CN102027168B - 振动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于沿物体(12)的轴线(14)来回移动该物体(12)，尤其是来回移动用于制造和/或处理纤维幅面的机器的轧辊的振动装置(10)。在该振动装置中，为了形成振荡系统，物体(12)弹性地与一平衡块(16)耦连，并且设置这样的器件(18)，以便在所述包括所述物体(12)和所述平衡块(16)的振荡系统处于其谐振频率时驱动该振荡系统。

Description

振动装置
本发明涉及一种用于沿物体轴线来回移动该物体，尤其是来回移动用于制造和/或处理纤维幅面的机器的轧辊的振动装置。该纤维幅面可以尤其是指纸幅面或纸板幅面。
在这种振动装置中会导致将反作用力导入基座中。另一个问题在于，会产生较高的能量消耗。
由DE-PS 681896已经公开了一种用于纵筛造纸机的振动装置，其中，筛台与平衡重量块弹性地连接，由此构成一个包括两个处于谐振状态的质量的振荡系统。
在由WO 98/35094A1公开的振动装置中，有关的物体与两个偏心驱动装置耦连，可以相对地调整物体的偏心位置来调节物体移动的行程。在EP1624102B中也记载了一种类似的振动装置。
由EP 0635601A1公开了一种用于振动造纸机重轧辊的振动座，其中，振动马达通过一个连接元件与待振动的质量连接，该连接元件在强制运动的方向上可控制，长度上可变化并且尤其可弹性地变形。
在EP 0500765B 1中记载了一种谐振器，其包括一个主动振动件，该主动振动件在形成耦合振子的情况下与较长的被动振动件相接触，该被动振动件主要确定谐振频率，并且由包含在谐振箱中的液柱构成，通过可调节的部件可连续地改变液柱的量来改变谐振频率。
在DE-GBM 1982687记载的谐振器中，为了改变振幅，除了储存能量的谐振弹簧外还设置了一个或多个阻尼装置，其阻尼组件能够实现可变化地减缓振动。
本发明所要解决的技术问题是，创造一种开头所述类型的、改进的振动装置。在此，应以简单可靠的方式和方法尤其基本上排除反作用力被导入基座的可能性。此外，还应将能量消耗减至最小。
该技术问题按本发明通过权利要求1的特征解决。
给出了一种用于沿物体轴线来回移动该物体，尤其是来回移动用于制造和/或处理纤维幅面的机器的辊子的振动装置，其中，为了形成振荡系统，物体弹性地与平衡块耦连。此外，设置这样的器件，以便在包括物体和平衡块的振荡系统处于其谐振频率时驱动该振荡系统。谐振频率实际上合理的范围可以在3到20Hz，尤其是5到10Hz之间。
首先根据这种设置可以实现，不会将干扰过程的反作用力导入基座。此外，明显地减少了用于驱动振动装置的能量消耗。
一边是物体或轧辊，必要时连同活塞杆，另一边是平衡块，形成了一种带有两个质量块的谐振器。
优选设置与物体轴线对齐的液压缸/活塞单元，其活塞与物体耦连，并且其液压缸为了形成振荡的平衡块沿物体轴线可移动地支承，其中，物体通过尤其是同步的液压缸/活塞单元在活塞的两侧设置的、封闭的体积弹簧弹性地，例如液压方式地与包括液压缸的平衡块耦连。
两个弹性地相互耦连的质量可以在形成的振荡系统中彼此相对振荡。在此，出于实际的原因优选设置相同或大致相同的质量。然而，两个弹性相互耦连的质量彼此的比例也可以在3∶1至1∶3之间。
液压缸/活塞单元的液压缸适宜地包括增加质量的外包层，尤其是水泥外包层。在此，可以用外包层材料，优选用水泥包封液压缸。
形成弹性耦连的校准弹簧可以尤其作为纯液压弹簧通过在尤其是同步的液压缸中的封闭体积来实现。
如已提及的那样，液压振荡器优选在固有频率或谐振频率中被驱动。
振动装置的驱动器件有利地包括用于给液压缸/活塞单元循环地供给压力的器件。在此，振动装置的驱动器件可以尤其包括伺服阀。
根据按本发明的振动装置的一种优选的实用性实施形式，液压缸/活塞单元可以通过振动装置的驱动器件这样被加载，使得由阻尼和/或摩擦造成的能量损失通过相应地增加尤其在换向点时的最大压力重新得到补偿。与之相应的体积的扩大可以在约半个波长(π)之后，即在压力为零的换向点再次得到补偿。
循环的压力供给尤其可以通过伺服阀进行。
振动装置的驱动器件优选包括控制和/或调节装置，其中该控制和/或调节装置尤其可以设置用于控制伺服阀。
如果振动装置的驱动器件包括用于检测物体和/或平衡块的行程的位移传感器，也是尤其有利的。那么，相关的位移信号可以输送给控制和/或调节装置。
也尤其有利的是，如果这样设置尤其用于控制伺服阀的控制和/或调节装置，使得为了自动地算出振荡系统的谐振频率将施加给振荡系统的激励频率从预设的频率出发以定义的步进值向上和/或向下改变，直至物体和平衡块的行程总和达到最大值为止。在此，尤其可以以小步进值改变预先确定的、例如算出的频率。
此外，振荡系统的谐振频率可以持续不断地或按一定的时间间隔地通过所述可预设的频率的最小变化量(+/-)和与之相关联的总行程变化来检验。在此，所述可预设的频率优选可以与变化的情况，例如温度或摩擦情况自适应地匹配。
尤其也可以这样设置控制和/或调节装置，使得在激励频率改变时，伺服阀的调节行程和调节时间保持不变。
因此，可以自动地确定准确的谐振频率。
根据一种适宜的实用性实施形式，这样设置控制和/或调节装置，使得在算出振荡系统的谐振频率之后，由优选在换向点处或换向区域内馈入液压缸/活塞单元中的液压液体积量来定义平衡块的行程。在此，控制和/或调节装置可以尤其这样设置，以便给液压缸/活塞单元馈入与各预定的行程额定值相应的液压液体积量。
若因此通过控制和/或调节装置确定了准确的谐振频率，那么行程由优选在换向点处或换向区域中馈入的液压液体积量来定义。通过控制和/或调节装置与预定的行程值相应地调节液压液体积量。
如果控制和/或调节装置这样设置，使得为了调节振动频率可以通过打开或关闭液压缸/活塞单元的活塞两侧上优选相同的体积来改变振荡系统的谐振频率，也是尤其有利的。
固有频率的变化可以通过开启或关闭活塞两侧上优选相同的体积进行(二位四通阀)。因此，可以逐步地调节振动频率。
根据一种可选的有利的实施形式，液压缸/活塞单元的活塞两侧上的体积可以通过可平行移动的液压缸连续地无级变化。尤其在此，两个液压缸的两个体积被同时地调节相同的量。
平衡块可以通过两个可调节的校准弹簧保持在整个行程的中间或大致中间。
若以不泄漏的液压油系统作为前提，也可以用另一途径供给损失的能量。因此，例如可以将形成质量的物体或平衡块从外部激发至振荡(“推动”)。为此，例如可以应用所谓的机械式振荡器、液压缸和/或电磁体。在这种情况下，取消通过伺服阀的控制。在此，同样可以使用所述的方法来自动地确定谐振频率。
在泄漏的液压系统中，必须由后补给量(Nachdosierung)来代替漏损量，以使封闭的体积大致保持不变。若输送的损失能量保持不变而物体和平衡块的行程之和变小和/或谐振频率下降，可得知发生泄漏。
原则上液压校准弹簧可以由任意种类的校准弹簧代替。损失能量例如可以通过推动来补偿。对于定义的频率，可以这样实现带有校准弹簧的机械系统。通过关闭和开启其它校准弹簧可实现频率的跃变。
本发明其它优点和特点由附图获得，在附图中：
图1是按本发明振动装置的一种示例性的实施形式的示意图；
图2按图1的振动装置的液压谐振器的一种示例性实施形式随频率变化的液压缸压力和无效体积(Totvolumn)的线图；
图3是液压谐振器的另一种示例性实施形式随频率变化的液压缸压力和无效体积的线图。
图1示意出按本发明的振动装置10的一种示例性实施形式，该振动装置10使具有质量m1的物体12沿其轴线14来回移动。在本实施形式中，物体12例如是制造和/或处理纤维幅面，尤其是纸幅面或纸板幅面的机器的轧辊。轴线14在本实施形式中是轧辊轴线。
为了形成振荡系统，物体12弹性地与所具有的平衡块16耦连。在本实施例中，物体12和活塞22这两个的质量和与平衡块16的质量至少基本上相等，即m1≈m2。
此外设置器件18，用于在振荡系统处于谐振频率时驱动该包括物体12和活塞22以及平衡块16的振荡系统。
在此，设置一个与物体轴线14齐平的液压缸/活塞单元20，其活塞22与物体12无间隙地并且机械地耦连，并且为了形成振荡的平衡块16，沿物体轴线14可移动地支承液压缸/活塞单元的液压缸24。在此，物体12通过优选同步的液压缸/活塞单元20的设置在活塞22两侧的封闭体积VL、VR弹性地与包括液压缸24的平衡块16耦连。液压缸/活塞单元20的液压缸24可以包括一个增加质量的外包层，尤其是水泥外包层。在此，液压缸24可以用外包层材料，尤其是水泥包封。
振动装置的驱动器件18可以尤其包括用于为液压缸/活塞单元20循环地供给压力的器件。
在此，振动装置的驱动器件18可以包括一个伺服阀26尤其用于给液压缸/活塞单元20循环地供给压力。
液压缸/活塞单元20可以通过振动装置的驱动器件18尤其这样被加载液压液，从而通过尤其在压力最大时在换向点相应的压力的上升重新补偿由阻尼和/或摩擦造成的能量损失。与之相关的体积增大可以在约半个波长(π)后，即在压力为零时在换向点再次得到补偿。
如已提及的那样，优选通过伺服阀26循环地供给压力。
尤其为了控制伺服阀26，振动装置的驱动器件18可以包括控制和/或调节装置28。
此外，振动装置的驱动器件18具有用于测量物体12的行程和/或平衡块16的行程的位移传感器30，32。
尤其为了控制伺服阀26设置的控制和/或调节装置28也可以这样设置，使得为了自动算出振荡系统的谐振频率，从可预设的频率f以定义的小步进值向上和/或向下改变施加给振荡系统的激励频率，直至物体和平衡块的行程之和达到最大。
此外，振荡系统的谐振频率可以持续不断地或按一定的时间间隔地通过所述可预设的频率f的最小变化量(+/-)和与之联系的总行程变化被验证。在此，可预设的频率f可适应性地与变化的情况，例如温度和摩擦情况匹配。
在此，尤其也可以这样设置控制和/或调节装置28，使得在激励频率改变时，伺服阀26的调节行程和调节时间保持恒定。
控制和/或调节装置28尤其也可以这样设置，使得在算出振荡系统的谐振频率之后，平衡块16的行程由优选在换向点时馈入液压缸/活塞单元20中的液压液体积量来定义。
尤其也可以考虑控制和/或调节装置28的这种设置，其中，给液压缸/活塞单元20馈入与各预定的行程额定值s相应的液压液体积量。
此外，尤其也可以这样设置控制和/或调节装置28，以便为了调节振动频率，可以通过打开或关闭液压缸/活塞单元20的活塞两侧上的相同体积来改变振荡系统的谐振频率。
原则上，这两个体积也可以通过可平行移动的液压缸连续地无级改变。尤其在此，两个液压缸的两个体积被同时地调节相同的量。
平衡块16可以通过两个可调节的校准弹簧34，36保持在整个行程的中间或大致中间。
若以不泄漏的液压系统为前提，也可以按其它方式输送用于补偿损失能量的能量。这样例如可以从外部将包括物体12的质量或平衡块16激发至振荡(推动)。例如也可以考虑所谓的机械式振荡器、液压缸、电磁体等。在这种情况下不通过伺服阀26进行控制。在此同样可以使用自动地算出谐振频率的方法。
在泄漏的液压系统中，漏损量必须由后补给量代替，以使封闭的体积大致保持不变。如果在输送相同的损失能量时物体12和平衡块16的行程之和变小和/或谐振频率下降，则可得知发生泄漏。
原则上液压校准弹簧可以由任意形式的校准弹簧代替。关于损失的能量，可以例如通过推动将用于补偿所需的能量输送到该系统中。对于定义的频率f，可以这样实现带有校准弹簧的机械系统。通过接通其它校准弹簧可以实现频率的跃变。
在按图2的线图中给出了例如图1例举的液压谐振器的一种实施形式中的液压缸压力和无效体积随着频率的变化情况。在此，由下列值定义本实施形式：
在此例如由轧辊构成的物体12的质量为3000千克
平衡块16          3000千克，例如水泥，尺寸为1.4米*1米
轧辊行程          20毫米
有效的活塞面积    0.006平方米
在按图3的线图中给出了液压谐振器的另一例举的实施形式中的液压缸压力和无效体积随着频率的变化情况。在此，由下列值定义本实施形式：
在此例如由轧辊构成的物体12的质量为3000千克
平衡块16        3000千克，例如水泥，尺寸为1.4米*1米
轧辊行程        10毫米
活塞的有效面积  0.0123平方米
例如通过液压弹簧耦连两个相互振荡的质量，即尤其是物体12和平衡块16，其中，优选设置相同的质量。物体12可以是例如轧辊，然而平衡块16例如可以包括用水泥包封的液压缸。弹簧例如作为纯液压弹簧，亦即，由同步的液压缸中封闭的体积来实现。应连续地在谐振频率或固有频率中驱动液压振荡器。由阻尼和摩擦产生的能量损失通过例如在压力最大时在换向点的压力的提高得到补偿。与之联系的体积的增大约在半个波长(π)后，亦即，在压力为零时在换向点再次得到补偿。两个质量12，16的行程sm1，sm2(参见图1)通过位移传感器30，32来检测。伺服阀26通过控制和/或调节装置28控制。控制和/或调节装置28以较小的量(+/-)来改变预设的(计算出的)频率f，直到在两个行程sm1，sm2的总和或两个液压缸压力的总和中识别出最大值为止，其中，例如伺服阀26的调节行程和调节时间保持不变。从而，自动地算出准确的谐振频率。
若控制和/或调节装置28算出了准确的谐振频率，行程由优选在换向点时馈入的液压液体积量定义。通过控制和/或调节装置28调节形成与预定的行程额定值s相应的液压液体积量。通过开启和关闭活塞两侧相同的体积VR和VL来改变固有频率(二位四通阀)。因此，可以逐步地调节振动频率。备选地，能够通过可平行移动的液压缸连续地改变体积。
附图标记清单
10振动装置
12物体
14物体轴线
16平衡块
18驱动器件
20液压缸/活塞单元
22活塞
24液压缸
26伺服阀
28控制和/或调节装置
30位移传感器
32位移传感器
34校准弹簧
36校准弹簧
f频率预设值
m1物体质量
m2平衡体质量
pL左边的压力变化
pR右边的压力变化
R伺服阀
s行程额定预设值
sm1物体冲程
sm2平衡块冲程
t时间
VL左边容积
VL1左边附加容积
VR右边容积
VR1右边附加容积
W位移阀

Claims (17)

1.一种用于沿制造和/或处理纤维幅面的机器的轧辊(12)的轴线(14)来回移动该轧辊(12)的振动装置(10)，其中，为了形成振荡系统，所述轧辊(12)弹性地与一平衡块(16)耦连，并且设置驱动器件(18)，以便在所述包括所述轧辊(12)和所述平衡块(16)的振荡系统处于其谐振频率时驱动该振荡系统，其特征在于，设置与所述轧辊轴线(14)对齐的液压缸/活塞单元(20)，其活塞(22)与所述轧辊(12)耦连，并且其液压缸(24)为形成所述振荡的平衡块(16)沿所述轧辊轴线(14)可移动地支承，其中，所述轧辊(12)通过所述液压缸/活塞单元(20)的在所述活塞(22)两侧设置的、封闭的体积(VL，VR)弹性地与包括所述液压缸(24)的平衡块(16)耦连。
2.如权利要求1所述的振动装置，其特征在于，所述液压缸/活塞单元(20)是同步式液压缸/活塞单元。
3.如权利要求1或2所述的振动装置(10)，其特征在于，所述液压缸/活塞单元(20)的液压缸(24)包括增加质量的外包层。
4.如权利要求3所述的振动装置(10)，其特征在于，所述外包层是水泥外包层。
5.如权利要求1所述的振动装置(10)，其特征在于，所述驱动器件(18)包括用于给所述液压缸/活塞单元(20)循环地供给压力的器件。
6.如权利要求5所述的振动装置(10)，其特征在于，所述驱动器件(18)为了给所述液压缸/活塞单元(20)循环地供给压力包括伺服阀(26)。
7.如权利要求1或2所述的振动装置(10)，其特征在于，所述液压缸/活塞单元(20)可以被所述驱动器件(18)这样加载，使得由阻尼和/或摩擦产生的能量损失通过相应地增大尤其在换向点时的最大压力重新得到补偿。
8.如权利要求6所述的振动装置(10)，其特征在于，所述驱动器件(18)包括用于控制所述伺服阀的控制和/或调节装置(28)。
9.如权利要求1或2所述的振动装置(10)，其特征在于，所述驱动器件(18)包括用于检测所述轧辊(12)和/或所述平衡块(16)的行程的位移传感器(30，32)。
10.如权利要求8所述的振动装置(10)，其特征在于，这样设置所述用于控制所述伺服阀(26)的控制和/或调节装置(28)，使得为了自动地算出所述振荡系统的谐振频率，使施加给所述振荡系统的激励频率从一个可预设的频率(f)出发以定义的步进值向上和/或向下改变，直至所述轧辊(12)和所述平衡块(16)的行程总和达到最大值为止。
11.如权利要求10所述的振动装置(10)，其特征在于，可持续不断地或按一定的时间间隔通过所述可预设的频率(f)的最小变化量(+/-)和与之相关联的总行程变化来检验所述振荡系统的谐振频率的变化，并且所述可预设的频率(f)可与变化的情况自适应地匹配。
12.如权利要求11所述的振动装置(10)，其特征在于，所述变化的情况是温度或摩擦情况。
13.如权利要求10或11所述的振动装置(10)，其特征在于，所述控制和/或调节装置(28)设计成，在所述激励频率改变时，保持所述伺服阀(26)的调节行程和调节时间不变。
14.如权利要求10或11所述的振动装置(10)，其特征在于，所述控制和/或调节装置(28)设计成，在算出所述振荡系统的谐振频率之后，由优选在换向点时馈入所述液压缸/活塞单元(20)中的液压液体积量来定义所述平衡块(16)的行程。
15.如权利要求14所述的振动装置(10)，其特征在于，所述控制和/或调节装置(28)设计成，给所述液压缸/活塞单元(20)馈入与各预定的行程额定值(s)相应的液压液体积量。
16.如权利要求8所述的振动装置(10)，其特征在于，所述控制和/或调节装置(28)设计成，使得为了调节所述振动频率，可以通过打开或关闭所述液压缸/活塞单元(20)的活塞两侧上相同的体积(VL1，VR1)来改变所述振荡系统的谐振频率。
17.如权利要求1或2所述的振动装置(10)，其特征在于，通过可平行移动的液压缸可以连续无级地改变所述液压缸/活塞单元(20)的活塞两侧上的体积。
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