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Dokumentenidentifikation DE19633043A1 20.11.1997
Titel Dämpfer für eine Linearbewegungsfördereinrichtung
Anmelder FMC Corp., Philadelphia, Pa., US
Erfinder Dean, Arthur L., Indiana, Pa., US;
Turcheck jun., Stanley P., Homer City, Pa., US;
Wahler, Richard J., Indiana, Pa., US;
Bailey, David A., Blairsville, Pa., US
Vertreter Bardehle, Pagenberg, Dost, Altenburg, Frohwitter, Geissler & Partner Patent- und Rechtsanwälte, 81679 München
DE-Anmeldedatum 16.08.1996
DE-Aktenzeichen 19633043
Offenlegungstag 20.11.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.11.1997
IPC-Hauptklasse B65G 25/06
Zusammenfassung Es ist eine Linearbewegungsfördereinrichtung geschaffen, die einen Antrieb zum Bewegen einer Rinne in einer Vorwärtsrichtung bei einer langsameren und in einer Rückwärtsrichtung bei einer schnelleren Geschwindigkeit zum Bewegen von Gütern entlang der Rinne und eine Dämpferanordnung, die um eine Kurbelwelle angeordnet ist, umfaßt, wobei die Dämpferanordnung selektiv zu einer ersten Zeit in einem Kurbelwellenzyklus aktiviert wird und zu einer zweiten Zeit in einem Kurbelwellenzyklus deaktiviert wird. Es ist auch ein Verfahren zum Fördern von Materialien angegeben.

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft Linearbewegungsfördereinrichtungen und insbesondere Dämpfer zur Verwendung an Linearbewegungsfördereinrichtungen.

Linearbewegungsfördereinrichtungen enthalten typischerweise ein Förderband oder eine Förderrinne mit einer Tragoberfläche für zu transportierende Güter. Im allgemeinen wird das Förderband langsam in die Vorwärtsrichtung bewegt und dann mit einer schnelleren Rate in Rückwärtsrichtung gezogen. Dies ermöglicht den auf dem Förderband verteilten Gütern in Vorwärtsrichtung transportiert zu werden.

Als ein Beispiel offenbart das U.S.-Patent Nr. 5,351,807 von Svejkovsky, das hiermit durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen ist, eine U- Verbindungsstruktur oder U-Gelenk zum Antrieb einer Linearbewegungsfördereinrichtung. Die Wirkung des U-Gelenks bewirkt, daß die Welle sowie das Band und ein in der Linearbewegungsfördereinrichtung verwendetes Gegengewicht beschleunigen und verzögern.

Insbesondere, wie in Fig. 1 gezeigt, enthält ein Mittel 10 zur Ausübung einer Differentialbewegung einen Motor 12, einen Getriebedrehzahlverminderer 14, ein Universalgelenk (U-Gelenk) oder Kreuzgelenk 16, eine drehzahlkonstante Welle 18 und eine drehzahlvariable Welle 20. Das U-Gelenk 14verbindet die drehzahlkonstante Welle 12 mit der drehzahlvariablen Welle. Die Drehzahl der Welle 20 variiert zweimal pro Umdrehung. Die drehzahlvariable Welle 20 treibt einen 1 : 2 Übersetzungsverhältnismechanismus 22 an, der von einem jeden Typ eines Antriebsmechanismus mit festgelegtem Verhältnis sein kann, wie beispielsweise einem Getriebe, einer Kette und Zahnkettenantrieb oder einem Steuerriemen 24 und Riemenscheiben 26 und 28. Folglich variiert die Drehzahl der Welle 30 aufgrund des 1 : 2 Übersetzungsverhältnismechanismus einmal pro Umdrehung. Das Fördereinrichtungsgeschwindigkeitsverhältnis kann durch Variieren des Winkels 32 zwischen der Achse der Wellen 18 und 20 eingestellt werden.

Als Folge davon können Komponenten, wie beispielsweise das Getriebe, das U-Gelenk und der Übersetzungsmechanismus zum Antrieb der Welle zur Ausübung einer Bewegung auf das Band zu einem möglicherweise schädlichen mechanischen Schlag führen. Das heißt, daß die Antriebskräfte zum Beschleunigen und Verzögern des Bandes einen unerwünschten mechanischen Schlag herbeiführen können. Svejkovsky offenbart zum Beispiel die Verwendung eines mechanisch/hydraulischen Dämpfers, um das mechanische Schlagen verhindern zu helfen. Dämpfer des Standes der Technik sind jedoch sowohl für die Bewegung des Bandes in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung eingeschaltet. Dies kann dazu führen, daß mehr Leistung zum Betrieb der Linearbewegungsfördereinrichtung verwendet wird, da mehr in der Rückwärtsbewegung verwendete Leistung benötigt werden kann, um die Dämpfungskräfte des konventionellen Dämpfers zu überwinden. In ähnlicher Weise können andere Mittel zur Ausübung einer Differentialbewegung 10, wie beispielsweise die Verwendung eines elliptischen Getriebes oder Zahnrads, wie in dem U.S.-Patent Nr. 3,253,700 offenbart, das hiermit durch Bezugnahme in diese Schrift aufgenommen ist, zu einem möglicherweise schädigenden mechanischen Schlag führen, der durch die Beschleunigung und Verzögerung des Bandes hervorgerufen wird. Es ist deshalb wünschenswert, einen Dämpfer zur Verbindung mit einer Linearbewegungsfördereinrichtung zu haben, der nur selektiv während der Beschleunigung und der Verzögerung der Rinne aktiviert wird, um die Leistungsaufnahme und den mechanischen Schlag zu vermindern.

Es ist eine Linearbewegungsfördereinrichtung geschaffen, die einen Antrieb zum Bewegen einer Rinne in einer Vorwärtsrichtung bei einer langsameren Geschwindigkeit und in einer Rückwärtsrichtung bei einer schnelleren Geschwindigkeit zum Bewegen von Gütern entlang der Rinne und eine um eine Kurbelwelle angeordnete Dämpferanordnung enthält, wobei die Dämpferanordnung selektiv zu einer ersten Zeit in einem Kurbelwellenzyklus aktiviert und zu einer zweiten Zeit in dem Kurbelwellenzyklus deaktiviert wird. Es ist auch eine Linearbewegungsfördereinrichtung geschaffen, die ein Differentialbewegungsmittel und eine um eine Kurbelwelle angeordnete Dämpferanordnung enthält, wobei die Dämpferanordnung selektiv zu einer ersten Zeit in einem Kurbelwellenzyklus aktiviert wird und zu einer zweiten Zeit in dem Kurbelwellenzyklus deaktiviert wird.

Ferner ist ein Verfahren zum Fördern von Materialien geschaffen, das aufweist das Zuführen einer Differentialbewegung zu einer Rinne, das Messen einer Geschwindigkeit zum Antreiben der Rinne, das Bestimmen, ob die Geschwindigkeit größer oder gleich einem Einstellpunkt ist, und das Erzeugen eines Ausgangs von der Dämpferanordnung zu einer Welle, wenn die Geschwindigkeit größer als oder gleich dem Einstellpunkt ist.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüche angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht einer Erregereinrichtung für eine Vibrationsfördereinrichtung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Draufsicht einer Linearbewegungsfördereinrichtung der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine perspektivische Draufsicht des Antriebs der Linearbewegungsfördereinrichtung,

Fig. 4 eine Seitenansicht der elliptischen Zahnräder, die das Zusammenwirken zwischen den Zähnen der jeweiligen elliptischen Zahnräder zeigt,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines elliptischen Zahnrads,

Fig. 6 eine Seitenaufrißansicht einer ersten Ausführungsform der Dämpferanordnung,

Fig. 7 ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform zur Aktivierung der Dämpferanordnung,

Fig. 8 ein Schaubild des Kurbeldrehmoments über die Zeit,

Fig. 9 ein Schaubild der Motorgeschwindigkeit über die Zeit,

Fig. 10 ein Flußdiagramm des proportionalen integralen Differentialsteueralgorhitmus,

Fig. 11 eine perspektivische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform des Antriebs der vorliegenden Erfindung,

Fig. 12 eine Frontansicht einer weiteren Ausführungsform der Dämpferanordnung, und

Fig. 13 eine Seitenansicht der Dämpferanordnung von Fig. 11.

Bezugnehmend auf Fig. 2 ist eine Draufsicht der Linearbewegungsfördereinrichtung 50 der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Linearbewegungsfördereinrichtung 50 umfaßt eine Rinne 52, ein Gegengewicht 54 und einen Antrieb 56. Der Antrieb 56 kann auf einem Antriebsträger 58 angeordnet sein. Der Antriebsträger 58 kann Bohrungen 60 aufweisen, um zu ermöglichen, daß der Antriebsträger auf einem nicht dargestellten Trägerstand befestigt wird, wie dies in der Industrie üblich ist.

Bezugnehmend auch auf Fig. 3 weist der Antrieb 56 einen Motor 62 auf. Der Motor 62 kann beispielsweise ein 1 PS, 1800 UpM, 230/460 Volt Wechselstrom (AC) Induktionsmotor sein. Vorzugsweise weist der Induktionsmotor 62 eine mittlere Betriebsdrehzahl von 1750 UpM auf. Der Antrieb 56 weist ferner einen Schneckengetriebereduzierer 64, der beispielsweise ein 7,5 : 1 Reduzierschneckengetriebe ist, auf.

Der Antrieb 56 weist ferner ein Differentialbewegungsmittel 66 auf. Der Schneckengetriebereduzierer 64 kann über eine flexible Wellenkupplung 68, einen Keil beziehungsweise Zwischenstück 70 und eine erste Welle 72 mit dem Differentialbewegungsmittel 66 verbunden sein. Die flexible Wellenkupplung 68 kann beispielsweise ein Modell 6A37 Kupplung sein, die von Zero Max in Minneapolis, Minnesota hergestellt wird, und eine Schlechtausrichtung oder Versetzung des Getriebereduzierers 64 und der Welle 72 ermöglicht. Der Keil 70 überträgt positiv Drehmoment von dem Getriebereduzierer 64 zu der Welle 72, wie dies standardmäßig in der Industrie erfolgt. Die erste Weile 72 kann beispielsweise eine Welle gebildet aus 1045 Stahl mit einem Durchmesser von 1,5 Inch sein.

Bezugnehmend auch auf Fig. 4 weist das Differentialbewegungsmittel 66 zwei elliptische Zahnräder 74, 76 auf. Die erste Welle 72 ist mit dem ersten elliptischen Zahnrad 74 verbunden. Ferner ist eine zweite Welle 77 mit dem zweiten elliptischen Zahnrad 76 verbunden. Die elliptischen Zahnräder 74, 76 haben Zähne 73, 75, die ineinander eingreifen. Aufgrund der von dem Motor 62 und dem Schneckengetriebereduzierer 64 auf die erste Welle 72 und ihrerseits auf das erste elliptische Zahnrad 74 ausgeübte Rotation wird einer Rotation auf das zweite elliptische Zahnrad 76 aufgrund des Eingriffs der Zähne der jeweiligen Zahnräder 74, 76 ausgeübt. Dies wiederum bewirkt, daß eine Welle 77 bei einer Differentialgeschwindigkeit rotiert. Die maximale Geschwindigkeit der Welle 77 ist 1,56 mal die mittlere Geschwindigkeit, und eine minimale Geschwindigkeit ist die mittlere Geschwindigkeit geteilt durch 1,56, wobei die mittlere Geschwindigkeit beispielsweise 233,3 UpM ist. Die Welle 77 rotiert einen Phaseneinsteller 102 durch einen Keil 100, der wiederum die Welle des Drehmomentaufnehmers 106 mittels eines Keils 104 rotiert. Die Welle des Drehmomentaufnehmers 106 rotiert die Kupplung 110, die ähnlich der Kupplung 68 ist, mittels eines Keils 108. Der Drehmomentaufnehmer 106, wie beispielsweise das Modell 01224-023, hergestellt von Sensor Development Inc., mißt ein Drehmoment zwischen dem Keil 104 und 108 und gibt ein Signal aus, das in ein Signal übersetzt werden kann, das auf einem Bildschirm eines PCs angezeigt werden kann.

Bezugnehmend auch auf Fig. 5 ist ein Beispiel der Dimensionen der elliptischen Zahnräder 74, 76 gezeigt, wobei eine 1,5748 Durchmesser erste Welle 72 und zweite Welle 77 verwendet werden. Die Zahnräder können Bohrungsdurchmesser 80 von 1,5748 Inch haben. Ferner können die Zahnräder eine Dimension 82 von 3,0469 Inch, eine Dimension 84 von 1,9531 Inch, eine Dimension 86 von 1,7379 Inch, Dimensionen 88 und 90 von 2,4395 Inch und eine Dimension 92 und 94 von 0, 1875 Inch haben. Die Zahnräder können auch beispielsweise 0,5 Inch dick sein. Ein Standard 0,375 Inch Keilsitz 94 ist in den Zahnrädern gebildet, um das Drehmoment wirksam auf das Eingangszahnrad 74 von der ersten Welle 72 und von dem Ausgangszahnrad 76 zu der zweiten Welle 77 unter Verwendung eines 0,375 Keils zu übertragen, wie dies üblicherweise in der Industrie erfolgt. Die elliptischen Zahnräder können beispielsweise verwendet werden, um ein 2,4336 : 1 Winkelgeschwindigkeitsverhältnis in dem angetriebenen Zahnrad zu erzeugen, wenn das Antriebszahnrad mit einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben wird. Vorzugsweise sind die Zahnräder 74, 76 mit einem Kurbelmechanismus in einem Öl beinhaltenden Gehäuse aufgenommen. Ferner können Lager für die Zahnräder 74, 76, wie beispielsweise sich verjüngende Rollager von Link-Belt der Modellnummer FC3-U2M40N, wie auch Rückhaltekappen zum Halten der Lager an ihrem Platz verwendet werden.

Bezugnehmend auf die Fig. 3 und 4 kann die erste Welle 72 mit einer Acushnet Wellenkopplung 96 verbunden sein, die ihrerseits mit einem BEI Rotationswellenenkoder 98 verbunden ist. Die standardmäßige Wellenkopplung 96 verbindet die Welle 72 und den Rotationsenkoder 98 zur Ermöglichung einer jeglichen Wellenversetzung oder Schlechtausrichtung. Der BEI Enkoder kann verwendet werden, um jegliche Geschwindigkeitsänderungen zu verifizieren und anstelle des Tachometers 170, wie es in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben wird, verwendet zu werden.

Zwei Stehlager 112 und 114 sind um die Kurbelanordnung 115 angeordnet. Die Kurbelanordnung 115 umfaßt einen Keil 116, eine Antriebsexzenteranordnung 118, ein geflanschtes Gehäuse- oder Wälzlager 120 und Antriebsarmanordnungen 122, 123. Bezugnehmend auf Fig. 3 kann die erste Antriebsarmanordnung 122 an dem Gegengewicht 54 befestigt sein, und die zweite Antriebsarmanordnung 123 kann an der Rinne 52 unter Verwendung von Verschlüssen 126 beziehungsweise 128 befestigt sein. Der Keil 116 überträgt Drehmoment von der Kurbelwelle 77 zu der Antriebsexzenteranordnung 118. Die Antriebsexzenteranordnung 118 kann duale 0,5 Inch Exzenter mit 180° Phasenversatz umfassen. Ferner kann der Keil 108 an dem Ende der Kurbelwelle 77 35° phasenverschoben zu jedem der Exzenter sein. Die geflanschten Wälzlager können beispielsweise ein Modell FC-B22447E/2 Lager, hergestellt von Link-Belt sein. Ferner können Bolzen 124 Kraft auf die Kurbelarmanordnung 122 übertragen.

Ein Sensor oder elektronischer Zeitgeberschalter 130, wie beispielsweise ein Candy Modell P Schalter, hergestellt von Candy Manufacturing, Co. aus Evanston, Illinois, kann nahe einem Ende der Kurbelwelle 77 angeordnet sein. Der Candy Schalter 130 erfaßt die Rotation einer Metallplatte 131, die an dem Ende der Kurbelwelle 77 angeordnet ist. Der Candy Schalter 130 ist über eine Leitung 134 mit einer Steuerung 132 verbunden. Die Steuerung kann eine 12 Volt Leistungsversorgung, wie beispielsweise das Radio Shack&min;s Modell 22-120A von Micronta, und ein General Instruments Modell LM44D00 Schaltrelais oder Äquivalent und eine einstellbare Gleichstrom (DC) Leistungsversorgung sein.

Bezugnehmend auf Fig. 6 ist eine erste bevorzugte Ausführungsform der Dämpferanordnung 136 gezeigt. Die Dämpferanordnung 136 umfaßt einen Geschwindigkeitserhöher/Drehmomentverstärker (das heißt eine Kette und eine Zahnkettenanordnung) 140 mit einem ersten, um die Kurbelwelle 77 angeordneten Zahnkettenrad 142, einem zweiten um eine Welle 146 angeordneten Zahnkettenrad 144 und eine um die ersten und zweiten Zahnkettenräder 142 und 144 angeordnete Kette 148. Der Geschwindigkeitserhöher/- Drehmomentverstärker 140 kann beispielsweise ein Erhöhungsverhältnis zwischen 3 bis 6 herbeiführen. Die Welle 146 ist unter Verwendung einer Befestigungsstütze 150 frei rotierbar angebracht. Die Dämpferanordnung weist ferner einen steuerbaren Viskosefluiddämpfer 152 auf, der vorzugsweise eine um die Welle 146 angeordnete magnetorheologische Bremse ist.

Die magnetorheologische Bremse 152 kann eine Reihe von 5 MRB-2107 Bremsen, hergestellt von Lord Corporation, angeordnet in einer Reihe um die Welle 146 sein. In alternativer Weise kann die magnetorheologische Bremse 152 beispielsweise gemäß dem U.S.-Patent Nr. 5,492,312 der Lord Corporation gemacht sein, das hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Schrift aufgenommen ist. Beispielsweise kann eine solche Bremse ein maximales Drehmoment von 16 ft-lbs, eine maximale Geschwindigkeit von 900 UpM, eine maximale Leistungsdissipation von etwa 1000 Watt und eine Eingangsleistung von 12 Watt (1 Ampere bei 12 Volt) aufweisen. Wo beispielsweise eine magnetorheologische Bremse 152 einer größeren Kapazität verwendet wird, wie beispielsweise eine magnetorheologische Bremse, die gemäß der U.S. Nr. 5,492,312 mit einem maximalen Drehmoment von 150 ft-lbs, einer Maximalgeschwindigkeit von 900 UpM, einer maximalen Leistungsdissipation von etwa 1000 Watt und einer Eingangsleistung von 36 Watt (3 Watt bei 12 Volt) hergestellt ist, würde keine Notwendigkeit bestehen, einen Geschwindigkeitserhöher/Drehmomentverstärker 140 zu verwenden, und daher könnte die Bremse 152 direkt mit der Kurbelwelle 77 verbunden sein. Die Bremse 152 wird durch die in Fig. 3 gezeigte Steuerung 132 über Leitung 138 aktiviert.

Um jegliche von der Bremse 152 erzeugte Wärme zu dissipieren, können Kühlrippen 154 benachbart der Bremse 152 angeordnet sein. Ferner können auch Gebläseblätter bzw. -flügel 156 nahe der Bremse 152 angeordnet sein, um die Abkühlung der Bremse zu unterstützen.

Der Sensor oder Candy-Schalter 130 wird verwendet werden, um der Steuerung 132 zu signalisieren, die Bremse 152 zu einem ersten Zeitpunkt in dem Zyklus einzuschalten und dann zu einem zweiten Zeitpunkt in dem Zyklus auszuschalten. Insbesondere würde die Steuerung 132 die Bremse 152 während des negativen Kurbeldrehmoments für den Motor 62 aktivieren und würde die Bremse 152 während des positiven Kurbeldrehmoments für den Motor 62 deaktivieren. Das Kurbeldrehmoment ist das Drehmoment, das von beispielsweise einem Keil an dem Ende der Kurbelwelle zu der Kurbelwelle 77 geliefert wird. Das heißt, beispielsweise das Drehmoment, das von dem Keil 108 zu der Kurbelwelle 77 geliefert wird.

Vorzugsweise wird die Bremse derart aktiviert, daß sich kein negatives Drehmoment auf den Motor ergibt. Der Punkt, an dem dies auftritt, soll als Einstellpunkt bezeichnet sein. Das heißt, daß der ungefähre Zeitpunkt, wenn die Bremse 152 aktiviert wird, so daß sich kein negatives Drehmoment in dem Motor 62 ergibt, als Einstellpunkt angenommen wird. Der Einstellpunkt kann ermittelt werden beispielsweise durch Betrachtung des Drehmoments des Motors 62 auf einem PC mit Hilfe eines Drehmomentaufnehmers, wie dies in der Industrie üblicherweise durchgeführt wird. Vorzugsweise liegt der Einstellpunkt zu einer Zeit leicht bevor das Kurbeldrehmoment in seinem Wert negativ wird. Die Bremse 152 würde zu einer Zeit leicht nach dem Zeitpunkt, zu dem das Kurbeldrehmoment anderenfalls von negativ zu positiv übergehen würde, wenn die Bremse 152 nicht aktiviert worden wäre, deaktiviert werden. Der Prozeß würde sich für jeden Motorzyklus wiederholen. Folglich würde die Bremse 152 aktiviert werden, wenn die Rinne 52, das Gegengewicht 54 und die Kurbelwelle 77 verzögert werden (das heißt, wenn das Kurbeldrehmoment anderenfalls zu einem negativen Wert übergehen würde).

Bezugnehmend auf Fig. 7 ist dort ein Blockdiagramm für eine alternative Ausführungsform zur Aktivierung der Bremse 152 gezeigt. Ähnliche Komponenten wurden zum Zwecke der Klarheit in ähnlicher Weise bezeichnet. In dieser Ausführungsform ist ein Tachometer 170, wie es üblicherweise in der Industrie verwendet wird, vorgesehen, um die Geschwindigkeit des Motors 62 zu bestimmen. Der Ausgang des Tachometers ist der Steuerung 132 zugeführt. Die Steuerung 132 kann eine Proportional-Integral-Differential- Steuerung sein, wie sie üblicherweise in der Industrie verwendet wird. Der Ausgang der Steuerung 132 wird über die Leitung 138 der Bremse 152, ähnlich wie in Fig. 3 gezeigt, zugeführt.

Der gewünschte Ausgang der Bremse 152 kann durch die folgende Beziehung angenähert werden:



wobei Ausgangmax der maximale Ausgang der Bremse oder des Dämpfers 152 ist, Geschwindigkeitcur die gegenwärtige Geschwindigkeit des Motors 62 ist, Einsteilpunkt die näherungsweise Geschwindigkeit des Motors 62 zu einem Zeitpunkt ist, wenn die Bremse 152 aktiviert wird, so daß sich kein negatives Drehmoment in dem Motor 62 ergibt, Geschwindigkeitsync die synchronisierte Geschwindigkeit des Motors 62 ist, Geschwindigkeitsbeschleunigung die Rate der Änderung der Geschwindigkeit des Motors 62 ist, und K eine Konstante ist. Der Wert der Konstante K wird derart bestimmt, daß der Ausgangsbremsenwert sich zu Null oder einem leicht positiven Wert für das Kurbeldrehmoment ergibt. Dies kann erreicht werden, indem der Ausgang des Drehmomentaufnehmers auf einem PC betrachtet wird, wie dies standardmäßig in der Industrie durchgeführt wird, um zu bestimmen, daß der Wert des Kurbeldrehmoments während des Kurbelzyklus positiv bleibt. Der Ausgang der Bremse 152 kann den für die Bremse zulässigen maximalen Bremsenausgang nicht überschreiten. Deshalb, falls der durch die oben angegebene Gleichung bestimmte Wert zu einem Wert für den Bremsenausgang führt, der größer als der maximal zulässige Bremsenausgang ist, dann sollte die Bremse aktiviert werden, so daß sie ihren maximal zulässigen Ausgang zur Verfügung stellt. Das Tachometer 170 kann beispielsweise die Motorgeschwindigkeit augenblicklich berechnen und die Steuerung 132 würde den Bremsenausgang gemäß der Gleichung beispielsweise jede Millisekunde einstellen.

Als ein erläuterndes Beispiel zur Anwendung der oben angegebenen Gleichung, auch unter Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 sind Schaubilder des Kurbeldrehmoments über die Zeit beziehungsweise der Motorgeschwindigkeit über die Zeit dargestellt. Wie in diesen Figuren dargestellt, ist die synchronisierte Motorgeschwindigkeit (das heißt bei der ein Motordrehmoment von Null auftritt) etwa 188 rad/sec. Zu dieser Zeit von 0,845 sec und 0,85 sec ist die Motorgeschwindigkeit 178 rad/sec beziehungsweise 183 rad/sec. Wie vorstehend diskutiert, ist der Einstellpunkt näherungsweise die Geschwindigkeit des Motors 62 zu einem Zeitpunkt, wenn die Bremse 152 aktiviert wird, so daß sich kein negatives Drehmoment in dem Motor 62 ergibt. Vorzugsweise ist der Einstellpunkt die Geschwindigkeit des Motors zu einer Zeit leicht bevor die Kurbeldrehmomentkurve der Fig. 8 in ihrem Wert negativ wird. Folglich kann der Einstellpunkt 180 rad/sec betragen. Ferner tritt die maximale Bremsung auf, wenn 12 Volt DC (Gleichstrom) an die Bremse 152 angelegt werden und die minimale Bremsung tritt auf, wenn 0 Volt DC an die Bremse 152 angelegt werden. Darüber hinaus kann der Wert der Differentialkonstante 0,005 Volt - sec²/rad sein. Die Zeitwerte von 0,845 und 0,85 sec werden von den Kurven nahe dem Einstellpunkt entnommen im Lichte der Tatsache, daß die Bremse 152 nahe dem Einstellpunkt angewendet wird. Typischerweise würde die gegenwärtige Geschwindigkeit der Welle etwa jede Millisekunde gemessen. Die Differenz zwischen der gegenwärtigen Geschwindigkeitsablesung und der letzten Geschwindigkeitsablesung würde die gegenwärtige Beschleunigung sein. Die Geschwindigkeitsbeschleunigung wird durch die folgende Gleichung bestimmt:



Folglich würde der gewünschte Bremsenausgang durch die oben angegebene Gleichung wie folgt berechnet:



Deshalb würde der gewünschte Bremsenausgang 9,5 Volt betragen.

Bezugnehmend auf die Fig. 10 ist ein Steueralgorhitmus dargestellt, der verwendet werden kann, um die richtige Spannung an die Bremse 152 anzulegen. Nachdem das Programm, wie im Kasten 172 angegeben, aktiviert wurde, wird die Geschwindigkeit des Motors 62, wie in Block 174 angegeben, berechnet. Der Einstellpunkt kann dann, wie in Block 176 angegeben, bestimmt werden. Wie vorstehend angegeben, kann die Motorgeschwindigkeit durch das Tachometer 170 bestimmt werden und der Einstellpunkt kann bestimmt werden, indem die Motorgeschwindigkeit derart, daß der Motor 62 kein negatives Drehmoment erfährt, gefunden wird. Die Motorgeschwindigkeit und der Einstellpunkt werden dann verglichen, wie dies in dem Entscheidungskasten 178 angegeben ist. Wenn die Motorgeschwindigkeit geringer als der Einstellpunkt ist, dann ist kein Bremsenausgang erforderlich, der dann auf Null in Block 180 eingestellt wird. Wenn die Motorgeschwindigkeit größer als oder gleich dem Einstellpunkt ist, dann wird der Bremsenausgang gemäß der oben angegebenen Gleichung zur Verfügung gestellt, wie dies durch den Kasten 182 erläutert ist. Die Steuerung 132 führt der Bremse 152den erforderlichen Spannungspegel zu, um den erwünschten Bremsenausgang zu schaffen. Dieser Prozeß wiederholt sich kontinuierlich so lange, wie die Einheit in Betrieb ist. Ferner ist der Einstellpunkt für jeden Zyklus der Fördereinrichtung der gleiche.

Bezugnehmend auf Fig. 11 ist eine weitere Ausführungsform des Antriebs der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ähnliche Teile werden zum Zwecke der Klarheit in ähnlicher Weise bezeichnet. Bei der Diskussion der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wurde das Differentialbewegungsmittel 66 als zwei elliptische Zahnräder umfassend beschrieben. Wie in der Fig. 11 dargestellt, kann das Differentialbewegungsmittel ein U-Gelenk 16 umfassen, wie dies in Verbindung mit dem Mittel zur Ausübung einer Differentialbewegung 10 in Fig. 1 diskutiert wurde. In alternativer Weise kann das Differentialbewegungsmittel 66 jedes andere geeignete Mittel zur Ausübung einer Differentialbewegung aufweisen.

Bezugnehmend auf die Fig. 12 und 13 ist dort eine weitere Ausführungsform der Dämpferanordnung 136 gezeigt. Die in diesen Figuren gezeigte Dämpferanordnung 136 ist eine elektromagnetische Bremse 190, die eine Teilmetallscheibe 192 aufweist. Die Scheibe 192 weist eine Bohrung 194 und einen ausgeschnittenen Abschnitt 196 auf, wobei die Bohrung 194 so bemessen ist, daß die Scheibe durch Schweißen oder andere geeignete Befestigungsmittel an die Kurbelwelle 77 befestigt werden kann. Die elektromagnetische Bremse 190 weist ferner zwei Elektromagnete 200 an gegenüberliegenden Seiten der Scheibe 192 auf.

Die Scheibe 192 kann beispielsweise aus Aluminium gebildet sein, und kann einen nicht ausgeschnittenen Durchmesser von 14 Inch und eine Dicke von 1/16 Inch haben. Vorzugsweise umfaßt der ausgeschnittene Abschnitt 196270°, so daß das Bremsdrehmoment über 90° der Rotation jedes Fördereinrichtungszyklus angelegt ist.

Der ausgeschnittene Abschnitt 196 kann so dimensioniert sein, daß kein Bremsdrehmoment angelegt wird, wenn das Kurbeldrehmoment positiv ist. Die Elektromagnete 200 können beispielsweise EB-222-A Magnete, hergestellt von der FMC Corporation sein. Die Elektromagnete 200 können 0,125 Inch von dem oberen Rand der Scheibe 192, gemessen von dem nicht geschnittenen Abschnitt der Scheibe, und 0,1 Inch von der Vorder- und Rückfläche der Scheibe 192 entfernt angeordnet sein. Vorzugsweise fließen 15 Amps Strom durch jeden der Elektromagnete 200. Der ausgeschnittene Abschnitt 196 kann ein 270° Ausschnitt sein, dessen nach innen gerichtete Punkte 202 2 Inch von dem Mittelpunkt der Scheibe entfernt sein können.

Im Betrieb, wenn das Kurbeldrehmoment positiv ist, würden vorzugsweise keine elektromagnetischen Kräfte auf die Scheibe einwirken, aufgrund der Tatsache, daß zu diesem Zeitpunkt die Elektromagnete 200 zwischen dem ausgeschnittenen Abschnitt 196 angeordnet sein würden. Wo jedoch andererseits das Kurbeldrehmoment negativ werden würde, würde die Scheibe 192 zwischen den Elektromagneten 200 angeordnet sein. Folglich würden die auf die Scheibe 192 wirkenden elektromagnetischen Kräfte die Rotation der Scheibe 192 verlangsamen und ihrerseits eine Bremskraft an die Kurbelwelle 77 anlegen. Deshalb würde die Dämpferanordnung 136 selektiv aktiviert in Abhängigkeit davon, ob die Elektromagnete 200 zwischen dem ausgeschnittenen und dem nicht ausgeschnittenen Abschnitt der Scheibe 192 während eines gegebenen Zyklus&min; der Kurbelwelle 77 angeordnet sind oder nicht.

Es ist zu beachten, daß obgleich die vorliegende Erfindung in bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, der Fachmann eine breite Vielfalt von strukturellen Details entwickeln kann, ohne die Prinzipien der Erfindung zu verlassen. Deshalb sind die folgenden Ansprüche derart auszulegen, daß sie alle Äquivalente, die in den wahren Umfang und Geist der Erfindung fallen, einschließen sollen.


Anspruch[de]
  1. 1. Linearbewegungsfördereinrichtung, gekennzeichnet durch:

    einen Antrieb zum Bewegen einer Rinne in einer Vorwärtsrichtung bei einer langsameren Geschwindigkeit und in einer Rückwärtsrichtung bei einer schnelleren Geschwindigkeit zum Bewegen von Gütern entlang der Rinne; und

    eine Dämpferanordnung, die um eine Kurbelwelle angeordnet ist, wobei die Dämpferanordnung selektiv zu einer ersten Zeit in einem Kurbelwellenzyklus aktiviert und zu einer zweiten Zeit in einem Kurbelwellenzyklus deaktiviert wird.
  2. 2. Linearbewegungsfördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferanordnung aktiviert wird, wenn die Kurbelwelle einen negativen Drehmomentwert hat und deaktiviert wird, wenn die Kurbelwelle einen positiven Drehmomentwert hat.
  3. 3. Linearbewegungsfördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferanordnung einen steuerbaren Viskosefluiddämpfer aufweist.
  4. 4. Linearbewegungsfördereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferanordnung einen magnetorheologischen Dämpfer aufweist.
  5. 5. Linearbewegungsfördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferanordnung einen elektromagnetischen Dämpfer aufweist.
  6. 6. Linearbewegungsfördereinrichtung, gekennzeichnet durch:

    ein Differentialbewegungsmittel; und

    eine Dämpferanordnung, die um eine Kurbelwelle angeordnet ist, wobei die Dämpferanordnung selektiv zu einer ersten Zeit in einem Kurbelwellenzyklus aktiviert und zu einer zweiten Zeit in dem Kurbelwellenzyklus deaktiviert wird.
  7. 7. Linearbewegungsfördereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialbewegungsmittel ein U-Gelenk zur Ausübung einer Differentialbewegung auf einer Rinne enthält.
  8. 8. Linearbewegungsfördereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialbewegungseinrichtung ein elliptisches Zahnrad oder Getriebe zur Ausübung einer Differentialbewegung auf eine Rinne aufweist.
  9. 9. Linearbewegungsfördereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferanordnung aktiviert wird, wenn die Kurbelwelle einen negativen Drehmomentwert hat und deaktiviert wird, wenn die Kurbelwelle einen positiven Drehmomentwert hat.
  10. 10. Linearbewegungsfördereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferanordnung einen steuerbaren Viskosefluiddämpfer aufweist.
  11. 11. Linearbewegungsfördereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferanordnung einen magnetorheologischen Dämpfer aufweist.
  12. 12. Linearbewegungsfördereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferanordnung einen elektromagnetischen Dämpfer aufweist.
  13. 13. Linearbewegungsfördereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromagnetische Dämpfer eine Teilscheibe und zumindest zwei nahe jeder Seite der Scheibe angeordnete Elektromagnete aufweisen.
  14. 14. Verfahren zum Fördern von Materialien, gekennzeichnet durch:

    Zuführen einer Differentialbewegung zu einer Rinne;

    Messen einer Geschwindigkeit zum Antreiben der Rinne;

    Bestimmen, ob diese Geschwindigkeit größer als oder gleich ein Einstellpunkt ist; und

    Zuführen eines Ausgangs von einer Dämpferanordnung zu einer Welle, wenn die Geschwindigkeit größer als oder gleich dem Einstellpunkt ist.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Messens das Messen einer Geschwindigkeit eines Motors aufweist.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Dämpferanordnung näherungsweise gleich ist mit:



    wobei:

    Ausgangmax der maximale Dämpferausgang ist, Geschwindigkeitcur die gegenwärtige Geschwindigkeit des Motors ist, Einstellpunkt die näherungsweise Geschwindigkeit des Motors zu einem Zeitpunkt, wenn der Dämpfer aktiviert wird, so daß sich kein negatives Drehmoment in dem Motor ergibt, ist, Geschwindigkeitsync die synchronisierte Geschwindigkeit des Motors ist, Geschwindigkeitsbeschleunigung die Rate der Änderung der Motorgeschwindigkeit ist, und K eine Konstante ist, wobei der Bremsenausgang nicht den maximalen Bremsenausgang überschreitet.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferanordnung ein steuerbarer Viskosefluiddämpfer oder ein elektromagnetischer Dämpfer ist.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der elektromagnetische Dämpfer eine Teilscheibe und zumindest zwei nahe jeder Seite der Scheibe angeordnete Elektromagneten aufweist.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpferanordnung ein magnetorheologischer Dämpfer ist.
  20. 20. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Zuführens einer Differentialbewegung umfaßt entweder das Vorsehen eines U-Gelenks oder eines elliptischen Zahnrades oder Getriebes zum Ausüben einer Differentialbewegung auf die Rinne.






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