DE2201311A1 - Vibrationsgenerator - Google Patents

Description

DR. MULLER-BOR6 DIPL-PHYS. DR.MANITZ DIPL-CHEAA. DR. DEUFEL DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRAMKOW 22 0131 PATENTANWÄLTE

Mak/bg - T 1164 12. JAN. 1972

Id TEIEMECMIQTJE EIECTSIQÜE 92 NanterEe' ./Frankreich

33 Ms, Avenue du Marechal Joffre

Vibrationsgenerator

Die Erfindung beziehtfeich auf einen Vibrationsgenerator und betrifft insbesondere eine lührungs- und Aufhängevorrichtung für einen solchen Generator, der vor allem vom elektrodynamischen Typ sein kann.

Bs sind Vibrationsgeneratoren vom elektrodynamischen 3?yp bekannt, die eine bewegliche Gruppe umfassenj welche im allgemeinen eine mit einer Spule festverbundene Platte aufweist, wobei die Spule von einem variablen Strom durchflossen wird und so angeordnet ist, dass sie sich in einem Luftspalt eines von einem festen Chassis getragenen Elektromagneten verschiebt.

Bs ist bei solchen Vorrichtungen unerlässIiCh₅ die Pührung und die Aufhängung der beweglichen Gruppe so vorausehea^ dass während eine von störenden Querschwingungen freie Axialverschiebung gewährleistet istj, die Reibungen eliminiert sind.

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Eine "bekannte Aufhängung zwischen der "beweglichen Gruppe und dem festen Chassis umfasst radiale Stützelemente, die an dem einen und dem anderen durch eine elastische Kupplung "befestigt sind.

Durch die Benutzung solcher Stützen ist durch deren Eigenfrequenz der Bereich der Frequenzen "beachtlich begrenzt, mit denen die "bewegliche Gruppe arbeiten kann, ohne dass ihre Bewegung durch das Vorhandensein dieser Stützen "behindert wird. Ausserdem gestatten solche Stützen keine zufriedenstellende Zentrierung der "beweglichen Gruppe in dem festen Chassis.

Bei einer weiteren "bekannten Ausführungsform hängt die "bewegliche Gruppe einfach an einer Feder herab, die an einem Arm bzw. Ausleger befestigt ist, wobei die Zentrierungsmittel von Strahlen von Fluid unter Druck gebildet werden, die in dem Raum wirken, wo/die Gruppe verschiebt; die Strahlen werden von einer Reihe von engen Öffnungen erhalten und das Fluid wird sofort durch eine zweite Reihe von öffnungen entfernt.

Diese Ausführungsform, die schwierig in die Tat umzusetzen ist, bringt kontinuierliche Oszillationen um die Zentrierungsachse mit sich aufgrund der Schwierigkeit, den Strömungszustand bzw. die Strömungsführung des Fluides in einem Gang bzw. Raum zu stabilisieren, dar ebenso eng wie der Verschiebungsraum ist.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und

. die
zugleich die Führung und/Aufhängung der beweglichen Gruppe eines Vibrationsgenerators bei gleichzeitiger permanenter Zentrierung dieser Gruppe und Begrenzung der aufgrund des Aufhängungssystems vorhandenen Reibung auf einen sehr ge-

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ringen Wert zu gewahäeisten.

Erf indungsgeinäss ist ein Vibrationsgenerator mit einer periodischen elektromagnetischen Kräften unterworfenen Gruppe, die in bezug auf ein festes Chassis beweglich ist₉ so vorgesehen, dass das Chassis zumindest zwei ebene Wände und die bewegliche Gruppe zwei ebene Flächen gegenüber den Wänden aufweisen, dass zumindest eine Rolle zwischen eine Wand und die entsprechende Fläche der Gruppe eingesetzt ist, dass um die Rolle in zwei entgegengesetzten Halbkreisen- zumindest zwei gespannte biegsame Verbindungsglieder gewickelt sind und dass die Enden von jedem Verbindungsglied mit der Wand bzw. der Fläche festverbunden sind.

Bevorzugt ist der Durchmesser der Rolle zuzüglich dem Zweifachen der Dicke eines der biegsamen Verbindungsglieder im wesentlichen gleich dem Abstand der Fläche von der Yiand.

Dann kann die bewegliche Gruppe, wenn vorausgesetzt wird, dass sie sich im stabilen Gleichgewicht in bezug auf das Chassis beispielsweise mittels irgendeiner elastischen Aufhängung befindet, axial in einer oder der anderen Richtung bewegt werden ohne die Gefahr von Querverschiebungen und mit sehr geringen Reibungen, die lediglich durch das Rollen gegeben sind.

Jede zwischen den Verbindungsgliedern gehaltene Rolle rollt auf diesen und mittels dieser zur gleichen Zeit auf der Fläche der beweglichen Gruppe und der Wand des Chassis; bei dieser Bewegung rollt sich jedes der zwei Verbindungsglieder auf der einen Seite der Rolle ab und auf der anderen auf.

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Um dieses Rollen zu erleichtern, sind die Verbindungsglieder bevorzugt in der Form von flachen Bändern vorgesehen.

Die.Verbindungsglieder sind, um das Gleichgewicht der Rolle zu gewähüciäten, d.h. dass durch zwei in entgegengesetzten Richtungen gerichtete Verbindungsglieder entwickelte Moment auszugleichen, symmetrisch in bezug auf eine Ebene angeordnet, die senkrecht zu der Achse der Rolle verläuft und durch deren Mitte geht. Hierzu können zwei Verbindungsglieder oder zwei Hälften eines gleichen zu einer Seite gerichteten Verbindungsgliedes ein zu der anderen Seite gerichtetes Verbindungsglied einrahmen.

Vorteilhafterweise werden, um die Führung zu gewährleisten, zwei in bezug auf die bewegliche Gruppe diametral gegenüber angeordnete Rollen, drei Rollen, die im wesentlichen mit einem Winkel von 120° zueinander angeordnet sind, oder, sogar vier Rollen, von denen je zwei diametral gegenüber angeordnet sind, benutzt.

Es ist nicht erforderlich, dass die Rollen gleich oder auf der gleichen Höhe angeordnet noch gleichförmig verteilt sind, da aufgrund des Vorhandenseins der Verbindungsglieder jede der Rollen nicht unabhängig von der Verschiebung des Ghassis und der beweglichen Gruppe verschoben werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sehen die Verbindungsglieder ausserdem eine elastische Rückführung der beweglichen Gruppe in deren Gleichgewichtsstellung in bezug auf das Chassis vor. Zu diesem Zweck wird jedes Verbindungsglied von einem Streifen bzw. Band aus elastischem Metall gebildet und umfasst jedes der Streifen bzw. Bänder, die

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in gegenüberliegenden Halbkreisen um die gleiche Holle angeordnet sind, beiderseits eines verengten Oberflächenabschnittes symmetrische progressive Verbreiterungen, wobei die verengten Abschnitte auf der Solle 'diametral entgegengesetzt sind.

Streifen bzw. Bänder üben auf die Holle elastische JReaktionskräfte aus, die dazu neigen, diese zu drehen .und folglich die bewegliche Gruppe und das Chassis in bezug aufeinander zu verschieben, bis die Verformungsenergie ein Minimum -erreicht, das heisst, wenn von dem Gewicht der beweglichen Gruppe abgesehen wird, bis tie die verengten Teile übt !Bänder ,enthaltende diametrale Ebene der HoHe parallel zn cfer !fand liegt.

Ausserdem bilden die so ausgeführten Bänder Federn fur die Aufhängung der 'beweglichen Gruppe in bezug auf das Chassis.

Es wird somit vorteilhafterweise zugleich die Punktion der Federung und der Flährung praktisch ohne Reibung zwischen der beweglichen Gruppe und dem Chassis erreicht. Ausser der Führung in der Richtung senkrecht zu der Wand des Chassis vermeiden diese Bänder durch ihre geeignete Steifigkeit jeglichen Verschiebungssjpielraum in der Ebene parallel zu dieser Wand.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eines der Bänder in Form bzw. in der Querschnittsform eines Diab&o bzw. Kreisels vorgesehen und weist das andere eine Rhombusöffnung auf, wobei das im Querschnitt kreiseiförmige Band die Rolle in der Öffnung des anderen Bandes umgibt.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung "beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Pig. 1 einen Längsschnitt entsprechend der linie I-I in Pig. 2 eines Vibrationsgenerators mit einer erfindungsgemässen Pührungs- und Aufhängungs-Vorrichtung für die bewegliche Gruppe,

Pig. 2 eine Schnittansicht längs linie H-II in Pig. 1,

Pig. 3 eine vergrösserte Ansicht eines Details aus Fig. 1, in der eines der Elemente dargestellt ist, die die Führung und die Aufhängung vorsehen, und

Pig. 4 und 5 eine Draufsicht der Ausführungsformen der zwei Typen von Bändern, die die Aufhängung der beweglichen Gruppe des Generators gewährleisten.

Nach der Zeichnung umfasst ein festes Chassis 1 eines Vibrationsgenerators in an sich bekannter Weise einen nichtdargestellten Elektromagneten, der ein konstantes elektromagnetisches PeId in einem durch das Eingintervall E schematisch dargestellten Luftspalt erzeugt, in welchem eine bewegliche Spule 2 angeordnet ist, durch die ein variabler Strom fliessen soll. Diese Spule ist mit einem prismatischen Träger bzw. einer prismatischen Stütze 3 eines Tisches bzw. einer Tischplatte 4 festverbunden, so dass die Tischplatte eine oszillierende Vertikalverschiebung unter der Einwirkung der elektromagnetischen Kräfte erfährt, die auf die Spule einwirken.

Es ist zwischen jeder der Flächen 5 der prismatischen Stütze 3 und der entsprechenden Seitenfläche 6 des Hohlraums des Chassis, in welchem diese Stütze, in Eingriff ge-

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bracht ist,: eine Führungs- und Aufhangeeinriclitung angeordnet, die eine zylindrische Rolle 7 umfasst, über die in zwei entgegengesetzten Halbkreisen zwei verformbare metallische dünne Platten bzw. Streifen "bzw. Bänder 8 und 9 gewickelt bzw. gelegt sind, deren Enden an den Flächen des Chassis bzw. der Stütze befestigt sind.

Nach den Pig. 4 und 5 sind die Bänder 8 und 9 rechtwinklig und das erstere weist in seiner Mitte eine -Öffnung 10 in Form einer Raute auf, während das zweite entlang seiner zwei grossen bzw. langen Seiten Krümmungen bzw. Ausschnitte 11 umfasst, die diesem eine Form eines Diabolo bzw. Kreisels geben. Jedes der zwei Bänder weist somit einen eingeschnürten Abschnitt, das Band 8 den Abschnitt 12a, 12b bzw. das Band 9 den Abschnitt 13 auf. Daruberhinaus kann sich der verengte Teil des Bandes 9 um die Rolle in der Öffnung des Bandes 8 legen, so dass die eingeschnürten Abschnitte der beiden Bänder immer diametral entgegengesetzt sind. Schliesslich ist durch diese symmetrische Anordnung der Bänder das Auftreten eines Kippmomentes an der Rolle verhindert»

Fach Fig. 3 ist jede Rolle 7 zwischen den zwei Bändern eingefangen und wenn vorausgesetzt wird, dass die Gesamtheit sich im Gleichgewicht befindet, wird durch eine Beanspruchung bzw. Belastung- in der Richtung des Pfeiles F, die dazu neigt, die Tischplatte 4 nach 4a zu verschieben, die Rolle 7 um den Winkel θ gedreht und nach 7a geführt, indem das Band 8 auf der linken Seite der Fig. aufgerollt und das Band 9 abgerollt wird. Auf der anderen Seite rollt das Band 8 ab, während das Band 9 aufgerollt wird.

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Bei dieser Ausführungsform ist die elastische Aufhängung, die das Rückholen in die Gleichgewichtsstellung gewährleistet, durch die Bänder 8 und .9 selbst gegeben. Da sich auf die Rolle ein immer breiter werdender Teil eines Bandes aufrollt, während sich auf der gegenüberliegenden Seite ein immer enger werdender Teil eines Bandes abrollt, wird auf der Rolle ein Rückführdrehmoment in Gegenrichtung zu der Rollenverschiebung, das dieser aufgeprägt wird, hervorgerufen» Unter Berücksichtigung des Gewichtes von der Tischplatte 4 und von dessen Stütze 3 sind die eingeschnürten Teile 12, 12b, 13 der Bänder in der Ebene D (Fig. 3) im Gleichgewicht und neigen dazu, dorthin zurückzukehren, wenn die bewegliche Gruppe 2,3,4 aus dieser Stellung entfernt bzw. verschoben worden ist.

Auf diese Weise ist die Rückführung dieser beweglichen Gruppe und deren Oszillation entlang der Achse der Spule unter Vermeidung jeglicher Querbewegungen gewährleistet.

Bei dieser Vorrichtung werden keine Störgeräusche bzw. Störschwingungen eingeführt, die sich denen überlagern könnten, die durch die Apparaturen im Versuchsverlauf auf dem Tisch erzeugt werden.

Bei einer Ausführungsform weisen die Bänder eine Dicke in der Grössenordnung von 0,1 mm und eine Festigkeit in der Grössenordnung von 200 kg/mm auf. Für die infrage kommenden Massen und Kräfte liegen die Dehnungen solcher Bänder in der Grössenordnung von 1 Micron, wodurch eine grosse Steifigkeit für die Einspannung in allen Richtungen ausser der der gewünschten Oszillation gegeben ist.

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Um die Spannung der Bänder einstellen zu können, umfasst das Chassis 1 im Bereich jedes Befestigungspunktes 14 eines Bandes einen Spalt 15_f der sich über eine bestimmte Tiefe in einer Richtung im wesentlichen normal bzw. senkrecht zu den Bändern erstreckt. Die Einstellmittel können eine Schraube 16 umfassen, die in eine der lippen bzw. Ränder des Spaltes in Eingriff gebracht ist und sich auf der bzw. dem anderen abstützt, so dass mittels eines Schraubenziehers der Abstand zwischen diesen Lippen bzw. Rändern variiert werden kann.

Vifenn die geeignete Spannung aufgeprägt worden ist, gewährleisten die in den Pig. 1 und 2 sichtbaren vier Einrichtungen, obgleich sie in einer gleichen Ebene angeordnet sind, die Führung ohne ein mögliches Kippen der beweglichen Gruppe. Ebenso kann die Achse der Vorrichtung ohne Nachteil schräg angeordnet sein.

Schliesslich ist es möglich, die beweglichen Elemente zu schmieren, um die Rollreibung noch zu verringern.

Die Erfindung ist bei Vibrationsgeneratoren anwendbar, die zu einem grossen Bereich von Frequenzen in der lage sind, und sie ist insbesondere auf Vorrichtungen anwendbar, die dazu dienen, Apparaturen in der Prüfung Probeschwingungen zu unterwerfen.

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   '1 j) Vibrationsgenerator mit einer periodischen elektromagnetischen Kräften ausgesetzten Gruppe, die in bezug auf ein festes Chassis beweglich ist, dadurch g e k e η η zeichnet, dass das Chassis zumindest zwei ebene Wände und die bewegliche Gruppe zwei ebene Flächen gegenüber diesen Wänden aufweisen, dass zumindest eine Rolle zwischen eine Wand und eine .en,tsj)reche.nde Fläche der

   zumindest zwei

   Gruppe eingesetzt ist, dass^ gespannte biegsame Bindeglieder in zwei entgegengesetzten Halbkreisen um die Rolle gelegt sind und dass die Enden jedes Bindegliedes an der Wand bzw. der Fläche befestigt sind.
2. 2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Bindeglieder in der Form von flachen Bändern vorgesehen sind.
3. 3. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der Durchmesser der Rolle vergrössert um das Doppelte der Dicke eines biegsamen Bindegliedes im wesentlichen gleich dem Abstand der Fläche von der Wand ist.
4. 4. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich .net, dass die Bindeglieder symmetrisch in bezug auf eine Ebene angeordnet sind, die senkrecht zu der Achse der Rolle verläuft und durch deren Mitte geht»
5. 5. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass die flachen Bänder Streifen bzw. Bänder aus elastischem Metall sind.

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6. 6 ο Generator nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet, dass die in entgegengesetzten Halbkreisen um dieselbe Rolle angeordneten Streifen bzw. Bänder beiderseits eines eingeengten Abschnittes progressive und symmetrische Verbreiterungen aufweisen, wobei die
   eingeengten Abschnitte auf der Rolle diametral entgegengesetzt angeordnet sind.
7. 7. Generator nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η z.eichnet , dass eines der Bänder in der Form eines Diabolo bzw. Kreisels vorgesehen ist und das andere eine
   Rhombusöffnung aufweist, wobei das Band in Form eines
   Kreisels die Rolle in der Öffnung des anderen Bandes umgibt.
8. 8. Generator nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, dass die Befestigungseinrichtung für eines der Bänder an einem ihrer Enden ein Mittel zum unter
   Spannung setzen dieses Bandes durch Abstützen auf dem der Organe, das die Befestigungseinrichtung trägt, umfasst.
9. 9. Generaio? nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η zeichnet, dass das Chassis für die Befestigung eines der Bänder zumindest einen Teil aufweist, der teilweise von dem übrigen Teil des Chassis durch einen Spalt getrennt ist, welcher senkrecht zu dem Band verläuft und eine Breite aufweist, die durch eine Schraube einstellbar
   ist, welche mit dem getrennten Teil in Eingriff steht und sioh mit ihrem Ende auf der zu diesem Teil entgegengesetzten Fläche des Spaltes abstützt.

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