DE10340455B4

DE10340455B4 - Piezo-Keramik-Federelemente für Schwingfördersysteme

Info

Publication number: DE10340455B4
Application number: DE2003140455
Authority: DE
Inventors: Kurt Buehner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-08-31
Filing date: 2003-08-31
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2023-09-01
Also published as: DE10340455A1

Abstract

Piezo-Keramik-Federelemente für ein Schwingfördersystem (195, 295), die eine längliche Trägerplatte aus einem federnden Material aufweisen, auf der mindestens zweiseitig mindestens je eine Platte (75) aus einem piezokeramischen Material aufgebracht ist, wobei zum mindesten die den Piezo-Platten (75) zugewandten Oberflächen der Trägerplatte leitfähig sind, wobei an der von der Trägerplatte abgewandten Oberfläche der Piezo-Platten (75) eine Stromzuführung anliegt, wobei die leitfähige Schicht und die Stromzuführung mit je einem Pol einer Elektrizitätsquelle verbunden sind und wobei die Trägerplatte an ihren Enden Mittel zum Befestigen des Federelements an zu erregenden Massen (133, 134, 147, 158) aufweist, wobei mindestens zwei solcher Federelemente (151, 152, 153, 154) von unterschiedlichen Stellgliedern, von denen eines als Master dient, erregt werden und synchron bezüglich der Frequenz schwingen, während die Amplitude und Phasenlage ihrer Schwingungen einzeln einstellbar sind, wobei jedoch nicht beide Federelemente direkt am Oberteil (133) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei von unterschiedlichen Stellgliedern angesteuerten...

Description

Die Erfindung betrifft Piezo-Keramik-Federelemente für Schwingfördersysteme gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Piezo-Keramik-Federelemente werden im folgenden auch als Federelemente bezeichnet. Im Prinzip können auch Piezo-Platten angewandt werden, bei denen das piezoelektrische Material nicht keramisch ist.

Solche Federelemente sind aus dem DE 200 06 180 U1 bekannt. Bei diesem weisen die Federelemente eine längliche Trägerplatte aus einem federnden Material, auf die zweiseitig mindestens je eine Platte aus einem piezokeramischen Material aufgebracht ist, wobei mindestens die dem piezokeramischen Material zugewandten Oberflächen der Trägerplatten leitfähig sind, wobei an der von der Trägerplatte abgewandten Oberfläche der Piezo-Platte eine Stromzuführung anliegt, wobei die die leitfähige Schicht und die Stromzuführung mit je einem Pol einer Elektrizitätsquelle verbunden sind und wobei jede Trägerplatte mindestens an ihrem einen Ende Mittel zum Befestigen des Federelements an zu erregenden Massen aufweist, wobei mindestens zwei solcher Federelemente vorhanden sind, welche von unterschiedlichen Stellgliedern erregt werden, von denen eines als Master dient und welche bezüglich ihrer Schwingungen einzeln einstellbar sind. Gelöst wird die Aufgabe, die Spaltbreite zwischen zwei aneinander grenzenden Schwingfördereinheiten konstant zu machen und/oder die Reaktionsschwingungen im Unterteil einer Schwingfördereinheit zu eliminieren.

In der Zeitschrift Förder- und Lagertechnik, VDI-Z 121 (179) Nr. 13 – Juli (I) ist ein Schwingförderer mit reversibler Förderrichtung beschrieben, bei dem zwei elektomagnetisch betriebene Vibratoren Verwendung finden, deren Schwingrichtung im rechten Winkel zueinander stehen, wobei die Anker beider Vibratoren an der Förderrinne befestigt sind. Mit dem Schwingförderer läßt sich Schüttgut wahlweise in einer Richtung oder in die dazu entgegengesetzte Richtung fördern.

Aufgabe der Erfindung ist es, Federelemente für Schwingfördersysteme so zu verwenden, dass unter sehr unterschiedlichen Betriebsbedingungen die Förderrichtung und/oder die Fördergeschwindigkeit und/oder das Förderverhalten der zu fördernden Teile in weiten Grenzen variiert werden können.

Diese Aufgabe wird mit PKF-Elementen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Wirkungslinie eines Federelements ist definiert durch a) den Winkel, den die Normale (Gerade, die senkrecht auf der Trägerplatte des Federelements steht), mit der Förderebene bildet, und b) den Winkel, den die Projektion der Normalen auf die Förderebene mit eine Bezugslinie auf der Förderebene bildet. Die Förderebene ist die obere Oberfläche des Oberteils der Schwingfördereinheit, entlang der die Förderteile bewegt werden. Mit den Federelementen lassen sich unter Anwendung der Stellglieder Phasenunterschiede von 0 bis 360° zwischen den Schwingungen von verschiedenen Federelementen erzeugen.

Insbesondere zwei Ausgestaltungen des mit den Federelementen betriebenen Schwingfördersystems sind vorteilhaft.

Bei der einen Ausgestaltung ist mindestens ein Federelement vorhanden, das mit dem Unterteil und dem Oberteil, d.h. im Normalfall der Förderschiene, einer Schwingfördereinheit verbunden ist und dessen Schwingungsvektor in der Horizontalen eine Komponente mit einer Richtung hat, welche mit der Richtung der Komponente in der Horizotalen des Schwingungsvektors mindestens eines anderen Federelements mit eigenem Stellglied nicht übereinstimmt, wobei dieses Federelement bevorzugt mit dem Unterteil oder dem Oberteil und freischwingend mit einer Hilfsmasse verbunden ist. Bei dieser Variante umgeht man die Schwierigkeit, dass bei großem Breiten- zu Dickenverhältnis der Trägerplatten deren Steifigkeit entlang der Breitenrichtung sehr groß ist, und deshalb die Schwingungen von annähernd senkrecht zueinander ausgerichteten Federelementen nicht im Oberteil in Wechselwirkung treten können. Mit dieser Ausgestaltung ist es insbesondere möglich, die Förderrichtung von allen oder einzelnen Teilen ab einem bestimmten Punkt der Förderstrecke mindestens kurzzeitig zu ändern.

Bei der anderen Ausgestaltung des mit den Federelementen betriebenen Schwingfördersystems sind mindestens zwei Federelemente in eine Schwingfördereinheit eingebaut, welche außer dem Unterteil und dem Oberteil mindestens noch eine Zwischenplatte aufweisen, wobei benachbarte Platten, d.h. die Zwischenplatte(n), das Unterteil und das Oberteil, durch Federelemente beabstandet sind, welche mit den Platten verbunden sind. Günstig ist es, wenn die mindestens zwei Federelemente entlang derselben Ebene schwingen und besonders günstig, wenn mindestens eines der Federelemente in einer Richtung schwingt, welche mit der Horizontalen einen Winkel zwischen 0 und 90° bildet, und mindestens eines der Federelemente von denen das andere in einer Richtung schwingt, welche mit der Vertikalen einen Winkel zwischen 0 und 90° bildet oder am günstigsten, wenn mindestens ein Federelement in einer Richtung schwingt, welche mit der Horizontalen einen Winkel zwischen 0 und 45° bildet, und mindestens ein Federelement in einer Richtung schwingt, welche mit der Vertikalen einen Winkel zwischen 0 und 45° bildet. Bei dieser Verwendung ist es insbesondere möglich, die Fördergeschwindigkeit und das Förderverhalten (Werfen oder Gleiten) der zu fördernden Teile ausschließlich elektronisch zu variieren.

Vorteilhaft ist es, eine Kombination der beiden genannten Ausgestaltungen in der Weise vorzunehmen, dass eine Schwingfördereinheit verwendet wird, welche außer dem Unterteil und dem Oberteil noch zwischen diesen mindestens noch eine weitere Platte aufweist, wobei benachbarte Platten durch Federelemente beabstandet sind, welche bevorzugt an ihren Enden mit den Platten verbunden sind, und welche bevorzugt entlang derselben, auf der Horizontalen senkrecht stehenden Ebene schwingen, wobei zusätzlich mindestens ein Federelement mit eigenem Stellglied vorhanden ist, das auch mit zwei Platten oder mit einer Platte und einer freischwingenden Hilfsmasse verbunden ist und das nicht in derselben Ebene, wie die erstgenannten Federelemente schwingt. Diese Kombination erlaubt es, alle Förderparameter durch entsprechende Einstellungen der Stellglieder zu variieren.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Schwingfördersystems ist in die Schwingfördereinheit mindestens ein zusätzliches von einem eigenen Stellglied erregtes Federelement eingebaut, das bezüglich der Frequenz nicht synchron mit den anderen Federelementen schwingt. Mit dieser Anordnung lassen sich Schwingungsinterferenzen erzeugen. Solche Interferenzen sind beispielsweise vorteilhaft, wenn pulverförmiges, zum Zusammenbacken neigendes Fördergut gefördert werden soll. Die Interferenzen bewirken eine Auflockerung des Materials und eine Vereinzelung der Pulverteilchen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Federelements sind in den Unteransprüchen offenbart.

Im folgenden werden die Federelemente anhand von durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen
1 als Beispiel einer Ausführungsform des mit den Federelementen angetriebenen Schwingfördersystems die Sicht auf einen senkrecht zum Unterteil einer Schwingfördereinheit mit Federelementen, welche entlang zum Unterteil senkrecht verlaufender Ebenen schwingen, geführten Querschnitt, wobei mindestens eines der Federelemente mit dem Unterteil und dem Oberteil der Schwingfördereinheit verbunden ist und wobei, wenn mehr als ein Federelement davon verbunden ist, diese entlang derselben Ebene schwingen, und zu diesem mindestens einen Federelement mindestens ein senkrecht schwingendes Federelement vorhanden ist, das mit dem Unterteil und einer freischwingenden Hilfsmasse verbunden ist,
1a in Aufsicht die Anordnung der in der 1 gezeigten PKF-Elemente zueinander, wobei der Querschnitt, auf den in der 1 geblickt wird, entlang der in der 1a durch zwei "A" gekennzeichneten Gerade geführt ist,
2 für das anhand der 1 und 1a veranschaulichte Beispiel in einem rechtwinkligen Koordinatensystem die resultierenden Schwingungsvektoren, entlang der die Förderteile bewegt werden, für zwei Einstellungen der Phasenlagen der von den Federelementen erzeugten Schwingungen, deren Amplituden festgelegt sind,
3 als Beispiel für eine andere Ausführungsform des Schwingfördersystems eine Schwingfördereinheit, bei der das Oberteil durch in zwei übereinanderliegenden Etagen angeordneten Federelementen zum Schwingen gebracht wird, wobei die Federelemente in derselben Ebene schwingen, und die Federelemente in der unteren Etage senkrecht und die in der oberen Etage parallel zur Förderebene schwingen,
4 für das anhand der 3 veranschaulichte Beispiel in einem rechtwinkligen Koordinatensystem die resultierenden Schwingungsvektoren, entlang der die Förderteile bewegt werden, für drei Einstellungen der Phasenlagen der von den Federelementen erzeugten Schwingungen zueinander, deren Amplituden festgelegt sind, und
5 eine Schwingfördereinheit, in welcher mindestens ein Teil der in der 1 gezeigten Federelemente durch Federelementpaare ersetzt sind, wie sie in der 3 gezeigt sind.
In dem Schwingfördersystem werden beispielsweise Federelemente eingesetzt, welche eine längliche Trägerplatte aus einem federnden Material aufweisen, wobei mindestens zweiseitig mindestens eine Platte aus einem piezoekeramischen Material (Piezo-Platte) aufgebracht ist, wobei zum mindesten die den Piezo-Platten zugewandten Oberflächen der Trägerplatte leitfähig sind, wobei an der von der Trägerplatte abgewandten Oberfläche der Piezo-Platte eine Stromzuführung anliegt, wobei die leitfähige Schicht und die Stromzuführung mit je einem Pol einer Elektrizitätsquelle verbunden sind und wobei die Trägerplatte an ihren Enden Mittel zum Befestigen des Federelements an zu erregenden Massen aufweist.
Die Federelemente werden mit Stellgliedern zu Schwingungen festgelegter Frequenz und Amplitude erregt und mindestens eines von ihnen wirkt als Master, mit dem die Frequenz synchron betrieben wird, und Phasen der Schwingungen von mit unterschiedlichen Stellgliedern erregten Federelemente eingestellt werden.
Die Stellglieder werden controllergesteuert betrieben. Bevorzugt beinhalten die Stellglieder eine Endstufe mit Ansteuerung, die Stromversorgung der Endstufe und der Ansteuerung und die interne Steuerung. Die Endstufe wird von einer symmetrischen Vollbrücke bestehend aus sehr schnellen Hochvolt-Power-MOS-FET- bzw. IGBT- Transistoren und sehr schnellen Rückstromdioden für die teilweise Rückgewinnung der Erregungsenergie gebildet. Zur Ansteuerung und der Strom- und Spannungsüberwachung der Power-Transistoren sind entsprechende Ansteuerbausteine, wie MOS-FET-Treiber, vorgesehen. Die interne Steuerung erfolgt bevorzugt über einen Microcontroller, beispielsweise der NEC-K3-Serie. Er steuert die Endstufe bevorzugt über einen ON-Chip PWM-Generator, dessen Trägerfrequenz mit der Arbeitsfrequenz moduliert wird. Zum Demodulieren ist ein Demodulator im Stellglied enthalten. Um die CPU bei der Berechnung beispielsweise der Sinuswellenform zu entlasten, wird bevorzugt die Kurvenform als Datentabelle im internen ROM-Speicher abgelegt. Zur Regelung der Ausgangsintensität lassen sich die digitalen Informationen aus der Datentabelle in 1%-Schritten zurückrechnen (Modulationsgradbestimmung). Aus der bestehenden Tabelle lassen sich auch modifizierte Kurvenformen berechnen. Die Frequenz des Ausgangsignals wird über einen internen Timer, beispielsweise einen 16-Bit-Timer, erzeugt. Mit einem solchen Timer wird der Frequenzbereich ≥ 1 Hz (nach oben keine Grenze die in der Praxis interessanten Frequenzen liegen aber nicht höher als etwa 20 kHz) mit einer Genauigkeit von etwa 0,1 Hz erfaßt. Der interne UART-Baustein des Mikrocontrollers bildet die serielle Schnittstelle zur Steuerung der Endstufe. Bevorzugt über einen aus Software gebildeten Befehlsinterpreter erfolgt die Steuerung aller Funktionen des Stellglieds. Die Steuerung des synchronen Betriebs von mit unterschiedlichen Stellgliedern (Master-Slave) angesteuerten Erregern durch eines der Stellglieder (Master) beispielsweise bei der grenzüberschreitenden Förderung beim Übergang von einem Rund- zu einem Linearförderer und bei der Reaktionsschwingungskompensation, erfolgt auch durch dessen Befehlsinterpreter.
In den 1 und 1a sind Details einer Schwingfördereinheit 195 gezeigt. Die Federelemente 151 und 153 sind mit ihrem einen Ende über Halterungen 135 (für das Federelement 153 nicht gezeigt) am auf Gummifüßen 160 ruhenden Unterteil 134 (in der 1a nicht gezeigt) befestigt. Die anderen Enden der Federelemente 151 sind über Halterungen 132 am Oberteil 133 (in der 1a nicht gezeigt) befestigt. Das andere Ende des Federelements 153 ist freischwingend mit einer Halterung 132 an einer Hilfsmasse 147 befestigt. Auf jedem Federelement sind zwei Piezo-Platten 75 befestigt. Die Piezo-Platten sind – was allgemein für die hier erörtete Verwendung gilt – so geschaltet, dass bei Anlegung einer Spannung die eine Piezo-Platte sich zusammenzieht, während sich die andere ausdehnt. Das Federelement 153 kann so eingebaut sein, dass sein Schwingungsvektor keine vertikale Komponente aufweist. Wie die 1a zeigt, bilden die auf das Unterteil projizierten Längsachsen der Federelemente 151 mit der auf das Unterteil projizierten Längsachse des Federelements 153 einen rechten Winkel. Die Federelemente 151 einerseits und die Federelemente 153 andererseits sind je mit einem (nicht gezeigten) Stellglied verbunden, die im Verhältnis von Master und Slave zueinander stehen. Die Federelemente bilden mit dem Oberteil, d.h. der Horizontalen, einen festgelegten Winkel. Werden die Federelemente 151 erregt, bewegen sich auf die Förderebene 133 gelegte Förderteile in Richtung
(in der 1a ist die Projektion von
auf die Förderebene als
eingezeichnet).
und
sind Vektoren, deren Betrag y den Schwingweg bedeutet (dies gilt auch für die später genannten, durch Index gekennzeichneten y-Vektoren).
und
bezeichnen die Richtungen, in denen sich die Förderteile bewegen, wenn entweder das Federelement 151 oder das Federelement 153 schwingt. Wird zusätzlich das Federelement 153 synchron mit den Federelementen 151
erregt, bewegen sich die Förderteile in Richtung des resultierenden Schwingungsvektors
weiter. Dabei wirkt die von dem Federelement 153 auf das Unterteil 134 übertragene Reaktionsschwingung mit der von den Federelementen 151 auf das Unterteil übertragenen Reaktionsschwingungen zusammen, wodurch die auf das Oberteil wirkenden Schwingungen der Federelemente beeinflußt werden. Der Winkel, den
und
ist die Projektion von
auf die Förderebene) miteinander bilden, hängt von den Phasen- und Amplitudenunterschieden zwischen den Schwingungen die Federelemente 151 und 153 ab. Die Verhältnisse werden durch die 2 noch genauer erläutert: In der 2 ist in den 1. Quadranten des Koordinatensystems
arallel zur Ordinate und
parallel zur Abszisse eingetragen.
wobei
den Vektor des Federelements 151 parallel zur Förderrichtung und
den Vektor senkrecht zur Förderrichtung bezeichnen.
kann entsprechend zusammengesetzt sein.
bezeichnet die Richtung die senkrecht zum Federelement 151 steht und schräg nach oben verläuft und sie ergibt sich aus der Richtung, in der
schwingt, wenn
nach oben schwingt. Das Federelement 153 schwingt
senkrecht zur Ebene in der die Federelemente 151 schwingen. Haben die Schwingungen der Federelemente 151 und 153 eine solche Phasenbeziehung zueinander, dass die Federelemente 151 und 153 gleichzeitig in der positiven Richtung schwingen, ergibt sich ein resultierender Schwingungsvektor
im I. Quadrant, und, wenn die Phasenbeziehung derart ist, dass das Federelement 151 in die positive Richtung und Federelement 153 in die negative Richtung schwingen, ergibt sich ein resultierender Schwingungsvektor
im II. Quadranten. Der in die 1a eingezeichnete
ergibt sich demnach aus
wenn die Phasenlage um ∆φ = 180° geändert wird. Die Winkel, die
mit den Koordinaten bilden, können verändert werden, indem man den Phasenunterschied zwischen den von den Federelementen 151 und 153 ausgeführten Schwingungen anders einstellt, indem man die Amplituden ändert, oder indem man den Winkel, welchen die Projektionen der Längsachsen der Federelemente 151 und 153 auf das Unterteil 134 miteinander bilden, von 90° verschieden einstellt.
Indem das Federelement 153 nur kurzfristig, d.h. impulsartig, erregt wird, kann die in den 1 und 1a gezeigte Anordnung auch dazu benutzt werden, um einzelne Förderteile aus dem durch die Federelemente 151 bestimmten Förderpfad zu selektieren.
In der 3 ist eine Schwingfördereinheit 295 gezeigt, bei der ein Unterteil 134 und eine Zwischenplatte 158 parallel zueinander ausgerichtet und von zwei Federelementen 152 auf Abstand gehalten werden, welche parallel zur Zwischenplatte und zum Unterteil 134 angeordnet sind und welche mit ihrem einen Ende durch Halterungen 135 an dem Unterteil 134 und mit ihrem anderen Ende durch Halterungen 132 an der Zwischenplatte befestigt sind. Das Unterteil 134 ist auf Gummifüßen 160 gelagert. Oberhalb der Zwischenplatte und parallel zu ihr ist das Oberteil 133 (die Förderschiene) angeordnet. Voneinander getrennt sind die Zwischenplatte und das Oberteil 133 durch zwei Federelemente 154, welche mit ihnen rechte Winkel bildend durch Halterungen 235 an der Zwischenplatte und Halterungen 232 an der Förderschiene befestigt sind. Die Federelemente 152 und 154 schwingen synchron in derselben auf dem Unterteil senkrecht stehenden Ebene, jedoch senkrecht zueinander.
Die Federelemente 152 einerseits und die Federelemente 154 andererseits sind je mit einem (nicht gezeigten) Stellglied verbunden, die im Verhältnis von Master und Slave zueinander stehen.
Werden die Federelemente 152 und 154 zum Schwingen erregt, hängt es vom Verhältnis der (festgelegten) Amplituden und/oder dem Phasenunterschied zwischen den von den Federelemente 152 und 154 ausgeführten Schwingungen ab, welche resultierende Schwingungsvektoren sich einstellen. Diese Verhältnisse lassen sich anhand der 4 veranschaulichen. Der Schwingungsvektor
des Federelements 154 schwingt senkrecht zur Förderebene und zwar in die positive und in die negative Richtung. Der Schwingungsvektor
des Federelements 152 schwingt parallel zur Förderebene und zwar auch in die positive und in die negative Richtung. Der resultierende Schwingungsvektor
ergibt sich aus der Richtung von
in dem Moment, in dem
nach oben schwingt. D.h. schwingt das Federelement 154 in dem Moment nach rechts (positiv), in dem der
nach oben gerichtet ist, dann verläuft der resultierende Schwingungsvektor nach rechts (1. Quadrant). Schwingt das Federelement in dem Moment nach links (negativ), in dem
nach oben gerichtet ist, dann verläuft der resultierende Schwingungsvektor nach links (2. Quadrant). Die Richtungsänderung von
und
kommt durch eine Phasenverschiebung des durch die Federelemente 154 erzeugten Schwingungen gegenüber den durch die Fe derelemente 152 erzeugten Schwingungen um 180° zustande. Werden andere φ-Winkel eingestellt, liegt der resultierende Schwingungsvektor
je nachdem, ob ∆φ > oder < 90° ist, im 1. oder im 2. Quadranten. Die Richtung des resultierenden Schwingungsvektors ist also phasenabhängig. Oder anders: Es hängt von der Polarität der
Erregung ab, in welcher Richtung sich die Förderteile bei Erregung bewegen.
Die Anzahl der für zum Zustandekommen der resultierenden Schwingungsvektoren beitragenden Parameter läßt sich noch erhöhen, wenn die Winkel, welche die Federelemente mit dem Oberteil bilden, variiert werden.
In der 5 ist eine Schwingfördereinheit gezeigt, die aus der in der 1 gezeigten Schwingfördereinheit weiterentwickelt ist, indem die gegenüber der Förderschiene geneigten Federelemente 151 und gegebenenfalls 153 durch Federelementkombinationen 152/154 ersetzt sind, wie sie in der 3 gezeigt sind. Diese Kombination erlaubt es, alle – außer den Wirkungslinien – Förderparameter durch entsprechende Einstellungen der Stellglieder zu variieren.

Claims

Piezo-Keramik-Federelemente für ein Schwingfördersystem (195, 295), die eine längliche Trägerplatte aus einem federnden Material aufweisen, auf der mindestens zweiseitig mindestens je eine Platte (75) aus einem piezokeramischen Material aufgebracht ist, wobei zum mindesten die den Piezo-Platten (75) zugewandten Oberflächen der Trägerplatte leitfähig sind, wobei an der von der Trägerplatte abgewandten Oberfläche der Piezo-Platten (75) eine Stromzuführung anliegt, wobei die leitfähige Schicht und die Stromzuführung mit je einem Pol einer Elektrizitätsquelle verbunden sind und wobei die Trägerplatte an ihren Enden Mittel zum Befestigen des Federelements an zu erregenden Massen (133, 134, 147, 158) aufweist, wobei mindestens zwei solcher Federelemente (151, 152, 153, 154) von unterschiedlichen Stellgliedern, von denen eines als Master dient, erregt werden und synchron bezüglich der Frequenz schwingen, während die Amplitude und Phasenlage ihrer Schwingungen einzeln einstellbar sind, wobei jedoch nicht beide Federelemente direkt am Oberteil (133) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei von unterschiedlichen Stellgliedern angesteuerten Federelemente (151, 152, 153, 154) sich in ihren vorgegebenen Richtungen der Wirkungslinien unterscheiden und sowohl die am Unter- und Oberteil (133, 134) befestigten Federelemente (151) oder am Oberteil (133) befestigten Federelemente (154) als auch die nicht am Oberteil befestigten Federelemente (153, 152) dasselbe Oberteil (133) entlang ihres resultierenden Schwingungsvektors
antreiben.
Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Federelement (151) vorhanden ist, das mit dem Unterteil (134) und dem Oberteil (133) einer Schwingfördereinheit (195) verbunden ist, und dessen Schwingungsvektor in der Horizontalen eine Komponente mit einer Richtung hat, welche mit der Richtung der Komponente in der Horizontalen des Schwingungsvektors mindestens eines anderen Federelements (153) mit eigenem Stellglied nicht übereinstimmt, wobei das Federelement (153) mit dem Unterteil (134) oder dem Oberteil (133) und mit einer freischwingenden Hilfsmasse (147) verbunden ist, und das Unterteil (134) auf Gummifüssen (160) ruht.
Federelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Federelemente (152, 154) in eine Schwingfördereinheit (295) eingebaut sind, welche außer dem Unterteil (134) und dem Oberteil (133) mindestens noch eine dazwischenliegende Platte (158) aufweist, wobei benachbarte Platten (134, 158, 133) durch Federelemente beabstandet sind, welche mit den benachbarten Platten verbunden sind.
Federelement nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Federelemente (152, 154) in eine Schwingfördereinheit eingebaut sind, welche außer dem Unterteil (134) und dem Oberteil (133) mindestens noch eine dazwischenliegende Platte (158) aufweist, wobei benachbarte Platten (134, 158, 133) durch Federelemente beabstandet sind, welche mit den benachbarten Platten verbunden sind, und zusätzlich mindestens ein Federelement (153) mit eigenem Stellglied vorhanden ist, dessen Schwingungsvektor in der Horizontalen eine Komponente mit einer Richtung hat, welche mit der Richtung der Komponente in der Horizontalen des Schwingungsvektors mindestens eines anderen Federelements (152, 154) mit eigenem Stellglied nicht übereinstimmt, wobei das mindestens eine Federelement (153) mit einer der genannten Platten und mit einer freischwingenden Hilfsmasse (147) verbunden ist.
Federelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Federelemente (152, 154) entlang derselben Ebene schwingen.
Federelement nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Federelemente (154) in einer Richtung schwingt, welche mit der Horizontalen einen Winkel zwischen 0 und 90° bildet, und mindestens eines der Federelemente (152) in einer Richtung schwingt, welche mit der Vertikalen einen Winkel zwischen 0 und 90° bildet.
Federelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Federelement (154) in einer Richtung schwingt, welche mit der Horizontalen einen Winkel zwischen 0 und 45° bildet, und mindestens ein Federelement (152) in einer Richtung schwingt, welche mit der Vertikalen einen Winkel zwischen 0 und 45° bildet.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich mindestens ein Federelement vorhanden ist, das bezüglich der Frequenz nicht synchron mit den anderen Federelementen (151, 152, 153, 154) schwingt.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte aus Metall oder Kunststoff besteht, wobei, wenn die Trägerplatte aus Kunststoff besteht, die Oberfläche mittels einer leitfähigen Schicht leitend gemacht ist.
Federelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte aus einem glasfaserverstärkten Duroplasten besteht.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkonstante > 10⁵ [N/m] ist.
Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Piezo-Platten (75) so auf der Trägerplatte aufgebracht sind und die Federelemente, gegebenenfalls über Zwischenplatten, so am Oberteil (133) und am Unterteil (134) einer Schwingfördereinheit fixiert sind, dass das Verhältnis der Abmessungen auf den Endbereichen zwischen dem einen Ende der Piezo-Platte und der Fixierung am Oberteil (133) oder an der Zwischenplatte (158) in Richtung Oberteil (133) und zwischen dem anderen Ende der Piezo-Platte und der Fixierung am Unterteil oder an der Zwischenplatte in Richtung Unterteil ≥ 1,5 ist.
Federelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen 2 und 20 liegt.
Piezo-Keramik-Federelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei Frequenzen bei ≥ 100 Hz gearbeitet wird.