NL8401073A - Lineaire-actuatorinrichting. - Google Patents

Description

« : * «ΖΙΓ-. - _$ «é 1 *· . ...... ....... ......... . ......

Aanvraagster noemt als uitvinder: Ir J.B.M· Berings.

Korte aanduiding: Lineaire-actuatorinrichting· 5 De uitvinding heeft betrekking op een lineaire-actua» torinrichting voor het lineair voortbewegen van voorwerpen langs een transportbaan.

Er zijn in de nijverheid bij verwerkings- en/of transportmachines vaak lineaire bewegingen vereist die met een gewenste 10 kracht en snelheid uitgevoerd moeten worden, maar waarbij het ook gewenst is om - afhankelijk van het voorwerp of produkt — snel op een ander bewegingspatroon te kannen overgaan·

In het verleden zijn hiervoor wel hydraulische cylinders toegepast die echter omdat de mogelijke krachten ver uitgaan boven 15 de vereiste krachten en vanwege de bijkomende apparatuur kostbaar, onderhoudsgevoelig en onpraktisch zijn. Ook pneumatische cylinders kunnen in samenhang met de samendrukbaarheid van lucht veelal niet worden toe— gepast. Wanneer de af te leggen afstand bij de lineaire beweging wat groot wordt zijn elektrische slagmagneten als gevolg van hun beperkte 20 slaglengte eveneens onbruikbaar. Bij deze drie genoemde toepassingen is bovendien het snelheid-tijd-gedrag van de lineaire beweging moeilijk of niet beheersbaar» Daarom wordt bij dergelijke mchines vaak de lineaire beweging afgeleid van een roterende beweging met een al dan niet geregelde elektromotor met vertragingskast. Wanneer echter op een ander 25 produkt of op een andere lineaire beweging moet worden overgegaan is de omstelling daartoe, zo deze mogelijkheid dan al ingebouwd is, een tijdrovende en kostbare aangelegenheid.

In de techniek bestaan eveneens aandrijvingen voor een lineaire beweging die dienen als positioneringsmiddel voor bijvoor-30 beeld sleden van werktuigmachines. Hiertoe wordt als terugkoppelmiddel voor de positionering een inkrementele of een potentiometerlengtegever gebruikt» Deze werken met een roterende stappenmotor en spindel· Voor het beoogde toepassingsgebied van het voortbewegen van voorwerpen langs een transportbaan zijn deze aandrijvingen traag en kostbaar» 35 De uitvinding beoogt bovengenoemde problemen te on dervangen en een lineaire-actuatorinrichting te verschaffen waarmede op eenvoudig instelbare wijze elke gewenste lineaire beweging uitgevoerd kan worden volgens een programmeerbaar snelheid-tijdprofiel, welke lineaire beweging ook snel in elke gewenste andere beweging omgezet kan 40 worden» 8401073 ί , % • » » - 2 \

Dit wordt bij een lineaire-actuatorinrichting van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding bereikt door een in langsrichting bij de transportbaan opgestelde vaste magneetbaan bestaande uit een vlak draaglichaam van non-ferromateriaal en daarop in 5 langsrichting afwisselend en in dwarsrichting verlopende permanente noordpool- en zuidpoolmagneten, een op de vaste magneetbaan spelingvrij beweegbare lineator bestaande uit een vlak lichaam van non-ferromateriaal en een op de naar de magneten gekeerde zijde daarvan bevestigd blikpakket met in het algemeen in dwarsrichting verlopende groeven, 10 waarin meervoudige wikkelingen zijn aangebracht, geleidemiddelen zowel aan het vaste draaglichaam als aan het beweegbare lichaam die bevestigd zijn zodanig dat zij tijdens de voortbeweging met elkaar samenwerken en de naar elkaar gekeerde zijden van het blikpakket en van de magneten met een kleine luchtspleet daartussen gescheiden houden, een 15 elektronische stuur- en voedingseenheid om de meervoudige wikkelingen te bekrachtigen.

Bovengenoemde lineaire-actuatorinrichting volgens de uitvinding kan in elke gewenste stand, zowel in een horizontale, verti-kale als schuine stand opgesteld en toegepast worden voor het voortbe-20 wegen of voortduwen van voorwerpen cq produkten langs, over of onder een bijbehorende transportbaan. Het grote voordeel van deze lineaire-actuatorinrichting is dat het"aktieve" beweegbare gedeelte, de lineator die de wikkelingen bevat, betrekkelijk kort is en de stroom voert, terwijl het "passieve” vaste gedeelte, de magneetbaan, veel langer is en 25 geen enkele stroom voert. Hierdoor ontstaat een hoog rendement. De magneetbaan kan met behulp van op elkaar aansluitende, onderling gelijke magneetbaanmodulen tot een onbeperkte lengte uitgebreid worden.

Met voordeel kan deze inrichting volgens de uitvinding gebruikt worden voor het meenemen, opduwen of transporteren van 30 voorwerpen cq produkten langs een bepaalde baan in elke gewenste stand in magazijnen, verwerkingsmachines, produktiemachines en dergelijke* Bijvoorbeeld kunnen voorwerpen voorzien van streepcodes die door een detector worden gelezen, dan door een lineaire actuator volgens de uitvinding onder besturing van een stuurcomputer verplaatst worden.

35 Met veel voordeel kan de elektronische stuur- en voe dingseenheid van de inrichting volgens de uitvinding uitgevoerd zijn om op eenvoudig instelbare en/of programmeerbare wijze de lineaire beweging van de lineator langs de magneetbaan te beheersen zodat deze lineator volgens een bepaald snelheid-tijdprofiel voortbewogen wordt. Hier-40 bij kunnen bijvoorbeeld op een beginpositie aangeleverde voorwerpen 8401075 * · *3 3 precies volgens tijdschema op een bestermningspositie worden afgeleverd.

Eveneens is denkbaar om in de lineaire-actuatorinrichting de lineator te voorzien van een eigen 5 stuur- en voedingseenheid waardoor deze geheel zelfstandig over een-dergelijke magneetbaan kan voortbewegen. Zo kan een dieselgenerator op de lineator geplaatst worden voor de bekrachtiging van de wikkelingen.

Be uitvinding zal nader worden toegelicht aan de haruT van een uitvoeringsvoorbeeld met verwijzing naar de tekeningen, waar-10 in gelijke onderdelen in verschillende figuren met dezelfde verwijzingen worden aangeduid en waarin:

Fig. 1 een perspektivisch aanzicht toont van een uitvoeringsvoorbeeld volgens de uitvinding, waarin het aktieve beweegbare en stroomvoerende gedeelte, de lineator, over een enkele module van het 15 passieve vaste gedeelte, de magneetbaan, kan bewegen;

Fig. 2a een dwarsdoorsnede toont van de magneetbaan en de lineator volgens een uitvoeringsvorm;

Fig. 2b een gedeeltelijke langsdoorsnede toont van de magneetbaan en lineator; 20 Fig. 2c weer een dwarsdoorsnede toont van de magneet baan en de lineator volgens een andere uitvoeringsvorm;

Fig. 3 een voorbeeld toont van een configuratie van drie wikkelingen in de lineator ten opzichte van de magneten van de magneetbaan; 25 Fig. 4 een blokschema geeft van de elektronische stuur--en voedingseenheid voor drie wikkelingen;

Fig. 5 een voorbeeld toont van de stroomrichting in de drie wikkelingen van fig. 3 achtereenvolgens tijdens de beweging van de lineator; 30 Fig. 6 een voorbeeld toont van de stroomveranderingen in de drie wikkelingen van fig. 3 onder invloed van de sensorsignalen achtereenvolgens tijdens de beweging van de lineator;

Fig. 7 een voorbeeld toont van de door de stuur- en voedingseenheid opgelegde stroomveranderingen in de drie wikkelingen 35 van fig. 3 achtereenvolgens tijdens resp. een versnelde-, eenparige- en vertraagde heengaande beweging van de lineator;

Fig. 3 een voorbeeld toont van de door de stuur- en voedingseenheid opgelegde stroomveranderingen in de drie wikkelingen van fig. 3 achtereenvolgens tijdens een versnelde teruggaande beweging 40 van de 'lineator; 8401073 < 4 * ïv * >

Fig. 9 en 10 een voorbeelden tonen van de wijze van koppelen van meerdere onderling onder een hoek staande linealre-actuatorinrichtingen resp. in het twee-dimensionele vlak en in de drie-dimensionele ruimte; en 5 Fig. 11 een voorbeeld toont van een geheel zelfstandig over een magneetbaan beweegbare lineator voor het transport van personen.

De in de figuren 1, 2a» 2b en 2c aangegeven lineaire actuator bestaat uit een passief vast gedeelte» de magneetbaan» en een 10 aktief beweegbaar gedeelte» de lineator, waarvan de wikkelingen met elektrische stroom gevoed worden.

De magneetbaan omvat een vlak draaglichaam of bed 1 van non-ferro materiaal waarop in de langsrichting afwisselend noord-poolmagneten 2 en zuidpoolmagneten 3 zijn aangebracht met smalle tus-15 senruimten in dwarsrichting. Deze magneten 2,3 kunnen zowel uit één stuk als ook een aantal afzonderlijke, bijvoorbeeld drie, magneten bestaan zoals, aangegeven in de genoemde figuren* Onder de magneten is op het vlakke bed 1 minimaal ter breedte en ter lengte van de baan een weekijzeren plaat 6 aangebracht die dient als magnetische sluitweg. Aan 20 de magneetbaan zijn geleidemiddelen aangebracht waarlangs de beweegbare lineator middels andere geleidemiddelen spelingvrlj kan voortbewegen.

In de figuren zijn bijvoorbeeld aan de opstaande dwarsranden la van het vlakke bed 1 geleidestaven 4 aangebracht, waarlangs de aan de lineator vastbevestigde geleiderollen 15 spelingvrij kunnen bewegen. Aan de 25 beide kopse zijden van het vlakke bed 1 zijn koppelmiddelen aangebracht» zoals een pasgat 5 en een paspen 7, om modulen van standaardlengte van de magneetbaan aan elkaar te koppelen tot een baan van gewenste lengte.

De lineator béstaat uit een basislichaam 11 van non-30 ferro materiaal. Aan de naar de magneetbaan gekeerde zijde van het basislichaam is een blikpakket 12 bevestigd dat uit massief weekijzer bestaat dan wel gestapeld is uit dunne geïsoleerde plaatjes 13 van trans-formatorblik. In het blikpakket 12 bevinden zich in het algemeen in dwarsrichting verlopende groeven 13 waarin meervoudige wikkelingen 14 35 zijn aangebracht» waarvan in fig. 2a de uitstekende koppen 24 zijn aangegeven. Ook kunnen deze wikkelingen wanneer nodig voor een meer soepele aandrijving van de lineator enigszins schuin verlopend ten opzichte van de dwarsrichting zijn aangebracht. Aan het basislichaam 11 zijn zoals eerder vermeld geleidemiddelen aangebracht, zoals de 40 geleiderollen 15 die spelingvrij langs de geleidemiddelen van de 84 0 1 0 73 i * * * «. 5 magneetbaan kunnen, bewegen. De positie van de geleidemiddelen 4, 15 resp aan de magneetbaan ai aan de lineator ten opzichte van elkaar ia zodanig dat er een luchtspleet 16 tassen de magneten en het blikpakket 12 wordt aangehouden die zo klein mogelijk is* Aan één van de kopse 5 zijden van de lineator zijn op een uitstekende steun 21 dén of meer in langsrichting verschoven opgestelde sensoren 17, 18, 19 bevestigd. Met voordeel kunnen Hall-sensoren worden gebruikt op een print welke dienen voor de positiebepaling van de lineator en detectiesignalen afgeven voor de verder toe te lichten elektronische stuur- en voedingseenheid.

10 Aan beide kopse zijden van de lineator zijn nokken 20 aangebracht die de aan de einden van de magneetbaan geplaatste eindschakelaars 8 bedienen*

Voor de voeding van de wikkelingen 14 en het terug— koppelen van de sensor— en eindschakelaarsignalen is voorzien in een 15 elektrische verbinding met de elektronische stuur- en voerdingseenheid.

Deze eenheid kan bij lineaire-actuatorinrichtingen van groot vermogen op de lineator zelf geplaatst zijn en bijvoorbeeld op draadloze wijze van buitenaf gestuurd worden. De eenheid kan echter ook buiten of aan de magneetbaan vast opgesteld zijn waarbij de via een uithouder 24 lo— 20 pende kabelverbinding 23 opzij van de lineator uithangt zoals is aangegeven in fig. 2a* Bij een andere uitvoeringsvorm zoals aangegeven in fig* 2c vindt de elektrische verbinding via geleidestaven of strippen en stroomafnemers plaats* Aan de binnenzijde van de opstaande rand la zijn over de gehele lengte van de magneetbaan geleidestaven 22 aange-25 bracht die onderling en ten opzichte van de rand la elektrisch zijn geïsoleerd* Aan één van beide einden van de magneetbaan zijn deze gelel-destaven 22 verbonden met de elektronische stuur- en voedingseenheid.

Aan de lineator zijn stroomafnemers 23 geïsoleerd bevestigd welke langs de staven 22 schuiven en de elektrische verbinding van de wikkelingen, 30 de sensoren en de eindschakelaars met de elektronische stuur— en voe— dingseenheid sluiten.

Verder is aangegeven in de figuren 1, 2a en 2c hoe de lineator aan de van de magneetbaan afgekeerde zijde voorzien is van een meenemer of opduwer 25 die door een gleuf 27 van de transportbaan 26 35 steekt* Deze meenemer kan bepaalde voorwerpen langs de transportbaan in de ene of andere langsrichting zowel opduwen als transporteren. Wanneer nodig kan de gleuf tegen stof en/of vuil afgeschermd zijn door middel van elastisch velmateriaal, zoals twee over elkaar liggende t rubberflappen, waarbij het dwarsstuk 25a van de meenemer aan voor— en 40 achterzijde een V-vorm heeft» 84 0 1 0 73Γ « *i 6

De feitelijke voortbeweging van de lineator over de vaste magneetbaan zal nu met verwijzing naar de figuren 3 tot 3 worden toegelicht.

Fig. 3 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een in de 5 op elkaar volgende dwarsgroeven van het blikpakket van de lineator aangebrachte drievoudige wikkeling. Aan de onderzijde zijn schetsmatig de posities van de noordpool- en zuidpoolmagneten aangegeven, welke magneten in werkelijkheid in een vlak evenwijdig aan het groevenvlak liggen. De groefsteek Tg bedraagt een derde van de poolsteek Tp, 10 terwijl de spoelsteek Ts van elke spoel afzonderlijk gelijk is aan de poolsteek Tp. De wikkelingen Wl, W2 en W3 zijn getekend als stafwikkeling die één groef geheel vullen. Elke wikkeling kan echter ook bestaan uit spoelen met meerdere windingen. Het uitvoeringsvoorbeeld bestaat in de praktijk uit 24 groeven waarin drie 15 wikkelingen zijn aangebracht elk bestaande uit drie spoelen met elk vier- windingen met een doorsnede van ca. 1 mm^· De lengte 1 van de groeven is 120 mm; de groefsteek Tg is hier 4,5 mm. Het ene uiteinde (het getekende begin) van de wikkelingen Wl tot W3 is resp. met 61, B2 en B3 en het andere uiteinde van de wikkelingen Wl tot W3 is resp. met 20 El, E2 en E3 aangegeven. De uiteinden BI, B2, B3 zijn zoals in fig. 4 aangegeven met de elektronische stuur- en voedingseenheid verbonden terwijl de andere uiteinden El, E2» E3 met elkaar, en wanneer nodig met de nulklem van de voedingseenheid (fig. 4), verbonden zijn. De aangegeven stromen il, 12, i3 zijn voorzien van een index + hetgeen wil 25 zeggen dat dit vanaf het voedingsdeel uitgaande positieve stromen zijn.

In de figuren 3, 4 en 5 zijn ook de Hall-sensoren HS1, HS2, HS3 aangegeven die op een afstand van tweemaal de groefsteek Tg tèn opzichte van elkaar verschoven zijn aangebracht op de steun 21. 30 Fig. 4 geeft een- blokschema van de elektronische stuur- en voedingseenheid. Het voedingsdeel daarvan bestaat uit een ge-lijkstroombron met een plus- en minklem (en zonodig een nulklem) waarop drie· schakelketens, van elke twee schakeltransistoren S1+, SI— en S2+, S2~ en S3+ en S3-» parallel zijn aangesloten. De wikkelingen 35 Wl, W2 en W3 zijn zoals aangegeven telkens met het ene uiteinde aangesloten op het knooppunt van een + en - transistor; zo is bijvoorbeeld Wl met het ene uiteinde BI aangesloten op het verbindingspunt tussen de S1+ en SI- transistoren. Deze zes transistoren worden via de elektronische stuurschakelingen SS1+» SSl—, 40 SS2+, SS2-, SS3+, SS3- vanuit de uitgangen Oo tot 05 van de 8401073 £ η 7 , tl ' i __ _ stuurschakeling 30 in- en uitgeschakeld.

Nu zal eerst een wijze van bedrijf toegelicht worden in reaktie op· de signalen van de Hall-sensoren. Deze sensoren geven in afhankelijkheid van hun positie boven een noordpool of zuidpool en 5 dienovereenkomstig in een noordmagneetveld of zuidmagneetveld, positieve of negatieve signalen af. De elektronische schakelingen Al, A2 en A3 dienen ervoor enerzijds om van de positieve (+) en negatieve (-) signalen van de Hall-sensoren twee positieve signalen voor resp. een noorden een zuidpool af te geven en anderzijds om deze signalen alleen dan 10 af te geven wanneer de sensor zich bevindt in een maximum van een noord— of zuidmagneetveld. Hiertoe hebben deze schakelingen A1-A3 elk een zogenaamde instelbare vensterdiscriminator. De door de schakelingen A1-A3 afgegeven signalen HS1-N, HS1-Z, HS2-N, HS2-Z, HS3-N, HS3-Z zijn derhalve signalen die nauwkeurig aangeven of één van de sensoren HSl 15 tot HS3 zich boven het midden van een noord— of zuidpool bevinden. De zes signalen worden toegevoerd resp. aan de digitale ingangen Io tot 15 van de stuurschakeling 30. Deze kan met voordeel als microprocessor uitgevoerd zijn. Wanneer één van de zes signalen HS1-N tot HS3-Z hoog wordt, wordt tevens een verzamelsignaal HS-H toegevoerd aan een vector-20 interruptingang TRQ1 van de microprocessor. Op het moment dat dit in-terruptsignaal hoog wordt, wordt het programma van de microprocessor opgedragen te bepalen welke van de zes ingangen Io tot 15 hoog is. De bij de eindschakelaars 20, 8 van de lineator (fig. 1) behorende onderbrekers 5-1 en 5-2 zijn elk verbonden met resp. de vektor-interruptin— 25 gangen IRQ2 en 1RQ3 en dienen voor de bepaling van begin- en eindpositie van de beweegbare lineator. Zo zal nadat de lineator uitgeschakeld is geweest, een eerste programma-instructie kunnen zijn dat als referentie een beginpositie gezocht wordt.

Op de elektronische stuurschakeling of microprocessor 30 is een microterminal (31) of ander gegevensinvoerapparaat aangesloten waarmee de gewenste parameters van de werking, zoals versnelling, eenparige snelheid, vertraging, stoptijden, slaglengte, aan het programma worden bekend gemaakt.

Met verwijzing naar de figuren 3 tot 6 zal dit type 35 bedrijf onder invloed van de sensoren worden toegelicht· Bij dit uitvoeringsvoorbeeld met drie wikkelingen W1-W3 bestaat een volledige cyclus uit zes stappen. De richting van de stromen il+, i2+» 13+ als aangegeven in de figuren 3, 4, 5 heeft betrekking op de richting van de stroom vanuit de elektronische stuur- en voedingseenheid. Als i2 in de 40 eerste groef een positieve + richting heeft betekent dit dat in deze 8401073 8 • % . i- , * ié groef de richting van de stroom i2+ tegengesteld is aan de richting van de stromen il-h en i3-b in de aangrenzende groeven. Stap 1 wordt geëffectueerd als HS1 tegenover een noordpool staat (zie fig. 5). Op dat moment worden de schakeltransistoren S2— en S3+ geopend en wordt 5 SI- gesloten, zodat de stromen i2- en i3+ gaan lopen. De stromen in de groeven zijn verder aangegeven als in fig. 5 voor stap 1. Als gevolg van de onderlinge werking van de magneten en stroomvoerende wikkelingen wordt een kracht op de lineator uitgeoefend volgens de pijlrichting naar rechts. Wanneer de sensor HS2 tegenover een zuidpool komt, wordt 10 de transistor S3+ uitgeschakeld, blijft de transistor S2- ingeschakeld en wordt de transistor S1+ ingeschakeld. Hierbij behoort het stroombeeld dan zoals aangegeven voor stap 2 in fig. 5. De kracht op de lineator wordt volgens da pijlrichting voortgezet waardoor de lineator naar rechts wordt bewogen. Op deze wijze worden alle zes stappen 15 doorlopen waarna opnieuw stap 1 aan de beurt komt, enzovoort.

In dit type bedrijf wordt het bereiken van één van de drie sensoren van een positie tegenover een noordpool of zuidpoolmagneet bepalend voor het schakelen van de transistoren SI+- tot S3—. Dat wil zeggen dat in de figuren 5 en 6 een volgende stap wordt 20 geëffectueerd nadat een voorgaande is uitgevoerd zoals gedetecteerd door één van de zes signalen HSl-N tot HS3^Z. Zo is in fig. 6 aangegeven dat, wanneer HS2 tegenover een zuidpoolkant (en een negatief signaal afgeeft (stap 2), de stroom il+ ingeschakeld en de stroom i3+ afgeschakeld wordt (terwijl i2- ongewijzigd blijft) en dat, wanneer HS3 25 tegenover een noordpoolkant en een positief signaal afgeeft (stap 3), de stroom i2- afgeschakeld en de stroom i3- ingeschakeld wordt (terwijl il+ ongewijzigd blijft) enzovoort. Hierdoor zal de lineator gaan versnellen en een bepaalde maximale eindsnelheid bereiken afhankelijk van de belasting (gewicht van het op te duwen voorwerp en wrijving op 30 de transportbaan), eigengewicht, opgedrukte gelijkspanning of gelijkstroom en tegen-emk. Het snelheid-tijdprofiel in fig. 6 geeft deze vrije-loopbeweging weer, die bepaald wordt door de belasting en de voedingsbron en moeilijk voorspelbaar of programmeerbaar is.

Bij een ander type bedrijf kan wel een bepaald 35 stroom-tijdprofiel instelbaar of programmeerbaar volgens een bepaald programma; worden afgewikkeld. Voor dit type bedrijf geeft fig. 7 een voorbeeld op welke wijze de voortbeweging van de lineator volgens een bepaald stroom-tijdprofiel wordt gerealiseerd. Hierbij blijven de stromen op telkens twee wikkelingen gehandhaafd totdat het programma een 40 volgende stap aktiveert, waarbij een geprogrammeerde voortbeweging vol- 8401073 Λ* ar w 9 gens fig· 7 wordt verkregen. De funktie van de sensoren is nu een andere geworden. Het programma geeft nu aan dat de volgende (stroom-) stap genomen moet worden pas nadat het volgende sensorsignaal hoog is, waarnaar deze volgende stap geëffectueerd wordt. Met andere woorden, in 5 plaats dat een sensorsignaal een volgende stap initieert, wordt deze stap geïnitieerd door de betreffende stroomverandering pas nadat het betreffende sensorsignaal aanwezig is. Deze aanwezigheid is nu voorwaarde voor de volgende stap. Wanneer volgens fig. 7 een volgende stap als bepaald door het programma uitgevoerd moet worden en het 10 volgende sensorsignaal is nog niet aanwezig, dat wil zeggen dat de gewenste stappositle van de lineator zelf nog niet bereikt Is, dan is dit een criterium dat — met in achtname van de belasting en voedingsbron — een te hoge versnelling of maximale snelheid is geprogrammeerd danwel een te zware belasting of een blokkering aanwezig 15 is. De afwezigheid van het gewenste sensorsignaal is daarmee een storingscriterium geworden waarop de stuurschakeling of microprocessor kan melden dat een te hoge versnelling of snelheid is ingesteld. Tevens kan in de uitvoering van het programma ter zekerheid ook het aantal gegeven pulsen van de sensoren vergeleken worden met het ingestelde 20 aantal stappen.

In fig. 7 is links een voorbeeld gegeven van een versnelde beweging van de lineator onder invloed van de smaller wordende stroompulsen die aan de wikkelingen W1 tot W3 worden toegevoerd. Eveneens is in het midden in fig. 7 een eenparige beweging aangegeven met 25 stroompulsen van gelijke breedte voor de wikkelingen W1 tot W3, en is ook een vertraagde beweging rechts in fig. 7 aangegeven onder invloed van breder wordende pulsen.

Voor een meer gelijkmatige aandrijving van de lineator kan het van belang zijn om, naast de enigszins schuine 30 opstelling van de groeven in het blikpakket, in serie met de wikkeling sensorspoelen op te nemen om het blokvormige verloop van de stroom af te ronden. Voor hetzelfde doel kan het van belang zijn om, bij de uitvoeringsvorm met de verbinding van de drie wikkelingen met de nulklem van de voedingseenheid, telkens bij het gelijktijdig 35 inschakelen van een wikkeling en het uitschakelen van een andere wikkeling, dit uitschakelen vervroegd te laten plaatsvinden.

In fig. 8 is aangegeven hoe op dezelfde wijze als links in fig. 7 een versnelde voortbeweging van de lineator in teruggaande richting verkregen wordt door de stuurschakeling op analoge 40 wijze in te stellen of te programmeren als de heengaande beweging. Met 8401073

i V

10 .

'dien verstande, dat: in de andere volgorde schakeltransistoren worden in* en uit geschakeld. De interval of' wachttijden aan het einde van een module of van de magneetbaan kunnen middels de microterminal 31 eenvoudig geprogrammeerd worden.

5 De figuren 9, 10 en 11 geven voorbeelden van ver schillende toepassingen van de lineaire-actuatorinrichting.

Fig. 9 toont een actuatorinrichting bestaande uit drie magneetbanen 31, 32, 33 die tot een lange magneetbaan zijn samengesteld. Aan deze actuatorinrichting wordt een voorwerp toegevoerd door 10 een andere in het algemeen dwars op de ene geplaatste actuatorinrichting die uit twee modulen 34 en 35 bestaat. Op deze wijze zijn willekeurige combinaties mogelijk welke verschillende op elkaar volgende lineaire voortbewegingen van voorwerpen mogelijk maken die vanuit een centrale microcomputer gestuurd worden. Fig. 10 toont een 15 lineair actuatorstelsel bestaande uit meerdere lineaire-actuatorinrichtingen die meerdere lineaire verplaatsingen van voorwerpen in een magazijn bijvoorbeeld in drie dimensies mogelijk maken. Fig. 11 toont een voorbeeld van een lineaire-actuatorinrichting waarin de elektronische stuur— en voedingseenheid in de lineator zelf 20 is opgenomen, en waarin deze lineator voor het vervoer van personen geschikt is.

Met behulp van de stuurschakeling of microprocessor 30 is het mogelijk de lineator aan een veelheid van opvolgende bewegingen te onderwerpen. Zo kan de lineator bijvoorbeeld een aantal 25 korte slagen herhaald uitvoeren om telkens een (klein) voorwerp aan te voeren totdat een bepaald aantal is bereikt, waarna een lange slag wordt uitgevoerd om het totale aantal voorwerpen in één keer verder te bewegen.

Doordat de elektronische stuurschakeling of de 30 microprocessor op elk moment weet waar de- lineator zich precies bevindt, kunnen andere acties van de met de lineaire actuator verbonden produktie-, behandelings- of transportmachines of andere lineaire actuatoren worden gesynchroniseerd of geinititeerd*

De bewegingskracht van de lineaire actuator wordt be— 35 paald door de volgende grootheden? de flux van de permanente noord- en zuidpoolmagneten, de luchtspleet tussen de magneten en de wikkelingen; de lengte 'van de groeven, het aantal vindingen in een groef,, het aantal groeven en de stroomsterkte door de windingen. Bij overigens gelijke parameters is de bewegingskracht van de lineator direkt evenredig met 40 de breedte van de magneetbaan en lineator, alsmede met de lengte van de 8401073 11 *r a .

lineator zelf· Ια het uitvoeringsvoorbeeld met de aangegeven maten In de figuren 1 tot 3 bedraagt deze kracht circa 50 Newton·

De maximale snelheid van voortbeweging van de lineator wordt bepaald door de opgedrukte klemspanning Uk, de stroom Ia door 5 de windingen en de ohmse weerstand Ra van de lineator volgens de formule ïïk*Ia.Ra+Ek. Hierbij is de klemspanning Ek«c.v. flux, waarbij c een constante en v de snelheid is· Hierin kan v bijvoorbeeld 10 è 20 m/sec. bedragen afhankelijk van de belasting·

Het zal duidelijk zijn dat wijzigingen en varianten 10 mogelijk zijn zonder buiten het kader van de uitvinding te vallen.

8401073

Claims (12)

1. Lineaire-actuatorinrichting voor het lineair voortbewegen van voorwerpen langs een transportbaan, voorzien van een 5 in langsrichting bij de transportbaan opgestelde vaste magneetbaan bestaande uit een vlak draaglichaam van non-ferromateriaal en daarop in langsrichting afwisselend en in dwarsrichting verlopende permanente noordpool- en zuidpoolmagneten, een op de vaste magneetbaan spelingvrij beweegbare lineator bestaande uit een vlak lichaam van non-ferromateri-10 aal en een op de naar de magneten gekeerde zijde daarvan bevestigd blikpakket in het algemeen met in dwarsrichting verlopende groeven, waarin meervoudige wikkelingen zijn aangebracht» geleidemiddelen zowel aan het vaste draaglichaam als aan het beweegbare lichaam die bevestigd zijn zodanig dat zij tijdens de voortbeweging met elkaar samenwerken en 15 de naar elkaar gekeerde zijden van het blikpakket en van de magneten met een kleine luchtspleet daartussen gescheiden houden, een elektronische stuur- en voedingseenheid om de meervoudige wikkelingen te bekrachtigen.

2. Lineaire-actuatorinrichting volgens conclusie 1» 20. et het k e n m e r k, dat de lineator adn een van de kopse zijden buiten het gebied van de wikkelingen is voorzien van een afzonderlijke drager waarop aan de naar de magneten gekeerde zijde daarvan êén of meer sensoren, zoals Hall-sensoren, zijn aangebracht om de positie van de lineator ten opzichte van elke afzonderlijke magneet af te tas- 25 ten.

3. Lineaire-actuatorinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat in de groeven van het blikpakket drie wikkelingen zijn aangebracht elk bestaande uit een of meer spoelen, waarbij de groefsteek een'derde van de poolsteek bedraagt, en het aan- 30 tal sensoren drie bedraagt, waarbij de sensorsteek twee-derde van de poolsteek bedraagt.

4. Lineaire-actuatorinrichting volgens conclusie 1, met he t k e n m e r k» dat de groeven in het blikpakket enigszins schuin verlopend ten opzichte van- de dwarsrichting zijn aangebracht.

5. Lineaire-actuatorinrichting volgens conclusie 2, met het kent e r k, dat de elektronische stuur- en voedingseenheid omvat een voedingsschakeling met een gelijkstroombron en een, op de plus— en minklem daarvan, parallel aangesloten aantal schakelke-tens, êén voor elke wikkeling, om de stroom in elke wikkeling, in de ene 40 of andere richting in te schakelen dan wel af te schakelen, en een / 8401073 £ • ^ , * _________________________13______________________________ stuurschakeling aan de ingangen waarvan de sensorsignalen worden toegevoerd en van de uitgangen waarvan een aantal stuursignalen worden afgeleid voor het sturen van de schakeltekens»

6. Lineaire-actuatorinrichting volgens conclusie 5, 5met het kenmerk, dat elke schakelketen twee in serie op genomen schakelelementen omvat, waarbij het knooppunt daarvan‘met het ene uiteinde van de bijbehorende wikkeling en de andere uiteinden van de wikkelingen met elkaar verbonden zijn, waarbij elk schakelement door een van de stuursignalen gestuurd wordt, en dat tussen elke sensor en 10 de stuurschakeling een omzetschakeling met twee uitgangen is opgenomen om het positieve of negatieve sensorsignaal om te zetten aan de ene uitgang in een een noordpoolmagneet aanduidend signaal en aan de andere uitgang in een een zuidpoolmagneet aanduidend signaal·

7, Lineaire-actuatorinrichting volgens conclusie 6, 15a e t het kenmerk, dat elke omzetschakeling voorzien is van een vensterinstelling om alleen bij een positionering van de bijbehorende sensor boven het midden van een noordpool— of zuidpoolmagneet een signaal aan de ene uitgang of aan de andere uitgang af te geven·

8· Lineaire-actuatorinrichting volgens conclusie 5, 20 met het kenmerk, dat de stuurschakeling uitgevoerd is om, telkens in reaktie op veranderende sensorsignalen, stuursignalen af te geven aan de schakelelementen voor het schakelen van de stroom in de wikkelingen zodat een versnelde vrije-loopbeweging van de lineator in de ene of andere richting verkregen wordt tot een bepaalde eindsnelheid 25 bepaald door de belasting van het voorwerp en de lineator, de opgedrukte stroom en de tegen-emk·

9. Lineaire-actuatorinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de stuurschakeling uitgevoerd is om, telkens volgens een instelbaar stroom-tijdprofiel, stuursignalen af te 30 geven aan de schakelelementen voor het schakelen van de stroom in de wikkelingen zodat een versnelde-, eenparige- of vertraagde beweging van de lineator in de ene of andere richting verkregen wordt, waarbij de sensorsignalen een controlefunktie hebben en door hun afwezigheid een storing aanduiden·

10. Lineaire-actuatorinrichting volgens conclusie 5 of 6, m e t het kenmerk, dat de stuurschakeling als microprocessor uitgevoerd is.

11. Lineaire-actuatorinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de magneetbaan afzonderlijke modulen 40 van standaardlengte omvat die elk aan de kopse zijden voorzien zijn van 84 0 1 0 7 3 r *'___:_______14_________________________________________ koppelmiddelen zodat door aankoppeling van modulen een magneetbaan van gewenste lengte ontstaat*

12. Stelsel voorzien van meerdere lineaire-actuatorinrichtingen volgens conclusie 5, die in twee of drie 5 dimensies onderling onder een hoek staan en op elkaar aansluiten, en waarvan de lineatoren in onderlinge synchronisatie aan een veelheid van bewegingen onderworpen zijn. ********* J. x 9· 8401073