WO1996010285A1 - Motorgetriebener unwuchtvibrator - Google Patents

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WO1996010285A1
WO1996010285A1 PCT/EP1995/003773 EP9503773W WO9610285A1 WO 1996010285 A1 WO1996010285 A1 WO 1996010285A1 EP 9503773 W EP9503773 W EP 9503773W WO 9610285 A1 WO9610285 A1 WO 9610285A1
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WO
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unbalance
housing
motor
unbalanced mass
vibrator according
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Application number
PCT/EP1995/003773
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dietrich Kröger
Original Assignee
Netter Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Netter Gmbh filed Critical Netter Gmbh
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Priority to BR9506379A priority patent/BR9506379A/pt
Priority to DK95934638T priority patent/DK0730792T3/da
Priority to EP95934638A priority patent/EP0730792B1/de
Priority to DE59505974T priority patent/DE59505974D1/de
Publication of WO1996010285A1 publication Critical patent/WO1996010285A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • H02K7/061—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa using rotary unbalanced masses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18544—Rotary to gyratory
    • Y10T74/18552—Unbalanced weight

Definitions

  • the invention relates to a motor-driven unbalance vibrator according to the preamble of patent claim 1.
  • Such unbalance vibrators are usually provided with electromotive drives. They are also referred to as electric unbalance motors - similar to the analogous expression "geared motors” - because they are generally designed as compact units, in whose housing extensions, such as the gearbox in a geared motor, the unbalanced masses are generally integrated. They are also referred to as flange shakers because the housing is generally provided with a mounting flange, by means of which the compact assembly can be attached to the machine or device which is to be vibrated by means of the vibrator.
  • Imbalance vibrators of the type affected here often operate in a speed range up to 25 Hz. It is also often required that the working torque or the effective unbalanced mass can be changed.
  • known unbalance vibrators each have two-part or multi-part unbalanced masses which are extended beyond the motor housing and which can be locked in different rotational angle positions in order to be able to influence the resulting unbalanced mass in this way. If the two unbalanced masses are the same, they cancel each other out at an angular position of 180 ° so that there is no unbalance. If both masses are set to the same angular position, the maximum unbalance of the device results. A number of transition positions are possible in between.
  • the adjustability of the unbalance against one another is usually designed in such a way that one part of the unbalance is firmly attached to the associated shaft journal and only the other part is rotatable relative to the first, with the mutual locking for example, can take place between the two unbalance parts.
  • the angular position of the resulting unbalance on the shaft changes with an unbalance adjustment, so that in the case of drives with several vibrators, for example for directed and synchronized vibrations, the rotational angle position in the synchronization device must be newly specified. This requires unnecessary effort.
  • known vibrators are usually provided with unbalances or pairs of unbalances at both ends of the drive motor. This configuration has the additional advantage that different imbalances or different positions of the imbalances at both ends can also produce wobbling movements.
  • Exemplary applications of the unbalance vibrators considered here are, for example, polishing machines and deburring devices in which mechanical components are treated in a trough, or vibrating sieves.
  • the vibrators for generating vibrations are installed in horizontal planes with a vertical axis position, generally below the working part of the device concerned.
  • the upper unbalances are usually relatively easily accessible, for example for an adjustment. This accessibility is often very difficult for the lower imbalances.
  • the primary object of the present invention is to reduce the overall length or, in the case of vertical installation, the overall height of unbalance vibrators of comparable power.
  • the aim is also to be able to carry out all adjustment work on the vibrator when installed vertically, if appropriate after removing an upper machine cover from above, the variability of the unbalance moments naturally being retained.
  • the aim is to be able to change the unbalance moments in such a way that the resulting angular position of the unbalanced mass relative to the drive shaft is retained, so that drives with several vibrators for specially defined modes of vibration do not have to be readjusted after a change in unbalance.
  • the invention provides for the unbalanced masses to be enlarged in diameter and for the radially outer parts of the unbalanced bodies, which have the greatest effectiveness because of the square distance dependency, to be traced back to the device in axial extension via the motor housing and rotate around it.
  • a shorter overall length of the vibrator is achieved directly, because the greater effectiveness of the cuts of the unbalanced masses lying radially further outward substantially reduces the mass of their radial fastening sections on the shaft journals and their axial extension can be reduced in size.
  • the diameter of the overall vibrator increases in the embodiment according to the invention, but this is not a hindrance in a majority of the applications.
  • the two-part design could be such that the radial sections of the two unbalance parts, as in the prior art, are arranged one behind the other on the shaft journal, but axial sections are concentrically offset from one another so that they can be more or less rotated when they are turned 96 1028S PCI7EP95 / 03773
  • the axial sections of the unbalance bodies could be guided from both sides backwards to close to the center of the length of the housing, with enough space remaining in the center of the housing to provide a peripheral flange for the attachment of the vibrator.
  • the basic training according to the invention now offers the decisive further advantage that these conventional types of training can be dispensed with.
  • the bearing load on the shaft journals of the rotor can also be reduced only at one end of the device in a manner similar to known devices if the unbalanced body is provided, if the axial part of the unbalanced body is correspondingly wide is returned via the housing so that the center of gravity or the resulting center of inertia in a longitudinal section plane through the device also lies between the bearings in the embodiment according to the invention and, with a corresponding axial extension of the unbalance body, is even brought close to the middle between the bearings can.
  • the fastening means on the housing are to be displaced towards that end of the motor housing which faces away from the unbalance body.
  • the design according to the invention also offers the possibility of being able to dispense with the two-part design in the conventional sense, namely the mutual rotatability of two parts, for changing the unbalanced masses. This also reduces the overall length of the device.
  • the invention therefore provides in a preferred embodiment that recesses are provided in the radially outer, axial section of the unbalance body, into which additional masses can be inserted as required.
  • the recesses are expediently cylindrical, so that simple cylinder bodies can be inserted into these recesses as additional masses. It has been found that in a special embodiment according to the invention, the working torque can be doubled or halved by this measure. Such a margin is generally sufficient. A further adjustment is possible by using insert bodies of different specific masses.
  • the unbalance body provided circumferential segment it is expedient to along the unbalance body provided circumferential segment to provide a sequence of recesses, so that one or more additional masses can optionally be used or removed.
  • the recesses are preferably to be provided symmetrically to the effective center of gravity of the unbalance, so that additional masses can also be used and removed symmetrically for this purpose, so as not to change the angle of the center of gravity of the unbalance body relative to the rotational position of the drive axis.
  • a vibrator designed in accordance with the invention in this way fulfills all of the requirements mentioned at the beginning.
  • the unbalance body is provided at the upper end of the vibrator, the unbalance body with its axial section extending downward beyond the center length of the housing.
  • flange-like fastening means are provided at the lower end of the housing over the circumference, the bearing surfaces of which point downward.
  • FIG. 2 is a side view of the vibrator of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a side view rotated by 90 ° with respect to FIG. 2, and
  • FIG. 4 shows a top view of the vibrator according to FIG. 1.
  • the motor-driven unbalance vibrator shown in longitudinal section in FIG. 1 has a motor housing 2 with an essentially cylindrical housing jacket 4 and two end-side housing covers 6, each of which contains a roller bearing 8.
  • the housing jacket 4 contains stator pole shoes 10, which are surrounded by stator windings 12.
  • the rotor or rotor 14 of the motor which has a rotor body 16 which is provided at its opposite ends with shaft journals 18 and 20 by means of which the rotor 16 is mounted in the bearings 8, is rotatably mounted in the roller bearings 8.
  • the housing jacket 4 is provided with a circumferential flange plate 22, which is rectangular in the exemplary embodiment and is still supported with respect to the housing by means of stiffening ribs 24.
  • the flange plate 22 is also provided with screw holes 26 (FIG. 4) which serve to fasten the vibrator in place.
  • the unbalance body 30 At the upper end of the upper shaft journal 18 there is an unbalance body 30 which, as can be seen in FIG. 4, is connected to the shaft journal 18 in a rotationally fixed manner via a wedge connection 28.
  • the unbalance body 30 has a radial section 32, which, as can be seen in FIG. 4, is essentially designed as a semicircular disk, but which is widened in a triangular manner in the area of the center of the circle in order to provide enough material in the center of the circle for a bore for fastening on the shaft journal 18 to have available.
  • the unbalance body 30 has an axial section 34, which is semicylinder-shaped, as can be seen in particular from the representations of FIGS. 2 and 3, FIG. 3 being a view rotated by 90 ° in FIG.
  • the axial section 34 is connected by screws to a radially outer annular peripheral section 36 of the radial section 32 of the balancing body 30 (FIG. 1).
  • the screw holes 38 provided for this can be seen in the top view of FIG. 4.
  • the radial section 32 of the unbalance body 30 is designed as a disk with a relatively small thickness, whereas the thickness of the cylinder shell part of the axial section 34 of the unbalance body 30 is considerably thicker and thus with a higher thickness Mass is formed.
  • This radially relatively far outside rotational mass of the axial section 34 decisively determines the unbalance of the vibrator. It can also be clearly seen in particular from FIGS.
  • the unbalance body 30 has a ring of recesses in the form of axial bores 40, of which only one is indicated in dashed lines in the sectional view of FIG. 1, the position of which is not accurate for the sake of simplicity corresponds to one of the positions in FIG. 4.
  • cylindrical additional masses 42 are suitably inserted into the axial bores 40.
  • the additional masses 42 are each provided at their upper end with a central threaded bore 44 into which a handle for pulling out the additional masses can be screwed.
  • the additional masses 42 are loosely inserted into the bores 40 and are not fastened in a special manner, which is sufficient when the vibrator is installed vertically.
  • the bores 40 are arranged symmetrically to the vertical center line of the unbalance body 30, through which the mass symmetry plane of the unbalance body runs perpendicular to the plane of the drawing.
  • the unbalance body 30 By symmetrically equipping the unbalance body 30 with additional masses 42 on both sides of the plane of symmetry, the latter remains unchanged in its angular position in relation to the shaft journal 18.
  • the additional masses 42 do not have to extend over the entire length of the bores 40. If one chooses additional masses of half length, which are positioned on one side of the mass symmetry plane in the upper region of the bores 40 and on the other in the lower region, wobble vibrations can also be generated with the vibrator.
  • the working moment of the vibrator can be tripled compared to operation without additional masses. Is iron for the unbalance body as well as for the additional masses used, the working torque is approximately doubled when all the bores 40 are equipped with additional masses 42.
  • an angle encoder 46 is arranged, which scans the angular position of the rotor 16 and thus also the balancing body 30 on the lower shaft journal 20.
  • the electric motor-operated unbalance vibrator shown is ideal for installation with a vertically aligned axis in corresponding machines, since it takes up little construction height, especially on machines that require vertical alignment, and a desired change in the unbalance mass can be carried out comfortably from the top alone.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektromotorisch angetriebenen Unwuchtvibrator mit einem in einem Motor-Gehäuse (2) gekapselten Elektromotor, dessen verlängerte Motorwelle mit mindestens einem rotierbaren Unwuchtkörper (30) versehen ist, der in einem radial außen liegenden Bereich eines radialen Abschnittes (32) des Unwuchtkörpers (30) mit einem sich in axialer Richtung erstreckenden weiteren Abschnitt (34) versehen ist, welcher sich über das Motor-Gehäuse (2) erstreckt und um dieses herum rotierbar ist. Der axiale Abschnitt (34) des Unwuchtkörpers (30) stellt den wesentlichen Teil der Unwuchtmasse dar. Durch die axiale Erstreckung des Unwuchtkörpers (30) über das Motor-Gehäuse (2) und somit Verschiebung des Massenschwerpunktes der Unwuchtmasse zwischen die Lager des Motors erübrigt sich ein zweiter Unwuchtkörper am anderen Ende des Motors. Weiterhin läßt sich durch die radiale Außenlage des Hauptabschnittes (34) des Unwuchtkörpers (30) die Unwuchtmasse durch in den Abschnitt (34) einsetzbare und aus ihr herausnehmbare Zusatzmassen leicht ändern. Der Unwuchtvibrator ist besonders für senkrechte Einbaulage geeignet, da er nur eine geringe Bauhöhe aufweist und eine eventuelle Veränderung der Unwuchtmasse allein von oben her ausgeführt werden kann.

Description

96/10285 PC1YEP95/03773
1 MOTORGETRIEBENER UNWUCHTVIBRATOR
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen motorgetriebenen Unwuchtvibrator nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Solche Unwuchtvibratoren sind in der Regel mit elektromotorischen Antrieben versehen. Sie werden auch als Elektro-Uπwuchtmotoren bezeichnet - ähnlich dem analogen Ausdruck "Getriebemotoren" - weil sie im allgemeinen als kompakte Baueinheiten ausgeführt sind, in deren Gehäuseverlängerungen wie das Getriebe bei einem Getriebemotor die Unwuchtmassen im allgemeinen mit integriert sind. Sie werden auch als Flanschrüttler bezeichnet, weil das Gehäuse im allgemeinen mit einem Befestigungsflansch versehen ist, über den die kompakte Baueinheit an der Maschine oder Vorrichtung befestigt werden kann, die mit Hilfe des Vibrators in Schwingbewegungen versetzt werden soll.
Unwuchtvibratoren der hier betroffenen Art arbeiten häufig in einem Drehzahlbereich bis 25 Hz. Häufig wird auch gefordert, daß das Arbeitsmoment bzw. die wirksame Unwuchtmasse veränderbar ist. Insbesondere zu diesem Zweck weisen bekannte Unwuchtvibratoren auf über das Motorgehäuse hinaus verlängerten Wellenzapfen jeweils zwei- oder mehrteilige Unwuchtmassen auf, die in unterschiedlichen Drehwinkelstellungen zueinander arretierbar sind, um auf diese Weise die resultierende Unwuchtmasse beeinflussen zu können. Sind die beiden Unwuchtmassen gleich, heben sie sich bei einer Winkelstellung von 180° zueinander auf, so daß keine Unwucht entsteht. Werden beide Massen auf die gleiche Winkelstellung eingestellt, ergibt sich die maximale Unwucht des Gerätes. Dazwischen sind eine Mehrzahl von Übergangsstellungen möglich. Zwecks einfacher konstruktiver Ausgestaltung wird die Verstellbarkeit der Unwuchten gegeneinander meist derart ausgebildet, daß der eine Teil der Unwucht fest auf dem zugehörigen Wellenzapfen angebracht und nur der andere Teil gegenüber dem ersten verdrehbar ausgeführt wird, wobei die gegenseitige Arretierung beispielsweise zwischen den beiden Unwuchtteilen untereinander erfolgen kann. Bei einer derartigen Verstellbarkeit verändert sich mit einer Unwuchtanpassung die Winkelstellung der resultierenden Unwucht auf der Welle, so daß bei Antrieben mit mehreren Vibratoren, beispielsweise für gerichtete und synchronisierte Schwingungen die Drehwinkelstellung in der Synchronisationseinrichtung neu vorgegeben werden muß. Dies erfordert unnötigen Aufwand. Zum Zwecke möglichst symmetrischer Lagerbelastung sind bekannte Vibratoren meist an beiden Enden des Antriebsmotors mit Unwuchten bzw. Unwuchtpaaren versehen. Diese Ausgestaltung hat zusätzlich den Vorteil, daß durch unterschiedliche Unwuchten oder unterschiedliche Stellungen der Unwuchten an beiden Enden auch Taumelbewegungen erzeugt werden können.
Beispielhafte Anwendungen von hier betrachteten Unwuchtvibratoren sind beispielsweise Poliermaschinen und Entgratungsgeräte, in denen mechanische Bauteile in einem Trog behandelt werden, oder Schwingsiebe. Bei einer Vielzahl dieser Anwendungsfälle werden die Vibratoren für das Erzeugen von Schwingungen in horizontalen Ebenen mit senkrechter Achslage eingebaut, und zwar im allgemeinen unterhalb des Arbeitsteiles des betroffenen Gerätes. In einer solchen Einbaulage sind nach Entfernen eines schützenden Maschinenteiles die oberen Unwuchten beispielsweise für eine Verstellung meist verhältnismäßig gut zugänglich. Bei den unteren Unwuchten gestaltet sich diese Zugänglichkeit häufig sehr schwierig. Konstruktiv wird die Zugänglichkeit noch dadurch erschwert, daß die Vibratoren wegen der Anordnung von Unwuchten auf beiden Wellenenden verhältnismäßig lang bauen, so daß die unteren Unwuchten in der Nähe des Maschinensockels zu liegen kommen oder bei relativ großen Geräten zwecks der Zugänglichkeit des Arbeitsbereiches dieser Maschinen sogar in einer Bodengrube versenkt werden müssen, wenn eine niedrige /αbeitshöhe erforderlich ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es in erster Linie, die Baulänge bzw. bei senkrechtem Einbau die Bauhöhe von Unwuchtvibratoren vergleichbarer Leistung zu vermindern. In bevorzugter Ausführungsform wird ferner angestrebt, alle Verstellarbeiten am Vibrator bei senkrechtem Einbau, gegebenenfalls nach Abnehmen einer oberen Maschinenverkleidung von oben ausführen zu können, wobei eine Veränderbarkeit der Unwuchtmomente natürlich erhalten bleiben soll. Schließlich wird mit einer weiterhin bevorzugten Ausfuhrungsform angestrebt, die Veränderung der Unwuchtmomente in einer solchen Weise vornehmen zu können, daß die resultierende Winkelstellung der Unwuchtmasse zur Antriebswelle erhalten bleibt, damit Antriebe mit mehreren Vibratoren für speziell definierte Schwingungsformen nach einer Unwuchtveränderung nicht umjustiert werden müssen.
Die grundlegende Aufgabe wird bei einem motorgetriebenen Unwuchtvibrator der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Eine konkretere Ausführung der don beanspruchten grundsätzlichen Anordnung und Ausfuhrungsform der Unwuchtmassen ist in Patentanspruch 2 beschrieben.
Bei den bekannten Geräten wurde in der Regel darauf geachtet, daß die auf beiden Wellenenden des Antriebsmotors angeordneten Unwuchtmassen den Außenumfang des Motors nicht überschritten, ja vielmehr sogar im Durchmesser unter deren Außenumfang blieben, damit beispielsweise die Unwuchtmassen aus Sicherheitsgründen in das verlängerte Motorgehäuse miteinbezogen werden konnten, um so eine Baueinheit mit möglichst durchgehend gleichen maximalen Umfangsabmessungen zu erhalten. Dies wurde im allgemeinen auch bei solchen Geräten so gehandhabt, deren Unwuchten wegen des Einbaus der Vibratoren in einen geschlossenen Raum der Anwendungsmaschine nicht gekapselt zu sein brauchten. Wird bei bekannten Konstruktionen der Außenumfang des Motors durch die Unwuchten überschritten, so müssen diese eine für das jeweils gewünschte Arbeitsmoment erforderliche Dicke aufweisen, womit die axiale Gesamtbaulänge dann entsprechend vergrößert wird.
Direkt abweichend von dieser bisherigen Gepflogenheit sieht die Erfindung vor, die Unwuchtmassen in ihrem Durchmesser zu vergrößern und die radial außen liegenden Teile der Unwuchtkörper, die wegen der quadratischen Abstandsabhängigkeit die größte Wirksamkeit entfalten, bezogen auf das Gerät in axialer Erstreckung in sich über das Motorgehäuse zurückzuführen und um dieses herum rotieren zu lassen. Durch diese Ausführung wird direkt eine geringere Baulänge des Vibrators erreicht, da durch die höhere Wirksamkeit der radial weiter außen liegenden Schnitte der Unwuchtmassen deren radiale Befestigungsabschnitte an den Wellenzapfen in ihrer Masse wesentlich verringert und in ihrer axialen Erstreckung dimensionsmäßig verkleinert werden können. Der Durchmesser des Gesamtvibrators nimmt bei der erfindungsgemäßen Ausführung zwar zu, dies ist in einem Großteil der Anwendungsfälle jedoch nicht hinderlich. Auch eine Kapselung der rotierenden Unwuchtmassen wäre möglich, indem ein ύberwurfgehäuse verwendet wird, welches mit einem erweiterten Befestigungsflansch verbunden werden könnte. Da die Vibratoren bei vielen Anwendungsfällen aber in einen abgeschlossenen Raum einer Arbeitsmaschine eingebaut werden, ist bei der erfindungsgemäßen Ausführung eine Kapselung der Unwuchten im allgemeinen nicht erforderlich.
Auch bei der erfindungsgemäßen Ausführung wäre es grundsätzlich möglich, wie dies bei bekannten Geräten der Fall ist, Unwuchten auf beiden Wellenenden vorzusehen und diese auch zweiteilig auszuführen. So könnte z.B. die Zweiteiligkeit derart ausgebildet sein, daß die radialen Abschnitte beider Unwuchtteile, wie beim Stand der Technik hintereinander auf dem Wellenzapfen angeordnet, «lie axialen Abschnitte aber konzentrisch versetzt zueinander ausgebildet sind, um sie bei gegenseitigem Verdrehen mehr oder 96 1028S PCI7EP95/03773
minder miteinander in Überdeckung bringen zu können. Die axialen Abschnitte der Unwuchtkörper könnten von beiden Seiten rückwärts bis nahe an die Längenmitte des Gehäuses geführt werden, wobei in der Gehäusemitte noch genügend Platz verbleiben müßte, um dort einen Umfangsflansch für die Befestigung des Vibrators vorzusehen.
Die grundsätzliche erfindungsgemäße Ausbildung bietet nun aber gerade den entscheidenden weiteren Vorteil, daß auf diese herkömmlichen Ausbildungsarten verzichtet werden kann. Erstens läßt sich durch die Rückführung des axialen Abschnittes des Unwuchtkörpers über das Gehäuse die Lagerbelastung durch die Wellenzapfen des Rotors auch bei Vorsehen eines Unwuchtkörpers nur an einem Ende des Gerätes in entsprechender Weise wie bei den bekannten Geräten verringern, wenn der axiale Teil des Unwuchtkörpers entsprechend weit über das Gehäuse zurückgeführt wird, so daß der Massenschwerpunkt bzw. das resultierende Trägheitszentrum in einer Längsschnittebene durch das Gerät auch bei der erfindungsgemäßen Ausführung zwischen die Lager zu liegen kommt und bei entsprechender axialer Verlängerung des Unwuchtkörpers sogar bis nahe in die Mitte zwischen den Lagern gebracht werden kann. Die Befestigungsmittel am Gehäuse sind bei einer solchen- Ausführungsform zu demjenigen Ende des Motorgehäuses hin zu verschieben, welches dem Unwuchtkörper abgewandt ist.
Die erfindungsgemäße Ausbildung bietet darüber hinaus aber auch die Möglichkeit, für die Veränderbarkeit der Unwuchtmassen auf die zweiteilige Ausführung im herkömmlichen Sinne, nämlich die gegenseitige Verdrehbarkeit von zwei Teilen, verzichten zu können. Hierdurch wird zusätzlich die Baulänge des Gerätes verringert.
Dadurch nämlich, daß bei der erfindungsgemäßen Ausführung der sich axial erstreckende Abschnitt der Unwuchtmasse auf einen verhältnismäßig größeren Abstand von der Drehachse des Gerätes gebracht worden ist, erhöht sich dessen Wirkung wegen der quadratischen Abstandsabhängigkeit, so daß es bei der erfindungsgemäßen Ausführung maßgeblich dieser radial außen liegende, axiale Abschnitt des Unwuchtkörpers ist, welcher die resultierende Gesamtunwucht bestimmt. Veränderungen an diesem radial außen liegenden Teil haben daher entsprechend großen Einfluß auf das resultierende Arbeitsmoment. Für die Veränderung der Unwuchtmasse ist daher erfindungsgemäß in bevorzugter Ausführungsform vorgesehen, in dem radial außen liegenden, axialen Abschnitt des Unwuchtkörpers Ausnehmungen vorzusehen, in die nach Bedarf Zusatzmassen eingeschoben werden können. Diese Ausnehmungen verlaufen zweckmäßigerweise, ausgehend von der außenliegenden Stirnseite des Vibrators in axialer Richtung in den axialen Abschnitt der Unwuchtmasse hinein, so daß die Zusatzgewichte mühelos von außen in axialer Richtung in den Unwuchtkörper eingeschoben werden können. Bei senkrechtem Einbau des Vibrators und oben liegendem Unwuchtkörper können die Zusatzmassen nicht nur in einfacher Weise bei von oben gewährleisteter Zugänglichkeit des Gerätes in den Unwuchtkörper eingeschoben werden, sie bedürfen darüber hinaus sogar keiner besonderen Befestigung, da sie durch die Fliehkraft ständig in Kontakt mit der Außenwand der Ausnehmung im Unwuchtkörper gehalten werden und sich nach oben auch nicht aus dem Unwuchtkörper entfernen können.
Die Ausnehmungen sind zweckmäßigerweise zylindrisch ausgebildet, so daß als Zusatzmassen einfache Zylinderkörper passend in diese Ausnehmungen eingeschoben werden können. Es hat sich ergeben, daß bei einer speziellen Ausführung gemäß der Erfindung durch diese Maßnahme das Arbeitsmoment verdoppelt bzw. halbiert werden kann. Ein derartiger Spielraum ist im allgemeinen ausreichend. Durch Verwendung von Einschubkörpem unterschiedlicher spezifischer Masse ist eine weitere Anpassung möglich.
Um die Möglichkeit einer Massenveränderung auf diesem Wege weitgehend auszuschöpfen, ist es zweckmäßig, entlang des vom Unwuchtkörper eingenommenen Umfangssegmentes eine Folge von Ausnehmungen vorzusehen, so daß wahlweise ein oder mehrere Zusatzmassen eingesetzt oder herausgenommen werden können. Die Ausnehmungen sind dabei vorzugsweise symmetrisch zum wirksamen Schwerpunkt der Unwucht vorzusehen, so daß auch symmetrisch hierzu Zusatzmassen eingesetzt und entfernt werden können, um, wie vorzugsweise angestrebt, den Winkel des Massenschwerpunktes des Unwuchtkörpers zur Drehstellung der Antriebsachse nicht zu verändern.
Bei entsprechender axialer Erstreckung des axialen Abschnittes des Unwuchtkörpers ist es mit dieser Ausführungsform auch möglich, Taumelbewegungen zu erzeugen, indem in die Ausnehmungen Zusatzmassen eingesetzt werden, die sich nur über einen bestimmten Bereich der axialen Ausnehmung erstrecken. Der verbleibende Raum kann durch Abstandshalter oder dergleichen freigehalten werden.
In bevorzugter Ausführungsform mit einem einzigen Unwuchtkörper, nur auf einem der Wellenzapfen angeordnet und für senkrechten Einbau vorgesehen, erfüllt ein derart erfindungsgemäß ausgebildeter Vibrator alle eingangs aufgezeigten Forderungen. Für senkrechten Einbau wird der Unwuchtkörper am oberen Ende des Vibrators vorgesehen, wobei sich der Unwuchtkörper mit seinem axialen Abschnitt über die Längenmitte des Gehäuses hinaus nach unten erstreckt. Entsprechend sind am unteren Ende des Gehäuses über den Umfang verteilt flanschartige Befestigungsmittel vorgesehen, deren Auflageflächen nach unten weisen. Die Tatsache, daß am unteren Wellenzapfen keine Unwucht vorhanden ist, kann dafür ausgenutzt werden, hier am Gehäuseende auf einfache Weise einen Positionswinkelgeber vorzusehen. An einem derart ausgebildeten, in senkrechter Position in ein Arbeitsgerät eingebauten Vibrator können sämtliche Verstellmaßnahmen an den Unwuchtmassen auf einfache Weise von oben aus ausgeführt werden. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausruhrungsbeispie.es eines Uπwuchtvibrators für senkrechten Einbau anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen noch zusätzlich erläutert. In den Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Unwuchtvibrator,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Vibrators nach Fig. 1,
Fig. 3 eine gegenüber Fig. 2 um 90° gedrehte Seitenansicht, und
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Vibrator nach Fig. 1.
Der in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte motorgetriebene Unwuchtvibrator weist ein Motorgehäuse 2 auf, mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäusemantel 4 und zwei endseitigen Gehäusedeckeln 6, welche je ein Wälzlager 8 enthalten. Der Gehäusemantel 4 enthält im Inneren Statorpolschuhe 10, die von Statorwicklungen 12 umgeben sind. Drehbar in den Wälzlagern 8 gelagert ist der Läufer oder Rotor 14 des Motors, welcher einen Rotorkörper 16 aufweist, der an seinen entgegengesetzten Enden mit Wellenzapfen 18 und 20 versehen ist, mittels derer der Läufer 16 in den Lagern 8 gelagert ist. An seinem unteren Ende ist der Gehäusemantel 4 mit einer umlaufenden, im Ausführungsbeispiel rechteckig ausgebildeten Flanschplatte 22 versehen, die gegenüber dem Gehäuse noch mittels Versteifungsrippen 24 abgestützt ist. Die Flanschplatte 22 ist ferner mit Schraubenlöchern 26 versehen (Fig. 4), die der Befestigung des Vibrators an seinem Einsatzort dienen.
An dem oberen Ende des oberen Wellenzapfens 18 ist ein Unwuchtkörper 30 angeordnet, der, wie sich aus Fig. 4 ergibt, über eine Keilverbindung 28 drehfest mit dem Wellenzapfen 18 verbunden ist. Der Unwuchtkörper 30 weist einen radialen Abschnitt 32 auf, der, wie der Fig. 4 zu entnehmen ist, im wesentlichen als eine halbkreisförmige Scheibe ausgebildet ist, die jedoch im Bereich des Kreismittelpunktes dreieckförmig erweitert ist, um im Kreismittenbereich genügend Material für eine Bohrung zur Befestigung auf dem Wellenzapfen 18 zur Verfügung zu haben. Weiterhin weist der Unwuchtkörper 30 einen axialen Abschnitt 34 auf, der halbzylinderschalenförmig ausgebildet ist, wie sich insbesondere aus den Darstellungen der Fig. 2 und 3 ergibt, wobei Fig. 3 eine um 90° gedrehte Ansicht der Fig. 2 bei gleicher Stellung des Unwuchtkörpers 30 ist. Der axiale Abschnitt 34 ist im Ausfuhrungsbeispiel durch Verschraubungen mit einem radial außen liegenden kreisringförmigen Umfängsabschnitt 36 des radialen Abschnittes 32 des Uπwuchtkörpers 30 verbunden (Fig. 1). Die hierfür vorgesehenen Schraubenlöcher 38 sind in der Draufsicht der Fig. 4 zu erkennen.
Aus den zeichnerischen Darstellungen ist deutlich zu erkennen, daß im Ausführungsbeispiel der radiale Abschnitt 32 des Unwuchtkörpers 30 als eine Scheibe mit verhältnismäßig geringer Dicke ausgebildet ist, während dem gegenüber die Dicke des Zylinderschalenteiles des axialen Abschnittes 34 des Unwuchtkörpers 30 wesentlich dicker und somit mit einer höheren Masse ausgebildet ist. Diese radial relativ weit außen liegende Rotationsmasse des axialen Abschnittes 34 bestimmt die Unwucht des Vibrators maßgeblich. Es ist weiterhin insbesondere aus den Fig. 1 und 2 deutlich zu erkennen, daß sich der axiale Abschnitt 34 des Uπwuchtkörpers 30 in axialer Richtung bis über die Längenmitte des Gehäusemantels 4 hinaus erstreckt, und zwar bis dicht an die Versteifungsrippen der Flanschplatte 22, wodurch der Rotationsschwerpunkt des Unwuchtkörpers 30 in einen axialen Bereich zwischen die Wälzlager 8 verlegt ist. Dadurch ergibt sich trotz einseitig fliegend gelagerten Unwuchtkörpers eine relativ gleichmäßige Belastung beider Lager 8. Aus Fig. 4 ergibt sich, daß der Unwuchtkörper 30 einen Kranz von Ausnehmungen in Form von axialen Bohrungen 40 aufweist, von denen in der Schnittdarstellung der Fig. 1 lediglich eine in gestrichelten Linien angedeutet ist, wobei aus Gründen der einfacheren Darstellung deren Position nicht genau mit einer der Positionen der Fig. 4 übereinstimmt. In der Darstellung der Fig. 4 sind in die axialen Bohrungen 40 zylindrische Zusatzmassen 42 passend eingesetzt. Die Zusatzmassen 42 sind an ihrem oberen Ende je mit einer zentralen Gewindebohrung 44 versehen, in die sich ein Griff zum Herausziehen der Zusatzmassen einschrauben läßt.
Die Zusatzmassen 42 sind lose in die Bohrungen 40 eingesetzt und nicht in besonderer Weise befestigt, was bei einer senkrechten Einbaulage des Vibrators ausreicht.
Die Bohrungen 40 sind gemäß Fig. 4 symmetrisch zu der senkrechten Mittellinie des Unwuchtkörpers 30 angeordnet, durch welche senkrecht zur Zeichenebene die Massensymmetrieebene des Unwuchtkörpers verläuft. Durch symmetrische Bestückung des Unwuchtkörpers 30 mit Zusatzmassen 42 zu beiden Seiten der Symmetrieebene läßt diese in ihrer Winkelstellung im Verhältnis zum Wellenzapfen 18 unverändert.
Die Zusatzmassen 42 müssen sich nicht über die gesamte Länge der Bohrungen 40 erstrecken. Wählt man Zusatzmassen von halber Länge, die auf einer Seite der Massensymmetrieebene im oberen Bereich der Bohrungen 40 und auf der anderen im unteren positioniert werden, lassen sich mit dem Vibrator auch Taumelschwingungen erzeugen.
Werden im Ausführungsbeispiel für die Zusatzmassen Schwermetalle verwendet, läßt sich das Arbeitsmoment des Vibrators gegenüber einem Betrieb ohne Zisatzmassen in etwa verdreifachen. Wird für den Unwuchtkörper wie auch für die Zusatzmassen gleichermaßen Eisen verwendet, gelangt man etwa zu einer Verdoppelung des Arbeitsmomentes, wenn alle Bohrungen 40 mit Zusatzmassen 42 bestückt sind.
Aus den Fig. 2 und 3 ist noch zu erkennen, daß am unteren Ende des Vibrators ein Drehwinkelgeber 46 angeordnet ist, der die Winkelstellung des Rotors 16 und somit auch des Uπwuchtkörpers 30 am unteren Wellenzapfen 20 abtastet. Bei einem Schwingantrieb mit mehreren Vibratoren zum Ausbilden einer bestimmt gerichteten Schwingung ist es erforderlich, die Drehwinkel dieser mehreren Geräte bei der Rotation der Unwuchtmassen entsprechend zu synchronisieren. Dies ist durch entsprechend steuerbare Elektromotoren möglich und dem Fachmann geläufig.
Der dargestellte elektromotorisch betriebene Unwuchtvibrator ist ideal für den Einbau mit vertikal ausgerichteter Achse in entsprechenden Arbeitsmaschinen, da er gerade bei Maschinen, die eine senkrechte Ausrichtung verlangen, wenig Konstruktionshöhe eiinnimmt und eine gewünschte Änderung der Unwuchtmasse bequem allein von der Oberseite her ausgeführt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Motorgetriebener Unwuchtvibrator mit
- einem Motor-Gehäuse, welches mit Befestigungsmitteln, insbesondere einem Befestigungsflansch für die Befestigung des Vibrators an seinem Einsatzort versehen ist, einem innerhalb des Motor-Gehäuses rotierbar angeordneten Rotorkörper des Motors, der an seinen entgegengesetzten Enden mit je einem Wellenzapfen versehen ist,
- mindestens je einem Lager für jeden der Wellenzapfen, in denen der Rotorkörper über die Wellenzapfen drehbar gelagert ist, und
- mindestens einem rotierbaren Unwuchtkörper auf mindestens einem der Wellenzapfen, der mit dem Wellenzapfen drehfest verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Unwuchtkörper (30) auf dem mindestens einen Wellenzapfen (18) einen radial außen liegenden Abschnitt (34) aufweist, der sich in axialer Richtung über das Motor-Gehäuse (2, 4) erstreckt und um dieses herum rotierbar ist.
2. Vibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Unwuchtkörper (30) einen radialen Abschnitt (32) im wesentlichen in Gestalt eines Teiles oder eines Sektors einer Kreisscheibe aufweist, der zwecks Befestigung des Unwuchtkörpers auf dem Wellenzapfen (18) den Kreisscheibenmittelbereich miteinschließt, und daß dieser sich in axialer Richtung über das Gehäuse erstreckende axiale Abschnitt (34) als Teil eines Zylindermantels ausgebildet ist, der an seiner einen Seite mit einem kreisförmigen Außenumfangsbereich (36) des radialen Abschnittes (32) verbunden ist.
3. Vibrator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Lager (8) für jeden der Wellenzapfen (18, 20) in einem Ende (6) des Gehäuses (2) angeordnet und der mindestens eine Unwuchtkörper (30) auf mindestens einem der Wellenzapfen (18) auf einer sich über das mindestens eine Lager (8) des Wellenzapfens (18) hinaus erstreckenden Verlängerung dieses Wellenzapfens (18) angeordnet ist.
4. Vibrator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägheitszentrum jedes Unwuchtkörpers (30) in einer Axialschnittebene entlang der Achsen der Wellenzapfen (18, 20) zwischen den dem Rotorkörper (16) beidseitig am nächsten gelegenen Lagern (8) der Wellenzapfen (18, 20) liegt.
5. Vibrator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur auf einem der Wellenzapfen (18) mindestens ein Uπwuchtkörper (30) angeordnet ist.
6. Vibrator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem mindestens einen Wellenzapfen (18) nur ein Unwuchtkörper (30) angeordnet ist.
7. Vibrator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Unwuchtkörper (30), insbesondere in dem radial außen liegenden, sich in axialer Richtung über das Gehäuse (2, 4) erstreckenden Abschnitt (34) in einer Masse veränderbar ausgebildet ist.
8. Vibrator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Masse des Unwuchtkörpers (30) Zusatzmassen (42) vorgesehen sind, die in axiale Ausnehmungen (40) des axialen Abschnittes (34) des Unwuchtkörpers (30) in axialer Richtung einführbar und erforderlichenfalls in diesen Ausnehmungen festlegbar sind.
9. Vibrator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von axialen Ausnehmungen (40) für Zusatzmassen (42) symmetrisch zu einer radialen Massensymmetrieebene des Unwuchtkörpers (30) angeordnet ist.
10. Vibrator nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mindestens eine Unwuchtkörper (30) mit seinem axialen Abschnitt (34) bis über die Längenmitte des Gehäuses (2, 4) erstreckt und die Befestigungsmittel (22) in der Nähe des anderen Endes des Gehäuses (2, 4) vorgesehen sind.
11. Vibrator nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 10 für vertikalen Einbau, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Unwuchtkörper (30) fliegend auf einer Verlängerung des oberen Wellenzapfens (18) angeordnet ist und das Gehäuse (2, 4) nach unten gerichtet übergreift, und daß die Befestigungsmittel (22) am Gehäuse (2, 4) als ein das untere Ende des Gehäuses (2, 4) umgebender Flansch bzw. als am unteren Ende des Gehäuses über den Umfang verteilte Auflagekonsolen ausgebildet sind, mit nach unten weisender Auflagefläche.
12. Vibrator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Elektromotor ist.
13. Vibrator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß einer Wellenzapfen (20), insbesondere ein Wellenzapfen, der keinen Unwuchtkörper trägt, mit einem Drehwinkelgeber (46) versehen ist.
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