des Magnetkerns 37 hat.
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Der Elektromagnet bleibt dann eingeschaltet, bis sich das Plättchen
auf seiner Bahn bis zur Sektorgrenze oder Bahnstelle 109 bewegt hat und sich am
nächsten beim Pol des Elektromagnetes befindet.
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Die übrigen Elektromagnete werden in analoger Weise ein- und und ausgeschaltet,
so dass die Einschaltbereiche der drei Elektromagnete phasenwinkelmässig gleichmässig
verteilt sind und einander überlappen. Beim Umlauf des Trägers 3 sind daher in aufeinanderfolgenden
60°-Sektoren jeweils abwechslungsweise ein Elektromagnet oder zwei Elektromagnete
einschaltet.
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Wenn sich der Träger 3 beispielsweise bei einer der Sektorgrenzen
oder Bahnstellen 103 oder 109 befindet, ist die vom Krafterzeugungsaggregat 41 erzeugte
Zugkraft quer zur Bewegungsrichtung des Trägers 3 gerichtet, so dass das Krafterzeugungsaggregat
41 dort also gewissermassen Totpunkte hat.
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Der durch den Pfeil 121 dargestelle Einschalt-Bahnbereich, in dem
das Krafterzeugungsaggregat 41 dauernd oder intermittierend eingeschaltet ist, erstreckt
sich also von einem Totpunkt bis zum nachfolgenden Totpunkt des Krafterzeugungsaggregates
41. Bei diesen beiden Totpunkten ist jedoch zusätzlich noch das Krafterzeugungsaggregat
45 bzw. das Krafterzeugungsaggregat 43 eingeschaltet, so dass die insgesamt erzeugte
Kraft auch bei diesen beiden Träger-Positionen eine in der Bewegungsrichtung des
Trägers gerichtete Komponente hat. Das Analoge gilt für die Fälle, bei denen sich
der Träger bei einer der restlichen Sektorgrenzen befindet.
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Die durch die Figur 7 veranschaulichte Betriebsart ergibt daher ein
gutes Startverhalten des Trägers 3, d.h. der letzteren läuft ausgehend von jeder
beliebigen Ruhestellung sofort an, wenn die durch die Krafterzeugungsaggregate gebildete
Antriebseinrichtung in Betrieb gesetzt wird. Die durch die Figur 7 veranschaulichte
Betriebsart gewährleistet aber auch nach dem Start einen zuverlässigen Antrieb bei
niedrigen Umlaufzahlen. Der Träger 3 wird dabei auch bei verhältnismässig kleinen
Umlaufzahlen, die wesentlich kleiner sind als die vorgesehene Maximal-Umlaufzahl
nmaxr mit nahezu gleichmässiger Geschwindigkeit bewegt.
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Bei verhältnismässig grossen Umlaufzahlen schaltet die Steuereinrichtung
81 die Elektromagnete 33 der Krafterzeugungsaggregate 41, 43 45 gemäss dem in den
Figuren 8 dargestellten Diagramm ein und aus. Der Elektromagnet des Krafterzeugsaggregates
41 ist während des durch den Pfeil 131, der Elektromagnet des Krafterzeugungsaggregates
43 während des durch
den Pfeil 133 und der Elektromagnet des Krafterzeugungsaggregates
45 während des durch den Pfeil 135 dargestellten Phasenwinkelbereichs oder Einschalt-Bahnbereichs
eingeschaltet.
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Bei der durch das Diagramm der Figur 8 veranschaulichten Betriebsart
sind die Einschaltpunkte der Elektromagnete gleich festgelegt wie bei dem in der
Figur 7 dargestellten Diagramm.
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Dagegen sind die Ausschaltpunkte gemäss der Figur 8 anders festgelegt
als gemäss der Figur 7.
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Der zum Krafterzeugungsaggregat 41 gehörende Elektromagnet wird also
gemäss der Figur 8 dann eingeschaltet, wenn das zugehörige Plättchen 31 die Sektorgrenze
oder Bahnstelle 103 passiert. Wenn das Plättchen 31 im Verlauf seiner Bewegung die
Sektorgrenze oder Bahnstelle 107 erreicht, wird der Elektromagnet wieder ausgeschaltet.
Der Elektromagnet wird also schon ausgeschaltet, wenn das Plättchen 31 sich bei
einem Punkt seiner Bahn befindet, der phasenwinkelmässig 600, d.h. einen Sechstel
der Länge der ganzen Bahn 101, vor der sich am nächsten beim Pol des Elektromagneten
befindenden Bahnstelle 109 liegt, die einen Totpunkt des Krafterzeugungsaggregates
41 bildet.
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Die übrigen Elektromagnete werden in analoger Weise ein- und ausgeschaltet.
Bei hohen Umlaufzahlen, d.h. gemäss dem in der Figur 8 dargestellten Diagramm ist
also jeder Elektromagnet während eines 1200-Bahn- oder Phasenwinkelbereichs, d.h.
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w hrend eines Drittels der Bahn 101 dauernd oder intermitterend eingeschaltet,
wobei die drei Einschalt-Bereiche gleichmässig auf die ganze Umlaufbahn verteilt
sind und daher lückenlos aneinander anschliessen, ohne einander zu überlappen. Dadurch,
dass bei der durch die Figur 8 veranschaulichten Betriebsart in jedem Phasenwinkel-
oder Bahnbereich nie mehr als ein Elektromagnet eingeschaltet ist, können die in
diesen und in der ihre Speisespannung regelnden Regelschaltung
entstehenden
Energieverluste tief gehalten werden, was bei hohen Umlauf zahlen zur Erzielung
eines guten Wirkungsgrades beiträgt. Des weitern können durch diese Festlegung der
Einschalt-Bahnbereiche wahrscheinlich auch die durch die Krafterzeugungsaggregate
verursachten Reibungseffekte gesenkt werden, was ebenfalls zu einer Verbesserung
des Wirkungsgrades bei der Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie beiträgt.
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Wegen der Selbstinduktion und/oder der Hysterese der Elektromagnete
33 und/oder wegen Wirbelstromeffekten beanspruchen der Aufbau und insbesondere der
Abbau der Magnetfelder Zeit und folgen dem Ein- bzw. Ausschalten der Elektromagnete
eventuell mit einer gewissen Verzögerung. Wenn die Scheibe 9 beim Betrieb gedreht
wird, können zudem eventuell auch die Leser 71, 73, 75 beim Lesen kleine Verzögerungen
ergeben, so dass die elektronische Signalisierungen der Sektorgrenzen gegenüber
den Zeitpunkten, in denen die Flanken der Nocken 9b tatsächlich die Leser passieren,
etwas verzögert sein können, Bei niedrigen Umlauf zahlen des Trägers 3 und insbesondere
beim Anlaufen von diesem sind die Verzögerungen der Magnetfelder phasenwinkelmässig
sehr klein, so dass die Phasenwinkel- bzw.
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Umlaufbahnbereiche, während denen die Elektromagnete 33 Magnetfelder
erzeugen, praktisch mit den in der Figur 7 durch die Pfeile 121, 123, 125 dargestellten
Bereichen übereinstimmen und gegen diese höchstens geringfügig in der Umlaufrichtung
des Trägers 3 versetzt sind. Bei grossen Umlaufzahlen des Trägers können die von
den Elektromagneten 33 der Krafterzeugungsaggregate erzeugten Magnetfelder und Kräfte
phasenwinkelmässig eventuell merkbar gegen die Einschaltdauer der Elektromagnete
versetzt sein. Wenn daher die Elektromagnete auch bei grossen Umlaufzahlen gemäss
der Figur 7 gesteuert würden, könnte es beispielsweise geschehen, dass der Elektromagnet
des Krafterzeugungsaggregates 41 auch dann noch ein Magnetfeld erzeugen und eine
Zugkraft auf das zugehörige
Plättchen 31 ausüben würde, wenn dieses
die Sektorgrenze 109 bereits überschritten hätte. Dadurch würde der Träger 3 gebremst.
Durch die bei hohen Umlaufzahlen tatsächlich benutzte, durch die Figur 8 veranschaulichte
Betriebsart wird eine derartige Abbremsung jedoch vermieden. Wenn man nämlich beispielsweise
das Krafterzeugungsaggregat 41 betrachtet, so wird dessen Elektromagnet 33 im idealisierten
Fall dann ausgeschaltet, wenn das zugeordnete Plättchen 31 die Sektorgrenze 107
passiert. Auch wenn sich das Plättchen 31 bis zum Abbau des Magnetfeldes und dem
Verschwinden der Zugkraft noch bis zur Sektorgrenze 109 bewegen sollte, wirkt diese
Zugkraft immer noch antreibend und nicht bremsend. Die Beendung der Einschalt-Bahnbereiche
vor dem Erreichen der Totpunkte bei hohen Umlauf zahlen trägt also ebenfalls zur
Verbesserung des Wirkungsgrades bei. Es ergibt sich daher auch bei grossen Umlaufzahlen
ein guter Wirkungsgrad sowie ein zuverlässiger Antrieb und eine gleichmässige Trägergeschwindigkeit.
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Es wurden nun Versuche durchgeführt, bei denen die Umlaufzahlen des
Trägers 3 sowohl bei der Betriebsart des gemäss der Figur 7 als auch bei der Betriebsart
gemäss der Figur 8 auf verschiedene Sollwerte geregelt wurden. Dabei wurden die
elektrischen Leistungen gemessen, die den einzelnen Elektromagneten während der
jeweiligen Einschalt-Bahnbereiche zugeführt werden mussten, um die betreffende Umlaufzahl
aufrecht zu erhalten. Die Messergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt,
wobei die Leistung in 8 der für die Regelung im Maximum vorgesehenen und verfügbaren
Maximal-Leistung angegeben ist.
| Leistungsverbrauch während der Einschalt- |
| Bahnbereiche |
| Umlaufzahl Betriebsart gemäss Betriebsart gemäs |
| Figur 7 Figur 8 |
| (Ulmin) (% der Maximal- (% der Maximal- |
| leistung) leistung) |
| 60 10 16 |
| 120 16 19 |
| 180 28 22 |
| 240 50 30 |
| 300 81 39 |
| 400 ~~ 50 |
Zur Tabelle sei zunächst noch bemerkt, dass in der Anlaufphase, d.h. vom Start bis
zum Erreichen der Soll-Umlaufzahl bei beiden Betriebsarten jeweils 100 % der Maximal
leistung zugeführt wurde. Bei der Betriebsart gemäss der Figur 7 konnte der Träger
ausgehend von jeder Ruhestellung ohne manuelle Hilfe gestartet werden, während der
Träger bei der Betriebsart gemäss der I'igur 8 nicht bei allen Ruhestellungen ohne
manuelle Starthilfe in Bewegung gesetzt werden konnte.
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Wie aus der Tabelle ersehen werden kann, nimmt die zur Aufrechterhaltung
der Umlaufzahlen während der Einschalt-Bahnbereiche verbrauchte Leistung bei beiden
Betriebsarten mit wachsenden Umlaufzahlen zu. Dabei ist der Leistungsverbrauch bei
der Betriebsart gemäss der Figur 7 bei niedrigen Umlaufzahlen, d.h. bei 60 und 120
Umläufen pro Minute, kleiner alsbei der Betriebsart gemäss der Figur 8, steigt dann
aber mit wachsender Umlaufzahl stärker an als bei der Betriebsart gemäss der Figur
8. Bei Umlaufzahlen von etwa 130 Umläufen pro
Minute ist der Leistungsverbrauch
während der Einschalt-Bahnbereiche bei beiden Betriebsarten gleich. Bei der Betriebsart
gemäss der Figur 7 erreicht der momentane Leistungsverbrauch bereits bei Umlaufzahlen
von ungefähr 310 Umläufen pro Minute 100 % der vorgesehenen Maximal-Leisung wogegen
der Leistung verbrauch bei der Betriebsart gemäss der Figur 8 bei 400 Umläufen pro
Minute erst 50 % der Maximal-Leistung beträgt. Im übrigen hat sich gezeigt, dass
bei der Betriebsart gemäss der Figur 7 sogar eine Steigerung der elektrischen Leistungszufuhr
auf 200 % der vorgesehenen Maximal-Leistung nicht ausreicht, um eine Umlaufzahl
von 400 Umläufen pro Minute zu erreichen.
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Die den einzelnen Elektromagneten während der Einschalt-Bahnbereiche
zuzuführende elektrische Leistung ist also bei mindestens ungefähr 130 Umläufe pro
Minute betragenden Umlaufzahlen bei der Betriebsart gemäss der Figur 8 kleiner als
bei der Betriebsart gemäss der Figur 7. Wenn man in Betracht zieht, dass sich die
Einschalt-Bahnbereiche bei der Figur über 180 0-Sektoren, bei der Figur 8 aber nur
über 120 0-Sektoren erstrecken, so ergibt sich, dass der über einen ganzen Umlauf
gemittelte Leistungsverbrauch bei der Betriebsart gemäss der Figur 8 schon bei Umlauf
zahlen von wenig mehr als 60 Umläufen pro Minute kleiner wird als bei der Betriebsart
gemss der Figur 7.
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Die in Abhängigkeit von der Umlaufzahl erfolgende Anderung der Betriebsart
und der Steuerung der Krafterzeugungsaggregate ermöglichst daher, die Umlaufzahl
einer bestimmteit Schüttelvorrichtung in einem verhältnismässig grossen Bereich
zu variieren und dabei im ganzen Umlaufzahl-Bereich optimale Betriebseigenschaften
zu erzielen. Die Umlaufzahl kann beispielsweise in einem Bereich einstellbar sein
der sich von 10 bis 100% oder sogar von 5 bis 100% der vorgesehenen, maximalen Umlaufzahl
nmax erstreckt. Wenn beispielsweise nmax auf einen Wert von 400 Umläufen pro Minute
fest(;elegt ist,
kann die Umlaufzahl zwischen 40 und 400 oder sogar
20 und 400 Umläufen pro Minute einstellbar sein.
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Die beim Betrieb von den Lesen 71, 73, 75 erzeugten elektrischen Signale
werden auch dem Umlauf-Uberwachungsteil 85 zugeführt. Dieser weist unter anderem
einen Impulsformer auf-, der beim Bewegen des Trägers bei jeder Sektorgrenze 103,
105, 107, 109, 111, 113 einen elektrischen Impuls erzeugt. Die zeitlichen Abstände
dieser Impulse geben ein Mass für die Umlaufzahl, wobei die letztere umgekehrt proportional
zu den Impulsabstänen ist. Die Umlaufzahl, oder genauer gesagt, deren Istwert, werden
beim Betrieb von Anzeigeorgan 87 digital angezeigt.
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Der Überwachungsteil 85 weist ferner einen Regelverstärker auf, der
den momentanen Istwert der Umlaufzahl mit dem mittels des Einstellorganes 87 eingestellten
Sollwert vergleicht. Wenn der Istwert kleiner als der Sollwert ist, erzeugt der
Regelverstärker eine zur Differenz von Soll- und Istwert proportionale Regelspannung.
Wenn dagegen der Istwert gleich oder grösser als der Sollwert ist, hat die Regelspannung
den Wert Null, d.h. die Regelspannung verschwindet.
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Die Regelspannung wird dem Leistungsregler 91 zugeführt Dieser regelt
die den Elektromagneten während der Einschalt-Bahnbereiche zuzuführende elektrische
Leistung.
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Der Leistunsregler 91 kann beispielsweise als Spannungsregler ausgebildet
sein, der eine als Speisespannung für die Elektromagnete dienende Gleichspannung
in einem zwischen einem unteren und oberen.Grenzwert liegenden Bereich derart regelt,
dass sie prcportional zur Regelspannung ist. Die Regelung der Umlaufzahl erfolgt
in diesem Fall durch Andern der an die Spulen 35 der Elektromagnete 33 angelegten
Spannung, wobei diese den Elektromagneten während der ganzen Einschalt-Bahnbereiche
unterbruchslos zugeführt wird. Anstelle der Spannungsregelung
könnte
auch eine Stromregelung vorgenommen werden.
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Der Leistungsregler 91 kann jedoch auch derart ausgebildet sein, dass
er den Elektromagneten während der Einschalt-Bahnbereiche eine intermittierende
Gleichspannung bzw. einen intermittierenden Gleichstrom zuführt. Der Regler kann
beispielsweise einen Taktgeber aufweisen oder mit einem auch noch für andere Zwecke
dienenden Taktgeber verbunden sein und einen Impulsbreitenregler aufweisen, der
den Elektromagneten während jedes Einschalt-Bahnbereiches eine Impulsfolge mit Impulsen
zuführt, deren Frequenz und Höhe konstant ist, wogegen ihre Breite zwischen Null
und einem Maximalwert geregelt wird. Der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender
Impulse soll dabei wesentlich kleiner sein als die bei der höchsten vorgesehenen
Umlaufzahl zum Durchlaufen der kürzesten Einschalt-Bahnbereiche benötigten Zeitdauern,
so dass jedem Elektromagneten während jedes Einschalt-Bahnbereiches mehrere, beispielsweise
mindestens zehn und vorzugsweise mindestens hundert zeitlich gleichmassig verteilte
Impulse zugeführt werden. Wenn beispielsweise eine maximale Umlaufzahl von 400 Umläufen
pro Minute vorgesehen ist, benötigt der Träger 3 zum Durchlaufen eines 1200-Sektors
seiner Kreisbahn mindestens 0,05 Sekunden.
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Der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Impulse kann dann beispielsweise
ungefähr 0,0001 Sekunden oder weniger betragen.
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Der Uberwachungsteil 85 weist ferner Mittel auf, um die momentane
Umlaufzahl mit einem mit dem Einstellorgan 99 einstellbaren Grenzwert zu vergleichen.
Der Überwachungsteil 85 führt dem Logikteil dann derart Signale zu, dass die Elektromagnete
33 bei unterhalb des genannten Grenzwertes liegenden Umlaufzahlen gemäss dem in
der Figur 7 dargestellten Diagramm und bei höhern Umlaufzahlen gemäss dem in der
Figur 8 dargestellten Diagramm gesteuert werden. Der Grenzwert kann mit dem etwa
als Potentiometer ausgebildeten Einstellorgan 99
in einen Bereich
einstellbar sein, der sich ungefähr von mindestens 2% bis höchstens 70 % sowie -zweckmässigerweise
höchstens 50% und beispielsweise von 5% bis 40 z der vorgesehenen, maximalen Umlaufzahl
erstreckt. Wenn also die letztere beispielsweise 400 Umläufe pro Minute beträgt,
kann der genannte Grenzwert in einem Bereich einstellbar sein, der zwischen Umlaufzahlen
von mindesten 8 und höchstens 280 sowie zweckmässigerweise höchstens 200 Umläufen
pro Minute liegt und sich beispielsweise von 20 bis 60 Umläufen pro Minute erstreckt.
Das Einstellorgan 99 ist zweckmässigerweise derart angeordnet, dass es im normalen
Zustand der Vorrichtung von aussen unzucänglich ist und nur durch Entfernen einer
Abdekkung oder dergleichen zugänglich gemacht werden kann. Die optimale Grösse des
Grenzwertes kann bei der Prüfung und Inbetriebnahme einer Vorrichtung oder einer
Serie gleichartiger Vorrichtungen durch einige Versuche ermittelt und dann entsprechend
festgelegt werden. Wenn der Leistungsregler 91, wie es vorstehend unter anderem
als Möglichkeit erwähnt ist, als Impulsbreitenregler ausgebildet ist, ist es zweckmässig,
die zwischen den beiden durch die Figuren 7 und 8 veranschaulichten Betriebsarten
bei einer Umlaufzahl des Trägers vorzunehmen, bei der die einem Elektromagneten
während der Einschalt-Bahnbereiche zugeführte Leistung bei beiden Betriebsarten
mindestens ungefähr gleich gross ist. Wie bei der Diskussion der den Leistungsverbrauch
betreffenden Tabelle erwähnt wurde, kann diese Bedingung bei einer ungefähr 130
Umläufe pro Minute betragenden Umlaufzahl erfüllt sein. Wenn die Umschalt.ung bei
dieser Umlaufzahl erfolgt, ergeben sich vor und nach der Umschaltung ungefähr die
gleichen Impulsbreiten.
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Beim Betrieb der Schüttelvorrichtung kann es vorkommen, dass ein Störzustand
eintritt, bei dem der Träger zum Stillstand gelangt, obschon die Vorrichtung und
deren Antriebseinrichtung sich an an sich im Betriebszustand befinden. Ein solcher
Störzustand
kann beispielsweise eintreten, wenn eine Person den sich bewegenden Träger beim
Betrieb für die Durchführung irgendwelcher Manipulationen am Schüttelgut an fast
und blockiert.
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Der Umlauf-Uberwachungsteil 85 weist daher auch noch elektronische
Schaltungsmittel auf, um die Zeitintervalle, die der Träger 3 für die Zurücklegung
des zwischen zwei einander benachbarten Sektorgrenzen 103, 105, 107, 109 111, 113
vorhandenen Bahnbereichs benötigt, mit einem fest vorgegebenen, eventuell einstellbaren
Grenz-Zeitintervall zu vergleichen.
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Solange die für den Durchlauf eines 600-Sektors benötigten genannten
Zeitintervalle kleiner als das Grenz-Zeitintervall sind, befindet sich die Schüttelvorrichtung
im normalen Betriebszustand, in dem sie gemäss einer der anhand der Figuren 7 und
8 beschriebenen Betriebsarten arbeitet. Das für den Durchlauf eines 60°-Sektors
benötigte Zeitintervall ist natürlich umgekehrt proportional ' zur Geschwindigkeit
des Trägers. Wenn dieses Z>itintervall das erwähnte Grenz-Zeitintervall erreicht
oder überschreitet, bedeutet dies, dass die Geschwindigkeit des Trägers höchstens
gleich einer Grenz-Geschwindigkeit ist.
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Wenn nun der Träger 3 einen der einem 600-Sektor entsprechenden Bahnbereiche
nicht in einem unterhalb des Grenz-Zeitintervalls liegenden Zeitintervall durchläuft,
d.h. wenn die Träger-Geschwindigkeit höchstens gleich einer Grenz-Geschwindigkeit
ist, führt der Überwachungsteil 85 dem Lc,gikteil 83 mindestens ein den Störzustand
kennzeichnendes, elektrisches Signal zu. Dieses bewirkt, dass der Logikteil 83 den
gerade eingeschalteten oder die beiden gerade eingeschaleeten Elektromagnete während
einer vorgegebenen Zeitdauer ausschaltet und danach wieder während einer ebenfalls
vorgegebenen Zeitdauer einschaltet und dies abwechselnd periodisch wiederholt, bis
der Störzustand verschwindet, d.h. bis sich der Träger
nach der
Aufhebung der Blockierung wieder bewegt oder aber die Schüttelvorrichtung oder mindestens
deren Antriebseinrichtung durch manuelles Betätigen des Schaltorgans 97 ausser Betrieb
gesetzt wird. Während des Störzustandes werden die Elektromagnete also gemäss einer
Stör-Betriebsart gesteuert, bei der jeder beim Eintreten des Störzustandes eingeschaltete
Elektromagnet, aber kein anderer Elektromagnet, abwechselnd aus- und eingeschaltet
wird, wobei die Längen dieser Schaltperioden sowie der Atisschalt- und Einschalt-Intervalle
konstant sind.
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Sobald sich der Träger wieder bewegt, werden die Elektromagnete dann
weder entsprechend einer der anhand der Figuren 7 und 8 erläuterten, normalen Betriebsarten
gesteuert.
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Das erwähnte Grenz-Zeitintdrvall kann etwa im Bereich von 0,5 bis
20 Sekunden liegen und beispielsweise 1 bis 5 Sekunden betragen. Die Zeitintervalle,
während denen der bzw. jeder eingeschalteten Elektromagnet bei der Stör-Betriebsart
aus- und dann wieder eingeschaltet wird, können derart festgelegt sein, dass die
Einschaltdauer jedes Elektromagnetes auch bei blokkiertem Träger höchstens 70%,
vorzugsweise höchstens 50% und beispielsweise 30% der vollen Aus/Ein-Schaltperiode
beträgt.
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Die Unterbrüche können beispielsweise 0,7 Sekunden und die Einschaltdauern
0,3 Sekunden betragen.
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Da die Elektromagnete bei den beiden normalen Betriebsarten höchstens
während drei aufeinanderfolgenden 609-Phasenwinkelsektoren eingeschaltet sind, kann
jeder Elektromagnet beim Auftreten einer Blockierung höchstens während eines Zeitintervalls
dauernd eingeschaltet sein, dessen Grösse gleich dem dreifachen Grenz-Zeitintervall
ist. Die Begrenzung der Zeit für den Durchlauf des Trägers durch einen sich über
einen 600-Sektor erstreckenden Bahnbereich ergibt also auch eine mittelbare Begrenzung
der Zeitintervalle, während denen ein Magnet ununterbrochen eingeschaltet ist. Im
übrigen könnte man natürlich statt der erwähnten Zeit für den Durchlauf eines
vorgegebenen
Bahnbereichs oder zusätzlich dazu, unmittelbar die Einschaltdauer der Elektromagnete
begrenzen. Die Elektromagnete können also auch bei verhältnismässig kleiner Bemessung
nie überlastet werden und der Träger läuft im Fall einer vorübergehenden Blockierung
wieder automatisch an.
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Die Schtttelvorrichtungen können in verschiedener Hinsicht modifiziert
werden.
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Beispielsweise könnte man bei einer der Kurbeln 5 der 7 noch eine
Lochscheibe anbringen, die beim Bewegen des Trägers 3 um eine bezüglich des Gestells
1 feste Drehachse gedreht wird und eine Anzahl gleichmässig über ihren Umfang verteilte
Löcher aufweist, wobei die Anzahl vorhandener Löcher zweckmässigerweise wesentlich
grösser als sechs ist und beispitzlsweise in der Grösse von 60 bis 120 liegt. Die
Löcher könnten dann mit einem am Gestell befestigten, optischen Sensor berührungslos
erfasst und mit einem in der Steuereinrichtung 81 vorhandenen Zähler gezählt werden.
Dieser Zähler könnte eventuell derart ausgebildet sein, dass er beim Passieren von
einer der sechs Bahnstellen 103,105,107,109,111,113 oder eventuell beim Passieren
von jeder dieser Bahnstellen auf Null gestellt wird.
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Der Umlauf-Überwachungsteil 85 könnte dann für clie Umlaufzahl-Regelung
den Istwert der Umlauf zahl aus diesen optisch abgetasteten Löchern ermitteln, wodurch
die zeitliche und örtliche Auflösung der Ermittlung des Istwertes der Umlaufzahl
verbessert würde. Dies ermöglicht bei der Umlaufzehl-Regelung eine Vergrösserung
der Regelgeschwindigkeit, wodurch die Genauigkeit der Regelung insbesondere bei
niedrigen Umlaufzahlen verbessert wird. Die Umlaufzahl kann dann uch bei 20 Umläufen
pro Minute oder sogar schon bei einem noch kleinen Wert, beispielsweise schon ab
10 Umläufen pro Minute einwandfrei und zuverlässig geregelt werden.
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Anstelle der Lochscheibe und des Sensors für die optische Erfassung
der Löcher könnten auch andere zusätzlich Mittel für die Ermittlung des Umlaufzahl-Istwertes
vorgesehen werden.
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Beispielsweise könnte ein Tachogenerator vorgesehen werden, dessen
Welle mit einer der Kurbeln 5 oder 7 verbunden ist.
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Wenn für die Erfassung des Umlaufzahl-Istwertes zusätzlich eine Lochscheibe
und ein optischer Sensor oder ein Tachogenerator ode: dergleichen vorhanden ist,
können diese Mittel auch verwendet werden, um den weiter vorn erwähnten Störzustand
festzustellen, in dem der Träger unerwünschterweise zum Stillstand gelangt. Der
Umlauf-Uberwachungsteil 85 wird dann derart ausgebildet, dass er aufgrund der elektrischen
Signale, die von den zusätzlichen Mitteln für die Erfassung des Umlaufzahl-Istwertes.
geliefert werden, feststellen kann, ob der Träger eine vorgegebene Grenz-Geschwindigkeit
überschreitet oder nicht.
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Wie erwähnt, kann die den Elektromagneten der Krafterzeugungsaggregate
zugeführte Leistung durch eine Impulsbreitenregelung geregelt werden, wobei die
Impulse mit konstanter Frequenz erzeugt werden. Wenn nun eine Lochscheibe der erwähnten
Art und ein optischer Sensor vorgesehen werden, bestände eventuell auch noch die
Möglichkeit, die Impulse für die Impulsstreifenregelung mit der Lochscheibe zu erzeugen.
Genauer gesagt, würde dann jedesmal, wenn ein Loch der Lochscheibe den optischen
Sensor passiert, ein Impuls erzeugt, dessen Breite zur Leistungsregelung variiert
werden könnte. Diese Impulse würden dann bei örtlich gleichmässig über die Bahn
des Trägers verteilten Bahnstellen erzeugt.
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Ferner könnte man vorsehen, beim Betriebsartenwechsel die Lagen der
Einschalt-Bahnstellen zu verändern, bei denen die Krafterzeugungsaggregate eingeschaltet
werden. Bei hohen Umlaufzahlen könnte beispielsweise das Krafterzeugungsaggregat
41 statt in der anhand der Figur 8 veranschaulichten Weise
zwischen
den Sektorgrenzen 105 und 109 eingeschaltet werden.
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Die Einschalt-Bahnbereiche der andern Krafterzeugungsaggregate würden
dann analog verschoben, so dass sich wieder eine phasenwinkelmässig gleichmässige
Verteilung der Einschalt-Bahnbereiche ergibt.
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Des weitern wäre es möglich, bei hohen Umlaufzahlen jedes Krafterzeugungsaggregat
pro Umlauf nur noch während eines 600 Sektors einzuschalten. In diesem Fall wären
dann zwischen aufeinander folgenden Einschalt-Bahnbereichen Lücken, nämlich 600-Bahnbereiche
vorhanden, in denen kein Krafterzeugungsaggregat eingeschaltet ist.
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Beim vorgängig anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel
weist die Antriebseinrichtung zum Antreiben des Trägers drei Krafterzeugungsaggregate
auf. Man könnte jedoch auch sechs Krafterzeugungsaggregate mit je einem Elektromagneten
vorsehen. Dies ist beispielsweise dann zwecknrässig, wenn die Umlaufbahn einen verhältnismässig
grossen Durchmesser hat und dann bei gewissen Träger-Positionen entsprechend grosse
Luftspalte zwischen der Elektromagneten und der von ihnen angezogenen Plättchen
vorhanden sind. Die sechs Elektromagnete würden dann gleichmässig und die Welle
11 der Kurbel herum verteilt. Die Elektromagnete könnten dann analog zu den Diagrammen
in den Figuren 7 und 8 bei niedrigen Emlaufzahlen jeweils während 1800-Sektoren
und bei hohen Umlaufzahlen während 1200-Sektoren eingeschaltet werden. Man könnte
jedoch jeden Elektromagnet bei niedrigen Umlaufzahlen auch nur während 1200- und
bei hohen Umlaufzahlen nur während 60°-Sektoren einschalten. Beispielsweise könnte
derjenige Elektromagnet, der dem Krafterzeugungsaggregat 41 entsFricht, bei niedrigen
Umlauf zahlen zwischen den Sektorgrenzen 105 und 109 und bei hohen Umlaufzahlen
zwischen den Sektorgrenzen 105 und 107 eingeschaltet sein.
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Des weitern könnten auch vier oder acht Elektromagnete und eine gleiche
Anzahl den Plättchen 31 entsprechender Plättchen vorgesehen werden. Die Elektromagnete
und Plättchen würden dann derart angeordnet, dass die von ihnen gebildeten Krafterzeugungsaggregate
während phasenwinkelmässig gleichmässIg verteilten Fahnabschnitten Kräfte erzeugen
könnten. Anstelle der Scheibe 9 würde dann eine Scheibe vorgesehen, mit der acht
450-Sektoren durch je eine dreistellige Binärzahl identifiziert werden könnten.
Die Elektromagnete könnten dann derart gesteuert werden, dass jeder von ihnen pro
Umlauf höchstens während eines 1800-Sektors eine Zugkraft erzeugt, dass sich die
Einschaltdauern bei niedrigen Umlaufzahlen überlappen und dass die Elektromagnete
bei hohen Umlaufzahlen pro Umlauf während eines mindestens 450 kleineren Phasenwinkels
bzw.
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Bahnsektors eingeschaltet sind als bei niedrigen Umlaufzahlen.
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Die Einschalt-Bahnbereiche würden dabei derart festgelegt, dass das
Ende jedes Einschalt-Bahnbereiches bei der für hohe Umlaufzahlen vorgesehenen Betriebsart
mindestens einen 450-Bahnsektor, d.h. mindestens einen Achtel der Länge der ganzen
Umlauf-Bahn, vor der Bahnstelle liegt, bei der das betreffende Krafterzeugungsaggregat
einen Totpunkt hat. Ferner wurde jeder Einschalt-Bahnbereich bei der für hohe Umlaufzahlen
vorgesehenen Betriebsart beendet, bevor der Träger die diejenige Bahnstelle erreicht,
bei der der Einschalt-Bahnbereich für das betreffende Krafterzeugungsaggregat bei
den für den Anlaufbe reich vorgesehenen Umlaufzahlen beendet wird.
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Für die Regelung der Umlaufzahl könnte es je nach der Art der Regelmittel
eventuell zweckmässig sein, den Betriebsartenwechsel gewissermassen hystereseartig
vorzunehmen, d.h. die Betriebsart bei sinkenden Umlaufzahlen bei einer Umlaufzahl
zu wechseln, die niedriger ist als die Umlaufzahl, bei der Betriebsart bei ansteigenden
Umlaufzahlen gewechselt wird. In diesem Fall wären dann gewissermassen drei Umlaufzahl-Bereiche
vorhanden,
wobei im mittleren Umlaufzahl-Bereich je nachdem die Betriebsart des untersten oder
diejenige des obersten Umlaufzahl-Bereiches verwendet würde.
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Es bestände auch noch die Möglichkeit, statt der zwei verschiedenen,
durch die Figuren 7 und 8 veranschaulichten Betriebsarten drei oder mehr verschiedene
Betriebsarten vorzusehen, die verschiedenen, durch Umlaufzahl-Grenzwerte voneinander
getrennten Umlaufzahl-Bereichen zugeordnet würden.
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Mit zunehmender Umlaufzahl könnten dann die Enden der Einschalt-Bahnbereiche,
d.h. die Bahnstellen, bei denen Elektromagnete ausgeschaltet werden, stufenweise
entgegen der Bewegungsrichtung des Trägers versetzt werden. Diese Versetzungen würden
dabei derart erfolgen, dass die Enden der Einschalt-Bahnbereiche im untersten Umlaufzahl-Bereich
unmittelbar beim einen Totpunkt des zugehörigen Krafterzeugungsaggregates oder um
einen verhältnismässig kleinen Bahnabschnitt vor diesem Totpunkt liegen würden.
In den höheren Umlaufzahl-Bereichen würde dann das Ende des Einschalt-Bahnbereiches
sukzessive weiter vom genannten Totpunkt wegverschcben.
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Wenn drei verschiedene Umlaufzahl-Bereiche vorgesehen werden, bestände
beispielsweise auch die Möglichkeit, im untersten Bereich die in der Figur 7 und
im mittleren Bereich die in der Figur 8 veranschaulichte Betriebsart zu verwenden.
Im obersten Bereich könnte man die bereits erwähnte Betriebsart vorsehen, bei der
zwischen aufeinander folgenden Einschalt-Bahnbereichen Lücken vorhanden sind und
beispielsweise jedes Krafterzeugungsaggregat nur noch während eines 600-Sektros
eingeschaltet wäre.
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An sich wäre es sogar möglich, die Enden der Einschalt-Bahnbereiche,
d.h. die Bahnstellen, bei denen die Krafterzeugungsaggregate ausgeschaltet werden,
bei zunehmender Umlauf zahl kontinuierlich entgegen der Bewegungsrichtung des Trägers
zu
verschieben. In diesem Fall wäre dann gewissermassen eine unendlich
grosse Anzahl von Umlaufzahl-Grenzwerten vorhanden, bei deren Über- oder Unterschreitung
die Betriebsart geändert wird. Dementsprechend wäre auch eine unendlich grosse Anzahl
von verschiedenen Betriebsarten vorhanden.
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Wie bereits erwähnt, kann der Magnetfeld-Aufbau beim Einschalten der
Krafterzeugungsaggregate mit einer Verzögerung behaftet sein. Dies kann sich insbesondere
dann auswirken, wenn extrem hohe Umlaufzahlen, beispielsweise 1000 oder mehr Umläufe
pro Minute vorgesehen werden. Insbesondere in solchen Fällen könnte es daher zweckmässig
sein, die Einschalt-Bahnstellen bein Übergang zu hohen Umlaufzahlen entgegen der
Umlaufrichtung zu verschieben. Dabei könnte beispielsweise die Einschalt-Bahnstelle
im oberen Umlaufzahl-Bereich, oder wenn mehr als zwei Umlaufzahl-Bereiche vorgesehen
sind, im obersten Bereich oder in den obersten Bereichen in der Umlaufrichtung gesehen
sogar vor demjenigen Totpunkt liegen, der weiter vom betreffenden Krafterzeugungsaggregat
entfernt ist.
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Anstelle mehrerer separater Plättchen 31 könnte auch ein polygonaler
Block am Träger befestigt werden, der jedem Elektromagnet eine Fläche zuwendet.
Eine andere Möglichkeit bestände darin, die Plättchen 31 durch Permanentmagnete
zu ersetzen. Dies würde ermöglichen mit den Elektromagneten abwechselnd anziehende
und abstossende Kräfte zu erzeugen.
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Es wäre zudem möglich, die Elektromagnete am bewegbaren Träger zu
befestigen und die den Plättchen 31 entsprechenden Teile starr mit dem Gestell zu
verbinden.
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Des weitern könnte man die Elektromagnete der Krafterzeugunsaggregate
derart anordnen, dass ihre magnetischen Achsen rechtwinklig zu der von der Bahn
des Trägers aufgespannten Ebene verlaufen würden. Die Plättchen 31 wären dann dementsprechend
durch
Elemente zu ersetzen, die den Polen der Elektromagnete zugewandte Flächen aufweisen.
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Ferner könnte man Krafterzeugungsaggregate vorsehen, die anstelle
von Elektromagneten Pneumatik- oder Hydraulikzylinder mit Kolben aufweisen. Diese
Zylinder könnten dann analog gesteuert werden wie die Elektromagnete.
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Es bestände auch noch die Möglichkeit, anstelle der drei Leser 71
nur zwei Leser oder mehr als drei Leser vorzusehen. Zudem könnte die Vorrichtung
statt mit induktiven Lesern mit andern berührungslos arbeitenden Lesern, etwa optischen
Iesern, oder sogar mit nicht berührungslos arbeitenden Lesern, etwa Tastschaltern,
ausgerüstet werden. Des weitern könnten die von den Lesern lesbaren Zeichen statt
an der Scheibe einer Kurbel auch direkt am bewegbaren Träger angebracht werden.
Im übrigen könnten die zur Kennzeichnung der Träger-Position dienenden Zeichen ortsfest
am Gestell angebracht und dafür die Leser mit dem Träger unbewegbar angeordnet sein.
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Des weitern könnte die Steuereinrichtung derart modifiziert werden,
dass im Fall, dass die Bewegung des Trägers bei sich im Betriebszustand befindender
Antriebseinrichtung unterbrochen wird und der vorgängig erwähnte Störzustand eintritt,
die Krafterzeugungsaggregate unabhängig von der Position des Trägers zyklisch ein-
und ausgeschaltet werden. Dabei wäre es moglich, entweder immer nur ein Krafterzeugungsaggregat
oder g]eichzeitig zwei solche einzuschalten. Diese zyklische Steuerung sollte dabei
derart erfolgen, dass während jeder Zyklusphase mindestens ein Krafterzeugungsaggregat
ausgeschaltet ist. Die zyklische Zwangsumschaltung würde zudem mit einer konstanten
Frequenz vorweggenommen, die einer verhSltnismässig kleinen Umlaufzahl entspricht.
Die zyklische Zwangsumschaltung könnte beispielsweise mit einer Umlaufzahl erfolgen,
die 2 bis 108 der vorgesehenen, maximalen Umlatfzahl entspricht.
Wenn
der Träger sich wieder bewegt, würde dann wieder auf die normale Betriebsart umgeschaltet,
bei der die Krafterzeugungsaggregate in Abhängigkeit von der Trägerposition gesteuert
werden.
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