DE102008040111A1

DE102008040111A1 - Schüttelvorrichtung

Info

Publication number: DE102008040111A1
Application number: DE102008040111A
Authority: DE
Inventors: Christoph Link; Elmer Dr. Weisshuhn
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2009-11-19
Also published as: CN102027168A; EP2286025A1; ATE526449T1; EP2286025B1; WO2009138491A1; CN102027168B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schüttelvorrichtung (10) zum Hin- und Herbewegen eines Körpers (12) entlang einer Achse (14) desselben, insbesondere einer Walze einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn. Bei dieser Schüttelvorrichtung ist der Körper (12) zur Bildung eines Schwingungssystems federelastisch mit einer Gegenmasse (16) gekoppelt und es sind Mittel (18) vorgesehen, um das den Körper (12) sowie die Gegenmasse (16) umfassende Schwingungssystem bei dessen Resonanzfrequenz anzutreiben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schüttelvorrichtung zum Hin- und Herbewegen eines Körpers entlang einer Achse desselben, insbesondere einer Walze einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn. Bei der Faserstoffbahn kann es sich insbesondere um eine Papier- oder Kartonbahn handeln.
Bei derartigen Schüttelvorrichtungen kann es dazu kommen, dass Reaktionskräfte in das Fundament eingeleitet werden. Ein weiteres Problem besteht darin, dass sich ein relativ hoher Energieverbrauch ergeben kann.
Aus der DE-PS 681 896 ist bereits eine Schüttelvorrichtung für Langsiebpapiermaschinen bekannt, bei der der Siebtisch mit einem Ausgleichsgewicht elastisch verbunden ist, wodurch ein zwei in Resonanz stehende Massen umfassendes Schwingsystem gebildet wird.
Bei einer aus der WO 98/35094 A1 bekannten Schüttelvorrichtung ist der betreffende Körper mit zwei Exzenterantrieben gekoppelt, deren Exzenterlagen zur Einstellung des Hubs der Körperbewegung gegeneinander verstellbar sind. Eine vergleichbare Schüttelvorrichtung ist auch in der EP 1 624 102 B beschrieben.
Aus der EP 0 635 601 A1 ist ein Schüttelbock zum Schütteln von schweren Walzen einer Papiermaschine bekannt, bei der ein Schwingungsmotor über ein Verbindungselement mit der zu schüttelnden Masse verbunden ist, das in Richtung der Zwangsbewegung kontrollierbar, längenveränderbar und insbesondere federelastisch verformbar ist.
In der EP 0 500 765 B1 ist ein Resonanzschwinger beschrieben, der einen aktiven Schwingerteil umfasst, der unter Bildung eines Koppelschwingers mit einem passiven Schwingerteil größerer Länge in Berührung steht, der die Resonanzfrequenz hauptsächlich bestimmt und aus einer in einem Resonanzbehälter enthaltenden Flüssigkeitssäule besteht, deren Menge zur Änderung der Resonanzfrequenz durch einen verstellbaren Teil kontinuierlich veränderbar ist.
Bei einem in dem DE-GBM 1 982 687 beschriebenen Resonanzschwinger sind zur Veränderung der Schwingweite neben Energie speichernden Resonanzfedern ein oder mehrere Dampfervorrichtungen vorgesehen, deren Dampferglieder eine veränderbare Dämpfung ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schüttelvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen. Dabei soll auf einfache und zuverlässige Art und Weise insbesondere im Wesentlichen ausgeschlossen sein, dass Reaktionskräfte in das Fundament eingeleitet werden. Zudem soll der Energieverbrauch auf ein Minimum reduziert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Es wird also eine Schüttelvorrichtung zum Hin- und Herbewegen eines Körpers entlang einer Achse desselben, insbesondere einer Walze einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung von Faserstoffbahn, angegeben, bei der der Körper zur Bildung eines Schwingungssystems federelastisch mit einer Gegenmasse gekoppelt ist. Zudem sind Mittel vorgesehen, um das den Körper sowie die Gegenmasse umfassende Schwingungssystem bei dessen Resonanzfrequenz anzutreiben. Ein in der Praxis sinnvoller Bereich für die Resonanzfrequenz kann zwischen 3 und 20 Hz, insbesondere zwischen 5 und 10 Hz liegen.
Aufgrund dieser Ausbildung wird unter anderem erreicht, dass keine den Prozess störenden Reaktionskräfte in das Fundament eingeleitet werden. Zudem ist der Energieverbrauch für den Antrieb der Schüttelvorrichtung deutlich reduziert.
Mit dem Körper bzw. der Walze, gegebenenfalls mitsamt Kolbenstange, einerseits und der Gegenmasse andererseits ergibt sich eine Art Resonanzschwinger mit zwei Massen.
Bevorzugt ist eine mit der Körperachse ausgerichtete hydraulische Zylinder/Kolben-Einheit vorgesehen, deren Kolben mit dem Körper gekoppelt und deren Zylinder zur Bildung der schwingenden Gegenmasse entlang der Körperachse beweglich gelagert ist, wobei der Körper über die beiderseits des Kolbens vorgesehenen eingeschlossenen Volumina der insbesondere gleichgängigen Zylinder/Kolben-Einheit federelastisch, beispielsweise hydraulisch, mit der den Zylinder umfassenden Gegenmasse gekoppelt ist.
Die beiden federelastisch miteinander gekoppelten Massen können in dem gebildeten Schwingungssystem gegeneinander schwingen. Dabei sind aus Praxisgründen bevorzugt gleiche oder etwa gleiche Massen vorgesehen. Die beiden federelastisch miteinander gekoppelten Massen können jedoch auch in einem gegenseitigen Verhältnis von 3:1 bis 1:3 liegen.
Der Zylinder der Zylinder/Kolben-Einheit umfasst zweckmäßigerweise eine die Masse erhöhende Ummantelung, insbesondere eine Betonummantelung. Dabei kann der Zylinder mit dem Ummantelungsmaterial, vorzugsweise Beton, umgossen sein.
Die die federelastische Kopplung bewirkenden Justierfedern können also insbesondere als reine Ölfedern durch die eingeschlossenen Volumina in einem insbesondere gleichgängigen Hydraulikzylinder realisiert sein.
Wie bereits erwähnt, wird der hydraulische Schwinger bevorzugt in der Eigen- oder Resonanzfrequenz betrieben.
Die Antriebsmittel der Schüttelvorrichtung umfassen vorteilhafterweise Mittel zur zyklischen Druckversorgung der Zylinder/Kolben-Einheit. Dabei können die Antriebsmittel der Schüttelvorrichtung insbesondere ein Servoventil umfassen.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung ist die Zylinder/Kolben-Einheit über die Antriebsmittel der Schüttelvorrichtung so beaufschlagbar, dass durch Dämpfung und/oder Reibung bedingte Energieverluste durch eine entsprechende Druckerhöhung insbesondere beim Druckmaximum im Umkehrpunkt wieder ausgeglichen werden. Die damit verbundene Volumenvergrößerung kann zum Beispiel nach einer halben Weglänge (π), das heißt bei dem Druck Null im Umkehrpunkt wieder ausgeglichen werden.
Die zyklische Druckversorgung kann insbesondere über das Servoventil erfolgen.
Die Antriebsmittel der Schüttelvorrichtung umfassen bevorzugt eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, wobei diese insbesondere zur Ansteuerung des Servoventils vorgesehen sein kann.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn die Antriebsmittel der Schüttelvorrichtung Wegsensoren zur Erfassung des Hubs des Körpers und/oder des Hubs der Gegenmasse umfassen. Die betreffenden Wegsignale können dann der Steuer- und/oder Regeleinrichtung zugeführt werden.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn die insbesondere zur Ansteuerung des Servoventils vorgesehene Steuer- und/oder Regeleinrichtung so ausgeführt ist, dass zur automatischen Ermittlung der Resonanzfrequenz des Schwingungssystems die Erregerfrequenz, mit der das Schwingungssystem beaufschlagt wird, ausgehend von einer vorgebbaren Frequenz in definierten Schritten nach oben und/oder nach unten variiert wird, bis die Summe der Hübe des Körpers und der Gegenmasse ein Maximum erreicht hat. Dabei kann die vorgegebene, zum Beispiel rechnerische Frequenz insbesondere in kleinen Schritten variiert werden.
Weiterhin kann die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems permanent oder in zeitlichen Abständen durch eine minimalste Variation (+/–) der vorgebbaren Frequenz und damit eine verbundene Gesamthubveränderung auf Veränderungen überprüfbar sein. Hierbei ist die vorgebbare Frequenz bevorzugt den sich ändernden Gegebenheiten, wie beispielsweise Temperatur oder Reibungsverhältnisse, adaptiv anpassbar.
Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann insbesondere auch so ausgeführt sein, dass bei der Variation der Erregerfrequenz der Stellweg und die Stellzeit des Servoventils konstant gehalten werden.
Damit kann dann automatisch die genaue Resonanzfrequenz gefunden werden.
Gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausführungsform ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung so ausgeführt, dass nach erfolgter Ermittlung der Resonanzfrequenz des Schwingungssystems der Hub der Gegenmasse durch das bevorzugt am Umkehrpunkt bzw. im Umkehrbereich der Zylinder/Kolben-Einheit zugespeiste Volumen definiert wird. Dabei kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung insbesondere so ausgeführt sein, dass der Zylinder/Kolben-Einheit ein einer jeweiligen Hubsollwertvorgabe entsprechendes Volumen zugespeist wird.
Ist also die genaue Resonanzfrequenz über die Steuer- und/oder Regeleinrichtung aufgefunden, wird der Hub durch das bevorzugt am Umkehrpunkt bzw. im Umkehrbereich zugespeiste Volumen definiert. Von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung wird die Menge entsprechend der Hubsollwertvorgabe eingestellt.
Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn die Steuer- und/oder Regeleinrichtung so ausgeführt ist, dass die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems zur Einstellung der Schüttelfrequenz über ein Zu- bzw. Abschalten bevorzugt von gleichen Volumina auf den beiden Kolbenseiten der Zylinder/Kolben-Einheit variierbar ist.
Die Variation der Eigenfrequenz kann also durch Zu- bzw. Abschalten von vorzugsweise gleichen Volumina auf beiden Kolbenseiten stattfinden (Vier-Zweiwegeventil). So kann schrittweise die Schüttelfrequenz eingestellt werden.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform sind die Volumina auf den beiden Kolbenseiten der Zylinder/Kolben-Einheit über parallel verfahrbare Hydraulikzylinder stufenlos variierbar. Insbesondere werden dabei beide Volumina der beiden Hydraulikzylinder gleichzeitig um gleiche Beträge verstellt.
Die Gegenmasse kann über zwei einstellbare Justierfedern in oder etwa in der Mitte des Gesamthubs gehalten werden.
Wird ein leckagefreies Ölsystem vorausgesetzt, kann die Verlustenergie auch auf anderem Weg zugeführt werden. So können beispielsweise der die eine Masse bildende Körper oder die Gegenmasse von außen zur Oszillation angeregt werden („Anschieben”). Dazu können beispielsweise so genannte mechanische Shaker, Hydraulikzylinder und/oder Elektromagnete eingesetzt werden. In diesem Fall entfällt die Ansteuerung über das Servoventil. Das beschriebene Verfahren zur automatischen Ermittlung der Resonanzfrequenz kann dabei ebenfalls angewendet werden.
Bei einem leckagebehafteten Ölsystem muss die Leckagemenge durch eine Nachdosierung ersetzt werden, damit die eingeschlossenen Volumina etwa konstant gehalten werden. Eine Leckage wird erkannt, wenn bei gleicher zugeführter Verlustenergie die Summe der Hübe des Körpers und der Gegenmasse kleiner wird und/oder die Resonanzfrequenz abfällt.
Prinzipiell lassen sich die hydraulischen Justierfedern durch Justierfedern beliebiger Art ersetzen. Was die Verlustenergie betrifft, so kann diese beispielsweise durch Anschieben kompensiert werden. Für eine definierte Frequenz kann so ein mechanisches System mit Justierfedern realisiert werden. Durch Zu- und Abschalten weiterer Justierfedern sind Frequenzsprünge realisierbar.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung; in dieser zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung;
2 ein Diagramm, in dem für eine beispielhafte Ausführungsform des hydraulischen Resonanzschwingers der Schüttelvorrichtung gemäß 1 der Zylinderdruck sowie das Totvolumen über der Frequenz angegeben sind; und
3 ein Diagramm, in dem für eine weitere beispielhafte Ausführungsform des hydraulischen Resonanzschwingers der Zylinderdruck sowie das Totvolumen über der Frequenz angegeben sind.
1 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schüttelvorrichtung 10 zum Hin- und Herbewegen eines eine Masse m₁ aufweisenden Körpers 12 entlang einer Achse 14 desselben. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem Körper 12 beispielsweise um eine Walze einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn. Die Achse 14 ist im vorliegenden Fall die Walzenachse.
Der Körper 12 ist zur Bildung eines Schwingungssystems federelastisch mit einer aufweisenden Gegenmasse 16 gekoppelt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Massen des Körpers 12 und des Kolbens 22 einerseits und der Gegenmasse 16 andererseits zumindest im Wesentlichen gleich groß, also m₁≈ m₂.
Zudem sind Mittel 18 vorgesehen, um das den Körper 12 samt Kolben 22 sowie die Gegenmasse 16 umfassende Schwingungssystem bei dessen Resonanzfrequenz anzutreiben.
Dabei ist eine mit der Körperachse 14 ausgerichtete hydraulische Zylinder/Kolben-Einheit 20 vorgesehen, deren Kolben 22 mit dem Körper 12 spielfrei und mechanisch gekoppelt und deren Zylinder 24 zur Bildung der schwingenden Gegenmasse 16 entlang der Körperachse 14 beweglich gelagert ist. Dabei ist der Körper 12 über die beiderseits des Kolbens 22 vorgesehenen eingeschlossenen Volumina V_L, V_R der vorzugsweise gleichgängigen Zylinder/Kolben-Einheit 20 federelastisch mit der den Zylinder 24 umfassenden Gegenmasse 16 gekoppelt. Der Zylinder 24 der Zylinder/Kolben-Einheit 20 kann eine die Masse erhöhende Ummantelung, insbesondere Betonummantelung, umfassen. Dabei kann der Zylinder 24 mit dem Ummantelungsmaterial, vorzugsweise Beton, umgossen sein.
Die Antriebsmittel 18 der Schüttelvorrichtung können insbesondere Mittel zur zyklischen Druckversorgung der Zylinder/Kolben-Einheit 20 umfassen.
Dabei können die Antriebsmittel 18 der Schüttelvorrichtung insbesondere zur zyklischen Druckversorgung der Zylinder/Kolben-Einheit 20 ein Servoventil 26 umfassen.
Die Zylinder/Kolben-Einheit 20 ist über die Antriebsmittel 18 der Schüttelvorrichtung insbesondere so beaufschlagbar, dass durch Dämpfung und/oder Reibung bedingte Energieverluste durch eine entsprechende Druckerhöhung insbesondere beim Druckmaximum im Umkehrpunkt wieder ausgeglichen werden. Die damit verbundene Volumenvergrößerung kann nach etwa einer halben Wellenlänge (π), das heißt bei einem Druck Null im Umkehrpunkt wieder ausgeglichen werden.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die zyklische Druckversorgung vorzugsweise über das Servoventil 26.
Insbesondere zur Ansteuerung dieses Servoventils 26 können die Antriebsmittel 18 der Schüttelvorrichtung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 28 umfassen.
Zudem können die Antriebsmittel 18 der Schüttelvorrichtung Wegsensoren 30, 32 zur Erfassung des Hubs des Körpers 12 und/oder des Hubs der Gegenmasse 16 aufweisen.
Auch kann die insbesondere zur Ansteuerung des Servoventils 26 vorgesehen Steuer- und/oder Regeleinrichtung 28 so ausgeführt sein, dass zur automatischen Ermittlung der Resonanzfrequenz des Schwingungssystems die Erregerfrequenz, mit der das Schwingungssystem beaufschlagt wird, ausgehend von einer vorgebbaren Frequenz f in definierten kleinen Schritten nach oben und/oder nach unten variiert wird, bis die Summe der Hübe des Körpers und der Gegenmasse ein Maximum erreicht hat.
Ferner kann die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems permanent oder in zeitlichen Abständen durch eine minimalste Variation (+/–) der Vorgebbaren Frequenz f und damit eine verbundene Gesamthubveränderung auf Veränderungen überprüfbar sein. Hierbei ist die vorgebbare Frequenz f den sich ändernden Gegebenheiten, wie beispielsweise Temperatur oder Reibungsverhältnisse, adaptiv anpassbar.
Dabei kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 28 insbesondere auch so ausgeführt sein, dass bei der Variation der Erregerfrequenz der Stellweg und die Stellzeit des Servoventils 26 konstant gehalten werden.
Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 28 kann insbesondere auch so ausgeführt sein, dass nach erfolgter Ermittlung der Resonanzfrequenz des Schwingungssystems der Hub der Gegenmasse 16 durch das bevorzugt am Umkehrpunkt der Zylinder/Kolben-Einheit 20 zugespeiste Volumen definiert wird.
Es ist insbesondere auch eine solche Ausführung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 28 denkbar, bei der der Zylinder/Kolben-Einheit 20 ein einer jeweiligen Hubsollwertvorgabe s entsprechendes Volumen zugespeist wird.
Überdies kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 28 insbesondere auch so ausgeführt sein, dass die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems zur Einstellung der Schüttelfrequenz über ein Zu- bzw. Abschalten von gleichen Volumina auf den beiden Kolbenseiten der Zylinder/Kolben-Einheit 20 variierbar ist.
Grundsätzlich können die Volumina auch durch parallel verfahrbare Hydraulikzylinder stufenlos variiert werden. Insbesondere werden dabei beide Volumina der beiden Hydraulikzylinder gleichzeitig um gleiche Beträge verstellt.
Die Gegenmasse 16 kann über zwei einstellbare Justierfedern 34, 36 in oder etwa in der Mitte des Gesamthubs gehalten werden.
Wird ein leckagefreies Ölsystem vorausgesetzt, kann die zur Kompensation der Verlustenergie dienende Energie auch auf andere Art zugeführt werden. So kann beispielsweise die den Körper 12 umfassende Masse oder die Gegenmasse 16 von außen zur Oszillation angeregt werden (Anschieben). Es sind beispielsweise auch so genannte mechanische Shaker, Hydraulikzylinder, Elektromagnete und/oder dergleichen denkbar. Die Ansteuerung über das Servoventil 26 entfällt in diesem Fall. Das beschriebene Verfahren zur automatischen Ermittlung der Resonanzfrequenz kann dabei ebenfalls angewendet werden.
Bei einem leckagebehafteten Ölsystem muss die Leckagemenge durch eine Nachdosierung ersetzt werden, damit die eingeschlossenen Volumina etwa konstant gehalten werden. Eine Leckage wird erkannt, wenn bei gleicher zugeführter Verlustenergie die Summe der Hübe des Körpers 12 und der Gegenmasse 16 kleiner wird und/oder die Resonanzfrequenz abfällt.
Prinzipiell lassen sich die hydraulischen Justierfedern durch Justierfedern beliebiger Art ersetzen. Was die Verlustenergie angeht, so kann die zur Kompensation erforderliche Energie beispielsweise durch Anschieben in das System eingebracht werden. Für eine definierte Frequenz f kann so ein mechanisches System mit Justierfedern realisiert werden. Durch Zuschalten von weiteren Justierfedern sind Frequenzsprünge realisierbar.
In dem Diagramm gemäß 2 sind für eine beispielhafte Ausführungsform des beispielsweise in der 1 wiedergegebenen hydraulischen Resonanzschwingers der Zylinderdruck sowie das Totvolumen über der Frequenz angegeben. Dabei ist die vorliegende Ausführungsform durch die folgenden Werte definiert:

Masse des hier beispielsweise durch eine Walze gebildeten Körpers 12 3000 kg

Gegenmasse 16 3000 kg, z. B. Beton, D = 1,4 m × 1 m

Walzenhub 20 mm

Wirksame Kolbenfläche 0,006 m²
In dem Diagramm gemäß 3 sind für eine weitere beispielhafte Ausführungsform des hydraulischen Resonanzschwingers der Zylinderdruck sowie das Totvolumen über der Frequenz angegeben. Dabei ist die vorliegende Ausführungsform durch die folgenden Werte definiert:

Masse des hier beispielsweise durch eine Walze gebildeten Körpers 12 3000 kg

Gegenmasse 16 3000 kg, z. B. Beton, D = 1,4 m × 1 m

Walzenhub 10 mm

Wirksame Kolbenfläche 0,0123 m²
Es werden also zwei gegeneinander schwingende Massen, nämlich insbesondere der Körper 12 und die Gegenmasse 16, über beispielsweise hydraulische Federn gekoppelt, wobei bevorzugt gleiche Massen vorgesehen sind. Bei dem Körper 12 kann es sich beispielsweise um eine Walze handeln, während die Gegenmasse 16 beispielsweise einen mit Beton umgossenen Hydraulikzylinder umfassen kann. Die Federn sind zum Beispiel als reine Ölfedern, das heißt durch die eingeschlossene Volumina im gleichgängigen Hydraulikzylinder realisiert. Der hydraulische Schwinger soll stets in der Resonanz- bzw. Eigenfrequenz betrieben werden. Energieverluste durch Dämpfung und Reibung werden durch Druckerhöhung zum Beispiel bei dem Druckmaximum im Umkehrpunkt ausgeglichen. Die damit verbundene Volumenvergrößerung wird etwa nach einer halben Wellenlänge (π), das heißt bei dem Druck Null im Umkehrpunkt, wieder ausgeglichen. Der Hub Sm₁, Sm₂ (vgl. 1) der beiden Massen 12, 16 wird über Wegsensoren 30, 32 erfasst. Die Ansteuerung des Servoventils 26 erfolgt über eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 28. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung variiert die vorgegebene (rechnerische) Frequenz f in kleinen Schritten (+/–), bis bei der Summe der beiden Hübe Sm₁ und Sm₂ oder der beiden Zylinderdrücke ein Maximum erkannt wird, wobei zum Beispiel der Stellweg und die Stellzeit des Servoventils 26 konstant gehalten werden. Damit wird automatisch die genaue Resonanzfrequenz ermittelt.
Ist die genaue Resonanzfrequenz von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 28 ermittelt, wird der Hub durch das bevorzugt am Umkehrpunkt zugespeiste Volumen definiert. Von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 28 wird die Menge entsprechend der Hubsollwertvorgabe s eingestellt. Die Variation der Eigenfrequenz findet durch Zu- bzw. Abschalten von gleichen Volumina V_R und V_L auf beiden Kolbenseiten statt (Vier-Zweiwegeventil). So kann schrittweise die Schüttelfrequenz eingestellt werden. Alternativ dazu können die Volumina durch parallel verfahrbare Hydraulikzylinder stufenlos variiert werden.

10: Schüttelvorrichtung
12: Körper
14: Körperachse
16: Gegenmasse
18: Antriebsmittel
20: Zylinder/Kolben-Einheit
22: Kolben
24: Zylinder
26: Servoventil
28: Steuer- und/oder Regeleinrichtung
30: Wegsensor
32: Wegsensor
34: Justierfeder
36: Justierfeder
f: Frequenzvorgabe
m₁: Masse des Körpers
m₂: Masse des Gegenkörpers
p_L: Druckverlauf, links
p_R: Druckverlauf, rechts
R: Servoventil
s: Hubsollwertvorgabe
s_m1: Hub des Körpers [graphisch]
s_m2: Hub der Gegenmasse [grapisch]
t: Zeit
V_L: Volumen, links
V_L1: Zusatzvolumen, links
V_R: Volumen, rechts
V_R1: Zusatzvolumen, rechts
W: Wegeventil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 681896 [0003]
- WO 98/35094 A1 [0004]
- EP 1624102 B [0004]
- EP 0635601 A1 [0005]
- EP 0500765 B1 [0006]
- DE 1982687 [0007]

Claims

Schüttelvorrichtung (10) zum Hin- und Herbewegen eines Körpers (12) entlang einer Achse (14) desselben, insbesondere einer Walze einer Maschine zur Herstellung und/oder Behandlung einer Faserstoffbahn, bei der der Körper (12) zur Bildung eines Schwingungssystems federelastisch mit einer Gegenmasse (16) gekoppelt ist und Mittel (18) vorgesehen sind, um das den Körper (12) sowie die Gegenmasse (16) umfassende Schwingungssystem bei dessen Resonanzfrequenz anzutreiben.
Schüttelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Körperachse (14) ausgerichtete hydraulische Zylinder/Kolben-Einheit (20) vorgesehen ist, deren Kolben (22) mit dem Körper (12) gekoppelt und deren Zylinder (24) zur Bildung der schwingenden Gegenmasse (16) entlang der Körperachse (14) beweglich gelagert ist, wobei der Körper (12) über die beiderseits des Kolbens (22) vorgesehenen eingeschlossenen Volumina (V_L, V_R) der insbesondere gleichgängigen Zylinder/Kolben-Einheit (20) federelastisch mit der den Zylinder (24) umfassenden Gegenmasse (16) gekoppelt ist.
Schüttelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (24) der Zylinder/Kolben-Einheit (20) eine die Masse erhöhende Ummantelung, insbesondere Betonummantelung, umfasst.
Schüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (18) Mittel zur zyklischen Druckversorgung der Zylinder/Kolben-Einheit (20) umfassen.
Schüttelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (18) insbesondere zur zyklischen Druckversorgung der Zylinder/Kolben-Einheit (20) ein Servoventil (26) umfassen.
Schüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder/Kolben-Einheit (20) über die Antriebsmittel (18) so beaufschlagbar ist, dass durch Dämpfung und/oder Reibung bedingte Energieverluste durch eine entsprechende Druckerhöhung insbesondere beim Druckmaximum im Umkehrpunkt wieder ausgeglichen werden.
Schüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (18) insbesondere zur Ansteuerung des Servoventils eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (28) umfassen.
Schüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (18) Wegsensoren (30, 32) zur Erfassung des Hubs des Körpers (12) und/oder des Hubs der Gegenmasse (16) umfassen.
Schüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die insbesondere zur Ansteuerung des Servoventils (26) vorgesehene Steuer- und/oder Regeleinrichtung (28) so ausgeführt ist, dass zur automatischen Ermittlung der Resonanzfrequenz des Schwingungssystems die Erregerfrequenz, mit der das Schwingungssystem beaufschlagt wird, ausgehend von einer vorgebbaren Frequenz (f) in definierten Schritten nach oben und/oder nach unten variiert wird, bis die Summe der Hübe des Körpers (12) und der Gegenmasse (16) ein Maximum erreicht hat.
Schüttelvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems permanent oder in zeitlichen Abständen durch eine minimalste Variation (+/–) der Vorgebbaren Frequenz (f) und damit eine verbundene Gesamthubveränderung auf Veränderungen überprüfbar ist und dass die vorgebbare Frequenz (f) den sich ändernden Gegebenheiten, wie beispielsweise Temperatur oder Reibungsverhältnisse, adaptiv anpassbar ist.
Schüttelvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (28) so ausgeführt ist, dass bei der Variation der Erregerfrequenz der Stellweg und die Stellzeit des Servoventils (26) konstant gehalten werden.
Schüttelvorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (28) so ausgeführt ist, dass nach erfolgter Ermittlung der Resonanzfrequenz des Schwingungssystems der Hub der Gegenmasse (16) durch das bevorzugt am Umkehrpunkt der Zylinder/Kolben-Einheit (20) zugespeiste Volumen definiert wird.
Schüttelvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (28) so ausgeführt ist, dass der Zylinder/Kolben-Einheit (20) ein einer jeweiligen Hubsollwertvorgabe (s) entsprechendes Volumen zugespeist wird.
Schüttelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (28) so ausgeführt ist, dass die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems zur Einstellung der Schüttelfrequenz über ein Zu- bzw. Abschalten von gleichen Volumina (V_L1, V_R1) auf den beiden Kolbenseiten der Zylinder/Kolben-Einheit (20) variierbar ist.
Schüttelvorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumina auf den beiden Kolbenseiten der Zylinder/Kolben-Einheit (20) über parallel verfahrbare Hydraulikzylinder stufenlos variierbar sind.