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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Schwingungserreger mit den
im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
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Derartige
Schwingungserreger sind beispielsweise aus
WO00/47013 und
DE 698 31 217 T2 bekannt.
Derartige Schwingungserreger dienen zur Erzeugung mechanischer Schwingungen,
mit welchen schwingfähige, vorzugsweise flächige
Materialien angeregt werden können, um Schall abzustrahlen
oder z. B. technologische Prozesse mit Schüttgütern
durch Vibration zu beeinflussen. Insbesondere ist eine Schallabstrahlung über
nahezu beliebige Bauteile, insbesondere flächige Bauteile
möglich.
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In
zahlreichen technischen Prozessen bzw. Geräten können
Schwingungserreger darüber hinaus dazu eingesetzt werden,
unerwünschte externe Schwingungen zu dämpfen bzw.
zu kompensieren.
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Im
Hinblick darauf ist es Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen
Schwingungserreger dahingehend zu verbessern, dass er zur Kompensation
externer Schwingungen eingesetzt werden kann. Diese Aufgabe wird
durch einen elektrischen Schwingungserreger mit den im Anspruch
1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden
Beschreibung, sowie den beigefügten Figuren.
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Der
erfindungsgemäße elektrische Schwingungserreger
arbeitet wie bekannte Schwingungserreger elektrodynamisch oder elektromagnetisch. Dazu
weist er eine ringförmige Spulenanordnung auf, welche in einem
ringförmigen Spalt einer Magnetanordnung eingreift. Dabei
erstreckt sich die ringförmige Spule um eine Längs-
bzw. Mittelachse, welche nachfolgend auch als Längsachse
des Schwingungserregers bezeichnet wird. Die Spulenanordnung und die
Magnetanordnung sind in axialer Richtung, d. h. in Richtung der
vorgenannten Längsachse relativ zueinander beweglich. Das
heißt, bei diesen Bewegungen bewegt sich die Spulenanordnung
in Richtung ihrer Längs- bzw. Mittelachse in dem Spalt
der Magnetanordnung. Die Spulenanordnung ist vorzugsweise auf einer
ringförmigen Wandung aufgebracht, und der Spalt der Magnetanordnung
erstreckt sich vorzugsweise parallel zu dieser Wandung, an welcher die
Spulenanordnung aufgebracht ist. Durch elektrische Erregung der
Spule tritt diese in Wechselwirkung mit einem Magnetfeld der Magnetanordnung, so
dass die Spule relativ zu der Magnetanordnung in Bewegung bzw. Schwingung
in Richtung der Längsachse versetzt wird.
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Darüber
hinaus weist der erfindungsgemäße elektrische
Schwingungserreger einen Sensor zum Erfassen der relativen Bewegung
zwischen der Spulenanordnung und der Magnetanordnung auf. Durch diese
Ausgestaltung kann zum einen der Betrieb des Schwingungserregers
regelungstechnisch optimiert werden, da eine Erfassung des tatsächlichen
Hubes und der Hubgeschwindigkeit über den Sensor möglich
wird und die Ansteuerung einer Spulenanordnung auf Grundlage der
von dem Sensor gelieferten Regelgröße geregelt
werden kann. So wird es möglich, ein genau definiertes
Schwingungsprofil, d. h. in Signalform, Frequenz und Amplitude einzustellen. Darüber
hinaus kann der Sensor dazu verwendet werden, externe Schwingungen,
welche auf den Schwingungserreger wirken, zu erfassen. Dazu kann der
Sensor den Hub und die Hubgeschwindigkeit, d. h. Amplitude und Frequenz
der auftretenden Schwingungen erfassen. Auf Grundlage dieser von
dem Sensor erfassten externen Schwingungen ist es dann möglich, über
eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung eine oder mehrere Spulen der
Spulenanord nung so anzusteuern, dass die externen Schwingungen zumindest
zum Teil kompensiert werden, indem zwischen der Magnetanordnung
und der Spulenanordnung eine Gegenschwingung erzeugt wird. Dies macht
es möglich, den erfindungsgemäßen Schwingungserreger
in vielfältiger Weise zur Kompensation externer Schwingungen
an verschiedensten Bauteilen einzusetzen. Durch die Integration
von Sensor und Schwingungserreger in ein Bauteil, wird dabei ein
sehr einfacher Aufbau und somit eine kostengünstige Ausgestaltung
möglich.
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Der
Sensor ist vorzugsweise als piezoelektrischer oder elektrodynamischer
Sensor ausgebildet. Durch beide Prinzipien ist es möglich
Hub und Frequenz zwischen Magnetanordnung und Spulenanordnung zu
erfassen. Zur Erfassung größerer Hubbewegungen
eignet sich besonders ein elektrodynamischer Sensor.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform kann der Sensor zur
Erfassung der relativen Bewegung zumindest eine Spule der ringförmigen
Spulenanordnung nutzen. Auf diese Weise sind keine zusätzlichen
Messaufnehmer erforderlich. Die messtechnische Erfassung zwischen
Spule und Magnetanordnung erfolgt durch messtechnische Erfassung
der in der Spule der Spulenanordnung auftretenden Strom- und Spannungsänderungen
aufgrund der beim Eintauchen von Spulenanordnung und Magnetanordnung
auftretenden Induktion.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist der Sensor jedoch eine
zusätzliche Sensorspule auf. Durch eine solche zusätzliche
Sensorspule wird die Signalauswertung vereinfacht und ein genaueres
Messergebnis erzielt, da das Messergebnis nicht durch weitere Einflüsse,
welche auf die Aktorspule, d. h. die Spule in der Spulenanordnung
wirken, verfälscht wird.
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Die
Sensorspule ist vorzugsweise gemeinsam mit der Spulenanordnung relativ
zu der Magnetanordnung beweglich. D. h. die Sensorspule ist fest an
der Spulenanordnung angebracht, und bewegt sich zeitgleich mit dieser
relativ zu der Magnetanordnung. Dabei bewegt sie sich relativ zu
benachbarten magnetischen oder metallischen Teilen der Magnetanordnung,
wodurch es in der Sensorspule zu einer Induktion kommt, durch welche
Hub und Hubgeschwindigkeit zwischen Spulenanordnung und Magnetanordnung
erfasst werden können. Dazu kann direkt eine induzierte
Spannung erfasst werden oder es kann die Veränderung der
Induktivität der Spule durch eine geeignete messtechnische
Auswertung erfasst werden. Hierzu ist eine geeignete Auswerteeinrichtung
mit der Sensorspule verbunden.
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Bevorzugt
ist in dem Schwingungserreger zumindest ein Bolzen vorgesehen, welcher
eine zusätzliche Führung bildet. Dieser Bolzen
ist mit der Spulenanordnung verbunden und erstreckt sich parallel
zu und vorzugsweise entlang der vorgenannten Längsachse
der Spulenanordnung bzw. des Schwingungserregers. Somit erstreckt
sich der Bolzen in der Bewegungsrichtung der Spulenanordnung relativ
zu der Magnetanordnung. Der Bolzen erstreckt sich in axialer Richtung,
d. h. in Richtung der Längsachse durch ein Durchgangsloch
durch die Magnetanordnung hindurch. Das heißt, der Bolzen
kann in der Magnetanordnung bzw. an der Rückseite der Magnetanordnung,
welche der Spulenanordnung abgewandt ist, eine zusätzliche
Führung bei der Relativbewegung zwischen Spulenanordnung
und Magnetanordnung bieten, welche ein Verkanten von Spulenanordnung
und Magnetanordnung zueinander verhindern kann. Auf diese Weise
wird der Schwingungserreger auch bei niedriger Eigenresonanz deutlich
unempfindlicher gegen von außen auf den Schwingungserreger
einwirkende Vibrationen. Die Betriebssicherheit wird erhöht.
Darüber hinaus kann auf diese Weise die Qualität
des Ausgangssignals auch bei auftretenden, von außen auf
den Schwingungserreger wirkenden Vibrationen verbessert werden.
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Der
Bolzen und das Durchgangsloch sind vorzugsweise zentral bezüglich
der Spulenanordnung angeordnet. Das heißt, Bolzen und Durchgangsloch
erstrecken sich bevorzugt entlang der Längsachse der Spulenanordnung
und des Schwingungserregers. Diese zentrale Führung ist
besonders unempfindlich gegen ein Verkanten der Elemente zueinander
und bietet eine sichere und gleichmäßige Führung.
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Es
ist weiter bevorzugt, dass der Sensor eine Sensorspule aufweist,
welche an dem Bolzen angeordnet ist. Dabei ist die Sensorspule an
dem Bolzen fest angebracht, sodass sie sich gemeinsam mit dem Bolzen
und der Spulenanordnung relativ zu der Magnetanordnung bewegt. Ferner
ist die Spule vorzugsweise in der Nähe des Durchgangsloches
oder im Bereich des Durchgangsloches angeordnet, sodass sie sich
bei Bewegung des Bolzens in Richtung dessen Längsachse
in dem Durchgangsloch linear bewegt und/oder unterschiedlich weit
in das Durchgangsloch eintaucht. Auf diese Weise ändert
sich die Induktivität der Spule bzw. eine Induzierte Spannung in
der Spule, wodurch Hub und Hubgeschwindigkeit des Bolzens in dem
Durchgangsloch und damit der Spulenanordnung relativ zu der Magnetanordnung erfasst
werden können.
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Es
ist weiter bevorzugt, eine Regelungseinrichtung vorzusehen, welche
eine Bestromung zumindest einer Spule der Spulenanordnung in Abhängigkeit
eines Ausgangssignals des Sensors regelt. Auf diese Weise kann zum
einen eine genaue Regelung der Hubbewegung der Magnetanordnung und der
Spulenanordnung relativ zueinander erreicht werden. Zum anderen
können externe Schwingungen, welche auf die Spulenanordnung
und die Magnetanordnung wirken, sodass beide relativ zueinander
bewegt werden, durch den Sensor erfasst und auf Grundlage des Ausgangssignals
des Sensors dann die Spule bzw. die Spulen der Spulenanordnung so
gesteuert bzw. bestromt werden, dass eine Gegenschwingung erzeugt
wird, welche die externe Schwingung zumindest zum Teil kompensiert.
Eine vollständige Kompensation wird in der Regel nicht
zu erreichen sein, da dann die erforderliche Regelgröße verschwinden
würde. Weiter bevorzugt weist die Regelungseinrichtung
einen Leistungsverstärker auf, welcher von einem Ausgangssignal
des Sensors gespeist wird und dessen Ausgang mit der Spule verbunden
ist. Auf diese Weise wird die erforderliche Leistung zum Betrieb
der Spule und zur Schwingungserregung zwischen Spulenanordnung und
Magnetanordnung durch den Leistungsverstärker erzeugt.
Das Anregungssignal für die Spulenanordnung wird darüber
hinaus auf diese Weise basierend auf dem Ausgangssignal des Sensors
erzeugt, sodass hier eine Schwingungskompensation auf einfache Weise
realisiert werden kann.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Sensor eine
Auswerteeinrichtung auf, welche basierend auf einer von dem Sensor erfassten
Bewegung und einer vorgegebenen Kennlinie ein Ausgangssignal erzeugt.
Der Sensor erfasst zunächst die relative Bewegung zwischen
der Spulen- und Magnetanordnung im Hinblick auf Größe und
Geschwindigkeit, beispielsweise durch eine in eine Spule induzierte,
beschleunigungsproportionale Spannung. Eine Kennlinie in der Auswerteelektronik kann
die erforderliche Stärke und Frequenz für eine Gegenschwingung
bzw. einen Gegenimpuls angeben, um die auftretende Schwingung durch
entsprechende Ansteuerung der Spule der Spulenanordnung kompensieren
zu können. Das in Abhängigkeit dieser Kennlinie
erzeugte Ausgangssignal der Auswerteeinrichtung wird dann vorzugsweise
einem Leistungsverstärker zugeführt, welcher dann
das erforderliche Ansteuerungssignal an die Spule der Spulenanordnung
ausgibt, welche daraufhin einen entsprechenden Gegenimpuls bzw.
eine Gegenschwingung zwischen Spulenanordnung und Magnetanordnung
erzeugt.
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Eine
bevorzugte Verwendung des vorangehend beschriebenen elektrischen
Schwingungserregers ist der Einsatz in einem motorisch angetriebenen
Arbeitsgerät zur Schwingungsdämpfung. Dazu wird
ein solcher elektrischer Schwingungserreger in dem Arbeitsgerät
bevorzugt am Ort oder nahe des Ortes der Entstehung der Vibrationen
angeordnet, um dort eine Gegenschwingung zu erzeugen. So kann der
Schwingungserreger beispielsweise in einem Vibrationsschleifer oder
Trennschleifer die am Handgriff auftretenden Schwingungen kompensieren bzw.
dämpfen, sodass zum einen die körperliche Belastung
für die Bedienperson reduziert wird und zum anderen eine
ruhigere und präzisere Führung des Werkzeuges
möglich wird. Entsprechend wäre auch eine Anordnung
in anderen motorischen Arbeitswerkzeugen, beispielsweise Schleifgeräten
oder ähnlichem möglich.
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Erfährt
der Sensor in dem Arbeitsgerät eine Beschleunigung durch
den Rückstoß des Arbeitshubes so sendet er einen
elektrischen Impuls an eine Steuerelektronik bzw. Regelungseinrichtung,
die abgestimmt auf die Impulsstärke ihrerseits einen Stromimpuls
in die Spule bzw. der Spulenanordnung des Schwingungserregers speist.
Dadurch erfährt das Schwingungssystem zwischen Spulenanordnung und
Magnetanordnung eine Beschleunigung, welche dem Rückstoß des
Werkzeuges entgegenwirkt. Diese Beschleunigung verringert das Ausweichen
des Werkzeuges entgegen dem Arbeitshub und verringert gleichzeitig
die auf den Bediener wirkende Vibration. Ferner steigt durch diese
Beschleunigung zugleich die dynamische Masse, wodurch die Intensität des
Werkzeughubes erhöht wird. Das Verhältnis von Rückschlag
und Gegenimpuls kann durch eine Verstärkung, beispielsweise
den vorangehend beschriebenen Leistungsverstärker eingestellt
werden. Dabei kann nahezu stufenlos zwischen einer Unterkompensation
(keine bis geringere Rückschlagdämpfung) und einer Überkompensation
(verstärkte Schlagwirkung) variiert werden. Die Auswerteeinrichtung
bzw. Regelungseinrichtung besitzt vorzugsweise eine Kennlinie welche
die erfor derliche Stärke und Frequenz des Gegenimpulses
aus den Vibrationen erkennt. Koppelnde Größe zwischen
Sensor und der Arbeitsspule der Spulenanordnung ist dabei das mechanische
Verhalten des Arbeitsgerätes. Zusätzlich kann
von der Regelungseinrichtung dem Schwingungserreger ein weiters,
beispielsweise werkstoffspezifisches Impulsmuster aufmoduliert werden, um
das Arbeitsverhalten, beispielsweise das Bohrverhalten des Werkzeuges
auf den Werkstoff abgestimmt zu verbessern.
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Das
Magnetsystem weist bevorzugt einen äußeren Magnettopf
und einen darin angeordneten Kern auf, wobei sich der Kern ausgehend
von einem Boden des Magnettopfes derart in axialer Richtung erstreckt,
dass zwischen dem Außenumfang des Kerns und dem Innenumfang
des Magnettopfes der ringförmige Spalt ausgebildet wird.
Der Magnettopf weist somit einen Boden, bevorzugt einen kreisförmigen
Boden auf, von dem ausgehend sich eine Umfangswandung erstreckt.
Die Umfangswandung ist bevorzugt zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch ausgebildet.
Im Inneren der Umfangswandung erstreckt sich ausgehend von dem Boden
der Kern, welcher einen Außenumfang aufweist, welcher sich vorzugsweise
parallel zum Innenumfang der Umfangswandung des Magnettopfes erstreckt,
so dass ein Spalt konstanter Breite zwischen Magnettopf und Kern
gebildet wird. Bevorzugt ist der Kern auch kreiszylindrisch ausgebildet,
so dass ein kreisringförmiger Spalt zwischen Magnettopf
und Kern gebildet wird. In diesen Spalt greift die Spulenanordnung,
welche entsprechend ringförmig, insbesondere kreisringförmig ausgebildet
ist, ein, so dass sie sich relativ zu dem Magnettopf bewegen kann.
Magnettopf, Kern und Spulenanordnung sind somit im Wesentlichen
konzentrisch zueinander um die Längsachse herum angeordnet
und in Richtung der Längsachse relativ zueinander beweglich.
Die Breite des Spaltes zwischen Kern und Magnettopf ist so gewählt,
dass sie größer als die radiale Dicke der Spulenanordnung
ist, so dass die Spulenanordnung idealerweise die Wandungen des
Spaltes nicht berührt und in dem Spalt in axialer Richtung
frei beweglich ist.
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Der
Kern weist zweckmäßigerweise einen Permanentmagneten
auf, welcher in der Magnetanordnung ein Magnetfeld erzeugt, das
mit dem von der Spule bei deren Bestromung verursachten Magnetfeld
in Wechselwirkung tritt und somit Schwingungen der Spule relativ
zu dem Magnettopf erzeugt. Der Kern ist bevorzugt so ausgebildet,
dass der Magnet in axialer Richtung einen Abschnitt des Kerns bildet, vorzugsweise
einen an den Boden des Magnettopfes angrenzenden Abschnitt. Das
freie axiale Ende des Kerns, welches dem Boden beabstandet ist,
wird vorzugsweise von einer Polplatte aus einem weichmagnetischen
Material gebildet. Auch die übrigen Teile des Kerns, welche
nicht von dem Magneten gebildet werden, und der Magnettopf sind
aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet. Der Magnet weist
vorzugsweise eine Form auf, welche der des Kerns entspricht, d.
h. er ist vorzugsweise kreiszylindrisch ausgebildet und in axialer
Richtung des Kerns, d. h. in Richtung der Längsachse des
Schwingungserregers magnetisiert.
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Das
Durchgangsloch, welches oben beschrieben wurde, erstreckt sich vorzugsweise
in axialer Richtung durch den Kern und den Boden des Magnettopfes.
So kann sich der Bolzen in seiner Bewegungsrichtung durch die gesamte
Anordnung von Kern und Boden des Magnettopfes hindurch erstrecken
und an der Außenseite des Bodens, d. h. der dem Kern und
der Spulenanordnung abgewandten Seite des Bodens geführt
werden.
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Bevorzugt
ist der Bolzen somit an einer der Spulenanordnung abgewandten Axialseite
der Magnetanordnung, d. h. der dem Kern abgewandten Seite des Bodens
des Magnettopfes, axial beweglich und zentriert geführt.
Diese Führung bewirkt, dass der Bolzen idealerweise sich
nur in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Längsachse,
nicht jedoch in radialer Richtung bewegen kann. Auf diese Weise
wird ein Verkanten der beweglichen Teile des Schwingungserregers
bei einwirkenden Erschütterungen oder Vibrationen verhindert.
Auf diese Weise wird die freie Beweglichkeit der Spulenanordnung
relativ zu der Magnetanordnung in axialer Richtung auch bei äußeren
Erschütterungen bzw. Vibrationen gewährleistet,
so dass eine im Wesentlichen gleich bleibende Qualität
des Ausgangssignals sichergestellt werden kann. Die Führung
des Bolzens kann in einer Lagerung, beispielsweise in einem Gleitlager
oder in anderer geeigneter Weise erfolgen.
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Besonders
bevorzugt ist der Bolzen an der der Spulenanordnung abgewandten
Axialseite der Magnetanordnung an einer Zentriermembran bzw. Zentrierfeder
befestigt, welche an ihrem Außenumfang an der Magnetanordnung
fixiert ist. Die Membran ist dabei in radialer Richtung vorzugsweise
derart steif ausgebildet, dass sie eine Bewegung des Bolzens in
radialer Richtung verhindert. Aufgrund der Flexibilität
der Membran kann jedoch eine Beweglichkeit des Bolzens in axialer
Richtung sichergestellt werden. Bevorzugt ist der Bolzen zentral
an der Membran befestigt, so dass das Zentrum der Membran mit dem
Bolzen relativ zum Außenumfang der Membran, welche an der
Magnetanordnung, insbesondere am Boden des Magnettopfes festgelegt
ist, schwingen kann. Neben der beschriebenen Führung des
Bolzens kann die Membran auch eine gewisse Federwirkung in axialer
Richtung haben, welche auf den Bolzen und somit auf die mit dem
Bolzen verbundene Spulenanordnung wirkt. Auf diese Weise kann eine
größere Steifigkeit des Systems erreicht werden,
welche ein Schwingen der Spulenanordnung relativ zu der Magnetanordnung
auf Grund äußerer Erschütterungen oder
Vibrationen verhindert. Idealerweise führen die Spulenanordnung
und die Magnetanordnung relativ zueinander nur derartige Schwingungen
aus, welche durch elektrische Erregung der Spule verursacht werden.
Auf diese Weise kann ein gleich bleibendes Ausgangssignal auch bei äußeren Erschütterungen
oder Vibrationen sichergestellt werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Zentriermembran
am Außenumfang dichtend mit der Magnetanordnung und ebenfalls dichtend
mit dem Bolzen verbunden, so dass ein nach außen abgeschlossenes
Volumen zwischen der Zentriermembran und der Magnetanordnung gebildet wird.
Die Zentriermembran ist bevorzugt am Außenumfang des Bodens
des Magnettopfes dichtend befestigt, so dass zwischen diesem Boden
und der Zentriermembran das abgeschlossene Volumen gebildet wird.
Das abgeschlossene Volumen kann eine Luftfeder bilden, d. h. die
darin vorhandene Luft hat eine Federwirkung, welche die Steifigkeit
des Systems und damit die Unempfindlichkeit gegenüber von
außen einwirkenden Schwingungen erhöht.
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Zur
gezielten Be- und Entlüftung ist vorzugsweise eine Lüftungsöffnung
des beschriebenen Volumens vorgesehen. Die Lüftungsöffnung
kann beispielsweise als ein Kanal in dem sich durch die Zentriermembran
erstreckenden Bolzen ausgebildet sein. Ein Be- und Entlüften
ist erforderlich, um z. B. einen Expansionsausgleich bei Temperaturänderungen
zu ermöglichen. Wenn alle übrigen Teile, insbesondere
die Zentriermembran luftdicht ausgebildet sind, kann diese Belüftung
gezielt, idealerweise über eine Drossel erfolgen. Eine
solche Drosselwirkung kann beispielsweise durch die Lüftungsöffnung
selber oder durch spezielle in der Lüftungsöffnung
angeordnete Elemente erreicht werden. Beispielsweise kann in der
Lüftungsöffnung ein mikroporöser Dichtstoff
angeordnet sein, welcher einen begrenzten, d. h. gedrosselten Luftdurchgang
zum Expansionsausgleich zulässt. Bevorzugt ist die Verbindung
zwischen Bolzen und Zentriermembran so gebildet, dass die Zentriermembran
ein zentrales Loch aufweist, durch welches sich der Bolzen hindurch
erstreckt. Umfänglich ist die Zentriermembran fest und insbesondere
dicht mit dem Bolzen verbunden. In den Bolzen kann eine Bohrung
einge bracht sein, welche sich von der Außenseite der Zentriermembran
in das Volumen zwischen Zentriermembran und Magnetanordnung erstreckt.
Beispielsweise kann dies eine Bohrung sein, welche zum Stirnende
des Bolzens hin und beabstandet von dem Stirnende zum Umfang des
Bolzens hin geöffnet ist.
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Die
Spulenanordnung erstreckt sich vorzugsweise als ringförmiger
Vorsprung in axialer Richtung von einer Tragplatte, welche in axialer
Richtung relativ zu der Magnetanordnung beweglich ist. Sie kann
aus einem Spulenträger in Form einer ringförmigen
Wand gebildet sein, welche an der Tragplatte befestigt oder auch
einstückig mit dieser ausgebildet ist. Auf diese Wand ist
dann die Spule bzw. deren Leiter aufgebracht. Beispielsweise kann
der Leiter der Spule schraubenförmig um die Außenseite
der ringförmigen Wand gewickelt sein. Der ringförmige
Vorsprung greift axial beweglich in den beschriebenen Spalt der Magnetanordnung
ein. Vorzugsweise ist der ringförmige Vorsprung kreiszylindrisch
zu der Längsachse des Schwingungserregers ausgebildet.
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Der
Bolzen ist vorzugsweise an der Tragplatte in axialer und radialer
Richtung festgelegt. Das heißt, die Tragplatte bildet hier
das tragende Element für die Spulenanordnung und bildet
darüber hinaus die mechanische Verbindung zwischen der
Spulenanordnung und dem Bolzen. Durch die Fixierung des Bolzens
an der Tragplatte ist dieser gemeinsam mit der Tragplatte und der
an dieser befestigten Spulenanordnung bewegbar.
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Die
Tragplatte ist darüber hinaus vorzugsweise mit einem Befestigungselement
zur Befestigung des Schwingungserregers an einem Bauteil versehen.
Die Tragplatte überträgt somit die Schwingungen,
welche in dem Schwingungserreger zwischen der Magnetanordnung und
der Spulenanordnung erzeugt werden, auf ein externes Bauteil. Das Befestigungselement
kann beispielsweise als Gewindebolzen ausgebildet sein, mit welchem
die Tragplatte an ein externes Bauteil angeschraubt werden kann.
Das Befestigungselement kann jedoch auch in anderer geeigneter Weise
ausgebildet sein. Es sollte zweckmäßigerweise
jedoch so ausgebildet sein, dass es selber die Schwingungen von
der Tragplatte auf das externe Bauteil übertragen kann
oder aber die Tragplatte in fester Anlage mit dem externen Bauteil
zur Schwingungsübertragung hält.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der
Bolzen in axialer Richtung durch die Tragplatte hindurch und bildet
an einer der Magnetanordnung und damit der Spulenanordnung abgewandten
Axialseite der Tragplatte das Befestigungselement. Dort kann der
Bolzen beispielsweise mit einem Gewinde zur Befestigung in der oben
beschriebenen Weise versehen sein.
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Weiter
bevorzugt ist zwischen der Tragplatte und der Magnetanordnung zumindest
ein in axialer Richtung wirkendes Federelement angeordnet. Dieses
Federelement sorgt dafür, dass in dem Fall, dass die Spule
nicht bestromt wird, Tragplatte und Magnetanordnung und somit Spulenanordnung
und Magnetanordnung in einer bestimmten Ruhelage gehalten werden.
Ferner übt das Federelement bei der Relativbewegung zwischen
Spulenanordnung und Magnetanordnung eine Rückstellkraft
aus. Dabei wird es ggf. von der oben beschriebenen Zentriermembran und
dem eingeschlossenen Luftvolumen unterstützt. Auch sorgt
das Federelement, ggf. mit Unterstützung der Zentriermembran
und/oder dem eingeschlossenen Luftvolumen für eine ausreichende
Steifigkeit, welche eine Bewegung von Tragplatte und Magnetanordnung
zueinander auf Grund äußerer Schwingungen verhindert.
Das Federelement kann beispielsweise als Spiral- oder Blattfeder
aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sein. Bevorzugt sind mehrere Federelemente
vorgesehen, welche am Außenumfang der Tragplatte zwischen
Tragplatte und Magnettopf angeordnet sind. Die Federelemente sind dabei vorzugsweise
gleichmäßig über den Umfang verteilt. Die
Tragplatte weist bevorzugt einen Durchmesser auf, welcher im Wesentlichen
dem Außendurchmesser des Magnettopfes entspricht, so dass
die Stirnseite der Umfangswandung des Magnettopfes der Tragplatte
zugewandt ist und zwischen dieser Stirnseite und der Tragplatte
die Federelemente angeordnet werden können.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Tragplatte
und der Magnettopf der Magnetanordnung am Umfang über eine
Dichtung verbunden, so dass das von der Tragplatte und dem Magnettopf
begrenzte Volumen nach außen abgedichtet ist. Dieses Volumen,
welches vorzugsweise mit Luft gefüllt ist, bildet somit
eine Luftfeder, welche die Federwirkung der beschriebenen Federelemente und
ggf. des Luftvolumens zwischen Zentriermembran und Magnetanordnung
unterstützt. Dabei wirkt dieses Luftvolumen der Federwirkung
des Luftvolumens zwischen Zentriermembran und Magnetanordnung entgegen,
so dass die von den beiden Luftvolumen gebildeten Luftfedern insgesamt
die Steifigkeit des Systems erhöhen. Die Dichtung kann
beispielsweise von einer elastischen Umfangswandung gebildet sein.
Die Wandung kann eine Sicke oder einen Faltenbalg aufweisen, welcher
die Beweglichkeit zwischen Tragplatte und Magnetanordnung sicherstellt. Darüber
hinaus kann die Dichtung selber eine Federwirkung aufweisen und
im Idealfall sogar die Funktion des vorangehend beschriebenen Federelementes zwischen
Tragplatte und Magnetanordnung übernehmen.
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Das
Durchgangsloch und der sich durch dieses erstreckende Teil des Bolzens
sind in ihrem Querschnitt vorzugsweise jeweils so dimensioniert, dass
zwischen dem Innenumfang des Durchgangsloches und dem Außenumfang
des Bolzens ein Spalt ausgebildet ist. Der Spalt kann eine Verbindung
zwischen einem ersten Luftvolumen zwischen der Zentriermembran und
der Magnetanordnung und einem zweiten Luftvolumen zwischen dem Magnettopf
und der Tragplatte, wie sie vorangehend beschrieben wurden, herstellen.
Somit wird ein Zusammenwirken der zwei Luftvolumina über
den Spalt in dem Durchgangsloch erreicht. Durch die entsprechende
Dimensionierung des Spaltes kann eine Drosselwirkung für die
durch den Spalt strömende Luft erreicht werden und das
Schwingungsverhalten des Schwingungserregers beeinflusst werden.
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Wenn
die Magnetanordnung gegenüber der Spulenanordnung, d. h.
der Spulenanordnung mit Tragplatte und Bolzen, schwingt, was vorzugsweise bei
tieferen Anregungsfrequenzen der Fall ist, oder umgekehrt die Spulenanordnung
gegenüber der Magnetanordnung schwingt, was aufgrund der
größeren Massenträgheit der Magnetanordnung
vorzugsweise bei höheren Frequenzen der Fall ist, so ändert
sich periodisch die Größe der beiden Volumina.
Wenn nun der Spalt zwischen Bolzen und Durchgangsloch sehr klein
dimensioniert wird, wird eine große Drosselwirkung erzeugt,
und die in den Volumina eingeschlossene Luft wirkt, wie oben beschrieben,
als eine zusätzliche Feder. Wegen des konstanten Druck-Volumen-Produktes
hat diese Feder eine mit zunehmendem Schwingungshub progressiv wirkende Kennlinie.
Die Feder der eingeschlossenen Luft wird also umso steifer, je größer
der Hub ist. Eine solche Charakteristik ist insbesondere bei Anwendungen vorteilhaft,
welche ein eigensicheres Verhalten des Schwingungserregers im Überlastfall
verlangen.
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Wenn
man den Luftspalt zwischen Bolzen und Durchgangsloch vergrößert,
wird die Drosselwirkung zwischen den beiden Volumina, d. h. dem
Volumen zwischen Zentriermembran und Magnetanordnung auf der einen
Seite und dem Volumen zwischen Magnetanordnung und Tragplatte auf
der anderen Seite verringert. Das heißt, die Luft strömt
zwischen den beiden Volumina hin und her, wobei die Federsteife
der Luftfeder mit größer werdendem Querschnitt
des Spaltes zwischen Bolzen und Durchgangsloch abnimmt. Beim Durchströmen
erfährt die kompri mierte Luft einen Reibungswiderstand
im Kanal. Dieser Reibungswiderstand dämpft die Schwingung
des Feder-Masse-Systems. Bei entsprechender Dimensionierung von
Volumen und Strömungsquerschnitt im Spalt kann dieser Effekt
beispielsweise eine Dämpfung der Eigenresonanz des Schwingungserregers
unterstützen.
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Die
in dem Durchgangsloch am Bolzen vorbeiströmende Luft erwärmt
sich durch die im Betrieb des Schwingungserregers in der Spule entstehende Verlustleistung.
Der Bolzen besteht vorzugsweise aus einem nicht magnetischen, wärmeleitfähigen Material.
Dies ermöglicht es, dass die am Bolzen vorbeiströmende
Luft einen Teil der Wärme auf den Bolzen überträgt,
d. h. der Luft wird so von dem Bolzen Wärme entzogen, welche über
den Bolzen z. B. an ein externes mit dem Bolzen verbundenes Bauteil
abgeleitet werden kann.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an der Tragplatte
ein elektrischer Anschluss für die Spulenanordnung ausgebildet.
Dies hat den Vorteil, dass der elektrische Anschluss sehr nah an
der Spule bzw. der Spulenanordnung angeordnet werden kann.
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Die
Erfindung ermöglicht einen gehäuselosen Aufbau
des Schwingungserregers. Idealerweise bilden die Tragplatte und
der Magnettopf sowie die rückseitige Zentriermembran das
Gehäuse des Schwingungserregers. Insofern ist es vorteilhaft, auch
die elektrischen Anschlusskontakte direkt an der Tragplatte anzubringen.
Somit wird der gesamte Aufbau des Schwingungserregers vereinfacht
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Nachfolgend
wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten
Figuren beschrieben. In diesen zeigt:
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1 Eine
Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schwingungserregers
und
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2 schematisch
die Schaltungsanordnung von Sensor und Arbeitsspule.
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Der
Schwingungserreger besteht aus zwei wesentlichen Teilen, welche
relativ zueinander beweglich sind bzw. relativ zueinander schwingen
können. Dies sind eine Spulenanordnung 2 sowie
eine Magnetanordnung 4.
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Die
Spulenanordnung 2 weist eine kreisringförmig gewickelte
Spule 6 auf. Die Spule 6 ist an einem Spulenträger 8 angebracht,
welcher als kreisringförmiger Vorsprung von einer Tragplatte 10 in
axialer Richtung X vorsteht. Die Tragplatte 10 weist einen
kreisförmigen Außenumfang auf und erstreckt sich
konzentrisch zu der Längs- bzw. Mittelachse X des Schwingungserregers.
Der Spulenträger 8 ist eine zylindrische Wand,
welche von der Tragplatte 10 in axialer Richtung X vorsteht
und an ihrem Außenumfang die Spule 6 trägt.
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An
der Tragplatte 10 ist ein elektrischer Anschlussstecker 12 für
den elektrischen Anschluss der Spule 6 angebracht.
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In
die Tragplatte 10 ist zentral ein Bolzen 14 eingesetzt,
welcher aus einem nicht-magnetischen Material gebildet ist und sich
in Richtung der Längsachse X zu beiden Seiten der Tragplatte 10 erstreckt. Das
Ende 16 des Bolzens 14, welches zu einer Seite der
Tragplatte 10 vorsteht, ist mit einem Gewinde versehen
und dient der Befestigung des Schwingungserregers an einem Bauteil,
welches in Schwingung versetzt werden soll.
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Die
Magnetanordnung 4 besteht aus einem Magnettopf 18 aus
einem weichmagnetischen Material. Der Magnettopf 18 weist
einen kreiszylindrischen Boden 20 auf, von welchem aus
sich am Umfang in axiale Richtung X eine kreiszylindrische Umfangswandung 22 erstreckt.
Boden 20 und Umfangswandung 22 können
einstückig ausgebildet sein. Die Magnetanordnung 4 weist
darüber hinaus einen Kern 24 auf, welcher sich
in axialer Richtung X konzentrisch zu der Umfangswandung 22 von
dem Boden 20 erstreckt. Der Kern 24 ist aus zwei
Teilen gebildet, einem kreiszylindrischen, scheibenförmigen
Permanentmagneten 26 und einer kreiszylindrischen, scheibenförmigen
Polplatte 28. Magnet 26 und Polplatte 28 sind
in axialer Richtung X so aufeinander gesetzt, dass der Magnet 26 an
dem Boden 20 des Magnettopfes 18 anliegt und die
Polplatte 28 das freie Ende, d. h. das dem Boden 20 abgewandte Ende
des Kerns 24 bildet. Der Kern 24 weist einen Außendurchmesser
auf, welcher geringer ist als der Innendurchmesser der Umfangswandung 22 des Magnettopfes 8.
So wird ein ringförmiger Spalt 30 zwischen dem
Kern 4 und insbesondere der Polplatte 28 und der
umgebenden Umfangswandung 22 des Magnettopfes 18 gebildet.
In diesen Spalt 30 greift die Spulenanordnung 4 mit
ihrem ringförmigen Spulenträger 8 und
der darauf angeordneten Spule 6 ein, so dass die Spule 6 zwischen
dem Außenumfang der Polplatte 28 und dem Innenumfang
der Umfangswandung 22 gelegen ist. Bei Bestromung erzeugt
die Spule ein Magnetfeld, welches in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld,
welches von dem Permanentmagneten 26 erzeugt wird, tritt.
Wenn die Spule mit einer Wechselspannung angeregt wird, wird die
Spule 6 relativ zu der Magnetanordnung 4 in Schwingung in
Richtung der Längsachse X versetzt. Die Tragplatte 10 schwingt
entsprechend mit der Spulenanordnung 2, was über
den Bolzen 14 an ein externes Bauteil übertragen
werden kann.
-
Zwischen
der der Magnetanordnung 4 zugewandten Stirnfläche
der Tragplatte 10 und der axialen Stirnfläche
der Umfangswandung 22 des Magnettopfes 18 sind
mehrere Federn 32 angeordnet. Diese sind als Druckfedern
ausgebildet und vorzugsweise gleichmäßig über
den Umfang verteilt angeordnet. Diese Federn setzen der von der
Spule 6 in Wechselwirkung mit dem Permanentmagneten 26 erzeugten Magnet kraft
eine Gegenkraft entgegen, welche zum einen bei Schwingung als Rückstellkraft
fungiert und zum anderen für eine gewisse Steifigkeit des
Systems sorgt, welche unbeabsichtigte Schwingungen der Tragplatte 10 relativ
zu dem Magnettopf 18, welche nicht durch die Bestromung
der Spule 6 erzeugt werden, verhindern sollen.
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Der
ringförmige Spalt zwischen der Umfangswandung 22 und
der Tragplatte 10, in welchem die Federn 32 angeordnet
sind, ist am Außenumfang durch eine Dichtung 34 luftdicht
verschlossen. Die Dichtung 34 weist eine radial nach außen
gerichtete Ausstülpung auf und ist elastisch ausgebildet,
so dass sie eine Bewegung der Tragplatte 10 relativ zu der
Umfangswandung 22 des Magnettopfes 18 zulässt.
Durch die Abdichtung dieses Spaltes mittels der Dichtung 34 wird
zwischen der Tragplatte 10 und dem Magnettopf 18 ein
abgeschlossenes Volumen 36 geschaffen. Dieses Volumen 36,
welches mit Luft gefüllt ist, kann, wie nachfolgend näher
beschrieben wird, als Luftfeder die Wirkung der Federn 32 unterstützen.
Auch kann die Dichtung 34 selber Federwirkung haben, um
die Federn 32 zu unterstützen. Auch ist es denkbar,
die Dichtung 34 derart federnd auszubilden, dass auf die
zusätzlichen Federn 32 verzichtet werden kann.
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In
der Magnetanordnung 4, d. h. in dem Kern 24 und
dem Boden 20 des Magnettopfes 18 ist ein Durchgangsloch 38 ausgebildet,
welches sich in axialer Richtung X zentral durch die Magnetanordnung 4 erstreckt.
Durch dieses Durchgangsloch 38 erstreckt sich der Bolzen 14 so
weit hindurch, dass er an der der Tragplatte 10 und damit
der Spulenanordnung 2 abgewandten Seite des Magnettopfes 18 aus dem
Boden 20 hervorsteht. Dort ist der Bolzen 14 mit einer
luftdichten Zentriermembran 40 fest verbunden. Die Zentriermembran 40 kann
beispielsweise aus einem luftdichten Gewebe oder aus Metall ausgebildet sein.
Die Zentriermembran 40 bewirkt durch ihre feste Verbindung
mit dem axialen Ende des Bolzens 14, dass dieser bezüglich
der Längsachse X zentriert gehalten und in axialer Richtung
X von der Membran 40 geführt wird. Das heißt,
die Membran 40 ermöglicht eine Axialbewegung des
Bolzen 14 gemeinsam mit der Tragplatte 10 und
der an dieser befestigten Spulenanordnung 2. Radial wird
er jedoch durch die Membran 40 an dem ersten Ende und am
entgegengesetzten Längsende über die Tragplatte 10 und
die Federn 32 zentriert, so dass eine radiale Bewegung der
Tragplatte 10 und der Spulenanordnung 2 relativ zu
der Magnetanordnung 4 im Wesentlichen unterbunden wird.
Somit wird verhindert, dass die Spule 6 und der Spulenträger 8 mit
den Seitenwandungen des Spaltes 30 bei der Bewegung in
Kontakt kommen. So kann ein Verkanten der beweglichen Teile zueinander
verhindert werden.
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Die
Zentriermembran 40 ist an ihrem Außenumfang mit
dem Boden 20 des Magnettopfes 18 fest und dichtend
verbunden. Die feste Verbindung dient zur radialen Fixierung des
Bolzens 14. Die dichte Ausgestaltung der Verbindung bewirkt,
dass zwischen der Zentriermembran 40 und der Außenseite, d.
h. der der Tragplatte 10 abgewandten Seite des Bodens 20 ein
Volumen 42 geschaffen wird, welches nach außen
abgedichtet ist und mit Luft gefüllt ist. Das axiale Ende
des Bolzens 14 erstreckt sich zentral durch die Zentriermembran 40 hindurch.
Das heißt, die Zentriermembran 40 ist am axialen
Ende umfänglich an dem Bolzen 14 abgedichtet befestigt. Im
Stirnende des Bolzens 14 ist eine Bohrung, d. h. ein Kanal
ausgebildet, welcher sich in das Innere des Bolzens hinein und rückseitig
der Zentriermembran 40 zur Umfangsfläche des Bolzens 14 hin
erstreckt und so einen Strömungsdurchgang vom Stirnende des
Bolzens 14 in das Volumen 42 hinein herstellt. Die
Bohrung 44 ist mit einem mikroporösen Dichtstoff gefüllt,
welcher eine starke Drossel in dem so gebildeten Kanal darstellt,
so dass nur begrenzte Luftvolumina durch die Bohrung 44 strömen
können. Die Bohrung 44 dient dazu, einen Expansionsausgleich zu
schaffen, beispielsweise wenn sich durch Erwärmung oder
Abkühlen das Volumen 42 und/oder 36 ändert.
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Die
Volumina 36 und 42 stehen über das Durchgangsloch 38 miteinander
in Verbindung. Das Durchgangsloch 38 weist einen Durchmesser
auf, welcher größer ist als der Außendurchmesser
des Bolzens 14. So wird zwischen dem Bolzen 14 und
der Innenwandung des Durchgangsloches 38 ein Ringspalt 46 geschaffen,
welcher die Volumen 36 und 42 miteinander verbindet.
Wenn dieser Ringspalt klein genug gewählt ist, bildet er
ebenfalls eine Drossel, welche nur einen begrenzten Luftaustausch
zwischen den Volumina 36 und 42 zulässt.
So wirken die Volumina 36 und 42 dann bei axialer
Bewegung der Tragplatte 10 mit der Spulenanordnung 2 und
dem Bolzen 14 als Luftfedern. Diese Luftfedern weisen eine
mit zunehmendem Schwingungshub progressiv wirkende Kennlinie auf.
So kann ein eigensicheres Verhalten im Überlastfall erzielt
werden. Darüber hinaus erhöhen diese Luftfedern
die Steifigkeit des Systems, so dass ein unerwünschtes
Schwingen der Tragplatte 10 relativ zu dem Magnettopf 18 auf
Grund von außen auf den Schwingungserreger einwirkenden
Erschütterungen unterbunden wird. Darüber hinaus
kann auch die Zentriermembran 40 eine zusätzliche
Federwirkung ausüben, welche die Wirkung der Luftfedern 36 und 42 und
der Federn 32 sowie ggf. der Federwirkung der Dichtung 34 unterstützt.
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Wenn
der Ringspalt 46 vergrößert wird, wird der
Strömungsdurchgang in der Verbindung der Volumina 36 und 42 vergrößert,
wodurch die Federsteifigkeit der so gebildeten Luftfedern mit dem
größer werdenden Kanalquerschnitt abnimmt. Die
Luft erfährt jedoch in dem Ringspalt 46 einen
Reibungswiderstand, welcher zur Dämpfung der Schwingung des
Feder-Masse-Systems beiträgt. Darüber hinaus wird
die Luft aus dem Volumen 36, welche sich durch die Verlustleistung
der Spule 6 erwärmt, in dem Ringspalt 46 an
dem Bolzen 14 vorbeigeführt, so dass ein Teil
der Wärme der Luft auf den Bolzen 14 übergeht
und über diesen abgeführt werden kann. Auf diese
Weise kann Wärme, welche durch die Verlustleistung des
Systems entsteht, aus dem Schwingungserreger besser abgeführt
werden.
-
Insgesamt
ist zu erkennen, dass durch die Führung des Bolzens 14 an
beiden Axialenden des Schwingungserregers das System besser vor
Verkanten aufgrund äußerer Erschütterungen
geschützt ist. Die durch die dichte Ausgestaltung geschaffenen Luftvolumina 36 und 42 können
bei entsprechender Dimensionierung der übrigen federnden
Bauteile und des Ringspaltes 46 darüber hinaus
die Eigenschaften des Systems erheblich verbessern. Die Volumina 36 und 42 mit
der eingeschlossenen Luft ermöglichen durch ihre Wirkung
als Luftfeder eine weitere Stellgröße zur optimalen
Anpassung des Systems an den jeweiligen Einsatzzweck. Die nach außen
geschlossene Ausgestaltung des Systems ermöglicht darüber hinaus
den Verzicht auf ein zusätzliches Gehäuse, wodurch
der Aufbau des Schwingungserregers deutlich vereinfacht wird. Insbesondere
ist auch der elektrische Anschluss in Form des Anschlusssteckers 12 direkt
an der Tragplatte 10 vorteilhaft, da nur sehr kurze elektrische
Verbindungen innerhalb des Schwingungserregers erforderlich sind,
welche darüber hinaus nur an Bauteilen, welche fest miteinander verbunden
sind, verlaufen, so dass keine Beweglichkeit der elektrischen Verbindungen
erforderlich ist. Auf diese Weise wird die Betriebssicherheit des
Systems verbessert.
-
Der
gezeigte Schwingungserreger weist zusätzlich zu der Spule 6,
welche eine Arbeitsspule bildet, eine Sensorspule 48 auf.
Die Sensorspule 48 ist am Außenumfang des Bolzens 14 fest
angeordnet, sodass sie gemeinsam mit dem Bolzen 14 entlang der
Längsachse X bewegbar ist. Dazu ist am Außenumfang
des Bolzens 14 ein Einstich bzw. eine ringförmige
Ausnehmung 50 ausgebildet, innerhalb derer die Sensorspule 48 angeordnet
ist. Die Sensorspule 48 könnte jedoch auch in
anderer geeigneter Weise am Bolzen 14 befestigt sein. In
Richtung der Längsachse X ist die Spule 48 so
angeordnet, dass sie im Inneren des Durchgangsloches 38 gelegen
ist, sodass es bei Bewegung der Spulenanordnung 2 mit dem
Bolzen 14 zu einer Relativbewegung zwischen der Spule 48 und der
umgebenden Wandung des Durchgangsloches 38 kommt. Dadurch
kommt es zu einer induzierten Spannung in der Spule 48 welche proportional
zur Beschleunigung der Spule 48 ist. Auf diese Weise kann
an der Spule 48 ein Signal abgenommen werden, welches proportional
zu den Schwingungen zwischen Spulenanordnung 2 und Magnetanordnung 4 ist.
So wird eine Regelgröße zur Regelung des Schwingungserregers
bereitgestellt. Darüber hinaus werden auch extern auf den
Schwingungserreger, d. h. zwischen Spulenanordnung 2 und
Magnetanordnung 4 wirkende Schwingungen von der Spule 48 erfasst.
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Die
messtechnische Auswertung wird anhand der schematischen Darstellung
in 2 beschrieben. Die Anschlüsse der Sensorspule 48 sind mit
einer Auswerteeinrichtung 52 verbunden, sodass die in der
Spule 48 induzierte Spannung bzw. Spannungsänderungen
als Ausgangssignal der Auswerteeinrichtung 52 zugeführt
werden. Die Auswerteeinrichtung 52 kann eine weitere Signalverarbeitung
bewirken. Dazu kann beispielsweise ein PID-Regler verwendet werden.
Insbesondere kann beispielsweise eine Kennlinie vorgesehen sein,
auf deren Grundlage von der Auswerteeinrichtung 52 ein
Ausgangssignal basierend auf dem Ausgangssignal der Spule 48 erzeugt
wird. Die Kennlinie kann beispielsweise äußere
Größen wie Maschinenparameter oder ähnliches
berücksichtigen, welche es ermöglichen, zu einer
von der Spule 48 erfassten Schwingung eine kompensierende
Gegenschwingung zu erzeugen. Das Ausgangssignal der Auswerteeinrichtung 52 wird
einem Leistungsverstärker 54 zugeführt,
welcher das Signal so verstärkt, dass es als Eingangs- bzw.
Betätigungssignal für die Spule 6 dienen
kann. Auf diese Weise wird von der Auswerteeinrichtung 42 und
dem Leistungsverstärker 54 basierend auf der von
der Spule 48 erfassten Schwingungen die Spule 6 so
bestromt, dass die Spulenanordnung 2 und die Magnetanordnung 4 eine
entsprechende Gegenschwingung erzeugen, sodass eine von außen
auf den Schwingungserreger wirkende Schwingung kompensiert werden
kann. So kann der Schwingungserreger beispielsweise in einem Elektrowerkzeug
wie einer Bohrmaschine eingesetzt werden, um von dem Werkzeug auf
den Handgriff wirkende Schwingungen zu dämpfen.
-
Es
ist zu verstehen, dass ggf. auch auf die Auswerteeinrichtung 52 oder
den Leistungsverstärker 54 verzichtet werden kann
oder das beide Bauteile in ein Bauteil integriert sind oder in eine Übergeordnete
Steuereinrichtung eines Werkzeuges oder einer Maschine integriert
sind.
-
- 2
- Spulenanordnung
- 4
- Magnetanordnung
- 6
- Spule
- 8
- Spulenträger
- 10
- Tragplatte
- 12
- Anschlussstecker
- 14
- Bolzen
- 16
- Ende
des Bolzens
- 18
- Magnettopf
- 20
- Boden
- 22
- Umfangswandung
- 24
- Kern
- 26
- Magnet
- 28
- Polplatte
- 30
- Spalt
- 32
- Federn
- 34
- Dichtung
- 36
- Volumen
- 38
- Durchgangsloch
- 40
- Zentriermembran
- 42
- Volumen
- 44
- Bohrung
- 46
- Ringspalt
- 48
- Sensorspule
- 50
- Ausnehmung
- 52
- Auswerteeinrichtung
- 54
- Leistungsverstärker
- X
- Längsachse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 00/47013 [0002]
- - DE 69831217 T2 [0002]