DE19522286C2

DE19522286C2 - Ringing for a bell

Info

Publication number: DE19522286C2
Application number: DE1995122286
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl Ing Boecking
Original assignee: Individual
Current assignee: Woelfel Beratende Ingenieure GmbH and Co KG
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1999-04-15
Anticipated expiration: 2015-06-21
Also published as: DE19522286A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Läuteantrieb für eine Glocke mit einer Antriebseinrichtung zum Erzeugen einer Pendelbewegung der Glocke.The invention relates to a ringing drive for a Bell with a drive device for generating a Pendulum movement of the bell.

Zum Läuten werden Glocken in eine pendelnden Bewegung versetzt. Im eingeschwungenen Zustand schlägt dann ein Klöppel, der in der Glocke aufgehängt ist, an den Gloc kenmantel an. Die Glocken sind in der Regel in Türmen aufgehängt, damit sie möglichst weit gehört werden. Die wohl größte Verbreitung haben Glocken in Kirchtürmen gefunden.For ringing, bells are made in a swinging motion transferred. Then strikes in the steady state Clapper, which is hung in the bell, on the gloc kenmantel. The bells are usually in towers hung up so that they can be heard as far as possible. The Bells are probably the most common in church towers found.

Bei der Pendelbewegung entstehen horizontale und ver tikale Lagerkräfte, die über die Glockenlagerung auf den Glockenturm übertragen werden. Diese Lagerkräfte wirken dementsprechend periodisch mit der Pendelfre quenz der Glocke auf den Turm. Dies führt dann zu einem kritischen Zustand, wenn die Biege-Eigenfrequenz des Glockenturms mit der Pendelfrequenz der Glocke oder einem Vielfachen davon übereinstimmt. Allerdings treten Fälle, in denen die Biege-Eigenfrequenz des Glocken turms mit der Grundfrequenz der Pendelbewegung der Glocke übereinstimmt, nur relativ selten auf.The pendulum movement creates horizontal and ver tical bearing forces on the bell storage the bell tower will be transferred. These bearing forces accordingly work periodically with the Pendelfre quenz the bell on the tower. This then leads to one critical state when the bending natural frequency of the Bell tower with the pendulum frequency of the bell or multiple of them. However, kick Cases where the bell's natural bending frequency towers with the fundamental frequency of the pendulum movement of the Bell coincides, only rarely.

Allerdings werden Glocken im allgemeinen mit einem re lativ großen Läutewinkel geläutet, der in der Regel zwischen 60° und 90° liegt, in einzelnen Fällen sogar darüber. Aufgrund der geometrischen Nichtlinearität enthalten die Lagerkräfte auch Anteile mit Vielfachen der Pendelfrequenz, d. h. höhere Harmonische. Dabei sind in den horizontalen Lagerkräften ungeradzahlige Vielfa che der Pendelfrequenz enthalten, während bei den ver tikalen Lagerkräften nur geradzahlige Vielfach der Pen delfrequenz vorkommen. Neben den horizontalen Lager kräften führen bei exzentrischer Glockenlagerung auch die vertikalen Lagerkräfte zu Horizontalverschiebungen am Turm. Im Resonanzfall einer Harmonischen der Lager kraft mit der ersten Biegeeigenfrequenz des Turmes kann es zu starken Schwingungen kommen. Diese Schwingungen können zu Rißbildungen oder sogar zur Zerstörung des Turmes führen.However, bells are generally re relatively large ringing angle, which is usually is between 60 ° and 90 °, in some cases even about that. Because of the geometric non-linearity the bearing forces also contain multiples the pendulum frequency, d. H. higher harmonics. Are there odd-numbered varieties in the horizontal bearing forces che the pendulum frequency included, while in the ver tical bearing forces only an even multiple of the pen frequency occur. In addition to the horizontal warehouse Forces also lead with eccentric bell bearings the vertical bearing forces to horizontal displacements at the tower. In the event of a resonance of a harmonic of the bearings force with the first bending natural frequency of the tower there are strong vibrations. These vibrations can lead to cracking or even destruction of the Tower.

Diese Erscheinung an sich ist bekannt. Zur Behebung dieses Problems hat man eine Reihe von Lösungen vorge schlagen. So ist aus DE-AS 12 11 517 eine Armatur für Turmglocken bekannt, die eine elastische Zwischen schicht zwischen Glocke und Joch, d. h. der Lagerung der Glocke, aufweist. Ferner kann man hier ein verstellba res Gegengewicht anbringen oder den Klöppel verstellen.This phenomenon in itself is known. To fix a number of solutions have been proposed to this problem beat. DE-AS 12 11 517 is a fitting for Tower bells known to have an elastic intermediate layer between bell and yoke, d. H. the storage of the Bell. Furthermore, you can adjust a Attach the counterweight or adjust the clapper.

DE-OS 24 30 031 offenbart eine Vorrichtung zur Vermei dung der Übertragung von Horizontalschubkräften schwin gender Kirchenglocken, bei der die Glockenaufhängung auf einem Wagen angeordnet ist, der auf einer Schiene verfahrbar ist, wobei die Schiene ihrerseits wiederum auf Rollen gelagert ist und sich seitlich bewegen kann. DE-OS 24 30 031 discloses a device for avoidance application of the transfer of horizontal shear forces gender church bells, where the bell suspension is arranged on a carriage that is on a rail is movable, the rail in turn is mounted on rollers and can move sideways.

DE-OS 23 41 878 zeigt ein Glockenjoch mit Beschleuni gungsbremse und Schwingfederlagerung, bei der die Glockenpendelbewegung gebremst wird, wenn sich die Pen delfrequenz einem kritischen Wert nähert.DE-OS 23 41 878 shows a bell yoke with acceleration tion brake and spring suspension, in which the Bell pendulum movement is slowed down when the pen delfrequency approaches a critical value.

DE-AS 15 16 511 zeigt ein ähnliches Glockenjoch.DE-AS 15 16 511 shows a similar bell yoke.

DE 33 23 936 C1 beschreibt ein Verfahren zur Begrenzung der Schwingungsbelastung eines eine Glocke oder ein aus mehreren Glocken kombiniertes Geläut enthaltenden Glockenturms und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bei der der Antrieb abgeschaltet wird, so bald sich die Glockenpendelfrequenz einem kritischen Wert nähert.DE 33 23 936 C1 describes a method for limitation the vibration load of a bell or an off Combined chime containing several bells Bell tower and a device for carrying out the Procedure in which the drive is switched off, so soon the bell pendulum frequency becomes critical Approaching value.

DE 37 01 828 A1 zeigt eine Regelvorrichtung für Gloc kenläutemaschinen, bei der ein Antriebsmotor vorgesehen ist, der über eine Steuervorrichtung periodisch mit Vorwärts- und Rückwärtsbestromung beaufschlagt wird. Hierbei wird die Bestromung so gesteuert, daß sie wäh rend eines sogenannten anfänglichen Hochläutens mit relativ geringen Pausen und während eines anschließen den Dauerläutens mit vergleichsweise längeren Pausen erfolgt. Die Bestromung wird also zu bestimmten Zeit punkten eingeschaltet, und zwar zum "günstigsten An triebszeitpunkt" und kurze Zeit später wieder abge schaltet. Aus den dargestellten Schaltzeiten ist er sichtlich, daß der Antriebsmotor die Glockenbewegung nicht permanent steuert, sondern nur abschnittsweise. Zwischen den einzelnen Bestromungszeiten schwingt die Glocke frei. DE 37 01 828 A1 shows a control device for Gloc kenlaut machines where a drive motor is provided which is periodically controlled by a control device Forward and backward energization is applied. Here, the current supply is controlled so that it selects rend with a so-called initial boom relatively short breaks and during a connection the continuous ringing with comparatively longer breaks he follows. The current supply is therefore at a certain time score switched on, at the "cheapest way drive time "and a short time later again switches. It is from the switching times shown visible that the drive motor the bell movement does not control permanently, but only in sections. The oscillates between the individual energization times Bell free.

DE 33 10 567 C2 beschreibt ein Verfahren und eine Vor richtung zum Steuern des Antriebsmotors einer Glocken läutmaschine. Hier ist es notwendig, den Elektromotor, der den Antrieb der Kirchenglocke bildet, an genau de finierten Punkten ein- und auszuschalten und zwar in Abhängigkeit von der Schwingungsrichtung der Glocke. Der Einschaltzeitpunkt und die Einschaltdauer des An triebsmotors kann hierbei von der Geschwindigkeit der Glocke selbst bestimmt werden, so daß die Glocke immer im optimalen Geschwindigkeitsbereich angestoßen werden kann. Der Motor schaltet aber ab, wenn die Glocke ihre richtige Geschwindigkeit erreicht hat. Da die Ein schalt- und Ausschaltzeiten geschwindigkeitsabhängig gesteuert werden, kann man auf mechanische Schalter zum Steuern des Motors verzichten.DE 33 10 567 C2 describes a method and a pre Direction for controlling the drive motor of a bell ringing machine. Here it is necessary to use the electric motor, which drives the church bell to exactly de Switch the defined points on and off in Dependence on the direction of vibration of the bell. The switch-on time and the switch-on duration of the On drive motor can depend on the speed of the Bell itself can be determined so that the bell always be started in the optimal speed range can. The engine turns off when the bell is yours has reached the correct speed. Since the one Switching and switching times depend on the speed can be controlled on mechanical switches for Do not control the engine.

Die Glocken sind im allgemeinen auf eine bestimmte Pen delfrequenz und auf einen bestimmten Läutewinkel hin ausgelegt. Auch die Klöppellänge und damit der An schlagpunkt des Klöppels am Glockenmantel ist vom Glockenbauer vorherbestimmt, weil damit ein bestimmter Klangeffekt erzeugt werden soll. So beeinflußt bei spielsweise die Pendelbewegung der Glocke den Doppler effekt, der auf den Klang einer Glocke einen wesentli chen Einfluß hat. Jegliche Veränderung des Läutewinkels oder der Pendelfrequenz können sich daher nachteilig auf den Klang der Glocke auswirken.The bells are generally on a particular pen frequency and for a certain ringing angle designed. Also the length of the bobbin and thus the type The beating point of the bobbin is from Bell builder predetermined, because with it a certain Sound effect should be generated. So influenced at for example the pendulum movement of the bell the Doppler effect that is essential to the sound of a bell Chen influence. Any change in the ringing angle or the pendulum frequency can therefore be disadvantageous affect the sound of the bell.

Diese und die folgenden Betrachtungen gelten selbstver ständlich auch für ein Geläut, das aus mehreren Glocken besteht. Gegebenenfalls muß hierbei jede Glocke einzeln analysiert werden.These and the following considerations are self-evident of course also for a chime that consists of several bells consists. If necessary, each bell must be used individually to be analyzed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Läute antrieb so auszubilden, daß die Gefahr für den Glocken turm geringer wird. The invention has for its object a ringing Train drive so that the danger to the bells tower gets lower.

Diese Aufgabe wird bei einem Läuteantrieb der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Antriebseinrich tung so ausgebildet ist, daß sie die Glockenbewegung permanent steuert und der Glocke eine Winkelgeschwin digkeit entsprechend einer vorgegebenen Funktion auf zwingt.This task is the beginning of a ringing drive mentioned type in that the Antriebseinrich tion is designed so that it the bell movement permanently controls and the bell an angular speed according to a given function forces.

Bei den bisher bekannten Glockenantrieben hat man die manuelle Läutetechnik nahezu unverändert übernommen. Wenn in früheren Zeiten die Glocke geläutet wurde, be kam sie etwa im Bereich ihres Nulldurchganges einen Impuls, der beispielsweise durch einen Zug am Läuteseil aufgebracht wurde. Die heute bekannten Glockenantriebe arbeiten ähnlich. Der Antriebsmotor tritt nur kurzzei tig in Aktion, nämlich dann, wenn die Glocke den Null durchgang ihrer Pendelbewegung durchläuft. Im einge schwungenen Zustand reicht dieser kurze Impuls aus, um die Verluste, die beispielsweise durch Lagerreibung oder Luftwiderstand hervorgerufen werden, auszuglei chen. Man war bisher der Auffassung, daß mit dieser kurzen Anregung der Glocke die ideale Glockenbewegung, d. h. ein freies Schwingen der Glocke, am besten nach gebildet werden kann. Messungen und Berechnungen haben jedoch ergeben, daß sich bei dieser Anregung ein freies Schwingen nicht ergibt.With the bell drives known so far, you have the manual ringing technology adopted almost unchanged. When the bell rang in earlier times, be it came about in the area of its zero crossing Impulse caused, for example, by a pull on the ringing rope was applied. The bell drives known today work similarly. The drive motor only occurs briefly tig in action, namely when the bell hits zero pass through their pendulum motion. Im turned on swinging state, this brief impulse is sufficient to the losses caused, for example, by bearing friction or aerodynamic drag to compensate chen. It was previously thought that with this brief excitation of the bell the ideal bell movement, d. H. a free swing of the bell, best after can be formed. Have measurements and calculations However, this suggests that a free Swing does not result.

Erfindungsgemäß wird nun die Glockenbewegung permanent gesteuert. Die Verluste durch Lagerreibung und Luftwi derstand, die sich während der gesamten Glockenbewegung ergeben, können damit unmittelbar ausgeglichen werden. Man kann daher die Pendelbewegung wesentlich besser einer Bewegung anpassen, deren störenden Oberwellen so verändert werden können, daß bereits hierdurch eine gewisse Verminderung der Oberwellen der Horizontalkraft erfolgt. Die Gefahr, daß sich der Glockenturm aufgrund dieser Oberwellen der Horizontalkraft aufschwingt und dadurch beschädigt wird, wird vermindert. Die Maßnah men, die hierzu zu treffen sind, sind relativ einfach. Die Pendelbewegung der Glocke kann mit der gewünschten Frequenz und dem gewünschten Läutewinkel erfolgen, so daß das Klangbild der Glocke den Vorstellungen des Glockenbauers entspricht. Da die Antriebseinrichtung der Glocke eine Winkelgeschwindigkeit entsprechend ei ner vorgegebenen Funktion aufzwingt, kann diese Funk tion nun so gewählt werden, daß die höhere kritische Harmonische oder die höheren kritischen Harmonischen der Lagerkraft ganz oder teilweise verschwinden. Die Gefahr, daß der Glockenturm durch Biegeschwingungen be schädigt wird, ist damit außerordentlich gering.According to the invention, the bell movement now becomes permanent controlled. The losses from bearing friction and Luftwi which stood out throughout the bell movement result can be immediately compensated. You can therefore do the pendulum movement much better adapt to a movement, the disturbing harmonics like this can be changed so that a certain reduction in the harmonics of the horizontal force he follows. The danger that the belfry is due to this harmonic of the horizontal force swings up and damage is reduced. The measure Men to do this are relatively simple. The pendulum movement of the bell can be done with the desired one Frequency and the desired ringing angle, so that the sound of the bell corresponds to the ideas of Bell builder corresponds. Because the drive device an angular velocity corresponding to the bell Necessary function, this radio can tion are now chosen so that the higher critical Harmonics or the higher critical harmonics some or all of the bearing force disappears. The Danger that the bell tower be caused by bending vibrations is damaged is extremely low.

Besonders bevorzugt ist, daß die Antriebseinrichtung die Glocke innerhalb einer Pendelperiode sowohl an treibt als auch bremst. Im Gegensatz zu den bisher be kannten Antrieben, die die Glocke nur beschleunigt ha ben, ist die Antriebseinrichtung hierbei auch dazu aus gelegt, die Glocke innerhalb der Pendelperiode zu brem sen. Gegenüber einer Bremse, wie sie beispielsweise aus DE-AS 15 16 511 bekannt ist, hat diese Art der Bewe gungssteuerung jedoch den Vorteil, daß die Bremsab schnitte auf bestimmte Bewegungsabschnitte innerhalb der Pendelbewegung begrenzt werden. Da die Glocke durch den gleichen Antrieb angetrieben wird, der auch die Bremsung verursacht, wird die Glocke also entweder nur angetrieben oder nur gebremst. Dies hält die Antriebs leistung gering und gestattet darüber hinaus auch, daß die Pendelfrequenz und der gewünschte Läutewinkel bei behalten werden kann.It is particularly preferred that the drive device the bell both on within a pendulum period drives as well as brakes. In contrast to the previously be knew drives that only accelerated the bell ben, the drive device is also for this purpose placed to brake the bell within the pendulum period sen. Opposed to a brake, such as that from DE-AS 15 16 511 is known, this type of Bewe supply control, however, the advantage that the Bremsab cuts to certain movement sections within the pendulum movement can be limited. As the bell goes through is driven by the same drive as the Braking causes the bell to either just driven or only braked. This stops the drive performance low and also allows that the pendulum frequency and the desired ringing angle can be kept.

Vorteilhafterweise ist ein Winkelsensor vorgesehen, der die Winkellage der Glocke ermittelt und die Antriebs einrichtung weist einen Motor und einen Drehzahl-Regler auf, der mit dem Winkelsensor verbunden ist und die Drehzahl des Motors in Abhängigkeit von der Winkellage regelt. Damit läßt sich die Winkelgeschwindigkeit der Glocke, die proportional zur Drehzahl des Motors ist, in Abhängigkeit von der Winkellage der Glocke einstel len. Der Antrieb gleicht damit nicht nur Verluste aus, die durch die Glockenbewegung entstehen. Er nimmt in jeder Winkellage Einfluß auf die Bewegung der Glocke, d. h. auf ihre Winkelgeschwindigkeit. Wenn die Winkelge schwindigkeit der Glocke auf diese Weise von ihrer Win kellage abhängig gemacht wird, läßt sich eine Pendelbe wegung realisieren, die ihrerseits zu drastisch vermin derten störenden oder kritischen Harmonischen bei der Lagerkraft führt. Bei einer optimalen Auslegung können diese Harmonischen sogar vollständig verschwinden.An angle sensor is advantageously provided, which determines the angular position of the bell and the drive device has a motor and a speed controller on, which is connected to the angle sensor and the Speed of the motor depending on the angular position regulates. This allows the angular velocity of the Bell which is proportional to the speed of the engine depending on the angular position of the bell len. The drive not only compensates for losses, caused by the bell movement. He takes in any angular position influences the movement of the bell, d. H. on their angular velocity. If the Winkelge speed of the bell this way from her win cellage is made dependent, a pendulum can be made realizing a movement that in turn drastically diminishes most disturbing or critical harmonics in the Bearing force leads. With an optimal design you can these harmonics even disappear completely.

Vorzugsweise ist der Winkelsensor über einen Kennfeld geber mit dem Drehzahlregler verbunden. Der Kennfeldge ber ermittelt für jeden Winkel, der ihm vom Winkelsen sor übermittelt wird, die Sollgeschwindigkeit der Glocke bzw. die Solldrehzahl des Motors und gibt diese als Sollwert an den Drehzahlregler weiter. Dieser re gelt die Drehzahl des Motors so, daß die gewünschte Sollgeschwindigkeit der Glocke eingestellt wird.The angle sensor is preferably via a map encoder connected to the speed controller. The map About determined for each angle that it from the angle is transmitted, the target speed of the Bell or the target engine speed and gives this forward as setpoint to the speed controller. This right applies the speed of the engine so that the desired Set speed of the bell is set.

Vorzugsweise vermindert die Antriebseinrichtung die Winkelgeschwindigkeit der Glocke im Bereich ihres Null durchgangs gegenüber einer freien Bewegung. Bei einer freien Bewegung ist die Winkelgeschwindigkeit der Glocke im Bereich des Nulldurchgangs am größten. Setzt man nun die Geschwindigkeit an dieser Stelle herab, kann man beobachten, daß sich die höheren Harmonischen, insbesondere die dritte Oberschwingung aber auch die fünfte Oberschwingung, der Horizontalkraft vermindert. Das gleiche gilt für die vierte und sechste Harmonische der Vertikalkraft. The drive device preferably reduces the Angular velocity of the bell in the area of its zero passage towards a free movement. At a is the angular velocity of the free movement Bell is largest at zero crossing. Puts the speed down at this point, you can see that the higher harmonics, especially the third harmonic but also the fifth harmonic, which reduces horizontal force. The same applies to the fourth and sixth harmonics the vertical force.

Auch ist bevorzugt, daß die Antriebseinrichtung die Winkelgeschwindigkeit der Glocke in einem Bereich, der der maximalen Auslenkung der Glocke benachbart ist, gegenüber einer freien Bewegung erhöht. Man erreicht hiermit einen Ausgleich für die verminderte Geschwin digkeit der Glocke im Bereich des Nulldurchgangs, so daß trotz der Abbremsung der Glocke die gleiche Pendel frequenz beibehalten werden kann.It is also preferred that the drive device Angular velocity of the bell in an area that is adjacent to the maximum deflection of the bell, increased compared to a free movement. You get there hereby a compensation for the reduced speed the bell in the area of the zero crossing, so that despite the braking of the bell the same pendulum frequency can be maintained.

Vorzugsweise vermittelt die Antriebseinrichtung der Glocke die größte Winkelgeschwindigkeit außerhalb des Nulldurchgangs. Man kann, insbesondere bei größeren Läutewinkeln, sogar zwei ausgeprägte Maxima der Winkel geschwindigkeit beobachten, die in Schwingungsrichtung gesehen auf beiden Seiten des Nulldurchgangs symme trisch angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich dann im Nulldurchgang ein relatives Minimum der Winkelgeschwindigkeit der Glocke. Mit einem derartigen Geschwindigkeitsprofil kann man die höheren Harmoni schen der Horizontalkraft stark vermindern oder sogar zu Null machen.The drive device preferably conveys the Bell the greatest angular velocity outside the Zero crossing. One can, especially with larger ones Ringing angles, even two pronounced maxima of angles watch the speed in the direction of vibration seen on both sides of the zero crossing symme are arranged trically. With this configuration results then a relative minimum in the zero crossing Angular velocity of the bell. With such a Speed profile you can see the higher harmonies greatly reduce or even reduce the horizontal force make zero.

Bevorzugterweise überlagert die Antriebseinrichtung der Grundschwingung der Glockenbewegung eine dritte und/ oder fünfte Harmonische mit negativem Koeffizienten. Man kann die Koeffizienten der dritten und gegebenen falls der fünften Harmonischen der Glockenbewegung so bestimmen, daß von der dritten und der fünften Harmoni sche der Horizontalkraft und der vierten und sechsten Harmonische der Vertikalkraft ein oder zwei Harmonische so reduziert werden, daß sie keine Rolle mehr spielen. Im Idealfall können sie sogar zu Null gemacht werden. Zur Bestimmung stellt man die Glockenbewegung als eine Reihe dar, die aus der Grundschwingung der Pendelfre quenz und höheren Harmonischen besteht. Die Koeffizien ten dieser Reihe lassen sich für jeden Läutewinkel so bestimmen, daß die störenden Koeffizienten der Lager kräfte in ausreichendem Maße vermindert werden. Die Bestimmung kann rechnerisch, durch Simulation oder ex perimentell erfolgen. Sobald die unbekannten Koeffi zienten für die erste, die dritte und gegebenenfalls die fünfte Harmonische der Glockenbewegung gefunden worden sind, läßt sich hieraus ein Kennlinienfeld er zeugen oder dem Regler eine entsprechende Rechenvor schrift mitteilen.The drive device preferably overlaps the Fundamental vibration of the bell movement a third and / or fifth harmonic with negative coefficient. One can get the coefficients of the third and given if the fifth harmonic of the bell movement is like this determine that of the third and fifth harmoni horizontal force and the fourth and sixth Vertical force harmonics one or two harmonics be reduced so that they no longer play a role. Ideally, they can even be made zero. For the determination, one sets the bell movement as one Row representing the fundamental oscillation of the Pendelfre quenz and higher harmonics. The coefficients This series can be used for every ringing angle determine that the disruptive coefficient of the bearing forces are reduced to a sufficient extent. The Determination can be calculated, by simulation or ex done by experiment. As soon as the unknown Koeffi serve for the first, the third and if necessary found the fifth harmonic of the bell movement a characteristic field can be derived from it testify or the controller a corresponding calculation communicate writing.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich nung beschrieben. Hierin zeigen:The invention is preferred below on the basis of one th embodiment in connection with the drawing described. Show here:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Läutean triebs, Fig. 1 is a schematic representation of a Läutean drive,

Fig. 2 ein Vergleich zwischen einer freien und einer erzwungenen Glockenbewegung für einen Läutewin kel von 90°, Fig. 2 shows a comparison between a free and a forced bell motion for a Läutewin angle of 90 °,

Fig. 3 ein Kennlinienfeld zum Zusammenhang zwischen normierter Winkelgeschwindigkeit und Auslenkung der Glocke für den Läutewinkel von 90° und Fig. 3 shows a family of characteristics relating to the relationship between normalized angular velocity and deflection of the bell for the ringing angle of 90 °

Fig. 4 ein schematisches Amplitudenspektrum der Hori zontalkraft. Fig. 4 is a schematic amplitude spectrum of the Hori zontalkraft.

Ein Läuteantrieb 1 für eine Glocke 2 weist einen Motor 3 auf, der die Glocke antreibt. Der Motor 3 versetzt die Glocke in eine pendelnde Bewegung. Die Position, in der die nicht angetriebene Glocke nach unten hängt soll im folgenden als Nulldurchgang bezeichnet werden. Der Motor 3 treibt nun die Glocke so an, daß sie auf beiden Seiten des Nulldurchgangs bis zu einem gewissen Winkel schwingt, dem sogenannten Läutewinkel. Die Frequenz, mit der die Glocke pendelt, wird als Pendelfrequenz bezeichnet. Sowohl der Läutewinkel als auch die Pendel frequenz sind vom Glockenbauer vorgegeben. Sie bestim men wesentlich den Klangeindruck der Glocke mit.A chime drive 1 for a bell 2 has a motor 3 which drives the bell. The motor 3 causes the bell to oscillate. The position in which the non-driven bell hangs down is referred to below as the zero crossing. The motor 3 now drives the bell so that it vibrates on both sides of the zero crossing to a certain angle, the so-called ringing angle. The frequency with which the bell oscillates is called the oscillation frequency. The bell builder specifies both the ringing angle and the pendulum frequency. They largely determine the sound impression of the bell.

Der Läutewinkel liegt üblicherweise im Bereich zwischen 60° und 90° oder sogar darüber. Er ist also so groß, daß die Glocke nicht mehr als lineares Pendel betrach tet werden kann.The ringing angle is usually in the range between 60 ° and 90 ° or even above. So he's so big that the bell no longer considered a linear pendulum can be tet.

Die Glocke ist an einer nicht näher dargestellten Lage rung aufgehängt. Bei der pendelnden Bewegung der Glocke muß die Lagerung nicht nur Vertikalkräfte aufnehmen, sondern auch Horizontalkräfte. Die Horizontalkraft hat einen periodischen Verlauf, wobei die Grundfrequenz der Horizontalkraft der Pendelfrequenz entspricht.The bell is in a position not shown hung up. During the swinging movement of the bell the bearing not only has to absorb vertical forces, but also horizontal forces. The horizontal force has a periodic course, the fundamental frequency of the Horizontal force corresponds to the pendulum frequency.

Die Horizontalkraft weist höhere Harmonische auf, von denen insbesondere die dritte und gegebenenfalls auch die fünfte Harmonische eine Größe haben, die der Biege- Eigenfrequenz eines Glockenturmes entsprechen kann. In diesem Fall besteht die Gefahr, daß sich der Glocken turm aufschwingt und aufgrund der dann auftretenden Schwingungen beschädigt wird. Derartige Erscheinungen lassen sich bei einer Reihe von Glockentürmen, insbe sondere an Kirchen, beobachten.The horizontal force has higher harmonics, from which in particular the third and possibly also the fifth harmonic have a size that the bending Natural frequency of a bell tower can correspond. In In this case there is a risk that the bells tower swings up and due to the then occurring Vibrations is damaged. Such appearances can be seen in a number of bell towers, esp especially at churches.

Um dieses Problem zu entschärfen, greift man nun in die Kinematik der Glocke ein. Der Motor 3 ist permanent mit der Glocke 2 verbunden. Der Motor steuert also laufend die Bewegung der Glocke. Hierbei treibt er die Glocke nicht nur an, um Verluste auszugleichen, die beispiels weise durch Lagerreibung oder Luftwiderstand entstehen, der Motor 3 setzt in bestimmten Abschnitten der Pendel bewegung die Winkelgeschwindigkeit der Glocke 2 herab, er bremst also die Glocke 2. Die Glocke 2 wird also so gesteuert, daß die Winkelgeschwindigkeit innerhalb ei ner Pendelperiode einer vorbestimmten Funktion folgt. Diese Funktion wird der Glocke aufgezwungen. To alleviate this problem, one now intervenes in the kinematics of the bell. The motor 3 is permanently connected to the bell 2 . The motor continuously controls the bell movement. He not only drives the bell to compensate for losses that arise, for example, from bearing friction or air resistance, the motor 3 reduces the angular velocity of the bell 2 in certain sections of the pendulum movement, so he brakes the bell 2 . The bell 2 is thus controlled so that the angular velocity follows a predetermined function within a pendulum period. This function is forced on the bell.

Diese Bewegung soll anhand der Fig. 2 und 3 näher er läutert, die Kenngrößen für einen Läutewinkel von 90° zeigen. Gestrichelt dargestellt sind die Kenngrößen für eine freie Glockenbewegung. Mit durchgezogenen Linien sind die Kenngrößen für die Glocke dargestellt, die vom Läuteantrieb 1 angetrieben wird.This movement is to be explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3, which show parameters for a ringing angle of 90 °. The parameters for a free bell movement are shown in dashed lines. The parameters for the bell which is driven by the ringing drive 1 are shown with solid lines.

Fig. 2 stellt den zeitlichen Verlauf der Glockenbewe gung innerhalb einer Pendelperiode dar. Es läßt sich beobachten, daß die Abweichung der Glockenbewegung von der freien Schwingung nicht sehr groß ist. Dementspre chend wird auch der Glockenklang beim Läuten nicht nen nenswert beeinträchtigt. Fig. 3 stellt den Zusammenhang zwischen dem Winkel ϕ der Glocke und der normierten Winkelgeschwindigkeit der Glocke dar, wobei die Win kelgeschwindigkeit auf die Kreisfrequenz ωο der Glocke für kleine Auslenkungen bezogen wird. Bei einer freien Glockenbewegung hat diese Funktion im wesentli chen die Form einer Ellipse. Bei der erzwungenen Gloc kenbewegung verändert sich die Form der Funktion. Die einzige Gemeinsamkeit ist, daß die Winkelgeschwindig keit der Glocke im Bereich ihrer maximalen Auslenkung Null wird. Im Gegensatz zu der Form der freien Schwin gung wird die maximale Winkelgeschwindigkeit nicht im Bereich des Nulldurchgangs der Glocke erreicht. Dort befindet sich ein relatives Minimum der Winkelgeschwin digkeit , d. h. die Antriebseinrichtung vermindert die Winkelgeschwindigkeit der Glocke im Bereich des Null durchgangs gegenüber einer freien Bewegung. Dementspre chend schwingt die Glocke schneller in den beiden Be reichen, die der maximalen Auslenkung benachbart sind. Hier ist also die Winkelgeschwindigkeit höher. Mit die ser Maßnahme läßt sich erreichen, daß die Pendelfre quenz trotz der aufgezwungenen Kinematik der Glocke beibehalten werden kann. Fig. 2 shows the temporal course of the bell movement within a pendulum period. It can be observed that the deviation of the bell movement from the free vibration is not very large. Accordingly, the bell sound is not significantly impaired when ringing. Fig. 3 shows the relationship between the angle ϕ of the bell and the normalized angular velocity of the bell, the win kel speed is related to the angular frequency ωο of the bell for small deflections. With a free bell movement, this function has essentially the shape of an ellipse. With the forced bell movement, the form of the function changes. The only thing in common is that the bell's angular velocity becomes zero in the area of its maximum deflection. In contrast to the shape of the free vibration, the maximum angular velocity is not reached in the region of the bell's zero crossing. There is a relative minimum of the angular velocity, ie the drive device reduces the angular velocity of the bell in the area of the zero passage compared to a free movement. Accordingly, the bell swings faster in the two areas that are adjacent to the maximum deflection. So the angular velocity is higher here. With this measure it can be achieved that the Pendelfre frequency can be maintained despite the forced kinematics of the bell.

Eine Kennlinie, wie sie in der Fig. 3 dargestellt ist, läßt die dritte Harmonische der Horizontalkraft bei einem Läutewinkel von 90° praktisch verschwinden, was anhand des Amplitudenspektrums von Fig. 4 ersichtlich ist.A characteristic curve, as shown in FIG. 3, makes the third harmonic of the horizontal force practically disappear at a ringing angle of 90 °, which can be seen from the amplitude spectrum of FIG. 4.

Diese Kennlinie kann in einem Kennfeldgeber 4 abgelegt werden. Dies ist problemlos möglich, weil die Glocke in der Regel nur mit einem festen Läutewinkel geläutet wird. Falls ein von 90° abweichender Läutewinkel ver wendet werden wird, muß eine entsprechend andere Kenn linie verwendet werden. Der Kennfeldgeber 4 ist mit einem Sensor 5 verbunden, der fortlaufend die Winkella ge ϕ der Glocke 2 ermittelt. In Abhängigkeit von der Winkellage oder dem Winkel ϕ gibt der Kennfeldgeber 4 eine Winkelgeschwindigkeit aus. Diese Winkelgeschwin digkeit wird als Sollwert einer Antriebseinrichtung 6 zugeführt. Die Antriebseinrichtung enthält den Motor 3 und zusätzlich einen Drehzahlregler 7, der mit dem Mo tor 3 verbunden ist und dessen Drehzahl regelt. Die Drehzahl des Motors 3 wird unmittelbar umgesetzt in die Winkelgeschwindigkeit der Glocke 2. Dem Drehzahlregler 7 wird als Sollwert der Ausgang des Kennfeldgebers 4 zugeführt. Dementsprechend kann man mit dem in Fig. 1 dargestellten Läuteantrieb der Glocke 2 eine Kinematik aufzwingen, die dazu führt, daß die dritte Harmonische der Horizontalkraft verschwindet oder so klein wird, daß sie keine nennenswerten Schäden mehr verursacht. Insbesondere kann ein Aufschwingen des Glockenturms recht zuverlässig vermieden werden.This characteristic curve can be stored in a map generator 4 . This is easily possible because the bell is usually only rung with a fixed ring angle. If a ring angle deviating from 90 ° is used, a correspondingly different characteristic line must be used. The map generator 4 is connected to a sensor 5 , which continuously determines the angle ella of the bell 2 . Depending on the angular position or the angle ϕ, the map generator 4 outputs an angular velocity. This Winkelgeschwin speed is supplied to a drive device 6 as a setpoint. The drive means includes the motor 3 and in addition a speed controller 7, the gate with the Mo 3 is connected to and controls the rotational speed thereof. The speed of the motor 3 is immediately converted into the angular speed of the bell 2 . The output of the map generator 4 is supplied to the speed controller 7 as the setpoint. Accordingly, with the ringing mechanism of bell 2 shown in FIG. 1, a kinematics can be imposed which leads to the third harmonic of the horizontal force disappearing or becoming so small that it no longer causes any significant damage. In particular, the bell tower can be avoided quite reliably.

Der Läuteantrieb 1 läßt sich auch in bestehenden Gloc kentürmen leicht nachrüsten. Die benötigten zusätzli chen Teile nehmen relativ wenig Platz in Anspruch. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird die Kinematik der Glocke zwar verändert. Sie entspricht aber immer noch weitgehend der Kinematik einer freischwingenden Glocke, so daß der Klangeindruck der Glocke nur in einem sehr geringen Umfang, wenn überhaupt, verändert wird.The chime 1 can also be easily retrofitted in existing Gloc kentürmen. The required additional parts take up relatively little space. As can be seen from Fig. 2, the kinematics of the bell is changed. However, it still largely corresponds to the kinematics of a free-swinging bell, so that the sound impression of the bell is changed only to a very small extent, if at all.

Wenn ein Geläut mehrere Glocken aufweist, kann man ei nen derartigen Läuteantrieb 1 für jede Glocke vorsehen.If a chime has several bells, you can provide such a chime 1 for each bell.

Claims

1. ringing for a bell with a Antriebsein direction for generating a pendulum movement of the bell, characterized in that the drive device ( 6 ) is designed so that it permanently controls the bell movement and the bell ( 2 ) an angular velocity () corresponding to a predetermined Function imposes.

2. ringing drive according to claim 1, characterized in that the drive device ( 6 ) both the bell ( 2 ) within a pendulum period both drives and brakes.

3. ringing drive according to claim 1 or 2, characterized in that an angle sensor ( 5 ) is provided, the angular position (ϕ) of the bell ( 2 ) detects and the drive device ( 6 ) a motor ( 3 ) and a speed Has controller ( 7 ) which is connected to the angle sensor ( 5 ) and controls the speed of the motor ( 3 ) depending on the angular position (ϕ).

4. ringing drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the angle sensor ( 5 ) via a map sensor ( 4 ) is connected to the speed controller ( 7 ).

5. ringing drive according to one of claims 1 to 4, characterized in that the drive device ( 6 ) reduces the angular velocity of the bell ( 2 ) in the region of its zero crossing with respect to a free movement.

6. ringing drive according to one of claims 1 to 5, characterized in that the drive device ( 6 ), the angular velocity () of the bell ( 2 ) in a region which is adjacent to the maximum deflection (α) of the bell against a free movement supply increased.

7. ringing drive according to one of claims 1 to 6, characterized in that the drive device ( 6 ) of the bell ( 2 ) conveys the greatest angular velocity () outside the zero crossing.

8. ringing drive according to one of claims 1 to 7, characterized in that the drive device ( 6 ) superimposes the fundamental vibration of the bell movement a third and / or fifth harmonic with a negative coefficient.