DE2218457A1

DE2218457A1 - Schwingungsunterdrückender Tisch

Info

Publication number: DE2218457A1
Application number: DE19722218457
Authority: DE
Inventors: Simon Zaandijk Pielkenrood (Niederlande)
Original assignee: Pielkenrood-Vinitex N.V., Assendelft (Niederlande)
Priority date: 1971-04-19
Filing date: 1972-04-17
Publication date: 1972-10-26
Also published as: DE7214424U; GB1396411A; FR2134985A5; NL7105264A; BE782244A; US3808983A; CH541092A

Description

"Schwingungsunterdrüekender iEisch"

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsunterdrückenden Tisch, mit einem festen Untergestell und einer federnd gelagerten großen Masse mit einer Tragplatte«,

Einrichtungen, welche auf Erschütterungen empfindlich sind, wie z.B„ Messinstrumente, besondere photo graphische Ausrüstungen usw., müssen von äußeren Schwingungen abgeschirmt werden.

Zu diesem Zweck wurden zahlreiche verschiedene Schwingungsdämpfungsvorrichtungen entwickelt, welche alle im Prinzip eine Auflage für die fraglichen Instrumente mit einer relativ großen Masse, welche Auflage federnd auf einem

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Untergestell montiert ist, und im weiteren Dämpfungsmittel für die federnde Masse aufweisen. Alle oder wenigstens ein Teil der Resonanzfrequenzen der federnden Gesamtmasse liegen dann ausserhalb des Bereiches der vorherrschenden äusseren Schwingungen.

Die von äusseren Quellen herrührenden Schwingungen können jedoch von sehr unterschiedlichem Charakter sein.. Für eine wirksame Schwingungsdämpfung sollte die Anordnung eine niedrige Resonanzfrequenz haben, welche so weit wie möglich vom Bereich der vorherrschenden äusseren Schwingungen entfernt sein sollte. Ein solcher hochelastischer Support weist jedoch den Nachteil auf, dass die Anordnung im Falle von Einrichtungen, welche während ihres Gebrauches bedient oder berührt werden müssen, zu unstabil wird, so dass die Oberfläche der diese Einrichtungen tragenden Auflagen nicht mehr horizontal bleibt, was oft sehr nachteilig ist, beispielsweise bei einer Waage. Ausserdem benötigt eine Anordnung mit sehr tiefen Resonanzfrequenzen, sobald sie einmal in Bewegung versetzt ist, eine sehr lange Zeit, bis sie wieder still steht.

Die Erfindung sieht einen Schwingungsunterdrückenden Tisch vor, welcher die Nachteile der bekannten Tische nicht aufweist. Dieser erfindungsgemässe Tisch weist ausgezeichnete Schwingungs- und Stossdämpfungseigenschaften auf.

Zu diesem Zweck ist der eingangs erwähnte Tisch mit einer Anzahl Schraubenfedern versehen, die in den Ecken eines Vielecks angeordnet sind, wobei die Höhe der tragenden Enden dieser Federn einstellbar ist, und ihr elastisches Zentrum im wesentlichen mit dem Schwerpunkt der Masse zusammenfällt.

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Auf diese Weise wird erreicht, dass alle Resonanzfrequenzen niedrig bleiben und dass auch die Rotationsfrequenzen nicht höher als die Frequenzen der Vertikalschwingungen sind. Ausserdem werden die verschiedenen Schwingungsarten der Masse nicht miteinander gekoppelt, so dass horizontale und vertikale Schwingungen, welche möglicherweise auf diese Masse übertragen werden,keinen wesentlichen Einfluss auf die horizontale Lage der Tragplatte haben.

Im weiteren kann dieser Tisch mit Arretiermitteln versehen werden, um die Masse in bezug auf das Untergestell quer zur Vertikalachse der Masse zu arretieren, insbesondere in der Horizontalebene, welche im wesentlichen durch das elastische Zentrum der Federn und den Schwerpunkt der Masse hindurchführt.

Auf diese Weise wird erreicht, dass in der arretierten Stellung das auf der Platte aufliegende Instrument ohne weiteres bedient werden kann, da ja dann die Masse nicht bewegt wird. Als Folge dieser symmetrischen Arretierung und der günstigen Anordnung der Arretierpunkte in bezug auf das elastische Zentrum ergibt sich, dass die Masse in jeder beliebigen Lage arretiert werden kann, ohne dass die Stellung oder Orientierung dieser Masse verändert wird, oder dass die Masse sich nach Lösen der Arretiermittel bewegt.

Diese Arretiermittel sind zweckmässigerweise hydraulisch betätigt und können als eine Einheit konstruiert sein, so dass Temperatureinflüsse vernachlässigbar klein sind. Eine solche Einheit kann leicht montiert und demontiert werden, und auch die Entfernung der Luft ist einfach.

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Der erfindungsgemässe Tisch ist zweckrnässigerweise mit reibungslosen Flüssigkei.tsdämpfern zur raschen Abschwächung von unerwünschten Bewegungen versehen. Zusammen mit Stahlfedern können solche Dämpfer eine rasche Rückkehr der Tragplatte,in ihre Ausgangsstellung bewirken, was bei Apparaten, die für Abweichungen von der Horizontallage empfindlich sind, sehr wichtig ist. Die Dämpfung kann durch geeignete Wahl der Viskosität der Dämpfungsflüssigkeit den jeweiligen Bedingungen angepasst werden.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Tisches ist in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch den Tisch,

Fig. 2A und B vereinfachte Darstellungen der Masse und der Federn eines solchen Tisches unter zwei verschiedenen Bedingungen,

Fig. 3 eine Aufsicht, teilweise im Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 4, eines Teils des Tisches, und

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.

Der schematisch in Fig. 1 dargestellte Tisch umfasst einen Rahmen mit Beinen 1 und eine Tischplatte 2. In einer Oeffnung derselben ist eine relativ schwere Masse 3 im Rahmen mittels Federn 4 gelagert; der Rahmen bildet mit den Beinen eine starre, nicht deformierbare Einheit. Eine Tragplatte 5 ist starr mit der Masse 3 verbunden.

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Fig. 2A zeigt eine vereinfachte Darstellung der Masse 3 und der Federn 4. Die Masse weist einen Schwerpunkt 6 auf, welcher mit dem elastischen Mittelpunkt 7 aller Federn zusammenfällt oder in seiner unmittelbaren Nachbarschaft liegt. Eine horizontale oder vertikale Schwingung des Bodens wird auf die Federn übertragen/ so dass die Lagerung dieser Federn in horizontaler und vertikaler Richtung mit Amplituden A bzw. V zu schwingen beginnt. Diese Schwingungen werden durch die Uebertragung auf die Masse 3 wesentlich abgeschwächt; die Amplituden ihrer Schwingungen sind mit h und ν bezeichnet. Da der Schwerpunkt 6 im wesentlichen mit dem elastischen Mittelpunkt 7 der Federn übereinstimmt, sind diese Bewegungen nicht oder kaum von Neigungsbewegungen der Masse 3 begleitet. Auch aus diesem Grunde genügt der Tisch äusserst strengen Anordnungen, wie aus weitgehenden Versuchen ermittelt wurde.

Aus Fig. 2B ergibt sich, dass die Masse aufgrund eines Neigungsmomentes M, verursacht durch beispielsweise eine asymmetrische Belastung der Tragplatte 5, eine Schrägstellung einnimmt, wobei der Drehpunkt für die Bewegung derjenige ist, in welchem der Schwerpunkt und der elastische Mittelpunkt zusammenfallen. Der Schwerpunkt wandert somit nicht. Schematisch dargestellte Arretiermittel 9 sind auf derselben Höhe wie dieser gemeinsame Punkt angeordnet, so dass unter diesen Umständen sich kein Unterschied im Spiel zwischen diesen Mitteln 9 und der Masse 3 ergibt. Diese,Arretiermittel wirken daher unbeachtet der eingenommenen Lage der Masse 3 gleichzeitig auf diese Masse ein, so dass sich die eingenommene Lage der Masse bei der Arretierung nicht ändert und auch beim Lösen dieser Arretiermittel erhalten bleibt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der wesentlichsten Teile des Schwingungsunterdrückenden Tisches ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Zwei Längsträger 10 und zwei Querträger 11 des Rahmens sind darin dargestellt, beide aus U-Profilen,

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wie aus Fig. 4 ersichtlich. Diese Träger umgeben eine rechteckige Oeffnung 12, innerhalb welcher sich der obere Teil der Masse 3 befindet. An den Stegen dieser Träger sind die drei Schraubenfedern 4 angebracht, wie klar aus Fig. 4 ersichtlich, welche gemäss Fig. 3 in den Ecken eines gleichseitigen Dreieckes angebracht sind. In den Ecken eines Dreiecks mit denselben Abmessungen, welche symmetrisch zwischen denjenigen des ersten Dreiecks angeordnet sind, sind drei Dämpfer 13 an den Stegen der Träger 10 und 11 montiert.

Das obere Ende der Schraubenfedern 4 und der Dämpfer 13 wirken auf einen oberen Teil 14 der Masse 3, welcher mit der eigentlichen Masse 3 über ein Zwischenstück 15 verbunden ist. Das obere Ende jeder Feder umfasst einen Federtopf 16, der am Gewindeteil eines Zapfens 17 angebracht ist, welcher sich nach oben durch eine Oeffnung im oberen Teil 14 der Masse erstreckt und diesen oberen Teil mittels einer Schulter 18 trägt. Durch Verdrehung des Zapfens 17 kann der obere Teil 14, von welchem das zu lagernde Instrument getragen wird, in eine horizontale Lage gebracht werden, und bei gleichzeitiger Verdrehung der Zapfen 17 der drei Schraubenfedern kann die gesamte Masse höher oder niedriger gelagert werden. \

Die Dämpfer 13 weisen je einen zylindrischen Becher auf, in welchem sich eine hochviskose Dämpfungsflüssigkeit befindet, in die ein Dämpfungskörper 19 eingetaucht ist. Dieser Körper ist an der unteren Seite des oberen Teils der Masse angebracht und weist gegenüber der Wand des Bechers etwas Spiel auf. Durch Bewegung des Dämpfungskörpers 19 in bezug auf den Becher wird die Flüssigkeit verdrängt und der dabei in ihr entstehende Druck bewirkt einen Dämpfungseffekt. Der Dämpfungsgrad kann den jeweiligen Bedingungen durch geeignete Wahl der Viskosität der Dämpfungsflüssigkeit angepasst werden. Ein solcher Dumpfer

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ist einfach im Aufbau und kann leicht gefüllt werden.

An der Oberseite des oberen Teils 14 in der Masse sind vier Lagerböcke 20 angebracht, auf denen die Platte 5 mittels Schrauben 21 montiert werden kann. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, kann ein zusätzliches Tischblatt 2' über der Oeffnung 12 angeordnet sein, welches mit Oeffnungen für die Federstifte 17 und die Lagerböcke 20 versehen ist. Damit kann eine Verschmutzung der darunterliegenden Teile der Masse vermieden werden. Der obere Teil 14 der Masse weist einen zylindrischen mittleren Hohlraum 22 sowie drei Querbohrungen 23 auf, deren Achse unter sich Winkel von 120 einschliessen. In zwei dieser Bohrungen 23 befinden sich Tragarme 24, welche je unter einer der an den Längsträgern 10 angebrachten Federn 4 angeordnet sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich. In der dritten Bohrung befindet sich ein Arm 25 _t der in gleicher Weise am einen Querträger 11 angebracht ist. Der Arm 25 weist eine Axialbohrung 26 auf, die an ihrem inneren Ende erweitert ist. In diesem Ende befindet sich ein Kolben 27, der mittels einer Schraubenfeder 28 oder einem Satz Tellerfedern mit einer Kolbenstange 29 verbunden ist. Mittels einer Sackmembrane 30 ist dieser Kolben 27 gegenüber der ihn umgebenden Wand der Bohrung abgedichtet.

In der Mitte des Hohlraumes 22 befindet sich ein zylindrischer Körper 31, mit einem geschlossenen Boden und einem wegnehmbare Deckel 32. Der Innenraum dieses Körpers ist nahezu vollständig von einem Einsatz 33 ausgefüllt, der einen engen Durchgang 34 zwischen seiner oberen Umfangswand und der Innenwand des Körpers belässt. Im Deckel 32 befindet sich eine mit dem Durchgang 34 verbundene Oeffnung 35, die durch einen Gewindezapfen verschlossen werden kann. Die Arme 24 und 25 sind am Körper 31 angebracht, so dass dieser un- . beweglich mit dem Rahmen verbunden ist, wobei die Bohrungen 22 und 23 genügend weit sind, um eine Schwingungsbewegung ■ der Masse 3 und der mit ihr verbundenen Teile 14 und 15, zu ermöglichen.

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In der Seitenwand des Körpers 31 ist eine Oeffnung 36 angebracht, die dem Arm 25 gegenüberliegt und mit dem Durchgang 34 verbunden iet. Aehnliche Oeffnungen 37 sind symmetrisch zwischen den Armen 24 und 25 angebracht. Um diese Oeffnungen herum sind Flansche 38 an der Aussenwand des Körpers 31 angebracht, in denen sich Kolben 39 bewegen, wobei jeder Kolben mit dem entsprechenden Flansch über eine Sackmembrane 40 verbunden ist. Der Durchgang 34 wird mit einem geeigneten OeI gefüllt, so dass beim Einschieben der Kolbenstange 29 der vom Kolben 27 bzw. der Membrane 30 ausgeübte Druck gleichmässig auf die drei Kolben 39 verteilt wird. Da der antreibende Kolben 27 und die angetriebenen Kolben 39 in der Nähe des unteren Endes des Durchganges 34 angeordnet sind, ist eine vollständige Entlüftung möglich, und ausserdem verhindert die Verwendung der Sackmembranen 30 und 40 das Ausfliessen von OeI oder das Eindringen von Luft vollständig. Die Kolben 39 haben

keinen metallischen Kontakt mit den entsprechenden Zylindern und können sich praktisch reibungsfrei bewegen.

Mittels eines Nockens 41 ist die Kolbenstange 29 mit einem Handhebel 42 verbunden, der in zwei stabilen Lagen mittels einer nicht dargestellten Schnappfeder gehalten wird. Bei Betätigung eines Handhebels wird die Kolbenstange 29 nach innen geschoben und die Feder 28 komprimiert, wodurch sich die Federkraft mittels des Kolbens 27 auf das OeI und anschliessend auf die Kolben 39 überträgt.

Jeder der Kolben 39 ist am Deckel 32 des Körpers 31 mittels eines Federblattes 43 angebracht. In einer Vertiefung jedes Kolbens 39 befindet sich eine Kugel 44, die durch eine Oeffnung im Federblatt 43 geringfügig hindurchreicht; auf diese Weise verbleibt sie innerhalb des Kolbens. Jeder Kugel 44 liegt ein Anschlagstift 45 gegenüber, der in eine Gewindebohrung im oberen Teil 14 der Masse eingeschraubt ist. Er kann in dieser Bohrung blockiert werden.

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Nach dem Beladen der Platte 5 werden die Stifte 17 verdreht, bis sich die Platte 5 wieder in der horizontalen Lage und in der richtigen Höhe über der Tischplatte 2 befindet. Hierauf werden die Anschlagstifte 45 mittels Fühlerlehren so eingestellt, dass ihre inneren Stirnseiten einen bestimmten geringen Abstand zu den Kugeln 44 -aufweisen. Bei Betätigung der Kolbenstange 29 bewegen sich die Kolben 39 gleichmässig nach aussen, so dass die Kugeln 44 sich gleichzeitig gegen die Stifte 45 anlegen und der Körper symmetrisch arretiert wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Oberfläche der Platte 5 horizontal bleibt. Die Ebene durch die Stifte 45 geht im wesentlichen durch den elastischen Mittelpunkt der Federn 4 und den Schwerpunkt 6 der Masse hindurch, so dass, wie oben erwähnt, bei einer kleinen Schrägstellung der Masse und der mit ihr verbundenen Platte 5 die Seitenverschiebungen in bezug auf die Stifte 45 so gering wie möglich sind, und die Einstellung der Stifte 45 somit korrekt bleibt. Ausserdem werden unerwünschte Schrägstellungskräfte und durch Anziehen der Kolben 39 bedingte Verschiebungen vermieden.

Auf diese Weise wird ein schwingungsun'cerdrückender Tisch erhalten, der in der Lage ist, Schwingungen in äusserst wirksamer Weise von einem empfindlichen Gerät fern zu halten, und der im wesentlichen nicht-schwingende Teil kann wirksam unbeweglich gemacht werden. Abwandlungen der hier beschriebenen Ausführungsform sind möglich, insbesondere können die Arretiermittel auf verschiedene andere Arten ausgeführt sein.

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Claims

Patentansprüche t

f1.)Schwingungsunterdrückender Tisch, mit einem festen Untergestell und einer federnd gelagerten großen Masse mit einer Tragplatte, gekennzeichnet durch eine Anzahl Schraubenfedern (4), die in den Ecken eines Vieleckes angeordnet sind, wobei die Höhe der tragenden Enden dieser !federn einstellbar ist, und ihr elastisches Zentrum (7) im wesentlichen mit dem Schwerpunkt (6) der Masse (3) zusammenfällt.

2. Tisch nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Dämpfungsmittel (13), die von den Federn (4) getrennt angeordnet und ebenfalls symmetrisch zwischen den Federn (4) in den Ecken eines Vielecks angeordnet sindo

3· Tisch nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmittel (13) in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sowie auf einem rechteckigen Rahmen des Gestells (1) angebracht sind, der eine öffnung (12) bildet, in welcher sich die Masse (3) befindet.

4-O Tisch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (3) eine Anzahl von vertikal gerichteten Lagerböcken (20) aufweist, die durch entsprechende öffnungen in der Tischoberfläche (2·), welche den die Federn (4) und die Masse (3) aufnehmenden liaum abdeckt, hindurchragen,

und an welchen die Tragplatte (5) angebracht ist. 209844/0868

(Eisen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Dämpfungsmittel (13) einen am Gestell (1) angebrachten Becher und einen an der Masse (3) angebrachten Dämpfungskörper (19) aufweist, der von der Innenwand des Bechers einen Abstand aufweist, und daß der Becher zum Auffüllen mit einer Dämpfungsflüssigkeit bestimmt ist·

6. lisch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durGh mehrere Arretiermittel (9), deren Anzahl gleich der Anzahl der Federn (4) ist, wobei sich das elastische Zentrum (7) derselben im wesentlichen in der Ebene der Achsen dieser Arretiermittel befindet.

7· Tisch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Arretiermittel C9) die vertikale Achse der Masse (3· im wesentlichen im Schwerpunkt (6) der letzteren schneiden«

8. Tisch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretiermittel (9) Druckstücke (39) in hydraulischen Zylindern (38) aufweisen, die symmetrisch gegen entsprechende Flächen der Masse (3) anlegbar, durch Federblätter (^3) gestützt und im wesentlichen reibungsfrei in den Zylindern (38) geführt sind«,

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9» Tisch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gokennzeichnet, daß die hydraulischen Zylinder (38) und die Druckstücke (39) sich in einem Körper (31) befinden, der koaxial in einer Vertiefung (22) der Masse angeordnet und mit dem Gestell CO mittels radial sich erstreckender Arme (24,25) verbunden ist_o

10. Tisch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Zylinder (31)» welcher zur Masse (3) koaxial ist, einen wegnehmbaren Deckel (32) und einen koaxialen, an seinem Boden befestigten Einsatz (33) aufweist, welcher mit der Innenwand des Zylinders (31) einen engen ringförmigen Spalt (34) bildet und kurz unterhalb des Deckels

(32) endet, ferner gekennzeichnet durch in der Seitenwand des Zylinders (31) angeordnete Antriebszylinder (38) für die Druckstücke (39), durch einen Luftauslaß (34) im Deckel und durch eine Druckleitung für Drucköl zum ringförmigen Spalt·

11. Tisch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öldruckleitung einen direkt an den ringförmigen Spalt (34) angeschlossenen Zylinder (26) und einen in diesem angeordneten Kolben (27) aufweist, welcher Kolben mittels einer Druckfeder (28) an eine Antriebsstange (29) ange-

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schlossen ist, die an einen mit einem Nocken oder einer Kurbel versehenen Handhebel (42) angeschlossen ist.

12. Tisch nach einem oder mehreren.der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (27»39) mit Sackmembranen (30,40) versehen sind.

13. Tisch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Druck stück (39) an seinem freien Ende eine Axialbohrung aufweist, in die eine Kugel (44) satt hineinpaßt, und daß die Masse (3) einstellbare Stifte (45) enthält, die koaxial zu den Druckstücken (39) ange ordnet sind.

14. Tisch nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse (3) aus wenigstens zwei Teilen besteht, die durch Zugbolzen miteinander verbunden sind, wobei der obere Teil (14) die Vertiefung (22) für die Arretiermittel (9) sowie die Befestigungsmittel (17) für die Federn (4) aufweist.

Dipl.-ing. ConradXochlfng Patentanwalt

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