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Verfahren zum Abstimmen von Schwingungssystemen
Die Erfindung bezieht
sich allgemein auf Schwingungssysteme und im besonderen auf elastische Stücke zum
Abstimmen von federgehaltenen Schwingungssystemen.
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Bei der Konstruktion von federgehaltenen Schwingungssystemen für
das Inschwingungsetzen, Fördern oder anderweitiges Bearbeiten von Materialien ist
es zweckmäßig, daß die Eigenschwingungsperiode des Systems wenige Perioden außerhalb
der Frequenz der Antriebsimpulse liegt, so daß die Eigenschwingungsperiode des Systems
und die Frequenz der Antriebsimpulse nicht in Synchronismus sind oder einen Resonanzzustand
entwickeln können.
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Bei einigen federgehaltenen Schwingungsgebilden ist die Auswahl genauer
Federn, welche das System genau abstimmen und eine Resonanz mit den Antriebsimpulsen
verhindern, verhältnismäßig leicht. Bei anderen Systemen, z. B. bei schweren Förderanlagen,
ist die genaue Abstimmung der Federn ohne Vergrößerung ihrer Zahl und Dicke manchmal
schwierig. Die Änderung der Zahl und Größe der Federn durch Probieren kann nicht
genau eine feine Abstimmung sichern. Man bekommt nur ein ungefähres Resultat. Das
Probieren nimmt jedoch eine beträchtliche Zeit in Anspruch, und nachdem die Konstruktion
einige Zeit benutzt ist und die Federn eine andereLage einnehmen, ist es schwierig,
wenn nicht unmöglich, das System wieder abzustimmen, da eine andere Größe und Anzahl
von Federn nicht vorhanden sind.
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Das Hauptmerkmal der Erfindung ist ein Verfahren und eine Anordnung
für die feine und genaue Abstimmung des Schwingungssystems. Dies kann geschehen,
indem
mehrere biegsame Stücke zusammen mit den Federn, welche das Schwingungssystem bilden,
vervielfacht angeordnet werden. Diese Stücke können scherspannungsbeanspruchte elastische
Stücke oder vorgespannte Schraubenfedern sein,welche vervielfacht zusammen mit den
Blattfedern, die das Schwingungssystem tragen, benutzt werden. Das elastische Stück
kann eine an eine Innen- und Außenmetallhülse anvulkanisierte, zylinderförmige Gummihülse
sein.
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Das elastische Stück wird so angeordnet, daß die eine Hülse an der
Grundplatte und die andere an den Schwingungsteilen befestigt ist, um das elastische
Gebilde parallel zu den Blattfedern, welche das Schwingungssystem tragen, zu bringen.
Die Benutzung der elastischen Stücke stellt eine zusätzliche Federbelastung für
die Blattfedern dar und gestattet in Abhängigkeit von der benutzten Anzahl die Abstimmung
der Eigenschwingungsperiode des Schwingungssystems auf eine Frequenz, welche einige
Perioden außerhalb der Antriebs- oder Erregerfrequenz liegt. Eine weitere Einstellung
der Eigenschwingungsperiode kann durch Vorspannung der elastischen Stücke erreicht
werden.
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Das gummielastische Stück hat auch den Vorteil einer ihm eigenen Dämpfungscharakteristik,
welche Energie absorbiert. Ihr Betrag wächst mit größerwerdender Schwingungsamplitude.
Dadurch wird verhindert, daß das Schwingungssystem in Resonanz mit dem Antriebs-
oder Erregersystem gelangt. Es ist am besten, wenn die Eigenschwingungsperiode einige
Perioden außerhalb der Frequenz der Antriebskraft liegt. Dann kann das Schwingungssystem
den Impulsen der Antriebskraft folgen, ohne daß es in Synchronismus gerät, der ein
unregelmäßiges Arbeiten des Schwingungssystems bewirken würde, so daß das Schwingungssystem
für die beabsichtigten Zwecke unbrauchbar wäre.
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Ein anderes Erfindungsmerkmal ist die Einrichtung zur Vorspannung
der elastischen Stücke zum Abstimmen des mechanischen Schwingungssystems, welches
sie tragen. Ein weiteres Erfindungsmerkmal ist das Vorspannen der vervielfacht zu
den Blattfedern, welche ein Schwingungssystem tragen, angeordneten elastischen Stücke,
um einmal die Amplitude zu ändern und ferner das System durch Änderung der Vorspannung
der elastischen Stücke wieder einzustellen. Zum Beispiel kann eine Reihe von Blattfederstäben
mit einer Dicke von I,59 cm eine Grundamplitude mit einem Ausschlag von 0,I59 cm
haben. Zur Erhöhung dieser Amplitude können die Stäbe auf 1,43 cm geändert werden
und haben dann eine Amplitude von o,238 cm.
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Die vorgespannten elastischen Stücke können so eingestellt werden,
daß das System genau auf eine Amplitude innerhalb dieser Grenzen abgestimmt wird,
so daß das mechanische Schwingungssystem bei einer Frequenz einige Perioden oberhalb
oder unterhalb der Antriebsfrequenz arbeitet. Ein unregelmäßiges Arbeiten entsteht,
wenn das mechanische Schwingungssystem in Synchronismus arbeitet.
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Andere Erfindungsmerkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung.
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Die Zeichnungen zeigen im Wege von Ausführungsbeispielen bestimmte
praktische Durchführungen der Erfindung. Es ist Fig. 1 eine teilweise geschnittene
Seitenansicht eines elektromagnetisch angetriebenen Schwingungsförderers mit Motor,
Fig. 2 eine Ansicht von unten des Motorgebildes und Förderers der Fig. I, Fig. 3
ein Querschnitt eines der elastischen Abstimmstücke der Fig. 1 und 2, Fig. 4 ein
Querschnitt eines der eine Schraubenfeder darstellenden elastischen Abstimmstücke,
welche die elastischen Stücke gemäß Fig. 3 ersetzen können, Fig. 5 ein Querschnitt
eines der zwei entgegenwirkende Schraubenfedern darstellenden elastischen Abstimmstücke,
welche die elastischen Stücke gemäß Fig. 3 ersetzen können, Fig. 6 eine teilweise
geschnittene Seitenansicht eines eine Spiralfeder darstellendell elastischen Abstimmstückes
an einem Förderer, Fig. 7 eine Draufsicht der Fig. 6.
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I ist ein Schwingungsmotor mit der schweren Grundplatte 2, welche
einen Schlitz 3 und einen Ankerraum 4 aufweist, so daß die Grundplatte ein U-förmiges
Gebilde ist. Der Schlitz 3 geht durch das ganze Gußstück. An den gegenüberliegenden
Seiten der Grundplatte 2 befinden sich bei 5 im Schlitz 3 die Enden der flachen,
geraden Blattfedern 6, welche sich von dem einen Schlitiende zum anderen erstrecken.
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Sie sind aufeinandergestapelt und liegen, wie in Fig. I gezeigt,
von den Seiten des Schlitzes 3 etwas ab. Die Zahl der Federn und ihre Größe bestimmen
die Eigenfrequenz des von diesen Federn getragenen mechanischen Schwingungssystems.
Die Federn werden durch die kappenförmigen Stücke 7 gehalten. Jedes weist einen
bogenförmigen Teil 8 auf, der an den Federn anliegt. Die Kappe 7 wird durch die
vier Schraubbolzen 9, wie in den Fig. I und 2 gezeigt, an der Grundplatte 2 gehalten.
Während die Enden der Federn 6 bei 5 in der Grundplatte 2 festgemacht sind, kann
ihr Mittelstück frei schwingen. Der mittlere Zwischenteil der Federn ist am Ankerstück
10 und dem Rahmen festgemacht, welcher aus der flachen Platte II und dem U-förmigen
Jochstück 12 besteht, so daß diese Zwischenstücke der Federn 6 frei schwingen können.
Das elektrische Feld wird von der Spule und dem Kern geliefert, wodurch der Anker
und der die Förderbahn 15 tragende Rahmen in Schwingungen versetzt werden. Sie ist
am Jochstück 12 durch die Schraubbolzen I6 unter Zwischenschaltung von parallelen
Stücken I7 befestigt, welche als Verstärkungsrippen dienen und an der Förderbahn
15 festgemacht sind.
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Der Schwingungsfördermotor kann an Drähten aufgehängt sein oder auf
dem Boden mittels nachgiebiger Mittel, wie Schraubenfedern oder Gummifüßen, stehen,
welche eine Übertragung von Schwingungen verhindern.
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Der Anker 10 und die Grundplatte 2 sind mit gegenüberliegenden Flanschen
20 und 21 versehen, welche sich auf beiden Seiten des nilotors nach außen erstrecken
und ausgerichtete Öffnungen für die Aufnahme entsprechend liegender Schraubboizen
23, 24 und 25 zum Halten der elastischen Abstimmstücke aufweisen.
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Wie in Fig. 3 gezeigt, besteht das elastische Stück aus dem zylinderförmigen
Gehäuse 26, welches an dem Fuß 27 angeschweißt und am Ende durch die Platte 28
abgeschlossen
ist. Die Platte 28 und der Fuß 27 sind für die Aufnahme der Befestigungsschraubbolzen
3I, wie in Fig. 2 gezeigt, mit übereinstimmenden Öffnungen 30 versehen.
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Das Gehäuse 26 hat einen nach innen gehenden Flansch 32, welcher
eine Schulter bildet, an der die Metallhülse 33 anliegt. Das andere Ende der Hülse
wird von dem Ring 34 gehalten, welcher die Metallhülse 33 zwischen der Platte 28
und der Schulter 32 festhält.
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An der Hülse 33 ist ein elastisches Stück 35 anvulkanisiert, welches
eine Hülse aus plastischem Stoff, synthetischem Gummi oder Naturgummi ist. Die Metallhülse
36 ist an der Innenbohrung des elastischen Stückes 35 anvulkanisiert. Die Metallhülsen
36 nehmen die Befestigungsschraubbolzen 23 bzw. 24 und 25 auf, welche mit den Unterlagscheiben
37'und den Muttern 38 versehen sind. Mit Hilfe der Muttern 40 werden die Schraubbolzen
einstellbar an den Flanschen 20 und 21 befestigt. Die einzelnen Muttern befinden
sich im Abstand voneinander, und ihre Einstellung bestimmt den Betrag der auf die
Hülse 35 zwischen den Metallhülsen33 und 36 ausgeübten Scherkraft. Diese Kraft ruft
auch eineVorspannungzwischen der Grundplatte 2 und dem Anker 10 hervor, welche sich
in einerVervielfachung der Federkräfte 6 oder ihnen entgegen auswirkt und unmittelbar
ihre Abstimmung beeinflußt.
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So wird durch Anziehen der Schraubbolzen 23, 24 und 25 eine Scherbeanspruchung
auf das elastische Stück 35 mit der Neigung der Biegung der Federn 6 gelegt.
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Diese Vorspannung unterstützt das Abstimmen des mechanischen Schwingungssystems
in der Weise, daß es genau einige Perioden oberhalb oder unterhalb der Frequenz
der Antriebsstromimpulse des Elektromagneten abgestimmt werden kann. Somit können
in dem Motor nebeneinander Standardfedern angeordnet und ihre Enden können miteinander
verschweißt werden ohne Rücksicht auf das Abstimmen, welches von den elastischen
Stücken übernommen wird. Stellen letztere einen Satz dar, so können sie zur Wiederabstimmung
des Systems benutzt werden. Bei ihrem vollständigen Verbrauch können sie leicht
ersetzt werden. Ein Schwingungsmotor kann periodisch zwecks Sicherstellung eines
genauen Arbeitens abgestimmt werden, was ohne das elastische Stück nicht möglich
wäre.
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Bei dem Gebilde der Fig. 4 ist in dem Gehäuse 26 die Feder 40 angeordnet.
Ihr eines Ende liegt am Gehäuseteil 4I, ihr anderes an der Unterlagscheibe 42 auf
dem Bolzen 43. Er geht durch die Öffnung 44 und weist die Befestigungsmuttern 45
auf.
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Das Gebilde der Fig. 5 ist dem der Fig. 4 etwas ähnlich. Das Gehäuse
46 weist den Flansch 27 und die Abschlußplatte 28 mit den übereinstimmenden Schraublöchern
30 auf. Das gegenüberliegende Ende des Gehäuses 46 wird durch den Schraubbolzen
47 mit einer Mittelöffnung für den Bolzen 48, welcher an seinem Außenende die Befestigungsmuttern
45 aufweist, abgeschlossen. Innerhalb des Gehäuses 46 weist der Bolzen 48 den Flansch
50 mit den Schultern 51 zur Zentrierung der Federn 52 und 53, welche durch den Schraubbolzen
47 vorgespannt werden, auf.
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Durch Anbringen eines der beiden elastischen Stücke der Fig. 4 und
5 an dem Gebilde der Fig. I und 2 kann das Schwingungssystem ohne Veränderung der
flachen Blattfedern 6 genau vorgespannt und abgestimmt werden. Die Gebilde der Fig.
4 und 5 unterscheiden sich von dem der Fig. 3 nur in der Art des nachgiebigen Stückes.
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In den Fig. 6 und 7 sind an der Fördergrundplatte 54 die Enden der
Blattfedern 55 in den Schlitzen 56 befestigt. Ihr anderer Teil ist am Ankerrahmen
57 befestigt, welcher den Anker in entsprechender Lage zu dem Kern der Feldanordnung
trägt. Der Rahmen 57 hat nach außen vorspringende Konsolen 58, an welchen die Zentrierscheiben
59 zum Halten der Spiralfedern 60 befestigt sind. Die Zentrierscheiben sind, wie
gezeigt, angeschweißt. Ein anderer Zentrierscheibensalz 59 dient der Lagerung der
anderen Enden der Federn 60 und wird durch den Schraubbolzenkopf 6I und den Zentrierstift
62 gehalten, welcher in die Öffnung der Zentrierscheibe 59 ragt. Die Schraubbolzen
6I gehen durch die Schraublöcher 63 der Konsolen 64 an der Grundplatte 54. Die Konsolen
64 sind mit den Konsolen 58 gleichgerichtet. Die Schraubbolzen 6I werden in den
Schraublöchern 63 zum genauen Zusammendrücken der Federn 60 und Herstellung einer
Vorspannung für das Schwingungssystem verstellt. Es ist nur so viel Spannung notwendig,
um die Außenunterlagscheiben zu halten. Dann liegt keine Vorspannung auf den Federn,
die als Anfangsspannung für die flachen Blattfedern wirksam sein würde. Aber sie
wird wirksam, wenn sie den Anker in Schwingungen versetzen.
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Eine Anfangskompressionskraft auf den Federn 6c würde den Zwischenteil
der Blattfedern 55 nach außen biegen, und somit würde der Luftspalt zwischen dem
Anker und dem Feldkern erhöht werden.
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Mit den elastischen Stücken der Fig. 5 kann auf die Spiralfeder Spannung
gelegt werden, ohne daß eine solche auf die Blattfedern gelegt wird. Das elastische
Gebilde der Fig. 4, welches eine Anfangskompressionskraft auf die Federn ausübt,
will das Zwischenstück der Blattfedern 5 nach innen biegen. Dadurch wird der Luftspalt
zwischen dem Anker und dem Motor verringert.
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Auf jeden Fall hat die Vorspannung des elastischen Stückes selbst
oder die des Schwingungssystems einen Einfluß auf das Abstimmen des Schwingungssystems,
wenn es von den Stromimpulsen betätigt wird. In manchen Fällen ist es vorzuziehen,
die schwingenden Blatttragefedern in der einen oder anderen Richtung vorzuspannen
oder bloß die elastischen Stücke selbst vorzuspannen, wobei keine Spannung auf der
Blattfeder des Schwingungssystems ruht. Es ist manchmal schwierig zu bestimmen,
welche Type des elastischen Stückes man verwenden soll. Sowohl das zu bearbeitende
Material als auch die Type der Einrichtung haben einen Einfluß auf die Wirkungsweise.
Es ist sehr vorteilhaft, in der Lage zu sein, einen Motor, eine bestimmte Zahl von
Blattfedern und eine solche von elastischen Stücken zusammenzustellen, die so eingestellt
werden können, daß die so hergestellte Maschine genau abgestimmt wird. Andererseits
nimmt die Änderung und die Auswahl der Blattfedern für den Versuch einer genauen
Abstimmung der Fördereinrichtung vor ihrer Fertigstellung eine beträchtliche