DE4007443A1 - Aktive vibrationssteuerung - Google Patents

Aktive vibrationssteuerung

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DE4007443A1
DE4007443A1 DE4007443A DE4007443A DE4007443A1 DE 4007443 A1 DE4007443 A1 DE 4007443A1 DE 4007443 A DE4007443 A DE 4007443A DE 4007443 A DE4007443 A DE 4007443A DE 4007443 A1 DE4007443 A1 DE 4007443A1
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Sean George Cronin Sutcliffe
Graham Paul Eatwell
Stephen Mark Hutchings
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Active Noise and Vibration Technologies Inc
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    • G05D19/02Control of mechanical oscillations, e.g. of amplitude, of frequency, of phase characterised by the use of electric means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/005Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion using electro- or magnetostrictive actuation means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf die aktive Vibrationssteue­ rung.
Vorgeschichte der Erfindung
Bei Befestigung eines Vibrationskörpers auf einem Stützkörper ist eine Steuerung oder Minimierung der Übertragung der Vibra­ tionen vom Vibrationskörper auf den Stützkörper häufig er­ wünscht. Eine passive Herabsetzung der Übertragung von Vibra­ tionen durch Anordnung von Isolatoren verschiedener Form zwi­ schen den beiden Körpern ist bekannt. Auch das aktive Herab­ setzen der Vibrationen, oft in Verbindung mit der Verwendung von passiven Isolatoren, ist bekannt.
In der internationalen Patentanmeldung PCT/GB 87/00 902 wird eine Anordnung zur aktiven Vibrationssteuerung beschrieben. Bei dieser ist ein Zwischenkörper zwischen dem Vibrations- und dem Stützkörper angeordnet. Die Vibrationen des Zwischen­ körpers werden gemessen. In Abhängigkeit hiervon werden dem Zwischenkörper Steuerkräfte zugeführt. Dies erfolgt mit auf diesem angeordneten Rüttelvorrichtungen. Dadurch werden die durch den Vibrationskörper hervorgerufenen Vibrationen mini­ miert. Eine solche Vibrationsaufhängung arbeitet zufrieden­ stellend. Es wurde jedoch gefunden, daß sie für einige Anwen­ dungen unerwünscht groß und/oder schwer ist.
Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur akti­ ven Vibrationssteuerung vorgesehen, bei dem ein Körper, sei es ein vibrierender Körper oder ein von äußeren Vibrationen zu isolierender Körper, mit einer Aufhängung auf einem Aufla­ ger befestigt ist. Die Aufhängung enthält einen Zwischenkör­ per. Die in diesen eingeleiteten Vibrationen werden durch ihm über mindestens zwei konstriktive Betätigungselemente zuge­ führte gesteuerte kompensierende Kräfte herabgesetzt. Diese Betätigungselemente sind so angeordnet, daß Vibrationen in mindestens zwei Freiheitsgraden der Bewegung des Zwischenkör­ pers herabgesetzt werden können. Im allgemeinen verlangt eine unabhängige Steuerung von n Freiheitsgraden mindestens n Betä­ tigungselemente.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine solche Vibratorauf­ hängung, mit der ein Körper auf einem Auflager befestigt wird und die zwischen dem Körper und dem Auflager einen Zwischen­ körper enthält. Mindestens ein konstriktives Betätigungsele­ ment ist zum Anlegen von gesteuerten kompensierenden Kräften an den Zwischenkörper vorgesehen. Damit werden die Vibratio­ nen des Zwischenkörpers über mindestens einem Teil des Fre­ quenzbereiches, für den eine Steuerung der Vibrationen ver­ langt wird, herabgesetzt.
Mit dem Ausdruck "konstriktives Betätigungselement" wird hier ein Betätigungselement bezeichnet, dessen Abmessungen sich steuerbar ändern lassen. Beispiele für konstriktive Betäti­ gungselemente sind elektrodynamische, piezoelektrische, hy­ draulische und magnetostriktive Betätigungselemente. In jedem Fall erhöht oder verringert das konstriktive Betätigungsele­ ment seine Abmessungen nach Maßgabe eines Steuersignales. Im typischen Fall wird dieses von einem am Zwischenkörper ange­ ordneten Sensor abgeleitet.
Der Zwischenkörper ist ein über dem Frequenzbereich der zu steuernden Vibrationen im wesentlichen steifes Glied.
Wenn der Körper ein von der Abstützung zu isolierender vibrie­ render Körper ist, werden das konstriktive Betätigungselement oder werden die konstriktiven Betätigungselemente zwischen dem vibrierenden Körper und dem Zwischenkörper angeordnet. In dem Fall, in dem eine sensitive Ausrüstung von einer vibrie­ renden Abstützung isoliert werden soll, wird jedes Betäti­ gungselement zwischen dem Zwischenkörper und dieser angeord­ net.
Dadurch, daß jedes Betätigungselement hauptsächlich entweder vom Körper oder von der Aufhängung getragen wird, läßt sich das Gewicht des Zwischenkörpers auf einem Minimum halten. Dies steht im Gegensatz zu den in der oben erwähnten interna­ tionalen Patentanmeldung offenbarten Rüttelvorrichtungen.
In einem typischen Anwendungsfall wird das Betätigungselement von einem Rechner gesteuert.
Ein passives federndes Element kann zwischen dem Zwischenkör­ per und dem Körper, sofern der letztere vibriert, und/oder zwischen dem Zwischenkörper und der Abstützung, wenn die letz­ tere vibriert, vorgesehen werden, so daß das federnde Element die Vibrationen absorbieren kann, sofern der Zwischenkörper die zum Verhindern des Durchganges von hochfrequenten Schwin­ gungen erforderliche Steifheit nicht aufweist oder der Rech­ ner, der das Betätigungselement oder die Betätigungselemente steuert, nur eingeschränkte Verarbeitungsmöglichkeiten auf­ weist und damit auf diese hohen Frequenzen nicht ansprechen kann.
Da jedes Betätigungselement im allgemeinen auch die statische Last des vibrierenden Körpers, zum Beispiel das Gewicht der auf der Vibratoraufhängung angeordneten Maschinen, aufnehmen muß, werden piezoelektrische oder magnetostriktive Betäti­ gungselemente bevorzugt, da die bei diesen bei der Aufnahme von hohen statischen Lasten zu beachtenden Konstruktionsein­ schränkungen weniger streng als bei anderen Betätigungselemen­ ten sind.
Alternativ können außergewöhnlich hohe statische Lasten auch auf einem parallel zu den Betätigungselementen angeordneten passiven Element, zum Beispiel einem biegsamen oder federnden Element, aufgenommen werden. Dies hat den zusätzlichen Vor­ teil einer Herabsetzung der Gesamtzahl und/oder Größe der Be­ tätigungselemente.
Die jüngere Entwicklung der Seltenerdlegierungen (zum Bei­ spiel der Legierung Tb 0.27 Dy 0.73 Fe 1.95), die große magne­ tostriktive Verformungskonstanten zeigen, empfiehlt die Ver­ wendung von magnetostriktiven Betätigungselementen zur Aufnah­ me von großen durch Vibrationen bedingten Verschiebungen.
Magnetostriktive Betätigungselemente verlangen ein Magnet­ feld. Dieses kann durch einen Dauermagneten oder durch in ei­ ner umschließenden Spule fließenden Gleichstrom oder durch beides erzeugt werden. Ein erforderliches magnetisches Wech­ selfeld kann durch einen in einer Spule fließenden Wechsel­ strom erzeugt werden. Falls eine Spule zum Erzeugen des magne­ tischen Feldes verwandt wird, kann dies dieselbe Spule sein. Falls die Betätigungselemente vorgespannt werden müssen, er­ folgt dies mit Spannbolzen unter Beachtung der aufzunehmenden statischen Last.
Falls der Körper frei schwingen muß, wird der Zwischenkörper zweckmäßig in ein allgemein kappenförmiges Glied eingeschlos­ sen und mit diesem über mehrere konstriktive Betätigungsele­ mente verbunden. Bei einem Vorspannen des kappenförmigen Glie­ des durch durch es und den Zwischenkörper durchtretende Spann­ bolzen werden in diesem Bohrungen mit Freiraum zum Vermeiden einer unmittelbaren Berührung zwischen dem Zwischenkörper und den Bolzen vorgesehen.
Der Zwischenkörper kann im wesentlichen flach und rechteckför­ mig sein, und ein Paar von Betätigungselementen wird dann auf jeder Seite angeordnet. Zwei Paare von Betätigungselementen können dann auch ober- und unterhalb angeordnet werden.
Statt der Anordnung der Betätigungselemente in sich gegenüber­ liegenden Paaren kann eins aus jedem Paar durch ein passives Element ersetzt werden. Damit sinkt die Zahl der erforderli­ chen Betätigungselemente. Die passiven Elemente werden vor­ zugsweise an der oberen oder der die statische Last aufnehmen­ den Seite des Zwischenkörpers angeordnet. Damit verringert sich die Größe des gegenüberliegenden Betätigungselementes.
Alternativ kann eine einfachere Form angewandt werden, falls konstriktive Betätigungselemente genutzt werden, die sich nach Maßgabe eines Steuersignales in Querrichtung verformen können. Das piezoelektrische Material, zum Beispiel Bleizirko­ nattitanat, auch als PZT bekannt, weist diese Eigenschaft auf. In diesem Fall wird ein Minimum von drei Verbundbetäti­ gungselementen oberhalb des Zwischenkörpers vorgesehen. Jedes Verbundbetätigungselement muß einen Stapel aus drei konstrik­ tiven Betätigungselementen aufweisen. Zwei dieser Betätigungs­ elemente verformen sich nach Maßgabe der Steuersignale quer in Richtungen senkrecht zu der Achse des Stapels. Diese Rich­ tungen verlaufen auch unter rechten Winkeln zueinander. Ein anderes Betätigungselement verformt sich in Längsrichtung oder parallel zu der Achse des Stapels. Die Spitze jedes Sta­ pels kann sich dann gegenüber dem Zwischenkörper, an dem der Stapel mit seiner Unterseite befestigt ist, in jeder Richtung bewegen. Der Körper liegt dann auf den Oberseiten von drei oder mehr Verbundbetätigungselementen auf. Dies erfolgt zweck­ mäßig mit einer auf den Verbundbetätigungselementen aufliegen­ den, aber nicht starr mit diesen verbundenen kappenförmigen Platte.
Falls der Körper aus zum Beispiel einer oder mehreren auf ei­ nem rechteckförmigen Fundamentrahmen oder einem Tisch angeord­ neten Maschinen besteht, kann eine erfindungsgemäße Aufhän­ gung an jeder Ecke des Rahmens oder des Tisches angeordnet werden.
Eine erfindungsgemäße Vibratoraufhängung hält den Zwischenkör­ per im wesentlichen stationär oder erlaubt nur sehr begrenz­ te, zum Beispiel sehr niederfrequente, Verschiebungen. Die Steuerung der Aufhängung kann breitbandig oder periodisch sein und verlangt mindestens zwei Kanäle bei gleichzeitiger Verwendung von Sensoren zum Bestimmen der Antriebskräfte für die Betätigungselemente. Die Sensoren können zum Beispiel Beschleunigungsmeßgeräte sein, die auf dem geeigneten Teil oder Teilen der Aufhängung befestigt werden.
Nach der Literatur werden konstriktive Betätigungselemente zur Vibrationssteuerung verwandt. Solche Betätigungselemente sind jedoch noch nicht zur gleichzeitigen Steuerung von mehre­ ren Freiheitsgraden in Kombination mit einem Zwischenkörper verwandt worden. Eine Anordnung mit einem elektrostriktiven Betätigungselement wird zum Beispiel in der FR-PS 15 47 529 beschrieben. Bei dieser wird ein eine sensitive Ausrüstung enthaltender steifer Tisch durch mehrere einen einzigen Frei­ heitsgrad aufweisende Betätigungselemente, die den Übergang von Vibrationen von einem Auflager zu dem Tisch verhindern, von diesem Auflager isoliert. Bis zu sechs Freiheitsgrade des Tisches müssen abgedeckt werden. Bei einer solchen Anordnung führt aber jeder Mangel in der Steifheit des Tisches zu der Weiterleitung von Vibrationen zu der sensitiven Ausrüstung. Mit der vorliegenden Erfindung wird dies vermieden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun an einem Beispiel unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei ist:
Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer erfin­ dungsgemäßen Vibratoraufhängung,
Fig. 2 ein Schnitt durch die Aufhängung entlang der Schnittli­ nie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 mit Darstellung von in der Aufhängung angeordneten Spannbolzen,
Fig. 4 eine Seitenansicht ähnlich Fig. 1 mit Darstellung ei­ ner abgeänderten Vibratoraufhängung,
Fig. 5 eine Seitenansicht eines auf mehreren Vibratoraufhän­ gungen befestigten Fundamentrahmens oder Tisches,
Fig. 6 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer erfin­ dungsgemäßen Vibratoraufhängung, die Verbundstapel aus konstriktiven quer- und längsverformbaren Betätigungs­ elementen enthält, und
Fig. 7 ein Schnitt durch die Aufhängung nach Fig. 6 entlang der Schnittlinie II-II.
Einzelbeschreibung der Zeichnungen
In den Fig. 1 und 2 wird bei 10 (Fig. 1) ein Vibrationskör­ per gezeigt. Dieser stützt sich auf einem Auflager 12 ab. Da­ zwischen befindet sich eine aktive Vibratoraufhängung 14.
Die Aufhängung 14 besteht aus einem Rechteckform aufweisenden Zwischenkörper 16. Über ein federndes Element 18 aus elastome­ rem Material stützt sich dieser auf dem Auflager 12 ab. Der Körper 16 wird von einer an dem Vibrationskörper 10 befestig­ ten kappenförmigen Struktur 20 umschlossen.
Zwischen der Oberseite des Zwischenkörpers 16 und der horizon­ tal verlaufenden Innenseite der Struktur 20 sind zwei Paare von konstriktiven Betätigungselementen 22 angeordnet.
Auf ähnliche Weise sind vier Paare von Betätigungselementen 24 zwischen den vier Kanten des Zwischenkörpers 16 und den entsprechenden Flächen der Struktur 20 angeordnet. Zwischen der Unterseite des Zwischenkörpers und den entsprechenden un­ teren Teilen der Struktur 20 sind zwei weitere Paare von kon­ striktiven Betätigungselementen 26 angeordnet. Gemäß der Dar­ stellung sind diese letzteren Betätigungselemente 26 gegen­ über den oberen Betätigungselementen 22 versetzt. Sie können jedoch auch miteinander ausgerichtet sein.
Jedes Betätigungselement, aus dem die Paare der Betätiger 22, 24 und 26 bestehen, ist ein magnetostriktives Betätigungsele­ ment, zum Beispiel aus der Seltenerdlegierung Tb 0.27 Dy 0.73 Fe 1.95. Jedes Betätigungselement hat Zylinderform und wird von einer Spule 28 umschlossen.
Ein stationäres Magnetfeld wird entweder durch einen in der Spule 28 fließenden Gleichstrom und/oder durch einen nicht ge­ zeigten Dauermagneten erzeugt. Ein Dehnen und Zusammenziehen des Betätigungselements in dessen Längsrichtung ergibt sich durch Ändern des in der Spule fließenden Stromes, und eine "Vibration" des Betätigungselements wird durch Verwendung ei­ nes Wechselstroms passender Frequenz erreicht.
In Fig. 3 werden mehrere Spannbolzen 30 gezeigt. Sie sind in der Struktur 20 angeordnet und spannen die betreffenden Betä­ tigungselemente vor. Zum Durchtritt eines Bolzens durch eine Bohrung in dem Zwischenkörper 16, wie zum Beispiel die Boh­ rung 32, erhält diese ein Übermaß. Dadurch ergibt sich ein Zwischenraum, und eine unmittelbare Berührung zwischen der Struktur 20 und dem Zwischenkörper 16 wird vermieden.
Im Betrieb werden nicht gezeigte Sensoren, wie zum Beispiel Beschleunigungsmesser, am Zwischenkörper 16 angeordnet. Von diesen abgenommene Signale werden einer Regelanordnung zuge­ führt. Diese enthält einen nicht gezeigten Mikroprozessor. Dieser erzeugt ein Korrektursignal, das der zum Neutralisie­ ren der gemessenen Vibration erforderlichen Korrektureinwir­ kung entspricht. In einem typischen Fall wird dieses Korrek­ tursignal durch einen Wechselstrom geeigneter Amplitude und Frequenz gebildet. Dieser fließt in den den jeweiligen Betäti­ gungselementen zugeordneten Spulen. Deren Länge wird dann zy­ klisch geändert und neutralisiert jegliche Vibrationen des Zwischenkörpers.
Durch die paarweise Anordnung dieser konstriktiven Betäti­ gungselemente gemäß der Darstellung läßt sich die Vibration in sämtlichen sechs Freiheitsgraden steuern.
Eine abgeänderte Vibratoraufhängung 54 wird in Fig. 4 ge­ zeigt. Bei dieser ist die Zahl der Betätigungselemente halb so groß wie bei der ersten Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2.
Wie bei der ersten Ausführungsform ist die Aufhängung 54 zwi­ schen einem oberen Vibratorkörper 53 und einem Auflager 52 an­ geordnet. Die Aufhängung 54 besteht wieder aus einem rechteck­ förmigen Zwischenkörper 56, der über ein federndes passives Element 58 vom Auflager 52 getragen wird.
Eine an dem Vibrationskörper 53 befestigte kappenförmige Struktur 59 umschließt den Zwischenkörper 56. Ein nachgiebi­ ges passives Element 62 hält die Struktur 59 auf der Oberflä­ che des Körpers 56. Zwischen der linken Außenkante des Kör­ pers 56 und der entsprechenden Innenseite der Struktur 59 be­ findet sich ein kleineres passives Element 62. Ein nicht dar­ gestelltes passives Element befindet sich auch zwischen der Hinterkante des Körpers 56 (bei Blickrichtung auf Fig. 4) und der entsprechenden Innenseite der Struktur 59. Wie bei der Aufhängung 14 nach den Fig. 1 und 2 ist ein Paar aus kon­ striktiven Betätigungselementen 60 an jeder Seite zwischen der Unterseite des Körpers 56 und den entsprechenden Teilen der Struktur 59 angeordnet. Ein Paar aus Betätigungselementen 60 ist auch zwischen der rechten Kante des Körpers 56 und der entsprechenden Innenseite der Struktur 59 angeordnet. Ein ähn­ liches Paar 60 ist zwischen der Vorderkante des Körpers 56 (bei Blick auf Fig. 4) und der entsprechenden Innenseite der Struktur 59 angeordnet. In der vorliegenden Aufhängung 54 be­ finden sich damit vier Paare von Betätigungselementen 60 an­ stelle von acht Paaren wie bei der zuvor beschriebenen Aufhän­ gung 14, da ein Betätigungselement aus jedem der sich in den Fig. 1 und 2 gegenüberliegenden Paare durch ein nachgiebi­ ges passives Element ersetzt ist. Die Steifigkeit dieser pas­ siven Elemente wird im Hinblick auf die Steifigkeit der Betä­ tigungselemente und des Ausmaßes der zu regelnden Verschiebun­ gen berechnet.
Ein zusätzliches Merkmal dieser Anordnung liegt darin, daß die statische Last des oberen Vibrationskörpers auf einem pas­ siven Element abgefangen werden kann. Dies verringert insbe­ sondere bei besonders großen statischen Lasten die Abmessun­ gen der erforderlichen konstriktiven Betätigungselemente.
Bei den Anordnungen nach den Fig. 1, 2 und 4 kann eine Querisolierung zusätzlich zwischen zwei oder mehr unter einem rechten Winkel angeordneten Betätigungselementen vorgesehen werden. Dies geschieht durch Einsetzen eines nicht gezeigten passiven nachgiebigen Elementes an beiden Enden jedes Betäti­ gungselements. Damit werden seitliche und hin- und hergehende Bewegungen an deren beiden Enden möglich.
Gemäß der Darstellung in Fig. 5 ist ein rechteckförmiger Fun­ damentrahmen oder Tisch 40 vorgesehen, auf dem eine Vibra­ tionsmaschine 42 befestigt ist. Insgesamt vier Vibratoraufhän­ gungen 44, die der oben beschriebenen Vibratoraufhängung 14 ähnlich sind, sind zu je einem Stück an jeder Ecke des Funda­ mentrahmens angeordnet. Hierdurch werden die Schwingungen der Maschine 42 von einem Auflager, im typischen Fall dem Boden, selbst dann ferngehalten, falls der Fundamentrahmen selbst nicht vollständig steif sein sollte.
Eine Anordnung ähnlich der nach Fig. 5 kann auch zur Isola­ tion einer sensitiven Ausrüstung gegenüber einem Auflager, bei dem es sich um den Boden handeln kann und das selbst ei­ ner Vibration ausgesetzt ist, verwandt werden. In diesem Fall ist die kappenförmige Struktur 20 jeder Vibratoraufhängung 44 jedoch gedreht und am Auflager oder Boden befestigt, so daß den Vibrationen zwischen dem Auflager oder dem Boden auf der einen Seite und den Zwischenkörpern 16 der Aufhängungen 44 auf der anderen Seite konstriktive Betätigungselemente entge­ genwirken. Ein federndes Element, wie zum Beispiel das Ele­ ment 18, befindet sich in jeder Aufhängung zwischen dem Funda­ mentrahmen und jedem nicht gezeigten Zwischenkörper und absor­ biert hochfrequente Vibrationen. Diese Anordnung absorbiert selbst dann, wenn der Fundamentrahmen nicht steif ist, den Übergang von Vibrationen vom Auflager oder dem Boden zu der sensitiven Ausrüstung.
Gemäß der Darstellung in den Fig. 6 und 7 verwendet eine aktive Vibratoraufhängung Verbundstapel aus quer- und längs­ wirkenden Betätigungselementen. Ein Vibrationskörper 10 stützt sich auf der oberen Platte 20 der aktiven Vibratorauf­ hängung ab. Diese stützt sich ihrerseits auf den Oberseiten der aus den Betätigungselementen bestehenden Stapel ab. Diese können mit halbkugelförmigen harten Kappen 9 abgedeckt sein. Mit diesen Kappen soll eine punktförmige Berührung mit der oberen Platte 20 erreicht und damit verhindert werden, daß diese auf die aus den Betätigungselementen bestehenden Stapel Drehmomente ausübt. Jeder Stapel enthält ein Betätigungsele­ ment 8 zum Erzeugen von Vertikalverschiebungen der Kappe und in zwei gegenseitig unter einem rechten Winkel verlaufenden Horizontalrichtungen. Die Unterseiten der Stapel werden vom Zwischenkörper 16 abgestützt, der sich seinerseits auf einem federnden Element 18 abstützt.

Claims (22)

1. Verfahren zur aktiven Vibrationssteuerung, bei dem ein Körper, sei es ein vibrierender oder ein von äußeren Schwingungen zu isolierender Körper, über eine einen Zwi­ schenkörper enthaltende Vibratoraufhängung auf einem Auf­ lager befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Zwischenkörper mitgeteilte Vibration über mindestens ei­ nem Teil des Frequenzbereiches, für den eine Vibrations­ steuerung verlangt wird, durch Anlegen von gesteuerten kompensierenden Kräften an den Zwischenkörper (16) durch mindestens zwei konstriktive Betätigungselemente (24) (ge­ mäß der vorhergehenden Beschreibung) herabgesetzt wird und diese so angeordnet sind, daß sie eine Steuerung der Vibration in mindestens zwei Freiheitsgraden der Bewegung des Zwischenkörpers zulassen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je­ des konstriktive Betätigungselement (24) seine Abmessun­ gen nach Maßgabe eines Steuersignales vergrößert oder ver­ ringert.
3. Vibratoraufhängung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, bei der ein Körper auf einem Auf­ lager befestigt und ein Zwischenkörper zwischen dem Kör­ per und dem Auflager angeordnet ist, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens zwei konstriktive Betätigungselemente (24) (gemäß der vorhergehenden Beschreibung) zum Anlegen von gesteuerten kompensierenden Kräften an den Zwischen­ körper (16) vorgesehen sind, so daß dessen Vibration über mindestens einem Teil des Frequenzbereiches, für den eine Steuerung der Vibrationen verlangt wird, in mindestens zwei Freiheitsgraden herabgesetzt wird.
4. Vibratoraufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß jedes konstriktive Betätigungselement (24) seine Abmessungen nach Maßgabe eines von einem auf dem Zwischen­ körper angeordneten Sensor, wie zum Beispiel einem Be­ schleunigungsmesser, abgeleiteten Steuersignals vergrö­ ßert oder verringert.
5. Vibratoraufhängung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zwischenkörper (16) über dem zu steuern­ den Frequenzbereich der Vibrationen ein im wesentlichen steifes Glied ist.
6. Vibratoraufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Körper ein von dem Auflager zu isolierender vibrierender Körper ist und jedes kon­ striktive Betätigungselement zwischen diesem und dem Zwi­ schenkörper befestigt ist.
7. Vibratoraufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Körper (10) von einem vi­ brierenden Auflager (12) zu isolieren ist und jedes Betä­ tigungselement (24) zwischen dem Zwischenkörper (16) und dem Auflager (12) befestigt ist.
8. Vibratoraufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Betätigungselemente durch einen Rechner gesteuert werden.
9. Vibratoraufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß ein passives federndes Element zwischen dem Zwischenkörper (16) und dem Körper (10) vor­ gesehen ist, sofern der letztere vibriert, und/oder zwi­ schen dem Zwischenkörper (16) und dem Auflager (12), so­ fern das letztere vibriert.
10. Vibratoraufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß der Zwischenkörper (16) bis zu sechs Freiheitsgrade aufweist und eine passende Zahl von konstriktiven Betätigungselementen (24) so angeordnet ist, daß sie die verhältnismäßig niederfrequenten Vibra­ tionen über sämtlichen sechs Freiheitsgraden des Zwischen­ körpers steuern.
11. Vibratoraufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß große statische Lasten auf ei­ nem passiven Element parallel zu den Betätigungselementen abgestützt sind.
12. Vibratoraufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß jedes Betätigungselement piezo­ elektrisch ist.
13. Vibratoraufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß jedes Betätigungselement magne­ tostriktiv ist.
14. Vibratoraufhängung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß ein magnetisches Feld für das magnetostriktive Betätigungselement durch einen Dauermagneten oder durch einen Gleichstrom in einer umschließenden Spule (oder durch beides) zugeführt wird, während das erforderliche magnetische Wechselfeld durch einen Wechselstrom in einer Spule zugeführt wird, die bei Verwendung einer Spule zum Erzeugen des Feldes dieselbe Spule sein kann.
15. Vibratoraufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, ge­ kennzeichnet durch ein oder mehr vorgespannte Betätigungs­ elemente, wobei die Vorspannung durch Spannbolzen (34) be­ wirkt wird.
16. Vibratoraufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der Körper (10) frei vibrieren soll und der Zwischenkörper (16) von einem allgemein kap­ penförmigen Glied (20) umschlossen und über mehrere kon­ striktive Betätigungselemente mit diesem verbunden ist.
17. Vibratoraufhängung nach Anspruch 16 bei Abhängigkeit von Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das kappenförmi­ ge Glied (20) durch durch es und durch den Zwischenkörper durchtretende Bolzen vorgespannt ist und zum Vermeiden ei­ ner unmittelbaren Berührung zwischen dem Zwischenkörper und den Bolzen in diesem Bohrungen mit Freiraum vorgese­ hen sind.
18. Vibratoraufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß der Zwischenkörper (16) in sei­ ner Form im wesentlichen flach und rechteckförmig ist und zwei Betätigungselemente (24) auf jeder Seite angeordnet und sich gegenüberliegende Paare von Betätigungselementen (24) ober- bzw. unterhalb vorgesehen sind.
19. Vibratoraufhängung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß eins aus jedem Paar von Betätigungselementen in einem Paar durch ein passives Element ersetzt ist und die­ se passiven Elemente an der oberen oder die statische Last tragenden Seite des Zwischenkörpers angeordnet sind, wodurch die Größe des gegenüberliegenden Betätigungsele­ mentes herabgesetzt wird.
20. Vibratoraufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Minimum von drei Verbundbe­ tätigungselementen (24) über dem Zwischenkörper angeord­ net ist, jedes Verbundbetätigungselement einen Stapel aus drei konstriktiven Betätigungselementen aufweist, zwei Be­ tätigungselemente sich nach Maßgabe eines Steuersignales quer, in zu der Achse des Stapels senkrecht verlaufenden Richtungen verformen können und ein anderes sich parallel zu der Achse des Stapel dehnen oder verdichten kann.
21. Vibratoraufhängung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß der Körper auf der Oberseite von drei oder mehr Verbundbetätigungselementen über eine kappenförmige Plat­ te (9), die auf diesen aufsteht, aber nicht starr mit die­ sen verbunden ist, abgestützt ist.
22. Vibratoraufhängung nach einem der Ansprüche 3 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, daß ihre Steuerung breitbandig oder periodisch ist und viele Kanäle mit einer Vielzahl von Sensoren zum Bestimmen des Antriebes der Betätigungsele­ mente aufweist.
DE4007443A 1989-03-16 1990-03-09 Aktive vibrationssteuerung Withdrawn DE4007443A1 (de)

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