DE69026711T2

DE69026711T2 - Inverter-geregelte vorrichtung zum transport und messen von gegenständen

Info

Publication number: DE69026711T2
Application number: DE69026711T
Authority: DE
Inventors: Hideya Fujimoto; Kazuhiko Horikoshi; Kunio Kikuchi; Osamu Tanaka; Fumihiro Tsukasa
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 1989-12-15
Filing date: 1990-12-15
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2010-12-16
Also published as: DE69026711D1; KR920701796A; AU631039B2; AU6902391A; EP0458974B1; EP0458974A4; EP0458974A1; US5359154A; WO1991009463A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Transport/Meßvorrichtung und speziell eine wechselrichtergesteuerte Transport/Wiegevorrichtung des Typs, der zweckmäßig bei einer Wiege/Sortiermaschine anwendbar ist, die imstande ist, Gegenstände automatisch zu wiegen, während sie sie gleichzeitig fördert und in Abhängigkeit von den für die Gegenstände erhaltenen Gewichtsdaten sortiert.
Es ist wohlbekannt, daß es Systeme zur Verwendung in verschiedenen Fertigungsstraßen mit integrierten Wiege/Sortiermaschinen (sogenannte Prüfautomaten) gibt, um Gegenstände (Werkstücke) automatisch zu wiegen, während sie gleichzeitig gefördert werden, und um sie in Abhängigkeit von den für die Gegenstände erhaltenen Gewichtsdaten zu sortieren.
Die britische Patentschrift GB-A-2 214 646, die zur Bildung des Oberbegriffs von Anspruch 1 herangezogen wurde, zeigt eine Transport- und Meßvorrichtung Ein erster Zuführförderer ist angeordnet, um einem zweiten, nach oben schräg verlaufenden Förderer Gegenstände zuzuführen. Der zweite Förderer überführt die zu wiegenden Gegenstände zu einer Wiegeeinrichtung, wonach die Gegenstände zu einem dritten, nach unten geneigten Förderer überführt werden. Der Drehantrieb des ersten und des zweiten Förderers sowie der Wiegeeinrichtung erfolgt durch spannungsgesteuerte Wechselstrommotoren.
Einige der Grundanforderungen an solche Systeme beinhalten hohe Geschwindigkeit, erhöhte Präzision und verbesserte Zuverlässigkeit.
Eine Wiege/Sortiermaschine dieses Typs weist normalerweise als Hauptkomponenten eine Reihe von Förderern auf, die einen Zuführförderer, einen Wiegeförderer und einen Sortierförderer einschließen. Diese Förderer müssen geringe Größe, Robustheit, hohes Drehmoment und Stabilität insbesondere in bezug auf das Fördererantriebs/Steuersystem einschließlich des Motors haben, um den obigen Anforderungen an die Maschine zu genügen.
Es ist eine anerkannte Tatsache, daß sämtliche Förderer von herkömmlichen Wiege/Sortiermaschinen die obigen Anforderungen nicht erfüllen.
Einige der Gründe hierfür werden nachstehend erörtert.
Fig. 36A der beigefügten Zeichnungen zeigt die Konfiguration einer herkömmlichen Wiege/Sortiermaschine, wobei 1 einen Zuführförderer bezeichnet, der von einem Motor M1 mit einer gegebenen Geschwindigkeit angetrieben wird, um die darauf abgelegten Gegenstände mit einer erforderlichen Rate unter Steuerung durch eine Steuereinheit 2 zu bewegen.
3 bezeichnet einen Wiegeförderer, um die von dem Zuführförderer 1 zugeführten Gegenstände W zu wiegen, während sie gleichzeitig weiterbewegt werden, wobei dieser Förderer ebenfalls mit einer gegebenen Geschwindigkeit von einem Motor M2 angetrieben wird, um die darauf befindlichen Gegenstände mit einer erforderlichen Rate unter Steuerung durch eine Steuereinheit 5 zu bewegen.
6 ist ein Sensor zum Erfassen eines Gegenstands W, der auf den Wiegeförderer 3 überführt wird, und 7 ist eine Sortierschaltung, die den Gegenstand W einer bestimmten Gruppe von Gegenständen zuordnet, indem sie nach Ablauf eines gegebenen Zeitraums seit der Überführung des Gegenstands auf den Wiegeförderer 3 oder eines Zeitraums, der erforderlich ist, um ein stabilisiertes Gewichtssignal für den Gegenstand zu erhalten, ein Sortiersignal abgibt.
8 ist ein Sortierförderer, um den von dem Wiegeförderer kommenden Gegenstand W einer bestimmten Route zuzuordnen, die dem hierfür abgegebenen Sortiersignal entspricht, und ihn zu veranlassen, von einer Führungseinrichtung 9 abtransportiert zu werden, die nach Maßgabe des Sortiersignals betätigt wird. Beispielsweise können die zu wiegenden Gegenstände W in drei verschiedene Gruppen unterteilt sein und an den Enden von drei verschiedenen Routen gesammelt werden.
Ebenso wie die beiden anderen Förderer wird der Sortierförderer 8 von einem Motor 3 mit einer gegebenen Geschwindigkeit angetrieben, um die darauf befindlichen Gegenstände mit einer erforderlichen Rate unter Steuerung durch eine Steuereinheit 10 zu bewegen.
Die drei Motoren M1, M2 und M3, die zum Treiben der jeweiligen Förderer verwendet werden sollen, sind bürstenlose Einphasen-Induktionsmotoren, die mit kleinen Abmessungen realisierbar sind und über lange Zeit im Dauerbetrieb arbeiten können. Die Drehzahl der Motoren M1, M2 und M3 kann modifiziert werden, indem der Pegel der Speisespannung, die ihnen zugeführt wird, durch die jeweiligen Steuereinheiten 2, 5 und 10 geändert wird.
Die drei Förderer werden normalerweise mit derselben Geschwindigkeit betrieben, um dadurch die Schwingungen zu minimieren, die in der Maschine erzeugt werden können und den Betrieb des Wiegeförderers 3 sowie die Dauer, die benötigt wird, damit der Förderer einen Gegenstand empfängt und ihn wiegt, nachteilig beeinflussen können.
Der Gegenstand, der auf den Zuführförderer 1 gebracht wird, wird daher mit einer vorbestimmten Konstantgeschwindigkeit zu dem Wiegeförderer bewegt, dort gewogen und dann nach Gewicht sortiert, während er gleichzeitig von dem Wiegeort wegbewegt wird.
Der von dem Wiegeförderer 3 auf den Sortierförderer 8 überführte Gegenstand wird durch das für ihn erzeugte Sortiersignal zu seiner richtigen Entnahmeposition geführt und dann weiter zur nächsten Stufe der Fertigungsstraße abtransportiert.
Eine Wiege/Sortiermaschine des oben beschriebenen Typs, die eine Vielzahl von Förderern aufweist, die so gesteuert werden müssen, daß sie mit derselben Geschwindigkeit betrieben werden, ist jedoch mit dem Problem behaftet, daß sämtliche Förderer immer dann in bezug auf Geschwindigkeit neu eingestellt werden müssen, wenn die Maschine Gegenstände eines Typs zu handhaben hat, der von dem vorher gehandhabten verschieden ist.
Als Lösung dieses Problems kann jeder der Steuereinheiten 2, 5 und 10 ein identisches Steuersignal zugeführt werden, so daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Förderer gemeinsam gesteuert wird, indem sämtlichen Motoren M1, M2 und M3 eine identische Spannung zugeführt wird. Aber eine solche Lösung ist vollkommen unwirksam, wenn die Motoren unterschiedliche Betriebsmerkmale einschließlich der Übersetzungsverhältnisse haben oder wenn die auf die Gesamtmaschine von den Förderern aufgebrachten Belastungen signifikant voneinander verschieden sind.
Eine Steuereinheit des oben beschriebenen Typs zur Steuerung der Betriebsgeschwindigkeit der Förderer durch Ändern der an die Antriebsmotoren angelegten Spannungen verlangt normaler weise einen hohen Aufwand für die Feinregelung der Geschwindigkeit, da sonst die Motoren nicht mit exakt derselben und identischen Geschwindigkeit betrieben werden würden.
Die Sortiergeschwindigkeit und damit die Geschwindigkeit der Förderer einer Wiege/Sortiermaschine des oben beschriebenen Typs müssen herabgesetzt werden, wenn die Strecke für die zum Sortieren zu transportierenden Gegenstände lang ist.
Eine Wiege/Sortiermaschine, deren Förderergeschwindigkeit durch Ändern der daran angelegten Spannung gesteuert wird, weist jedoch das Problem eines verringerten Drehmoments jedes der Motoren M1, M2 und M3 auf, wenn die daran angelegte Spannung verringert wird, um die Geschwindigkeit des Förderers, für den sie zuständig ist, zu senken; dieses Problem tritt beim Sortieren schwerer Gegenstände auf.
Elektromotoren werden nun nicht nur für Förderer des oben beschriebenen Typs, sondern auch für solche Förderer verwendet, die in Fertigungsstraßen für andere als Wiege/Sortierzwecke, beispielsweise für die Qualitätskontrolle, installiert sind.
Diese Anwendungen werden heute von Einphasen-Induktionsmotoren beherrscht, weil sie keine Reibung von Bürsten und keine Wärmeerzeugung haben, wie das bei Gleichstrommotoren der Fall ist.
Fig. 36B der Zeichnungen zeigt die Konfiguration einer herkömmlichen Steuereinheit zur Steuerung eines Einphasen- Induktionsmotors.
Dieser Einphasen-Induktionsmotor 11 (nachstehend einfach als Motor bezeichnet) ist so ausgelegt, daß sein Rotor 12 gedreht wird, indem zwei Wechselspannungen mit gleichem Pegel, aber um 90º phasenversetzt an eine erste bzw. zweite Spule L1 bzw. L2 geführt wird (dabei bezeichnet CO einen Kondensator zur Phasendifferenzierung), so daß ein Generator 13 Wechselspannungssignale synchron mit der Drehung des Rotors 12 erzeugt.
Eine Motorsteuereinheit 110 wandelt das Wechselspannungssignal des Generators 13 des Motors 11 in ein Gleichspannungs signal mittels einer Gleichrichterschaltung 111 um und vergleicht die Spannung mit einer Steuerspannung, die von einem Stellwiderstand 112 zur Drehzahlregelung übertragen wird, unter Anwendung einer Vergleichs/Steuerschaltung 113.
Das Signal, das das Vergleichsergebnis repräsentiert, wird einem Thyristor 114 zugeführt, der zwischen der Netzspannungsquelle 115 und dem Motor 11 liegt, um die Spannung der wechselspannungsquelle 115 soeinzustellen, daß die beiden an die Vergleichs/Steuerschaltung 113 geführten Spannungen relativ zueinander gleich werden.
Somit wird die Spannung der Netzspannungsquelle erhöht durch Erhöhen des Pegeis der Steuerspannung unter Verwendung des Stellwiderstands 112 zur Vorgabe der Motordrehzahl, so daß die Drehgeschwindigkeit des Motors 11 erhöht wird. Umgekehrt wird die Spannung der Netzspannungsquelle verringert durch Herabsetzen des Pegels der Steuerspannung durch Verwendung des Stellwiderstands 112, um die Drehgeschwindigkeit des Motors 11 zu senken. Auf diese Weise kann die Motordrehzahl geeignet gesteuert werden.
Da jedoch bei einer solchen Anordnung der Steuereinheit des Motors die Spannung der Netzspannungsquelle verringert werden muß, um das Motordrehmoment zu verringern, und somit immer dann entsprechend verringert wird, wenn eine niedrige Drehgeschwindigkeit des Motors 11 erforderlich ist, kann der Motor bei niedriger Drehzahl kein hohes Drehmoment aufbringen, und der von dem Motor angetriebene Förderer erhält somit unweigerlich weniger Antriebskraft, als er benötigt.
Da außerdem die Motordrehzahl durch die Wechselspannung des Generators 13 gesteuert wird, dessen Ausgangswert sich nicht linear ändert, unterliegt die Motordrehzahl selbst Schwankungen. Das führt speziell dann zu einem schwerwiegenden Problem, wenn mehr als zwei Motoren so zu steuern sind, daß sie mit identischer Drehzahl laufen.
Es ist zu beachten, daß es sich hierbei um ein großes und unvermeidliches Problem bei einem sogenannten drehzahlgesteuerten (drehzahlveränderlichen) Motor handelt.
Die Verwendung eines Drehstrommotors kann zwar eine Lösung dieses Problems bieten, dabei stellt sich jedoch ein Problem des Raumbedarfs im Vergleich mit einem 100-V-Einphasenmotor, weil ein Drehstrommotor normalerweise zur Verwendung mit einer Netzspannung von 200 V ausgelegt ist.
Ein Gleichstrommotor erfüllt ferner nicht die Voraussetzung der Dauerbeständigkeit, weil dabei immer eine Bürste verwendet wird.
Wenn, wie oben erläutert, ein Induktionsmotor in bezug auf seine Drehzahl durch Ändern der dafür verwendeten Netzspannung gesteuert wird, unterliegt das Drehmoment des Motors immer Änderungen, so daß die Drehgeschwindigkeit des Motors nicht erheblich geändert werden kann, ohne daß dieses Problems des Drehmoments auftritt.
Fig. 36C zeigt, wie eine Technik der Umwandlung der Leistung der Netzspannungsquelle 201 in eine Wechselspannung gewünschter Frequenz mit Hilfe eines Wechselrichters 203 angewandt wird, bevor die Leistung einer Lastschaltung 202, die einen Induktionsmotor aufweist, zugeführt wird, um dieses Problem zu umgehen.
Der Wechselrichter 203 umfaßt eine Gleichrichterschaltung 204 zum Umrichten der Wechselspannung der Netzspannungsquelle in die Gleichspannung, eine Modulatorschaltung 205 zum Modulieren der Gleichspannung mit einer gegebenen Frequenz (Impulsdauer- und Impulszahlmodulation) und einen Frequenzregler 206 zum Erzeugen eines Frequenzvorgabesi gnals, so daß die Netzfrequenz innerhalb eines gegebenen Bereichs (einige Hz bis einige hundert Hz) modifiziert werden kann, bevor die Netzspannung der Lastschaltung 202 zugeführt wird.
Wenn aber die Frequenz der Netzspannung mit Hilfe eines Wechselrichters unsachgemäß verringert wird, bevor die Spannung der induktiven Lastschaltung zugeführt wird, die einen Wechselstrommotor aufweist, wird der Wert des durch die Lastschaltung fließenden Stroms so erheblich erhöht, daß eine erhöhte Brandgefahr aufgrund einer erhitzten und durchgeschmorten Wicklung erhalten wird.
Ein Wechselrichter, der zum Treiben eines Motors dient, ist mit einem Frequenzregler vorgesehen, um eine Frequenz der Spannungsquelle veränderlich vorzugeben und so die Drehgeschwindigkeit des Motors zu bestimmen.
Fig. 36D ist ein Blockbild eines herkömmlichen frequenzgestellten Wechselrichters 301.
In dem Blockbild bezeichnet 302 einen Frequenzregler, der den Pegel einer Ausgangsspannung eines Potentiometers 303 in einen entsprechenden Digitalwert mit Hilfe eines A/D-Wandlers 304 umwandelt.
Ferner bezeichnet 305 einen Wechselstromumrichter zum Umrichten des Netzwechselstroms in einen Wechselstrom einer Frequenz, die dem von dem A/D-Wandler 304 übertragenen Signal entspricht, so daß der Netzwechselstrom einmal in Gleichstrom umgewandelt wird, der dann weiter in Wechsel strom umgerichtet wird durch eine Umschalteinrichtung 307, die die Polarität des Gleichstroms kontinuierlich mit der vorgegebenen Frequenz umschaltet, um eine Lastschaltung 309 mit Wechselstrom zu treiben.
308 ist ein Umschaltsteuerkreis zur Steuerung der Umschalteinrichtung 307 nach Maßgabe des von dem A/D-Wandler 304 übertragenen Digitalwerts. Beispielsweise gibt er an die Umschalteinrichtung 307 ein Signal ab, dessen Impulsdauer veränderlich ist, um eine Sinuswelle mit einer dem Digitalwert entsprechenden Frequenz zu bilden und so die Polarität des Gleichstroms kontinuierlich umzuschalten und den Lastkreis 309 mit Wechselstrom anzutreiben.
Bei einer solchen Anordnung kann die dem Lastkreis 309 zugeführte Wechselspannung entsprechend der Ausgangsspannung des Potentiometers 303 des Frequenzreglers 302, die von außen steuerbar ist, geändert werden.
Aber ein Wechselrichter, wie er vorstehend zur Regelung der Frequenz der der Lastschaltung zugeführten Leistung durch Steuerung der Spannung beschrieben wird, arbeitet nicht befriedigend mit einer gewünschten Präzision, weil Änderungen, die in der Spannung und der Temperatur auftreten, erheblich sind.
Insbesondere, wenn mehr als zwei Lastschaltungen synchron von mehr als zwei Wechselrichtern angetrieben werden, wird normalerweise ein außerordentlicher Aufwand zur Synchronisierung der betreffenden Frequenzen verlangt.
Da außerdem der von einem Wechselrichter zu treibende Wechselstrommotor ein Drehstrommotor ist, sollte der Wechselrichter selbstverständlich ein Steuersystem für den Wechselrichter, der den Drehstrommotor antreibt, aufweisen. Diese und andere Probleme haben bisher die Verwendung von Drehstrommotor-Antriebssteuersystemen mit Wechselrichtern zur Verwendung bei Wiege/Sortiermaschinen, wie sie eingangs beschrieben wurden, als für die Praxis ungeeignet ganz wesentlich behindert.
Moderne Fertigungsstraßen weisen normalerweise Prüfsysteme auf, um das Gewicht von Werkstücken und von Fremdgegenständen zu prüfen, die mit den Werkstücken irgendwo auf den im System vorgesehenen Förderern vermischt sind.
Fig. 31 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer Fertigungsstraße, die ein solches Prüfsystem aufweist.
In Fig. 31 bezeichnet 401 einen Zuführförderer, der für das Prüfsystem zu verwenden ist.
Prüfgegenstände W, die auf dem Zuführförderer 401 mit einer gegebenen konstanten Geschwindigkeit mit identischen Abständen zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Gegenständen bewegt werden, werden nacheinander über einen Zwischenförderer 402 auf einen Prüfförderer 403 gebracht, und die auf dem Prüfförderer geprüften Gegenstände werden einzeln nacheinander zur nächsten Stufe der Fertigungsstraße gefördert.
Der Prüfförderer 403 hat eine ausreichende Länge, um eine Gewichtsprüfung oder eine Prüfung zum Erfassen von Fremdgegenständen durchzuführen. Wenn der Zuführförderer 401 Prüfgegenstände mit einem Abstand zubringt, der kürzer als die Länge des Prüfförderers 403 ist, bedeutet das, daß zwei oder mehr als zwei Gegenstände gleichzeitig auf dem Zuführförderer 401 zu finden sind und die Prüfung somit zu fehlerhaften Ergebnissen führen kann.
Herkömmlich wird dieses Problem dadurch vermieden, daß sowohl der Zwischenförderer 402 als auch der Prüfförderer 403 mit einer Geschwindigkeit V2 angetrieben werden, die höher als die Geschwindigkeit V1 des Zuführförderers 401 ist, um einen großen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Prüfgegenständen auf dem Prüfförderer zu erhalten, und die Geschwindigkeit des Zwischenförderers 402 und des Prüfförderers 403 gleich gemacht werden mit dem Ziel, den Stoß zu minimieren, den der Prüfförderer 403 durch den Zwischenförderer 402 erhalten könnte, wenn der Gegenstand von dem letzteren auf den ersteren überführt wird.
Bei einer solchen Anordnung wird jedoch der Gegenstand, der von dem mit einer Geschwindigkeit V1 laufenden Zuführförderer 401 auf den mit einer Geschwindigkeit V2 laufenden Zwischenförderer 402 überführt wird, unvermeidlich einer plötzlichen und großen Beschleunigung unterworfen, was dazu führt, daß etwa instabile Prüfgegenstände umfallen und in manchen Fällen der Inhalt der Gegenstände auf unerwünschte Weise beeinflußt wird.
Wenn außerdem die Gegenstände als Rundstab realisiert sind und die Tendenz haben, auf dem Förderer zu rollen, können sie nicht senkrecht zu der Bewegungsrichtung auf die Förderer gebracht werden, so daß der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gegenständen unvermeidlich groß wird, wodurch die Prüfeffizienz vermindert wird.
Zusammenfassend können daher alle herkömmlichen Förderer, die in Wiege/Sortiermaschinen verwendet werden, die Anforderungen an verminderte Abmessungen, Dauerbeständigkeit, hohes Drehmoment, erhöhte Stabilität usw. nicht erfüllen, die bei Fördererantriebs-Steuersystemen bestehen, die Wechselstrommotoren als Antriebsquellen verwenden.
Infolgedessen kann bei Verwendung von solchen herkömmlichen Förderern eine hocheffiziente, hochpräzise und hochzuverlässige Wiege/Sortiermaschine oder ein solches System nicht aufgebaut werden.
Im Hinblick auf die oben beschriebenen Umstände ist es daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Transport/Meßvorrichtung bereitzustellen, die die Anforderungen hinsichtlich geringerer Abmessungen, Dauerbeständigkeit, hohem Drehmoment und erhöhter Stabilität erfüllt und somit eine wesentliche Rolle bei der Realisierung einer hocheffizienten, hochpräzisen und hochzuverlässigen Wiege/Sortiermaschine oder eines solchen Systems unter Verwendung von Wechselrichtersteuereinheiten zur Steuerung des Betriebs von Wechselstrommotoren spielen kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Transport/Meßvorrichtung angegeben, wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Die Vorrichtung weist folgendes auf: eine Fördereinrichtung zum Fördern eines zu messenden Gegenstands, einen Wechselstrommotor zum Antreiben der Fördereinrichtung, einen Wechselrichter zur Steuerung dergeschwindigkeit der Fördereinrichtung, um so ein Frequenzumwandlungssignal für den Wechselstrommotor nach Maßgabe einer vorbestimmten Frequenz bereitzustellen, und eine Meßeinrichtung, die in einer Förderbahn der Transporteinrichtung vorgesehen ist, um ein bestimmtes Merkmal des Gegenstands zu messen.
Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das einige der Hauptteile der Ausführungsform von Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 ist ein Schaltbild eines Teils von Fig. 2;
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines Teils von Fig. 2;
Fig. 5 ist ein Diagramm von Wellenformen eines Signals, das zum Betrieb der Ausführungsform von Fig. 1 zu nutzen ist;
Fig. 6A bis 6B Diagramme von alternativen Konfigurationen, die durch Modifikation derjenigen von Fig. 1 erhalten sind;
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Wechselrichters zeigt, der zur Steuerung der Motoren der Ausführungsform von Fig. 1 zu verwenden ist;
Fig. 8 ist ein Schaltbild eines Hauptbereichs des Wechselrichters von Fig. 7;
Fig. 9 und 10 sind Tabellen, die die Daten zeigen, die vorher in dem Hauptbereich von Fig. 8 gespeichert werden;
Fig. 11 ist ein Schaltbild eines Hauptbereichs des Wechselrichters von Fig. 7;
Fig. 12 ist ein Diagramm von Wellenformen eines Signals, das zum Betrieb des Wechselrichters von Fig. 7 zu nutzen ist;
Fig. 13 und 14 sind Diagramme von Hauptbereichen von alternativen Konfigurationen, die durch Modifikation derjenigen von Fig. 7 erhalten sind;
Fig. 15A ist ein Diagramm einer durch Modifikation von Fig. 7 erhaltenen alternativen Konfiguration;
Fig. 15B ist ein Blockschaltbild eines Teils des Wechselrichters von Fig. 15A;
Fig. 15C und 15D sind Diagramme von Wellenformen von zwei verschiedenen Signalen, die genutzt werden, um den Wechselrichter von Fig. 15A zu betreiben;
Fig. 16A und 16B sind Schaltbilder von alternativen Konfigurationen eines Motorsteuersystems, die durch Modifikation der Ausführungsform von Fig. 1 erhalten sind;
Fig. 17 ist ein Blockbild eines Wechselrichters eines Motorsteuersystems, der für die Ausführungsform von Fig. 1 zu verwenden ist;
Fig. 18 und 19 sind Schaltbilder von zwei Hauptbereichen des Motorsteuersystems von Fig. 17;
Fig. 20 und 21 sind Diagramme von Wellenformen von zwei verschiedenen Signalen, die zum Betrieb des Motorsteuersystems von Fig. 17 zu nutzen sind;
Fig. 22 ist ein Blockbild eines Hauptbereichs eines Motorsteuersystems, dessen Konfiguration zwar ähnlich, aber von derjenigen des Steuersystems von Fig. 17 verschieden ist;
Fig. 23 ist ein Blockbild, das die Konfiguration eines Wechselrichters zeigt, der für die Ausführungs form von Fig. 1 zu verwenden ist;
Fig. 24 bis 26 sind Blockbilder von alternativen Konfigurationen eines Wechselrichters, die durch Modifikation desjenigen von Fig. 23 erhalten sind;
Fig. 27A ist ein Blockbild des Drehzahlsteuerteils eines Wechselrichters, der für die Ausführungsform von Fig. 1 zu verwenden ist;
Fig. 27B ist eine Sammlung von Zeitdiagrammen, die zeigen, wie der Drehzahlsteuerteil von Fig. 27A betrieben wird;
Fig. 27C ist ein Blockbild eines alternativen Drehzahlsteuerteils des Wechselrichters von Fig. 27A;
Fig. 27D ist eine Sammlung von Zeitdiagrammen, die zeigen, wie der Drehzahlsteuerteil von Fig. 27C betrieben wird;
Fig. 28 ist ein Blockbild, das die Konfiguration einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 29 ist eine Sammlung von Zeitdiagrammen, die zeigen, wie die zweite Ausführungsform von Fig. 28 betrieben wird;
Fig. 30 ist ein Blockbild, das die Konfiguration eines Hauptbereichs einer Vorrichtung zeigt, die durch Modifikation der Ausführungsform von Fig. 28 erhalten ist;
Fig. 31 ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Fertigungsstraße;
Fig. 32 ist ein Diagramm, das zeigt, wie die Betriebsgeschwindigkeit der Fertigungsstraße von Fig. 31 gesteuert wird;
Fig. 33 ist ein Diagramm, das die Konfiguration der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 34 ist ein Blockbild, da die Konfiguration eines Hauptbereichs einer Vorrichtung zeigt, die durch Modifikation der Ausführungsform von Fig. 33 erhalten ist;
Fig. 35A und 35B sind Blockbilder, die die Konfigurationen von Hauptbereichen der Vorrichtung zeigen, die durch Modifikation der Ausführungsform von Fig. 33 erhalten werden;
Fig. 36A bis 36D sind schematische Darstellungen der Konfiguration einer herkömmlichen Wiege/Sortiermaschine und eines dafür verwendeten Wechselrichters;
Fig. 37 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration des elektrischen Systems einer ersten elektromagnetischen Wiegevorrichtung vom Waagetyp, die mit jeder der Ausführungsformen der Erfindung verwendbar ist;
Fig. 38 ist ein Diagramm von Wellenformen eines Signals zum Betrieb der Vorrichtung von Fig. 37;
Fig. 39 ist ein Schaltbild, das die Konfiguration eines Hauptbereichs einer Vorrichtung zeigt, die durch Modifikation derjenigen von Fig. 37 erhalten ist;
Fig. 40 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer herkömmlichen Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp zeigt;
Fig. 41 ist ein Blockbild, das die Konfiguration des in der Vorrichtung von Fig. 37 verwendeten A/D- Wandlers zeigt;
Fig. 42 ist eine Sammlung von Zeitdiagrammen, die zeigt, wie der A/D-Wandler von Fig. 41 betrieben wird;
Fig. 43 ist ein Blockbild eines Teils des A/D-Wandlers, erhalten durch Modifikation des entsprechenden Teils des A/D-Wandlers von Fig. 37;
Fig. 44 ist ein Blockbild eines anderen alternativen A/D- Wandlers, der durch Modifikation desjenigen von Fig. 37 erhalten ist;
Fig. 45 ist ein Blockbild noch eines anderen alternativen A/D-Wandlers, der durch Modifikation desjenigen von Fig. 37 erhalten ist;
Fig. 46 ist eine Sammlung von Zeitdiagrammen, die zeigt, wie der A/D-Wandler von Fig. 45 betrieben wird;
Fig. 47 ist eine Schnittansicht des mechanischen Systems einer zweiten Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp, die mit jeder der Ausführungsformen der Erfindung verwendbar ist;
Fig. 48 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 47;
Fig. 49 ist eine teilweise geschnittene Perspektivansicht des mechanischen Systems von Fig. 47, wobei einige Bestandteile entfernt und nicht gezeigt sind;
Fig. 50 ist eine teilweise geschnittene Perspektivansicht ähnlich wie diejenige von Fig. 49, jedoch davon verschieden;
Fig. 51 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer der Lüftungsporen des mechanischen Systems von Fig. 47;
Fig. 52 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Kabeldurchführungsöffnung des mechanischen Systems von Fig. 47;
Fig. 53 ist eine schematische Draufsicht auf die Abdeckung des mechanischen Systems von Fig. 47 und zeigt, wie sie verankert ist;
Fig. 54 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Dichtungsstücks, das für das mechanische System von Fig. 47 zu verwenden ist;
Fig. 55 ist eine Schnittansicht eines Hauptbereichs der Lasterfassungseinrichtung des mechanischen Systems von Fig. 47;
Fig. 56 und 57 sind Schnittansichten einer der Stützträger des mechanischen Systems von Fig. 57, wobei gezeigt ist, wie das Kabel und der umgebende Bereich in wasserdichtem Zustand gehalten werden;
Fig. 58 ist eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp, wobei das Grundkonzept gezeigt ist; und
Fig. 59 und 60 sind schematische Ansichten von zwei ähnlichen, jedoch verschiedenen herkömmlichen Wiegevor richtungen vom elektromagnetischen Waagetyp, wobei ihre Grundkonf igurationen gezeigt sind.
Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der Wiege/Sortiermaschine gemäß der Erfindung. Die Komponenten, die denen einer herkömmlichen Maschine gemäß Fig. 36A gleichen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 bezeichnet 20 einen Frequenzumformer (Wechselrichter), der die Frequenz des Wechselstroms von einer Starkstromversorgung 15 (z. B. 100 V, fl=50 Hz) in eine gewünschte Frequenz f2 umformt und die Steuereinheiten 2, 5 und 10 in Fig. 36A ersetzen kann. Der Frequenzumformer 20 hat die in Fig. 2 gezeigte Konfiguration.
In Fig. 2 bezeichnet 21 eine Gleichrichterschaltung zum Umrichten der Wechselspannung einer Starkstromversorgung in eine Gleichspannung, und 22 bis 27 bezeichnen ebenso viele Schaltkreise mit identischer Konfiguration, die ausgebildet sind, um nach Maßgabe von impulsdauermodulierten bzw. PDM- Signalen φ1 bis φ4 und Schaltsignalen φa und φb wiederholt ein- und ausgeschaltet zu werden, um Wicklungen L1s und L2s von Wechselstrommotoren, z. B. bürstenlosen Einphasen-Induktionsmotoren M1 bis M4, mit Wechselstrom einer gegebenen Frequenz und einer veränderlichen Impulsdauer zu speisen, dessen Spannung jedoch gleich der ursprünglichen Gleichspannung ist.
Fig. 3 ist ein Schaltbild des.Schaltkreises 22, wobei die entgegengesetzten Enden jedes von in Reihe verbundenen Schalterpaaren S1, S2 und S3, S4 jeweils mit den positiven und negativen Gleichspannungsanschlüssen (+), (-) der Gleichrichterschaltung 21 verbunden sind.
Jeder der Schalter S1 bis S4 wird von einem "H"-Pegelsignal eingeschaltet und von einem "L"-Pegelsignal ausgeschaltet. In einem gegebenen Moment wird ein PDM-Signal φ1 zu dem Schalter S1 übermittelt, während gleichzeitig ein anderes PDM-Signal φ2 zu dem Schalter S3 übermittelt wird.
Im gleichen Moment wird andererseits dem Schalter S2 ein Schaltsignal φa zugeführt, während ein Signal, das durch Invertieren des Schaltsignals φa in einem Nichtglied INV1 erhalten wird, dem Schalter S4 zugeführt wird.
Der Verbindungspunkt der Schalter S1 und S2 und derjenige der Schalter S3 und S4 sind mit den entgegengesetzten Enden der Wicklung L1 des Motors M1 verbunden.
Jeder der verbleibenden Schaltkreise 23 bis 27 hat eine genau gleiche Konfiguration wie der oben beschriebene Schaltkreis 22 und ist mit den entgegengesetzten Enden entweder der Wicklung L1 oder der Wicklung L2 eines der Motoren M1 bis M3 verbunden.
Ein PDM-Signalgenerator 28 hat die in Fig. 4 gezeigte Konfiguration und überträgt Vierphasen-PDM-Signale φ1 bis φ4, die jeweils eine Impulsdauer haben, die veränderlich ist und einer Sinuswelle folgt, und Schaltsignale φa und φb, deren Phasen nach Maßgabe des Ausgangssignals der Frequenzvorgabeeinheit 37 relativ zueinander 90º phasenverschoben sind.
In Fig. 4 bezeichnet 29 eine mathematische Operationsschaltung, die die Daten, die in bezug auf die von der Frequenzvorgabeeinheit 37 vorgegebene Transportrate von Objekten gesammelt werden, bei jedem empfangenen Taktsignal integriert und die gebildeten Werte als Adreßwerte sequentiell zu Speicherkreisen 31, 32 übermittelt, während sie gleichzeitig Schaltsignale φa, φb, deren Phasen relativ zueinander 90º phasenverschoben sind, überträgt.
In jedem Speicherkreis 31, 32 sind vorher Daten hinsichtlich der Impulsdauer, die sich als eine Sinusfunktion ändert, und hinsichtlich der Impulsdauer, die sich als eine Kosinus funktion ändert, gespeichert worden, und die Speicherkreise erzeugen Impulsdauerdaten, die dem von der mathematischen Operationsschaltung 29 abgegebenen Adreßwert entsprechen.
33 und 34 bezeichnen Impulsgeneratoren zum Erzeugen von Impulsen mit Tastverhältnissen, die den Daten hinsichtlich der Impulsdauern entsprechen, die von den jeweiligen Speicherkreisen 31 und 32 übertragen werden.
35 und 36 bezeichnen Schaltkreise, die ausgebildet sind, um die von den Impulsgeneratoren 33 und 34 kommenden Signale nach Maßgabe der Schaltsignale φa und φb, deren Phasen relativ zueinander um 90º verschoben ist und die von der mathematischen Operationsschaltung 29 abgegeben werden, selektiv weiterzuleiten. Sie wählen die Signale φ1 und φ3, wenn das von ihnen empfangene Schaltsignal den "L"-Pegel hat, und die Signale φ2 und φ4, wenn das von ihnen empfangene Schaltsignal den "H"-Pegel hat.
Die mathematische Operationsschaltung 29 wirkt so, daß sie jedesmal, wenn Adreßwerte, die an die Speicherkreise 31, 32 gegeben werden, die jeweiligen Adreßbereiche durchlaufen haben, Schaltsignale φa und φb erzeugt, um die Schaltkreise 35, 36 auf solche Weise zu schalten, daß eine alternierend gewählte Gruppe von PDM-Signalen von den Schaltkreisen 35 und 36 weitergeleitet wird.
Somit erzeugt und überträgt der PDM-Signalgenerator 28 PDM- Signale φ1 bis φ4 und Schaltsignale φa und φb auf eine Weise, wie sie in den entsprechenden Zeitdiagrammen A bis D von Fig. 5 dargestellt ist. Während beispielsweise das PDM- Signal φ1 an den Schaltkreis 22 (für eine Zeitdauer T1) angelegt ist, wird der Schalter S4 von einem Schaltsignal eingeschaltet gehalten, das durch Invertieren des Schaltsignals φa erhalten ist, so daß der durch die Wicklung L1 des Motors M1 fließende Strom während der Zeitdauer T1 ansteigt und einer Sinuskurve folgt, wie das Diagramm G in Fig. 5 zeigt.
Während dann das PDM-Signal φ2 an den Schaltkreis 22 (für eine Zeitdauer T2) angelegt ist, wird der Schalter S2 von einem Schaltsignal φa eingeschaltet gehalten, so daß der durch die Wicklung L1 fließende Strom in der anderen Richtung ansteigt.
Es versteht sich, daß infolgedessen Wechselstrom einer Frequenz f2=1/(T1+T2), der durch die Daten hinsichtlich der Transportrate von Gegenständen bestimmt ist, durch die Wicklung L1 des Motors M1 fließt.
Da PDM-Signale φ3 und φ4 mit einer Verzögerung äquivalent 90º relativ zu den entsprechenden Signalen φ1 und φ2 erzeugt werden, fließt Wechselstrom einer identischen Frequenz f2, aber mit einer 90º-Phasenverschiebung relativ zu dem Wechselstrom für die Wicklung L1, wie im Diagramm H von Fig. 5 gezeigt ist, durch die Wicklung L2 des Motors M4, um ihn mit einer Drehgeschwindigkeit gleich der Frequenz anzutreiben.
Die übrigen Motoren M2 und M3 werden ebenfalls von Wechselstrom derselben Frequenz f2 angetrieben, so daß infolgedessen der Zuführförderer 1, der Wiegeförderer 3 und der Sortierförderer 8 mit einer identischen Geschwindigkeit angetrieben werden, die durch die Daten bestimmt ist, die zum Betrieb der Vorrichtung gegeben werden.
Daher werden die zu dem Zuführförderer 1 verbrachten Gegenstände mit einer gegebenen Rate bewegt und dann auf den Wiegeförderer 3 überführt, der mit derselben Rate läuft, ohne daß die Gegenstände einem merklichen Stoß ausgesetzt sind.
Jeder Gegenstand, der auf den Wiegeförderer 3 verbracht wird, wird von einem Sensor 6 erfaßt, und nach Ablauf einer Zeitdauer, die gewählt ist, um die Stabilisierung des Signals zuzulassen, das das Gewicht des Gegenstands repräsentiert, wird der Gegenstand von der Sortierschaltung 8 entsprechend seinem Gewicht klassifiziert. Dann wird ein dem Gewicht entsprechendes Sortiersignal erzeugt und zur nächsten Stufe abgegeben.
Der von dem Wiegeförderer 3 auf den Sortierförderer 8 überführte Gegenstand wird dann von einer Führungseinrichtung 9 zu einer geeigneten Entnahmeposition geführt, von wo er weiter zu einem nachfolgenden Schritt der Fertigungsstraße (nicht gezeigt) transportiert wird.
Wenn die Gegenstände aus irgendeinem Grund mit einer sehr niedrigen Sortiergeschwindigkeit bewegt werden sollten, etwa wegen einer länglichen Gestalt der Gegenstände, kann eine niedrige und identische Geschwindigkeit der Förderer erreicht werden, indem eine niedere Frequenz durch die Frequenzvorgabeeinrichtung 29 vorgegeben wird, um kurze Adressierintervalle für die Speicherkreise 31, 32 und eine große Dauer T1+T2 vorzugeben, um die Frequenz des den Wicklungen L1 und L2 der Motoren M1, M2 und M3 zugeführten Wechselstroms herabzusetzen. Da diese Steuerungstechnik mit Wechselstromfrequenzsteuerung arbeitet, bleibt das Drehmoment jedes Motors M1, M2 und M3 praktisch unbeeinflußt.
Bei der obigen Ausführungsform ist zwar ein Sortierförderer 8 an der Abstromseite des Wiegeförderers 3 angeordnet, er kann aber durch eine Sortiereinrichtung vom Schwerkrafttyp ersetzt werden, die die von dem Wiegeförderer 3 kommenden Gegenstände auf einer Schräge empfängt und sie dann in Abhängigkeit von dem für jeden Gegenstand empfangenen Sortiersignal zu verschiedenen Bahnen führt.
Der Frequenzumrichter 20 der obigen Ausführungsform zur Steuerung der Motoren derart, daß sie mit gleicher Drehzahl arbeiten, kann durch drei Frequenzumrichter ersetzt werden, die jeweils einen Motor nach Maßgabe eines gleichen Frequenzvorgabesignals steuern, das sämtlichen Umrichtern gleichzeitig zugeführt wird, so daß sämtliche Motoren mit gleicher Drehzahl betrieben werden können.
Der Frequenzumrichter 20 der obigen Ausführungsform ist so ausgebildet, daß er eine Impulsdauermodulation ausführt, um den Wicklungen einen Wechselstrom mit Sinuswellenform zuzuführen, aber alternativ kann auch ein Frequenzumrichter vom Impulsfrequenzmodulationstyp oder vom Impulsamplitudenmodulationstyp verwendet werden.
Eine Wiege/Sortiermaschine, die die erste Ausführungsform der Erfindung aufweist, verwendet einen Frequemzumrichter (Wechselrichter) zum Erzeugen von Wechselstrom einer gewünschten Frequenz, um eine Vielzahl von Motoren zu speisen, und kann daher die Geschwindigkeit des Zuführförderers und des Wiegeförderers gleich machen und die Geschwindigkeit ändern, ohne daß komplexe Steuervorgänge erforderlich sind.
Da sie ferner im Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit frei von reduzierendem Drehmoment ist, können schwere oder lange Gegenstände, die zu transportieren und zu sortieren sind, ohne Schwierigkeiten gehandhabt werden.
Die erste Ausführungsform der Erfindung kann so modifiziert werden, daß der Zuführförderer 1 entfällt und sie eine Konfiguration gemäß Fig. 6A hat.
Dabei kann die modifizierte Ausführungsform von Fig. 6A so modifiziert sein, daß das Wiegeinstrument 4 entfällt oder das Wiegeinstrument 4 durch einen Metalldetektor MD ersetzt wird (in diesem Fall wird der Wiegeförderer als Zuführförderer verwendet).
Die erste Ausführungsform kann eine in Fig. 6C gezeigte alternative Konfiguration haben, wobei eine im Dreieck angeordnete Kette oder ein Band 16 zum Tragen von Gegenständen W verwendet wird, die auf dem Transportweg von einem Wiegeinstrument 4 gewogen werden. Das Bezugszeichen M in Fig. 6C bezeichnet einen Motor, während 17 fest angeordnete Elemente bezeichnet.
Nachstehend wird das Motorsteuersystem beschrieben, das einen Frequenzumrichter (Wechseirichter) 20 zum Treiben und Steuern der ersten Ausführungsform der Transport/Meßvorrichtung der Erfindung verwendet, die die Motoren M1, M2 und M3 und die Förderer 1, 3, 8 aufweist.
In Fig. 7, die die Konfiguration des Motorsteuersystems zeigt, das allgemein mit 120 bezeichnet ist, bedeutet 121 eine Gleichrichterschaltung zum Umrichten des Wechselstroms von einer Starkstromquelle 115 (z. B. 50 Hz, 100 V) in Gleichstrom, 122 ist ein Taktsignalgenerator, der Taktsignale aufgrund von ihm von außen zugeführten Triggersignalen erzeugt, 123 ist eine PDM-Signalerzeugungsschaltung zum Erzeugen von Vierphasen-PDM-Signalen φ1, φ2, φ3 und φ4 mit unterschiedlicher zeitlicher Steuerung aufgrund von zugeführten Taktsignalen und von Schaltsignalen φa und φb, deren Phasen relativ zueinander um 90º verschoben sind.
Die PDM-Signalerzeugungsschaltung 123 hat charakteristisch eine Konfiguration gemäß Fig. 8.
In Fig. 8 bezeichnet 124 einen Frequenzteiler, der die Frequenz des Taktsignals durch N dividiert, 125 ist ein n+1- Bit-Adreßzähler, der die Anzahl der Quotienten-Frequenzsignale zählt, die von dem Frerquenzteiler 124 abgegeben werden.
126 ist ein erster Speicherkreis mit einem n-Bit-Adreßbereich.
Dieser erste Speicherkreis 126 speichert Impulsdauerdaten W0 bis W2n-1, die jeweils als B sin(A π/2n) ausgedrückt werden, wobei A ein Adreßwert (A=0 2n-1) und B eine Konstante ist.
Das Bezugszeichen 127 (Fig. 8) bezeichnet einen Abwärtszähler, der den Anfangswert der Impulsdauerdaten W, die aus dem ersten Speicherkreis 126 ausgelesen werden, jedesmal um "1" verringert, wenn er ein Taktsignal über ein UND-Glied 128 empfängt, und immer dann ein Rücksetzsignal an ein Flipflop 129 abgibt, wenn der Zählwert "0" angezeigt wird.
Das Flipflop 129 setzt seinen Q-Ausgang auf den Pegel "H" bei der ansteigenden Flanke eines Quotienten-Frequenz signals, um das Tor des UND-Glieds 128 zu öffnen und einem Taktsignal zu erlauben, in den Abwärtszähler 127 zu gelangen.
Immer, wenn ein Quotienten-Frequenzsignal seine Anstiegsflanke zeigt, wird daher der Adreßwert für den ersten Speicherkreis 126 um "1" erhöht, undeine Impulsdauerinformation entsprechend dem Adreßwert A wird in den Abwärtszähler 127 gesetzt, um einen Vorgang des Abwärtszählens des Taktsignals über das UND-Glied 128 auszulösen, so daß das Flipflop 129 ruckgesetzt wird, wenn die Anzahl Taktsignale gleich der von ihm empfangenen Impulsdauerinformation W ist.
Infolgedessen gibt das Flipflop 129 an seinem Q-Ausgang ein PDM-Signal ab, dessen Impulse mit den entsprechenden Anstiegsflanken der Quotienten-Frequenzsignale synchronisiert sind und Dauern haben, die durch die jeweilige Impulsdauerinformation W definiert sind.
130 ist ein Schaltkreis, der das Ausgangssignal jedes (n+1)ah-Bits des Adreßzählers 125 als Schaltsignal φa überträgt, so daß immer dann ein PDM-Signal von dem Ausgang 130a abgegeben wird, wenn der Pegel des Schaltsignals φa "L" ist, und von dem Ausgang 130b abgegeben wird, wenn der Pegel des Schaltsignals φa "H" ist. Der von dem Ausgang des Flip flops 129 getrennte Ausgang nimmt automatisch den "L"-Pegel an.
131 bezeichnet einen zweiten Speicherkreis mit einem n-Bit- Adreßbereich wie der erste Speicherkreis 126.
Dieser zweite Speicherkreis 131 speichert Impulsdauerdaten K0 bis K2n-1, die jeweils als der Absolutwert B cos(A π/²n) wie in Fig. 10 gezeigt ausgedrückt werden.
132 (Fig. 8) bezeichnet einen Abwärtszähler, der jedesmal, wenn er ein Taktsignal über ein UND-Glied 133 empfängt, den Anfangswert der aus dem zweiten Speicherkreis 131 ausgelesenen Impulsdauerinformation K um "1" verringert und ein Rücksetzsignal an ein Flipflop 134 liefert, wenn der Zählwert "0" ist.
Das Flipflop 134 setzt seinen Q-Ausgang bei der Anstiegsflanke eines Quotienten-Frequenzsignals auf den "H"-Pegel, um das Gate des UND-Glieds 133 zu öffnen und einem Taktsignal zu gestatten, in den Abwärtszähler 132 zu gelangen.
Dadurch gibt das Flipflop 134 an seinem Q-Ausgang ein PDM- Signal ab, dessen Impulse mit den entsprechenden Anstiegsflanken der Quotienten-Frequenzsignale synchronisiert sind und Impulsdauern haben, die durch die entsprechende Impulsdauerinformation K definiert sind, die in dem zweiten Speicherkreis 131 gespeichert ist.
135 ist ein Flipflop, das den Pegel des Ausgangssignals φa des (n+1)-ten Bits synchron mit der Anstiegsflanke des Ausgangs des n-ten Bits des Adreßzählers 125 zwischenspeichert, und sein Q-Ausgangssignal wird als ein Schaltsignal φb abgegeben, dessen Phase gegenüber dem des Schaltsignals φa um 90º phasenverzögert ist.
Der Schaltkreis 136 läßt ein PDM-Signal durch den Ausgang 136a, wenn das Schaltsignal φb vom Flipflop 135 den "L" Pegel hat, und durch den Ausgang 136b, wenn das Schaltsignal φb den "H"-Pegel hat.
Die beiden Gruppen von PDM-Signalen (φ1, φ2) und (φ3, φ4), die von den jeweiligen Schaltkreisen 130 und 136 kommen, und die Schaltsignale φa, φb werden, wie in Fig. 7 gezeigt, einem jeweiligen ersten und zweiten Treiberkreis 140 und 150 zugeführt.
Die beiden Treiberkreise haben eine Konfiguration, die in Fig. 11 gezeigt ist.
Fig. 11 zeigt, daß 141 bis 144 (151 bis 154) ebenso viele Schaltkreise sind, die jeweils Photokoppler 141a bis 144a (151a bis 154a), Treibertransistoren 141b bis 144b (151b bis 154b) und Schutzdioden D1 bis D4 aufweisen, und daß aktuell der Schaltkreis 141 (151) ein PDM-Signal φ1 (φ3) und der Schaltkreis 142 (152) ein Schaltsignal φa (φb) empfangen hat.
Ferner zeigt die Figur, daß aktuell ein PDM-Signal φ2 (φ4) an den Schaltkreis 143 (153) abgegeben wurde und ein Schaltsignal φa (φb) von dem Nichtglied 145 invertiert worden und zu dem Schaltkreis 144 (154) abgegeben worden ist.
Die Schaltkreise 141, 142 (151, 152) sind mit einer Gleichstromquelle oder einer Gleichrichterschaltung 121 in Reihe geschaltet, und ein Anschlußpunkt einer ersten Wicklung 161 (einer zweiten Wicklung 162) eines Motors 160 ist mit dem Verbindungspunkt der beiden Schaltkreise verbunden.
Ebenso ist der andere Anschlußpunkt der ersten Wicklung 161 (der zweiten Wicklung 162) mit dem Verbindungspunkt der beiden Schaltkreise 143, 144 (153, 154) verbunden, die ebenfalls mit der Gleichstromversorgung in Reihe geschaltet sind.
Das Motorsteuersystem 120, das in Fig. 7 gezeigt ist, arbeitet wie folgt.
Wenn der Taktgenerator 122 ein Taktsignal erzeugt, das eine durch ein externes Frequenzvorgabesignal vorgegebene Frequenz Fc hat, und an den PDM-Signalerzeugungskreis 123 abgibt, wird die Frequenz des Taktsignals von dem Frequenzteiler 124 durch N dividiert, und ein Quotienten-Frequenzsignal einer Frequenz Fc/N entsprechend dem Diagramm A von Fig. 12 wird an den Adreßzähler 125 abgegeben.
Der Adreßwert A des Adreßzählers 125 wird jedesmal um "1" erhöht, wenn er einen Impuls des Quotienten-Frequenzsignals empfängt und den ersten Speicherkreis 126 veranlaßt, Impulsdauerdaten W0 bis W2n-1 sequentiell abzugeben, so daß während der Dauer (T1), in der das Schaltsignal φa (Diagramm B von Fig. 12) für das (n+1)-te Bit des Adreßzählers 125 auf dem "L"-Pegel bleibt, ein PDM-Signal φ1 übertragen wird, wie Diagramm C von Fig. 12 zeigt, wohingegen während der Dauer (T2), in der das Schaltsignal φa auf dem "H"-Pegel bleibt, ein anderes PDM-Signal φ2 übertragen wird, wie Diagramm D von Fig. 12 zeigt (T1=T2=2² N/Fc}.
Da der Schaltkreis 144 durch ein invertiertes Signal des Schaltsignals φa während der Dauer T1 eingeschaltet bzw. EIN gehalten wird, empfängt die erste Wicklung 161 des Motors 160 einen Gleichstrom, der ansteigt und einer Sinuskurve folgt, wie Diagramm E von Fig. 12 zeigt.
Andererseits nimmt während der Dauer T2 der durch die erste Spule 161 fließende Gleichstrom ab und folgt weiter der Sinuskurve, da ein PDM-Signal φ2 dem Schaltkreis 143 des ersten Treiberkreises 140 zugeführt wird, so daß der Schaltkreis 142 durch ein Schaltsignal φa EIN bzw. eingeschaltet gehalten wird.
Auf diese Weise wird durch die PDM-Signale φ1, φ2 und die Schaltsignale φa, φb bewirkt, daß ein Wechselstrom einer gegebenen Frequenz durch die erste Wicklung geht. Es erübrigt sich zu sagen, daß der durch die erste Wicklung 161 fließende Strom einer Sinuskurve folgt, die eine Periode T1+T2 (=2n+1 N/Fc) hat.
Ebenso überträgt auch der zweite Speicherkreis 131 sequentiell Impulsdauerdaten K0 bis K2n-1 aufgrund des Adreßwerts A des Adreßzählers. Es ist aber zu beachten, daß dadurch, daß das Schaltsignal φb relativ zu dem Schaltsignal φa um 90º phasenverzögert ist, wie Diagramm F von Fig. 12 zeigt, ein PDM-Signal mit Impulsdauern, die der oberen Hälfte der Impulsdauerdaten K, die im zweiten Speicherkreis 131 gespeichert sind, entsprechen, während der Periode T3 übertragen wird, die die hintere Hälfte der Periode T1 und die vordere Hälfte der Periode T2 überlappt, und daß danach ein PDM-Signal mit Impulsdauern, die der unteren Hälfte der Impulsdauerdaten K entsprechen, während der Periode T4 übertragen wird, die die hintere Hälfte der Periode T2 und die vordere Hälfte der Periode T1 einnimmt.
Somit erzeugt das PDM-Signal φ3 eine Wellenform, die mit derjenigen des PDM-Signals φ1 identisch, jedoch um 1/4 einer Periode verzögert ist, wie Diagramm G von Fig. 12 zeigt. Gleichermaßen zeigt das PDM-Signal φ4 eine Wellenform, die mit derjenigen des PDM-Signals φ2 identisch und um 1/4 einer Periode verzögert ist, wie Diagramm H von Fig. 12 zeigt.
Infolgedessen hat der der zweiten Wicklung 162 des Motors 160 zugeführte elektrische Strom eine Wellenform entsprechend Diagramm I von Fig. 12, die eine Sinuskurve mit einer Phase ist, die relativ zu der des Stroms durch die erste Wicklung 161 um 90º phasenverzögert ist.
Da die erste und die zweite Wicklung 161, 162 von zwei elektrischen Strömen durchflossen sind, deren Phasen um 90º verschoben sind, wird der Rotor 163 des Motors 160 so angetrieben, daß er mit einer Geschwindigkeit gleich der Frequenz Fc/(2n+1) N) dreht.
Es ist ersichtlich, daß die Drehzahl des Motors 160 zu der Taktfrequenz linear proportional ist und daß daher eine gewünschte Drehzahl des Motors durch Modifikation der Taktfrequenz Fc realisierbar ist.
Die Motorsteuerschaltung von Fig. 7 ist zwar so ausgelegt, daß der ersten und der zweiten Wicklung 161, 162 des Motors 160 Strom zugeführt wird, während gleichzeitig die Stromversorgung, deren Spannung, die relativ zu der Bezugsspannung (dem Massepotential) positiv ist, durch ein PDM-Signal ausgeschaltet bzw. AUS gehalten wird, aber alternativ kann sie gemäß Fig. 13 ausgebildet sein, wobei der Quellenstrom von dem Starkstromnetz 115 durch eine Spannungsverdopplungs/Gleichrichterschaltung 170 gleichgerichtet wird, um sowohl eine positive als auch eine negative Stromversorgung für den Treiberkreis 171 zu erzeugen, und PDM-Signale φ1 und φ2 alternierend für einen bestimmten Zeitraum zu Schaltern 172, 173 abgegeben werden, die mit der positiven und der negativen Stromquelle in Reihe geschaltet sind, so daß die erste Wicklung 161 des Motors 160 wie im Fall ihres Gegenstücks in Fig. 7 Wechselstrom.erhalten kann.
Jeder der Schaltkreise 141 bis 144 (151 bis 154) von Fig. 7 ist zwar aus einem Photokoppler und einem Treibertransistor gebildet, aber die Schaltungskonf iguration ist nicht darauf beschränkt, und sie können alternativ so ausgebildet sein, daß sie Schalteinrichtungen (Transistoren, FET5 usw.) aufweisen, die von PDM-Signalen unmittelbar ein- und ausgeschaltet werden können.
Der erste und der zweite Speicherkreis 126, 131 der PDM- Erzeugungsschaltung 123 von Fig. 7 speichern zwar Impulsdauerdaten für eine Dauer, die zwischen 0 und π veränderlich ist, aber die Speicherkapazität jedes Kreises kann dadurch ökonomischer gemacht werden, daß Daten nur für eine Dauer zwischen 0 und π/2 gespeichert und für die zweite Hälfte des variablen Bereichs genutzt werden.
Ferner kann die PDM-Signalerzeugungsschaltung 123 von Fig. 8 so modifiziert werden, daß eine alternative Schaltung gemäß Fig. 14 erhalten wird, in der der Adreßzähler 125 von Fig. 8 durch einen Schalter 180, der für einen bestimmten Zeitraum durch die Anstiegsflanke eines Quotienten-Frequenzsignals eingeschaltet wird, und einen Addierer 181 zum Empfang von Daten in gegebenen Adressierintervallen D ersetzt ist. Dann wird der Ausgangswert des Addierers 181 in Intervallen, die gleich den Adressierintervallen sind, oder Intervallen, in denen Quotienten-Frequenzsignale eingegeben werden, inkrementiert, so daß der erste und der zweite Speicherkreis 126 und 131 mit gewünschten Intervallen adressiert werden können und daher die Frequenz des durch jede Wicklung des Motors fließenden Wechselsttoms veränderlich ist, ohne daß die Frequenz des Taktsignals geändert wird.
Die Motorsteuerschaltung von Fig. 7 ist zwar wirksam, um den Motorwicklungen einen elektrischen Strom zuzuführen, der sich entsprechend einer Sinuswelle nach Maßgabe eines modulierten Impulssignals ändert, dessen Impulsdauer moduliert wird, um eine Sinuswelle zu erhalten, aber die Impulsmodulation kann auch erfolgen, um den Motorwicklungen Wechselstrom einer gewünschten Frequenz nicht über die Impulsdauer, sondern durch Nutzung eines Impulssignals, das eine unveränderliche und konstante Impulsdauer hat, dessen Frequenz aber so moduliert werden kann, daß eine Sinuswelle (Frequenzmodulation) erhalten wird, oder eines Impulssignals zuzuführen, das ebenfalls eine unveränderliche und konstante Impulsdauer hat, dessen Amplitude aber so moduliert werden kann, daß es einer Sinuswelle folgt (Amplitudenmodulation).
In jedem der oben beschriebenen Motorsteuersysteme werden der ersten und der zweiten Wicklung Wechselströme zugeführt, deren Phasen relativ zueinander um 90º verschoben sind und deren Amplituden sich so ändern, daß sie einer Sinuswelle folgen, und die erhalten werden durch ständige Unterbrechung eines Gleichstroms mittels eines modulierten Impulssignals, so daß die Drehgeschwindigkeit des Motors durch Modulation der Frequenz des Impulssignals steuerbar ist und infolgedessen ein großes und gleichförmiges Drehmoment des Motors über einen großen Drehzahlbereich garantiert werden kann.
Da die Drehgeschwindigkeit des Motors mit Hilfe der Frequenz des modulierten Impulssignals gesteuert wird, kann eine Vielzahl von Motoren mit derselben Geschwindigkeit angetrieben werden, indem ihnen dieselben Frequenzdaten zugeführt werden.
In einem Motorsteuersystem, wie es oben beschrieben ist, wird ein PDM-Signal einem von einem Paar der zwei in Reihe geschalteten Gegentakt-Schalterpaare eines Schaltkreises zugeführt, die alternierend geschlossen werden, um einen Strompfad für eine Motorwicklung zu bilden, und ein Schaltsignal wird dem anderen des Paars der Schalter zugeführt, um sie während der gesamten Periode, in der das PDM-Signal an den erstgenannten Schalter angelegt ist, EIN zu halten, so daß die Schalter geschlossen gehalten werden, wohingegen das andere Paar von Schaltern bzw. die Schalter, die geöffnet sind, einen geschlossenen Wirkungsweg bzw. eine Rückführungsschleife mit der Motorwicklung bilden, und zwar aufgrund der Dioden D1 bis D4, die zusätzlich innerhalb des Schaltkreises angeordnet sind. Immer, wenn der Pegel des PDM-Signals auf "L" fällt, um in der Motorwicklung eine Gegen-EMK zu erzeugen, wird es daher zu der Rückführungsschleife geleitet, die von den Schaltern, die während der gesamten Periode EIN gehalten werden, in der das PDM-Signal anliegt, und den einander benachbarten Dioden gebildet ist (Schleife 100, die in Fig. 11 als dicke Kettenlinie gezeigt ist), und zu der Motorwicklung rückgeführt.
Es versteht sich ohne weiteres, daß ohne eine solche An ordnung der Stromversorgungsweg zu der Motorwicklung, wenn auch nur kurz, durch die Gegen-EMK unterbrochen wird, die jedesmal erzeugt wird, wenn der Pegel des PDM-Signals auf "L" fällt, wodurch der Motor verzögert und die Rotation des Rotors unerwünscht langsamer wird, so daß dadurch das Drehmoment des Motors verringert wird.
Eine wechselrichtergesteuerte Transport/Meßvorrichtung gemäß der Erfindung, die ein Motorsteuersystem zum Antreiben eines bürstenlosen Einphasen-Induktionsmotors durch PDM-Signale und einen Wechselrichter aufweist, ist jedoch vollständig frei von Verzögerungen der Rotation des Rotors und hält ein hohes Drehmoment aufrecht, weil jegliche Gegen- oder Rest- EMK der Motorwicklung von einer Rückführungsschleife absorbiert wird, die innerhalb des Schaltkreises ausgebildet ist, um ein sogenanntes Schwungmoment zu erhalten.
Fig. 15A zeigt die Konfiguration eines alternativen Motorsteuersystems mit zwei Stromversorgungen mit positivem und negativem Potential, um den Motor anzutreiben, anstelle einer einzigen Stromversorgung des in Fig. 7 gezeigten Typs. Man erkennt, daß diese Konfiguration nur sechs Feldeffekt transistoren FET1 bis FET6 als ebenso viele Schalter und vier Dioden D1 bis D4 umfaßt (wohingegen die Konfiguration von Fig. 7 acht Schalter und acht Dioden verwenden muß).
Fig. 15B zeigt eine typische Schaltung, die verwendbar ist, um die Schalter des Motorsteuersystems zu treiben. Diese Treiberschaltung führt den Schaltern FET1 bis FET4 alternierend PDM-Signale zu, deren Phasen relativ zueinander um 90º verschoben sind, wie A und B in Fig. 15C zeigen, und führt den Schaltern FET5 und FET6 Schaltsignale C bzw. D zu, die relativ zu A und B invertierte Phasen haben und daher relativ zueinander um 90º phasenverschoben sind. Die FET1 bis FET6 und die Dioden D1 bis D4, die jeweils mit den FET1 bis FET4 verbunden sind, sind zwischen einem Photokoppler PC, der von EIN/AUS-Signalen entsprechend vorgegebenen Frequenzen, die von einer CPU übermittelt werden, angesteuert wird, und einem Vorspannungskreis BC angeordnet.
Eine Motorsteuerschaltung mit der oben beschriebenen Konfiguration versorgt die erste und die zweite Motorwicklung 161 und 162 des Motors 160 mit Strömen 11 und 12 mit Sinus wellenformen, die identisch sind, deren Phasen aber relativ zueinander um 90º verschoben sind, wie die Diagramme E und F von Fig. 15C zeigen. Daher spielt diese Motorsteuerschaltung offenbar eine identische Rolle wie die Schaltung von Fig. 7.
Fig. LSD zeigt einige der Diagramme von Fig. 15C vergrößert zum Zweck der Erläuterung desvorher erwähnten Schwungmoments. Wenn die Schalter FET1 und FET2 PDM-Signale entsprechend den Diagrammen A und B von Fig. 15D erhalten, wird an die erste Wicklung 161 eine Spannung mit einer PDM- Wellenform entsprechend dem Diagramm C von Fig. 15D angelegt. Dank des Schwungmoments hat jedoch der durch die Wicklung 161 fließende elektrische Strom I eine Wellenform, die im wesentlichen eine Sinuswellenform ist und von kleinsten Vertiefungen begleitet ist, die dem jeweiligen Absinken der PDM-Wellenform entsprechen, wie Diagramm D von Fig. 15D zeigt, obwohl der Pegel des Stroms niemals auf Null absinkt. Es ist zu beachten, daß die Anstiegs- und die Abfallflanke jeder der Vertiefungen in der Wellenform des Stroms 1 hinsichtlich Neigung symmetrisch ist und daß sie zueinander um eine Zeitspanne versetzt sind, die eine Funktion der PDM-Wellenform ist.
Fig. 16A zeigt die Anordnung zum Schutz des Motors gegen einen Überstrom unter Verwendung eines Wechselrichters 120.
Im Prinzip ist die Antriebskraft (F) des Motors zu dem elektrischen Strom (1), der durch die Wicklung fließt, linear proportional (F=K I, mit K = eine Konstante). Das erfordert wohl keine weitere Erläuterung, da die in der Wicklung erzeugte Magnetkraft zu der Intensität des sie durchfließenden elektrischen Stroms linear proportional ist.
Da andererseits der Motor selbst ausgelegt ist, um gewisse Schwankungen des ihm zugeführten Stroms zuzulassen, ist die einzige Maßnahme, die für den Motor zu ergreifen ist, der Schutz vor einem elektrischen Überstrom, dem der Motor insbesondere dann ausgesetzt sein kann, wenn die Last zum Motor hoch ist und der Motor plötzlich angehalten wird, um eine eventuelle Beschädigung des Motors durch Brand zu eliminieren.
Im Hinblick darauf ist der Wechselrichter 120 von Fig. 16A ausgebildet, um sicherzustellen, daß der Motor immer von einem Konstantstrom angetrieben wird.
Hinsichtlich der ersten Wicklung 161 ist ein negativer Rückkopplungskreis mit einem Transformator 280, einem Gleichrichterkreis 281, einem Operationsverstärker 282 und einer Konstantstrom-Steuerschaltung 283 vorgesehen, um den elektrischen Strom in der Wicklung zu detektieren und ihn zum Wechselrichter 120 rückzuführen Dabei umfaßt die Konstantstromsteuerschaltung 283 einen Integrationskreis 284 für die Integration von Daten bezüglich des detektierten Wicklungsstroms und eine CPU 285 zum Erzeugen von EIN/AUS-Signalen nach Maßgabe der Frequenz, die auf der Basis des Ausgangssignals des Integrationskreises 284 vorgegeben wird. Das EIN/AUS-Signal von der CPU 285 wird genutzt, um der ersten Wicklung 161 des Motors 160 Wechselstrom mit Sinuswellenform über den PDM-Signalerzeugungskreis 123 und den Treiberkreis 140 des Wechselrichters 120 zuzuführen, wie bereits beschrieben wurde.
In dem Weg des detektierten Wicklungsstroms ist eine Strompegel-Voreinstelleinrichtung 268 vorgesehen.
Eine Anordnung, wie sie oben beschrieben ist, garantiert, daß dem Motor 160 jederzeit ein Konstantstrom zugeführt wird und dadurch jede potentielle Schädigung des Motors infolge von Überstrom wirkungsvoll vermieden werden kann.
Fig. 16B zeigt eine andere alternative Konfiguration des Motorsteuersystems, die zusätzlich einen Wärmealarmkreis 287, um ein Warnsignal abzugeben, wenn der Wicklungsstrom während einer gegebenen Zeitdauer (z. B. 1 min) auf einem Grenzpegel bleibt, und einen Überstromwarnkreis 288 aufweist, um ein Warnsignal abzugeben, wenn der Wicklungsstrom den Nennwert überschreitet. Der Wärmewarnkreis 287 umfaßt ein Grenzwertvorgabeglied 287a, einen Operationsverstärker 287b und einen Zeitgeber 287c, wohingegen der Überstromwarnkreis 288 ein Überstromwertvorgabeglied (Überstromwert relativ zu dem Nennstromwert) 288a und einen Operationsverstärker 288b aufweist.
Fig. 17 ist ein Blockbild eines Wechselrichters eines Motorsteuersystems, das für die Ausführungsform von Fig. 1 zu verwenden ist.
Der Wechselrichter 220 von Fig. 17 richtet den von einer Starkstromquelle 201 gelieferten Wechselstrom in zwei Wechselströme mit einer gewünschten identischen Frequenz um, deren Phasen jedoch um 90º zueinander verschoben sind und die dann den jeweiligen Wicklungen 208 und 209 eines bürstenlosen Einphasen-Induktionsmotors 207 zugeführt werden, so daß der Rotor 210 des Motors 207 mit einer gewünschten Drehzahl gedreht werden kann. In Fig. 17 bezeichnet 221 einen Gleichrichterkreis zum Umrichten des von der Starkstromquelle kommenden Wechselstroms (z. B. 50 Hz, 100 V) in Gleichstrom, 222 ist ein PDM-Signalerzeugungskreis, der mit zeitlichen Verzögerungen Pulsdauermodulations- bzw. PDM Signale φ1, φ2, φ3 und φ4 mit zueinander verschobenen Phasen und Polaritätsumschaltsignale φa und φb, deren Phasen relativ zueinander um 90º verschoben sind, auf der Basis von ersten und zweiten daran angelegten Taktsignalen erzeugt.
Der PDM-Signalerzeugungskreis 222 hat charakteristisch eine Konfiguration, wie sie in Fig. 18 gezeigt ist.
In Fig. 18 ist 223 ein (n+1)-Bit-Adreßzähler, der die Anzahl von ersten Taktsignalen CLK1 zählt.
224 ist ein erster Speicherkreis mit einem n-Bit-Adreßbereich, in dem vorher Impulsdauerdaten W0 bis W2n-1 gespeichert sind, die jeweiligen Adreßwerten A entsprechen (A=0 ²n-1) und als B sin(A π/2n) ausgedrückt werden, wobei B ein Koeffizient ist.
225 ist ein Abwärtszähler, der den Anfangswert oder die aus dem ersten Speicherkreis 224 ausgelesenen Pulsdauerdaten W jedesmal um "1" herunterzählt, wenn er ein zweites Taktsignal CLK2 von einem UND-Glied 226 erhält, und ein Rücksetzsignal an ein Flipflop 227 liefert, wenn der Zählwert des Zählers "0" erreicht. (Es ist zu beachten, daß die Frequenz des ersten Taktsignals CLK1 niedriger als die Frequenz des zweiten Taktsignals CLK2 ist.)
Das Flipflop 227 setzt den Pegel seines Q-Ausgangs auf "H" bei der Anstiegsflanke eines ersten Taktsignals CLK2 und öffnet das Gate des UND-Glieds 226, um dem Abwärtszähler 225 ein zweites Taktsignal CLK2 zuzuführen.
Wenn die Anstiegsflanke eines ersten Taktsignals CLK2 auftritt, wird der Adreßwert für den ersten Speicherkreis 224 um "1" inkrementiert, und eine Pulsdauerinformation W, die dem Adreßwert A entspricht, wird an den Abwärtszähler 225 geliefert, um schließlich die Operation der Abwärtszählung der Anzahl von zweiten Taktsignalen CLK2 über das UND-Glied 226 auszulösen. Wenn die Anzahl Taktsignale gleich den Pulsdauerdaten W wird, wird das Flipflop 227 rückgesetzt.
Somit wird am Q-Ausgang des Flipflops ein PDM-Signal, dessen Pulsdauer der Pulsdauerinformation entspricht, synchron mit einem ersten Taktsignal CLK1 abgegeben.
228 ist ein Schaltkreis, der die Abgabe des (n+1)-ten Bits als Polaritätsumschaltsignal φa an einem Ausgang 228a abgibt, wenn der Pegel des Polaritätsumschaltsignals φa "L" ist, und am Ausgang 228b abgibt, wenn der Pegel des Polan tätsumschaltsignals φa "H" ist. Der von dem Ausgang des Flipflops getrennte Ausgang nimmt den "L"-Pegel an.
229 ist ein zweiter Speicherkreis, der ebenso wie der erste Speicherkreis 224 einen n-Bit-Speicherbereich hat.
In dem zweiten Speicherkreis 229 wird vorher Pulsdauerinformation K0 bis K2n-1 gespeichert, die jeweiligen Adreßwerten entspricht und als Absolutwert von B sin(A π/2n) ausgedrückt wird.
230 bezeichnet einen Abwärtszähler, der den Anfangswert oder die aus dem zweiten Speicherkreis 229 ausgelesene Pulsdauerinformation W jedesmal um "1" herunterzählt, wenn er ein zweites Taktsignal CLK2 von einem UND-Glied 231 emp fängt, und an das Flipflop 227 ein Rücksetzsignal überträgt, wenn der Zählwert des Zählers "0" erreicht.
Das Flipflop 232 setzt den Pegel des Q-Ausgangs auf "H" bei der Anstiegsflanke eines ersten Taktsignals CLK1 und öffnet das Gate des UND-Glieds 231, um dem Abwärtszähler 230 ein zweites Taktsignal CLK2 zuzuführen.
Wenn daher die Anstiegsflanke eines ersten Taktsignals CLK2 auftritt, wird der Adreßwert für den ersten Speicherkreis 224 um "1" erhöht, und eine Pulsdauerinformation W, die dem Adreßwert A entspricht, wird dem Abwärtszähler 225 zugeführt, um schließlich den Vorgang des Abwärtszählens der Anzahl von zweiten Taktsignalen CLK2 über das UND-Glied 226 auszulösen. Wenn die Anzahl Taktsignale gleich der Pulsdauerinformatin W wird,, wird das Flipflop 227 rückgesetzt
Somit wird ein PDM-Signal, dessen Pulsdauer der in dem zweiten Speicherkreis 229 gespeicherten Pulsdauerinformation K entspricht, am Q-Ausgang des Flipflops 232 abgegeben. 233 ist ein Flipflop, das den Pegel des Ausgangssignals (φa) des (n+1)-ten Bits synchron mit der Anstiegsflanke der Abgabe des n-ten Bits zwischenspeichert, und sein Q-Ausgangssignal wird einem Schaltkreis 234 als ein Polaritätsumschaltsignal φa zugeführt, dessen Phase relativ zu der des Polaritätsumschaltsignals φa um 90º verzögert ist.
Der Schaltkreis 234 überträgt ein PDM-Signal über den Anschluß 234a, wenn der Pegel des Polaritätsumschaltsignals φb "L" ist, und über den Anschluß 234b, wenn der Pegel des Polaritätsumschaltsignals φb "H" ist.
Die beiden Gruppen von PDM-Signalen (φ1, φ2) und (φ3, φ4), die von den jeweiligen Schaltkreisen 228 und 234 kommen, und die Polaritätsumschaltsignale φa, φb werden einem ersten bzw. einem zweiten Treiberkreis 240 bzw. 250 gemäß Fig. 17 zugeführt.
Die beiden Treiberkreise 240, 250 haben eine Konfiguration, wie sie in Fig. 19 gezeigt ist.
Gemäß Fig. 19 bedeuten 241 bis 244 (251 bis 254) ebenso viele Schaltkreise, die nach Maßgabe von PDM-Signalen φ1 und φ2 und den Pegeln von Polaritätsumschaltsignalen φa und φb ein- und ausgeschaltet werden, und aktuell hat der Schalt kreis 241 (251) ein PDM-Signal φ1 (φ3) und der Schaltkreis 242 (252) ein Polaritätsumschaltsignal φa (φb) empfangen. Ferner zeigt die Figur, daß aktuell ein PDM-Signal φ2 (φ4) an den Schaltkreis 243 (253) übermittelt wurde und ein Polaritätsumschaltsignal φa (φb) von dem Nichtglied 245 invertiert worden ist und an den Schaltkreis 244 (254) übermittelt wurde.
Die Schaltkreise 241, 242 (251, 252) sind mit einer Gleichstromquelle oder Gleichrichterschaltung 221 in Reihe geschaltet, und ein Anschluß von Wicklungen 261 und sein Gegenstück der Wicklung 262 eines Induktionsmotors 260 sind mit dem Verbindungspunkt der beiden Schaltkreise verbunden.
Ebenso sind die übrigen Anschlüsse der Wicklungen 261 und 262 mit dem Verbindungspunkt der beiden Schaltkreise 243, 244 (253, 254) verbunden, die ebenfalls mit der Gleichstromquelle in Reihe geschaltet sind.
260 ist eine Stromfühlerschaltung zum Erfassen des Stroms, der durch die beiden Wicklungen 208 und 209 des Induktionsmotors 207 (Fig. 17) fließt.
261 und 262 sind Fühlertransformatoren, deren Primärwicklungen 261a und 262a jeweils in Reihe mit den Wicklungen 208 und 209 verbunden und um hochpermeable Kerne gewickelt sind. 263 und 264 bezeichnen Gleichrichterschaltungen zum Gleichrichten der an den Sekundärwicklungen 261b und 262b der Fühlertransformatoren 261 und 262 erzeugten Wechselströme, und 265 bezeichnet einen Addierer zur Addition der von den Gleichrichterschaltungen 263, 264 kommenden Gleichspannungen.
266 bezeichnet einen Schiedskreis, der immer dann ein Strombegrenzungssignal abgibt, wenn die Summenspannung des Addierers 265 einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Das Strombegrenzungssignal wird einem Geschwindigkeitsvorgabekreis 270 zugeführt.
Der Geschwindigkeitsvorgabekreis 270 ist so ausgelegt, daß er die Frequenzen von ersten und zweiten Taktsignalen, die dem PDM-Signalerzeugungskreis 222 zuzuführen sind, geeignet modifizieren kann.
271 ist ein Frequenzvorgabekreis, der zu verwenden ist, um die Frequenz der von dem Taktsignalgenerator 272 erzeugten Taktsignale vorzugeben. 273 ist ein erster Frequenzteiler, der die Frequenz der von dem Taktsignalgenerator 272 erzeugten Signale durch N dividiert und Quotienten-Frequenzsignale als Taktsignale CLK1 abgibt, wohingegen 274 ein zweiter Frequenzteiler ist, der die Frequenz der von dem Taktsignalgenerator 272 erzeugten Signale durch M (M< N) dividiert und die Quotienten-Frequenzsignale als Taktsignale abgibt.
275 ist ein Schalter, der von einem Strombegrenzungssignal von dem Schiedskreis 266 umgeschaltet wird. Er leitet einfach die von dem Taktsignalgenerator 272 kommenden Taktsignale als ebenso viele zweite.Taktsignale CLK2 weiter, während er gleichzeitig ein Strombegrenzungssignal empfängt, wohingegen er die von dem zweiten Frequenzteiler 274 kommenden Quotienten-Frequenzsignale als zweite Taktsignale CLK2 weiterleitet, wenn er kein Strombegrenzungssignal empfängt.
Der oben beschriebene Wechselrichter 220 arbeitet wie folgt.
Wenn eine gegebene Frequenzinformation Fc in dem Frequenzvorgabekreis 271 des Geschwindigkeitsvorgabekreises 270 vorgegeben ist, werden ein erstes Taktsignal CLK1 einer Frequenz, die gleich Fc/N ist, und ein zweites Taktsignal CLK2 einer Frequenz, die gleich Fc/M ist, wie Diagramm von Fig. 20 zeigt, zu dem PDM-Signalerzeugungskreis 223 abge geben.
Der Adreßwert A des Adreßzählers 223 wird jedesmal, wenn er ein erstes Taktsignal CLK2 empfängt, um "1" erhöht, so daß der erste Speicherkreis 224 veranlaßt wird, sequentiell Pulsdauerinformation W0 bis W2n-1 zu übertragen, so daß während der Periode (T1), in der das Polaritätsumschaltsignal φa (Diagramm B von Fig. 20) auf dem "L"-Pegel bleibt, ein PDM-Signal φ1 abgegeben wird; wie Diagramm C von Fig. 20 zeigt, wohingegen während der Periode (T2), in der das Schaltsignal φa den "H"-Pegel hält, ein anderes PDM-Signal φ2 übertragen wird, wie Diagramm D von Fig. 20 zeigt (T1=T2=2² N/Fc).
Da der Schaltkreis 144 durch ein invertiertes Signal des Polaritätsumschaltsignals φa während der Periode T11 im EIN- Zustand gehalten wird, empfängt die Wicklung 208 des Induktionsmotors 207 einen elektrischen Strom, der ansteigt, um einer Sinuskurve zu folgen, wie Diagramm E von Fig. 20 zeigt.
Während der Periode T2 dagegen nimmt der durch die Wicklung 208 fließende elektrische Strom ab und folgt der Sinuskurve weiter, da ein PDM-Signal φ2 an den Schaltkreis 243 des ersten Treiberkreises 240 abgegeben wird, so daß der Schaltkreis 242 durch ein Polaritätsumschaltsignal φa im EIN-Zustand gehalten wird.
Auf diese Weise wird durch die PDM-Signale φ1, φ2 und die Polaritätsumschaltsignale φa, φb bewirkt, daß ein elektrischer Strom einer gegebenen Frequenz durch die Wicklung fließt. Es erübrigt sich zu sagen, daß der durch die Wicklung 208 fließende elektrische Strom einer Sinuskurve folgt, die eine Periode T1+T2 (=2n+1 N/Fc) hat.
Gleichermaßen überträgt auch der zweite Speicherkreis 229 sequentiell Pulsdauerdaten K0 bis K2n-1 aufgrund des Adreßwerts A des Adreßzählers. Es ist jedoch zu beachten, daß dadurch, daß das Polaritätsumschaltsignal φb eine Phase hat, die relativ zu dem Schaltsignal φa um 90º verzögert ist, wie Diagramm F von Fig. 20 zeigt, ein PDM-Signal mit Pulsdauern, die der oberen Hälfte der Pulsdauerdaten K im zweiten Speicherkreis 229 entsprechen, während der Periode T3 abgegeben wird, die die hintere Hälfte der Periode T1 und die vordere Hälfte der Periode T2 überlappt, und daß danach ein PDM-Signal mit Pulsdauern, die der unteren Hälfte der Pulsdauerdaten K entsprechen, während der Periode T4 abgegeben wird, die die hintere Hälfte der Periode T2 und die vordere Hälfte der Periode T1 überlappt.
Daher erzeugt das PDM-Signal φ3 eine Wellenform, die mit der des PDM-Signals φ1 identisch, jedoch um 1/4 einer Periodendauer verzögert ist, wie Diagramm G von Fig. 20 zeigt. Ebenso zeigt das PDM-Signal φ4 eine Wellenform, die mit der des PDM-Signals φ2 identisch, aber um 1/4 einer Periodendauer verzögert ist, wie Diagramm H von Fig. 20 zeigt.
Infolgedessen hat der der Wicklung 209 des Induktionsmotors 207 zugeführte elektrische Strom eine Wellenform entspre chend dem Diagramm 1 von Fig. 20, die eine Sinuskurve mit einer Phase hat, die relativ zu der des Stroms durch die Wicklung 208 um 90º verzögert ist.
Da zwei elektrische Ströme, deren Phasen um 90º verschoben sind, jeweils durch die erste und die zweite Wicklung 208, 209 fließen, wird der Rotor 210 des Induktionsmotors 207 so angetrieben, daß er mit einer Geschwindigkeit dreht, die gleich der Frequenz Fc/(2n+1) N) ist.
Es ist ersichtlich, daß die Drehzahl des Induktionsmotors 207 zu der Taktfrequenz Fc linear proportional ist, und daher kann eine gewünschte Drehzahl des Motors durch externe Modifikation der Taktfrequenz Fc realisiert werden.
Wenn die Taktfrequenz Fc mit einem sehr niedrigen Wert vorgegeben ist, können die durch die Wicklungen 208 und 209 des Induktionsmotors 209 fließenden Ströme rasch ansteigen.
Der Anstieg des Pegels der elektrischen Ströme wird von dem Stromfühlerkreis 260 erfaßt, und wenn der Pegel einen vorbestimmten Wert überschreitet, wird dem Geschwindigkeitsvorgabekreis 270 ein Strombegrenzungssignal übermittelt, um die Frequenz des zweiten Taktsignals CLK2 von Fc/M auf Fc umzuschalten.
Infolgedessen werden die PDM-Signale φ1 bis φ4, die unter Normalbedingungen mit einer Pulsdauer entsprechend dem Diagramm B von Fig. 21 übertragen werden, die Wp-Pulsdauerdaten des zweiten Taktsignals CLK2 entsprechend dem Diagramm A von Fig. 21 äquivalent ist, so modifiziert, daß ihre Pulsdauer äquivalent den Wp-Pulsdauerdaten des zweiten Taktsignals CLK2 ist, das eine hohe Frequenz hat (Diagramm C von Fig. 21), wie Diagramm D von Fig. 21 zeigt.
Die modifizierte Pulsdauer der PDM-Signale φ1 bis φ4, die gleich 1/M derjenigen der Signale unter Normalbedingungen ist, verringert die Intensität der durch die Wicklungen 208, 209 des Induktionsmotors 207 fließenden Ströme, so daß jede potentielle Gefahr für den Motor infolge eines Überstroms, beispielsweise ein Wicklungsbrand, eliminiert wird. (Es ist zu beachten, daß die Frequenz des elektrischen Stroms, mit dem der Motor angetrieben wird, nicht geändert wird.)
Die Sinuswellenform des elektrischen Stroms kann durch Abschalten der Stromquelle, durch Modifikation des Vorgabewerts des Frequenzvorgabekreises 271 oder durch Verwendung einer speziell vorgesehenen Rückstelleinrichtung (nicht gezeigt) aufgehoben werden.
Der Wechselrichter von Fig. 17 steuert zwar den elektrischen Strom durch den Lastkreis mit einem Strombegrenzungssignal, das von dem Stromfühlerkreis 260 erzeugt wird, aber der Steuervorgang kann so ausgelegt sein, daß der elektrische Strom vollständig ausgeschaltet oder ein Strombegrenzungswiderstand verwendet oder die Voreinstellfählgkeit unter bestimmten Umständen begrenzt wird, wenn der Strom begrenzt werden soll.
Der Wechselrichter von Fig. 17 steuert den dem Lastkreis zugeführten Wechselstrom mit Hilfe der Pulsdauer, die sich ändert, um einer Sinuswellenform zu folgen, alternativ kann aber auch ein Wechselrichter verwendet werden, der den Wechselstrom mit Hilfe einer Pulsintervallmodulation oder Pulsdauermodulation steuert.
Der Wechselrichter von Fig. 17 begrenzt den durch den Induktionsmotor 207 fließenden elektrischen Strom immer dann sofort, wenn dieser einen vorbestimmten Wert überschreitet, er kann aber auch so ausgelegt sein, daß der Strom nach Maßgabe des Werts begrenzt wird, der durch Akkumulation der Differenzen des Stroms über einen gegebenen Zeitraum erhalten wird, oder alternativ so ausgelegt sein, daß ein Schiedskreis 266' verwendet wird, der einen Vergleicher 267, der den Ausgangswert des Addierers 265 mit einem gegebenen Wert vergleicht, und ein Flipflop 269 aufweist, das gesetzt ist, um durch das Ausgangssignal des Zeitgebers 268 betätigt zu werden, der durch die Anstiegsflanke eines Ausgangssignals des Vergleichers aktiviert wird, so daß der dem Induktionsmotor zugeführte Wechselstrom durch das Ausgangssignal des Flipflops 269 begrenzt wird, wenn er für einen vorbestimmten Zeitraum ständig einen gegebenen Wert überschreitet.
Der Schiedskreis 266' von Fig. 22 kann mit einem Alarmkreis 280 kombiniert sein, der ein Warnsignal abgibt, wenn der Wechselstrom zu dem Lastkreis begrenzt wird. Alternativ kann der Schiedskreis so ausgelegt sein, daß er die Starkstrom quelle durch das Ausgangssignal des Flipflops abschaltet, um den Wechselstorm zu begrenzen.
Da der Wechselrichter den dem Lastkreis zugeführten Strom erfaßt und den Strom immer dann begrenzt, wenn er einen ge gebenen Pegel überschreitet, kann er wirkungsvoll verhindem, daß ein übergroßer Wechselstrom zum Motor fließt, und zwar auch dann, wenn die Frequenz des Wechselstroms signifikant verringert wird, um jede potentielle Gefahr wie etwa einen Wicklungsbrand auszuschließen.
Fig. 23 zeigt als Blockbild die Konfiguration noch eines anderen alternativen Wechselrichters, der mit der ersten Ausführungsform der Erfindung zu verwenden ist, wobei diejenigen Komponenten, die denen von Fig. 36D gleichen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und nicht nochmals beschrieben werden.
In Fig. 23 bezeichnet 320 eine Frequenzvorgabeeinrichtung, deren Multiplizierer 323 ein Impulssignal einer Frequenz abgibt, die gleich der Frequenz F0 des Bezugssignals von dem Kristalloszillator 321, multipliziert mit M, ist.
Das Impulssignal wird einem Photokoppler 331 der Frequenzbestimmungsschaltung 330 zugeführt.
Die Frequenzbestimmungsschaltung 330 zählt die Anzahl Impulssignale, die der Photokoppler 331 empfangen hat, mit einem Zähler 332 und hat einen Zwischenspeicher 335, um den Zählwert jedesmal zwischenzuspeichern, wenn ein Zwischenspeicherimpuls von einem Zeitgeber 334 empfangen wird, der synchron mit dem Ausgang des Oszillators 333 wirksam ist. Sie hat dann ihren Verzögerungskreis 336, um den Zwischenspeicherimpuls geringfügig zu verzögern, der zum Rücksetzen des Zählers 332 genutzt wird.
Der Ausgangswert des Zwischenspeichers 335 repräsentiert daher die Anzahl Impulssignale, die dem Zähler 332 während der Periode des Zwischenspeicherimpulses T zugeführt werden, oder die Anzahl Impulse eines Impulssignals während der Periode T.
Das Ausgangssignal des Zwischenspeichers 335 wird einem Schaltersteuerkreis 308 der Wechselstrom-Umrichterschaltung 305 zugeführt, und der Schaltersteuerkreis 308 formt den ankommenden Gleichstrom in Wechselstrom einer Frequenz um, die dem Ausgangswert des Zwischenspeichers 335 entspricht.
Das Ausgangssignal K des Zwischenspeichers, das dem Schaltersteuerkreis 308 zugeführt wird, wird so gesteuert, daß es mit der Frequenz Fd des dem Lastkreis 309 zugeführten Stroms übereinstimmt. Wenn man also annimmt, daß die Periodendauer des Zwischenspeicherimpulses 100 ms und die Frequenz des Ausgangssignals des Kristalloszillators 321 der Frequenzvorgabeeinrichtung 320 10 Hz ist, erhält der Zähler 332 ein Impulssignal einer Frequenz von 1 kHz, indem "100" als das Vielfache M vorgegeben wird.
Somit wird "100" in dem Zwischenspeicher 335 bei jedem Zwischenspeichervorgang gehalten und dann an den Schaltersteuerkreis 308 abgegeben, um einen Wechselstrom einer Frequenz von 100 Hz zu erzeugen, der dem Lastkreis 309 zuzuführen ist.
Gleichermaßen wird ein Wechselstorm einer Frequenz von 200 Hz erzeugt, indem "100" für M vorgegeben wird, und die Frequenz Fd des dem Lastkreis zugeführten Wechselstroms ist 50 Hz, wenn für M "50" vorgegeben wird.
Die Stabilität der Frequenz Fd des Wechselstroms hängt zwar von der Stabilität der Frequenz des Impulssignals ab, das von der Frequenzvorgabeeinrichtung 320 abgegeben wird, aber das letztere wird in einem sehr stabilen Zustand gehalten, weil es durch Multiplikation des Signals des Kristalloszil lators 321 erhalten wird, das sehr stabil ist.
Als die Frequenzvorgabeeinrichtung 320 des Wechselrichters von Fig. 23 wird zwar ein Multiplizierer 323 verwendet, dieser kann aber durch einen Frequenzteiler 324 als eine Komponente der Frequenzvorgabeeinrichtung 340 ersetzt werden, deren Konfiguration in Fig. 24 gezeigt ist. Dabei ist ein Teiler 341 in der Frequenzbestimmungsschaltung 350 vorgesehen, um einen gegebenen Wert durch den Ausgangswert des Zwischenspeichers 335 zu dividieren, und der Ausgangswert des Teilers 341 oder der Quotient wird dem Schaltersteuerkreis 308 zugeführt, sodaß die Frequenz Fd des dem Lastkreis zugeführten Wechselstroms zu dem Wert M linear proportional ist.
Die Beziehung zwischen dem zwischengespeicherten Ausgangswert K und der Frequenz Fd des treibenden Wechselstroms wurde zwar vorher als Übereinstimmung der beiden Werte definiert, sie kann aber alternativ durch die Gleichung Fd=α K (α ist eine beliebige Zahl) definiert sein, wobei a mit Hilfe des Schaltersteuerkreises 305 variiert werden kann. Ebenfalls als Alternative kann die Frequenzbestimmungsschaltung 370 so ausgebildet sein, daß sie den Ausgangswert des Zwischenspeichers mittels eines Schiedskreises 360 bestimmt und, wenn der Ausgangswert des Zwischenspeicher 335 einen Grenzwert überschreitet, den Schaltersteuerkreis 308 oder den Schaltkreis 307 veranlaßt, ein Signal abzugeben, das die Stromzuführung unterbricht, wie in Fig. 25 gezeigt ist.
Der Wechselrichter von Fig. 23 verwendet zwar nur eine Frequenzvorgabeeinrichtung 320, um die Frequenz des dem Lastkreis 309 zuzuführenden Wechselstroms vorzugeben, alternativ kann er aber so ausgebildet sein, daß er eine Vielzahl von Frequenzbestimmungskreisen 330 aufweist, um das Impulssignal von einer einzigen Frequenzvorgabeeinrichtung 320 an eine Vielzahl von Umwandlungskreisen 305 zu leiten, so daß eine Vielzahl von Lastkreisen 309 (z. B. eine Vielzahl von Wechselstrommotoren) synchron angetrieben werden kann unter Anwendung einer einzigen Frequenzvorgabeeinrichtung 320, um ein hohes Niveau an Betriebsgenauigkeit zu erzielen. Wenn eine Vielzahl von Umwandlungskreisen verwendet wird, können verschiedene Motoren mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden, indem die Konstante in Abhängigkeit von den Charakteristiken des Motors für jeden Motor anders modifiziert wird.
Da jeder der oben unter Bezugnahme auf die Fig. 23 bis 26 beschriebenen Wechselrichter so ausgebildet ist, daß er ein Impulssignal einer Frequenz erzeugt, die der gewünschten Frequenz des Antriebsstroms entspricht, die durch die Frequenzvorgabeeinrichtung vorgegeben ist, und das Impulssignal nach Prüfung hinsichtlich seiner Frequenz genutzt wird, um einen Wechselstrom einer entsprechenden Frequenz zu erzeugen, kann die Frequenz des Antriebsstroms erstaunlich genau gesteuert werden, und eine Vielzahl von Lastkreisen kann synchron betrieben werden.
Ein Motorsteuersystem, das einen Wechselrichter des oben beschriebenen Typs aufweist, soll nun hinsichtlich seiner Betriebssicherheit in bezug darauf erörtert werden, wie ein abnormaler Zustand auf der Seite der Abgabe von Signalen detektiert werden kann, die die Geschwindigkeit des Motors bezeichnen, und zwar im Stadium der Weiterleitung von Befehlen zur Vorgabe der Motorgeschwindigkeit, und wie der detektierte abnormale Zustand genutzt wird, um die Sicherheit des Motors zu gewährleisten (durch Herabsetzen der Spannung des Antriebsstroms auf 0 V, um den Motor anzuhalten). Das Präzisionsniveau, mit dem Befehle weitergeleitet werden, kann erhöht werden, indem das Signalsystem digital gesteuert wird. Das digitale Steuerverfahren ist besonders wichtig, wenn eine Vielzahl von Wechselrichtern in einem System vorhanden ist, was bei der dritten Ausführungsform der Fall ist, die noch beschrieben wird.
Fig. 27A zeigt die Konfiguration eines Geschwindigkeits steuerteils eines Motorsteuersystems, der unter Berücksichtigung der obigen Überlegungen ausgebildet ist. Er ist ausgebildet, um als eine lineare Funktion der Eingangsimpulsfrequenz betrieben zu werden, und hält immer dann den Motor an, wenn einer der für Variablen vorgesehenen Grenzwerte überschritten wird.
Dieser Geschwindigkeitssteuerteil löscht den Zähler 380, der die Anzahl von eingegebenen Impulsbefehlssignalen zählt, deren Frequenz ungefähr einhundertmal so groß wie die Drehgeschwindigkeit des Motors ist (Diagramm A, Fig. 278), auf der Basis der Eingangssignale, die periodisch abgetastet werden (z. B. nach jeweils 1 Sekunde), wie Diagramm B von Fig. 278 zeigt, und schließt gleichzeitig den Schalter 381, um sie in dem Zwischenspeicher 382 zu halten. Jedes der in dem Zwischenspeicher 382 gehaltenen Signale repräsentiert die vorgegebene Rotationsrate, wie Diagramm C von Fig. 278 zeigt, und der Ausgangswert des Zwischenspeichers 382 wird einem Teiler 383 und einem ersten und zweiten Vergleicher 384, 385 zugeführt. Der Teiler 383 teilt das Ausgangssignal des Zwischenspeichers 382 durch eine gegebene Zahl (z. B. das Verhältnis von zwei Geschwindigkeiten, die von zwei verschiedenen Wechselrichtern vorgegeben sind), um die vorgegebene Drehgeschwindigkeit entsprechend Diagramm C von Fig. 278 an einen PDM-Signalerzeugungskreis (nicht gezeigt) zu geben, der in der Wechselrichterschaltung enthalten ist. Außerdem wird das Ausgangssignal des Zwischenspeichers 382 mit dem oberen bzw. dem unteren Grenzwert in dem ersten und dem zweiten Vergleicher 384, 385 verglichen, und wenn das Ausgangssignal zum oberen und unteren Grenzwert zurückkehrt, wird ein Signal erzeugt und abgegeben, das die ausgegebene Warnung unterbricht. Solange also mit anderen Worten die vorgegebene Rotationsgeschwindigkeit den oberen und unteren Grenzwert entsprechend den Diagrammen E und D von Fig. 27D überschreitet, wird ein Warnsignal weiterhin ausgegeben, und infolgedessen kann der Motor nur mit der vorgegebenen Drehgeschwindigkeit angetrieben werden.
Fig. 27C zeigt die Konfigurationeines Geschwindigkeitssteuerteils, der ausgebildet ist, um periodisch einen Multiplikator für die Referenz-Drehgeschwindigkeit des Motors abzugeben.
Der Geschwindigkeitssteuerteil umfaßt eine serielle E/A- Einheit 391 zum Empfang von ASCII-Codes (S0). Bei Empfang eines Lastsignals S1, wie in Diagramm B von Fig. 27D gezeigt, von der seriellen E/A-Einheit 391 wird das Eingangssignal (S0) über einen Schalter 392 in einem Zwischenspeicher 393 gehalten, und gleichzeitig wird die in dem Zwischenspeicher 393 gespeicherte Information durch ein Signal (S2) gelöscht, das in Diagramm C von Fig. 27D gezeigt ist und von der seriellen E/A-Einheit 391 über einen T1- Zeitgeber 394 geliefert wird. Die vorgegebene Rotationsrate wird erhalten durch Division des Ausgangssignals des Zwischenspeichers 393 mit einer gegebenen Konstanten (z. B. dem Verhältnis der Geschwindigkeiten von zwei Wechselrichtern) in dem Teiler 395 und dann zu den PDM-Signalerzeugungskreisen geleitet, die in den jeweiligen Wechselrichtern enthalten sind.
Die oben beschriebene zweite Ausführungsform der Erfindung ist auf die folgende Weise wirksam.
Fig. 28 zeigt eine Anordnung, bei der die Ausführungsform mit einem Zwischenförderer 402 angewandt wird.
In Fig. 28 bezeichnet 404 einen Motor, z. B. einen bürstenlosen Einphasen-Induktionsmotor, der mit einer Geschwindigkeit rotiert, die mit dem Zweiphasen-Wechselstrom synchronisiert ist, dessen Phasen um 90º zueinander verschoben sind und dem Motor zugeführt werden.
405 ist ein optischer Sensor, der aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger besteht, um einen von dem Zwischen förderer 402 zugeführten Gegenstand zu erfassen.
410 ist eine Drehzahlregeleinrichtung zur Regelung der Drehzahl des Motors 404.
411 ist ein Oszillator zum Erzeugen von Signalen einer gegebenen Frequenz, und 412 ist ein erster Frequenzteiler zum Teilen der Frequenz jedes der Signale, die von dem Oszillator 411 übermittelt werden, durch einen Divisor N.
413 ist ein Wechselrichter, der ausgebildet ist, um dem Motor 404 Zweiphasen-Wechselstrom zuzuführen, dessen Phasen zueinander um 90º verschoben sind, nach Maßgabe von Signalen, die mit den Quotienten-Frequenzsignalen vom ersten Frequenzteiler 412 synchronisiert sind, und deren Frequenz zu derjenigen der Quotienten-Frequenzsignale linear proportional ist.
414 bezeichnet einen zweiten Frequenzteiler zum Teilen der Frequenz jedes der Signale, die von dem Oszillator 411 übertragen werden, durch einen Divisor M, der von einem Beschleuniger 415 vorgegeben wird.
416 ist ein Flipflop, das bei der Anstiegsflanke eines Detektiersignals von dem Sensor 405 den Pegel des Q-Ausgangs auf "H" anhebt und diesen Pegel einige Zeit hält. (Der Pegel ist "L", während das Signal abgegeben wird.)
417 ist ein Abwärtszähler vom Voreinstelltyp, der die Anzahl Impulse, die von einem UND-Glied 418 eingegeben werden, von einem Anfangswert ausgehend verringert, der von der Anstiegsflanke eines Detektiersignals von dem Sensor 405 vorgegeben ist.
419 ist eine Anfangsgeschwindigkeit-Vorgabeeinheit zur Vorgabe eines Anfangswerts für den Abwärtszähler 417.
Die von dem Abwärtszähler 417 während seines Zählvorgangs abgegebenen Ausgangssignale werden genutzt, um den Divisor für den ersten Frequenzteiler 412 zu bestimmen, und werden gleichzeitig in einen Vergleicher 420 eingegeben.
Der Vergleicher 420 ist so ausgelegt, daß er ein Rücksetzsignal an das Flipflop 416 abgibt, wenn der Zählwert des Abwärtszählers 417 und der Wert, der von einer Endgeschwindigkeit-Vorgabeeinheit 421 vorgegeben ist, miteinander übereinstimmen.
Eine Drehzahlregelung 410 mit der oben beschriebenen Konfiguration arbeitet auf die folgende Weise.
Ein Divisor Na ist in der Anfangsgeschwindigkeit-Vorgabeeinheit 419 gespeichert, um an den ersten Frequenzteiler 412 gegeben zu werden, wobei Na eine Zahl ist, die notwendig ist, um die Geschwindigkeit des Zwischenförderers 402 und die Geschwindigkeit Va des Zuführförderers 401 einander gleich zu machen, wohingegen ein Divisor Nb (Na)Nb) in der Endgeschwindigkeit-Vorgabeeinheit 421 für den zweiten Frequenzteiler 414 gespeichert ist, wobei Nb eine Zahl ist, die notwendig ist, um die Geschwindigkeit des Prüfförderers 403 und die Geschwindigkeit Vb (Va(Vb) des Prüfförderers 403 einander gleich zu machen.
Die Anfangsgeschwindigkeit-Vorgabeeinrichtung 415 speichert außerdem eine beliebige Zahl M, die genutzt wird, um mehr als (Na-Nb) Quotienten-Frequenzimpulse, die von dem zweiten Frequenzteiler 414 kommen, während eines Zeitraums (mittlere Überführungszeit) aufzunehmen, der durch Division der effektiven Länge des Zwischenförderers 402 durch den Mittelwert der Geschwindigkeitsn Va und Vb erhalten wird.
Wenn die Vorderkante eines Gegenstands W, der von dem Zuführförderer 401 mit einer Geschwindigkeit Va zugeführt wird, den Sensor 405 zum Zeitpunkt t1 schneidet, steigt das die Detektierung repräsentierende Signal an, wie Diagramm A in Fig. 29 zeigt, und ein entsprechender Wert Na wird in den Abwärtszähler 417 gesetzt.
Dann wird der Divisor des ersten Frequenzteilers 412 automatisch auf Na gesetzt, wie Diagramm B von Fig. 29 zeigt, und die Geschwindigkeit des Zwischenförderers 402 wird auf Va eingestellt, wie das Diagramm C von Fig. 29 zeigt.
Infolgedessen wird der von dem Zuführförderer 401 zugeführte Gegenstand auf den Zwischenförderer 402 überführt und mit einer im wesentlichen identischen Geschwindigkeit weiterbewegt.
Wenn der Gegenstand W zum Zeitpunkt t2 vollständig auf den Zwischenförderer 402 überführt ist, steigt das Detektiersignal von dem Sensor 405 an, so daß ein Quotienten-Frequenzimpuls von dem zweiten Frequenzteiler 414 über das UND- Glied 418 an den Abwärtszähler 417 gegeben wird, und der Divisor für den ersten Frequenzteiler 412 wird jedesmal ver ringert, wenn er einen Quotienten-Frequenzimpuls empfängt.
Dann erhöht der Zwischenförderer 402 seine Geschwindigkeit allmählich, und daher wird der Gegenstand W beschleunigt, während er sich dem Prüfförderer nähert.
Wenn der Zählwert des Abwärtszählers 417 zum Zeitpunkt t3 mit Nb übereinstimmt, wird das Flipflop 416 rückgesetzt, um den Zählwert des Abwärtszählers 417 auf dem Wert dieses Moments und die Geschwindigkeit des Zwischenförderers auf Vb zu halten.
Dadurch wird die Geschwindigkeit des Gegenstands W, die während seiner Annäherung an das andere Ende des Zwischenförderers 402 erhöht wurde, dann auf einem Konstantwert Vb gehalten, die mit der Geschwindigkeit des Prüfförderers 403 identisch ist, so daß der Gegenstand gleichmäßig zur Prüfung auf den Prüfförderer 403 bewegt wird.
Die Geschwindigkeit des Zwischenförderers 402 kehrt zu der Ausgangsgeschwindigkeit Va zurück, wenn der nächste Gegenstand W von dem Zuführförderer 401 zum Zeitpunkt t4 auf ihn überführt wird.
Der oben beschriebene Betrieb der Förderer wird für die nachfolgenden Gegenstände wiederholt, so daß sie nacheinander dem Prüfförderer 403 zugeführt werden, ohne daß sie eine abrupte Geschwindigkeitsänder ung erfahren und dadurch einem Stoß unterliegen.
Die Geschwindigkeit des Zwischenförderers wird zwar durch kontinuierliches Ändern des Divisors des ersten Frequenzteilers bei der obigen Ausführungsform geradlinig modifiziert, sie kann aber alternativ davon verschieden (z. B. krummlinig) modifiziert werden, indem die Schwingungsfrequenz des Spannungssteuerungsoszillators 431 kontinuierlich durch einen Wobbelspannungsgenerator (VCO) 430 geändert wird, dessen Wobbeldauer, Wobbelauslösespannung und Wobbel beendigungsspannung beliebig vorgegeben werden können, wie in Fig. 30 gezeigt ist.
Die obige Ausführungsform wurde zwar in bezug auf eine Beschleunigung der Geschwindigkeitdes Gegenstands, der von dem Zwischenförderer transportiert wird, beschrieben, es erübrigt sich aber zu sagen, daß die Geschwindigkeit verringert werden kann, indem einfach anstelle des Abwärtszählers 417 ein Aufwärtszähler verwendet wird.
30 Die obige Ausführungsform verwendet einen optischen Sensor 405 zum Erfassen von zugeführten Gegenständen, aber ein Sensor, der Änderungen der Magnetflußlinien aufnimmt, oder ein Sensor, der Änderungen der auf den Förderer aufgebrachten Last aufnimmt, kann alternativ verwendet werden. Da die oben beschriebene zweite Ausführungsform des Transportsystems der Erfindung den Beginn der Überführung eines gegenstands von dem Zuführförderer auf den Zwischenförderer detektiert, die Geschwindigkeit des Zwischenförderers mit derjenigen des Zuführf rderers in Übereinstimmung bringt und die Geschwindigkeit dann erhöht, um sie an die des Prüfförderers anzugleichen, wenn der Gegenstand sein anderes Ende erreicht, wirkt kein Stoß auf den Gegenstand, und er fällt weder herunter noch wird der Inhalt gekippt.
Auch wenn also längliche Gegenstände transportiert werden, können sie in einer aufrechten Position ohne Schwierigkeiten transportiert werden, so daß die Transportrate erhöht wird. Nachstehend wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Fig. 33 zeigt eine Konfiguration einer Wiege/Sortiermaschine, die ein wechselrichtergesteuertes Transportsystem aufweist, das die dritte Ausführungsform der Erfindung ist. Die Komponenten der Maschine, die denjenigen der herkömmlichen Maschine von Fig. 36D gleichen und oben beschrieben wurden, sind mit identischen Bezugszeichen versehen und werden nicht im einzelnen erläutert.
Die Wiege/Sortiermaschine umfaßt drei identisch ausgebildete Wechselrichter (Frequenzumformer) 520, 521, 522 zum Steuern des Betriebs von jeweiligen Elektromotoren M1, M2 und M3.
Jeder Wechselrichter 520, 521 und 522 empfängt Wechselstrom von einer Starkstromquelle, unterwirft ihn einer Gleichrichtung, um Gleichstrom zu erhalten, und ständiges Ein- und Ausschalten eines Schalters erzeugt Wechselströme mit Phasen, die nach Maßgabe von zugeführten Steuersignalen jeweils um 90º phasenverschoben sind und die dann genutzt werden, um jeweils zwei ausgewählte der drei bürstenlosen Einphasen-Induktionsmotoren M1, M2 und M3 anzutreiben.
523 ist eine Geschwindigkeitsvorgabeeinheit zur Vorgabe der Geschwindigkeit des Gesamtbetriebs der Wiege/Sortiermaschine und Abgabe von Geschwindigkeitsdaten 5 nach Maßgabe des vorgegebenen Werts.
524 und 525 sind ebenso viele Korrekturkreise, die zu verwenden sind, um die Geschwindigkeitsdaten 5 dadurch zu korrigieren, daß sie durch das Verhältnis α der Geschwindigkeit des Zuführförderers 1 zu derjenigen des Wiegeförderers 3 und das Verhältnis β der Geschwindigkeit des Wiegeförderers 3 zu derjenigen des Sortierförderers 8 dividiert werden und die erhaltenen Ergebnisse jeweils den Wechselrichtern 520 und 522 zugeführt werden. (Die Geschwindigkeitsverhältnisse werden im wesentlichen konstantgehalten und vorher für die Förderer spezifisch festgelegt.)
Wenn also Geschwindigkeitsdaten 5 für bestimmte Gegenstände W in der Geschwindigkeitsvorgabeeinheit eingestellt werden, erhalten die jeweiligen Wechselrichter 520, 521 und 522 entsprechende Geschwindigkeitsdaten S/α, S und S/β.
Infolgedessen werden entsprechend dem Verhältnis der Antriebsfrequenzen der Motoren M1, M2 und M3 oder F1:F2:F3=1/α:1:1/β die Förderer mit einer identischen Geschwindigkeit angetrieben.
Unter dieser Bedingung wird der Gegenstand W auf dem Zuführförderer 1 auf den Wiegeförderer 3 überführt, ohne daß er irgendeinem äußeren Stoß ausgesetzt wird, und jegliche even tuelle Abweichung des Signals, das das von dem Wiegeinstrument 4 abgegebene Gewicht des Gegenstands W bezeichnet und einen instabilen Zustand des Gegenstands auf der Wiegeschale zeigt, kann rasch beseitigt werden.
Die Ankunft eines Gegenstands auf dem Wiegeförderer 3 wird von dem Sensor 6 erfaßt, und nach Ablauf der für den Gegenstand vorgegebenen Zeitdauer von dem Moment, in dem er vollständig auf den Wiegeförderer 3 überführt ist, bis zu dem Moment, in dem der Wiegevorgang beendet ist, wird er von dem Sortierkreis 7, der ein Sortiersignal entsprechend dem Status des Gegenstands abgibt, einer bestimmten Gruppe zugeordnet.
Der Gegenstand, der von dem Wiegeförderer 3 zu dem Sortierförderer 8 überführt wurde&sub1; ohne irgendeinen Stoß zu erhalten, wird dann von einer Führungseinrichtung 9, die von dem Sortiersignal gesteuert wird, einer geeigneten Entnahmeposition zugeführt, von der er weiter für den nächsten Verarbeitungsschritt (nicht gezeigt) abtransportiert wird.
Wenn die Maschine für Gegenstände eines anderen Typs mit einer anderen Transportrate verwendet wird, wird die Geschwindigkeit der Förderer geeignet geändert durch Modifikation der Geschwindigkeitsdaten S, die in der Geschwindigkeitsvorgabeeinheit 523 gespeichert sind. Da die Motoren durch die Frequenz der sie durchfließenden elektrischen Ströme gesteuert werden, werden ihre Drehmomente nicht nachteilig verringert, wenn für sie eine niedrige Geschwindigkeit vorgegeben ist, und die Maschine zeigt eine hohe Betriebs stabilität.
In der obigen Beschreibung wird für alle drei Förderer, also den Zuführförderer 1, den Wiegeförderer 3 und den Sortierförderer 8, eine gleiche und identische Geschwindigkeit angenommen, aber alternativ kann vorgesehen werden, daß nur der Zuführförderer 1 und der Wiegeförderer eine gemeinsame und identische Geschwindigkeit haben, weil der Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Zuführförderer 1 und dem Wiegeförderer 3 in bezug auf mögliche Stöße, denen der Wiegeförderer 3 ausgesetzt werden kann, wesentlich bedeutsamer ist.
Bei der obigen Ausführungsform werden Wechselrichter zum Treiben der Motoren verwendet, aber sie können durch irgendwelche Einrichtungen ersetzt werden, die die Antriebsfrequenzen nach Maßgabe von Eingangssignalen ändern können. Solche Einrichtungen können Kraftantriebsquellen zur Verwendung für Schrittmotoren aufweisen.
Ein Wechselrichter kann zwar Wechselstrom erzeugen, um einen Motor mit einer sehr niedrigen Frequenz anzutreiben, aber eine Anordnung gemäß Fig. 34, bei der die Wechselrichter 520, 521 und 522 den Betrieb anhalten oder auf eine bestimmte Frequenz aufgeschaltet werden, wenn die Schiedseinrichtung 530 bestimmt, daß die Geschwindigkeitsdaten eine Abweichung von einem vorgegebenen Bereich zeigen, kann effektiv verhindern, daß die Motoren (bei niedriger Geschwindigkeit) infolge einer Betriebsstörung der Geschwindigkeitsvorgabeeinheit 523 durchbrennen und der Gegenstand herabfällt.
Geschwindigkeitsdaten zur Vorgabe der Geschwindigkeit, mit der Gegenstände bewegt werden, werden bei der obigen Ausführungsform in die Korrekturkreise 524, 525 eingegeben, so daß sie durch mathematische Operationen modifiziert werden, bevor sie an die Wechselrichter gegeben werden; der Vorgang der Modifizierung der vorgegebenen Geschwindigkeitsdaten kann alternativ aber so erfolgen, daß eine Frequenz F, die der vorgegebenen Geschwindigkeit entspricht, in einen Frequenzteiler 531 und einen β-Frequenzteiler 532 eingegeben wird, die als Korrektureinrichturig dienen, und die Quotienten-Frequenzen (die modifizierten Ausgangswerte) werden genutzt, um die Antriebsfrequenzen der Wechselrichter 520', 521' und 522' zu steuern, wie Fig. 35A zeigt.
Als weitere Alternative kann der Betrieb durchgeführt werden unter Anwendung von Speicherkreisen 540, 541 und 542, wie Fig. 35B zeigt, in denen Daten für die Beziehung zwischen der Gegenstand-Transportgeschwindigkeit und der Motorantriebsfrequenz gespeichert sind und aus denen die gespeicherten Frequenzdaten ausgelesen werden, indem die Geschwindigkeitsdaten S zur Adressierung genutzt werden, um die Antriebsfrequenz der Wechselrichter 520, 521 und 522 vorzugeben. Diese Technik eignet sich besonders, wenn die Transportgeschwindigkeit der Förderer keine lineare Funktion der Geschwindigkeitsdaten ist.
Die dritte Ausführungsform wird vorstehend zwar unter Bezugnahme auf eine Wiege/Sortiermaschine beschrieben, alternativ kann sie aber bei jeder Maschine angewandt werden, die eine Vielzahl von Förderern verwendet und sie mit einer identischen und konstanten Geschwindigkeit antreibt.
Die oben beschriebene dritte Ausführungsform der Erfindung ist eine wechselrichtergesteuerte Transport/Meßvorrichtung, die bei einer Wiege/Sortiermaschine angewandt wird, und umfaßt eine Vielzahl von Antriebsquellen zum Treiben der jeweiligen Förderer-Antriebsrnotoren mit elektrischen Strömen variabler Frequenz, sowie eine Korrektureinrichtung zur Modifizierung des Geschwindigkeitsvorgabesignals, so daß die Vielzahl von Förderern im wesentlichen mit gleicher und identischer Geschwindigkeit angetrieben wird.
Bei einer solchen Anordnung kann die Geschwindigkeit der Vielzahl von Förderern rasch und leicht modifiziert werden unter Nutzung eines Geschwindigkeitsvorgabesignals, so daß eine Anpassung an Änderungen der Art der zu transportierenden Gegenstände erfolgen kann.
Da ferner die Drehzahl der Motoren durch Ändern der Frequenz der elektrischen Ströme von den Stromquellen modifiziert wird, werden die Drehmomente der Motoren nicht nachteilig verringert, wenn sie mit niedriger Geschwindigkeit angetrieben werden, so daß auch große und/oder schwere Gegenstände gleichmäßig transportiert werden können.
Es erübrigt sich zu sagen, daß die obigen Ausführungsformen im Rahmen der Erfindung modifiziert werden können.
Nachstehend wird eine Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp beschrieben, die als eine Komponente zum Wiegen von Gegenständen in einer der obigen Ausführungsformen verwendet werden kann.
Es ist wohlbekannt, daß Wiegevorrichtungen vom herkömmlichen differentiellen Umwandlungstyp und vom Lastzellentyp, die in verschiedenen Fertigungs- und Verarbeitungsstraßen zum Wiegen (Messen) von Gegenständen (Werkstücken) verwendet werden, allmählich durch solche vom elektromagnetischen Waagetyp ersetzt werden.
Die Konfiguration einer bekannten charakteristischen Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp ist in Fig. 40 der beigefügten Zeichnungen gezeigt.
In Fig. 40 bezeichnet 601 allgemein eine Wiegeschale/Waagebalkenanordnung, die an einem Hebelpunkt S abgestützt ist, der gewählt ist, um ein gegebenes Hebelmoment zu zeigen, und die Wiegeschale ist an einem Endbereich 601a des Waagebalkens positioniert, um das Gewicht eines daraufangeordneten Gegenstands W zu bestimmen. 602 ist ein kreisrundes Loch, das an einem nach unten umgebogenen Abschnitt des anderen Endbereichs 601b des Waagebalkens der Anordnung 601 vorgesehen ist, und 603 ist ein Lichtsender, der Lichtstrahlen zu dem Loch 602 abgibt, während 604 und 605 jeweils einen oberen und einen unteren Lichtsensor bezeichnen, die angeordnet sind, um die durch das Loch 602 gehenden Lichtstrahlen zu empfangen.
606 ist ein Differenzverstärker, der die Differenz zwischen den vom Lichtsensor 604 und den vom Lichtsensor 605 empfangenen Lichtstrahlen detektiert. 607 ist eine Proportional- Integral-Differenz- bzw. PID-Operationseinheit zur Durch führung der Operation von skalaren Multiplikationen, Integrationen und Differenzierungen des ihr zugeführten Differenzsignals und zur Abgabe einer Regelspannung, die auf der Basis des Empfangssignals bestimmt ist, und 608 bezeichnet einen Treiberverstärker zum Erzeugen einer Treiberspannung, die der empfangenen Steuerspannung entspricht, um einen großen elektrischen Strom zu erzeugen.
609 ist ein elektromagnetische (Kraft)spule, die ausgebildet ist, um den anderen Endbereich 601b des Waagebalkens gegenüber der Wiegeschale durch die elektromagnetische Kraft nach unten zu ziehen, die von dem sie durchfließenden elektri schen Strom nach Maßgabe der Treiberspannung erzeugt wird, 610 ist ein Pufferverstärker, der die an einem Widerstand R von dem elektrischen Strom, der durch die elektromagnetische Spule 609 fließt, erzeugte Spannung überträgt, und 611 ist ein Tiefpaßfilter (nachstehend LPF) zum Erzeugen eines Gleichspannungssignals, das dem Gewicht des zu wiegenden Gegenstands entspricht&sub1; das durch Entfernen derjenigen Komponenten des Signals vom Pufferverstärker 610, die für Schwingungen und Rauschen verantwortlich sind, erhalten wird.
Wenn die Wiegeschale 601 einer elektromagnetischen Wiegevorrichtung mit der oben beschriebenen Konfiguration von dem Gewicht eines zu wiegenden Gegenstands nach rechts verlagert wird, wird durch die Differenz der Lichtmenge, die von dem Lichtsensor 605 empfangen wird, und der Lichtmenge, die von dem Lichtsensor 604 empfangen wird, wobei erstere nunmehr größer als letztere ist, ein Differenzsignal erzeugt, so daß die Steuerspannung, die von der PID-Operationseinheit 607 übertragen wird, erhöht wird, um eine Kraft zu erzeugen, um die Wiegeschale 601 nach links zu bewegen, um sie in ihre Ausgangsposition und damit in den Gleichgewichtszustand der Wiegeschale 601 zurückzubringen.
Da die Kraft zum Herunterziehen des Endes des Waagebalkens gegenüber der Wiegeschale, die die durch elektromagnetische Spule 609 erzeugt wird, zu dem Treiberstrom linear proportional ist, ist die Spannung, die an den entgegengesetzten Enden des Widerstands R anliegt, wenn die Wiegeschale 601 im Gleichgewicht ist, eine lineare Funktion des Gewichts des zu wiegenden Gegenstands.
Somit kann das Gewicht des zu wiegenden Gegenstands bestimmt werden, indem das Ausgangssignal des LPF 611 detektiert wird, nachdem die Spannung an den entgegengesetzten Enden des Widerstands für die Last der Wiegevorrichtung kalibriert worden ist.
Wenn jedoch die Last, die auf eine herkömmliche Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp&sub1;,wie sie oben beschrieben wird, sich durch einen zu wiegenden Gegenstand schrittweise ändert und die elektromagnetische Spule 609 durch eine daran angelegte Spannung angetrieben wird, um eine elektromagnetische Kraft zu erzeugen, kehrt der als Übergangsantwort auf die Induktivität der Spule durch sie fließende elektrische Strom sehr langsam auf seinen Normalwert zurück, indem er dem Verlauf des natürlichen Logarithmus folgt, und durch diese Erscheinung wird sehr viel Zeit benötigt, um einen Gegenstand zu wiegen.
Diese Erscheinung kann zu einem sehr schwerwiegenden Problem einer extrem niedrigen Wiegegeschwindigkeit führen, und zwar insbesondere dann, wenn die Wiegeschale als Förderband realisiert ist, das darauf befindliche zu wiegende Gegenstände in einem bestimmten Intervall und mit einer bestimmten Rate bis zu dem Wiegepunkt transportiert, um die Rate oder den Wirkungsgrad des Wiegevorgangs zu maximieren. Dieses Problem kann zwar in gewissem Umfang gelöst werden, indem das Differenzierintervall in der PID-Operationseinheit 607 vergrößert wird, aber eine solche Modifikation der Operationseinheit 607 kann die Optimierung der Steuerfählgkeit der Vorrichtung verhindern, die das Hauptziel der Differen zierung ist, und kann gleichzeitig letztlich dazu führen, daß das Steuersystem der Vorrichtung schwingt und infolgedessen sein Betrieb verschlechtert wird.
Wie Fig. 58 zeigt, die das Prinzip einer bekannten, oben beschriebenen Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp schematisch zeigt, erhält die Vorrichtung eine Kraft F1 an einem Ende des Waagebalkens L, die durch den zu wiegenden Gegenstand W an dem Wiegepunkt der Wiegeschale C (die beispielsweise in Form eines Wiegeförderbands realisiert ist) aufgebracht wird, der an demjenigen Ende des Balkens L liegt, der an dem Hebelpunkt S abgestützt ist, und eine Saugkraft F2 der elektromagnetischen Spule Fc an dem anderen Ende des Balkens L auf solche Weise, daß der Balken L von den beiden Kräften im Gleichgewicht gehalten wird, so daß das Gewicht des zu wiegenden Gegenstands W auf der Wiegeschale C aus dem elektrischen Strom bestimmt werden kann, der der elektromagnetischen Spule FC zugeführt wird, um den Ausgleichszustand aufrechtzuerhalten.
Wenn sich auf der Wiegeschale C (in Form eines Wiegeförderbands realisiert) kein zu wiegender Gegenstand W befindet, sollte der elektromagnetischen Spule FC ein bestimmter elektrischer Strom mit einer gegebenen Rate zugeführt werden, um das Eigengewicht der Wiegeschale C auszugleichen und den Waagebalken L dadurch horizontal zu halten, daß das andere Ende A des Waagebalkens L nach unten um den Hebelpunkt S gezogen wird, weil sonst das andere Ende A des Waagebalkens L von dem Eigengewicht der Wiegeschale C nach oben geschwenkt wird. Wenn ein zu wiegender Gegenstand W auf der Wiegeschale C angeordnet wird, sollte der der elektromagnetischen Spule FC zugeführte elektrische Strom erhöht werden, um dadurch die Saugkräftf2 zu erhöhen, so daß die Aufwärtsbewegung des anderen Endes A des Waagebalkens L ausgeglichen und der Gleichgewichtszustand beibehalten wird. Das Gewicht des zu wiegenden Gegenstands W wird aus der Erhöhung der Rate des elektrischen Stroms bestimmt, der der elektromagnetischen Spule FC zugeführt wird.
Eine bekannte Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp, wie sie oben beschrieben wird, weist jedoch die nachstehend beschriebenen Probleme auf.
(a) Da dem Eigengewicht der Wiegeschale C die Saugkraft F2 der elektromagnetischen Spule FC entgegenwirkt, sollte die letztere ständig mit Elektrizität versorgt werden, und zwar auch dann, wenn die Wiegeschale C keinen Gegenstand W trägt, damit der Waagebalken L horizontal gehalten wird, und daher ist die Höhe des Stromverbrauchs einer solchen Vorrichtung nicht vernachlässigbar.
Wenn die Wiegeschale C in Form eines Förderbands realisiert ist, das zu wiegende Objekte W mit einem gegebenen Intervall und einer gegebenen Rate bewegt, umfaßt das von der Saugkraft der elektromagnetischen Spule FC auszugleichende Eigengewicht das Gewicht des Förderbands und das des Elektromotors zum Treiben des Förderbands, und daher kann der Strombedarf einer solchen Vorrichtung erheblich sein. Das führt wiederum zu starker Wärmeerzeugung durch die elektromagnetische Spule, und die durch die erzeugte Wärme bewirkte hohe Temperatur kann die Betriebsgenauigkeit der elektromagnetischen Spule und somit diejenige der Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp nachteilig beeinflussen.
(b) Um jeden schweren Gegenstand auf der Wiegeschale C aufzunehmen und den Gleichgewichtszustand des Balkens L durch die Saugkraft F2 der elektromagnetischen Spule FC beizubehalten, sollte das Verhältnisdes Abstands 11 zwischen dem Hebelpunkt S des Waagebalkens L und dem Wiegepunkt der Wiegeschale zu dem Abstand 12 zwischen dem Hebelpunkt S und dem Punkt der Aufnahme der Saugkraft der elektromagnetischen Spule FC stark zugunsten der letzteren sein. Wegen des umgekehrt hohen Verhältnisses von 11 zu 12 und des erheblichen Gewichts-Ungleichgewichts zwischen der Seite der Wiegeschale C und der anderen Seite des Waagebalkens L, von dem Hebelpunkt S aus gesehen, ist der Waagebalken L hochempfindlich für äußere Schwingungen (beispielsweise die Schwingung des Bodens, auf dem die Wiegevorrichtung installiert ist) und kann mit diesen schwingen, was die Betriebsgenauigkeit der Vorrichtung ebenfalls schädlich beeinflussen kann.
Außerdem kann der Waagebalken L erheblich schwingen, wenn ein zu wiegender Gegenstand W auf die Wiegeschale C gebracht oder davon entnommen wird, und zwar wegen eines plötzlich dort erzeugten Gewichts-Ungleichgewichts; diese Erscheinung kann die Präzision des Wiegebetriebs der Vorrichtung ebenfalls schädlich beeinflussen.
Fig. 59 der beigefügten Zeichnungen zeigt schematisch die Konfiguration einer bekannten wasserdichten Wiegevorrichtung unter Verwendung eines Differentialtransformators.
Eine Wiegeschale C (beispielsweise in Form eines Förderbands) ist außerhalb eines Gehäuses B des Vorrichtungshauptkörpers und eines Endbereichs des Waagebalkens L angeordnet, der von dem Hebelpunkt S um einen geringen Abstand getrennt ist, um einen zu wiegenden Gegenstand auf einem Teil davon aufzunehmen.
Stützen Ca, Ca zur Abstützung der Wiegeschale C verlaufen aufrecht durch jeweilige Löcher Ba, Ba des Gehäuses B auf solche Weise, daß sich die Wiegeschale C ungehindert nach oben und unten bewegen kann. Eine Feder SP ist mit dem anderen Endbereich des Waagebalkens L, gesehen von dem Hebelpunkt S, fest verbunden, und das Gleichgewicht des Waagebalkens L ist durch die elastische Verformung der Feder SP gewährleistet. Die Feder SP wirkt auch als eine Sensorfeder, die für eine (winkelmäßige) Verlagerung des Waagebalkens L mit einer Größe sorgt, die zu dem Gewicht des auf der Wiegeschale C befindlichen zu wiegenden Gegenstands W proportional ist. Bei einer solchen Anordnung kann das Gewicht des zu wiegenden Gegenstands W bestimmt werden durch Erfassen der Verlagerung des Waagebalkens L mit Hilfe eines Differential Transformators T, dessen Kern TC an dem einen Endbereich des Waagebalkens L entgegengesetzt zu der Wiegeschale C angeordnet ist.
Wenn der auf einer Wiegevorrichtung mit der oben beschriebenen Konfiguration zu wiegende Gegenstand W eine Flüssigkeit enthält, kann ein Teil des flüssigen Inhalts in den Hauptkörper der Wiegevorrichtung durch den wenn auch kleinen Zwischenraum zwischen den Löchern Ba, Ba des Gehäuses B und den jeweiligen Stützen Ca, Ca fließen. Ein ähnliches Problem kann auftreten, wenn die Wiegeschale C mit Wasser gewaschen wird.
Um ein solches Problem zu beseitigen, wird herkömmlich eine zylindrische Schutzhaube Pa um jede der Stützen Ca, Ca herum angeordnet, und ein wasserdichter Zylinder Pb wird entlang dem Rand jedes der Löcher Ba, Ba des Gehäuses B angeordnet, wie Fig. 59 zeigt. Eine Ablaufrinne Pc wird erforderlichenfalls ebenfalls um den Außenumfang der Oberseite jedes der wasserdichten Zylinder Pb, Pb angeordnet.
Eine wasserdichte Wiegevorrichtung der oben beschriebenen Art weist jedoch die nachstehenden Probleme auf.
(a) Der Zwischenraum zwischen jeder der Ablaufrinnen Pc, Pc der wasserdichten Zylinder Pb, Pb und der entsprechenden wasserdichten Haube Pa sollte minimiert sein, um wirkungsvoll zu verhindern, daß Flüssigkeit in das Gehäuse B fließt, er sollte groß genug sein, um jede mögliche Berührung zwischen den Stützen Ca, Ca und den jeweiligen wasserdichten Zylindern Pb, Pb, den Hauben Pa, Pa und den Ablaufrinnen Pc, Pc zu vermeiden, die durch Staub und/oder Fehlausrichtung der Stützen und der jeweiligen Löcher verursacht werden kann, und sollte eine ungehinderte Bewegung der Stützen Ca, Ca ermöglichen. Ein großer Zwischenraum wiederum schränkt den vollständigen Schutz der Wiegevorrichtung vor Flüssigkeit ein.
(b) Da die Innenseite des Gehäuses der Atmosphäre ausgesetzt ist, kann sich innerhalb der Wiegevorrichtung Tau bilden.
Der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse B und den Stützen Ca, Ca kann zwar mit elastischen Elementen D, D, wie Fig. 60 zeigt, luftdicht abgedeckt werden, aber eine solche Anordnung ist ebenso von den folgenden Nachteilen begleitet.
(c) Die elastische Kraft der elastischen Elemente D, D, die auf die Stützen Ca, Ca aufgebracht wird, hat eine nachteilige Auswirkung auf den Betrieb der Wiegevorrichtung, so daß die Verlagerung des Waagebalkens L das Gewicht des zu wiegenden Gegenstands W nicht richtig wiedergibt.
(d) Da das Gehäuse B luftdicht abgeschlossen ist, ändert sich der Innenluftdruck im Gehäuse B durch die Temperatur im Inneren des Gehäuses B, was zu Meßfehlern führt.
(e) Da das Gehäuse B luftdicht abgeschlossen ist, wirkt die in dem Gehäuse B enthaltene Luft als Polster, das den Waagebalken L ungewollt in Schwingungen versetzen kann, so daß es einige Zeit dauert, bevor der Balken in einen stationären Zustand zurückkehrt
Es ist zu beachten, daß ähnliche Probleme bei jeder herkömmlichen Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp beobachtet werden, bei der der Differentialtransformator T durch eine elektromagnetische Spule FC ersetzt ist, die an einem Endbereich des Waagebalkens L angebracht ist, wie Fig. 58 zeigt.
Kurz gesagt zeigt keine vorhandene Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp rasches Ansprechverhalten, und keine erfüllt die Forderungen nach hoher Präzision und hoher Zuverlässigkeit.
Fig. 37 ist ein Schema der Konfiguration einer ersten verbesserten Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp, wobei die Fig. 40 ähnlichen Komp6nenten mit jeweils identischen Bezugszeichen versehen sind.
In Fig. 37 bezeichnet 615 eine Wiegeschale/Waagebalken- Anordnung, deren Wiegeschale in Form eines Förderbands realisiert ist, das an einem Ende 615a des Waagebalkens angebracht ist, der von einem Hebelpunkt S an einer gegebenen Stelle zwischen entgegengesetzten Enden des Balkens schwenkbar gelagert ist, und 616 ist ein kreisrundes Loch, das an einem nach unten umgebogenen Abschnitt 615c des anderen Endes 615b des Waagebalkens der Wiegeschale/Waagebalken- Anordnung 615 ausgebildet ist. Lichtsensoren 604, 605 empfangen Lichtstrahlen von einem Lichtemitter 603 durch das Loch 616 und übertragen Signale, die den von ihnen empfangenen Lichtstrahlen entsprechen und somit den Wert der Verlagerung des Waagebalkens bezeichnen, zu einem Differenzverstärker 606. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 606 wird einer PID-Operationseinheit 607 zugeführt, die ihrerseits eine Steuerspannung abgibt, die der auf die Wiegeschale 615 aufgebrachten Last entspricht.
Es ist zu beachten, daß die PID-Operationseinheit 607 durch eine Steuereinheit auf der Basis der höchstentwickelten Theorien für die Systemsteuerung ersetzt werden kann, beispielsweise durch eine Fuzzy-Steuereinheit mit Mitgliedsfunktion. Dabei ist es wichtig, daß eine verwendete Steuereinheit imstande sein sollte, mathematische Operationen an verschiedenen Steuerparametern auf solche Weise auszuführen, daß das Verlagerungssignal so nahe wie möglich an Null angenähert werden kann.
620 ist ein Stromwandlerkreis, der einer elektromagnetischen Spule 9 elektrischen Strom mit einer Rate entsprechend der Steuerspannung zuführt, die von der PID-Operationseinheit 607 erzeugt wird.
Der Stromwandlerkreis 620 ist so ausgebildet, daß er mittels der an einen Widerstand R2 angelegten Spannung den elektrischen Strom detektiert, der die elektromagnetische Spule 609 durchfließt, die von dem elektrischen Ausgangsstrom eines Treiberverstärkers 621 getrieben wird, dessen invertierendem Eingang die Steuerspannung über einen Widerstand R1 zugeführt wird, während die detektierte Spannung zu dem invertierenden Eingang des Treiberverstärkers 621 über den nicht- invertierenden Eingang eines Pufferverstärkers 622, dem sie zugeführt wird, dessen Ausgang und dann einen Widerstand R3 (= R1) rückgeführt wird. Der nichtinvertierende Eingang des Treiberverstärkers 621 ist über einen Widerstand R0 geerdet, wohingegen der invertierende Eingang des Pufferverstärkers 622 mit seinem Ausgang verbunden ist.
623 bezeichnet einen A/D-Wandler, der zu verwenden ist, um Gesamtgewichtssignale, die von dem Pufferverstärker 622 über ein LPF 611 zugeführt werden, in Digitalsignale umzuwandeln, und 624 ist ein Gewichtsrechner, um das Gewicht des zu wiegenden Gegenstands dadurch zu bestimmen, daß das Gewicht der Wiegeschale 615 von der Gesamtlast der Wiegeschale, die durch das Gesarntgewichtssignal repräsentiert ist, subtrahiert wird.
625 ist ein Sensor zum Bestimmen des Zeitpunkts, zu dem ein zu wiegender Gegenstand auf die Wiegeschale 615 gebracht wird. Der A/D-Wandler 623 führt nur dann einen Vorgang der Umwandlung eines Gesamtgewichtssignals in ein entsprechendes Digitalsignal aus, wenn die Zeitdauer T nach Empfang eines Zeitsteuersignals abgelaufen ist.
Der Betrieb einer Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp gemäß der Erfindung miteiner Konfiguration, wie sie oben beschrieben wird, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeitdiagrarnrne A bis G von Fig. 38 erläutert.
Wenn ein zu wiegender Gegenstand W auf die Wiegeschale 615 gelegt wird, zeigt die Last der Wiegeschale eine Änderung, was durch die trapezförmige Linie des Diagramms A ausgedrückt wird.
Die PID-Operationseinheit 607 addiert die differentielle Komponente (Diagramm B in Fig. 38) zu der integralen und der proportionalen Komponente (Diagramm C in Fig. 38)) und gibt ein Signal ab, das die resultierende Wellenform bezeichnet (Diagramm D in Fig. 38), die im allgemeinen zwischen -V1 und -V2 liegt.
Der Treiberverstärker 621 spricht rasch auf die Steuerspannung Vc an, wenn diese von dem Pufferverstärker 622 rückgeführt wird, so daß der Ausgangsstrom Ia des Treiberverstärkers 621 an einen Wert angenähert wird, der durch V2/R2 bestimmt ist, wie Diagramm E in Fig. 38 zeigt.
Es ist ohne weiteres verständlich, daß die Annäherungsrate erheblich höher als die des Ausgangsstroms des Treiberverstärkers einer herkömmlichen Vorrichtung ist, wie Diagramm E von Fig. 38 zeigt, die zum Betrieb durch Spannung angetrieben wird.
In diesem Stadium ist die an einen Anschluß des Widerstands R2 angelegte Spannung oder die Speisespannung Vb des Pufferverstärkers 22 -V2 Volt, wie Diagramm F in Fig. 38 zeigt.
Da die Rate des elektrischen Stroms, der durch die elektromagnetische Spule 609 fließt, nach Maßgabe der Steuerspannung rasch modifiziert wird, nimmt die Wiegeschale/Waagebalken-Anordnung 615 ihren Gleichgewichtszustand rasch wieder an, wie Diagramm G von Fig. 38 zeigt, wenn sie kurzzeitig durch die Last verlagert wurde, die von dem zu wiegenden Gegenstand, der auf der Wiegeschale liegt, darauf aufgebracht wird.
Das Gesamtgewichtsignal, das zum Zeitpunkt T nach dem Auflegen eines zu wiegenden Gegenstands auf die Wiegeschale erhalten wird, wird in ein Digitalsignal umgewandelt und dem Gewichtsrechner 624 zugeführt, der das Gewicht des zu wiegenden Gegenstands bestimmt.
Da der durch die elektromagnetische Spule 609 fließende elektrische Strom sich selbst entsprechend der Änderung der Steuerspannung rasch ändert, kann die Zeit T sehr kurz gemacht werden, und der Wirkungsgrad des Betriebs der Wiegevorrichtung wird maximiert, indem die Bewegungsrate von zu wiegenden Gegenständen so gewählt wird, daß die Dauer, während der jeder zu wiegende Gegenstand auf der Wiegeschale 615 verbleiben muß, sehr nahe bei T liegt.
Der Stromwandlerkreis 620 der obigen Ausführungsform ist von einem Treiberverstärker 621 und einem Pufferverstärker 622 gebildet; alternativ kann er in Form eines Stromwandlerkreises 630 realisiert werden, der die in Fig. 39 gezeigte Konfiguration hat. Der Stromwandlerkreis 630 von Fig. 39 umfaßt einen angetriebenen Verstärker 631, der von der PID- Operationseinheit 607 eine Steuerspannung erhält und eine Wandlerspannungsverstärkung "1" liefert, um einen großen elektrischen Strom zu erzeugen, und einem treibenden Verstärker 632 vom Umkehrtyp, der mit einem Widerstand R2 verbunden ist, um den elektrischen Strom zu detektieren, und der elektromagnetischen Spule 609, um eine negative Rückkopplungsschleife zu bilden, und einem Widerstand R4, durch den er das Ausgangssignal des treibenden Verstärkers 631 empfängt. 633 bezeichnet einen Differenzverstärker zur Umwandlung der Spannung am Anschlußpunkt des Widerstands R2 in ein Gewichtssignal.
Ebenso können die beiden Lichtsensoren 604, 605 der obigen Ausführungsform zum Erfassen derverlagerung der Wiegeschale, die in Fig. 37 gezeigt sind, durch nichtoptische Einrichtungen wie etwa einen Differentialtransformator ersetzt werden.
Da, wie oben beschrieben, die erste Ausführungsform der Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp gemäß der Erfindung so ausgebildet ist, daß ihre elektromagnetische Spule verwendet wird, um eine negative Rückkopplungsschleife zu bilden, und sie angetrieben wird, um durch den sie durchfließenden elektrischen Strom wirksam zu sein, spricht der Strom rasch auf Änderungen der Last an, die auf die Wiegeschale aufgebracht wird, und infolgedessen wird die Zeit, die die Vorrichtung ab der Detektierung einer Laständerung durch einen zu wiegenden Gegenstand bis zur Bestimmung des Gewichts des Gegenstands benötigt, signifikant verkürzt, so daß die Effizienz des Wiegevorgangs verbessert wird.
Es ist ferner zu beachten, daß bei der obigen Ausführungsform der A/D-Wandler 623 gemäß Fig. 37 zu der Verbesserung der Zuverlässigkeit der Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp beiträgt, da er das analoge Gewichtssignal, das von dem LPF 611 erhalten wird, in einen entsprechenden Digitalwert umwandelt, der dann dem Gewichtsrechner 624 zugeführt wird, so daß dieser rasch und präzise arithmetische Operationen ausführen kann.
Ein Spannungs/Frequenz-Umsetzer (nachstehend als V/F-Umsetzer bezeichnet) kann zweckmäßig als A/D-Wandler verwendet werden, weil er die Gesarntkonfiguration vereinfachen und die Kosten der A/D-Wandlerschaltung verringern kann.
Fig. 44 zeigt eine typische Konfiguration einer A/D-Wandlerschaltung unter Verwendung eines V/F-Umsetzers.
In Fig. 44 bezeichnet 731 einen V/F-Umsetzer, der bei Empfang eines Analogsignals in Form einer Spannung ein Impulssignal einer Frequenz F erzeugt, die der Spannung V entspricht. Wenn beispielsweise die Eingangsspannung zwischen Null und dem anderen Ende der Skala (z. B. 10 V) veränderlich ist, kann die Frequenz des Ausgangssignals zwischen Null und 2 MHz als eine lineare Funktion der Spannung veränderlich sein.
732 ist ein Zählerkreis zum Zählen der Frequenz des von dem V/F-Umsetzer 731 kommenden Impulssignals. Er läßt das Impulssignal für eine gegebene Zeitdauer durch ein UND-Glied 734 gehen und zu einem N-Bit-Zähler 735 gelangen unter Nutzung eines Auftastsignals&sub1; das von einem Auftastsignal- Erzeugungskreis 733 übertragen wird und einen Zwischenspeicher 736 veranlaßt, das Zählresultat zwischenzuspeichern und ein Ausgangssignal zu erzeugen, das dem Digitalwert der Zählung entspricht.
737 ist ein Zwischenspeicherirnpuls-Erzeugungskreis, der einen Zwischenspeicherimpuls für jeden Auftastimpuls erzeugt, der relativ zu der Anstiegsflanke des Auftastimpulses geringfügig verzögert ist, und 738 ist ein Rücksetzimpuls- Erzeugungskreis, der einen Rücksetzimpuls zum Rücksetzen des Zählers 735 für jeden Zwischenspeicherirnpuls erzeugt, der relativ zu dem Zwischenspeicherimpuls geringfügig verzögert ist, jedoch der Anstiegsflanke des nächsten Auftastimpulses geringfügig voreilt.
Mit einer solchen Anordnung wird immer dann, wenn sich die analoge Eingangsspannung V ändert, der in dem Zwischenspeicher 736 für eine gegebene Zeitdauer zu speichernde Zählwert entsprechend geändert.
Eine A/D-Wandlerschaltung mit einer Konfiguration wie der oben beschriebenen kann unfählg sein, auf Änderungen von Analogsignalen rasch und präzise anzusprechen, die Hochfrequenzanteile enthalten, wenn das Gewichtssignal (das Analogsignal) der Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp eine hochpräzise Messung und Analyse ihrer Wellenform erfordert, weil eine relativ lange Auftastdauer von 32 ms (64K/2MHz) erforderlich sein kann, wenn eine Auflösung von 16 Bits erreicht werden sollte.
Dieses Problem kann gelöst werden durch Verkürzen der Auftastdauer auf beispielsweise 1/8 von 32 ms bzw. auf 4 ms, um die Abtastrate zu erhöhen und acht aufeinanderfolgende Zählungen zu addieren, um eine Auflösung von 16 Bits zu realisieren. Die zum Rücksetzen des Zählers 735 erforderliche Dauer sollte jedoch relativ zu der Periodendauer eines Impulssignals mit der höchsten möglichen Frequenz, die von dem V/F-Umsetzer 731 erzeugt wird, vernachlässigbar kurz gemacht werden.
Mit anderen Worten heißt das, daß die Anzahl Impulse, die der Zähler während der Zeit zum Rücksetzen des Zählers erhält, nicht in jedem Zählerstand enthalten ist, daß die Summe der aufeinanderfolgenden Zählwerte sich unvermeidlich und signifikant von der richtigen Impulszahl unterscheidet, und daß die Vorrichtung infolgedessen unpräzise und unzuverlässig wird.
Eine denkbare Lösung dieses Problems kann die Verwendung einer Hochgeschwindigkeitseinrichtung wie etwa einer emittergekoppelten Logik bzw. ECL sein, also eines Logikglieds, das mit sehr hoher Geschwindigkeit arbeitet. Eine solche Hochgeschwindigkeitseinrichtung ist jedoch sehr teuer und gibt in jedem Fall Wärme ab, was zu zusätzlichen Problemen einschließlich eines Driftphänomens führt, die dann zu lösen wären. Daher ist die Verwendung einer solchen Einrichtung keine empfehlenswerte Lösung des Problems.
Fig. 41 zeigt ein Blockbild eines A/D-Wandlers, der als eine mögliche Lösung zur Überwindung des obigen Problems vorgeschlagen wird.
In Fig 41 bezeichnet 740 einen V/F-Umsetzer, der ein Impulssignal einer Frequenz erzeugt, die sich als eine lineare Funktion der daran angelegten Analogspannung ändert. Charakteristisch kann es sich um einen synchronen V/F-Umsetzer handeln, der einen Ausgangsimpuls synchron mit dem Taktsignal von einem Kristalloszillator 741 erzeugt, wobei die Frequenz des Ausgangsirnpulssignals zwischen Null und 2 MHz nach Maßgabe der Änderung der.Analogspannung zwischen Null und 10 V veränderlich ist, wie das bei dem vorher beschriebenen V/F-Umsetzer 731 der Fall ist.
742 ist ein Zähler, z. B. ein 16-Bit-Endloszähler, um kontinuierlich die von dem V/F-Umsetzer 740 kommenden Impulssignale zu zählen.
743 ist ein erster Zwischenspeicher zum Speichern des Ausgangszählwerts des Endloszählers 742 jedesmal, wenn er einen ersten Zwischenspeicherimpuls empfängt, während 744 ein zweiter Zwischenspeicher ist, um das Ausgangssignal des ersten Zwischenspeichers 743 jedesmal bei Empfang eines zweiten Zwischenspeicherimpulses zu speichern.
745 ist ein Zwischenspeicherimpuls-Erzeugungskreis zum Teilen der Frequenz eines von dem Kristalloszillator 741 kommenden Taktsignals und Erzeugen eines ersten Zwischenspeichersignals alle 1 ms, und 746 bezeichnet ein erstes Verzögerungsglied zum Erzeugen eines Einschreibimpulses mit einer kurzen zeitlichen Verzögerung dl relativ zu dem ersten Zwischenspeicherirnpuls, und 747 ist ein zweites Verzöge rungsglied zum Erzeugen eines zweiten Zwischenspeicherimpulses mit einer geringfügigen zeitlichen Verzögerung d2 relativ zu dem Einschreibimpuls.
748 ist ein Subtrahierglied, um das Ausgangssignal des zweiten Zwischenspeichers 744 von dem Ausgangssignal des ersten Zwischenspeichers 743 zu subtrahieren.
Das Subtraktionsergebnis ist gleich dem Wert Cn, der erhalten wird durch Subtraktion des Zählwerts An-1 des Endloszählers 742 zum Zeitpunkt Tn-1, wenn ein erster Zwischenspeicherimpuls erzeugt wird, von dem Zählwert An des Zählers zum Zeitpunkt Tn zum Erzeugen des nächsten Zwischenspeicherimpulses, und bezeichnet einen Digitalwert, der dem Spannungspegel von Tn-1 bis Tn in Analogform entspricht.
Da der Digitalwert gleich der Differenz zwischen zwei Impulssignalen ist, die mit einem Intervall von 1 ms zwischengespeichert sind, und zwischen Null und 2 MHz veränderlich sein kann, zeigt er eine Auflösung von "2000" oder maximal 11 Bits.
749 bezeichnet einen Integralkreis, der ein Ausgangssignal erzeugt, das der akkurnulierten Summe der Ergebnisse einer gegebenen Anzahl von Malen (32) von Subtraktionen entspricht, die für konsekutive Eingangswerte durchgeführt wurden, und umfaßt ein Schieberegister 7491 zum sequentiellen Speichern der Subtraktionsergebnisse, und einen Addierer 7492 zur Addition der in dem Schieberegister 7491 gespeicherten Daten
Nachstehend wird die operation des A/D-Wandlers mit der oben beschriebenen Konfiguration unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme A bis G von Fig. 42 erläutert.
Wenn dem V/F-Umsetzer 740 ein analoges Eingangssignal Zugeführt wird, wird ein Impulssignal einer Frequenz erzeugt, das der Spannung des Eingangssignals entspricht, und dem Endloszähler 742 zugeführt, um den Zählwert des Zählers zu erhöhen, wie Diagramm A in Fig. 42 zeigt.
Dann wird zum Zeitpunkt T1 ein entsprechender Zwischenspeicherimpuls für das Impulssignal erzeugt, wie Diagramm B von Fig. 42 zeigt, um den Zählwert A1 in dem ersten Zwischenspeicher 743 zu speichern, wie Diagramm C von Fig. 42 zeigt, und ein Schreibimpuls (Diagramm D in Fig. 42), der mit einer geringen Verzögerung relativ zu dem Zwischenspeicherimpuls erzeugt wird, stößt eine Subtrahieroperation des unmittelbar vorhergehenden Zählwerts (A0), der in dem zweiten Zwischenspeicher 744 gespeichert ist, von dem Zählwert A1 an, so daß die Differenz C1 abgegeben wird, die dann in dem Schieberegister 7491 gespeichert wird (Diagramm E von Fig. 42).
Wenn ein zweiter Zwischenspeicherirnpuls, der relativ zu dem Schreibimpuls mit kurzer Verzögerung erzeugt wird, in den zweiten Zwischenspeicher 744 eingegeben wird, wie Diagramm F in Fig. 42 zeigt, wird der Zählwert A1, der in dem ersten Zwischenspeicher 743 gespeichert war, dann in dem zweiten Zwischenspeicher 744 zwischengespeichert, wie Diagramm G in Fig. 42 zeigt.
Danach wird die Differenz von zwei aufeinanderfolgenden Zählwerten in dem Schieberegister 7491 auf die gleiche Weise alle 1 ms gespeichert.
Das Ausgangssignal des Addierers 7492 ist, wenn die Resultate von 32 Subtraktionen C2 bis C33 in dem Schieberegister 7491 gespeichert sind, ein Digitalwert, der dem Pegel der Spannung entspricht, der in analgger Form für eine Periodendauer von 32 ms von T1 bis T33 ausgedrückt ist, und da der Endloszähler 742 ständig weiterzählt, werden während der Periodendauer keine Fehler akkumuliert, so daß der Ausgang des Zählers eine Auflösung oder Präzision von 16 Bits zeigt.
Wenn das Resultat der nächsten Subtraktion C34 in dem Schieberegister 7491 gespeichert wird, ist der Ausgangswert des Addierers 7491 ein Digitalwert, der dem Pegel der Spannung in analoger Form zwischen T2 und T34 entspricht. Auf die gleiche Weise wird ein Digitalwert mit einer Genauigkeit von 16 Bits für die entsprechende Analogspanne alle 1 ms erhalten.
Es kann einen Fall geben, in dem der Zählstand des Endloszählers 742 seinen Grenzwert überschreitet und einen Wert An zeigt, der kleiner als der Wert An-1 des unmittelbar vorhergehenden Zählwerts ist. Da jedoch der Addierer 748 so ausgebildet ist, daß die Subtraktion unter der Annahme durchgeführt wird, daß das siebzehnte Bit des zwischengespeicherten Ausgangswerts An des ersten Zwischenspeichers 743 immer "1" ist, wird die Subtraktionsoperation immer ohne Fehler durchgeführt.
Der A/D-Wandler von Fig. 5 erzeugt zwar einen Digitalwert mit einer Auflösung von 16 Bits durch Akkumulation der (32) Resultate von konsekutiven Subtraktionen, die in dem Schieberegister 7491 gespeichert werden, er kann aber so ausgelegt sein, daß alle Subtraktionsresultate in dem Schieberegister 7491 gespeichert werden, und die gespeicherten Daten können selektiv daraus mit einem erforderlichen Auflösungspegel jedesmal abgerufen werden, wenn eine Wellenformanalyse durchgeführt wird.
Ebenso addiert zwar der A/D-Wandler in Fig. 41 die Subtraktionsergebnisse mit einem Auf lösungspegel von 11 Bits, ohne sie weiter zu verarbeiten, er kann aber so ausgebildet sein, daß eine Auflösung von 16 Bits erhalten wird, wie Fig. 43 zeigt, wobei jedes Subtraktionsergebnis in dem Schieberegister 7491a mit 2&sup5; multipliziert wird (oder fünfmal "0" an das Ende des Ergebnisses als fünf niedrigere Ziffern hinzuaddiert wird) und M (eine beliebige Zahl) konsekutive Subtraktionsresultate, die unter Nutzung von 16 Bits aus gedrückt werden, im Addierer 492a addiert werden, wobei die Summe von einem 1/M-Teiler 493 gemittelt wird.
Ferner weist zwar der A/D-Wandler in Fig. 41 einen 16-Bit- Endloszähler 742 auf, aber der Zähler kann durch jeden Zähler ersetzt werden, der Zahlen innerhalb eines Grenzwerts zählen kann, der durch die Zahl definiert ist, die durch Division der Ausgangsfrequenz entsprechend dem oberen Ende der Skala des V/F-Umsetzers durch die Zwischenspeicherfrequenz erhalten wird. Außerdem ist ferner ersichtlich, daß der A/D-Wandler in Fig. 41 durch einen vergleichbaren 12- Bit- oder höheren Bit-Zähler ersetzt werden kann.
Da ein A/D-Wandler, wie er oben beschrieben wird, so ausgelegt ist, daß Ausgangswerte des V/F-Umsetzers kontinuierlich über einen bestimmten Zeitraum aufgezeichnet werden, um die Differenz zwischen den Zählwerten zum Beginn und zum Ende der Periode für die Digitalisierung zu bestimmen, kann die Digitalisierung durchgeführt werden, um ein gewünschtes Präzisionsniveau mit einem relativ schmalen Abtastintervall von ankommenden Analogsignalen zu erhalten, so daß also kein Hochgeschwindigkeitszähler notwendig ist, um eine hohe Meß genauigkeit und eine Hochgeschwindigkeits-Wellenformanalyse zu erreichen.
Fig. 45 zeigt ein Blockbild eines alternativen A/D-Wandlers, der vorgeschlagen wird, um das Problem des A/D-Wandlers von Fig. 8 zu beseitigen.
In Fig. 45 bezeichnet 750 einen V/F-Umsetzer zum Erzeugen eines Impulssignals mit einer Frequenz, die der zugeführten Analogspannung entspricht. Er kann charakteristisch ein synchroner V/F-Umsetzer sein, der ein Ausgangsimpulssignal synchron mit dem Taktsignal vön einem Kristalloszillator 751 erzeugt. Die Frequenz des Impulssignals vom V/F-Umsetzer kann zwischen Null und 2 MHz nach Maßgabe der daran angelegten Analogspannung veränderlich sein, die wie im Fall des V/F-Umsetzers 731 von Fig. 44 zwischen Null und 10 V veränderlich sein kann.
752 ist ein Eingangs-Umschalter, der das Impulssignal von dem V/F-Umsetzer 750 entweder einem ersten Zähler 753 oder einem zweiten Zähler 754 zuführt, und zwar in Abhängigkeit von dem Pegel des davon empfangenen Umschaltsignals. Der erste und der zweite Zähler 753, 754 sind 12-Bit-Binärzähler
755 ist ein Umschaltsignal-Erzeugungskreis zum Erzeugen von Eingangs-Umschaltsignalen mit einem Pegel, der mit einer Frequenz von z. B. einmal jede Millisekunde umgeschaltet wird, die durch Teilung der Frequenz des Taktsignals vom Kristalloszillator 751 erhalten ist, und 757 ist ein Schreibimpuls-Erzeugungskreis, der jedesmal einen Schreibimpuls erzeugt, wenn er ein Ausgangs-Umschaltsignal mit einer geringen Verzögerungszeit dl relativ zu der ansteigenden oder abfallenden Flanke des Ausgangs-Umschaltsignals empfängt, das durch Umkehrung des entsprechenden Eingangs- Umschaltsignals mit Hilfe eines Nichtglieds 756 erhalten wird.
758 ist ein Ausgangs-Umschalter zum selektiven Abgeben des Ausgangswerts des ersten Zählers 753 oder des zweiten Zählers 754 in Abhängigkeit von dem Pegel des Ausgangs-Umschaltsignals. Der Ausgangs-Umschalter 758 arbeitet umgekehrt relativ zu dem Eingangs-Umschalter 752 und wählt daher den Ausgangswert des zweiten Zählers 754, wenn der erste Zähler 753 wirksam ist, und den des ersten Zählers 753, wenn der zweite Zähler 754 wirksam ist.
759 ist ein Rücksetzkreis zurn.gerinfügigen Verzögern von Schreibimpulsen um die Dauer d2 und zum Rücksetzen desjenigen Zählers, der jeweils seine Operation beendet hat.
760 ist ein Akkumulatorkreis, der. den Gesamtwert einer gegebenen Zahl von (32) konsekutiven Eingangssignalen bildet, wobei der Akkumulatorkreis ein Schieberegister 761 zum sequentiellen Speichern der Zählwerte, die von dem Ausgangs- Umschalter synchron mit den entsprechenden Schreibimpulsen abgegeben werden, und einen Addierer 762 zur Addition der in dem Schieberegister gespeicherten Daten aufweist.
Es ist zu beachten, daß der höchste Digitaiwert, der in dem Schieberegister 761 gespeichert werden kann, "2000" ist, was durch Zählen der Anzahl von Impulsen für 1 ms eines 2-MHz- Impulssignals, das die maximale Frequenz für die Vorrichtung darstellt, erhalten wird. Anders ausgedrückt hat die Vorrichtung eine Auflösung von 11 Bits.
Nachstehend wird der Betrieb eines A/D-Wandlers mit einer Konfiguration wie oben beschrieben unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme von Fig. 46 erläutert.
Wenn ein analoges Eingangssignal dem V/F-Umsetzer 750 zugeführt wird, gibt dieser ein Impulssignal einer Frequenz, die der Spannungs des Eingangssignals entspricht, an den Eingangs-Umschalter 752 ab.
Dann steigt der Pegel des Eingangs-Umschaltsignals auf "H" zum Zeitpunkt T1, wie Diagramm A von Fig. 46 zeigt, und danach wird der Eingangs-Umschalter 752 zur Seite des ersten Zählers 753 geschaltet, und der Zählwert wird von Null ausgehend erhöht, wie Diagramm B in Fig. 46 zeigt.
Wenn der Pegel des Eingangs-Umschaltsignals auf "L" fällt, wird der Eingangs-Umschalter 752 zur Seite des zweiten Zählers 754 geschaltet, so daß dieser von Null ausgehend zu zählen beginnt, wie Diagramm C von Fig. 46 zeigt. In diesem Stadium wird der Zählwert C1 des ersten Zählers 753 für die Periodendauer von T1 bis T2 an dem Ausgang des Zählers gehalten.
Das Ausgangs-Umschaltsignal nimmt den "H"-Pegel an, während der zweite Zähler 754 wirksam ist, wie Diagramm D von Fig. 46 zeigt, und da der Zählwert C1 des ersten Zählers 753 bereits zu dem Schieberegister 761 übermittelt worden ist, wird der Zählwert C1 nunmehr in dem Schieberegister 761 durch einen Schreibimpuls gespeichert, der relativ zu T2 um dl verzögert ist, wie Diagramm E von Fig. 46 zeigt.
Wenn d2 seit der Abgabe des Schreibimpulses abgelaufen ist, wird dem ersten Zähler 753 ein Rücksetzimpuls zugeführt, wie Diagramm F von Fig. 46 zeigt, um den ersten Zähler auf Null rückzusetzen, wie Diagramm B in Fig. 46 zeigt.
Das Eingangs-Umschaltsignal fällt erneut auf den "L"-Pegel zum Zeitpunkt T3, der 1 ms nach dem Zeitpunkt T2 liegt, um den ersten Zähler 753 zum Zählen zu aktivieren, und nach Ablauf von dl seit T3 wird der Zählwert C2 des zweiten Zählers 754 in dem Schieberegister 761 gespeichert, und dann wird der zweite Zähler 754 mit einer weiteren Verzögerung von d2 auf Null rückgesetzt und ist dann für den nächsten Zählvorgang bereit.
Auf gleiche Weise wird der nächste Zählwert in dem Schieberegister 761 gespeichert, wenn seit der vorherigen Zählung 1 ms abgelaufen ist.
Wenn 32 Zählwerte oder die Zählwerte C1 bis C33 in dem Schieberegister 761 gespeichert sind, ist das Ausgangssignal des Addierers 762 ein Digitalwert, der dem Pegel der Spannung des Analogsignals für die 32 ms von T1 bis T33 entspricht.
Es ist zu beachten, daß dadurch, daß das Ausgangssignal des V/F-Umsetzers 50 und das Eingangs-Umschaltsignal synchronisiert sind und somit die für den Schaltvorgang erforderliche Zeit minimal ist, die Zählvorgänge für die Periodendauer kontinuierlich durchgeführt werden und in dieser Periodendauer kein Zählwert ausfällt. Infolgedessen zeigt die Summe der Addition der Zählwerte eine Auflösung von 16 Bits.
Wenn das Resultat der nächsten Subtraktion C33 in dem Schieberegister 761 gespeichert wird, zeigt der Ausgang des Addierers 762 einen Digitalwert, der dem Pegel der Analogspannung für die 32 ms von T2 bis T33 entspricht. Somit wird für jeweils 1 ms ein Digitalwert mit einer Auflösung von 16 Bits entsprechend dem während der Periode angelegten Analogsignal erzeugt.
Es wird zwar ein Digitalwert mit einer Auflösung von 16 Bits erhalten durch Addition einer gegebenen Zahl (32) von konsekutiven Zählwerten, die in dem Schieberegister 761 des A/D-Wandlers von Fig. 45 gespeichert sind, aber die Auflösung kann so modifiziert werden, daß sie einem gewünschten Niveau entspricht, indem sämtliche Zählwerte für einen gegebenen Zeitraum gespeichert werden, wenn ein Vorgang wie eine Wellenformanalyse betroffen ist.
In Fig. 45 wird eine Anzahl von Zählwerten mit einer Auflösung von 11 Bits in dem A/D-Wandler von Fig. 45 addiert, aber jeder Zählwert kann alternativ mit 2&sup5; in dem Schieberegister 61a von Fig. 43 multipliziert werden (oder dem Zählwert können als fünf niedere Ziffern fünfmal "0" hinzuaddiert werden), und M (eine beliebige Zahl) konsekutive Zählwerte in 16-Bit-Zahlen können in dem Addierer 762a als Zählresultate addiert werden, um den gleichen Digitalwert mit einer Auflösung von 16 Bits zu erhalten, indem die Summe der Addition in dem Teiler 763 durch M dividiert wird.
Ebenso können, während in dem A/D-Wandler von Fig. 45 zwei Zähler alternierend verwendet werden, drei oder mehr als drei Zähler sequentiell verwendet werden, um die Ausgangswerte des V/F-Umsetzers zu zählen.
Da ein A/D-Wandler mit einer Konfiguration wie oben beschrieben eine Vielzahl von Zählern verwendet, die für einen bestimmten Zeitraum sequentiell betrieben werden, um die Ausgangssignale des entsprechenden V/F-Umsetzers zu zählen, so daß das Resultat eines Zählvorgangs als ein Digitaiwert erzeugt werden kann, während einer der übrigen Zähler in Betrieb ist, kann der Vorgang der A/D-Umwandlung auch mit einem gewünschten Auflösungsniveau und einem kurzen Abtastintervall durchgeführt werden, ohne daß Hochgeschwindigkeitszähler benötigt werden. Dieses Merkmal verleiht einer Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Waagetyp den Vorteil einer hochpräzisen Messung und einer Hochgeschwindigkeits-Wellenformanalyse, wie bereits beschrieben wurde.
Die Fig. 47 bis 57 zeigen das mechanische System der Erfindung, das eine zweite bevorzugte Konfiguration hat, sowie die Antivibrations- und Wasserdichtheits-Vorrichtungen, die ausgebildet sind, um die Meßgenauigkeit der Vorrichtung zu erhöhen.
Dabei bezeichnet 910 eine Bodenplatte 910, die mit einer Abdeckung 970 lösbar kombiniert ist unter Bildung eines Gehäuses der Vorrichtung und drei Stützen 911 aufweist, die von der vorderen und der hinteren Ecke und dem Mittelpunkt des rechten Rands der unteren Oberfläche der Bodenplatte (in Fig. 47 von vom gesehen) nach unten verlaufen, um die Vorrichtung sicher und stabil abzustützen, wenn sie auf einem flachen Boden angeordnet ist. Die Bodenplatte 910 hat einen von einem Rand 910a umgebenen Hohlraum 912 an ihrer oberen Oberfläche.
Die Bodenplatte 910 ist mit einem Paar von Lüftungsporen 913 versehen, die in der Mitte entlang ihrem linken und rechten Rand (von vom in Fig. 47 gesehen) angeordnet sind, so daß die Atmosphäre und der Hohlraum 912 miteinander kommunizieren können.
Dabei sind unter dem Hohlraum 912 der Bodenplatte 910 zwei Paare von Gegensenkern 913b geformt, und jedes Paar ist in Vertikalrichtung ausgefluchtet, und der obere von jedem Paar hat eine ringförmige Stufe 913a, und durch die Mitte jedes Paars von Gegensenkern 913b ist eine Lüftungspore 913 gebohrt, wie im einzelnen in Fig. 51 zu sehen ist. Eine zylindrische Haube 913c ist koaxial mit jeder der Lüftungsporen 913 angeordnet und springt von dem jeweiligen unteren Gegensenker 913b nach unten vor. Die Hauben 913a sind so ausgebildet, daß sie die Lüftungsporen 913 vor etwaiger Flüssigkeit schützen, die vom Boden unter der Vorrichtung abprallen und auf die Poren spritzen könnte.
Ein Stück wasserabweisende Folie 913d, die für Luft durchlässig, aber für Wasser undurchlässig ist, ist mit jeder der ringförmigen Stufen 913a der oberen Gegensenker 913b entlang deren Außenrand verklebt, um zu verhindern, daß Flüssigkeit in das Innere des Gehäuses eindringt, aber gleichzeitig eine Ventilation vom Inneren der Vorrichtung zu gewährleisten.
Der Hohlraum 912 der Bodenplatte 910 ist außerdem mit einem Paar von Starkstromkabelöffnungen 914, die in der Mitte entlang den zwei Seitenrändern angeordnet sind (Fig. 52), und einer Öffnung (nicht gezeigt) für ein Telekommunikationskabel versehen.
Wie Fig. 52 zeigt, ist jede der Kabelöffnungen 914 mit einem ringförmigen Vorsprung 914a entlang ihrer Seitenwand versehen, an der ein elastisches Element 914b aus einem Material wie etwa Kautschuk in Eingriff damit angebracht ist. Jedes elastische Element 914b hat eine axial verlaufende Durchgangsbohrung 914b', durch die ein entsprechendes Kabel 90º verläuft, wobei außerhalb der Vorrichtung vorhandene Flüssigkeit am Eintritt in sie durch die Kabelöffnungen gehindert wird aufgrund eines elastischen Zylinders 914b" jedes der elastischen Elemente 914b, der das ihn durchsetzende Kabel 900 fest andrückt und die entsprechende Kabelöffnung 914 luftdicht verschließt.
Die Bodenplatte 910 weist außerdem einen linken und einen rechten viereckigen Stützblock 916, 917 (von vom in Fig. 47 gesehen) auf, die parallel zueinander angeordnet sind und von dem Hohlraum 912 aufrecht verlaufen, um einen Permanentmagneten 922 abzustützen, der noch beschrieben wird (Fig. 50).
Ein Paar Ständer 918, 919 verläuft von der vorderen und der hinteren linken Ecke der Bodenplatte 910 nach oben.
Auf den oberen Oberflächen der Stützbiöcke 916, 917 ist ein Joch 920 positioniert und daran mit Schrauben 921 fest angebracht, die an seinen vier Ecken angeordnet sind, wie Fig. 49 zeigt. Der Permanentmagnet 922, der Zylindergestalt hat, ist auf der Mitte des Jochs 920 starr angebracht, und ein weiteres Joch 923 ist an der oberen Oberfläche des Permanentmagneten 922 fest angebracht, wie Fig. 47 zeigt. Das Joch 923 hat einen daran angeordneten kreisrunden Schlitz 924.
Wie Fig. 50 zeigt, ist eine horizontale Platte 930 an dem Rand 910a der Bodenplatte 910 an ihren linken Ecken (in Fig. 47 von vom gesehen) über Schwingplatten 932, 933 angebracht, die zwischen den Ständern 918, 919 zu finden sind. Wie die Fig. 47, 49 und 50 zeigen, liegt die horizontale Platte 930 zwischen den Stützblöcken 916, 917 und unter dem Joch 920.
Wie die Fig. 47 und 50 zeigen, ist eine zweite horizontale Platte 931 auf den Oberseiten 918a, 919a der jeweiligen Ständer 918, 919 an ihren linken Ecken über Schwinplatten 934, 935 angebracht. Die horizontalen Platten 930 und 931 haben gleiche Breite.
Wie Fig. 50 zeigt, umfaßt der lasttragende Abschnitt 940 der Wiegevorrichtung ein horizontales Element 941 mit einer zentralen Öffnung 941a, ein vertikales Element 942, das ebenfalls eine zentrale Öffnung 942a' hat (Fig. 48), und dreieckige Querelemente 943, 944, die die horizontalen und vertikalen Elemente 941 und 942 miteinander verbinden.
Die horizontalen Platten 930 und 931 sind jeweils an der unteren und oberen Oberfläche 942a und 942b des vertikalen Elements 942 des lasttragenden Abschnitts 940 an ihren rechten Ecken über jeweilige Schwingplattenpaare 936, 937 und 938, 939 (Fig. 48 und 50) angebracht.
Die Schwingplatten 932 bis 939 sind gleich gestaltet, und jede ist an einem dünnen Mittelbereich biegsam. Vier der Schwingplatten 932 bis 939 bilden eine vordere Gruppe, während die restlichen vier eine hintere Gruppe bilden. Jede von der vorderen und hinteren Gruppe ist so angeordnet, daß sie bei Betrachtung von vom (Fig. 47) ein Rechteck bilden, das so verformt ist, daß es zu einem nichtrechteckigen Parallelogramm wird, wenn auf den lasttragenden Abschnitt 940 eine Last aufgebracht wird, wodurch die obere Oberfläche des lasttragenden Abschnitts 940 gesenkt wird.
Ein Waagebalken 950 ist an einer rechten oberen Ecke des Jochs 923 (von vom in Fig. 47 gesehen) schwenkbar angebracht.
Wie Fig. 49 zeigt, ist der Waagebalken 950 im wesentlichen in Form einer flachen Platte realisiert, die mit einem Paar von Flanschen 951, 952 versehen ist, die an den rechtsseitigen Ecken angeordnet sind und nach außen und unten ragen.
Wie ebenfalls in Fig. 49 zu sehen ist, sind die Flansche 951, 952 an ihren jeweiligen linken Querseiten 951a, 952a mit der rechten Querseite 923a (von vom in Fig. 47 gesehen) des Jochs 923 über ein Paar Schwingplatten 953, 954 und an ihren jeweiligen Unterseiten 951b, 952b mit der Oberseite 923b des Jochs 923 entlang dessen rechtem Rand über ein weiteres Paar Schwingplatten 955, 956 (Fig. 48) verbunden. Die Schwingplatten 953 bis 956 sind gleich gestaltet, und jede ist an einem dünnen Mittelbereich biegsam. Ferner kreuzen die vertikal angeordnetewschwingplatten 953, 954 an einem einzigen und identischen Punkt in den dünnen Mittelbereichen die horizontalen Schwingplatten 955, 956, so daß der Waagebalken 950 relativ zu dem Joch 923 an einem Hebelpunkt schwenkbar abgestützt sein kann, der der Schnittpunkt der vertikalen Schwingplatten 953, 954 und der horizontalen Schwingplatten 955, 956 ist (Fig. 47).
Die Querseite der Aussparung 957, die an dem rechten Rand des Waagebalkens 950 angeordnet ist (Fig. 49), und die vordere Querseite des Vorsprungs 945, der von der Mitte der Unterseite des vertikalen Elements 942 des lasttragenden Abschnitts 940 nach links vorspringt (Fig. 50), sind über eine Verbinderplatte 958 miteinander verbunden. Die Verbinderplatte 958 ist in einer Form realisiert, daß sie obere und untere biegsame schmale und dünne Bereiche hat, wie die Fig. 47 und 48 zeigen.
Wenn daher die Last auf dem lasttragenden Abschnitt 940 tatsächlich rechts von dem Hebelpunkt O infolge des Vorhandenseins der Verbinderplatte 958 aufgebracht wird, tendiert der Waagebalken 950 dazu, sich um den Hebelpunkt O im Uhrzeigersinn zu drehen, wie in Fig. 47 zu sehen ist.
Ein Spulenhalter 961 mit einem offenen Boden ist unter dem Waagebalken 950 links von dem Hebelpunkt O vorgesehen, und zwischen beiden ist ein flaches Ausgleichsgewicht 960 angeordnet, wie die Fig. 47 und 48 zeigen.
Dabei verläuft die Befestigungsachse 961a des Spulenhalters 961, die von der Mitte des Spulenhalter-Hauptkörpers aufrecht nach oben geht, durch die Durchgangsbohrung 960a des Gewichts 960 sowie die Durchgangsbohrung 950a des Waagebalkens 950 und ist an dem Waagebalken 950 mittels einer Mutter 962 starr befestigt, die in der Ausnehmung 950b des Waagebalkens 950 angeordnet ist, so daß der Spulenhalter 961 und das Gewicht 960 mit der Unterseite des Waagebalkens 950 sicher verbunden sind. Der zylindrische Bereich oder die Umfangswand 961b des Spulenhalters 961 ist in dem ringför migen Schlitz 924 des Jochs 923 positioniert. Ein Draht ist um den Außenumfang des zylindrischen Bereichs 961b gewickelt, um eine Spule 963 zu bilden, die einen Magnetkreis bildet, der den Permanentmagneten 922 und den Schlitz 924 des Jochs 923 kreuzt, so daß er, wenn er durch Elektrizität erregt wird, dazu tendiert, den Waagebalken 950 im Gegenuhrzeigersinn um den Hebelpunkt O mit seiner elektromagne tischen Kraft zu drehen.
Der Waagebalken 950 ist mit einer Gewindebohrung 950c an seinem linken Ende versehen, so daß ein Gewicht 964 zur Feineinstellung des Gleichgewichts des Balkens (wie durch eine Strichlinie in den Fig. 47 und 48 gezeigt) erforderlichenfalls mit einer Schraube daran befestigt werden kann. Das Gewicht 964 ist zur Feineinstellung auswechselbar, oder als Alternative kann die Vorrichtung so angeordnet sein, daß der Waagebalken durch Justieren der Position des Gewichts 964 mittels einer Schraube feineinstellbar ist.
Wie die Fig. 47 und 49 zeigen, ist an dem linken Rand des Waagebalkens 950 eine L-förmige Platte 965 angebracht. Das untere Ende 965a der L-förmigen Platte 965 wird hinsichtlich seiner Position von einem Positionsdetektor 966 erfaßt, der einen Lichtemitter und Lichtsensoren aufweist und an dem linken Rand des Jochs 923 starr angebracht ist.
Wie Fig. 49 zeigt, ist der Waagebalken 950 an seinem linken Rand mit einer Rippe 967 versehen, die von dem Rand horizontal vorspringt. Ein Anschlag 968 ist starr an der oberen Oberfläche des Jochs 923 angebracht, um die obere und untere Grenze einer Vertikalbewegung der Rippe 967 zu definieren.
Wie die Fig. 47 und 48 zeigen, ist auf der Oberseite des Rands 910a der Bodenplatte 910 eine Abdeckung 970 angeordnet, und das Gehäuse der Wiegevorrichtung ist von der Bodenplatte 910 und der Abdeckung 970 gebildet.
Die Abdeckung 970 und die Bodenplatte 910 sind miteinander fest durch Schrauben 971 verbunden, die an den flachen Abschnitten der vier Ecken der Abdeckung 970 angebracht sind, die an den jeweiligen vier Ecken des Rands 910a der Bodenplatte 910 positioniert sind, wie Fig. 53 zeigt.
In Fig. 47 bezeichnet 972 eine ringförmige Dichtung, und 970b bezeichnet eine geschlossene Nut, die entlang der Unterseite der Abdeckung 972 angeordnet ist und in die die ringförmige Dichtung 973 eingepreßt ist. Die ringförmige Dichtung 973 hat im wesentlichen Viereckquerschnitt mit oberen und unteren Vorsprüngen 973a, wie Fig. 54 zeigt, die 10 flachgedrückt werden, wenn die ringförmige Dichtung 973 in die Nut eingepreßt wird, so daß sie wirkungsvoll verhindern kann, daß Flüssigkeit in das Innere der Vorrichtung gelangt.
An der linken Seitenwand (von vom in Fig. 47 gesehen) der Abdeckung 970 ist ein Fenster 974 vorgesehen, um Zugang zu dem Feineinstellgewicht 964 für die Einstellung und/oder den Austausch zu ermöglichen. Ein Verschluß 975 für das Fenster ist abnehmbar an der Seitenwand mittels Schrauben 976 angebracht, wobei zwischen dem Verschluß 975 und der Seitenwand eine Dichtung (nicht gezeigt) angeordnet ist, um als Schutz vor Wasser zu dienen. Gleichermaßen ist ein anderes Fenster 977 an der rechten Seitenwand (von vom in Fig. 47 gesehen) vorgesehen, um Zugang zu der elektronischen Schaltung (nicht gezeigt) zu gestatten, die im Inneren der Vorrichtung ange ordnet ist. Ein Verschluß 978 für das Fenster 977 ist ebenfalls abnehmbar an der Seitenwand mittels Schrauben 979 befestigt, und eine Dichtung (nicht gezeigt) ist zwischen dem Verschluß 978 und der Seitenwand als Schutz vor Wasser angeordnet.
Wie Fig. 50 zeigt, sind vier Stützen 980 bis 983 fest an dem horizontalen Element 941 des lasttragenden Abschnitts 940 angebracht und gehen davon aus.
In Fig. 55 ist zu sehen, daß die Stützen 980 bis 983 durch Löcher 97º0 der oberen Wand der Abdeckung 970 aufrecht verlaufen. Ein in Vertikalrichtung dehnbarer Baig 984 ist zwischen dem Umfangsrand jedes der Löcher 970c und der entsprechenden Stütze 980 bis 983 angeordnet, so daß die Stützen 980 bis 983 ungehindert vertikal gleitbar sind, während der wasserdichte Zustand des Gehäuses erhalten bleibt.
Wie unter Bezugnahme auf Fig. 55 genauer beschrieben werden kann, hat jedes Loch 970c der Abdeckung 970 einen nach oben verlaufenden Flansch 970d, an dessen äußerem oberen Umfangsrand ein O-Dichtring damit in Eingriff angebracht ist, und das untere Ende 984a des jeweiligen Balgs 984 liegt an dem Flansch 970d der Abdeckung 970 infolge seiner elastischen Zentripetalkraft an, während das obere Ende 984b des Balgs 984 von einer Beilagscheibe 989 nach unten gedrückt wird, die noch beschrieben wird, so daß der wasserdichte Zustand des Gehäuses vollkommen gewährleistet ist.
Die beiden paarweisen Stützen 980, 981 und 982, 983 sind mit jeweiligen gemeinsamen Trägern 985 und 986 versehen, die in Längsrichtung angeordnet und in den jeweiligen richtigen Positionen sicher von Verankerungsbolzen 987 und Beilagscheiben 989 gehalten sind, wobei die letzteren zwischen den jeweiligen Bolzen 987 und den Trägern 985, 986 angeordnet sind (Fig. 47, 48 und 52).
Eine Fördereranordnung 990, die als Wiegeschale dient, ist von den entgegengesetzten Enden der Träger 985, 986 sicher gehalten, da die vorderen und hinteren Tafeln 991a des Rahmens 991 der Fördereranordnung 990 an den Trägern 985, 986 mittels Schrauben 992 starr befestigt sind. Rollen 993 und 994 sind von den vorderen und hinteren Tafeln 991a drehbar abgestützt, und ein Förderband 995 ist zwischen den Rollen 993 und 994 angeordnet. Das Förderband 995 ist so angeordnet, daß es mit der oberen Tafel 991b des Rahmens 991 an dem oberen Ende in Berührung gehalten wird, so daß das Förderband 995 unter der Last des zu wiegenden Gegenstands W, die darauf aufgebracht wird (Fig. 47 und 48), nicht einsinkt.
Die Rolle 993 wird von einem Motor 996, der an dem Rahmen 991 sicher angebracht ist, drehangetrieben. In Fig. 47 bedeutet 993a eine Riernenscheibe, die an der Rolle 993 sicher angebracht ist, und 997 ist ein Riemen, der die Riemenscheibe 993a und eine an dem Motor 996 angebrachte Riemenscheibe (nicht gezeigt) miteinander verbindet.
Wie Fig. 55 zeigt, ist die Stütze 980 als hohles Rohr realisiert, durch das ein Starkstromkabel 900 (Fig. 47) verläuft und durch eine Durchgangsbohrung 980a an der Oberseite der Stütze 980 nach außen geführt ist, um den Motor 996 zu erreichen.
Der wasserdichte Zustand des Gehäuses ist gewährleistet, und jede Gefahr des Eintritts von Flüssigkeit durch die Durchgangsbohrung 980a für die Stütze 980 kann eliminiert werden, indem um das Kabel 900 und die Stütze 980 herum entweder ein elastisches Rohr angeordnet wird, wie in Fig. 56 gezeigt ist, oder indem ein O-Dichtring 202 in den Raum zwischen dem Kabel 200 und dem Verankerungsbolzen 187 eingepreßt wird.
Bei einer Anordnung wie der oben beschriebenen wird rechts von dem Hebelpunkt O der Waagebalken 950 durch die auf die Verbinderplatte 958 von der gesamten Fördereranordnung 990, dem Motor 996 und dem lasttragenden Abschnitt 940 aufgebrachte Last einer Drehkraft ausgesetzt, die danach trachtet, ihn im Uhrzeigersinn zu drehen, wohingegen er links von dem Hebelpunkt O durch die von dem Ausgleichsgewicht 960 und dem Gewicht 984 für die Feinjustierung aufgebrachte Last sowie die Saugkraft der erregten Spule 963 einer anderen Drehkraft ausgesetzt wird, die danach trachtet, ihn im Gegenuhrzeigersinn zu drehen, wie Fig. 47 zeigt.
Die vertikale Position des unteren Endes 965a der L-förmigen Platte 965, die an dem linken Rand des Waagebalkens 950 starr befestigt ist, wird von dem Positionsdetektor 966 erfaßt und genutzt, um die Saugkraft der Spule 963 dadurch zu regulieren, daß die Rate des der Spule zugeführten elektrischen Stroms eingestellt wird&sub1; so daß infolgedessen das untere Ende 965a der L-förmigen Platte 965 in die Normalposition zurückgebracht wird.
Daher sollte die Rate des der Spule 963 zugeführten elektrischen Stroms so eingestellt werden, daß das untere Ende 965a der L-förmigen Platte 965 sich exakt an seiner Normalposition befindet, wenn das Förderband 995 keine zu wiegenden Gegenstände trägt.
Es versteht sich, daß dadurch, daß das Gewicht 960 (und erforderlichenfalls das Gewicht 964 für die Feineinstellung) an dem Waagebalken 950 angebracht sind, die Rate des elektrischen Stroms, der der Spule 963 zugeführt wird, wenn das Förderband 995 keine Gegenstände trägt, minimiert werden kann.
Wenn ein zu wiegender Gegenstand auf dem Förderband 990 von einem Zuführförderer (nicht gezeigt) abgelegt wird, tendiert der Waagebalken 950 zur Aufnahme einer Rechtsdrehkraft durch das Gewicht des zu wiegenden Gegenstands, und die L-förmige Platte 965 am linken Rand des Waagebalkens 950 zeigt eine Aufwärtsbewegung unter Abweichung von ihrer Normalposition; diese Bewegung wird von der erhöhten Saugkraft der Spule 963 unterdrückt, die von einer entsprechenden Erhöhung der Rate des der Spule 963 zugeführten elektrischen Stroms erzeugt wird, um das Vorderende 965a der L-förmigen Platte 965 in der Normalposition zu halten. Das Gewicht des zu wiegenden Gegenstands wird dann aus der Rate oder der Erhöhung der Rate des elektrischen Stroms bestimmt.
Wie bereits beschrieben wurde, ist der Raum zwischen den Stützen 980 bis 983, die die Wiegeschale abstützen, und der Abdeckung 970 durch die Balgen 984 dicht verschlossen, und der das Kabel 200 in der Durchgangsbohrung 980a der Stütze 980 umgebende Raum ist ebenfalls durch eine geeignete Maßnahme dicht verschlossen, wie die Fig. 56 oder 57 zeigen. Ferner ist die Kabelöffnung 914 der Bodenplatte 910 vor Flüssigkeit geschützt, wie Fig. 52 zeigt. Daher ist die Wiegevorrichtung in dem Gehäuse vollkommen vor Nässegefahr geschützt, wenn das Förderband 990 zu Reinigungszwecken mit Wasser gewaschen wird.
Da ferner die Lüftungsporen 913 durch die Bodenplatte 910 von Hauben 913c abgedeckt und mit Stücken von wasserabweisender Folie 913d versehen sind, ist die Vorrichtung vor jeder Flüssigkeit geschützt, die vom Boden unter der Vorrichtung zu den Poren spritzen könnte.
Es erübrigt sich zu sagen, daß das oben beschriebene mechanische System sich besonders gut für eine Wiegevorrichtung eignet, die Wasserdichtigkeit verlangt, es kann aber auch bei einer Wiegevorrichtung Anwendung finden, die keinen Schutz vor Wasser erfordert.
Es ist ersichtlich, daß dadurch, daß das oben beschriebene mechanische System ein Ausgleichsgewicht 960 zwischen dem Waagebalken 950 und dem Spulenhalter 961 der elektromagnetischen Spule aufweist, die Vorrichtung frei von jeglicher signifikanten Unwucht ist, die im Inneren der Wiegevorrichtung durch das Eigengewicht der Wiegeschale verursacht werden kann, so daß die Rate des der elektromagnetischen Spule zugeführten elektrischen Stroms und damit die unweigerlich von dem Strom erzeugte Wärme minimiert werden können. Das Nichtvorhandensein einer signifikanten Unwucht im Inneren der Wiegevorrichtung bedeutet, daß der Waagebalken 950 durch äußere Schwingungen wie etwa solche des Bodens, auf dem die Vorrichtung steht, praktisch nicht beeinflußt wird, so daß rasche und präzise Wiegevorgänge garantiert sind.
Ferner ist das oben beschriebene mechanische System vollständig gegen das Eindringen von Flüssigkeit geschützt, weil der gesamte Raum zwischen dem Gehäuse und den durch die Öffnungen nach außen ragenden Stützen mit elastischen Elementen vollständig dicht abgeschlossen ist. Da außerdem die Innenseite und die Außenseite des Gehäuses miteinander durch Lüftungsporen in Kommunikation sind und die elastischen Elemente somit nicht durch Temperaturänderungen im Gehäuse unerwünscht ausgedehnt oder zusammengezogen werden, werden die Meßwerte der Wiegevorrichtung nicht durch Temperaturänderungen beeinflußt.
Es erübrigt sich zu sagen, daß der Waagebalken 150 so justiert sein kann, daß er entweder im belasteten oder im unbelasteten Zustand ausgeglichen ist, indem entweder Gestalt, Gewicht oder Anbringposition des Ausgleichsgewichts 960 oder des Gewichts 964 zur Feineinstellung oder, als Alternative, des Waagebalkens 950 oder eines Zubehörteils geändert werden -
Wie vorstehend im einzelnen beschrieben wird, gibt die Erfindung eine schnell ansprechende, hochpräzise und daher hochzuverlässige Wiegevorrichtung vom elektromagnetischen Ausgleichstyp an.
Wie im einzelnen beschrieben wurde, kann eine wechselrichtergesteuerte Transport/Meßvorrichtung gemäß der Erfindung die Forderung nach kleineren Dimensionen, Beständigkeit, hohem Drehmoment und erhöhter Stabilität dadurch erfüllen, daß ihr Steuersystem Wechseirichter zur Steuerung von Wechselstromquellen verwendet. Eine solche Vorrichtung kann wirkungsvoll eingesetzt werden, um ein hocheffizientes, präzises und zuverlässiges System zum Transport von Gegenständen zu erhalten.

[Industrielle Anwendbarkeit]

Eine wechselrichtergesteuerte Transport/Meßvorrichtung gemäß der Erfindung ist auf verschiedenen industriellen Gebieten vielseitig anwendbar zur Ausbildung eines vollautomatischen Wiegesystems wie etwa eine automatischen Hochgeschwindigkeits-Wiege- und -Sortiersystems für Werkstücke, wobei die Vorrichtung in einer Fertigungsstraße zu installieren ist.

Claims

1. Transport- und Meßvorrichtung, die folgendes aufweist:

eine Fördereinrichtung (3), die von einem Wechselstrommotor (M2) zum Transport eines zu messenden Gegenstands (W) angetrieben wird;

eine Steuereinrichtung, um die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung (3) zu steuern; und

eine Meßeinrichtung (4), die in einer Transportbahn vorgesehen ist, um eine bestimmte Eigenschaft des Gegenstands (W) zu messen,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Steuereinrichtung einen Wechselrichter (20) aufweist, um die Förderergeschwindigkeit zu steuern, indem dem Wechselstrommotor (M2) ein Frequenz-umgewandeltes Signal (f&sub2;), das eine vorbestimmte Frequenz hat, zugeführt wird.

2. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Meßeinrichtung (4) ein Wiegeinstrument zum Wiegen des Gegenstands (W) aufweist.

3. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Einrichtung (7) zum Sortieren des Gegenstands (W) entsprechend dem Ergebnis des Wiegens des Gegenstands (W) aufweist.

4. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Meßeinrichtung (4) einen Metalldetektor (M0) zum Erfassen von Metall in dem Gegenstand (W) aufweist.

5. Transport- und Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fördereinrichtung einen Zuführförderer (1) und einen Wiegeförderer (3) aufweist.

6. Transport- und Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fördereinrichtung einen Zuführförderer (1), einen Wiegeförderer (3) und einen Sortierförderer (8) aufweist.

7. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Fördereinrichtung einen Zuführförderer (1) und einen Sortierförderer (8) aufweist.

8. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fördereinrichtung ein schleifenförmiges Endlosförderband (16) aufweist.

9. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fördereinrichtung (3) wenigstens zwei Förderer (1, 3) aufweist, die jeweils von einem Wechselstrommotor angetrieben werden, und der Wechseirichter (20) eine Einrichtung aufweist, um die Geschwindigkeiten der Förderer (1, 3) mit Hilfe der Wechselstrommotoren zu modifizieren, wenn der Gegenstand (W) von einem Förderer zum anderen überführt wird.

10. Transport- und Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 91 wobei der Wechselrichter (20) folgendes aufweist:

eine Frequenzvorgabeeinrichtung (37), um ein Impulssignal, das eine vorgegebene Frequenz hat, zu erzeugen;

eine Frequenzmeßschaltung (28), um die Frequenz des Impuissignals zu messen; und

eine Wechselstrom-Umrichtschaltung (22-27), um einen Netz-Wechselstrom in einen Wechselstrom mit einer Frequenz (f&sub2;) umzurichten, die einer von der Frequenzmeßschaltung (28) gemessenen Frequenz entspricht.

11. Transport- und Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Wechselrichter (20) folgendes aufweist:

einen Stromdetektor, um den durch eine Wicklung des Wechselstrommotors fließenden Wechselstrom zu detektieren; und

eine Einrichtung, um den auf die Wicklung des Wechselstrommotors aufgebrachten Wechselstrom in Abhängigkeit von einem detektieren Wechselstrom zu begrenzen.

20

12. Wechselrichter-gesteuerte Transport/Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Wechselrichter (20) folgendes aufweist:

eine Gleichrichterschaltung (121), um eine Wechselspannung in eine Gleichspannung gleichzurichten;

eine Schaltung (123) zum Erzeugen von impulsmodulierten Signalen, um alternierend erste und zweite impulsmodulierte Signale für eine gegebene Periode zu erzeugen, um durch die erste bzw. die zweite Wicklung (161, 163) des Wechselstrommotors fließende Wechseiströme zu modifizieren, um so sinusförmigen Wellen mit um 90º voneinander verschiedenen Phasen nach Maßgabe der ersten und zweiten Impulsdauerdaten zu folgen, und um alternierend dritte und vierte impulsmodulierte Signale für die gleiche Periode zu erzeugen, deren Zeitpunkte jeweils eine halbe Periode relativ zu denjenigen der Erzeugung der ersten und zweiten impulsmodulierten Signale verschoben sind,

eine erste Treiberschaltung (140), um der ersten Wicklung (161) einen Wechselstrom einer gegebenen Frequenz zuzuführen, der durch Umschalten der Gleichspannung für die erste Wicklung (161) nach Maßgabe der ersten und zweiten impulsrnodulierten Signale erhalten ist,

eine zweite Treiberschaltung (150), um der zweiten Wicklung (163) einen Wechselstrom zuzuführen, der die gleiche Frequenz wie der Wechselstrom für die erste Wicklung (161), jedoch eine Phase hat, die von der des Wechselstroms um 90º verschieden ist, der durch Umschalten der Gleichspannung für die erste Wicklung (161) nach Maßgabe der dritten und vierten modulierten Signale erhalten ist.

13. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 12, wobei jede von der ersten und der zweiten Treiberschaltung (140, 150) ferner eine Einrichtung zur Bildung einer Schleifenschaltung (100) aufweist, um die in der entsprechenden Wicklung erzeugte Gegen-EMK während einer Leerlaufperiode zu absorbieren.

14. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Gleichrichterschaltung (121) ferner eine Einrichtung zum Zuführen von zwei Gleichspannungen, die positives und negatives Potential haben, aufweist.

15. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wechselrichter (20) ferner eine Einrichtung aufweist, um die erste und die zweite Wicklung durch einen Konstantstrom zu treiben.

16. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wechselrichter (20) ferner aufweist: wenigstens eine von einer Einrichtung (287), um immer dann ein Wärmewarnsignal abzugeben, wenn der Pegel des durch die erste oder die zweite Wicklung (161, 162) fließenden Wechselstroms für eine gegebene Periode einen Grenzwert überschreitet, und einer Einrichtung (288), um immer dann ein Überstromwarnsignal abzugeben, wenn der Pegel des Wechselstroms einen Nennwert überschreitet.

17. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Zuführförderer (1) einen Gegenstand aufgrund der Drehkraft des Wechselstrommotors (M1) seriell zuführt;

der Wiegeförderer (3) den Gegenstand (W) aufgrund der Drehkraft eines anderen Wechselstrommotors (M2) bewegt, so daß das Wiegen des Gegenstands (W) während dessen Bewegung erfolgt;

der Wechselrichter einen Frequenzwandler (20) aufweist, um einen Wechselstrom, der eine vorbestimmte Frequenz hat, in einen Gleichstrom gleichzurichten und um den Wechselstrommotoren (M1, M2) einen Wechselstrom, der eine Sollfrequenz (f&sub2;) hat, zuzuführen, wobei die Wechselstrommotoren (M1, M2) zum Antreiben des Zuführförderers (1) und des Wiegeförderers (3) von Wechselströmen angetrieben werden, die eine Frequenz (f&sub2;) haben, die mit der der vielfachen Ausgangssignale des Frequenzwandlers (20) identisch ist.

18. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 1, wobei

die Fördereinrichtung eine Vielzahl von Förderern (1, 3, 8) aufweist, die von Wechselstrommotoren (M1, M2, M3) zum Transport eines Gegenstands (W) angetrieben werden;

der Wechselrichter (20) eine Vielzahl von Wechselrichtern aufweist, um die Wechselstrommotoren (M1, M2, M3) jeweils mit Wechselströmen anzutreiben, die Frequenzen entsprechend den zugeführten Signalen haben;

wobei die Vorrichtung ferner folgendes aufweist:

eine Einrichtung zur Abgabe von Geschwindigkeitsvorgabesignalen, die für die Vielzahl von Wechselrichtern die gleiche Geschwindigkeit haben; und

eine Einrichtung zum Modifizieren von wenigstens einem der Geschwindigkeitsvorgabesignale, um so zu bewirken, daß die Geschwindigkeiten der Vielzahl von Förderern (1, 3, 8) praktisch miteinander koinzident sind.

19. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Einrichtung zur Abgabe von Geschwindigkeitsvorgabesignalen ferner eine Einrichtung zur Abgabe von Daten zum Vorgeben der Geschwindigkeit der Wechselstrommotoren (M1, M2, M3) aufweist, um so die Wechselstrommotoren als eine lineare Funktion der Frequenz eines Eingangsimpulses anzutreiben und sie anzuhalten, wenn die Frequenz eine gegebene Grenze überschreitet.

20. Transport- und Meßvorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Einrichtung zur Abgabe von Geschwindigkeitsvorgabesignalen ferner eine Einrichtung zur periodischen Abgabe von gegebenen Vervielfacher-Daten aufweist, um so die Wechselstrommotoren nach Maßgabe von gegebenen Eingangscodedaten anzutreiben.