DE4122286A1

DE4122286A1 - Operating magnetically driven vibratory conveyor - by selecting vibration amplitude of two-mass spring system to give min. airgap during operation

Info

Publication number: DE4122286A1
Application number: DE19914122286
Authority: DE
Inventors: Gerd Fechner; Bernhard Dipl Ing Schreiner; Wolfgang Dipl Ing Steuer; Rudolf Ing Grad Rauscher
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1991-07-05
Publication date: 1993-01-14

Abstract

The free mass vibrates with a free mass vibration width, and the sum of the two vibrations forms the total vibration amplitude, and the total vibration amplitude including a min. air gap determines the size of the air gap. The total vibration amplitufe is selected and regulated, so that the min. air gap assumes the smallest possible value. An electromagntic vibration pick-up comprising aninduction system and a permanent magnet is provided, for determining the total vibration amplitude. The induction system or the permanent magnet is connected to the working side of the vibratory drive, and the other part of the vibration pick-up is positioned at the free side. The signal given by the vibration pick-up is supplied as an acutal value to a regulating circuit which regulates the power supply of the electro-magnets of the vibration drive depending on the regulating deviation. ADVANTAGE - Max. efficiency is achieved.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines magnetisch angetriebenen Schwingfördergerätes, das als Zweimassen-Schwingungssystem mit einer Arbeitsmasse auf der Arbeitsseite und einer Freimasse auf der Freiseite ausgelegt ist, wobei die Arbeitsmasse mit der Nutzschwingbreite und die Freimasse mit der Freischwingbreite schwingt, deren Summe die Gesamtschwingbreite bildet und die Gesamtschwingbreite zuzüglich eines Mindestluftspaltes δ min die Größe des Luftspaltes bestimmt.The invention relates to a method for operating a magnet driven vibratory conveyor, which acts as a two-mass vibration system with a working mass on the working side and a free mass on the Free side is designed, the working mass with the Effective swing width and the free mass swings with the free swing width, the sum of which forms the total range and the total range plus a minimum air gap δ min the size of the air gap certainly.

Ein derartiges Zweimassen-Schwingungssystem ist in der Firmenzeitschrift "Grundbegriffe der Schwing-Fördertechnik", AEG-Telefunken, Energie und Industrietechnik, beschrieben. Magnetische Schwingantriebe sind Feder- Masse-Systeme, die stets die Resonanz des Schwingungssystems ausnutzen. Das System weist eine Eigenfrequenz fe auf und wird mit einer von dem Magnetantrieb erzeugten Arbeitsfrequenz fa betrieben. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ändert sich die Schwingbreite des Systems in Abhängigkeit von dem aus der Antriebsfrequenz und der Eigenfrequenz gebildeten Quotienten. Die beiden gegeneinander schwingenden Massen des Zweimassen-Schwingungssystems werden als Arbeitsmasse und als Freimasse bezeichnet, die durch Federn schwingfähig miteinander verbunden sind. Zum Antrieb des Schwingfördergerätes dient in der Regel ein aus Anker und Schwingmagnet bestehender Magnetantrieb, wobei das Nutzgerät mit dem Schwingmagneten verbunden ist. Die Freimasse wird durch die Masse des Ankers und die Arbeitsmasse durch die Summe der Massen aus dem Schwingmagneten und dem Nutzgerät gebildet. Such a two-mass vibration system is described in the company magazine "Basic Terms of Vibratory Conveying Technology", AEG-Telefunken, Energy and Industrial Technology. Magnetic vibratory drives are spring-mass systems that always take advantage of the resonance of the vibration system. The system has a natural frequency fe and is operated at an operating frequency fa generated by the magnetic drive. As can be seen from FIG. 2, the vibration range of the system changes depending on the quotient formed from the drive frequency and the natural frequency. The two masses of the two-mass vibration system that vibrate against each other are called the working mass and the free mass, which are connected to each other by springs so that they can vibrate. A magnetic drive consisting of armature and vibrating magnet is generally used to drive the vibrating conveyor device, the utility device being connected to the vibrating magnet. The free mass is formed by the mass of the armature and the working mass by the sum of the masses of the oscillating magnet and the useful device.

Dementsprechend spricht man auch von der Freiseite und der Arbeitsseite des Zweimassen-Schwingungssystems.Accordingly, one speaks of the free side and the work side of the two-mass vibration system.

Die Eigen- bzw. Resonanzfrequenz fe verschiebt sich mit zunehmender Masse des Zweimassen-Schwingungssystems zu kleineren Werten hin. In Abhängigkeit von der Antriebsfrequenz fa wird die Resonanzkurve gemäß Fig. 2 durchlaufen, die um so flacher verläuft, je grösser die Dämpfung ist. Ein Betrieb des Schwingfördergerätes im Resonanzbereich ist hinsichtlich der Schwingungsamplitude um so kritischer bzw. labiler, je geringer die Dämpfung ist. Andererseits wird eine möglichst geringe Dämpfung angestrebt, um die Verlustleistung gering zu halten. Der Arbeitspunkt wird daher auf den linken oder rechten Zweig der Resonanzkurve gelegt.The natural or resonant frequency fe shifts to smaller values with increasing mass of the two-mass vibration system. Depending on the drive frequency fa, the resonance curve according to FIG. 2 is run through, which is flatter the greater the damping. Operation of the vibratory conveyor in the resonance range is more critical or unstable with regard to the vibration amplitude, the lower the damping. On the other hand, the lowest possible damping is aimed at in order to keep the power loss low. The operating point is therefore placed on the left or right branch of the resonance curve.

Prinzipiell sind zwei Betriebsarten des Schwingfördergerätes möglich, nämlich der überkritische Betrieb und der unterkritische Betrieb. Beim überkritischen Betrieb ist die Eigenfrequenz kleiner als die Antriebsfrequenz, wobei die Antriebsfrequenz als konstanter Wert angenommen wird. Durch Erhöhung der Fördergutbelastung wird die Dämpfung erhöht und die Schwingungsamplitude vermindert sich.In principle, two operating modes of the vibratory conveyor are possible, namely the supercritical operation and the subcritical operation. At the supercritical operation, the natural frequency is smaller than that Drive frequency, where the drive frequency is a constant value Is accepted. The damping is increased by increasing the load on the conveyed goods increases and the vibration amplitude decreases.

Beim unterkritischen Betrieb ist die Eigenfrequenz größer als die Antriebsfrequenz. Mit zunehmender Dämpfung findet hier jedoch eine Verringerung der Schwingungsamplitude statt. Es läßt sich zeigen, daß eine Erhöhung der Amplitude und die Dämpfung einander entgegenwirken, was zu einer Stabilisierung des Betriebs führt.In subcritical operation, the natural frequency is higher than that Drive frequency. With increasing damping, however, there is Reduction of the vibration amplitude instead. It can be shown that an increase in the amplitude and the damping counteract each other, which leads to a stabilization of the operation.

Es wird an anderer Stelle noch darauf eingegangen, daß man bestrebt ist, ein Schwingfördergerät mit konstanter Amplitude zu betreiben. Da, wie bereits erläutert, die Amplitude von der Nutzlast abhängt, wird der Magnetantrieb einer derartigen Regelung unterworfen, daß unabhängig von der Nutzlast eine vorbestimmte Soll-Amplitude eingeregelt wird. Andererseits soll ein guter Wirkungsgrad erreicht werden, der um so größer ist, je näher der Arbeitspunkt an der Resonanzstelle liegt. In diesem Fall ist jedoch ein größerer Regelaufwand erforderlich, um ein Überschwingen des Systems zu vermeiden, das gegebenenfalls zu einem Zusammenschlagen von Kern und Anker im Luftspalt und damit zur Zerstörung des Magnetantriebs führen kann. Elsewhere it is discussed that efforts are made is to operate a vibratory conveyor with a constant amplitude. There, As already explained, the amplitude depends on the payload Magnetic drive subjected to such a regulation that regardless of the payload is adjusted to a predetermined target amplitude. On the other hand, a good level of efficiency should be achieved is greater the closer the working point is to the resonance point. In In this case, however, a greater amount of control is required in order to Avoid overshoot of the system, which may result in a Beating the core and anchor in the air gap and thus to Destruction of the magnetic drive can result.

Bei dem Verfahren zum Betreiben eines Schwingfördergerätes gemäß der DE-OS 38 13 387 ist es zur Vermeidung des Überschwingens bei einem hohen Wirkungsgrad bekannt, das Schwingfördergerät derart zu betreiben, daß die Eigenfrequenz ohne Fördergutbelastung so gewählt und eingestellt wird, dass sich bei Fördergutbelastung die Eigenfrequenz unter zunehmender Dämpfung ändert und bei maximaler Fördergutbelastung etwa gleich der Antriebsfrequenz ist. Dieses Verfahren läßt sich bei guter Effektivität in einfacher Weise durchführen.In the method for operating a vibratory conveyor according to the DE-OS 38 13 387 it is to avoid overshoot at a high Efficiency known to operate the vibratory conveyor such that the natural frequency is selected and set in this way without loading the material to be conveyed is that the natural frequency is below increasing damping changes and at maximum load on the conveyed goods is equal to the drive frequency. This process can be done with good Carry out effectiveness in a simple way.

Bei der Schwingungsbewegung des Zweimassen-Schwingungssystems schwingt die Arbeitsmasse mit der Nutzschwingbreite und die Freimasse mit der Freischwingbreite, wobei die Summe dieser beiden Schwingbreiten die Gesamtschwingbreite bildet. Um ein Zusammenschlagen von Anker und Kern mit Sicherheit zu vermeiden, muß der Luftspalt, in dem die Arbeits- und die Freimasse schwingen können, größer als die Gesamtschwingbreite sein. Aus Gründen der Betriebssicherheit wird ein Mindestluftspalt δ min vorgesehen, so daß sich der Luftspalt dann aus der Summe der Gesamtschwingbreite und dem Mindestluftspalt ergibt. Der erreichbare Wirkungsgrad ist um so größer, je kleiner der Mindestluftspalt gehalten werden kann.The oscillation movement of the dual mass oscillation system vibrates the working mass with the effective swing width and the free mass with the Free swing width, the sum of these two swing widths the Total vibration range forms. To knock anchor and core together To avoid with certainty, the air gap in which the working and the free mass can swing, larger than the total swing width be. For reasons of operational safety, a minimum air gap δ min provided so that the air gap is then the sum of the Total vibration range and the minimum air gap results. The attainable The smaller the minimum air gap, the greater the efficiency can be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines magnetisch angetriebenen Schwingfördergerätes anzugeben, mit dem ohne Betriebsstörungen ein so geringer Mindestluftspalt δ min eingestellt werden kann, daß sich ein maximaler Wirkungsgrad für den Betrieb ergibt.The invention has for its object a method for operating to specify a magnetically driven vibratory conveyor with which such a minimal air gap δ min can be set that a maximum efficiency for the Operation results.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Gesamtschwingbreite so gewählt und eingeregelt wird, daß der Mindestluftspalt δ min während des Betriebs den kleinstmöglichen Wert annimmt.This object is achieved according to the invention in that the Total range is chosen and adjusted so that the Minimum air gap δ min during operation the smallest possible value assumes.

Auf diese Weise kann mit einem geringen Regelaufwand ein Zusammenschlagen von Anker und Kern vermieden werden, wobei gleichzeitig ein maximaler Wirkungsgrad erzielt wird.In this way, a simple control effort can be made Beating anchor and core can be avoided, while at the same time maximum efficiency is achieved.

Das Wesen der Erfindung soll anhand einiger in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.The essence of the invention is illustrated by some in the figures Exemplary embodiments are explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1a den schematischen Aufbau eines Zweimassen-Schwingungssystems mit der Beschaltung zum Betrieb des Elektromagneten; Fig 1a shows the schematic structure of a two-mass vibration system with the circuitry for operating the electromagnet.

Fig. 1b das Zweimassen-Schwingungssystem am inneren Umkehrpunkt; Figure 1b shows the two-mass vibration system at the inner reversal point.

Fig. 1c das Zweimassen-Schwingungssystem im äußeren Umkehrpunkt; FIG. 1c, the two-mass vibration system in the outer turning point;

Fig. 2 den typischen Verlauf einer Resonanzkurve und Fig. 2 shows the typical course of a resonance curve and

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Verlaufs der Schwingungs amplitude in Abhängigkeit von Spannung, Frequenz und Belastung. Fig. 3 is a schematic representation of the course of the vibration amplitude as a function of voltage, frequency and load.

In Fig. 1a sind die Freiseite und die Arbeitsseite des Zweimassen- Schwingungssystems über Federn 5 miteinander gekoppelt. Die Freimasse besteht aus dem Anker 2 des Magnetsystems und einem abgleichbaren Zusatzgewicht 1. Auf der Arbeitsseite befindet sich der mit einer Wicklung versehene Kern 3 des Magnetsystems, der so ausgerichtet ist, daß die Polflächen des Kerns etwa parallel zu dem Anker 2 verlaufen. Der Kern 3 ist üblicherweise mittels Gießharz in einem Gehäuse vergossen. Dieser arbeitsseitige Anteil des Magnetsystems ist in Fig. 1a mit 4 bezeichnet. Mit 6 ist schematisch das Nutzgerät angedeutet, während 7 die Last des Nutzgerätes darstellt. Die Anteile 4, 6 und 7 bestimmen die Arbeitsmasse mA des Zweimassen-Schwingungssystems, während die Freimasse in der Figur mit mF bezeichnet ist.In Fig. 1a, the free side and the working side of the dual mass vibration system are coupled to one another via springs 5 . The free mass consists of the armature 2 of the magnet system and an adjustable additional weight 1 . On the working side there is the core 3 of the magnet system which is provided with a winding and is oriented such that the pole faces of the core run approximately parallel to the armature 2 . The core 3 is usually cast in a housing by means of casting resin. This working part of the magnet system is designated by 4 in FIG. 1a. 6 schematically indicates the useful device, while 7 represents the load of the useful device. The proportions 4 , 6 and 7 determine the working mass mA of the two-mass vibration system, while the free mass in the figure is denoted by mF.

An der Freiseite und der Arbeitsseite ist ferner ein elektromagnetischer Schwingungsaufnehmer 8 vorgesehen, um die Schwingungsamplitude zu erfassen, indem in dem Schwingungsaufnehmer ein amplitudenabhängiges Wechselspannungssignal erzeugt wird. Die Stromversorgung des bewickelten Kerns 3 erfolgt über eine Regeleinrichtung 9, die zur Einregelung einer Soll-Amplitude mit der von dem Schwingungsaufnehmer 8 erzeugten Wechselspannung beaufschlagt wird.An electromagnetic vibration sensor 8 is also provided on the free side and the working side in order to detect the vibration amplitude by generating an amplitude-dependent AC voltage signal in the vibration sensor. The wound core 3 is supplied with power via a control device 9 which is acted upon by the alternating voltage generated by the vibration sensor 8 in order to regulate a desired amplitude.

In Fig. 1a ist das Zweimassen-Schwingungssystem im Ruhezustand dargestellt. Der Abstand zwischen der Arbeitsseite und der Freiseite wird durch den Ruheluftspalt bestimmt. Fig. 1b zeigt das Zweimassen- Schwingungssystem am inneren Umkehrpunkt. Der Luftspalt wird in diesem Fall durch den einstellbaren Mindestluftspalt δ min bestimmt. In Fig. 1c ist das Zweimassen-Schwingungssystem am äußeren Umkehrpunkt dargestellt. Im Betrieb erfolgt die Schwingung mit einer Amplitude in dem durch die Fig. 1b und 1c vorgegebenen Bereich. In Fig. 1a, the two-mass vibration system is shown in the idle state. The distance between the working side and the free side is determined by the idle air gap. Fig. 1b shows the two-mass vibration system at the inner turning point. In this case, the air gap is determined by the adjustable minimum air gap δ min. In Fig. 1c, the two-mass vibration system is shown at the outer turning point. In operation, the oscillation takes place with an amplitude in the range specified by FIGS. 1b and 1c.

Die Regelung ist so aufgelegt, daß ohne Zusammenschlagen von Anker und Kern sich ein möglichst geringer Mindestluftspalt δ min einstellen läßt.The regulation is designed so that without knocking anchor and The minimum air gap δ min should be as small as possible leaves.

Die Wirkungsweise des Verfahrens läßt sich anhand von Fig. 3 erläutern. Der Mindestluftspalt δ min wird mit Hilfe einer Regeleinrichtung nicht unterschritten, wenn sich die Störgrößen Spannung, Frequenz und Belastung ändern.The mode of operation of the method can be explained with reference to FIG. 3. With the aid of a control device, the minimum air gap δ min is not undershot if the disturbance variables voltage, frequency and load change.

Claims

1. A method for operating a magnetically driven vibratory conveyor, which is designed as a two-mass vibration system with a working mass ( 4 ) on the working side and a free mass ( 2 , 1 ) on the free side, the working mass ( 4 ) with the effective vibration range and the free mass vibrates with the free mass range, the sum of which forms the total range and the total range plus a minimum air gap (δ min) determines the size of the air gap, characterized in that the total range is selected and adjusted so that the minimum air gap (δ min) is the smallest possible during operation Assumes value.

2. The method according to claim 1, characterized, that the size of the minimum air gap to a value of 5 to 8% the total vibration range is set.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the minimum air gap by the time constant of the control loop is determined.

4. Arrangement for performing the method according to one of claims 1 to 3, characterized, that an electromagnetic to record the total vibration range Vibration sensor from an induction system and one Permanent magnet is provided that the induction system or Permanent magnet connected to the working side of the vibratory drive and the other part of the vibration sensor on the free side is positioned that that emitted by the vibration sensor Signal as an actual value is fed to a control loop, which in Depending on the control deviation, the energy supply of the Electromagnets of the vibratory drive regulates.