DE3706449C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Vibrator mit den im Ober­ begriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen, die aus der DE-AS 14 88 084 bekannt sind.

Der aus der DE-AS 14 88 084 bekannte elektromagnetische Vibrator oder Schwingantrieb enthält zwei übereinanderliegen­ de elastische Systeme, von denen das eine ein torsionselastisches Drehschwingungssystem und das andere ein in Richtung der Drehachse elastisches Längsschwingungs­ system ist, so daß eine Schwingungsbewegung resultiert, die sich aus einer Drehschwingung um eine Achse und einer Longitudinalschwingung längs der Achse zusammensetzt. Es liegt in der Natur der Drehschwingung, daß ihre Amplitude vom Wert Null auf der Drehachse mit zunehmendem Abstand von letzterer linear ansteigt.

Aus der DE-OS 27 01 600 ist ein elektromagnetischer Vibrator bekannt, der durch das Zusammenwirken eines Federpaketes und eines Elektromagneten mit einem Anker eine lineare Schwingung längs einer Achse erzeugt.

Aus der JA-GM-OS 59-52 426 ist ein Vibrator bekannt, bei dem die Schwingungen durch ein motorgetriebenes Nockenrad erzeugt werden, das mit einem schwingenden Bauteil gekoppelt ist. Bei diesem Vibrator läßt sich die Amplitude der Schwin­ gungen nicht ohne weiteres ändern, da sie durch das Profil des Nockenrades bestimmt wird.

Aus der JA-PS 58-18 283 ist ein Vibrator bekannt, der einen kreisförmigen, in Schwingungen zu versetzenden Tisch enthält, der an seinem Umfang durch mehrere Blattfedern gehaltert ist und durch mit Wechselstrom gespeiste Elektromagnete in Drehschwingungen versetzt wird. Bei diesem Vibrator kann die Schwingungsamplitude zwar leicht gesteuert werden, er hat jedoch auch den Nachteil, daß die Schwingungsamplitude in der Mitte des Tisches praktisch Null ist und in radialer Richtung nach außen hin zunimmt.

Aus dem JA-GM 49-36 289 ist ein Vibrator bekannt, der eine exzentrische Masse enthält, die durch einen Motor, der an einem in Schwingungen zu versetzenden Bauteil befestigt ist, in Drehungen versetzt wird. Bei diesem Vibrator wird das in Schwingungen zu versetzende Bauteil zusammen mit dem Motor durch die Zentrifugalkraft der exzentrischen Masse in eine Drehschwingung versetzt. Bei diesem Vibrator ist die Schwingungsamplitude ebenfalls nicht ohne weiteres veränderbar.

Die vorliegende Erfindung löst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 die Aufgabe, einen gattungsge­ mäßen Vibrator dahingehend weiterzubilden, daß Schwingungen erzeugt werden können, deren Amplitude über das in Schwin­ gungen zu versetzende Bauteil im wesentlichen gleichmäßig ist, der weich arbeitet und dessen Schwingungsamplitude leicht steuerbar ist.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfin­ dungsgemäßen Vibrators sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der erfindungsgemäße Vibrator hat den Vorteil, daß alle Teile des schwingenden Bauteils Schwingungen mit im wesent­ lichen der gleichen Amplitude ausführen. Der Vibrator arbei­ tet weich. Seine Schwingungsamplitude ist leicht steuerbar.

Der vorliegende Vibrator eignet sich besonders für Verteiler­ vordervorrichtungen, durch die ein Wiegegut verteilt oder vereinzelt Wiegebehältern einer Kombinationswiegemaschine zugeführt wird. Er eignet sich jedoch auch für Siebmaschi­ nen, Teileförderer für eine Arbeits- oder Montagemaschine und dergleichen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei werden auch noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen. Es zeigen:

Fig.1 eine geschnittene Seitenansicht einer verteilenden Fördereinrichtung mit einem Vibrator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Draufsicht der Fördervorrichtung gemäß Fig. 1 ohne den Verteilertisch;

Fig. 3 ein Diagramm, auf das bei der Erläuterung der Arbeitsweise des Vibrators gemäß Fig. 1 und 2 Bezug genommen wird;

Fig. 4 ein Schaltbild einer Antriebsvorrichtung für den Vibrator der Fördervorrichtung gemäß Fig. 1 und 2;

Fig. 5 ein Schaltbild einer anderen Antriebsvorrichtung für den vorliegenden Vibrator;

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer verteilenden Fördervorrichtung; die einen Vibrator gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält, und

Fig. 7 eine Schnittansicht in einer Ebene VII-VII der Fig. 6.

In den Zeichnungen sind jeweils entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

In den Fig. 1 und 2 ist eine verteilende Fördervorrichtung dargestellt, wie sie beispielsweise in Verbindung mit einer Kombinationswiegemaschine verwendet werden kann, um Wiegegut, das der Fördervorrichtung in der Mitte zugeführt wird, zu verteilen und zu mehreren Wiegeeinheiten zu fördern, die am Umfang der Fördervorrichtung angeordnet sind (nicht dargestellt). Die Fördervorrichtung enthält eine becherförmige Basis mit einer Grundplatte (10), die durch schwingungsdämpfende Federn (11) an einem nicht dargestellten Maschinenrahmen gelagert ist. Über der Grundplatte (10) ist ein im wesentlichen dreieckförmiges schwingungsfähiges Bauteil (12) das eine mit der Basis gemeinsame vertikale Achse (13) hat, durch drei schräge elastische Halterungsstäbe (14) gelagert, deren untere an der Grundplatte (10) befestigte Enden auf einem Kreis (15) liegen, dessen Mittelpunkt auf der Achse (13) liegt. Die Verlängerungen (16) der Halterungsstäbe (14) schneiden sich in einem Punkt auf der vertikalen Achse (13). Das schwingende Bauteil (12) trägt einen konischen Verteilertisch (17), der an ihm durch einen Schraubenbolzen (18) befestigt ist.

Von der Unterseite des Bauteils (12) erstreckt sich ein rohrförmiger Ansatz (19) nach unten, an dessen Seitenwand (3) Magnetanker (20) mit gleichen Abständen längs des Umfanges des Ansatzes angebracht sind. Den Ankern (20) liegen drei Elektromagnete (21) gegenüber, die an der Grundplatte (10) befestigt sind. Hinter jedem Elektromagnet (21) befindet sich eine Blattfeder (22), deren unteres Ende jeweils über einen Winkel (23) an der Grundplatte (10) und deren oberes Ende jeweils über eine Verbindungsstange (24) mit dem rohrförmigen Ansatz (19) verbunden ist. Die Verbindungsstange (24) hat mindestens zwei dünne abgeflachte Biegeabschnitte (25) und (26), die in senkrecht zueinander verlaufenden Ebenen liegen und in Querrichtung biegsam sind.

In Fig. 3 ist mit O die vertikale Achse (13) bezeichnet und X, Y und Z geben die Richtungen der drei Blattfedern (22) bezüglich der Achse (13) an. Nimmt man nun an, daß die Mitte des schwingungsfähigen Bauteils (12) um eine Strecke S zu einem Punkt O′ in der Richtung O-O′ verlagert wird, welche einen Winkel R bezüglich der X-Richtung bildet, so hat dies die Auslenkung einer der Blattfedern (22) von P nach P′ um eine Strecke der Größe

= S · cosR (1)

zur Folge. Hieraus resultiert eine Rückstellkraft F der Blattfeder gemäß der folgenden Gleichung:

F = KS · cosR (2)

wobei K die Federkonstante der Blattfeder ist. In Richtung O-O′ tritt daher eine Komponente F _R der Rückstellkraft auf, die folgende Größe hat:

F _R = FS · cos²R (3).

In entsprechender Weise erzeugen die von den übrigen Blattfedern in der Y- und der Z-Richtung erzeugten Rückstellkräfte in der Richtung O-O′-Komponenten der Größe KS · cos²(R + 2/3 π) bzw. KS · cos²(R + 4/3 π). Die Summe der O-O′-Komponenten der Rückstellkräfte der drei Blattfedern ist dann also:

KS [cos²R + cos² (R + 2/3 π) + cos² (R + 4/3 π) = 3/2 KS. (4)

Die Summe ist also unabhängig vom Winkel R. Dies bedeutet aber, daß auf das Bauteil (12) bei einer Auslenkung in jeder beliebigen Richtung immer eine Rückstellkraft wirkt, die einer Federkonstanten entspricht, die gleich dem 1,5fachen der Federkonstanten K jeder Blattfeder (22) ist. Dies ist auch in den drei elastischen Halterungsstäben (14) der Fall. Die durch die Federkonstante erzeugte Kraft ist also nicht gerichtet und das schwingungsfähige System mit der Gesamtmasse des schwingungsfähigen Bauteils einschließlich des Verteilertisches (17) ist ebenfalls nicht richtungsabhängig.

Die Elektromagnete (21) sind mit einer dreiphasigen Leistungsquelle (27) gekoppelt, wie Fig. 4 zeigt. Wenn die drei Elektromagnete (21) durch jeweils eine Phase eines dreiphasigen Wechselstromes gespeist werden, werden sie periodisch mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 120° erregt und ziehen nacheinander die Anker des oben erwähnten Resonanzsystems an, so daß eine umlaufende oder Drehschwingung auftritt. Dies bedeutet, daß jeder Punkt der Oberfläche des schwingenden Bauteils (17) eine gleichartige Drehschwingung der gleichen Amplitude ausführt. Diese Schwingung wird durch die drei elastischen Halterungsstäbe (14) begrenzt und die Schwingungsamplitude nimmt in Richtung auf den oben erwähnten Schnittpunkt der Verlängerungen der drei Stäbe (14) ab. Dies ist zwar ohne große Wirkung, wenn die Höhe des schwingenden Körpers sehr klein ist; man erhält jedoch einen speziellen Effekt durch die sich in Vertikalrichtung ändernde Amplitude in einem einzigen Schwingungssystem, wenn dieses hoch genug ist, wie es bei einem Siebstapel einer Siebmaschine der Fall sein kann. Es ist leicht einzusehen, daß sich der Amplitudengradient umkehrt, die Amplitude also von oben nach unten abnimmt, wenn die Halterungsstäbe (14) so angeordnet sind, daß sie nach oben divergieren, und daß kein Amplitudengradient auftritt, wenn die Halterungsstäbe parallel zueinander verlaufen und daß der Amplitudengradient vom Neigungswinkel der Halterungsstäbe (14) abhängt. Diese Parameter können entsprechend der für den Vibrator vorgesehenen Anwendung gewählt werden.

Das in den Fig. 6 und 7 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel enthält ein schwingendes Bauteil (12) welches über einer stationären Grundplatte (10) durch zwei Paare von Blattfedern (22 a) und (22 b) gelagert ist, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Die Blattfedern (22 a) des ersten Paares sind zueinander parallel und mit ihren oberen Enden an dem schwingenden Bauteil (12) befestigt, während ihre unteren Enden an einem Paar einander gegen­ überliegender Seitenwände eines rohrförmigen Verbindungsteils (19) mit quadratischem Querschnitt angebracht sind. Die Blattfedern (22 b) des zweitsen Paares sind ebenfalls zueinander parallel und mit ihren oberen Enden an dem anderen Paar von Seitenwänden des Verbindungsteils (19) und mit ihren unteren Enden an der Grundplatte (10) befestigt.

Den Magnetankern (20) liegen drei Elektromagnete (21) mit Abstand gegenüber, die an der Grundplatte (10) befestigt sind. Dieser Vibrator kann durch eine Schaltungsanordnung entsprechend Fig. 4 angetrieben werden; die Schwingungskonfiguration des Verteilertisches (17) entspricht einem kopfstehenden Kegel, dessen Spitze sich in der Mitte der Blattfederanordnung befindet.

Die Schwingungsamplitude kann durch Änderung der Stromstärke und diese wiederum durch Änderung der Speisespannung oder durch Änderung des Leitungswinkels eines Thyristors während jedes Zyklus gesteuert werden.

Die Anzahl der Anker (20) ist nicht auf drei beschränkt. Fig. 5 zeigt ein anderes Beispiel, das sechs Magnetanker (20), die um den vertikalen Ansatz (19) eines schwingenden Bauteils angeordnet sind, und sechs entsprechende Elektromagnete (21), die durch eine sechsphasige Wechselstromquelle (28) gespeist werden, enthält.

Der Vibrator gemäß der Erfindung erzeugt also eine Schwingung, deren Amplitude an jeder Stelle des Verteilertisches (17) im wesentlichen gleich ist und leicht gesteuert werden kann.

Der Vibrator gemäß der Erfindung eignet sich besonders für Siebmaschinen und dergleichen, sowie für Fördervorrichtungen.

Claims (8)

1. Vibrator mit einer im wesentlichen stationären Grundplatte (10), ferner mit einem schwingenden Bauteil (12), welches eine vertikale Achse (13) hat, mehreren um die Achse (13) radial verteilt am schwingenden Bauteil (12) angebrachten An­ kern (20), mehreren den Ankern (20) gegenüberliegenden, an der Grundplatte (10) angebrachten Elektromagneten (21) und einer Vorrichtung zur elastischen Lagerung des schwingenden Bauteils (12), die mehrere um die vertikale Achse (13) verteilt angeordnete Blattfedern (22; 22 a, 22 b) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (22; 22 a, 22 b) jeweils mit ihren oberem Ende mit dem schwingenden Bauteil (14) und mit ihrem unteren Ende mit der Grundplatte (10) verbunden sind,
daß bei einer Verschiebung der Mitte des schwingenden Bauteils (12) die Größe der Rückstellkraft von der Richtung (R) der Verschiebung (S) unabhängig ist,
und daß bei einer Speisung der Elektromagneten (21) durch eine mehrphasige Wechselstromquelle jeder Punkt der Oberflä­ che des schwingenden Bauteils (12) eine gleichartige umlaufende Schwingung der gleichen Amplitude ausführt.

2. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur elastischen Lagerung des schwingenden Bauteils (12) über der Grundplatte (10) mindestens drei um die senkrechte Achse (13) verteilte elastische Halterungsstäbe (14) vorhanden sind, die mit ihrem oberen Ende jeweils an dem schwingenden Bauteil (12) befestigt und mit ihrem unteren Ende jeweils an der Grundplatte (10) angebracht sind.

3. Vibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verlängerungen der Halterungsstäbe (14) in einem Punkt auf der senkrechten Achse (13) schneiden.

4. Vibrator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei rechtwinklig zueinander um die senkrechte Achse (13) angeordnete Paare von Blattfedern (22) vorgesehen sind, wobei die Federn jedes Paares einander im wesentlichen parallel gegenüberliegen, und daß die oberen Enden des einen Paares an dem schwingenden Bauteil (12) befestigt und seine unteren Enden mit den oberen Enden des zweiten Paares verbunden sind, während die unteren Enden des zweiten Paares an der Grundplatte (10) befestigt sind.

5. Vibrator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des schwingenden Bauteils (12) als Tisch (17) ausgebildet ist.

6. Vibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingende Bauteil ein Verteiler­ tisch (17) ist.

7. Vibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingende Bauteil ein Sieb aufweist.

8. Vibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingende Bauteil ein Teile­ förderer ist.