DE3836029A1 - ELECTROMAGNETIC VIBRATOR - Google Patents

ELECTROMAGNETIC VIBRATOR

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DE3836029A1
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Dennis George Turner
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Bruel and Kjaer VTS Ltd
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Ling Dynamic Systems Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02Vibration-testing by means of a shake table
    • G01M7/027Specimen mounting arrangements, e.g. table head adapters

Abstract

A head expander for attachment to the armature head 7 of an electromagnetic vibration generator is of generally frusto conical form and comprises an upper support plate or working platform 1 at its larger end and a lower plate 2 at its smaller end. A cellular structure 3 of honeycomb form extends between the plates 1 and 2 with the axis of the cells normal to the plane of the plates and a plurality of stiff walled load transmitting tubes 4 extend through the cellular structure parallel to the axis of the cells. The cellular structure 3 is of layered or sandwich form with each cellular layer separated from its adjacent layer or layers by a separator sheet 5. An outer side wall covering or skin 8 is provided to enclose the cellular structure 3. The head expander is generally frusto-conical in shape. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Vibra­ tionsgenerator, der andererseits als "Rüttler" be­ kannt ist und der eine simulierte Vibrationsumgebung er­ zeugt und beim Vibrationstesten von Gegenständen, wie z.B. Bauteile, Einrichtungen und Geräte, angewendet wird. The invention relates to an electromagnetic vibra tion generator, which on the other hand as a "vibrator" be is known and he is a simulated vibration environment testifies and when vibration testing objects such as e.g. Components, devices and devices applied becomes.  

Solche Vibrationsgeneratoren bestehen grundsätzlich aus einem Ankeraufbau, der eine Spule einschließt, die in einem Luft­ spalt eines magnetischen Kreises aufgehängt ist, wobei der Kreis durch den Stator oder einen entsprechenden Kör­ per des Vibrationsgenerators gebildet ist. Die Energiever­ sorgung der Ankerspule bei einer gewählten Frequenz ver­ anlaßt den Ankeraufbau, bei dieser Frequenz zu vibrieren und somit einen Gegenstand, der mit dem Anker verbunden ist oder von ihm getragen wird, einer solchen Vibration zu un­ terwerfen.Such vibration generators basically consist of one Anchor structure that includes a coil that is in air gap of a magnetic circuit is suspended, wherein the circle through the stator or a corresponding body by the vibration generator is formed. The energy ver supply of the armature coil at a selected frequency causes the armature assembly to vibrate at this frequency and thus an object that is connected to the anchor or carried by him to such vibration throw.

Damit dieses Vibrationstesten sowohl entlang einer vertikalen Achse als auch entlang einer horizontalen Achse ausgeführt werden kann, ist der Vibrationskörper im allgemeinen in verdrehbaren Lagerungen montiert, so daß er zwischen einer vertikalen und einer horizontalen Position verschwenkt wer­ den kann. Zum Vibrationstesten entlang einer horizontalen Achse ist der Anker des Vibrationsgenerators üblicherweise mit einem Gleittisch oder einem anderen Stützkörper verbun­ den, auf dem der zu testende Gegenstand befestigt ist.So that this vibration testing is done both along a vertical Axis as well as along a horizontal axis the vibrating body is generally in rotatable bearings mounted so that it is between a vertical and a horizontal position who panned that can. For vibration testing along a horizontal Axis is usually the anchor of the vibration generator connected to a sliding table or other support body the one on which the object to be tested is attached.

Zum Vibrationstesten entlang einer vertikalen Achse ist es möglich, kleine Gegenstände unmittelbar am Kopf des Ankers abzustützen. Da jedoch die tatsächliche Fläche des Anker­ kopfes relativ klein ist, ist es bekannt, einen Anker mit einem sogenannten Kopfexpander zu versehen. Dieser besteht in einer Art Plattform, die auf dem Ankerkopf ruht und daran befestigt ist, um eine größere Stützfläche vorzusehen, um größere zu testende Gegenstände aufnehmen zu können.It is for vibration testing along a vertical axis possible small objects directly on the head of the anchor to support. However, since the actual area of the anchor head is relatively small, it is known to have an anchor to provide a so-called head expander. This exists in a kind of platform that rests on the anchor head and on it is attached to provide a larger support surface to to be able to accommodate larger objects to be tested.

Bestehende Konstruktionen für den Kopfexpander sind aus starren Metallstrukturen gegossen oder auf andere Weise her­ gestellt. Während sie die erforderliche Größe der Arbeits­ stützfläche vorsehen, um zu testende größere Gegenstände abzustützen, leiden sie an dem Nachteil, daß sie eine be­ deutende Masse aufweisen, die verständlicherweise die Lei­ stung des Vibrationsgenerators vermindert.Existing constructions for the head expander are made rigid metal structures cast or otherwise  posed. While they work the required size Provide a support surface for larger objects to be tested support, they suffer from the disadvantage that they be a have significant mass, which is understandably the lei reduced vibration generator.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ver­ besserte Konstruktion eines Kopfexpanders mit geringerer Masse vorzusehen, der somit eine geringere Vibrationsbe­ lastung erfordert, um ihn anzutreiben.It is an object of the present invention to provide a ver better construction of a head expander with less Provide mass, which is therefore a lower vibration burden required to drive him.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Kopfexpander zur Befestigung an dem Ankerkopf eines elektromagnetischen Vib­ rationsgenerators einen Zellenaufbau, der an einer Stütz­ fläche zum Abstützen eines zu testenden Gegenstandes be­ festigt ist, wobei der Zellenaufbau derart ausgestaltet ist, daß eine bauliche Steifheit zwischen dem Ankerkopf und der Stützfläche vorgesehen ist.According to the present invention, a head expander for Attachment to the anchor head of an electromagnetic vib rationsgenerator a cell structure on a support surface for supporting an object to be tested is strengthened, the cell structure being designed in this way is that there is structural rigidity between the anchor head and the support surface is provided.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Zellen­ aufbau aus einer allgemeinen Honigwabenform, bei der die Zellen zur Stützfläche normal angeordnet sind, so daß sie sich vertikal erstrecken, wenn der Kopfexpander in Betriebs­ stellung an dem Anker befestigt ist. Anstelle der Honigwaben­ form kann der Zellenaufbau alternativ auch gitterartig ausge­ bildet sein, z.B. können die Zellen im Querschnitt rechteckig sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich eine Vielzahl von steifwandigen Rohren durch den Zellenaufbau, und zwar parallel zur Achse der Zellen, und dient zur Lastübertragung vom Vibrator zu der Stützfläche. Diese Rohre sehen ebenfalls Stellen zur Aufnahme von Schrau­ ben oder Bolzen vor, durch welche der Kopfexpander an dem Ankerkopf befestigt ist. According to one embodiment of the invention, the cell consists construction from a general honeycomb form, in which the Cells to the support surface are arranged normally so that they extend vertically when the head expander is in operation position is attached to the anchor. Instead of the honeycomb Alternatively, the cell structure can also be shaped like a grid be educated, e.g. the cells can be rectangular in cross section be. According to a preferred embodiment of the invention extends through a variety of stiff-walled tubes the cell structure, parallel to the axis of the cells, and serves to transfer the load from the vibrator to the support surface. These tubes also see locations for screwing ben or bolts through which the head expander on the Anchor head is attached.  

Der Zellenaufbau kann geschichtet ausgebildet sein, das heißt in Sandwich-Form, wobei Trennschichten oder Trennlamel­ len parallel zu der Stützfläche angeordnet sind und benach­ barte Schichten des Zellenaufbaus trennen. In einer bevor­ zugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kopfexpander im allgemeinen Konusstumpfform auf, wobei das größere Ende die Stützfläche oder die Arbeitsplattform bildet, auf welcher der zu testende Gegenstand befestigt wird, und wobei das klei­ nere Ende zur Anbringung an dem Ankerkopf des Vibrators ange­ paßt ist.The cell structure can be layered, that means in sandwich form, with separating layers or separating lamella len are arranged parallel to the support surface and cont separate beard layers of cell structure. In a before preferred embodiment of the invention has the head expander generally conical shape, with the larger end forms the support surface or the working platform on which the object to be tested is attached, and the small Lower end for attachment to the anchor head of the vibrator fits.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher er­ läutert. Es zeigen:The invention is based on one of the following Drawings shown embodiment he closer purifies. Show it:

Fig. 1 eine Perspektivansicht mit einem weggebrochenen Bereich eines Ausführungsbeispieles des Kopf­ expanders, Fig. 1 is a perspective view with a portion broken away of an embodiment of the head expanders,

Fig. 2 ein halber Querschnitt in größerem Maßstab, der die Konstruktion des Kopfexpanders in größeren Einzelheiten zeigt, Fig. 2 is a half sectional view in a larger scale, showing the construction of the head expander in greater detail,

Fig. 3 eine schematische Ansicht des an einem elek­ tromagnetischen Vibrationsgenerators be­ festigten Kopfexpanders. Fig. 3 is a schematic view of the be expended on an elec tromagnetic vibration generator be head expander.

Gemäß den Zeichnungen weist der dargestellte Kopfexpander eine im allgemeinen konusstumpfförmige Gestalt auf und umfaßt eine obere Stützplatte oder Arbeitsplattform 1 an seinem größeren Ende und eine untere Platte 2 an seinem kleineren Ende. Ein Zellenaufbau 3 in Honigwabenform er­ streckt sich zwischen den Platten 1 und 2, wobei die Achse der Zellen zur Ebene der Platten normal verläuft und eine Vielzahl von steifwandigen, lastübertragenden Rohren er­ streckt sich durch den Zellenaufbau, und zwar parallel zur Achse der Zellen.According to the drawings, the head expander shown is generally frusto-conical in shape and includes an upper support plate or work platform 1 at its larger end and a lower plate 2 at its smaller end. A cell structure 3 in honeycomb form he stretches between the plates 1 and 2 , the axis of the cells being normal to the plane of the plates and a multiplicity of stiff-walled, load-transmitting tubes extending through the cell structure, parallel to the axis of the cells.

Der Zellenaufbau oder die Zellenstruktur ist in größeren Einzelheiten in Fig. 2 gezeigt, in welcher dargestellt ist, daß die Zellenstruktur 3 geschichtet ausgebildet ist oder Sandwich-Form aufweist, wobei jede Zellenschicht 3′ von ihrer benachbarten Schicht oder Schichten durch eine Trennlage oder eine Trennlamelle 5 getrennt ist. Die last­ übertragenden Rohre 4 sind an ihrem Oberende 4 a und ihrem Unterende 4 b entsprechend in der oberen Stützplatte 1 und in der unteren Platte 2 angeordnet und dienen ebenfalls als Aufnahmestellen für Bolzen oder Schrauben 6, durch die der Kopfexpander an dem Ankerkopf 7 befestigt ist. Eine äußere Seitenwandabdeckung oder -haut 8 ist vorgesehen, um den Zellenaufbau 3 zu umgeben bzw. einzuhüllen.The cell structure or structure is shown in greater detail in Fig. 2, which shows that the cell structure 3 is layered or sandwiched, with each cell layer 3 'from its adjacent layer or layers by a separating layer or a separating lamella 5 is separated. The load-transmitting tubes 4 are arranged at their upper end 4 a and their lower end 4 b in the upper support plate 1 and in the lower plate 2 and also serve as receiving points for bolts or screws 6 , through which the head expander is attached to the anchor head 7 . An outer side wall cover or skin 8 is provided to surround or envelop the cell structure 3 .

Fig. 3 zeigt die Befestigung des Kopfexpanders an dem Ankerkopf 7 eines elektromagnetischen Vibrationsgenerators, dessen Stator oder Körper 9 an den Lagerungen 10 in einem Stützrahmen 11 montiert ist. Wie es dargestellt ist, ist der Vibrationsgenerator zur Vibration entlang einer vertikalen Achse ausgerichtet, um Vibrationen auf einen Gegenstand 12 zu übertragen, der auf der Arbeitsplattform 1 horizontal angeordnet ist. Fig. 3 shows the attachment of the head expander to the anchor head 7 of an electromagnetic vibration generator whose stator or body 9 is mounted to the bearing 10 in a supporting frame 11. As shown, the vibration generator is aligned for vibration along a vertical axis to transmit vibrations to an object 12 that is horizontally arranged on the work platform 1 .

Bei der beschriebenen Ausführungsform bestehen die Platten 1 und 2 und der Zellenaufbau 3 vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, während die lastübertragenden Rohre 4 vorzugsweise aus Kohlenstoffaserrohren bestehen.In the described embodiment, the plates 1 and 2 and the cell structure 3 are preferably made of aluminum or an aluminum alloy, while the load-transmitting tubes 4 are preferably made of carbon fiber tubes.

Der Kopfexpander wird gebildet durch Herstellen des Sand­ wich-Aufbaus aus Zellenschichten 3′ und Trennlatten 5, wo­ bei der Aufbau dann in die Konusstumpfform geschnitten wird. The head expander is formed by making the sandwich-like structure from cell layers 3 'and separating slats 5 , where the structure is then cut into the cone shape.

Die Löcher zur Aufnahme der Kohlenstoffaserrohre 4 werden dann maschinell hergestellt und der Sandwich-Aufbau aus Honigwaben und Rohren wird dann mit Hilfe eines Epoxyharz­ klebers an den Berührungsflächen der Rohre, der Honigwaben und der Platten an der Aluminiumoberplatte 1 und der Alumi­ niumunterplatte 2 montiert. Der Gesamtaufbau wird dann bei der erforderlichen Temperatur und unter Vakuum ausgehärtet. Schließlich wird die Aluminiumhaut 8 auf Klebebasis mit dem Aufbau verbunden.The holes for receiving the carbon fiber tubes 4 are then machined and the sandwich structure of honeycombs and tubes is then mounted with the help of an epoxy resin on the contact surfaces of the tubes, the honeycombs and the plates on the aluminum top plate 1 and the aluminum bottom plate 2 . The entire structure is then cured at the required temperature and under vacuum. Finally, the adhesive-based aluminum skin 8 is connected to the structure.

Wenn es gewünscht wird, kann der Kopfexpander auch aus unter­ schiedlichen Werkstoffen hergestellt werden. Z.B. kann der Zellenaufbau aus Stahl, aus Polyamiden oder aus Glasfiber und die Arbeitsplatte 1 kann aus einem harzgebundenen Textil­ stoff oder Fiberglas bestehen. Hinsichtlich der lastübertra­ genden Rohre 4 können diese alternativ aus Stahl oder Alumi­ nium bestehen, obgleich Kohlenstoffasern wegen des besseren Verhältnisses zwischen Steifheit und Gewicht vorgezogen wer­ den.If desired, the head expander can also be made from different materials. For example, the cell structure made of steel, polyamides or glass fiber and the worktop 1 can consist of a resin-bound textile or fiberglass. With regard to the load-transmitting tubes 4 , these can alternatively consist of steel or aluminum, although carbon fibers are preferred because of the better ratio between rigidity and weight.

Es ist ebenfalls verständlich, daß verschiedene Alternativ­ formen des Aufbaus entworfen werden können, ohne den Ge­ danken der Erfindung zu verlassen. Z.B. braucht der Zellen­ aufbau keine Sandwich-Form zu sein. Darüber hinaus können verschiedene Formen der gitterartigen Anordnung anstelle einer Honigwabenstruktur verwendet werden. Es ist ebenso klar, daß die Gesamtform der Struktur eine andere sein kann als die Konusstumpfform.It is also understood that various alternatives shapes of the construction can be designed without the Ge thank to leave the invention. E.g. needs the cells construction not to be a sandwich. In addition, you can different forms of grid-like arrangement instead a honeycomb structure can be used. That `s how it is it is clear that the overall shape of the structure can be different than the cone shape.

Claims (12)

1. Kopfexpander zur Befestigung an dem Ankerkopf eines elek­ tromagnetischen Vibrationsgenerators, gekennzeichnet durch einen Zellenaufbau (3), der an einer Stützfläche (1) zum Abstützen eines zu testenden Gegenstandes (12) befestigt ist, wobei der Zellenaufbau derart ausgestaltet ist, daß eine bauliche Steifheit zwischen dem Ankerkopf (7) und der Stützfläche (1) gegeben ist. 1. head expander for attachment to the anchor head of an elec tromagnetic vibration generator, characterized by a cell structure ( 3 ) which is attached to a support surface ( 1 ) for supporting an object to be tested ( 12 ), the cell structure being designed such that a structural Stiffness between the anchor head ( 7 ) and the support surface ( 1 ) is given. 2. Kopfexpander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenaufbau (3) aus einer allgemeinen Honig­ wabenform besteht, bei der die Zellen zur Stützfläche (1) normal angeordnet sind, so daß sie sich vertikal er­ strecken, wenn der Kopfexpander in Betriebsstellung an dem Anker befestigt ist.2. head expander according to claim 1, characterized in that the cell structure ( 3 ) consists of a general honeycomb shape, in which the cells to the support surface ( 1 ) are arranged normally so that they stretch vertically when the head expander in the operating position the anchor is attached. 3. Kopfexpander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenaufbau (3) gitterartig ist.3. head expander according to claim 1, characterized in that the cell structure ( 3 ) is lattice-like. 4. Kopfexpander nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenaufbau (3) im Querschnitt rechteckig ist.4. head expander according to claim 3, characterized in that the cell structure ( 3 ) is rectangular in cross section. 5. Kopfexpander nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Vielzahl von steifwandigen Rohren (4) parallel zur Achse der Zellen durch den Zellenaufbau (3) hindurcherstreckt und zur Lastübertragung vom Vibrationsgenerator zu der Stütz­ fläche (1) dient.5. head expander according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of rigid-walled tubes ( 4 ) extends parallel to the axis of the cells through the cell structure ( 3 ) and serves for load transfer from the vibration generator to the support surface ( 1 ). 6. Kopfexpander nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (4) Stellen zur Aufnahme von Schrauben oder Bolzen (6) vorsehen, durch welche der Kopfexpan­ der an dem Ankerkopf (7) befestigt ist.6. head expander according to claim 5, characterized in that the tubes ( 4 ) provide locations for receiving screws or bolts ( 6 ) through which the head expander is attached to the anchor head ( 7 ). 7. Kopfexpander nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenaufbau (3) ge­ schichtet ausgebildet ist und daß Trennlamellen (5) parallel zu der Stützfläche (1) angeordnet sind und benachbarte Schichten des Zellenaufbaus trennen. 7. head expander according to one of the preceding claims, characterized in that the cell structure ( 3 ) is formed GE layers and that separating lamellae ( 5 ) are arranged parallel to the support surface ( 1 ) and separate adjacent layers of the cell structure. 8. Kopfexpander nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenaufbau (3) von einer äußeren Seitenwandabdeckung oder -haut (8) umgeben ist.8. Head expander according to one of the preceding claims, characterized in that the cell structure ( 3 ) is surrounded by an outer side wall cover or skin ( 8 ). 9. Kopfexpander nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zellenaufbau (3) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.9. head expander according to one of the preceding claims, characterized in that the cell structure ( 3 ) consists of aluminum or an aluminum alloy. 10. Kopfexpander nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die steifwandigen Rohre (4) aus Kohlenstoffasern hergestellt sind.10. head expander according to one of claims 5 to 9, characterized in that the rigid-walled tubes ( 4 ) are made of carbon fibers. 11. Kopfexpander nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer im allge­ meinen konusstumpfförmigen Gestalt besteht, bei der das größere Ende die Stützfläche (1) oder die Arbeits­ plattform bildet, auf der der zu testende Gegenstand befestigt wird, und bei der das kleinere Ende zum Anbringen an dem Ankerkopf (7) des Vibrationsgenerators angepaßt ist.11. head expander according to any one of the preceding claims, characterized in that it consists of a generally conical frustum-like shape, in which the larger end forms the support surface ( 1 ) or the working platform on which the object to be tested is attached, and at the smaller end is adapted for attachment to the anchor head ( 7 ) of the vibration generator. 12. Elektromagnetischer Vibrationsgenerator, der einen Ankerkopf einschließt, an dem ein Kopfexpander nach einem der vorangehenden Ansprüche befestigt ist.12. Electromagnetic vibration generator, one Includes anchor head on which a head expander follows one of the preceding claims is attached.
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