DE1291565B - Vorrichtung zur Daempfung der Querschwingungen eines langgestreckten Elementes - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung der Querschwingungen eines langgestreckten Elementes, beispielsweise einer einseitig eingespannten Bohrspindel, mit einem oder mehreren mitschwingenden Magneten.
• Bei einer bekannten Vorrichtung zur Unterdrükkung der Querschwingungen einer sich drehenden Welle ist an der Welle ein Magnet angeordnet, den ein Stabmagnet in geringem axialem Abstand oder ein Ringmagnet in geringem radialem Abstand gegenüber steht. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie ihrem Wesen nach nicht eine Dämpfungsanordnung, sondern eine Zentrieranordnung ist, die bei einer Auslenkung der Welle elastische Rückstellkräfte erzeugt, jedoch eine Dämpfung, d. h. eine Umsetzung der mechanischen Schwingungsenergie in Wärme, nicht oder nur in geringem Maß bewirkt. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß sie das Zusammenwirken eines an der Welle befestigten Magneten mit einem ortsfesten Magneten bestimmter Ausbildung und Anordnung voraussetzt, wobei sich zwischen beiden Magneten ein unbehinderter Luftspalt befinden muß. Die bekannte Anordnung ist daher zum Dämpfen von Schwingungen einer schlecht zugänglichen Welle, z. B. einer in einem Geschützrohrrohling sich drehenden Bohrspindel, nicht geeignet, weil in diesem Fall der Stahl des Geschützrohres das Zusammenwirken der beiden Maneten unmöglich machen würde.
• Es ist ferner eine Vorrichtung zur Dämpfung von Längsschwingungen eines Elementes bekannt, bei der sich ein mit dem zu dämpfenden Element starr verbundener Magnet axial in einem aus abwechselnd angeordneten Ringen aus magnetischem Material und Ringen aus nicht magnetischem, gut leitendem Material bestehenden Rohr bewegt. Durch die Bewegung des Magneten relativ zu den leitfähigen Ringen werden in diesen Wirbelströme erregt und dadurch die Schwingungsbewegungen stark gedämpft. Auch diese Anordnung hat den Nachteil, daß ein Zusammenwirken eines mitschwingenden und eines in bestimmter Weise ausgebildeten ortsfesten Elementes erforderlich ist und daß sie daher z. B. für eine Geschützrohrbohrspindel nicht verwendbar ist. Ferner ist die Anordnung nur zur Dämpfung von Längsschwingungen, nicht aber von Querschwingungen geeignet, weil das die leitfähigen Ringe durchsetzende Magnetfeld in seiner Querrichtung durch die ortsfesten Ringe aus magnetischem Material festgelegt ist und daher durch Querschwingungen des Magneten nicht beeinflußt würde.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Querschwingungen eines Elementes in sich, d. h. ohne das Zusammenwirken mit einem ortsfesten Element, gedämpft werden.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung erfindungsgemäß gekennzeichnet durch ein an dem zu dämpfenden Element befestigtes oder mit ihm kuppelbares Gehäuse, in dem die ein zur Achse des dämpfenden Elementes paralleles Magnetfeld erzeugenden Magneten in Querrichtung beweglich, sowie eine oder mehrere elektrisch gutleitende, vom Magnetfeld senkrecht zu ihrer Ebene gekreuzte Scheiben fest angeordnet sind. Wenn das zu dämpfende Element schwingt, schwingen auch die elektrisch gut leitenden Scheiben in gleicher Phase mit, während die beweglich angeordneten Magneten auf Grund ihrer Trägheit eine phasenverschobene Schwingung ausführen. Die hierdurch verursachte Relativbewegung zwischen den Magneten und den gut leitenden Scheiben ruft in den Scheiben Wirbelströme hervor, wodurch die Schwingungsenergie rasch in Wärme umgesetzt wird.
• Vorzugsweise sind der oder die Magneten in Querrichtung federnd aufgehängt.
• Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g~ 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung, -F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung mit eingezeichneten magnetischen Kraftlinien in einem Schwingungszustand, F i g. 3 einen Längsschnitt entsprechend F i g. 2 in einem anderen Schwingungszustand, F i g. 4 eine Möglichkeit der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 5 eine andere Möglichkeit der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Die in F i g. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung 11 weist ein zylindrisches Gehäuse 1 aus einem nicht magnetischen Material auf. Das Gehäuse ist aus ringförmigen Elementen 1 a und Endscheiben 1 b zusammengesetzt, es kann auch einstückig hergestellt sein. Von jedem Element 1 a ragt eine ringförmige Scheibe 2 in das Innere des Gehäuses. Das Gehäuse sowie die Scheiben können beispielsweise aus Kupfer bestehen. In dem Gehäuse 1 und koaxial zu ihm ist ein zylindrischer Permanentstabmagnet 3 angeordnet. An den Enden des Magneten sind Polstücke 6 und 7 aus ferromagnetischem Material vorgesehen. Die aus dem Stabmagneten und den Polstücken bestehende Einheit ist in dem Gehäuse durch elastische Halterungen aufgehängt, beispielsweise durch Gummipuffer 4, 5, die in konische Vertiefungen 6 a und 7 a der Polstücke eingreifen. Die Halterungen gestatten Schwingungen der Magneteinheit parallel zu ihrer Achse. Die Vorrichtung weist ferner Hülsen 8, 9 und 10 aus ferromagnetischem Material auf, die zwischen jeweils zwei Scheiben 2 angeordnet sind. Diese Hülsen sind in festem radialem Abstand zu dem Stabmagneten 3 und frei beweglich gegenüber den Scheiben 2 angeordnet, so daß sie die Schwingungen des Stabmagneten mitmachen. Die Zwischenräume zwischen den Hülsen und dem Stabmagneten können mit einem magnetisch indifferenten Material, beispielsweise Kunststoff, ausgefüllt sein.
• Die magnetischen Feldlinien durch den Stabmagneten, die Polstücke und die Hülsen sind in F i g. 2 angedeutet. Diese Figur zeigt die gesamte Anordnung in einer Stellung, bei der die Mittellinie des Magneten 3 mit der Achse des Gehäuses 1 zusammenfällt. Die Gummipuffer 4, 5 zentrieren die Anordnung in dieser Stellung.
• F i g. 3 zeigt die Anordnung in einer Stellung, bei der der Magnet bei seiner durch den Doppelpfeil angedeuteten Schwingungsbewegung senkrecht zur Achse seine obere Stellung erreicht hat.
• Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Schwingungsdämpfung bei der spanabhebenden Bearbeitung langgestreckter Werkstücke. Dabei können entweder das Werkstück oder das Werkzeug oder beide das zu dämpfende Element sein. F i g. 4 zeigt eine Anordnung, bei der die Schwingungen eines Geschützrohrrohlings 12 gedämpft werden sollen, der in einem Futter 13 eingespannt und am anderen Ende durch einen Reitstock 14 abgestützt ist und mit einem Drehstahl 15 bearbeitet wird. Das Gehäuse 11 der schwingungsdämpfenden Vorrichtung ist in einer Halterung 16 drehbar gelagert und wird an den Geschützrohrrohling 12 angedrückt, so daß es dessen Schwingungen mitmacht. Eine andere Anwendungsmöglichkeit zeigt F i g. 5. Hier ist das Werkstück 17, ein auszubohrender Geschützrohrrohling, feststehend, während das Werkzeug 18, nämlich die Bohrspindel sich dreht. Die Bohrspindel besteht aus dem einseitig in einem geeigneten Antrieb 21 eingespannten Schaft 19 und einem aufgesetzten Bohrkopf 20. Zur Dämpfung der Schwingungen der Bohrspindel 18 ist an deren freiem Ende, also dort wo die Schwingungen am größten sind, die schwingungsdämpfende Vorrichtung 11 in einer Aushöhlung 19 a koaxial zur Bohrspindel angeordnet.
• In beiden beschriebenen Anordnungen schwingen das Gehäuse 1 der Dämpfungsvorrichtung und die leitfähigen Scheiben 2 ohne Phasenverschiebung mit dem zu dämpfenden Element mit. Dagegen führt die aus dem Stabmagneten 3, den Polstücken 6, 7 und den ferromagnetischen Hülsen 8, 9, 10 bestehende Einheit eine gegenüber der Schwingung des zu dämpfenden Elementes phasenverschobene Schwingung aus, wobei die Amplitude und die Phasenverschiebung dieser Schwingung durch die Masse der magnetischen Teile und die Federkonstante der Gummipuffer 4, 5 bestimmt werden. Das Ergebnis ist eine Relativbewegung der aus den magnetischen Teilen 3, 6, 7, 8, 9,10 bestehenden Einheit gegenüber den leitfähigen Scheiben 2. Da hierdurch auch das die Scheiben 2 kreuzende, von den Polstücken 6, 7 und den ferromagnetischen Hülsen 8, 9,10 festgelegte Magnetfeld gegenüber den Scheiben 2 verschoben wird, werden in den Scheiben 2 Wirbelströme induziert. Diese erzeugen ihrerseits in der Scheibenebene liegende Kräfte, welche der Schwingungsbewegung des Magneten entgegenwirken. Hierdurch wird eine wirksame Dämpfung der Schwingungsbewegung der gesamten Vorrichtung erzielt.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Dämpfung der Querschwingungen eines langgestreckten Elementes, beispielsweise einer einseitig eingespannten Bohrspindel, mit einem oder mehreren mitschwingenden Magneten, gekennzeichnet durch ein an dem zu dämpfenden Element (12 bzw.14) befestigtes oder mit ihm kuppelbares Gehäuse (11), in dem die ein zur Achse des zu dämpfenden Elementes paralleles Magnetfeld erzeugenden Magneten (3) in Querrichtung beweglich sowie eine oder mehrere elektrisch gut leitende, vom Magnetfeld senkrecht zu ihrer Ebene gekreuzte Scheiben (2) fest angeordnet sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Magneten (3) in Querrichtung federnd (5) aufgehängt sind.