DE19920889A1

DE19920889A1 - Electro-magnetically-operated materials sorting assembly has brief cycle operation without a complex control system

Info

Publication number: DE19920889A1
Application number: DE1999120889
Authority: DE
Inventors: Hans Boffo; Andreas Dickhardt
Original assignee: LSD UMWELT und RECYCLINGTECHNO
Current assignee: LSD UMWELT und RECYCLINGTECHNO
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2000-11-16

Abstract

A material sorting assembly acts by ejecting a selected material from a quasi-continuous flow of materials. The selected material is removed by a lifting jack (10) which consists of a magnet (12) around an air gap (10) . The gap surrounds a connecting rod (24) which in turn is surrounded by a an electro-magnetic coil (18) .

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hubantrieb, insbesondere bestimmt für eine Sortier einrichtung zum Aussortieren von Teilchen aus einem Materialfluss.The invention relates to a linear actuator, in particular intended for a sorting device for sorting out particles from a material flow.

Um aus einem Materialfluss Teilchen abzulenken und damit auszuwerfen, werden u. a. pneumatische Auswerfer benötigt, deren Schaltzeiten bei minimal 30 ms liegen. Hierdurch wird eine relativ große Menge an Material ausgeworfen, wobei der an und für sich auszusor tierende Anteil gering ist. Dies wiederum bedeutet, dass z. B. beim Aussortieren von Metall der tatsächliche Metallanteil des aussortierten Materials so gering ist, dass vor einer Weiter verarbeitung eine erneute Trennung erforderlich ist.In order to deflect and eject particles from a material flow, u. a. pneumatic ejectors are required, the switching times of which are at least 30 ms. Hereby a relatively large amount of material is ejected, which in and of itself needs to be sorted out The proportion is low. This in turn means that e.g. B. when sorting out metal the actual metal content of the sorted material is so low that before further processing a new separation is required.

Bei den bekannten Sortiereinrichtungen werden Teilchen auf Transportbändern mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1 m/sec gefördert. Dabei durchläuft das zu sortierende Material eine Analysestrecke. Entsprechend dem Analyseergebnis werden sodann die auszusortierenden Teilchen aus dem Materialstrom abgetrennt. Als Analyseverfahren können solche mit punktförmiger Materialverdampfung mittels Laserstrahl und computergestützter Analyse des Emissionsspektrums zum Einsatz gelangen, wodurch Sortiersignale in kurzer Zeit zur Verfügung stehen. Diese können jedoch aufgrund der Trägheit der zum Einsatz gelangen den Auswurfvorrichtungen nicht im gewünschten Umfang umgesetzt werden.In the known sorting devices, particles are conveyed on a conveyor belt Conveyed speed of about 1 m / sec. The thing to be sorted goes through Material an analysis section. According to the analysis result, the separated particles to be separated from the material flow. As analysis methods can those with point material evaporation using a laser beam and computer-aided Analysis of the emission spectrum can be used, which enables sorting signals in a short time be available. However, these can be used due to the inertia the ejection devices are not implemented to the desired extent.

Aber nicht nur zum Sortieren von Materialien aus einem Materialstrom werden Hubeinrich tungen benutzt, die unmittelbar auf die auszusortierenden Materialien einwirken oder mittelbar, indem z. B. Schleusen oder Weichen betätigt werden, sondern auch beim Dosieren von Materialien oder Zuführen solcher an verschiedene Be- bzw. Aufbereitungsstationen. In diesem Fall sind die Hubeinrichtungen mit entsprechenden Klappen oder Schleusen oder Weichen verbunden.But lifting devices are not only used to sort materials from a material flow used which directly affect the materials to be sorted out or indirectly by z. B. locks or switches are operated, but also when dosing of materials or feeding them to different processing or preparation stations. In In this case, the lifting devices with appropriate flaps or locks or Turnout connected.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Hubeinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der in hoher Taktfolge Materialströme beeinflusst bzw. Materialien aus solchen abgesondert werden können, ohne dass es eines hohen mechanischen oder steue rungstechnischen Aufwandes bedarf, so dass eine hohe Betriebssicherheit gegeben ist. Erfindungsgemäß wird das Problem im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Hubeinrichtung einen Magneten mit Luftspalt umfasst, innerhalb dessen ein Stößel oder ein Abschnitt von diesem in dessen Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist, wobei der Magnet ein Elek tromagnet und der Stößel ein Anker ist oder der Magnet ein Permanentmagnet ist und der Stößel eine elektrisch ansteuerbare Spule aufweist.The present invention is based on the problem of a lifting device being available with which material flows are influenced and materials made in a high cycle such can be separated without high mechanical or control technical effort required, so that a high level of operational security is given. According to the invention, the problem is essentially solved in that the lifting device comprises an air gap magnet within which a plunger or section of this is arranged displaceably in its longitudinal direction, the magnet being an elec tromagnet and the plunger is an anchor or the magnet is a permanent magnet and the Tappet has an electrically controllable coil.

Dabei kann der Stößel mit der Spule innerhalb eines Ringspaltes des Permanentmagneten verschiebbar angeordnet sein. Insbesondere weist der Stößel einen inneren koaxial zu der Spule verlaufenden Vorsprung auf, der innerhalb einer zylinderischen Aussparung des Magneten oder eines koaxial zu dem Ringspalt angeordneten Elementes geführt angeordnet ist.The plunger can with the coil within an annular gap of the permanent magnet be slidably arranged. In particular, the plunger has an inner coaxial with the Coil extending projection on the inside of a cylindrical recess of the Magnets or an element arranged coaxially to the annular gap is.

Bewegt sich die Spule mit dem Spulenkern, der von dem Stößel ausgeht oder Teil des Stößels sein kann, beabstandet zu dem Magneten innerhalb des Luftspaltes, so ist der Vorsprung zumindest abschnittsweise gleitend in der Aussparung abgestützt. Die Aussparung selbst weist einen Boden auf, der ein erster Anschlag des Stößels ist. Hierdurch wird eine Endlage des Stößels vorgegeben. Diese wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Spule mit einer Vorspannung beaufschlagt wird mit der Folge, dass der Stößel in Ruhestellung auf dem Boden der Aussparung abgestützt ist. Durch die der Spannung zum Auslösen des Hubs entgegengerichtete Vorspannung ergibt sich der Vorteil, dass sich eine Schwingungsdämpfung bei der Hubbewegung des Stößels ergibt, wodurch präzise und hohe Schaltzeiten und somit Frequenzen möglich sind.Moves the coil with the coil core, which starts from the plunger or part of the Plunger can be spaced from the magnet within the air gap, so is the Projection is supported at least in sections slidingly in the recess. The recess itself has a bottom that is a first stop of the ram. This will create a End position of the ram specified. This is achieved in particular by the coil A preload is applied, with the result that the tappet is in the rest position the bottom of the recess is supported. By the voltage to trigger the stroke counter-biasing has the advantage that there is vibration damping results in the stroke movement of the plunger, resulting in precise and high switching times and thus Frequencies are possible.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre lassen sich Frequenzen bis ohne Weiteres 100 Hz bei einem Hub von bis zu 40 mm bis 50 mm realisieren. Die Leistungsaufnahme der Spule selbst kann bis 1 kW liegen.On the basis of the teaching according to the invention, frequencies of up to 100 Hz can easily be achieved realize a stroke of up to 40 mm to 50 mm. The power consumption of the coil itself can be up to 1 kW.

Der Stößel selbst kann unmittelbar auf auszusortierende bzw. auszuschleusende Materialien einwirken. Vorzugsweise ist der Stößel jedoch mit einer Klappe, einer Weiche oder einem gleichwirkenden Umlenkelement verbunden, um Material aus einem Materialfluss umzulen ken bzw. auszuschleusen.The plunger itself can directly on materials to be sorted out or discharged act. However, the tappet is preferably with a flap, a switch or a deflecting element acting in the same way in order to deflect material from a material flow ken or discharge.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stößel eine beabstandet zu dem Magnet angeordnete und eine dem Stößel in seiner Außengeometrie angepasste Durch brechung aufweisende äußere Führung durchsetzt, die ihrerseits als zweiter Anschlag dient. Hierzu geht von dem Stößel beabstandet zu der Spule ein Vorsprung aus, der bei maximal zulässigem Hub des Stößels mit der äußeren Führung wechselwirkt.In a further embodiment of the invention it is provided that the tappet is spaced apart arranged through the magnet and adapted to the tappet in its outer geometry has outer guide, which in turn serves as a second stop. For this purpose, a projection extends at a distance from the plunger to the coil, which protrusion is at a maximum permissible stroke of the ram interacts with the outer guide.

Der Stößel kann ein Hohlzylinder sein und z. B. aus Kunststoffmaterial bestehen. Auch besteht die Möglichkeit, einen Rohrabschnitt z. B. auf einer Aluminiumlegierung als Stößel zu wählen.The plunger can be a hollow cylinder and z. B. consist of plastic material. Also there is the possibility of a pipe section z. B. on an aluminum alloy as a plunger to choose.

Erwähntermaßen kann die Wicklung unmittelbar auf dem Stößel oder auf einem Spulenkern aufgewickelt sein, der seinerseits den Stößel umgibt und mit diesem verbunden ist.As mentioned, the winding can be directly on the plunger or on a coil core be wound, which in turn surrounds the plunger and is connected to it.

Des Weiteren kann der Stößel von einer Membran umgeben sein, die sich über den Ringspalt erstreckt, um diesen vor Verschmutzung zu schützen. Dabei kann die Membran gegebenen falls eine Federfunktion derart aufweisen, dass der Stößel in Richtung des Magneten eine Vorspannung erfährt. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass der Stößel reibungsarm eine den Magneten deckenden Schmutzabweiser durchsetzt, ohne dass durch diese die Schwingung des Stößels selbst beeinflusst wird. Mit anderen Worten kann der Magnet eingekapselt sein.Furthermore, the plunger can be surrounded by a membrane that extends over the annular gap extends to protect it from pollution. The membrane can be given if have a spring function such that the plunger in the direction of the magnet Experiences bias. Alternatively, there is the possibility that the plunger has a low friction dirt deflector covering the magnet passes through without the vibration of the plunger itself is affected. In other words, the magnet can be encapsulated.

Erfindungsgemäß wird bei der Verwendung eines Permanentmagneten und der in dem Luft spalt hin- und herbewegbaren Spule mit dem mit dieser verbundenen Stößel das Prinzip eines dynamischen Lautsprechersystems benutzt, wobei ein Nachschwingen zwischen den einzelnen Hüben vermieden wird, um in hoher Taktfolge gezielt z. B. Klappen oder Weichen zu betäti gen oder unmittelbar Impulse auf auszusortierende Materialien übertragen zu können.According to the invention when using a permanent magnet and in the air gap reciprocating coil with the tappet connected to it the principle of one dynamic speaker system used, with a ringing between each Strokes are avoided in order to target z. B. flaps or switches to actuate gene or direct impulses to be sorted out materials.

Aufgrund der hohen Frequenz ist ein erfindungsgemäßer Hubantrieb problemlos in ein Sortierverfahren integrierbar, bei dem z. B. durch punktförmige Materialverdampfung mittels Laserstrahl und computergestützter Analyse des Emissionsspektrums des verdampften Materials eine Materialbestimmung in kurzer Zeit zur Verfügung gestellt wird, wobei die für die Materialien charakteristischen Signale unmittelbar umgesetzt werden können.Due to the high frequency, a linear actuator according to the invention is easily integrated into one Sorting process integrable, in which, for. B. by point material evaporation Laser beam and computer-aided analysis of the emission spectrum of the vaporized Material a material determination is made available in a short time, the for the materials characteristic signals can be implemented immediately.

Durch den einfachen mechanischen Aufbau ist eine hohe Funktionssicherheit gegeben, so dass auch ein Einsatz bei ungünstigen Umgebungsbedingungen möglich ist. Sofern der Magnet im hinreichenden Umfang verkapselt ist, ist ein langfristiger Betrieb ohne hohen Wartungsaufwand möglich.The simple mechanical structure ensures a high level of functional reliability, so that use in unfavorable environmental conditions is also possible. If the Magnet encapsulated to a sufficient extent is long-term operation without high Maintenance effort possible.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.Further details, advantages and features of the invention result not only from the Claims, the features to be extracted from these - individually and / or in combination -, but also from the following description of a preferred embodiment.

In der einzigen Figur ist rein prinzipiell ein Hubantrieb 10 zum Sortieren von Materialien bzw. Betätigen von Klappen, Schleusen oder Weichen oder sonstigen Elementen dargestellt, mittels derer ein Materialfluss gesteuert werden soll. Der Hubantrieb umfasst einen Permanentmagne ten 12 mit im Ausführungsbeispiel ringförmigem Luftspalt 14, innerhalb der und beabstandet zu den Wandungen des Ringspalts 14 eine von einem Spulenkörper 16 ausgehende Spule 18 axial frei verschiebbar bewegbar ist. Der Spulenkörper 16 ist dabei ein Abschnitt eines Stößels 20, der z. B. aus Kunststoff oder einer Aluminiumlegierung bestehen kann. Der Stößel 20 besitzt des Weiteren eine Hohlzylinderform.In principle, the single figure shows a lifting drive 10 for sorting materials or actuating flaps, locks or switches or other elements, by means of which a material flow is to be controlled. The linear actuator comprises a permanent magnet 12 with an annular air gap 14 in the exemplary embodiment, within which and at a distance from the walls of the annular gap 14 a coil 18 extending from a coil body 16 is axially freely movable. The bobbin 16 is a portion of a plunger 20 which , for. B. can consist of plastic or an aluminum alloy. The plunger 20 also has a hollow cylindrical shape.

Der Stößel 20 weist von einer Bodenwandung 22 ausgehend einen abragenden Vorsprung 24 auf, der koaxial von der Spule 18 umgeben ist und sich innerhalb einer Aussparung 26 eines zylinderförmigen Abschnitts 28 des Permanentmagneten 12 erstreckt. Gegebenenfalls kann der Abschnitt 28 auch ein Aufsatz des Permanentmagneten 12 oder ein gesondertes Element sein.Starting from a bottom wall 22, the plunger 20 has a protruding projection 24 , which is coaxially surrounded by the coil 18 and extends within a recess 26 of a cylindrical section 28 of the permanent magnet 12 . Optionally, section 28 can also be an attachment of permanent magnet 12 or a separate element.

Die als Teilung des Vorsprungs 16 dienende Aussparung 26 ist der Geometrie des Vor sprungs 16 angepasst und weist vorzugsweise eine Hohlzylinderform auf.The recess 26 serving as the division of the projection 16 is adapted to the geometry of the projection 16 and preferably has a hollow cylindrical shape.

Die Aussparung 26 dient mit ihrem Boden 30 als erster Anschlag für die Hubbewegung des Stößels 20. Wird die Spule 18 mit einer Spannung beaufschlagt, die entgegengesetzt zu der gepolt ist, mit der die Spule 18 dann beaufschlagt wird, wenn der Stößel 20 eine von dem Magneten 12 weggerichtet Hubbewegung ausüben soll, so wird der Stößel 20 in Richtung des Bodens 30 der Aussparung 26 bewegt und stützt sich mit dem Vorsprung 24 an dem Boden 30 ab. Hierdurch wird erreicht, dass eine Schwingungsdämpfung bei der Durchführung von Hubbewegungen erfolgt. Bei Spannungsumpolung und Erregung der Spule 18, die für Leistungsaufnahmen zwischen 500 W und 1000 W ausgelegt sein kann, wird der Stößel 20 in seiner Längsrichtung von dem Magneten 12 wegbewegt. Die Führung des Stößels 20 erfolgt dabei einerseits durch den innerhalb der Aussparung 26 verlaufenden Vorsprung 24 und andererseits durch eine den Stößel 20 koaxial umgebende äußere Führung 32 mit einer Durchbrechung 34, der der Außengeometrie des Stößels 20 angepasst ist.With its base 30, the recess 26 serves as the first stop for the lifting movement of the plunger 20 . If the coil 18 is subjected to a voltage which is opposite to that with which the coil 18 is applied when the plunger 20 is to exert a lifting movement directed away from the magnet 12 , the plunger 20 in the direction of the base 30 becomes Recess 26 moves and is supported with the projection 24 on the bottom 30 . This ensures that vibration damping takes place when lifting movements are carried out. When the voltage is reversed and the coil 18 is excited , which can be designed for power consumption between 500 W and 1000 W, the plunger 20 is moved away from the magnet 12 in its longitudinal direction. The plunger 20 is guided on the one hand by the protrusion 24 running within the recess 26 and on the other hand by an outer guide 32 coaxially surrounding the plunger 20 with an opening 34 which is adapted to the outer geometry of the plunger 20 .

Ferner dient der den Stößel 20 umgebende scheibenförmige Abschnitt 36 der äußeren Führung 32 als Anschlag, der den maximalen Hub des Stößels 20 begrenzt. Hierzu geht von dem Stößel ein vorzugsweise umlaufender wulstartiger Vorsprung 38 aus, der gegen den Randbereich des die Durchbrechung 34 begrenzenden Scheibenelementes 32 anstößt und damit den Hub begrenzt. Furthermore, the disk-shaped section 36 of the outer guide 32 surrounding the plunger 20 serves as a stop, which limits the maximum stroke of the plunger 20 . For this purpose, a preferably circumferential, bulge-shaped projection 38 emanates from the tappet and abuts against the edge region of the disk element 32 delimiting the opening 34 and thus limits the stroke.

Mit dem erfindungsgemäßen Hubantrieb lassen sich Hübe bis zu 40 mm und 50 mm bei einer Frequenz bis 100 Hz erzielen. Hierdurch kann z. B. ein überaus präzises Aussortieren von Materialien aus einem Materialfluss erfolgen. Damit ist sichergestellt, dass neben den auszusortierenden Materialien sonstige Teilchen nicht entfernt werden, sondern weitgehend im Materialfluss verbleiben.With the stroke drive according to the invention, strokes of up to 40 mm and 50 mm can be achieved achieve a frequency of up to 100 Hz. As a result, z. B. an extremely precise sorting of materials from a material flow. This ensures that in addition to the materials to be sorted out other particles are not removed, but largely remain in the material flow.

Claims

1. stroke drive, in particular intended for a sorting device for sorting out particles from a material flow, characterized in that the lifting device ( 10 ) comprises a magnet ( 12 ) with an air gap ( 14 ), within which a plunger or a section extending from it the longitudinal direction of which is arranged to be displaceable, the magnet being an electromagnet and the plunger being an armature or the magnet being a permanent magnet and the plunger having an electrically controllable coil ( 18 ).

2. linear actuator according to claim 1, characterized in that the plunger ( 20 ) with the coil ( 18 ) within an annular gap ( 14 ) of the permanent magnet ( 12 ) is arranged freely movable.

3. linear actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the plunger ( 20 ) has an inner coaxial to the coil ( 18 ) extending projection ( 16 ) within a cylindrical recess of the magnet ( 12 ) or a coaxial to the coil extending element is arranged guided.

4. Lift drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the projection ( 24 ) is at least partially slidably supported in the recess ( 26 ).

5. linear actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 26 ) has a bottom ( 30 ) which is a first stop of the plunger ( 20 ) or of the projection ( 24 ) emanating therefrom.

6. Linear drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the plunger ( 20 ) spaced apart from the magnet ( 12 ) passes through an opening ( 34 ) of an outer guide ( 32 ) adapted to the plunger in its outer geometry.

7. Lift drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the outer guide has a disc-shaped element ( 32 ) which has the opening ( 34 ) and forms a second stop for the tappet ( 20 ).

8. A stroke drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the plunger ( 20 ) extends a projection ( 38 ) limiting the maximum stroke, such as a circumferential bead.

9. linear actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coil ( 18 ) is acted upon by a voltage such that the plunger ( 28 ) in the rest position with an inner projection ( 24 ) on the bottom ( 30 ) of the recess ( 26 ) supports.

10. Linear drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the plunger ( 20 ) is a hollow cylinder and consists of plastic or a light metal such as aluminum alloy.

11. Linear drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the winding ( 18 ) is wound directly on the plunger ( 20 ) or on a coil core which surrounds the plunger.

12. Linear drive according to at least one of the preceding claims, characterized in that the plunger ( 20 ) can be set into vibration at a frequency of up to 100 Hz.

13. linear actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coil ( 18 ) is designed for a power up to 1000 W.

14. linear actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the plunger ( 20 ) exerts a maximum stroke up to 40 mm to 50 mm.

15. linear actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the coil ( 18 ) has an internal resistance preferably in the range between 4 and 20 Ω.