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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für eine Rolle
mit einem eingebautem Motor, die mit einer elektromagnetischen Bremse ausgerüstet ist,
welche hauptsächlich
für das
Antreiben eines Bandförderers
verwendet wird.
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In
einer Rolle mit einem eingebautem Motor für einen Förderer wird eine elektrische
Bremse normalerweise dazu verwendet, die Rotation zu stoppen. Bei
diesem Verfahren kann, selbst wenn der Antrieb der Rolle gestoppt
wird, der Förderer
wegen einer externen Kraft noch weiter laufen. In einem anderen
Verfahren wird nur ein elektromagnetisches Ventil verwendet, um
die Rotation der Rolle mechanisch zu stoppen. Dieses Verfahren ist
ebenfalls von einem Problem begleitet; der Bremsbelag verschleißt leicht. Um
derartige Probleme zu vermeiden haben die Erfinder der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zur Verringerung der Reibung des Reibungsteils
in der japanischen Patentanmeldung Nr. 339967/1999 vorgeschlagen,
indem eine elektromagnetische Bremse aktiviert wird, nachdem die
Motorumdrehungszahl sich gesenkt hat.
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Die
Entwicklung von Hochleistungsmagneten in den zurückliegenden Jahren hat zu der
Realisierung von kompakten und drehmomentstarken Motoren geführt. Dies
führte
zu der Entwicklung von kleinen und leistungsstarken Rollen mit eingebauten
Motoren. Wenn eine kleine und mit hoher Leistung versehene Rolle
mit einem eingebautem Motor mit einer elektromagnetischen Bremse
ausgerüstet
ist, besteht das Problem der ungenügenden Bremskraft. Wenn beispielsweise
ein schwer beladenes Förderband
in einer geneigten Linie gestoppt wird, ist es schwierig, den Stoppzustand
aufrechtzuerhalten. Als eine Maßnahme
zur Lösung
dieses Problems muß eine
elektromagnetische Bremse mit einer großen Stoppkraft eingebaut werden.
Eine derartige elektromagnetische Bremse kann durch Verwenden einer starken
Bremsfeder erzielt werden, die den Reibungsteil preßt. Um eine
der artige Bremse zu lösen wird
jedoch für
die elektromagnetische Spule zur Erhöhung der Anziehungskraft der
elektromagnetischen Spule ein elektrischer Strom mit hoher Spannung
benötigt.
Dies verursacht ein weiteres Problem: eine stark erhitzte elektromagnetische
Spule bei Lösen
der Bremse.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuerungsverfahren für eine Rolle
mit eingebautem Motor zu schaffen, wobei eine starke Bremsfeder und
eine elektromagnetische Spule mit einer minimalen Wärmeerzeugung
verwendet wird, wodurch eine Rolle erzielt wird, die mit einem eingebautem
Motor ausgerüstet
ist, die eine elektromagnetische Bremse mit einer starken Stoppkraft
hat.
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Die
Rolle mit einem eingebautem Motor gemäß der vorliegenden Erfindung
ist mit einer elektromagnetischen Bremse ausgerüstet, die wie folgt funktioniert.
Eine Bremsfeder preßt
einen Reibungsteil, um die Bremse in einen Stoppzustand zu versetzen,
ein Laufsignal bewirkt, das eine elektromagnetische Spule gespeist
wird und die Anziehungskraft der elektromagnetischen Spule löscht den
Druck auf den Reibungsteil im Widerstand gegen die Federkraft der
Bremsfeder aus.
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Um
die vorstehende Aufgabe zu lösen
wird bei der vorliegenden Erfindung, wenn die Motorumdrehungszahl
eine gewisse Geschwindigkeit erreicht, die elektromagnetische Spule,
die durch das Laufsignal mit einer konstanten Spannung gespeist
worden ist, in einer kurzen Zeitspanne wiederholt aus- und eingeschaltet.
Dies senkt die mittlere Spannung der elektromagnetischen Spule und
verringert die Hitzeentwicklung der elektromagnetischen Spule.
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Gemäß dem Steuerungsverfahren
für eine Rolle
mit eingebautem Motor gemäß Anspruch
1 wird eine starke Bremsfeder verwendet, um die maximale Bremskraft
in der Rolle, die mit einer elektromagnetischen Bremse ausgerüstet ist,
zu erzielen. Gemäß diesem
Verfahren ist es möglich,
die mittlere Spannung des elektrischen Stroms, der an die elektromagnetische
Bremse zum Lösen
der Bremse angelegt wird, zu halten, daher ist es möglich, die
Wärmeerzeugung
der elektromagnetischen Spule zu reduzieren. Wenn diese Verfahren
an einer Rolle angewandt wird, die mit einem kompakten und leistungsstarken Motor
ausgerüstet
ist, und eine derartige Rolle in einem Bandförderer verwendet wird, der
in beladenem Zustand in einer geneigten Position gestoppt werden muss,
kann ein derartiger Bandförderer
sicher in der gestoppten Position gehalten werden.
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Gemäß der Erfindung
wie im Patentanspruch 2 beschrieben, werden die Bremsteile nicht
in einem schwer beladenen Zustand mit hoher Umdrehungszahl aktiviert.
Stattdessen wird die Bremse beaufschlagt, nachdem die Rotation der
Rolle auf ein gewissen Grad vermindert worden ist. So kann der Verschleiß der Bremse
wirksam verhindert werden.
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[Ausführungsformen der Erfindung]
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Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden
Figuren beschrieben.
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1 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt
eines Beispiels einer Rolle mit einem eingebautem Motor.
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2 zeigt eine Ansicht im
Längsschnitt
einer elektromagnetischen Bremse, die in einer Rolle mit einem eingebautem
Motor verwendet wird, zur Veranschaulichung der relativen Positionen
der elektromagnetischen Spule und der elektromagnetischen Platte.
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3 ist ein Zeitablaufplan
zur Veranschaulichung der Arbeitsbedingung eines bürstenlosen Motors
und der Zeitschaltung für
die Steuerung der Stromversorgung der elektromagnetischen Spule.
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- 1
- Außenrohr
- 2
- bürstenloser
Motor
- 2a
- Rotorwelle
- 2b
- Ausgangsteil
- 3
- Reduktionsgetriebe
- 4
- feststehende
Achse
- 5
- Lager
- 6
- feststehendes
Rohr
- 7
- elektromagnetische
Bremse
- 8
- innere
Scheibe
- 9
- äußere Scheibe
- 10
- elektromagnetische
Platte
- 11
- Bremsfeder
- 12
- elektromagnetische
Spule
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1 zeigt eine Ansicht im Längsschnitt
eines Beispiels einer Rolle mit einem eingebautem Motor. Diese Rolle
hat einen bürstenlosen
Motor 2 im Inneren ihres Außenrohres 1 eingebaut.
Die Rotation der Rotationswelle 2a des bürstenlosen
Motors 2 wird von einem Ausgangsteil 2b über ein
Reduktionsgetriebe 3 auf das Außenrohr 1 übertragen.
Die Rolle ist über
feststehende Achsen 4 an dem Bandförderer befestigt. Das Außenrohr 1,
dass an die Rotorwelle 2a angelenkt ist, dreht um die feststehenden
Achsen 4. Zwischen dem Außenrohr 1 und den
feststehenden Achsen 4 sind Lager 5 vorgesehen,
um die Rotation ruhig zu gestalten. Im Inneren des Außenrohres 1 ist
ein feststehendes Rohr 6 vorgesehen, das mit einer elektromagnetischen
Bremse 7 ausgerüstet ist,
um die Rotation der Rotorwelle 2a physikalisch zu stoppen.
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1 zeigt auch eine vergrößerte Ansicht der
elektromagnetischen Bremse 7 im Inneren der Rolle. Die
elektromagnetische Bremse 7 ist an dem Ende der Rotorwelle 2a mit
einer inneren Scheibe 8 ausgerüstet, die ein Reibungsteil
ist. Die innere Scheibe 8 ist zwischen einer äußeren Scheibe 9,
die ein feststehender Teil ist und einer elektromagnetischen Platte 10 angeordnet,
die in Axialrichtung frei bewegbar ist. Die elektromagnetische Platte 10 wird durch
eine Bremsfeder 11 gegen die innere Scheibe 8,
das heißt
den Reibungsteil, gepreßt.
Zu diesem Zeitpunkt wird die innere Scheibe 8 zwischen
der äußeren Scheibe 9 und
der elektromagnetischen Platte 10 gepreßt, wodurch der Bremszustand
aufrechterhalten wird.
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Die
axialbewegbare, elektromagnetische Platte 10 kann an eine
elektromagnetische Spule 12 der elektromagnetischen Bremse 7 angezogen
werden, um die Bremse zu lösen.
Wenn die elektromagnetische Spule 12 nicht gespeist wird,
wird die elektromagnetische Platte 10 gegen die innere
Scheibe 8 mittels der Federkraft der Feder 11 gepreßt, wodurch der
Bremszustand aufrechterhalten wird. Wenn die elektromagnetische
Spule 12 gespeist wird und eine magnetische Anziehungskraft
erzeugt, wird die elektromagnetische Platte 10, die gegen
die innere Scheibe 8 gepreßt wird, gegen die Federkraft
der Feder 11 an die elektromagnetische Spule 12 angezogen
und der Bremszustand wird gelöst.
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3 zeigt die Arbeitsbedingungen
des bürstenlosen
Motors und den Zeitablaufplan zur Steuerung der elektrischen Last
für die
elektromagnetische Spule 12. 3(a) zeigt
den Zustand, in welchem der bürstenlose
Motor gespeist wird. 3(b) zeigt
den Rotationsimpuls des bürstenlosen Motors,
der durch den Motortreiber detektiert wird. 3(c) zeigt den Steuerungszustand für den Eingang
an der elektromagnetischen Spule. Wenn dem bürstenlosen Motor keine Elektrizität zugeführt wird, ist
die elektromagnetische Spule nicht gespeist. Zu diesem Zeitpunkt
arbeitet die elektromagnetische Bremse an der Rolle und der Motorimpuls
ist gestoppt.
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Wenn
der Motor zu einem Zeitpunkt A eingeschaltet wird, wird die elektromagnetische
Spule gespeist, löst
die elektromagnetische Bremse. Dann beginnt der bürstenlose
Motor zu drehen und erreicht zum Zeitpunkt B eine gewisse hohe Umdrehungszahl.
Zwischen den Zeitpunkten A und B wird eine konstante Spannung kontinuierlich
an die elektromagnetische Spule angelegt. Wenn die Umdrehungszahl
des bürstenlosen
Motors eine gewisse Höhe
erreicht, wird die elektromagnetische Spule für eine kurze Zeitspanne wiederholt
aus- und eingeschaltet, wodurch der Zustand aufrechterhalten wird,
in welchem die elektromagnetische Bremse gelöst ist.
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Um
den Motor zu stoppen, wird der Motor zum Zeitpunkt C ausgeschaltet.
Dadurch wird die Rotation des Motors gebremst. Zum Zeitpunkt D,
wenn die Umdrehungszahl des Motors auf eine gewisse Höhe reduziert
ist, wird die elektromagnetische Spule ausgeschaltet, wodurch die
elektromagnetische Bremse aktiviert wird. Dies stoppt den Motor
vollständig (Zeitpunkt
E) und die Rolle hält
den Zustand aufrecht, in welchem die elektromagnetische Bremse wirkt.
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Gemäß dem Steuerungsverfahren
der vorliegenden Erfindung wird, wenn der Motor eingeschaltet ist,
ein elektrischer Strom mit einer gewissen Spannung an die elektromagnetische
Spule angelegt, und wenn die Motorumdrehungszahl eine gewisse Höhe erreicht,
wird der elektrische Strom an die elektromagnetische Spule in einer
kurzen Zeitspanne wiederholt aus- und eingeschaltet. Unter Verwendung
dieses Verfahrens ist es möglich,
die mittlere Spannung des elektrischen Stroms an die elektromagnetische
Spule in einem fortlaufenden Betrieb des bürstenlosen Motors zu senken
und die Wärmeerzeugung
der elektromagnetischen Spule zu verringern. Anders ausgedrückt, selbst
wenn eine stärke Bremsfeder 11 verwendet
wird. um die Bremskraft zu erhöhen,
ist es möglich,
die mittlere Spannung des elektrischen Stroms an die elektromagnetische
Spule in einem kontinuierlichen Betrieb unter einem zulässigen Wärmeerzeugungswert
zu halten.
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Der
Grund dafür,
dass die elektromagnetische Bremse gelöst bleibt, wenn der elektrische Strom
der elektromagnetischen Spule in Impulsen zugeführt wird, wodurch die mittlere
Spannung reduziert wird, wird nun unter Bezugnahme auf die 2 erläutert. 2 zeigt die relativen Positionen der elektromagnetischen
Spule 12 und der elektromagnetischen Platte 10. 2(a) zeigt den Zustand,
in welchem kein elektrischer Strom an die elektromagnetische Spule 12 angelegt
ist und die Bremse im Einsatz ist. 2(b) zeigt
den Zustand, in welchem elektrischer Strom an die elektromagnetische
Platte 10 angelegt ist und die Bremse gelöst ist.
In 2(a) wird die elektromagnetische
Platte 10 durch die Bremsfeder 11 gegen die innere
Scheibe 8 gedrückt. In
diesem Zustand besteht zwischen der elektromagnetischen Spule 12 und
der magnetisch anziehbaren Fläche
ein Spalt von X. Um die elektromagnetische Platte 10 gegen
die Federkraft der Bremsfeder 11 anzuziehen, muss ein elektrischer
Strom mit einer hohen Spannung an die elektromagnetische Spule angelegt
werden, um eine große
magnetische Anziehungskraft zu erzielen. Im Gegensatz hierzu ist, wenn
die elektromagnetische Spule 10 an der magnetisch anziehbaren
Oberfläche
der elektromagnetischen Spule 12 anhaftet kein Spalt vorhanden.
In diesem Zustand ist es möglich,
die Haftung, die stark genug ist, um der Federkraft der Bremsfeder
zu widerstehen, durch die Erregung mit einer relativ niedrigen Spannung
aufrecht zu erhalten.
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Die
Spannung die für
die elektromagnetische Spule 12 notwendig ist, um die Bremse
aus dem Bremszustand zu lösen
und die Spannung die für
die elektromagnetische Spule 12 notwendig ist, um den Zustand
aufrechtzuerhalten, in welchem die Bremse gelöst ist, variiert gemäß der spezifischen
Gestaltung der entsprechenden Komponenten. Bei einem von den Erfindern
der vorliegenden Erfindung durchgeführten Experiment konnte der
Zustand, in welchem die Bremse gelöst ist (der Zustand, in welchem
die elektromagnetische Platte angezogen ist) bei einer Spannung
aufrechterhalten werden, die weniger als ein Drittel derjenigen
Spannung war, welche für
das Lösen
der Bremse aus dem Bremszustand notwendig war. Dem gemäß kann das
Verhältnis
zwischen der "EIN"-Zeit und der "AUS"-Zeit der Impulse des elektrischen Stroms
an der elektromagnetischen Spule auf einen Wert irgendwo zwischen
1 : 1 oder 1: 2 gesetzt sein.
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Um
den Motor in dem in der 3 gezeigten Steuerungsverfahren
zu stoppen, wird selbst nach dem der Motor zum Zeitpunkt C ausgeschaltet
worden ist, ein elektrischer Strom weiterhin der elektromagnetischen
Spule zugeführt.
Der elektrische Strom der elektromagnetischen Spule stoppt nur zu einem
Zeitpunkt D, wenn die Umdrehungszahl des Motors unter eine gewisse
Höhe gefallen
ist. Dieses Verfahren hat die Auswirkung, das verhindert wird, das
auf die innere Scheibe 8 eine große Reibungskraft wirkt und
bewirkt die Verlängerung
der Lebensdauer der Rolle mit dem eingebautem Motor, indem der Verschleiß der inneren
Scheibe, die ein Reibungsteil ist, minimiert wird.