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GEGENSTAND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
generell hydraulische Betätigungseinrichtungen
für Schwingungstestgeräte, und
insbesondere eine doppelwirkende Kolbenbetätigungseinrichtung mit einer schwimmenden
Kolbenanordnung, die an einem Ende einer Kolbenstange vorgesehen
ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Verschiedene Verfahren und Systeme
werden im Bereich der Schwingungstestindustrie eingesetzt, um eine
Schwingungs- und Stoßumgebung
zu simulieren. Es besteht eine Vielzahl von potentiellen Einsatzmöglichkeiten
für derartige
Verfahren und Systeme, die von Erdbebensimulatoren bis zu der Entwicklung
von schwingungstoleranten Produktgestaltungen reichen. Beispielsweise
wird in einer Reihe von Industriezweigen das Testen mittels Schwingungen
zum Bestimmen der Effektivität
der Produkte dieser Industriezweige und der Lebensdauer bei Einwirkung
dieser Umgebungsextreme eingesetzt. Das Testen mittels Schwingungen
kann ausgeführt
werden, um zu überprüfen, ob
eine spezifische Gestaltung in ihrer beabsichtigten bzw. zukünftigen
Schwingungsumgebung bestehen wird, oder um defekte Bauteile in einem
frühen
Stadium des Herstellvorganges herauszufinden.
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Das Testen mittels Schwingungen wird üblicherweise
in der Weise ausgeführt,
daß der
zu testende Gegenstand eingespannt wird, um entlang einer einzelnen
Achse bewegt zu werden. Jedoch hat es sich gezeigt, daß das Testen
mittels Schwingungen in drei sich gegenseitig ausschließenden bzw. sich
schneidenden Achsen die wahren Umgebungsbedingungen besser simulieren
kann als das Testen entlang einer einzelnen Achse. Um daher die
wirklichen Umgebungsbedingungen besser zu simulieren, ist es häufig wünschenswert,
Mehrachsen-Schwingungstestspanneinrichtungen mit mehreren Freiheitsgraden
zu verwenden.
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Eine derartige Mehrachsen-Schwingungstestspanneinrichtung
mit mehreren Freiheitsgraden ist in dem US-Patent Nr.
5,343,752 , welches Woyski und anderen
erteilt worden ist, offenbart und in den
1 und
2 wiedergegeben.
Die Spanneinrichtung
10 enthält eine normalerweise horizontal
verlaufende, obere Befestigungsbasis
12, die durch drei
Sätze von
sich nach oben erstreckenden, steifen bzw. festen Haltearmpaaren
14,
16,
18 gehalten
wird. Die Haltearme sind an einer steifen, ortsfesten unteren Basis
20 angebracht,
um so die Schwingungsbewegung der oberen Basis in sowohl der Vertikalebene als
auch der Horizontalebene aufzunehmen. Ein hydraulisches Schwingungsbetätigungsmodul
22 ist
an jedem Haltearm angebracht, wobei jedes Modul eine doppeltwirkende
Kolbenbetätigungsanordnung
24, die
sich entlang einer horizontalen Achse hin- und herbewegt, sowie
eine doppeltwirkende Kolbenbetätigungsanordnung
26 aufweist,
die sich entlang einer Vertikalachse hin- und herbewegt. Dies ermöglicht, daß der Schwingungstisch
entlang der orthogonal zueinander verlaufenden X- und Y-Achse in
Schwingung versetzt und mit einer Z-Achsendrehung in der Horizontebene
durch entsprechende Schwingungskombinationen der drei horizontalen
Kolbenbetätigungsanordnungen
gedreht wird. Getrennt hiervon werden Bestandteile von Vertikalkräften durch
die drei Sätze
an vertikalen Kolbenbetätigungsanordnungen
aufgeprägt,
um den Tisch in verschiedenen Kombinationen von Taumel-, Gier- oder
Stampforientierungen in der Vertikalebene in Kombination mit einer
Bewegung in der Horizontalebene zu oszillieren.
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Jede der hydraulischen Kolbenbetätigungsanordnungen
weist eine Gestaltung mit geteilten Kolben bzw. eine Splitkolbengestaltung
auf, bei der ein Kolbenpaar entlang einer gemeinsamen Schwingungsachse
zueinander ausgerichtet ist und gegenüberliegende Endabschnitte der
Kolben aus gegenüberliegenden
Seiten des Betätigungsgehäuses hervorstehen.
Die Kolben bewegen sich jeweils in einem entsprechenden Zylinder
hin und her, der im Inneren des Betätigungsgehäuses aufgenommen ist, wenn ein
Hydraulikfluid auf die Enden der Kolben einwirkt.
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Obwohl die Gestaltung der Betätigungseinrichtung
mit geteilten Kolben bestimmte Vorteile besitzt, wurde festgestellt,
daß einige
Nachteile, die mit dieser Gestaltung verbunden sind, vorhanden sind, insbesondere
bei Verwendungen mit langen Hüben (d.h.
größer als
4 inches bzw. 10,16 cm). Längere Hübe erzeugen
häufig
höhere
Seitenlasten oder Biegebelastungen auf die Betätigungseinrichtung, wenn sie
in Maschinen mit mehreren Freiheitsgraden eingesetzt werden. Verschiedene
Gestaltungsmerkmale der Betätigungseinrichtung
mit geteilten Kolben führen
zu einer verhältnismäßig geringen
Aufnahmefähigkeit
für Seitenlasten
bei den langhubigen Einsätzen.
Um beispielsweise derartige lange Hübe aufzunehmen, muß die Gesamtlänge der
Betätigungseinrichtung
erhöht
werden, wobei die Seitenlasten an der Betätigungseinrichtung extrem schwierig
aufzunehmen bzw. zu handhaben sind. Darüber hinaus ermöglicht die
Gestaltung der Betätigungseinrichtung mit
geteilten Kolben nicht, den Kolbenstangendurchmesser zu verändern, um
die Seitenlastaufnahme der Betätigungseinrichtung
zu verbessern. Da das Hydraulikfluid auf ein Ende der Kolbenstange
wirkt, wird der Durchmesser der Kolbenstange durch die erforderliche
Betätigungskraft
bestimmt. Weiterhin sind die Lager, die jeden der Kolben bei der
Gestaltung der Betätigungseinrichtung
mit geteilten Kolben lagern, verhältnismäßig dicht zueinander angeordnet,
wodurch die bestehenden Probleme intensiviert werden, die mit der
Seitenlastaufnahmefähigkeit
der Betätigungseinrichtung
verbunden sind.
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Demzufolge besteht ein Bedarf für eine verbesserte
hydraulische Schwingungsbetätigungseinrichtung,
die die vorstehend erwähnten
Nachteile beseitigt, welche mit den Gestaltungen der bekannten Betätigungseinrichtungen,
die vorstehend erläutert worden
sind, verbunden sind. Insbesondere besteht ein Bedarf für eine hydraulische
Schwingungsbetätigungseinrichtung
mit einer vergrößerten Seitenlastaufnahmefähigkeit,
die bei langhubigen Schwingungstestanwendungen eingesetzt werden
kann.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
32 04 303 geht weiterhin
eine hydraulische Betätigungseinrichtung
für Vibrationseinrichtungen
hervor, die enthält:
ein zentrales Gehäuse
mit einer Hauptbohrung, welche sich entlang einer Achse durch das
Gehäuse erstreckt,
einen Hauptkolben mit einer Betätigungsstange,
welche sich zwischen gegenüberliegenden Enden
erstreckt, und mit einer sich radial nach außen erstreckenden Schulter,
welche zwischen den Kolbenenden vorgesehen ist, und welche eine
wirksame Kolbenfläche
bildet, wobei der Hauptkolben entlang der Achse innerhalb der Hauptbohrung
für eine
hin- und hergehende Bewegung angeordnet ist.
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Schließlich geht aus dem US-Patent
5,488,895 eine hydraulische
Betätigungseinrichtung hervor,
die eine Schwimmkolbenanordnung besitzt, welche mit einem Ende eines
eine erste wirksame Kolbenfläche
aufweisenden Hauptkolbens verbunden ist, wobei die Schwimmkolbenanordnung
einen Kolben aufweist, der axial mit dem Hauptkolben ausgerichtet
ist und eine zweite wirksame Kolbenfläche bildet, und wobei die zweite
wirksame Kolbenfläche kleiner
als die erste wirksame Kolbenfläche
ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung stellt
daher eine verbesserte hydraulische Betätigungseinrichtung bereit,
welche so gestaltet ist, daß sie
die Nachteile vermindert, die mit den Gestaltungen der bekannten
Betätigungseinrichtungen
verbunden sind, insbesondere diejenigen, die beim Einsatz in Schwingungstestgeräten entstehen,
welche eine Langhub-Fähigkeit erfordern.
Die hydraulische Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält
ein zentrales Betätigungsgehäuse mit
einer Bohrung, die sich durch das Gehäuse erstreckt. Ein Hauptkolben ist
innerhalb der Bohrung für
eine in der Bohrung hin- und hergehende Bewegung vorgesehen.
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Die Bewegung des Hauptkolbens wird
durch ein hydraulisches Servo- bzw. Stellventil gesteuert. An einem
Ende des Hauptkolbens ist eine schwimmende Kolbenanordnung bzw.
eine Schwimmkolbenanordung vorgesehen. Die schwimmende Kolbenanordnung
enthält
einen Vorspannkolben, der axial mit dem Hauptkolben fluchtet. Der
Vorspannkolben besitzt eine wirksame Kolbenfläche, die größer als die wirksame Kolbenfläche des
Hauptkolbens ist. Hydraulikfluid aus dem Servoventil setzt den Vorspannkolben
unter Druck, um die Gesamtlänge
der Betätigungseinrichtung
für kleine Änderungen
in dem Abstand zwischen den zueinander passenden Oberflächen einer
Struktur einzustellen, wenn die Struktur kippt oder sich mit Bezug
auf die Mittenlinie der Betätigungseinrichtung
dreht. Darüber
hinaus sind Kissenlager an gegenüberliegenden
Enden der Betätigungseinrichtung
vorgesehen, um die hin- und hergehende Bewegung des Hauptkolbens
in Schwingungsbewegungen einer Testspanneinrichtung umzuwandeln,
wenn die Betätigungseinrichtung
zwischen passenden Oberflächen
der Halterung montiert wird. Ein Kissenlager ist mit einem Ende
des Hauptkolbens und ein weiteres Kissenlager mit einem Ende des
Vorspannkolbens verbunden.
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Bei einem Ausführungsbeispiel ist ein Vorspannkolben
mit einem kleineren Durchmesser als die Betätigungsstange innerhalb einer
Bohrung an einem Ende des Hauptkolbens angeordnet. Alternativ kann
ein separates Gehäuse
mit einem Ende des Hauptkolbens verbunden sein, wobei der Vorspannkolben
hin- und hergehend innerhalb einer Bohrung des Gehäuses vorgesehen
ist, welche sich in das Gehäuse
von einem Ende aus erstreckt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSFIGUREN
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Diese sowie weitere Merkmale und
Vorteile der vorliegenden Erfindung treten aus der nachfolgenden
ausführlichen
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren deutlicher
zutage. Hierbei ist:
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1 eine
teilschematische Vorderansicht einer bekannten Mehrachsen-Schwingungstestanordnung
mit mehreren Freiheitsgraden unter Verwendung einer Betätigungseinrichtung
mit geteilter Kolbengestaltung;
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2 eine
halbschematische Draufsicht entlang der Linie 2-2 in 1;
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3 eine
Draufsicht auf eine hydraulische Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht der in 3 gezeigten hydraulischen Betätigungseinrichtung;
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5 eine
Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der hydraulischen
Betätigungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6 eine
Seitenansicht der in 5 gezeigten
hydraulischen Betätigungseinrichtung
mit einem außenliegend
angeordneten hydraulischen Servoventil;
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7 eine
teilschematische Draufsicht auf eine Schwingungstestvorrichtung
mit mehreren Freiheitsgraden, bei der die in 3 gezeigte hydraulische Betätigungseinrichtung
verwendet wird; und
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8 eine
halbschematische Draufsicht auf die in 7 gezeigte Schwingungstestvorrichtung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es wird nun auf die 3 und 4 Bezug
genommen, in denen ein Ausführungsbeispiel
einer hydraulischen Kolbenbetätigungseinrichtung 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung wiedergegeben ist. Die Betätigungseinrichtung 30 weist
generell ein zentrales bzw. mittiges Gehäuse 32 mit einer Bohrung 34, welche
sich durch das Gehäuse
erstreckt, einen doppelt wirkenden Hauptkolben 36, der
innerhalb der Bohrung für
eine hin- und hergehende Bewegung angeordnet ist, sowie ein hydraulisches
Servoventil 38 (6)
auf, welches an dem Gehäuse 32 zum
Steuern der Bewegung des Hauptkolbens 36 entlang der Achse 37 angebracht
ist. Ein Lagerpaar 40 ist vorgesehen, um die hin- und hergehende
Bewegung des Haupkolbens 36 zu unterstützen, und ist mit dem Gehäuse an den
Seiten 32A, 32B ausgerichtet sowie mit dem Gehäuse dort verbunden. Der Hauptkolben 36 enthält eine
Kolbenstange 42 mit einem Paar gegenüberliegender Enden 41, 43,
welche sich aus den gegenüberliegenden
Seiten 32A, 32B der Lager 40 des zentrales Gehäuses nach
außen
erstrecken. Eine Schwimmkolbenanordnung 44 mit einem Vorspannkolben 46 ist
am Ende 41 der Kolbenstange 42 vorgesehen.
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Ein Lagerkissenpaar 48 ist
jeweils an gegenüberliegenden
Enden der Betätigungseinrichtung 30 angeordnet.
Wenn die Betätigungseinrichtung
in einer Schwingungstestspanneinrichtung installiert wird, gelangt
eine Außenoberfläche 50 jedes Lagerkissens 48 mit
einer steifen Gegenfläche
des Haltesystems der Schwingungstestspanneinrichtung in Kontakt,
um die hin- und hergehende Bewegung der Betätigungseinrichtung auf die
Testspanneinrichtung zu übertragen
(7). Eines der Kissenlager
ist mit dem Ende 43 der Betätigungsstange und das andere Kissen
mit einem Ende 52 des Vorspannkolbens 56 verbunden.
Die Lagerkissen 48 können
mit der Betätigungsstange
durch jedes bekannte Mittel, wie beispielsweise Befestigungselemente 54 verbunden werden.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
die Lagerkissen 48 selbstausrichtende Lagerkissen, welche
ein konvexes, kugelförmiges
Ende 56 und eine konkave kugelförmige Gegenausnehmung 58 aufweisen.
Die kugelförmigen
Enden 56 der Lagerkissen sind in der Lage, relativ zu den
kugelförmigen
Ausnehmungen 58 zu gleiten oder sich zu drehen, wodurch
das Merkmal der Selbstausrichtung der Lagerkissen bereitgestellt
wird.
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Der Hauptkolben 36 enthält eine
Schulter 60 an der Betätigungsstange 42.
Die Schulter 60 ist im wesentlichen mittig entlang der
Betätigungsstange 42 vorgesehen
und definiert die wirksame Kolbenfläche des Hauptkolbens, gegen
die das Hydraulikfluid während
des Betriebs der Betätigungseinrichtung wirkt.
Wie aus 4 hervorgeht,
ist bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel die Schulter 60 ein
kreisförmiger
Ring um die Betätigungsstange 42,
der mit der Betätigungsstange 42 verbunden ist
oder in diese eingearbeitet ist.
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Im Vergleich zu den Gestaltungen
bekannter Betätigungseinrichtungen
mit geteilten Kolben verringert die Betätigungseinrichtung 30 deutlich
die Gesamtlänge
der Betätigungsanordnung
und erhöht
die Seitenlasttauglichkeit bzw. -fähigkeit der Betätigungseinrichtung.
Beispielsweise bei einer 17,78 cm-(7 inch)-Hubbetätigungseinrichtung
würde eine Betätigungseinrichtung
mit geteilten Kolben eine Gesamtlänge von ca. 171,45 cm (67,5
inches) aufweisen. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel einer hydraulischen
Betätigungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung mit der gleichen Hubkapazität beträgt die Gesamtlänge nur
ca. 114,3 cm (45 inches), was zu einer kompakteren Betätigungsanordnung
tührt.
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Weiterhin verursachen, wie dies vorstehend bereits
diskutiert worden ist, längere
Hübe höhere Seitenlasten
an der Betätigungseinrichtung,
wenn sie bei Testspanneinrichtungen mit mehreren Freiheitsgraden
verwendet wird. Um die erhöhten
Seitenlasten aufnehmen und verarbeiten zu können, ist ein großer Durchmesser
für die
Betätigungsstange
wünschenswert.
Die hydraulische Betätigungseinrichtung,
die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, ermöglicht einen
Durchmesser für
die Betätigungsstange,
der so erhöht
werden kann, wie dies zum Aufnehmen der Seitenlastanforderungen
notwendig ist, ohne daß die
effektive Kolbenfläche
des Hauptkolbens oder die sich ergebende Kraft beeinflußt werden,
die die Betätigungseinrichtung
erzeugen wird. Die wirksame Kolbenfläche des Hauptkolbens wird durch
die Schulter 60 definiert und kann auf diese Weise unabhängig von
dem Stangendurchmesser gewählt
bzw. gestaltet werden, um die gewünschte Betätigungskraft bereitzustellen.
Bei den Gestaltungen der bekannten Betätigungseinrichtungen mit geteilten
Kolben wird die wirksame Kolbenfläche durch den Stangendurchmesser
bestimmt, da das Hydraulikfluid gegen ein Ende der Kolbenstange wirkt.
Daher kann der Stangendurchmesser nicht unabhängig von der wirksamen Kolbenfläche verändert werden,
um die erhöhten
Seitenlastanforderungen aufzunehmen.
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Darüber hinaus sind die Halte-
bzw. Stützlager 40 der
Betätigungseinrichtung
weiter voneinander entfernt im Vergleich zu den entsprechenden Lagern,
die bei den Gestaltungen der bekannten Betätigungseinrichtungen mit geteilten
Kolben verwendet werden, was weiterhin die Seitenlastaufnahmefähigkeit
der Betätigungseinrichtung
verbessert.
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Es wird nun auf 6 Bezug genommen, in der das hydraulische
Servoventil 38 wiedergegeben ist, das an einer Außenoberfläche 62 des
zentralen Gehäuses 32 der
Betätigungseinrichtung
angebracht ist. Das hydraulische Servoventil 38 steuert
die Bewegung des Hauptkolbens durch Erzeugen einer steuerbaren Frequenzeingabe,
um die Schwingungsbewegung direkt an dem Kolben hervorzurufen. Das Hydraulikfluid
strömt
von dem Servoventil 38 zu der Bohrung 34 des Gehäuses der
Betätigungseinrichtung
und wirkt auf die gegenüberliegenden
Seiten 60A, 60B der Schulter 60, um den Hauptkolben 36 mit
der durch die Eingabe in das Servoventil 38 eingestellten
Frequenz den Hauptkolben 36 hin- und herzubewegen bzw.
in Schwingung zu versetzen (vgl. hierzu auch 3–5)
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Einer der Vorteile der außen liegenden
Montage des Servoventils 38 besteht darin, daß das Servoventil
entfernt werden kann und ohne Störung
des Gehäuses
der Betätigungseinrichtung
und der Kolbenanordnung installiert werden kann. Dies ist nicht bei
einer Gestaltung einer Betätigungseinrichtung
mit geteilten Kolben möglich,
wo die Servoventilanordnung ein integraler Teil des Gehäuses der
Betätigungseinrichtung
und der Kolbenanordnung ist.
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Weiterhin beeinflußt die außen liegende
Anordnung des Servoventils nicht in beträchtlicher Weise die Leistungsfähigkeit
der Betätigungseinrichtung. Das
Hydraulikfluid ist eine kompressible Substanz, so daß die Hydrauliksteifheit
einer Betätigungseinrichtung
durch das insgesamt gefangene Volumen des Hydraulikfluids zwischen
dem Servoventil und dem Kolben beeinflußt wird. Eine Minimierung dieses Volumens
ist zum Verbessern der hohen Frequenzreaktion der Betätigungseinrichtung
wünschenswert. Durch
Vorsehen eines integrierten Servoventils in dem Gehäuse der
Betätigungseinrichtung
minimiert die Gestaltung der bekannten Betätigungseinrichtungen mit geteilten
Kolben das gesamte gefangene Volumen des Hydraulikfluids durch Verringern
des Abstandes zwischen dem Servoventil und dem Kolben. Die außen liegende
Anordnung des Servoventils erzeugt ein zusätzlich gefangenes Volumen des
Hydraulikfluids infolge der relativen Position zwischen dem außenliegenden
Servoventil und dem Kolben, wobei jedoch bei Anwendungsfällen mit
langen Hüben
das zusätzlich
gefangene Volumen einen kleineren Prozentsatz des gesamten gefangenen
Volumens ausmacht und daher nicht wesentlich die Hochfrequenz-Reaktionsfähigkeit
der Betätigungseinrichtung
beeinflußt.
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Wie in 4 gezeigt
ist, enthält
die Schwimmkolbenanordnung 44 einen Vorspannkolben 46,
der koaxial mit dem Hauptkolben 36 angeordnet ist, was
es ermöglicht,
die Gesamtlänge
der Betätigungseinrichtung 30 für kleine Änderungen
im Abstand zwischen den Gegenflächen
einer Struktur einzustellen, wenn sich die Struktur gegenüber der Mittenlinie
der Betätigungseinrichtung
dreht oder gegenüber
dieser kippt. Dies ist notwendig, um den konstanten Kontakt zwischen
den Außenoberflächen 50 der
Lagerkissen 48 und den entsprechenden Gegenoberflächen des
Haltesystems der Schwingungstestspanneinrichtung aufrechtzuerhalten.
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Während
des Betriebs der hydraulischen Betätigungseinrichtung steht der
Vorspannkolben 46 konstant unter Hydraulikdruck, um automatisch
ausgefahren oder zurückgezogen
zu werden, wie es notwendig ist, um die Gesamtlänge der Betätigungseinrichtung 30 einzustellen.
Der Vorspannkolben 46 wird vorzugsweise durch das Hydraulikfluid
aus dem Servoventil 38 unter Druck gesetzt, welches den
Hauptkolben 36 antreibt, obwohl eine außenliegende Quelle alternativ
eingesetzt werden kann, falls dies gewünscht wird. Das Hydraulikfluid
wirkt auf eine effektive Kolbenfläche des Vorspannkolbens, die
größer als
die effektive Kolbenfläche
des Hauptkolbens sein muß.
Wenn die effektive Fläche
des Vorspannkolbens kleiner als die effektive Fläche des Hauptkolbens ist, werden
die Lagerkissen nicht in einem sauberen Kontakt mit ihren Gegenoberflächen gehalten. Wie
es am besten aus 3 ersichtlich
ist, wirkt das Hydraulikfluid auf ein Ende 64 des Vorspannkolbens 46,
so daß das
Ende 64 die effektive Kolbenfläche des Vorspannkolbens definiert.
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Bei dem Ausführungsbeispiel, das in den 3 und 4 gezeigt ist, weist der Vorspannkolben 46 einen
kleineren Durchmesser als die Betätigungsstange 42 auf
und ist koaxial innerhalb des Endes 41 der Betätigungsstange 42 angeordnet.
Eine Bohrung 66 erstreckt sich in die Kolbenstange 42 von
dem Ende 41 aus, wobei der Vorspannkolben 46 in
der Bohrung 66 für
eine hin- und hergehende Bewegung darin angeordnet ist. Die Eigenschaften
des Vorspannkolbens werden teilweise durch die Seitenlastanforderungen
des Systems bestimmt. Weiterhin ist die Vorspannkolbenanordnung
vorzugsweise so gestaltet, daß sie
eine gleichmäßige Bewegung
des Kolbens innerhalb der Bohrung ermöglicht.
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Eine innen liegende Öffnung oder
ein Kanal 68 ist über
den Hauptkolben 36 zwischen der Bohrung 34 des
zentrales Gehäuses 32 und
der Bohrung 66 in dem Hauptkolben 36 vorgesehen.
Das Hydraulikfluid aus dem Servoventil 38 gelangt von der
Bohrung 34 über
den Kanal 68 in die Bohrung 66 am Ende 69 hinter
dem Ende 64 des Vorspannkolbens 46, um den Vorspannkolben
unter Druck zu setzen. Zusätzliche
innenliegende Öffnungen 70 (vgl. 5) können über den Hauptkolben 36 vorgesehen
sein, um das Hydraulikfluid von dem Servoventil 38 zu den Kissenlagern 48 zu
bringen, wenn es notwendig ist. Alternativ können außenliegende Öffnungen 72 an dem
Gehäuse 32 der
Betätigungseinrichtung
und den Kissenlagern 48 vorgesehen sein, so daß geeignete
Leitungen zwischen den außenliegenden Öffnungen
angebracht werden können,
um das Hydraulikfluid von dem Servoventil zu den Lagerkissen zu bringen.
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Ein alternatives Ausführungsbeispiel
der Schwimmkolbenanordnung 44 ist in 5 wiedergegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist ein separates Gehäuse 74 für den Vorspannkolben 46' an dem
Ende 41 der Betätigungsstange 42 angebracht. Das
Gehäuse
enthält
eine Bohrung 76, welche sich in das Gehäuse 74 von einem Ende 78 des
Gehäuses aus
streckt. Der Vorspannkolben 46' ist innerhalb der Bohrung 76 für eine hin-
und hergehende Bewegung darin vorgesehen. Der Betrieb des Vorspannkolbens 46' ist
im wesentlichen identisch zu dem Betrieb des Vorspannkolbens 46,
wie es in Verbindung mit dem vorstehenden Ausführungsbeispiel der Schwimmkolbenanordnung
beschrieben worden ist.
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Bei dem in 5 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel
führt der
innenliegende Kanal 68' Hydraulikfluid von dem Servoventil
zu der Schwimmkolbenanordnung, um den Vorspannkolben unter Druck zu
setzen. Der Kanal 68' setzt sich über den Vorspannkolben 46' und
das Lagerkissen 48 fort, um Hydraulikfluid von dem Servoventil
bereitzustellen, wenn dies notwendig ist.
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Die 7 und 8 geben eine Mehrachsen-Schwingungstestspanneinrichtung 80 mit
mehreren Freiheitsgraden wieder, welche die hydraulische Betätigungseinrichtung 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet. Die Schwingungstestspanneinrichtung, die in
diesen Figuren gezeigt ist, ist eine Maschine mit sechs Freiheitsgraden.
Die Testeinrichtung 80 besitzt ein im wesentlichen zylindrisches
Gehäuse,
das durch sechs hydraulische Betätigungseinrichtungen 30 angetrieben
wird, was ihr die erforderliche Bewegungsfähigkeit verleiht. Die Schwimmkolbenanordnung
jeder hydraulischen Betätigungseinrichtung
ermöglicht,
die Gesamtlänge der
Betätigungseinrichtung 30 für kleine Änderungen in
dem Abstand zwischen den Gegenoberflächen des zylindrischen Gehäuses mit
Bezug auf die Mittenlinie 37 der Betätigungseinrichtung einzustellen, wenn
die Testeinrichtung kippt oder sich dreht. Auf diese Weise verbleiben
die äußeren Oberflächen 50 der
Lagerkissen 48 in konstantem Kontakt mit einer entsprechenden
Gegenoberfläche
des Haltesystems der Schwingungstesteinrichtung.