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Die
Erfindung betrifft eine Schwingungsaktuatoranordnung.
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Schwingungsaktuatoren
dienen zur Anregung eines Objekts oder eines Teils eines Objekts
zu Schwingungsbewegungen wie z.B. Rüttelbewegungen.
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Aus
der
DE 199 21 145
A1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Betonformsteinen
bekannt, bei welcher ein Rütteltisch über Aktuatoren
mit Piezoelementen gegen den Maschinenrahmen abgestützt und
zu Rüttelbewegungen
anregbar ist. Aus der
DE 199
40 119 A1 sind Rüttelaktuatoren
mit in einem Aktuatorengehäuse
durch Piezoelemente zu Schwingungen anregbare Unwuchtmassen bekannt.
Die Gehäuse
der Rüttelaktuatoren
sind an einem Objekt befestigbar.
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Unwuchtrüttler sind
insbesondere auch in Form von rotierend angetriebenen Unwuchtmassen oder
als oszillierende Tauchanker in Elektromagnetspulen bekannt.
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Der
vorliegenden Erfindung liege die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhaften
Schwingungsaktuatoranordnung anzugeben.
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Die
Erfindung ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die abhängigen Ansprüche enthalten
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
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Der
Einsatz von Krafterzeugern mit einer einen Hohlraum zwischen zwei
Endanschlüssen
seitlich umgebenden Membran, welche bei Zufuhr eines unter erhöhtem Druck
stehenden Fluids in den Hohlraum unter seitlicher Aufweitung eine
längskontrahierende
Kraft auf die Endanschlüsse
in Richtung aufeinander zu ausübt,
erweist sich als besonders vorteilhaft in einer Schwingungsaktuatoranordnung,
insbesondere zur Erzeugung von Rüttelbewegungen. Die
Krafterzeuger können
günstigerweise
mit Druckluft als Fluid beaufschlagt werden. Einrichtungen zur zeitveränderlichen
Zuführung
von Fluid sind vorteilhafterweise zeitlich weitgehend beliebig steuerbar und
z.B. als Ventilanordnungen mit elektrisch steuerbaren Ventilen,
insbesondere Schaltventilen allgemein verfügbar.
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Die
Krafterzeuger der beschriebenen Art nach dem Prinzip der Membrankontraktion
sind an sich bekannt und werden z.B. als sogenannte Fluidic Muscles
von der Firma FESTO angeboten. Solche Krafterzeuger ermöglichen
eine feine Dosierung einer Zugkraft zwischen den Endanschlüssen und zeichnen
sich durch einen großen
relativen Verschiebeweg der beiden Endanschlüsse aus. Solche Krafterzeuger
sind insbesondere vorteilhaft als Stellglieder in Regelkreisen.
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Eine
Schwingungsaktuatoranordnung mit einem oder vorzugsweise mehreren
solchen Krafterzeugern ist vorteilhafterweise ohne Resonanzfrequenz
bzw. außerhalb
von Resonanzfrequenzen eines zu Schwingungsbewegungen, insbesondere Rüttelbewegungen
angeregten Systems betreibbar und insbesondere mit schnell veränderbarer
Frequenz steuerbar. Die Krafterzeuger können dabei hohe Kräfte aufbringen.
Die Krafterzeuger sind unanfällig
gegen Verschmutzung und benötigen
in der Regel keine Lager oder Dichtungen zwischen relativ zueinander
bewegten Teilen der Krafterzeuger. Im Rahmen der Erfindung können die
Krafterzeuger vorteilhafterweise für feine Einstellung oder Regelung
von kleinen Bewegungswegen eingesetzt sein.
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In
vorteilhafter Anordnung enthält
die Schwingungsaktuatoranordnung einen Grundkörper und einen relativ zu diesem
zu Schwingungsbewegungen anregbaren Schwingunsgkörper, insbesondere einen zu
Rüttelbewegungen
anregba ren Rüttelkörper und
der wenigstens eine Krafterzeuger ist mit je einem der beiden Endanschlüsse mit
dem Grundkörper
bzw. dem Schwingungskörper/Rüttelkörper verbunden.
Wenigstens der Grundkörper
weist Einrichtungen zur Befestigung an einem Objekt auf, auf welches
Schwingungskräfte
ausgeübt
werden sollen.
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In
einer ersten Ausführung
ist die Schwingungsaktuatoranordnung als Unwuchtrüttler mit
einer oszillierend bewegten Unwuchtmasse ausgeführt und vorzugsweise nur über den
Grundkörper
mit einem Objekt verbindbar bzw. verbunden. Da der Krafterzeuger
nur Zugkräfte
zwischen den beiden Endanschlüssen
aufbringen kann, sind für
die Bewegung der Unwuchtmasse in einer den Zugkräften des wenigstens einen Krafterzeugers
entgegengesetzter Richtung Rückstellkräfte erforderlich,
welche durch weitere krafterzeugende Elemente und/oder vorzugsweise
gleichfalls durch wenigstens einen gleichartigen Krafterzeuger aufgebracht
werden können. Mehrere
Krafterzeuger können
in wenigstens eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe mit unterschiedlicher,
insbesondere entgegengesetzt ausgerichteter Zugkraftrichtung aufgeteilt
sein. Die Krafterzeuger in Gruppen entgegen gesetzter Zugkraftrichtung überlappen
vorteilhafterweise in Längsrichtung, vorzugsweise über den überwiegenden
Teil ihrer Längserstreckung.
Weitere krafterzeugende Elemente können z.B. Federanordnungen
und/oder vorzugsweise wenigstens einen weiteren fluidgefüllten Hohlkörper, insbesondere
nach Art eines Luftbalgs, enthalten, welcher in gebräuchlicher
Weise Druckkräfte über durch
den Fluiddruck voneinander weg gedrückten Flächen ausübt.
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In
anderer vorteilhafter Ausführung
ist die Schwingungsaktuatoranordnung zur Ausübung von Schwingungskräften zwischen
zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen eines Objekts, wovon ein
Teil auch als feststehend angesehen und durch ein Fundament, einen
ortsfesten Rahmen etc. gebildet sein kann. Grund körper und
Schwingungskörper
sind dafür
mit Einrichtungen zur Verbindung mit je einem Teil des Objekts versehen.
Eine Rückstellung
von Grundkörper
und Schwingungskörper
entgegen der Zugkraftrichtung des wenigstens einen Krafterzeugers kann
durch Rückstellkräfte des
Objekts selbst, insbesondere durch Gewichtskräfte, durch Anordnung von wenigstens
zwei in entgegengesetzter Richtung wirkende Schwingungsaktuatoren
etc, erfolgen. In bevorzugter Ausführung erfolgt die Rückstellung
in der oszillierenden Schwingungsbewegung von Grundkörper und
Schwingungskörper
durch innerhalb des Schwingungsaktuators aufgebrachte Rückstellkräfte, wofür wiederum
weitere krafterzeugende Elemente, vorzugsweise wenigstens ein luftgefüllter Hohlkörper, und/oder
wenigstens ein weiterer gleichartiger Krafterzeuger mit in Richtung
der Rückstellbewegung
gerichteter Zugkraft in den Schwingungsaktuator integriert vorgesehen
sein kann.
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Die
Verwendung von fluidgefüllten
Hohlkörpern
als weitere krafterzeugende Elemente kann insbesondere in vorteilhafter
Weise dazu genutzt werden, dass durch Veränderung des Fluiddrucks die Rückstellkräfte auf
einfache Weise, insbesondere auch während eines Prozessablaufs
veränderbar sind.
Die Verwendung von weiteren krafterzeugenden Elementen, insbesondere
fluidgefüllten
Hohlkörpern
ermöglicht
insbesondere auch die Anwendung wesentlich höherer Rückstellkräfte und Rückstellbeschleunigungen als
allein durch Gewichtskräfte
rückzustellender
Objekte.
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Zur
Ausübung
von Druckkräften
zwischen zwei Teilen eines Objekts mittels der Zugkräfte wenigstens
eines Krafterzeugers können
Grundkörper und/oder
Schwingungskörper
in Richtung der Längserstreckung
des Krafterzeugers bis über
den Endanschluss am jeweils anderen Körper hinaus geführt sein.
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Die
Umsetzung der Zugkräfte
in Schubkräfte kann
auch in der Weise erfolgen, dass eine Schubstange von einem Endanschluss
durch den Hohlkörper
und fluiddicht durch den anderen Endanschluss hindurch von außen geführt ist.
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Eine
Ventilanordnung zur zeitveränderlichen Zuführung von
Fluid unter erhöhtem
Druck in den Hohlraum des wenigstens einen Krafterzeugers aus einer
externen Fluidquelle enthält
vorzugsweise elektrisch steuerbare Ventile, welche vorzugsweise
als kostengünstige
Schaltventile ausgeführt
sein können.
In bevorzugter Ausführung
erfolgt auch das Ablassen von Fluid aus dem Hohlkörper des
Krafterzeugers zeitveränderlich
steuerbar, insbesondere über steuerbare
Ventile vorzugsweise Schaltventile. Als Schaltventile seien dabei
insbesondere Ventile verstanden, welche zwischen einem geschlossenen
und einem geöffneten
Zustand mit definiertem festen Strömungswiderstand umschaltbar
sind, im Unterschied beispielsweise zu Servoventilen mit veränderbar
einstellbarem Strömungswiderstand.
Insbesondere können
Ventile einer Ventilanordnung als Umschaltventile ausgeführt sein,
welche in einer ersten Schaltstellung Fluid aus der Fluidquelle
dem Hohlraum des Krafterzeugers zuführen und in einer zweiten Schaltstellung
Fluid aus dem Hohlraum ablassen. Als Umschaltventile seien Ventile
verstanden, welche eine Umschaltung zwischen wenigstens zwei Strömungspfaden
ermöglichen.
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In
vorteilhafter Ausführung
können
mehrere Ventile parallel geschaltet sein, wodurch der Strömungsquerschnitt
vergrößert und
die Schwingungsfrequenz erhöht
werden kann. Eine Parallelschaltung von mehreren Ventilen kann auch
zur wählbaren
Veränderung
des wirksamen Strömungsquerschnitts vorteilhaft
sein, indem auch nur ein Teil der mehreren Ventile selektiv angesteuert
wird.
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Es
können
auch mehrere Krafterzeuger gemeinsam an ein Ventil oder eine Gruppe
von Ventilen angeschlossen sein.
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In
vorteilhafter Ausführung
kann eine Verteilerplatte zwischen Ventilanordnung und Krafterzeuger
eingefügt
sein, welche mehrere Bohrungen als Fluidleitungen enthält.
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Die
relative Schwingungsbewegung von Grundkörper und Schwingungskörper kann
in vorteilhafter Ausführung
in wenigstens eine Bewegungsrichtung, vorzugsweise in zwei entgegengesetzte Richtungen
durch einen Anschlag begrenzt sein. In vorteilhafter Ausführung kann
eine Sensoranordnung zur Bestimmung einer Kenngröße der Schwingungsbewegung
insbesondere mit einem Beschleunigungssensor oder einem Wegsensor
vorgesehen sein. Über
einen Wegsensor kann z.B. die aktuelle Relativposition von Grundkörper und
Schwingungskörper
in Richter der Schwingungsbewegung erfasst und das Sensorsignal
in einer Steuereinheit zur Steuer bzw. Regelung eines bestimmten
gewünschten zeitlichen
Bewegungsablaufs herangezogen werden.
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In
besonderer Ausführung
kann eine Schwingungsaktuatoranordnung zur Anregung von Vibrationen
durch Klopfen auf ein Objekt einsetzbar sein und an einem Ende einen
Klopfkörper
aufweisen.
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Erfindungsgemäße Schwingungsaktuatoranordnungen
sind vorteilhafterweise in einer Vielzahl von Anwendungen einsetzbar,
insbesondere beispielsweise in
- – Prüfstandserprobungen
wie z.B. Shaker, Hydropulsaktoren, Betriebsfestigkeitserprobung,
Werkstoffprüfung
- – Automotivbereich,
Maschinenbau, Aerospace, z.B. als Vibrationskontrolle, Dämpfung,
Schwingungstilgung, aktives Fahrwerk, Ersatz für Federn, Antriebselemente
- – Medizin,
z.B. Erstellung von Pharmaerzeugnissen, Vermischung von chemischen
Komponenten
- – Lebensmittelindustrie,
z.B. in der Herstellung oder Verarbeitung von Nahrungsmitteln
- – Bauindustrie,
z.B. Herstellung von Betonerzeugnissen, Verdichtung von Beton oder ähnlichen Gemengen
- – chemische
Industrie, z.B. Vermischung von verschiedenen Komponenten.
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Die
vorstehende Aufzählung
ist nicht abschließend.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht.
Dabei zeigt:
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1 eine
Schrägansicht
einer ersten vorteilhaften Ausführung
eines Aktuatormoduls,
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2 das
Modul nach 1 in Seitenansicht,
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3 eine
Draufsicht auf das Modul nach 1,
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4 einen
Schnitt durch das Modul entlang IV-IV von 3,
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5 eine
teilgeschnittene Ansicht mit Blickrichtung V-V nach 3,
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6 einen
Schnitt entlang VI-VI nach 3,
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7 eine
Verteilerplatte von schräg
unten,
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8 eine
Verteilerplatte von schräg
oben,
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9 eine
Schrägansicht
einer vorteilhaften Ausführung
als Unwuchtrüttler,
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10 eine
Seitenansicht zu 9,
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11 eine
Draufsicht auf das Modul nach 10,
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12 einen
Schnitt entlang XII-XII nach 11,
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13 einen
Schnitt entlang XIII-XIII nach 11,
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14 einen
Schnitt entlang XIV-XIV nach 11,
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15 einen
Schnitt entlang XV-XV nach 11,
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16 eine
vorteilhafte Ausführung
eines Klopf-Aktuators,
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17 einen
Schnitt durch die Längsachse des
Aktuators nach 16,
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18 eine
Anwendung in einer Formmaschine,
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19 eine
Abwandlung zu 18,
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20 eine
Rütteleinrichtung
mit Schlagleisten in Schrägansicht,
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21 eine
Seitenansicht zu 20,
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22 eine
Variante zu 21,
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23 eine
Rütteltischanordnung,
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24 eine
Seitenansicht zu 23,
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25 eine
weitere Rütteltischanordnung,
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26 ein
weiteres vorteilhaftes Anwendungsbeispiel.
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Die
Ausführungsbeispiele
zeigen insbesondere Rüttelaktuatoranordnungen
als bevorzugte Ausführungen
von Schwingungsaktuatoranordnungen, wobei die Erläuterungen
und Merkmale und Merkmalskombinationen aus diesen Ausführungsbeispielen
auch auf andere Schwingungsbewegungsformen und entsprechende Schwingungskomponenten
als Verallgemeinerung von Rüttelkomponenten übertragbar
sind.
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1 zeigt
in Schrägansicht
von oben eine erste vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schwingungsaktuatoranordnung
in Form eines erfindungsgemäßen Aktuatormoduls,
welches in 2 bis 6 in verschiedenen
anderen Ansichten dargestellt ist.
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Das
Aktuatormodul besitzt in kompakter Zusammenstellung einen Grundkörper mit
einer Grundplatte GP und einer mit dieser über Distanzstäbe DS fest
verbundenen Deckplatte DP. In dem zwischen Grundplatte GP und Deckplatte
DP in 1 nach oben und unten abgeschlossenen Raum befinden sich
mehrere Krafterzeuger RF der beschriebenen Art nach dem Membrankontraktionsprinzip
als Aktuatoren. Die Aktuatoren sind mit ersten Endanschlüssen EA1
mit der Deckplatte DP fest verbunden. Von den Endanschlüssen EA1
führen
schlauchförmige Membranen
ME nach unten zu von den ersten Endanschlüssen EA1 beabstandeten Endanschlüssen EA2.
Die Länge
der Membran ME zwischen den beiden Endanschlüssen ist in 2 mit
dem Längenmaß ZM bezeichnet.
Die zweiten Anschlüsse
EA2 sind fest mit einer Rüttelplatte
RP verbunden, welche relativ zu Grundplatte RP und Deckplatte DP
beweglich ist und im Betrieb des Aktuatormoduls Rüttelbewegungen
relativ zu Grundplatte und Deckplatte ausführen kann, welche durch die
eingezeichneten Doppelpfeile angedeutet sind. Über einen gemeinsamen Druckluftanschluss
LI und mehrere Ventilanordnungen VA kann den von den Membranen ME
umschlossenen Hohlräumen
der Krafterzeuger Druckluft zugeleitet werden, was zu einer seitlichen
Aufweitung und zu einer Längskontraktion
der Membranen führt. Durch
die Längskontraktion
bzw. die bei Zuführung durch
Druckluft erzeugte längskontrahierende
Kraft wird die Rüttelplatte
RP aus der in den Abbildungen gezeichneten Ruhestellung in Richtung
der Deckplatte von der Grundplatte weg beschleunigt. Die Bewegung
der Rüttelplatte
RP erfolgt vorteilhafterweise geführt, wofür mit der Rüttelplatte RP Führungen
FP verbunden sind, in welchen die Distanzstäbe DS geführt verlaufen. Die Rüttelplatte
RP ist damit quer zur Bewegungsrichtung relativ zu in Druckstäben DS bzw.
Grundplatte und Deckplatte zentriert geführt. Die Krafterzeuger RF und
weitere Komponenten sind vorteilhafterweise in drehsymmetrischer
Anordnung um eine Zentralachse DA angeordnet.
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Grundplatte
GP und/oder Deckplatte DP weisen vorteilhafterweise Einrichtungen
zur Befestigung an einem ersten Teil eines Objekts, z.B. einem in 2 angedeuteten
Fundament FU einer Formmaschine auf. Die Befestigungseinrichtungen
können beispielsweise
als Bohrungen, Gewinde, Flansche usw. in an sich bekannter Art ausgeführt sein.
Die Übertragung
der Relativbewegung der Rüttelplatte RP
gegenüber
Grundplatte und Deckplatte auf ein Objekt kann durch verschiedenartige
Befestigungselemente zur Verbindung mit einem zweiten Teil eines Objekts,
z.B. einem Formrahmen FR einer Formmaschine erfolgen, beispielsweise
wiederum durch Bohrungen, Gewinde, Flansche usw. Im skizzierten
vorteilhaften Beispiel sind druckfeste Stäbe RS einseitig fest mit der
Rüttelplatte
RP verbunden und nach oben durch die Deckplatte DP hindurchgeführt. Zur Führung der
Stäbe RS
können
mit der Deckplatte Führungen
FS verbunden sein. Die oberen Enden der Stäbe RS können untereinander durch eine
weitere Platte verbunden sein oder direkt, beispielsweise in Form
von Gewindebohrungen, Einrichtungen zur Befestigung an einem Objekt
aufweisen. Durch die beschriebene Ausführung mit den druckfesten Stäben RS können vorteilhafterweise
die Zugkräfte der
Krafterzeuger bei der Längskontraktion
der Membranen umgesetzt werden in eine Druckkraft zwischen der Grundplatte
GP und den oberen Enden der Stäbe
RS.
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Die
Ventilanordnungen VA können
in vorteilhafter Ausführung
aus mehreren Einzelventilen zusammen gesetzt sein, welche in Parallelschaltung betrieben
werden können
und dadurch gegenüber
einem Einzelventil einen größeren gesamten
Durchflussquerschnitt und eine schnellere Druckluftzufuhr bewirken
können.
Die Ventile der Ventilanordnungen können vorteilhafterweise als
Schaltventile ausgeführt
sein. In bevorzugter Ausführung
als Umschaltventile können
die Ventile der Ventilanordnungen VA in einer ersten Schaltstellung
die Zufuhr von Druckluft zu dem jeweiligen Krafterzeuger zeitlich
steuern und in einer zweiten Schaltstellung den Ablass von Druckluft
aus dem Hohlraum des Krafterzeugers gleichfalls zeitlich veränderlich
steuern. Die aus den von den Membranen ME umschlossenen Hohlräumen der
Krafterzeuger abgelassene Druckluft kann in die Umgebung abgeleitet
werden, wofür
vorteilhafterweise Schalldämpfer
SD vorgesehen sind.
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Die
Zuführung
von Druckluft von dem Druckluftanschluss LI über die Ventilanordnungen zu
den Hohlräumen
der Krafterzeuger und die Ableitung von Druckluft aus den Hohlräumen der
Krafterzeuger über
die Ventilanordnungen VA nach außen erfolgt in bevorzugter
Ausführungsform über eine
Verteilerplatte VP, welche mit Schrauben SC auf der Deckplatte DP
befestigt ist und eine Mehrzahl von druckluftleitenden Bohrungen
aufweist. Vorteilhafterweise kann der Druckluftanschluss LI zu einer
Vorkammer VK in der Deckplatte DP und/oder der Verteilerplatte VP führen, aus
welcher die zeitveränderliche
Entnahme von Druckluft zur Zuführung
in die Hohlräume
der Krafterzeuger erfolgt. In 7 ist eine
vorteilhafte Verteilerplatte in Ansicht von schräg unten und in 8 dieselbe
Verteilerplatte in Ansicht von schräg oben gezeigt. In der Ansicht
von schräg
oben nach 8 sind vier Reihen mit Bohrungen
BA, BK und BI ersichtlich, wobei jeweils eine solche Bohrungs-Reihe
einem der mehreren Ventile der Ventilanordnungen zugeordnet ist.
Die Verteilerplatte VP kann vorteilhafterweise aus einem Zentralkörper und
mit diesem verbundenen Anschlussblöcken bestehen, kann aber grundsätzlich auch
einteilig ausgeführt
sein.
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Die
Bohrungen BI sind, wie aus 6 ersichtlich,
zweiteilig ausgeführt
und bilden die Eingangsbohrungen von der Vorkammer VK zu einem ersten
Anschluss eines Umschaltventils. Die Bohrungen BA bilden Ausgangsbohrungen
und führen
von einem zweiten Anschluss eines Schaltventils als Gasauslässe zu den
Schalldämpfern
SD. Die Bohrungen BK bilden Verbindungsbohrungen von einem Mittelanschluß eines
Ventils zu den Hohlräumen
der Krafterzeuger über
Fluidanschlüsse
AE an der Unterseite der Verteilerplatte nach 7.
Die Bohrungen BK von jeweils vier parallel nebeneinander liegenden Bohrungsreihen
sind jeweils mit einem mittleren Anschluss der Schaltventile der
Ventilanordnungen VA verbunden und führen von den getrennten Positionen an
der Oberseite der Verteilerplatte nach 8 zu einem
gemeinsamen Kanal in Flui danschlüssen
AE an der Unterseite der Verteilerplatten VP. Die Ausgangsbohrungen
BA sind vorteilhafterweise durch eine Kombination von ersten Abschnitten
von den zweiten Ventilanschlüssen
senkrecht zu der Fläche
der Verteilerplatte und einer Ausgangs-Sammelbohrung, hier parallel
zur Ebene der Verteilerplatte, ausgeführt.
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Die
Bewegung der Rüttelplatte
RP relativ zu Grundplatte und Deckplatte kann in vorteilhafter Ausführung durch
mechanische Anschläge
in einer oder vorzugsweise beiden Richtungen begrenzt sein. Hierzu
sind fest mit der Grundplatte GP verbunden obere Anschläge AO und
untere Anschläge
AU vorgesehen, welche mit Anschlagplatten AP an der Rüttelplatte
RP zusammenwirken. Das Aktuatormodul ist mit entspannten oder auch
leicht überstreckten
Membranen ME der Krafterzeuger RF in einer Ruhestellung in einer
durch die unteren Anschläge
AU bestimmten Position dargestellt. Bei Beaufschlagung der Hohlräume der
Krafterzeuger mit Druckluft und Verschiebung der Rüttelplatte
von der Grundplatte weg in Richtung der Deckplatte schlagen die
Anschlagplatten AP an die oberen Anschläge AO an und begrenzen so die
Bewegung der Rüttelplatte
RP relativ zur Grundplatte auf ein gegebenenfalls auch einstellbares
Wegmaß ZR.
Durch die oberen und unteren Anschläge wird zum einen die Beweglichkeit der
Rüttelplatte
RP auf ein definiertes maximales Maß begrenzt, zum anderen haben
die mechanischen Anschläge
AU und AO aber auch den vorteilhaften Effekt, dass bei Anschlag
der Anschlagplatten AP an die Anschläge AU bzw. AO jeweils eine
abrupte Bewegungsänderung
der Rüttelplatte
auftritt, welche zu einer Steigerung von höheren harmonischen Frequenzanteilen
in dem Frequenzspektrum der Rüttelbewegung
sorgt. Diese höheren
Frequenzanteile können
beispielsweise beim Einsatz des Rüttelaktuators als Rütteleinrichtung
in einer Formmaschine zur Herstellung von Betonformsteinen die Verfestigung
des Betongemenges verstärken
und/oder beschleunigen.
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Bei
dem in 18 dargestellten vorteilhaften Einsatz
eines solchen Rüttelaktuators
in einer Formmaschine zur Herstellung von Betonformsteinen ist auf
einem Fundament FU ein schematisch dargestellter Maschinenrahmen
MR einer Formmaschine aufgestellt. Innerhalb des Maschinenrahmens
ist über
mehrere Aktuatormodule AM mit Rüttelaktuatoren
RF auf Fundamentsäulen
UP abgestützt
ein Formrahmen FR angeordnet, welcher bis auf die von den Aktuatormodulen
AM angeregten vertikalen Rüttelschwingungen
als in vertikaler Richtung im wesentlichen ortsfest angesehen werden
kann. In dem Formrahmen FR ist eine Form FO gehalten, wobei die
Form vorteilhafterweise auswechselbar und gegen andere Formen austauschbar
sein kann. Die Form FO enthält
in gebräuchlicher
Weise mehrere Formnester FN, welche nach oben und unten offen sind.
Die unteren Öffnungen
der Formnester können durch
einen vertikal verfahrbaren Rütteltisch
RT mit einem Steinbrett SB oder dgl. als Unterlage verschlossen
und in der verschlossenen Stellung mit Betongemenge gefüllt werden.
In die befüllten
Formnester werden von oben Druckplatten DR, welche über Stempel
ST mit einem im Maschinenrahmen geführt vertikal verfahrbaren Auflastkörper AK
verbunden sind, eingesenkt und drücken auf die obere Fläche des
Betongemenges. Die vertikale Verfahrung des Rütteltisches RT, welcher im
skizzierten Beispiel als Strebenkonstruktion in Leichtbauweise ausgeführt ist,
kann im skizzierten vorteilhaften Beispiel über Hydraulikzylinder SZ und
Kolbenstangen KS, deren untere Enden mit dem Rütteltisch verbunden sind, erfolgen.
Mittels der Hydraulikzylinder SZ kann der Rütteltisch während der Befüllung mit
Betongemenge und während
eines Rüttelvorgangs
gegen die Unterseite der Form verspannt werden. Nach Abschluss des
Rüttelvorgangs
werden in gebräuchlicher
Weise die verfestigten Betonformsteine BS durch die unteren Öffnungen
der Formnester FN hindurch unter Absenkung des Rütteltisches RT mit dem Steinbrett
SB nach unten entformt und können
in der skiz zierten abgesenkten Stellung des Rütteltisches seitlich aus der
Maschine entnommen werden.
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Die
Ausführung
einer Anordnung von Rüttelaktuatormodulen
AM in einer Formmaschine nach 19 unterscheidet
sich von der Ausführung
nach 18 insbesondere dadurch, dass der Formrahmen nicht
allein über
die Aktuatormodule AM, sondern zusätzlich über Gewichtsausgleichskörper BG gegen
das Fundament oder den Maschinenrahmen abgestützt ist. Die Gewichtsausgleichskörper nehmen
einen zumindest überwiegenden
Teil der Gewichtskraft der Baugruppe von Formrahmen, Rütteltisch,
Formeinsatz mit Betongemenge und der Druckkraft der Auflastvorrichtung
auf, so dass die Aktuatormodule wesentlich geringere Kräfte aufbringen müssen oder
bei gleichen Kräften
höhere
Beschleunigungen nach oben bewirken können. Die Gewichtsausgleichskörper können z.B.
als Gummilager oder vorzugsweise wie skizziert als mit Druckluft
beaufschlagbare Luftbalge BG ausgeführt sein. In vorteilhafter
Ausführung
kann vorgesehen sein, den Druck in der Druckluftquelle für die Luftbalge
BG bei höherem
Gewicht der genannten Baugruppe höher vorzugeben als bei geringerem
Gewicht der Baugruppe, wodurch bei Verwendung derselben Druckluftquelle
auch für
die Aktuatormodule vorteilhafterweise automatisch auch höhere Beschleunigungskräfte der
Krafterzeuger RF mit höherer
zu beschleunigender Masse der genannten Baugruppe korreliert sind.
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Die
mehreren Krafterzeuger des beschriebenen Aktuatormoduls sind alle
in gleicher, die Rüttelplatte
RP auf die Deckplatte DP zu bewegender Richtung ausgerichtet. Eine
Rückführung der
Rüttelplatte RP
aus der durch die oberen Anschläge
AO begrenzten oberen Stellung in die in den Abbildungen skizzierte
Ruhestellung kann durch externe Rückstellmechanismen, beispielsweise
allein das Gewicht eines Teils eines Objekts erfolgen. In bevorzugter
Ausführung
erfolgt die Rückstellung
der Rüttelplatte
RP aus der Endstellung mit Anschlag an den oberen Anschlägen AO in
die Ruhestellung mittels weiterer krafterzeugender Elemente, welche
insbesondere in das Aktuatormodul integriert sein können und
wie skizziert in besonders vorteilhafter Ausführung als fluidgefüllte, insbesondere
mit Druckluft gefüllte Hohlkörper LB,
insbesondere nach Art eines Luftbalgs, ausgeführt sein können. Im Gegensatz zu den Krafterzeugern
mit den Membranen ME bewirkt bei einem Luftbalg in der skizzierten
Anordnung die Zuführung
von Druckluft zu einer Erzeugung von Druckkräften, welche Rüttelplatte
RP und Deckplatte DP auseinanderdrücken. Der Luftbalg LB kann
relativ große
Auflageflächen
zu Grundplatte und Deckplatte aufweisen. Die Zuführung von Druckluft zu dem
Luftbalg LG kann über
denselben Druckluftanschluss LI wie die Ventilanordnungen oder wie
skizziert über
einen getrennten Druckluftanschluss HI erfolgen. Der Luftbalg kann
auch in anderer Ausführung
direkt mit der Vorkammer VK in Verbindung stehen. Der Luftbalg LB
ist vorzugsweise mit konstantem Fluiddruck oder allenfalls mit langsam
variierendem Fluiddruck beaufschlagt.
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Bei
dem in 9 in Schrägansicht
und in 10 bis 15 in
verschiedenen anderen Ansichten dargestellten Aktuatormodul UM sind
zur Veranschaulichung von möglichen
Umgestaltungen des in 1 bis 8 vorbeschriebenen
Aktuatormoduls AM einige Konstruktionsmerkmale der vorbeschriebenen
Ausführung
verändert.
Insbesondere ist das in 9 dargestellte Aktuatormodul
als Unwuchtrüttler vorgesehen,
bei welchem ein massereicher Unwuchtkörper KU relativ zum Grundkörper des
Aktuatormoduls oszillierend bewegbar ist. Die Merkmale der verschiedenen
Ausführungen
der Aktuatormodule können,
soweit sich nicht gegenseitig ausschließend, vertauscht und zu weiteren
Ausführungsformen
kombiniert werden.
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Für die oszillierende
Bewegung des Unwuchtkörpers
KU relativ zum Grundkörper
des Aktuatormoduls sind zwei Gruppen von Krafterzeugern nach dem Membrankontraktionsprinzip
vorgesehen, wobei eine erste Gruppe eine Zugkraft zur Beschleunigung
des Unwuchtkörpers
in eine erste Richtung und eine zweite Gruppe von Krafterzeugern
zur Beschleunigung des Unwuchtkörpers
in die entgegen gesetzte Richtung vorgesehen. Die beiden Gruppen sind
im Gegentakt mit Druckluft beaufschlagbar.
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Der
Grundkörper
des Aktuatormoduls enthalte wiederum eine Grundplatte GPU und eine
mit dieser über
Distanzsäulen
DSU fest verbundene Deckplatte DPU, zwischen welchen der Unwuchtkörper KU
beweglich angeordnet sei. Über
zusätzliche zwischen
Grundplatte und Deckplatte angeordnete Führungsstangen FSU und Führungen
FKU kann der Unwuchtkörper
KU quer zu seiner Bewegungsrichtung zentriert sein. Für die Begrenzung
der Bewegung des Unwuchtkörpers
KU zwischen Deckplatte und Grundplatte kann wieder eine Anschlaganordnung
mit oberen Anschlägen
UO an der Deckplatte DPU und unteren Anschlägen UU an der Grundplatte GPU
im Zusammenwirken mit Anschlagplatten APU am Unwuchtkörper KU
vorgesehen sein. Die Krafterzeuger MO der genannten ersten Gruppe
sind mit ersten Endanschlüssen
EA1 fest mit der Deckplatte DPU und mit zweiten Anschlüssen EA2
mit dem Unwuchtkörper
KU verbunden wie aus 12 anschaulich ersichtlich und
dienen zur Bewegung des Unwuchtkörpers
von der Grundplatte GPU weg zur Deckplatte DPU hin. Die Krafterzeuger
MU der genannten zweiten Gruppe sind mit ersten Anschlüssen EA1
fest mit der Grundplatte GPU und mit den abgewandten zweiten Endanschlüssen EA2
mit dem Unwuchtkörper
KU verbunden und dienen zur Bewegung des Unwuchtkörpers von
der Deckplatte DPU weg zu der Grundplatte GPU hin wie aus 13 anschaulich
ersichtlich. Die Krafterzeuger MO der ersten Gruppe sind über einen
ersten Drucklufteinlass I1, eine erste Ventilanordnung VA1 und eine
erste Verbindungsbohrung BKO zwischen Ventilanordnung und Hohlraum
der Krafterzeuger mit Druckluft beaufschlagbar. Über die Verbindungsbohrungen BKO
und Auslassbohrungen A1 kann über
die Ventilanordnung VA1 Druckluft in zeitveränderlicher Steuerung aus den
Hohlräumen
der Krafterzeuger MO abgelassen werden. Die Krafterzeuger MO der
zweiten Gruppe sind in entsprechender Weise über einen zweiten Drucklufteinlass
I2, eine zweite Ventilanordnung VA2 und Verbindungsbohrungen BKU
zeitlich steuerbar mit Druckluft beaufschlagbar. Über die
Verbindungsbohrungen BKU und die Ventilanordnung VA2 kann zeitveränderlich
gesteuert Druckluft aus den Hohlräumen der zweiten Krafterzeuger
MU in die Auslassbohrung A1 abgeleitet werden. Durch Ansteuerung
der Ventilanordnungen VA1, VA2 im Gegentakt ergibt sich eine oszillierende
Bewegung des Unwuchtkörpers
zwischen den Extremstellungen, in welchen die Anschlagplatten APU
an oberen Anschlägen
UO bzw. unteren Anschlägen
UU anliegen. Die oszillierende Bewegung des Unwuchtkörpers bewirkt
eine oszillierende Verlagerung des Schwerpunkts des gesamten Aktuatormoduls.
Eine solche oszillierende Verschiebung des Masseschwerpunkts des
Aktuatormoduls kann als Rüttelanregung
auf ein Objekt übertragen
werden, wofür
der Grundkörper des
Aktuatormoduls mit einem Objekt verbindbar ist. Hierzu ist im skizzierten
Beispiel eine Befestigungsplatte BPU vorgesehen, welche über Abstandshalter VS
mit der Grundplatte BP fest verbunden ist. In dem Raum zwischen
der Befestigungsplatte BPU und der Grundplatte GPU ist die Ventilanordnung
VA2 geschützt
angeordnet. Zur Verbindung der Ventilanordnungen VA1, VA2 können wiederum
Verteilerplatten VP1 bzw. VP2 vorgesehen sein, in welchen die Verbindungsbohrungen
und die Drucklufteinlassbohrungen und Druckluftauslassbohrungen
hergestellt sind.
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In 16 ist
eine weitere Ausführung
eines Rüttelaktuators
unter Verwendung eines Krafterzeugers nach dem Membrankontraktionsprinzip
dargestellt. 17 zeigt einen Querschnitt durch 16 in einer
durch die Längsachse
des Krafterzeugers gehenden Schnittebene. Der Krafterzeuger ist über einen
ersten Endanschluss EA1 mit einer Grundplatte GPK fest verbunden.
Der zweite, über die
Membran ME von dem ersten beabstandete Endanschluss EA2 weist in
diesem Fall keine Vorrichtung für
eine externe Verbindung auf. Vielmehr ist im Inneren des von der
Membran begrenzten Hohlraums eine Schubstange DK angeordnet, welche
zugleich einen das Gasvolumen reduzierenden Füllkörper FK bildet. Die Druckstange
DK mit dem Füllkörper FK
ist fest mit dem zweiten Endanschluss EA2 intern verbunden und durch
den ersten Endanschluss EA1 mit einer Gleitführung KF und einer druckluftdichten
Abdichtung DD hindurchgeführt
und ragt über
die Grundplatte GPK mit einem freien Ende hinaus. An dem freien
Ende der Druckstange ist ein Klopfkörper KK mit vorzugsweise gegenüber der
Druckstange wesentlich verbreiteten Querabmessungen angeordnet.
In dem durch die Membran ME seitlich begrenzten Hohlraum des skizzierten
Aktuators ist eine Druckfeder RR als weiteres Kraftelement zum Aufbringen
einer Rückstellkraft
vorgesehen. Bei Beaufschlagung des Hohlraums des Krafterzeugers über einen
Druckluftanschluss LEK weitet sich die Membran ME seitlich auf und
zieht den zweiten Endanschluss EA2 in Richtung des ersten Endanschlusses EA1,
wodurch sich der Klopfkörper
KK von der Grundplatte GPK weg bewegt und gegen ein Objekt schlagen
kann. Durch den Anschlag des Klopfkörpers KK an einem Objekt werden
in dem Objekt Vibrationen angeregt, welche für verschiedene Einsatzzwecke
dienen können.
Eine Rückstellung
des Klopfkörpers
KK in die in 16 und 17 skizzierte
Ruhestellung erfolgt über
die Druckfeder RR, welche sich an der Stufe zwischen dem schmaleren
Abschnitt der Druckstange DK und dem Füllkörper FK einerseits und in dem
ersten Eingangsanschlusskörper
EA1 andererseits abstützt.
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In 20 ist
eine Rütteleinrichtung
insbesondere zur Verwendung in einer Formmaschine der in 18 oder 19 skizzierten
Art unter Verwendung erfindungsgemäßer Rüttelaktuatoren in Schrägansicht
und in 21 in Seitenansicht mit Blickrichtung
in Längsrichtung
der Schlagleisten und Tragleisten skizziert, wobei die Rütteleinrichtung
die Erzeugung von Rüttelbewegungen durch
die Aktuatormodule AM in der Anordnung nach 18 und 19 ersetzt
und an anderer Stelle angeordnet ist. Die Rütteleinrichtung arbeitet nach
dem Prinzip vertikal schwingender Schlagleisten.
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Rütteleinrichtungen
mit vertikal schwingenden Schlagleisten sind in Formmaschinen zur
Herstellung von Betonformsteinen bekannt und gebräuchlich.
Bei solchen Rütteleinrichtungen
sind mehrere parallel verlaufende und voneinander beabstandete Tragleisten
TL ortsfest auf einem Fundament FU angeordnet. Auf Lücke zu den
Tragleisten sind Schlagleisten angeordnet, welche vorzugsweise untereinander
zu einer einheitlichen Schlagleistenanordnung verbunden sein können. Die
Schlagleisten können
unter Einwirkung einer Rüttelaktuatoranordnung
vertikale Rüttelbewegungen
zwischen einer unteren und einer oberen Position ausführen, wobei
die nach oben weisenden Schlagflächen
SF der Schlagleisten SL in der unteren Position ES2 unterhalb und in
der oberen Position ES1 oberhalb der Auflageflächen TF der Tragleisten TL
liegen. Bei in der unteren Position befindlichen Schlagleisten liegt
ein Steinbrett SB oder eine unter diesem angeordnete Zwischenplatte
auf den Auflageflächen
der Tragleisten auf.
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20 zeigt
eine Schrägansicht
einer Rütteleinrichtung
zur Verwendung in einer Formmaschine, welche nach dem an sich bekannten
Prinzip der Schlagleisten arbeitet. 21 zeigt
eine zugehörige Seitenansicht
mit Blickrichtung in Längsrichtung
der Schlagleisten. Auf einem Fundament sind ortsfest Tragleisten
TL angeordnet und auf Lücke
zu den Tragleisten sind vertikal bewegliche Schlagleisten SL vorgesehen.
Ein solcher Aufbau ist prinzipiell bekannt und bei der sogenannten
Schockvibration in Formmaschinen zur Verdichtung von Betonformsteinen
allgemein gebräuchlich. Über den
Tragleisten und Schlagleisten wird ein Steinbrett, gegebenenfalls unter
Zwischenfügen
einer Zwischenplatte aufgelegt und während eines Rüttelvorgangs
werden die Schlagleisten peri odisch zwischen einer oberen Position
und einer unteren Position bewegt, wobei die oberen Auflageflächen SF
der Schlagleisten in der oberen Position ES1 oberhalb und in der
unteren Position ES2 unterhalb der oberen Auflageflächen TF der
Tragleisten liegen. Bei der Aufwärtsbewegung der
Schlagleisten schlagen diese von unten an das Steinbrett bzw. die
Zwischenplatte und bewirken so kurzfristig eine hohe Beschleunigungskraft
nach oben auf das Steinbrett und das Betongemenge. Bei der nachfolgenden
Bewegung der Schlagleisten nach unten wird die gleichgerichtete
Bewegung der Form mit Betongemenge und Steinbrett beim Anschlag
an die Tragleisten abrupt abgebremst, was wiederum einer hohen Beschleunigungskraft
auf das Betongemenge nach oben gleich kommt. Dieses Prinzip der
Schlagleisten ist an sich bekannt. Die Schlagleisten können untereinander
zu einer zwangsweise einheitlich bewegten Anordnung verbunden sein.
Typischerweise definieren Gummilager GL eine Ausgangsstellung, in
welcher die Schlagleisten geringfügig über die Tragleisten nach oben
hinausragen. Die Gummilager GL gewährleisten zugleich eine im
wesentlichen gleichbleibende Ausrichtung der Schlagleisten in horizontaler
Richtung.
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Bei
der skizzierten Ausführungsform
der Rütteleinrichtung
erfolgt die Vertikalbewegung der Schlagleisten SL mittels Aktuatoranordnungen
zwischen Fundament FU und einer Schlagleistenanordnung mit mehreren
untereinander verbundenen Schlagleisten. Hierfür sind wiederum Luftbalge BZ und
Krafterzeuger RF der beschriebenen Art vorgesehen, wobei die Luftbalge
BZ unter vorzugsweise im wesentlichen gleichbleibendem Druck Kräfte auf
die Schlagleistenanordnung nach oben ausüben und die zeitveränderlich
steuerbar mit Druckluft beaufschlagbaren ersten Krafterzeuger bewirken
bei Zuführung von
Druckluft Kräfte
zwischen Fundament und Schlagleisten nach unten, so dass die Schlagleisten mit
ihren Schlagflächen
als oberen Auflageflächen SF
unter die Auflageflächen
der Tragleisten gezogen werden und das Steinbrett bzw. eine Zwischenplatte auf
den Tragleisten aufliegt. Mit Entlüftung der Krafterzeuger RF
wird die Schlagleistenanordnung durch die Kräfte der Luftbalge BZ nach oben
beschleunigt, schlägt
mit den Schlgflächen
SF gegen das Brett bzw. die Zwischenplatte und hebt diese von den Tragleisten
um ein geringes Maß ab.
Nachfolgend werden wieder die Krafterzeuger RF mit Druckluft beaufschlagt
und ziehen die Tragleisten nach unten, so dass bei der dabei erfolgenden
Abwärtsbewegung das
Steinbrett bzw. Zwischenplatte auf die Tragleisten TL aufschlagen.
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Die
Gummilager GL sind bei einer Anregung der Schlagleisten zu vertikalen
Rüttelbewegungen nicht
zwingend, können
aber eine Ruheposition und eine horizontale Position der Schlagleisten
stabilisieren und die Beschleunigung der Schlagleistenanordnung
durch die Krafterzeuger RF nach oben unterstützen und die Bewegung der Schlagleistenanordnung
nach unten dämpfend
abfangen. Luftbalge BZ und Krafterzeuger RF sind in dem skizzierten
Beispiel über
untere Verbindungsplatten V1 mit dem Fundament und obere Verbindungsplatten
V2 mit der Schlagleistenanordnung verbunden.
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In 22 ist
eine Rütteleinrichtung
nach dem Schlagleistenprinzip mit anderer Anordnung und insbesondere
zu 21 entgegen gesetzter Richtung der Kräfte der
Krafterzeuger RF nach oben und rückstellender
Kräfte
von Luftbalgen nach unten skizziert. Zwischen dem Fundament und
der Schlagleistenanordnung sind mehrere Aktuatormodule AM der in 1 skizzierten
Art mit Krafterzeugern RF und Luftbalgen LB angeordnet, welche mit
einer Verbindungsplatte V3 entsprechend der Grundplatte GP in 1 mit
dem Fundament und mit einer Verbindungsplatte V4, welche auf den
Druckstäben
RS des Aktuatormoduls nach 1 befestigt
sein kann, mit der Schlagleistenanordnung verbunden sind. Die Ruhelage
der Schlagleisten ist in diesem Fall die untere Position der Rüttelbewegung,
welche ohne Druckluftbeaufschlagung der ersten Krafterzeuger RF
unter dem Eigengewicht der Schlagleistenanordnung und dem Druck
der Luftbalge LB eingenommen wird.
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Ohne
Beaufschlagung der Krafterzeuger, sind die Rüttelplatten RP der Aktuatormodule
und damit die über
die Druckstäbe
mit diesen verbundenen Verbindungsplatten V4 über die Gewichtskraft der Schlagleistenanordnung
und gegebenenfalls über die
nach unten gerichtete Kraft der mit Druckluft beaufschlagten Luftbalge
in einer unteren Position. Werden die Krafterzeuger mit Druckluft
beaufschlagt, so werden die Verbindungsplatten V4 und mit diesen die
Schlagleisten aus der unteren Position nach oben beschleunigt und
die Schlagleisten SL schlagen mit ihren nach oben weisenden Schlagflächen SF
gegen die auf den Tragleisten TL aufliegende Zwischenplatte ZP und
heben diese von den Tragleisten ab. Dabei wirkt kurzfristig eine
hohe Beschleunigung auf die Zwischenplatte sowie das Steinbrett
und das Gemenge in den Formnestern FN der Form FO. Nach Entlüften der
Krafterzeuger wird die Form FO mit Steinbrett und Zwischenplatte
unter der eigenen Gewichtskraft sowie den verschiedenen in der Formmaschine
nach unten wirkenden Kräften
einschließlich der
Kräfte
der Luftbalge LB nach unten beschleunigt. Bei der Abwärtsbewegung
schlägt
die Zwischenplatte auf die Auflageflächen TF der ortsfesten Tragleisten
auf, was als eine abrupte Verzögerung
der Abwärtsbewegung
einer Beschleunigungskraft auf das Betongemenge nach oben gleich
kommt. Vorteilhafterweise treten sowohl beim Aufschlagen der Schlagleisten
von unten gegen die Zwischenplatte als auch beim Aufschlagen der
Zwischenplatte bei der Abwärtsbewegung
auf die Tragleisten gegenüber
der Schlagfrequenz als Grundfrequenz der Rüttelbewegung höhere Frequenzanteile
auf, welche sich vorteilhaft auf die Verdichtung des Betongemenges
auswirken.
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Die
Kräfte
der Krafterzeuger RF und der Luftbalge LB wirken nicht direkt zwischen
Fundament und Schlagleistenanordnung bzw. Verbindungsplatten V3 zum
Fundament und Verbindungsplatten V4 zur Schlagleistenanordnung,
sondern indirekt über Deckplatten
DP und Rüttelplatten
RP.
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Die
Anordnung der druckluftbeaufschlagbaren Krafterzeuger in der skizzierten
Anordnung ermöglicht
vorteilhafterweise eine hohe Variabilität der Grundfrequenz der Rütteleinrichtung
durch Veränderung
der Zeitintervalle zwischen aufeinander folgenden Beaufschlagungen
der Krafterzeuger mit Druckluft. Durch Dauer der Beaufschlagung
der Krafterzeuger mit Druckluft und/oder durch Variation des Drucks
und/oder durch gegebenenfalls veränderliche Strömungswiderstände in den
Druckluftzuleitungen kann die Intensität der Schläge und/oder das Maß des Abhebens
der Zwischenplatte von den Tragleisten beeinflusst und insbesondere
an unterschiedliche Einsatzparameter, wie Größe der Form und/oder Zusammensetzung
des Betongemenges in den Formnestern FN angepasst werden.
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Die
Luftbalge LB, welche die Verbindungsplatte V4 und mit dieser die
Schlagleisten nach unten ziehen, ist für diese Anwendung nicht zwingend.
Die Schlagleisten werden auch durch ihr Eigengewicht und durch die
innerhalb der Formmaschine wirkenden Druckkräfte zuverlässig nach unten gedrückt. Die
Luftbalge gewährleisten
aber eine definierte Ausgangsposition der Schlagleistenanordnung
vor jeder erneuten Beaufschlagung der Krafterzeuger mit Druckluft.
Die vertikale Schwingweite kann bei dieser Anordnung der Aktuatormodule
größer sein
als das zu 2 beschriebene Bewegungsmaß ZR.
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In 23 ist
eine Rütteltischanordnung
mit erfindungsgemäßen Schwingungsaktuatoranordnungen
skizziert, wobei eine über
einem Fundament FU angeordnete Rütteltischplatte über mehrere
Aktuatoranordnungen zwischen Fundament und Unterseite der Rütteltischplatte
zu Rüttelschwingungen
anregbar ist. Die Rütteltischanordnung
nach 23 kann beispielsweise wiederum in einer Formmaschine
zur Herstellung von Betonformsteinen eingesetzt sein, kann aber
auch für
andere Einsatzfälle
vorteilhaft verwendbar sein. In der Anordnung nach 23, welche
in 24 in Seitenansicht dargestellt ist, sind wiederum
druckluftbetätigte
Krafterzeuger RF der beschriebenen Art mit längskontrahierender Membran
einerseits und druckluftbeaufschlagte Luftbalge BZ andererseits
kombiniert eingesetzt. In der skizzierten Anordnung üben die
Luftbalge BZ eine nach oben gerichtete Kraft auf die Tischplatte
aus. Die Luftbalge BZ sind vorzugsweise mit im wesentlichen zeitlich
konstantem Druck beaufschlagt. Mit den durch die Luftbalge ausgeübten Kräfte wird
die Tischplatte von dem Fundament abgehoben. Für die Begrenzung der Bewegung
der Tischplatte TP nach oben kann ein nicht mit eingezeichneter
Anschlag zwischen der Tischplatte und dem Fundament oder der Tischplatte
und einem externen Rahmen vorgesehen sein.
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Bei
Beaufschlagung der Krafterzeuger RF mit Druckluft üben diese
entgegen den Kräften
der Luftbalge nach unten gerichtete Vertikalkräfte auf die Tischplatte TP
aus und ziehen diese entgegen den Kräften der Luftbalge nach unten.
Die Bewegung der Tischplatte nach unten ist vorteilhafterweise durch Anschläge zwischen
Tischplatte und Fundament begrenzt, wofür beispielsweise an nach oben
der Unterseite der Tischplatte zuweisenden Flächen des Fundaments FU Anschlagplatten
PP vorgesehen sein können.
Die Bewegung der Tischplatte TP kann auch ohne Anschlag nach oben
und/oder nach unten vorgenommen werden, wofür dann vorteilhafterweise Wegsensoren
oder Positionssensoren für
die vertikale Position der Tischplatte TP relativ zum Fundament vorgesehen
sind. Eine Bewegungssteuerung kann über die zeitveränderliche
Beaufschlagung der Krafterzeuger RF über eine Steuereinrichtung
unter Verwendung der Sensorsignale erfolgen.
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In 25 ist
eine weitere vorteilhafte Rütteltischanordnung
skizziert, bei welcher eine Rütteltischplatte
TP über
Gummilager GP auf einem Fundament FU angeordnet ist. Mit der Tischplatte
verbunden, vorzugsweise an deren Unterseite, sind Aktuatormodule
mit vertikal oszillierend bewegbaren Unwuchtmassen, wie beispielsweise
anhand der 9 bis 15 beschrieben. Über die
Gummilager GP ist die Tischplatte relativ zum Fundament in begrenztem
Maße beweglich
gelagert. Bei Anregung der Aktuatormodule UM und vertikal oszillierender Bewegung
der Unwuchtmassen in den Aktuatormodulen wird die Tischplatte TP
mit den Gehäusen
der Aktuatormodule UM zu Schwingungen angeregt. Durch die variable
Steuerbarkeit der Aktuatormodule können vielfältige Schwingungsformen, auch
unsymmetrische Schwingungsformen, realisiert werden. Bei innerhalb
der Aktuatormodule vorhandenen Bewegungsanschlägen für die Unwuchtmassen können auch
auf einfache Weise höhere
Frequenzen als die Grundschwingung der oszillierenden Bewegung der Unwuchtmassen
für die
Bewegung der Tischplatte TP erzeugt werden.
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In 26 ist
ein weiteres vorteilhaftes Beispiel einer Anwendung einer erfindungsgemäßen Rüttelaktuatoranordnung
in einer Testeinrichtung für Fahrzeuge
skizziert. Ein Fahrzeug FZ ist hierfür, vorzugsweise ohne Räder, mit
den Naben NA aller vier Radanschlüsse über Verbindungselemente VF
mit Schwingungsaktuatoranordnungen AF der beschriebenen Art verbunden.
Die Schwingungsaktuatoranordnungen AF stützen sich auf einem als ortsfest
angesehenen Fundament FU ab. Die Verwendung der beschriebenen Krafterzeuger
mit der längskontrahierenden
Membran in den Schwingungsaktuatormodulen AF ermöglichst auf besonders vorteilhafte
Weise in Verbindung mit der Aufhängung
des Fahrzeugs an den Radanschlüssen
eine realitätsnahe
Simulation von Fahrsituationen, wobei die Verwendung der beschriebenen
Krafterzeuger auf besonders günstige Weise
die Anwendung hoher Kräfte über einen
weiten Frequenzbereich ermöglicht
und die Aufhängung an
den Radnaben nahezu belie bige gleichförmige Bewegungen oder drehende
Bewegungen um die Hauptachsen des Fahrzeugs, auch kombiniert, oder auch
Verwindungen des Fahrzeugs darstellen kann. Die Anwendung der beschriebenen
Krafterzeuger in einer Testeinrichtung nach 26 ist
insbesondere auch vorteilhaft ohne die spezielle Ausführung der Aktuatormodule
AF nach Art der beschriebenen Ausführungsbeispiele.
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Die
vorstehend und die in den Ansprüchen angegebenen
sowie die den Abbildungen entnehmbaren Merkmale sind sowohl einzeln
als auch in verschiedener Kombination vorteilhaft realisierbar.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern im Rahmen fachmännischen
Könnens
in mancherlei Weise abwandelbar. Insbesondere können die einzelnen Konstruktionsmerkmale
der verschiedenen Ausführungsbeispiele
untereinander austauschbar sein, beispielsweise die Art der Erzeugung
von Gegenkräften gegen
die Zugkräfte
von den Krafterzeugern nach dem Membrankontraktionsprinzip, die
Arten der Druckluftzuführung
und -abführung,
der Aufbau des Grundkörpers
eines Aktuatormoduls, die Art der Kraftübertragung, die Kraftrüttlung oder
die Unwuchtrüttlung
usw.