DE1523245B2

DE1523245B2 - Geschwindigkeitsregeleinrichtung fuer einen linearen induktionsmotor

Info

Publication number: DE1523245B2
Application number: DE19661523245
Authority: DE
Inventors: Kwangho Hartford Conn Chung (V St A)
Original assignee: Skinner Precision Industries Ine , New Britain, Conn (V St A )
Priority date: 1965-05-07
Filing date: 1966-05-04
Publication date: 1972-11-30
Also published as: GB1148444A; US3440532A; DE1523245A1; FR1483057A

Description

Iüduktionsmötöreh, deren Geschwindigkeiten mittels Motor 10 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit

Einrichtungen nach der Erfindung abgefühlt und ge- antreibt, die dürch' die Vergieichsstrbnikreise ürid das

regelt werden; Bezügssig'iiäi der Steuerbiririehtüiig 34 bestimmt ist.

F i g. 2 ist eine Schnittärisicht einer Aüsführüngs- Wenn ein sehr leichter Karton gestoßen \tfird, Hat der

form einer Geschwihdigkeitsfühleinrichtüng bei An₇ 5 Motor das Bestreben, elrie übermäßige Gfeschwiridig-

toeiidüng bei den lineäreri iriduktiönsrhotoreri gemäß keit zu erreichen und den Karton mit solcher Kraft

Fi_g:i; , zu stoßen, daß1 er ,überden ÄbzWeigför defertiiriaus-

F i g. 3 ist ein scherriäüsc'hes Strömkreisdiagramm gelängt. Jedoch fühlt die¹ Gescliwinäigkeitsiühieln-

der GeschwindigkeitsfühisiÜfichtüng gemäß F i g. 2; richtung 30 die lineare Geschwindigkeit der leitenden

F ig. 4 ist eine graphische Darstellung der Wellen- io Stange 28 ab, um ein Geschwindigkeitssignal zu

formen, die an dem Ausgang des Stromkreises gemäß schaffen, welches von der Steuereinrichtung 34 ver-

F i g. 3 erzeugt werden; wendet wird, um die Motorgeschwindigkeit unter

F i g. 5 A ist eine Draufsicht einer anderen Ge- einem vorbestimmten Wert zu halten, so daß gewähr-

schwindigkeitsfühleinrichtung gemäß der Erfindung leistet ist, daß keiner der Kartons mit übermäßiger

bei Anwendung an einem linearen Induktionsmotor; 15 Kraft auf einen Abzweigförderer gestoßen wird.

F i g. 5 B ist eine Seitenansicht der F i g. 5 A. F i g. 2 ist eine Querschnittsansicht einer indukti-

F i g. 1 zeigt eine Förderanlage, welche zur wahl- ven Wirbelstrom-Geschwindigkeitsfühleinrichtung weisen Abgabe von Gegenständen 16, 18 lineare In- 40, die als Geschwindigkeitsfühler 30 gemäß F i g. 1 duktionsmotoren 10 und 12 aufweist. 14 ist ein Zu- verwendet werden kann. Die Einrichtung 40 kann in führförderer, der z.B. Kartons 16 und 18 in der 20 dem gleichen Gehäuse 42 angeordnet sein, welches durch einen Pfeil 20 angezeigten Richtung fördert. die Statorspulen 26 des linearen Induktionsmotors Zwei Abzweigförderer 22 und 24 sind im rechten 10 enthält. Die Stange 44 weist eine rohrförmige Winkel zu dem Zuführförderer 14 angeordnet. Die Hülse 46 aus elektrisch leitendem Material, beispiels-Induktionsmotoren 10 und 12 werden wahlweise er- weise aus Kupfer od. dgl., auf, die um einen Innenregt, um auf dem Förderer 14 wandernde Kartons as kern 48 aus magnetischem Material herum angeordauf den einen oder den anderen der Abzweigförderer net ist. Die Geschwindigkeitsfühleinrichtung 40 22 bzw. 24 zu stoßen. selbst weist eine Erregerwicklung 50 und zwei Auf-

Es sei angenommen, daß es erwünscht ist, alle nahmespulen 52 und 54 auf, die auf einen Weichei-

Kartons, die 10 kg oder mehr wiegen, auf den Ab- senkern 55 gewickelt sind.

zweigförderer 22, und alle Kartons, die weniger als 30 Für ein besseres Verständnis, wie die Wirbel-10 kg wiegen, auf den Abzweigförderer 24 zu stoßen. strom-Geschwindigkeitsfühleinrichtung 40 arbeitet, Insbesondere sei angenommen, daß der Karton 16 wird auf das Stromkreisdiagramm gemäß F i g. 3 und etwa 12,5 kg wiegt und auf den Förderer 22 gestoßen das Wellenformdiagramm gemäß F i g. 4 Bezug gewerden soll und daß der Karton 18 etwa 0,5 kg wiegt nommen. Die Erregerwicklung 50 ist an eine Wech- und auf den Förderer 24 gestoßen werden soll. Bei 35 selstromquelle 56 angeschlossen und erzeugt ein einem Unterschied der Gewichte der Kartons 16, 18 Wechselstrommagnetfeld, welches in der leitenden ist es erforderlich, eine Geschwindigkeitsregelung für Hülse 46 der Stange 44 Wirbelströme induziert. Die die linearen Induktionsmotoren 10 und 12 vorzuse- Aufnahmespulen 52 und 54 sind entgegengesetzt gehen, weil sonst die leichteren Kartons 18 mit einer wickelt und in Reihe geschaltet. Die äußeren Enden solchen Kraft gestoßen würden, daß sie über den 40 der Aufnahmespulen 52 und 54 sind mit zwei AusFörderer 24 hinausgelangen. gangsanschlüssen 58 verbunden. Ein Potentiometer

Das Problem der Regelung der Geschwindigkeit mit einem festen Widerstand 60 ist parallel zu den

der einen linearen Motor aufweisenden Betätigungs- Ausgangsanschlüssen 58 geschaltet; sein verschieb-

einrichtung wird dadurch gelöst, daß jeder Motor mit barer Abgreifer 62 ist mit den inneren Enden der

einer Wirbelstrom-Geschwindigkeitsfühleinrichtung 45 Aufnahmespulen 52 und 54 zum Zweck des Nullab-

gemäß der Erfindung versehen wird. gleichs des Stromkreises verbunden.

Die linearen Induktionsmotoren 10 und 12 sind In Fig.4 ist die Wellenform an den Ausgangsanidentisch, so daß lediglich der Motor 10 im einzelnen Schlüssen 58 dargestellt. Es sei angenommen, daß der beschrieben wird. Er weist einen Wechselstromstator Strom in der Erregerwicklung 50 konstant ist. Daher 26 auf, um ein wanderndes Magnetfeld zu schaffen, 50 werden, wenn die Stange 44 sich beispielsweise in welches in dem linear bewegbaren, metallischen Lei- Vorwärtsrichtung bewegt, Wirbelströme in der leiter in Form einer Stange 28 Wirbelströme induziert. tenden Hülse 46 induziert. Eine Spannung wird in Wenn der Stator 26 erregt ist, wird durch die Wir- den Aufnahmespulen 52 und 54 induziert, wie es kung des Induktionsmotors 10 eine Kraft an die durch die Wellenform 63 in F i g. 4 dargestellt ist. Stange 28 angelegt und bewirkt, daß diese gegen den 55 Die Größe der induzierten Spannung bzw. des an den Karton 16 stößt und ihn von dem Förderer 14 auf Ausgangsanschlüssen 58 erscheinenden Signals ist den Förderer 22 schiebt. der Geschwindigkeit der Stange 44 relativ zu der Ge-

Eine Wirbelstrom-Geschwindigkeitsfühleinrich- schwindigkeitsfühleinrichtung 40 proportional. Die

tung 30 ist dem Stator 26 benachbart angeordnet und Phase des Signals ist der Richtung der Bewegung der erzeugt auf einer Leitung 32 ein elektrisches Signal, 60 Stange 44 proportional. Daher zeigt das Signal die

welches die Geschwindigkeit der Stange 28 anzeigt. relative Geschwindigkeit der Stange 44 zur Ge-

Dieses Signal wird an eine Steuereinrichtung 34 an- schwindigkeitsfühleinrichtung 40 an. Wie in Fig.4

gelegt, die von einer Energiequelle 36 mit Wechsel- dargestellt, erscheint für die angenommene Vor-

stromenergie versorgt wird. Die Steuereinrichtung 34 wärtsrichtung der Stange 44 die positive Halbperiode wirkt dahingehend, das Ausgangssignal der Ge- 65 der Signalwellenform 63 zuerst, und für die umge-

schwindigkeitsfühleinrichtung 30 mit einem Bezugs- kehrte Bewegungsrichtung erscheint die negative

signal zu vergleichen, um an der Statoreingangslei- Halbperiode der Signalwellenform 64 zuerst,

tung 38 ein Steuersignal zu schaffen, welches den In den F i g. 5 A und 5 B ist eine andere Ausfüh-

rungsform einer induktiven Wirbelstrom-Geschwindigkeitsfühleinrichtung zum Abfühlen der Geschwin-: digkeit eines sich bewegenden flachen bzw. ebenen Leiters 66 dargestellt, welcher der Anker eines flachen linearen Induktionsmotors sein kann. Eine Erregerwicklung 68 ist auf dem mittleren Schenkel 70 eines E-förmigen geschichteten Magnetkerns 72 angeordnet. Aufnahmespulen 74 und 76 sind auf den Außenschenkeln 78 bzw. 80 des Kerns 72 angeordnet. Eine stationäre magnetische Platte 82 vervollständigt den Magnetkreis. Die Erregerspulenanschlüsse 84 und die Aufnahmespulenanschlüsse 86 und 88 sind an den gleichen Stromkreis, wie er in Fig.3 dargestellt ist, angeschlossen, um ein Geschwindigkeitssignal zu erzeugen, dessen Größe und Phase zu der Geschwindigkeit und der Richtung der Bewegung des Leiters 66 relativ zu den Aufnahmespulen 74 und 76 proportional sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ϊ 2

gerufenen Wirbdlströme kontinuierliche Signale erPatentansprüche: zeugt, diö zur Relätivgeschwin'digkeit zwischen der

Scheibe und der Geschwindigkeitsmeßeinrichtung

1. Geschwindigkeitsregeleiiirichtung für einen proportional sind. Hieraus läßt sich aber nicht herleilinearen Induktionsmotor, der einen Stator und 5 ten, wie die Geschwindigkeit eines linearen Indukeinen linear bewegbaren metallischen Leiter auf- tionsmotors geregelt werden kann.

weist, gekennzeichnet durch eine dem Aus der britischen Patentschrift 387410 ist ferner

Stator (26) des linearen Induktionsmotors (10, die Geschwindigkeitsregelung eines Ferraris-Motors

12) benachbart angeordnete an sich bekannte mittels eines Wirbelstrommeßgebers bekannt. Der

Geschwindigkeitsfühleinrichtung (30; 40), die io bewegliche Teil des Motors (Scheibe) dient zugleich

eine Einrichtung (SO; 68) zum Induzieren von als Teil für den Geber. Die Geschwindigkeitsregelung

Wirbelströmen in dem linear bewegbaren, metal- erfolgt hierbei durch Verschwenken eines relativ

lischen Leiter (28; 44; 66) und eine Signalerzeu- schweren Dauermagneten, wodurch nur eine verhält-

gungseinriehtuhg (BIj 54; 74, 76) aufweist; die nismäßig träge Regelung erreicht wird. Außerdem

auf Relativbewegungen zwischen der Geschwin- 15 steht hierbei das Meßsignal nur als Aus/Eili-Signal

digkeitsfühleinrichtung (30; 40) und dem von den zur Verfügung.

Wirbelströmen in dein linear bewegbaren metälli- Mit einer ähnlichen Anordnung befaßt sieh die

sehen Leiter (28; 44; 66) erzeugten Magnetfeld französische Patentschrift 1285790. Auch hier ist

anspricht und ein Kontinuierliches Signal erzeugt, ein schwenkbarer Dauermagnet vorgesehen, der sich

das an eine Steuereinrichtung (34) des Induk- 20 relativ zu einem sich bewegenden Leiterstreifen be-

tionsmotors (10, 12) angelegt ist, zum Vergleich wegt, wobei das Verschwenken des Dauermagnetträ-

mit einem Bezugssignal dient und ein Steuerst- gers für die Erzeugung von geschwindigkeitspropor-

gnal schafft, das über die Statoreingangsleitung tionalen Signalen verwendet wird.

(38) an den Stator (26) angelegt ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für

2. Geschwindigkeitsregeleinrichtung nach An- 25 einen linearen Induktionsmotor eine schnell ansprespruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge- chende Geschwindigkeitsregeleinrichtung zu schafschwindigkeitsfühleinrichtung (30; 40) einen Ma- fen.

gnetkern (55; 72) mit einer Erregerwicklung (50; Die Geschwindigkeitsregeleintichtung eingangs er-68) und mit einer Aufnahmespule (52, 54; 74, wahnter Art ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet 76) an dem Magnetkern (55; 72) aufweist, die 30 durch eine dem Stator des linearen Induktionsmotors auf das Wirbelstrommagnetfeld zum Erzeugen benachbart angeordnete an sich bekannte Ge'schwineines elektrischen,- der Relativgesehwindigkeit digkeitsfühleinrichtung, die eine Einrichtung zum Inentsprechenden Signals anspricht. duzieren von Wirbelströmen in dem linear bewegba-

3. Geschwindigkeitsregeleinrichtung nach An- fen, metallischen Leiter und eine Signalerzeugungsspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator 35 einrichtung aufweist, die auf Relativbewegungen zwi-(26) des Induktionsmotors (10, 12) zylindrisch sehen der Geschwindigkeitsfühleinrichtung und dem ausgebildet ist, der linear bewegbare Leiter eine von den Wirbelströmen in dem linear bewegbaren Stange (44) ist, die durch den zylindrischen Sta- metallischen Leiter erzeugten Magnetfeld anspricht tor hindurch bewegbar ist, und daß die Ge- und ein kontinuierliches Signal erzeugt, das an eine schwindigkeitsfühleinrichtung (40) eine Erreger- 40 Steuereinrichtung des Indüktionsmotors angelegt ist, wicklung (50) und zwei Aufnahmespulen (52, 54) zum Vergleich mit einem Bezugssignal dient und ein aufweist, die an einem ringförmigen Kern (55) Steuersignal schafft, das über die Statoreingangsleiangebracht sind, der seinerseits um die Stange tung an den Stator angelegt ist.

(44) herum angeordnet ist. Auf diese Weise wird ohne Verwendung mecha-

45 nisch verstellbarer Teile eine Geschwindigkeitsregel-

einrichtung geschaffen, die schnell und exakt arbeitet und ein kontinuierliches Regelsignal erzeugt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Ein-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Geschwindig- richtung nach der Erfindung weist die Geschwindigkeitsregeleinrichtung für einen linearen Inductions- 50 keitsfühleinrichfung einen Magnetkern mit einer Ermotor, der einen Stator und einen linear bewegbaren regerwicklung und mit einer Aufnahmespule an dem metallischen Leiter aufweist. Magnetkern auf, die auf das Wirbelstrommagnetfeld

Ein solcher linearer Induktionsmotor ist aus der zum Erzeugen eines elektrischen, der Relativge-

USA.-Patentschrift 3 148 292 bekannt, der aber nicht schwindigkeit entsprechenden Signals anspricht,

in seiner Geschwindigkeit regelbar ist. 55 Vorzügsweise' ist der Stator des Induktionsmotors

In der Praxis ist es aber wünschenswert, die Ge- zylindrisch ausgebildet und der linear bewegbare schwindigkeit von linearen Induktionsmotoren zu re- Leiter eine Stange,- die durch den zylindrischen Stageln, z. B. wenn solche Motoren dazu benützt wer- tor hindurch bewegbar ist, und weist die Geschwinden, um Gegenstände unterschiedlicher Gewichte mit digkeitsfühleinrichtung eine Erregerwicklung und gleicher Geschwindigkeit zu verschieben; was beim 60 zwei Aufnahmespulen auf, die an einem ringförmigen Abstoßen von Paketen von einem Förderband der Kern angebracht sind, der seinerseits um die Stange Fall sein kann. herum angeordnet ist.

Aus der deutschen Patentschrift 870 919 ist eine Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines in der

Tachometermaschine bekannt mit einer Geschwin- Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher

digkeitsmeßeinrichtung zum Induzieren von Wirbel- 65 erläutert.

strömen in einer sich drehenden Scheibe und mit Fig. 1 ist eine schaubildliche Ansicht einer För-

einer Signalerzeugungseinrichtung, die infolge Induk- deranlage zur wahlweisen Abgabe von Gegenständen

tion durch die in der sich drehenden Scheibe hervor- mit Betätigungseinrichtungen in Form von linearen