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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schwingungserreger mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
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Derartige Schwingungserreger sind beispielsweise aus
WO00/47013 und
DE 698 31 217 T2 bekannt. Derartige Schwingungserreger dienen zur Erzeugung mechanischer Schwingungen, mit welchen schwingfähige, vorzugsweise flächige Materialien angeregt werden können, um Schall abzustrahlen oder z. B. technologische Prozesse mit Schüttgütern durch Vibration zu beeinflussen. insbesondere ist eine Schallabstrahlung über nahezu beliebige Bauteile, insbesondere flächige Bauteile möglich.
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In zahlreichen technischen Prozessen bzw. Geräten können Schwingungserreger darüber hinaus dazu eingesetzt werden, unerwünschte externe Schwingungen zu dämpfen bzw. zu kompensieren.
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DE 40 21 035 A1 offenbart ein elastisches Motorlager mit einem aktiven Schwingungsdämpfer. Zusätzlich zu diesem aktiven Schwingungsdämpfer ist an dem Motorlager ein Schwingungssensor angeordnet, welcher ein seismisches System bildet, bestehend aus einer Masse und einer federbeaufschlagten Spule innerhalb eines Permanentmagneten. Dieses System erfordert somit die Anordnung eines zusätzlichen Sensors, um die zu kompensierenden Schwingungen messtechnisch zu erfassen.
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DE 2 051 911 A offenbart eine Einrichtung zur aktiven Unterdrückung von Schwingungen an Maschinen. Diese Einrichtung weist einen Schwingungserreger zum Erzeugen von Gegenschwingungen auf. Zusätzlich ist ein separater Sensor zum Erfassen zu kompensierender Schwingungen vorgesehen.
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JP 2002-079178 A offenbart ein aktives Schwingungsdämpfungssystem, in welchem Kraftsensoren angeordnet sind, welche die von dem Schwingungssystem erzeugte Kraft erfassen. Ferner sind Sensoren vorgesehen, welche Geschwindigkeit und Beschleunigung des Schwingungssystems erfassen.
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DE 198 59 701 C1 offenbart einen weiteren aktiven Schwingungstilger, welcher zusätzliche Sensoren, wie beispielsweise einen Temperatursensor aufweisen kann. Die Erfassung zu kompensierender Schwingungen ist innerhalb des beschriebenen Systems nicht vorgesehen.
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DE 10 2004 001 548 A1 zeigt eine Vorrichtung mit einer Schwingungsisoliereinrichtung, welche einen Aktor aufweist. Zusätzlich ist ein Sensor zum Erfassen der auftretenden Betätigungskräfte vorgesehen.
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DE 10 2005 048 956 A1 sowie
DE 10 2006 018 156 A1 offenbaren einen Schwingungserreger sowie ein Hammerwerk, in welchen zusätzliche Wegaufnehmer zur Erfassung der Auslenkung der Schwingungserreger vorgesehen sind.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Schwingungserreger dahingehend zu verbessern, dass er zur Kompensation externer Schwingungen eingesetzt werden kann, wobei der Schwingungserreger die Erfassung der externen Schwingungen im Schwingungserreger selber ermöglicht und einen einfachen Aufbau aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Schwingungserreger mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren.
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Der erfindungsgemäße elektrische Schwingungserreger arbeitet wie bekannte Schwingungserreger elektrodynamisch oder elektromagnetisch. Dazu weist er eine ringförmige Spulenanordnung auf, welche in einem ringförmigen Spalt einer Magnetanordnung eingreift. Dabei erstreckt sich die ringförmige Spule um eine Längs- bzw. Mittelachse, welche nachfolgend auch als Längsachse des Schwingungserregers bezeichnet wird. Die Spulenanordnung und die Magnetanordnung sind in axialer Richtung, d. h. in Richtung der vorgenannten Längsachse relativ zueinander beweglich. Das heißt, bei diesen Bewegungen bewegt sich die Spulenanordnung in Richtung ihrer Längs- bzw. Mittelachse in dem Spalt der Magnetanordnung. Die Spulenanordnung ist vorzugsweise auf einer ringförmigen Wandung aufgebracht, und der Spalt der Magnetanordnung erstreckt sich vorzugsweise parallel zu dieser Wandung, an welcher die Spulenanordnung aufgebracht ist. Durch elektrische Erregung der Spule tritt diese in Wechselwirkung mit einem Magnetfeld der Magnetanordnung, so dass die Spule relativ zu der Magnetanordnung in Bewegung bzw. Schwingung in Richtung der Längsachse versetzt wird.
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Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße elektrische Schwingungserreger einen Sensor zum Erfassen der relativen Bewegung zwischen der Spulenanordnung und der Magnetanordnung auf. Durch diese Ausgestaltung kann zum einen der Betrieb des Schwingungserregers regelungstechnisch optimiert werden, da eine Erfassung des tatsächlichen Hubes und der Hubgeschwindigkeit über den Sensor möglich wird und die Ansteuerung einer Spulenanordnung auf Grundlage der von dem Sensor gelieferten Regelgröße geregelt werden kann. So wird es möglich, ein genau definiertes Schwingungsprofil, d. h. in Signalform, Frequenz und Amplitude einzustellen. Darüber hinaus kann der Sensor dazu verwendet werden, externe Schwingungen, welche auf den Schwingungserreger wirken, zu erfassen. Dazu kann der Sensor den Hub und die Hubgeschwindigkeit, d. h. Amplitude und Frequenz der auftretenden Schwingungen erfassen. Auf Grundlage dieser von dem Sensor erfassten externen Schwingungen ist es dann möglich, über eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung eine oder mehrere Spulen der Spulenanordnung so anzusteuern, dass die externen Schwingungen zumindest zum Teil kompensiert werden, indem zwischen der Magnetanordnung und der Spulenanordnung eine Gegenschwingung erzeugt wird. Dies macht es möglich, den erfindungsgemäßen Schwingungserreger in vielfältiger Weise zur Kompensation externer Schwingungen an verschiedensten Bauteilen einzusetzen. Durch die Integration von Sensor und Schwingungserreger in ein Bauteil, wird dabei ein sehr einfacher Aufbau und somit eine kostengünstige Ausgestaltung möglich.
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Der Sensor ist als elektrodynamischer Sensor ausgebildet. Durch dieses Prinzip ist es möglich, Hub und Frequenz zwischen Magnetanordnung und Spulenanordnung zu erfassen. Insbesondere zur Erfassung größerer Hubbewegungen eignet sich ein solcher elektrodynamischer Sensor.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform kann der Sensor zur Erfassung der relativen Bewegung zumindest eine Spule der ringförmigen Spulenanordnung nutzen. Auf diese Weise sind keine zusätzlichen Messaufnehmer erforderlich. Die messtechnische Erfassung zwischen Spule und Magnetanordnung erfolgt durch messtechnische Erfassung der in der Spule der Spulenanordnung auftretenden Strom- und Spannungsänderungen aufgrund der beim Eintauchen von Spulenanordnung und Magnetanordnung auftretenden Induktion.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist der Sensor jedoch eine zusätzliche Sensorspule auf. Durch eine solche zusätzliche Sensorspule wird die Signalauswertung vereinfacht und ein genaueres Messergebnis erzielt, da das Messergebnis nicht durch weitere Einflüsse, welche auf die Aktorspule, d. h. die Spule in der Spulenanordnung wirken, verfälscht wird.
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Die Sensorspule ist gemeinsam mit der Spulenanordnung relativ zu der Magnetanordnung beweglich. D. h. die Sensorspule ist fest an der Spulenanordnung angebracht, und bewegt sich zeitgleich mit dieser relativ zu der Magnetanordnung. Dabei bewegt sie sich relativ zu benachbarten magnetischen oder metallischen Teilen der Magnetanordnung, wodurch es in der Sensorspule zu einer Induktion kommt, durch welche Hub und Hubgeschwindigkeit zwischen Spulenanordnung und Magnetanordnung erfasst werden können. Dazu kann direkt eine induzierte Spannung erfasst werden oder es kann die Veränderung der Induktivität der Spule durch eine geeignete messtechnische Auswertung erfasst werden. Hierzu ist eine geeignete Auswerteeinrichtung mit der Sensorspule verbunden.
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Bevorzugt ist in dem Schwingungserreger zumindest ein Bolzen vorgesehen, welcher eine zusätzliche Führung bildet. Dieser Bolzen ist mit der Spulenanordnung verbunden und erstreckt sich parallel zu und vorzugsweise entlang der vorgenannten Längsachse der Spulenanordnung bzw. des Schwingungserregers. Somit erstreckt sich der Bolzen in der Bewegungsrichtung der Spulenanordnung relativ zu der Magnetanordnung. Der Bolzen erstreckt sich in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Längsachse durch ein Durchgangsloch durch die Magnetanordnung hindurch. Das heißt, der Bolzen kann in der Magnetanordnung bzw. an der Rückseite der Magnetanordnung, welche der Spulenanordnung abgewandt ist, eine zusätzliche Führung bei der Relativbewegung zwischen Spulenanordnung und Magnetanordnung bieten, welche ein Verkanten von Spulenanordnung und Magnetanordnung zueinander verhindern kann. Auf diese Weise wird der Schwingungserreger auch bei niedriger Eigenresonanz deutlich unempfindlicher gegen von außen auf den Schwingungserreger einwirkende Vibrationen. Die Betriebssicherheit wird erhöht. Darüber hinaus kann auf diese Weise die Qualität des Ausgangssignals auch bei auftretenden, von außen auf den Schwingungserreger wirkenden Vibrationen verbessert werden.
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Der Bolzen und das Durchgangsloch sind vorzugsweise zentral bezüglich der Spulenanordnung angeordnet. Das heißt, Bolzen und Durchgangsloch erstrecken sich bevorzugt entlang der Längsachse der Spulenanordnung und des Schwingungserregers. Diese zentrale Führung ist besonders unempfindlich gegen ein Verkanten der Elemente zueinander und bietet eine sichere und gleichmäßige Führung.
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Es ist weiter bevorzugt, dass der Sensor eine Sensorspule aufweist, welche an dem Bolzen angeordnet ist. Dabei ist die Sensorspule an dem Bolzen fest angebracht, sodass sie sich gemeinsam mit dem Bolzen und der Spulenanordnung relativ zu der Magnetanordnung bewegt. Ferner ist die Spule vorzugsweise in der Nähe des Durchgangsloches oder im Bereich des Durchgangsloches angeordnet, sodass sie sich bei Bewegung des Bolzens in Richtung dessen Längsachse in dem Durchgangsloch linear bewegt und/oder unterschiedlich weit in das Durchgangsloch eintaucht. Auf diese Weise ändert sich die Induktivität der Spule bzw. eine Induzierte Spannung in der Spule, wodurch Hub und Hubgeschwindigkeit des Bolzens in dem Durchgangsloch und damit der Spulenanordnung relativ zu der Magnetanordnung erfasst werden können.
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Es ist weiter bevorzugt, eine Regelungseinrichtung vorzusehen, welche eine Bestromung zumindest einer Spule der Spulenanordnung in Abhängigkeit eines Ausgangssignals des Sensors regelt. Auf diese Weise kann zum einen eine genaue Regelung der Hubbewegung der Magnetanordnung und der Spulenanordnung relativ zueinander erreicht werden. Zum anderen können externe Schwingungen, welche auf die Spulenanordnung und die Magnetanordnung wirken, sodass beide relativ zueinander bewegt werden, durch den Sensor erfasst und auf Grundlage des Ausgangssignals des Sensors dann die Spule bzw. die Spulen der Spulenanordnung so gesteuert bzw. bestromt werden, dass eine Gegenschwingung erzeugt wird, welche die externe Schwingung zumindest zum Teil kompensiert. Eine vollständige Kompensation wird in der Regel nicht zu erreichen sein, da dann die erforderliche Regelgröße verschwinden würde. Weiter bevorzugt weist die Regelungseinrichtung einen Leistungsverstärker auf, welcher von einem Ausgangssignal des Sensors gespeist wird und dessen Ausgang mit der Spule verbunden ist. Auf diese Weise wird die erforderliche Leistung zum Betrieb der Spule und zur Schwingungserregung zwischen Spulenanordnung und Magnetanordnung durch den Leistungsverstärker erzeugt. Das Anregungssignal für die Spulenanordnung wird darüber hinaus auf diese Weise basierend auf dem Ausgangssignal des Sensors erzeugt, sodass hier eine Schwingungskompensation auf einfache Weise realisiert werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Sensor eine Auswerteeinrichtung auf, welche basierend auf einer von dem Sensor erfassten Bewegung und einer vorgegebenen Kennlinie ein Ausgangssignal erzeugt. Der Sensor erfasst zunächst die relative Bewegung zwischen der Spulen- und Magnetanordnung im Hinblick auf Größe und Geschwindigkeit, beispielsweise durch eine in eine Spule induzierte, beschleunigungsproportionale Spannung. Eine Kennlinie in der Auswerteelektronik kann die erforderliche Stärke und Frequenz für eine Gegenschwingung bzw. einen Gegenimpuls angeben, um die auftretende Schwingung durch entsprechende Ansteuerung der Spule der Spulenanordnung kompensieren zu können. Das in Abhängigkeit dieser Kennlinie erzeugte Ausgangssignal der Auswerteeinrichtung wird dann vorzugsweise einem Leistungsverstärker zugeführt, welcher dann das erforderliche Ansteuerungssignal an die Spule der Spulenanordnung ausgibt, welche daraufhin einen entsprechenden Gegenimpuls bzw. eine Gegenschwingung zwischen Spulenanordnung und Magnetanordnung erzeugt.
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Eine bevorzugte Verwendung des vorangehend beschriebenen elektrischen Schwingungserregers ist der Einsatz in einem motorisch angetriebenen Arbeitsgerät zur Schwingungsdämpfung. Dazu wird ein solcher elektrischer Schwingungserreger in dem Arbeitsgerät bevorzugt am Ort oder nahe des Ortes der Entstehung der Vibrationen angeordnet, um dort eine Gegenschwingung zu erzeugen. So kann der Schwingungserreger beispielsweise in einem Vibrationsschleifer oder Trennschleifer die am Handgriff auftretenden Schwingungen kompensieren bzw. dämpfen, sodass zum einen die körperliche Belastung für die Bedienperson reduziert wird und zum anderen eine ruhigere und präzisere Führung des Werkzeuges möglich wird. Entsprechend wäre auch eine Anordnung in anderen motorischen Arbeitswerkzeugen, beispielsweise Schleifgeräten oder ähnlichem möglich.
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Erfährt der Sensor in dem Arbeitsgerät eine Beschleunigung durch den Rückstoß des Arbeitshubes so sendet er einen elektrischen Impuls an eine Steuerelektronik bzw. Regelungseinrichtung, die abgestimmt auf die Impulsstärke ihrerseits einen Stromimpuls in die Spule bzw. der Spulenanordnung des Schwingungserregers speist. Dadurch erfährt das Schwingungssystem zwischen Spulenanordnung und Magnetanordnung eine Beschleunigung, welche dem Rückstoß des Werkzeuges entgegenwirkt. Diese Beschleunigung verringert das Ausweichen des Werkzeuges entgegen dem Arbeitshub und verringert gleichzeitig die auf den Bediener wirkende Vibration. Ferner steigt durch diese Beschleunigung zugleich die dynamische Masse, wodurch die Intensität des Werkzeughubes erhöht wird. Das Verhältnis von Rückschlag und Gegenimpuls kann durch eine Verstärkung, beispielsweise den vorangehend beschriebenen Leistungsverstärker eingestellt werden. Dabei kann nahezu stufenlos zwischen einer Unterkompensation (keine bis geringere Rückschlagdämpfung) und einer Überkompensation (verstärkte Schlagwirkung) variiert werden. Die Auswerteeinrichtung bzw. Regelungseinrichtung besitzt vorzugsweise eine Kennlinie welche die erforderliche Stärke und Frequenz des Gegenimpulses aus den Vibrationen erkennt. Koppelnde Größe zwischen Sensor und der Arbeitsspule der Spulenanordnung ist dabei das mechanische Verhalten des Arbeitsgerätes. Zusätzlich kann von der Regelungseinrichtung dem Schwingungserreger ein weiters, beispielsweise werkstoffspezifisches Impulsmuster aufmoduliert werden, um das Arbeitsverhalten, beispielsweise das Bohrverhalten des Werkzeuges auf den Werkstoff abgestimmt zu verbessern.
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Das Magnetsystem weist bevorzugt einen äußeren Magnettopf und einen darin angeordneten Kern auf, wobei sich der Kern ausgehend von einem Boden des Magnettopfes derart in axialer Richtung erstreckt, dass zwischen dem Außenumfang des Kerns und dem Innenumfang des Magnettopfes der ringförmige Spalt ausgebildet wird. Der Magnettopf weist somit einen Boden, bevorzugt einen kreisförmigen Boden auf, von dem ausgehend sich eine Umfangswandung erstreckt. Die Umfangswandung ist bevorzugt zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch ausgebildet. Im Inneren der Umfangswandung erstreckt sich ausgehend von dem Boden der Kern, welcher einen Außenumfang aufweist, welcher sich vorzugsweise parallel zum Innenumfang der Umfangswandung des Magnettopfes erstreckt, so dass ein Spalt konstanter Breite zwischen Magnettopf und Kern gebildet wird. Bevorzugt ist der Kern auch kreiszylindrisch ausgebildet, so dass ein kreisringförmiger Spalt zwischen Magnettopf und Kern gebildet wird. In diesen Spalt greift die Spulenanordnung, welche entsprechend ringförmig, insbesondere kreisringförmig ausgebildet ist, ein, so dass sie sich relativ zu dem Magnettopf bewegen kann. Magnettopf, Kern und Spulenanordnung sind somit im Wesentlichen konzentrisch zueinander um die Längsachse herum angeordnet und in Richtung der Längsachse relativ zueinander beweglich. Die Breite des Spaltes zwischen Kern und Magnettopf ist so gewählt, dass sie größer als die radiale Dicke der Spulenanordnung ist, so dass die Spulenanordnung idealerweise die Wandungen des Spaltes nicht berührt und in dem Spalt in axialer Richtung frei beweglich ist.
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Der Kern weist zweckmäßigerweise einen Permanentmagneten auf, welcher in der Magnetanordnung ein Magnetfeld erzeugt, das mit dem von der Spule bei deren Bestromung verursachten Magnetfeld in Wechselwirkung tritt und somit Schwingungen der Spule relativ zu dem Magnettopf erzeugt. Der Kern ist bevorzugt so ausgebildet, dass der Magnet in axialer Richtung einen Abschnitt des Kerns bildet, vorzugsweise einen an den Boden des Magnettopfes angrenzenden Abschnitt. Das freie axiale Ende des Kerns, welches dem Boden beabstandet ist, wird vorzugsweise von einer Polplatte aus einem weichmagnetischen Material gebildet. Auch die übrigen Teile des Kerns, welche nicht von dem Magneten gebildet werden, und der Magnettopf sind aus einem weichmagnetischen Material ausgebildet. Der Magnet weist vorzugsweise eine Form auf, welche der des Kerns entspricht, d. h. er ist vorzugsweise kreiszylindrisch ausgebildet und in axialer Richtung des Kerns, d. h. in Richtung der Längsachse des Schwingungserregers magnetisiert.
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Das Durchgangsloch, welches oben beschrieben wurde, erstreckt sich vorzugsweise in axialer Richtung durch den Kern und den Boden des Magnettopfes. So kann sich der Bolzen in seiner Bewegungsrichtung durch die gesamte Anordnung von Kern und Boden des Magnettopfes hindurch erstrecken und an der Außenseite des Bodens, d. h. der dem Kern und der Spulenanordnung abgewandten Seite des Bodens geführt werden.
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Bevorzugt ist der Bolzen somit an einer der Spulenanordnung abgewandten Axialseite der Magnetanordnung, d. h. der dem Kern abgewandten Seite des Bodens des Magnettopfes, axial beweglich und zentriert geführt. Diese Führung bewirkt, dass der Bolzen idealerweise sich nur in axialer Richtung, d. h. in Richtung der Längsachse, nicht jedoch in radialer Richtung bewegen kann. Auf diese Weise wird ein Verkanten der beweglichen Teile des Schwingungserregers bei einwirkenden Erschütterungen oder Vibrationen verhindert. Auf diese Weise wird die freie Beweglichkeit der Spulenanordnung relativ zu der Magnetanordnung in axialer Richtung auch bei äußeren Erschütterungen bzw. Vibrationen gewährleistet, so dass eine im Wesentlichen gleich bleibende Qualität des Ausgangssignals sichergestellt werden kann. Die Führung des Bolzens kann in einer Lagerung, beispielsweise in einem Gleitlager oder in anderer geeigneter Weise erfolgen.
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Besonders bevorzugt ist der Bolzen an der der Spulenanordnung abgewandten Axialseite der Magnetanordnung an einer Zentriermembran bzw. Zentrierfeder befestigt, welche an ihrem Außenumfang an der Magnetanordnung fixiert ist. Die Membran ist dabei in radialer Richtung vorzugsweise derart steif ausgebildet, dass sie eine Bewegung des Bolzens in radialer Richtung verhindert. Aufgrund der Flexibilität der Membran kann jedoch eine Beweglichkeit des Bolzens in axialer Richtung sichergestellt werden. Bevorzugt ist der Bolzen zentral an der Membran befestigt, so dass das Zentrum der Membran mit dem Bolzen relativ zum Außenumfang der Membran, welche an der Magnetanordnung, insbesondere am Boden des Magnettopfes festgelegt ist, schwingen kann. Neben der beschriebenen Führung des Bolzens kann die Membran auch eine gewisse Federwirkung in axialer Richtung haben, welche auf den Bolzen und somit auf die mit dem Bolzen verbundene Spulenanordnung wirkt. Auf diese Weise kann eine größere Steifigkeit des Systems erreicht werden, welche ein Schwingen der Spulenanordnung relativ zu der Magnetanordnung auf Grund äußerer Erschütterungen oder Vibrationen verhindert. Idealerweise führen die Spulenanordnung und die Magnetanordnung relativ zueinander nur derartige Schwingungen aus, welche durch elektrische Erregung der Spule verursacht werden. Auf diese Weise kann ein gleich bleibendes Ausgangssignal auch bei äußeren Erschütterungen oder Vibrationen sichergestellt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Zentriermembran am Außenumfang dichtend mit der Magnetanordnung und ebenfalls dichtend mit dem Bolzen verbunden, so dass ein nach außen abgeschlossenes Volumen zwischen der Zentriermembran und der Magnetanordnung gebildet wird. Die Zentriermembran ist bevorzugt am Außenumfang des Bodens des Magnettopfes dichtend befestigt, so dass zwischen diesem Boden und der Zentriermembran das abgeschlossene Volumen gebildet wird. Das abgeschlossene Volumen kann eine Luftfeder bilden, d. h. die darin vorhandene Luft hat eine Federwirkung, welche die Steifigkeit des Systems und damit die Unempfindlichkeit gegenüber von außen einwirkenden Schwingungen erhöht.
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Zur gezielten Be- und Entlüftung ist vorzugsweise eine Lüftungsöffnung des beschriebenen Volumens vorgesehen. Die Lüftungsöffnung kann beispielsweise als ein Kanal in dem sich durch die Zentriermembran erstreckenden Bolzen ausgebildet sein. Ein Be- und Entlüften ist erforderlich, um z. B. einen Expansionsausgleich bei Temperaturänderungen zu ermöglichen. Wenn alle übrigen Teile, insbesondere die Zentriermembran luftdicht ausgebildet sind, kann diese Belüftung gezielt, idealerweise über eine Drossel erfolgen. Eine solche Drosselwirkung kann beispielsweise durch die Lüftungsöffnung selber oder durch spezielle in der Lüftungsöffnung angeordnete Elemente erreicht werden. Beispielsweise kann in der Lüftungsöffnung ein mikroporöser Dichtstoff angeordnet sein, welcher einen begrenzten, d. h. gedrosselten Luftdurchgang zum Expansionsausgleich zulässt. Bevorzugt ist die Verbindung zwischen Bolzen und Zentriermembran so gebildet, dass die Zentriermembran ein zentrales Loch aufweist, durch welches sich der Bolzen hindurch erstreckt. Umfänglich ist die Zentriermembran fest und insbesondere dicht mit dem Bolzen verbunden. In den Bolzen kann eine Bohrung eingebracht sein, welche sich von der Außenseite der Zentriermembran in das Volumen zwischen Zentriermembran und Magnetanordnung erstreckt. Beispielsweise kann dies eine Bohrung sein, welche zum Stirnende des Bolzens hin und beabstandet von dem Stirnende zum Umfang des Bolzens hin geöffnet ist.
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Die Spulenanordnung erstreckt sich vorzugsweise als ringförmiger Vorsprung in axialer Richtung von einer Tragplatte, welche in axialer Richtung relativ zu der Magnetanordnung beweglich ist. Sie kann aus einem Spulenträger in Form einer ringförmigen Wand gebildet sein, welche an der Tragplatte befestigt oder auch einstückig mit dieser ausgebildet ist. Auf diese Wand ist dann die Spule bzw. deren Leiter aufgebracht. Beispielsweise kann der Leiter der Spule schraubenförmig um die Außenseite der ringförmigen Wand gewickelt sein. Der ringförmige Vorsprung greift axial beweglich in den beschriebenen Spalt der Magnetanordnung ein. Vorzugsweise ist der ringförmige Vorsprung kreiszylindrisch zu der Längsachse des Schwingungserregers ausgebildet.
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Der Bolzen ist vorzugsweise an der Tragplatte in axialer und radialer Richtung festgelegt. Das heißt, die Tragplatte bildet hier das tragende Element für die Spulenanordnung und bildet darüber hinaus die mechanische Verbindung zwischen der Spulenanordnung und dem Bolzen. Durch die Fixierung des Bolzens an der Tragplatte ist dieser gemeinsam mit der Tragplatte und der an dieser befestigten Spulenanordnung bewegbar.
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Die Tragplatte ist darüber hinaus vorzugsweise mit einem Befestigungselement zur Befestigung des Schwingungserregers an einem Bauteil versehen. Die Tragplatte überträgt somit die Schwingungen, welche in dem Schwingungserreger zwischen der Magnetanordnung und der Spulenanordnung erzeugt werden, auf ein externes Bauteil. Das Befestigungselement kann beispielsweise als Gewindebolzen ausgebildet sein, mit welchem die Tragplatte an ein externes Bauteil angeschraubt werden kann. Das Befestigungselement kann jedoch auch in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein. Es sollte zweckmäßigerweise jedoch so ausgebildet sein, dass es selber die Schwingungen von der Tragplatte auf das externe Bauteil übertragen kann oder aber die Tragplatte in fester Anlage mit dem externen Bauteil zur Schwingungsübertragung hält.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Bolzen in axialer Richtung durch die Tragplatte hindurch und bildet an einer der Magnetanordnung und damit der Spulenanordnung abgewandten Axialseite der Tragplatte das Befestigungselement. Dort kann der Bolzen beispielsweise mit einem Gewinde zur Befestigung in der oben beschriebenen Weise versehen sein.
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Weiter bevorzugt ist zwischen der Tragplatte und der Magnetanordnung zumindest ein in axialer Richtung wirkendes Federelement angeordnet. Dieses Federelement sorgt dafür, dass in dem Fall, dass die Spule nicht bestromt wird, Tragplatte und Magnetanordnung und somit Spulenanordnung und Magnetanordnung in einer bestimmten Ruhelage gehalten werden. Ferner übt das Federelement bei der Relativbewegung zwischen Spulenanordnung und Magnetanordnung eine Rückstellkraft aus. Dabei wird es ggf. von der oben beschriebenen Zentriermembran und dem eingeschlossenen Luftvolumen unterstützt. Auch sorgt das Federelement, ggf. mit Unterstützung der Zentriermembran und/oder dem eingeschlossenen Luftvolumen für eine ausreichende Steifigkeit, welche eine Bewegung von Tragplatte und Magnetanordnung zueinander auf Grund äußerer Schwingungen verhindert. Das Federelement kann beispielsweise als Spiral- oder Blattfeder aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sein. Bevorzugt sind mehrere Federelemente vorgesehen, welche am Außenumfang der Tragplatte zwischen Tragplatte und Magnettopf angeordnet sind. Die Federelemente sind dabei vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt. Die Tragplatte weist bevorzugt einen Durchmesser auf, welcher im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Magnettopfes entspricht, so dass die Stirnseite der Umfangswandung des Magnettopfes der Tragplatte zugewandt ist und zwischen dieser Stirnseite und der Tragplatte die Federelemente angeordnet werden können.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Tragplatte und der Magnettopf der Magnetanordnung am Umfang über eine Dichtung verbunden, so dass das von der Tragplatte und dem Magnettopf begrenzte Volumen nach außen abgedichtet ist. Dieses Volumen, welches vorzugsweise mit Luft gefüllt ist, bildet somit eine Luftfeder, welche die Federwirkung der beschriebenen Federelemente und ggf. des Luftvolumens zwischen Zentriermembran und Magnetanordnung unterstützt. Dabei wirkt dieses Luftvolumen der Federwirkung des Luftvolumens zwischen Zentriermembran und Magnetanordnung entgegen, so dass die von den beiden Luftvolumen gebildeten Luftfedern insgesamt die Steifigkeit des Systems erhöhen. Die Dichtung kann beispielsweise von einer elastischen Umfangswandung gebildet sein. Die Wandung kann eine Sicke oder einen Faltenbalg aufweisen, welcher die Beweglichkeit zwischen Tragplatte und Magnetanordnung sicherstellt. Darüber hinaus kann die Dichtung selber eine Federwirkung aufweisen und im Idealfall sogar die Funktion des vorangehend beschriebenen Federelementes zwischen Tragplatte und Magnetanordnung übernehmen.
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Das Durchgangsloch und der sich durch dieses erstreckende Teil des Bolzens sind in ihrem Querschnitt vorzugsweise jeweils so dimensioniert, dass zwischen dem Innenumfang des Durchgangsloches und dem Außenumfang des Bolzens ein Spalt ausgebildet ist. Der Spalt kann eine Verbindung zwischen einem ersten Luftvolumen zwischen der Zentriermembran und der Magnetanordnung und einem zweiten Luftvolumen zwischen dem Magnettopf und der Tragplatte, wie sie vorangehend beschrieben wurden, herstellen. Somit wird ein Zusammenwirken der zwei Luftvolumina über den Spalt in dem Durchgangsloch erreicht. Durch die entsprechende Dimensionierung des Spaltes kann eine Drosselwirkung für die durch den Spalt strömende Luft erreicht werden und das Schwingungsverhalten des Schwingungserregers beeinflusst werden.
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Wenn die Magnetanordnung gegenüber der Spulenanordnung, d. h. der Spulenanordnung mit Tragplatte und Bolzen, schwingt, was vorzugsweise bei tieferen Anregungsfrequenzen der Fall ist, oder umgekehrt die Spulenanordnung gegenüber der Magnetanordnung schwingt, was aufgrund der größeren Massenträgheit der Magnetanordnung vorzugsweise bei höheren Frequenzen der Fall ist, so ändert sich periodisch die Größe der beiden Volumina. Wenn nun der Spalt zwischen Bolzen und Durchgangsloch sehr klein dimensioniert wird, wird eine große Drosselwirkung erzeugt, und die in den Volumina eingeschlossene Luft wirkt, wie oben beschrieben, als eine zusätzliche Feder. Wegen des konstanten Druck-Volumen-Produktes hat diese Feder eine mit zunehmendem Schwingungshub progressiv wirkende Kennlinie. Die Feder der eingeschlossenen Luft wird also umso steifer, je größer der Hub ist. Eine solche Charakteristik ist insbesondere bei Anwendungen vorteilhaft, welche ein eigensicheres Verhalten des Schwingungserregers im Überlastfall verlangen.
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Wenn man den Luftspalt zwischen Bolzen und Durchgangsloch vergrößert, wird die Drosselwirkung zwischen den beiden Volumina, d. h. dem Volumen zwischen Zentriermembran und Magnetanordnung auf der einen Seite und dem Volumen zwischen Magnetanordnung und Tragplatte auf der anderen Seite verringert. Das heißt, die Luft strömt zwischen den beiden Volumina hin und her, wobei die Federsteife der Luftfeder mit größer werdendem Querschnitt des Spaltes zwischen Bolzen und Durchgangsloch abnimmt. Beim Durchströmen erfährt die komprimierte Luft einen Reibungswiderstand im Kanal. Dieser Reibungswiderstand dämpft die Schwingung des Feder-Masse-Systems. Bei entsprechender Dimensionierung von Volumen und Strömungsquerschnitt im Spalt kann dieser Effekt beispielsweise eine Dämpfung der Eigenresonanz des Schwingungserregers unterstützen.
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Die in dem Durchgangsloch am Bolzen vorbeiströmende Luft erwärmt sich durch die im Betrieb des Schwingungserregers in der Spule entstehende Verlustleistung. Der Bolzen besteht vorzugsweise aus einem nicht magnetischen, wärmeleitfähigen Material. Dies ermöglicht es, dass die am Bolzen vorbeiströmende Luft einen Teil der Wärme auf den Bolzen überträgt, d. h. der Luft wird so von dem Bolzen Wärme entzogen, welche über den Bolzen z. B. an ein externes mit dem Bolzen verbundenes Bauteil abgeleitet werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an der Tragplatte ein elektrischer Anschluss für die Spulenanordnung ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass der elektrische Anschluss sehr nah an der Spule bzw. der Spulenanordnung angeordnet werden kann.
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Die Erfindung ermöglicht einen gehäuselosen Aufbau des Schwingungserregers. Idealerweise bilden die Tragplatte und der Magnettopf sowie die rückseitige Zentriermembran das Gehäuse des Schwingungserregers. Insofern ist es vorteilhaft, auch die elektrischen Anschlusskontakte direkt an der Tragplatte anzubringen. Somit wird der gesamte Aufbau des Schwingungserregers vereinfacht.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:
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1 Eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Schwingungserregers und
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2 schematisch die Schaltungsanordnung von Sensor und Arbeitsspule.
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Der Schwingungserreger besteht aus zwei wesentlichen Teilen, welche relativ zueinander beweglich sind bzw. relativ zueinander schwingen können. Dies sind eine Spulenanordnung 2 sowie eine Magnetanordnung 4.
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Die Spulenanordnung 2 weist eine kreisringförmig gewickelte Spule 6 auf. Die Spule 6 ist an einem Spulenträger 8 angebracht, welcher als kreisringförmiger Vorsprung von einer Tragplatte 10 in axialer Richtung X vorsteht. Die Tragplatte 10 weist einen kreisförmigen Außenumfang auf und erstreckt sich konzentrisch zu der Längs- bzw. Mittelachse X des Schwingungserregers. Der Spulenträger 8 ist eine zylindrische Wand, welche von der Tragplatte 10 in axialer Richtung X vorsteht und an ihrem Außenumfang die Spule 6 trägt.
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An der Tragplatte 10 ist ein elektrischer Anschlussstecker 12 für den elektrischen Anschluss der Spule 6 angebracht.
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In die Tragplatte 10 ist zentral ein Bolzen 14 eingesetzt, welcher aus einem nicht-magnetischen Material gebildet ist und sich in Richtung der Längsachse X zu beiden Seiten der Tragplatte 10 erstreckt. Das Ende 16 des Bolzens 14, welches zu einer Seite der Tragplatte 10 vorsteht, ist mit einem Gewinde versehen und dient der Befestigung des Schwingungserregers an einem Bauteil, welches in Schwingung versetzt werden soll.
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Die Magnetanordnung 4 besteht aus einem Magnettopf 18 aus einem weichmagnetischen Material. Der Magnettopf 18 weist einen kreiszylindrischen Boden 20 auf, von welchem aus sich am Umfang in axiale Richtung X eine kreiszylindrische Umfangswandung 22 erstreckt. Boden 20 und Umfangswandung 22 können einstückig ausgebildet sein. Die Magnetanordnung 4 weist darüber hinaus einen Kern 24 auf, welcher sich in axialer Richtung X konzentrisch zu der Umfangswandung 22 von dem Boden 20 erstreckt. Der Kern 24 ist aus zwei Teilen gebildet, einem kreiszylindrischen, scheibenförmigen Permanentmagneten 26 und einer kreiszylindrischen, scheibenförmigen Polplatte 28. Magnet 26 und Polplatte 28 sind in axialer Richtung X so aufeinander gesetzt, dass der Magnet 26 an dem Boden 20 des Magnettopfes 18 anliegt und die Polplatte 28 das freie Ende, d. h. das dem Boden 20 abgewandte Ende des Kerns 24 bildet. Der Kern 24 weist einen Außendurchmesser auf, welcher geringer ist als der Innendurchmesser der Umfangswandung 22 des Magnettopfes 8. So wird ein ringförmiger Spalt 30 zwischen dem Kern 4 und insbesondere der Polplatte 28 und der umgebenden Umfangswandung 22 des Magnettopfes 18 gebildet. In diesen Spalt 30 greift die Spulenanordnung 4 mit ihrem ringförmigen Spulenträger 8 und der darauf angeordneten Spule 6 ein, so dass die Spule 6 zwischen dem Außenumfang der Polplatte 28 und dem Innenumfang der Umfangswandung 22 gelegen ist. Bei Bestromung erzeugt die Spule ein Magnetfeld, welches in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld, welches von dem Permanentmagneten 26 erzeugt wird, tritt. Wenn die Spule mit einer Wechselspannung angeregt wird, wird die Spule 6 relativ zu der Magnetanordnung 4 in Schwingung in Richtung der Längsachse X versetzt. Die Tragplatte 10 schwingt entsprechend mit der Spulenanordnung 2, was über den Bolzen 14 an ein externes Bauteil übertragen werden kann.
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Zwischen der der Magnetanordnung 4 zugewandten Stirnfläche der Tragplatte 10 und der axialen Stirnfläche der Umfangswandung 22 des Magnettopfes 18 sind mehrere Federn 32 angeordnet. Diese sind als Druckfedern ausgebildet und vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. Diese Federn setzen der von der Spule 6 in Wechselwirkung mit dem Permanentmagneten 26 erzeugten Magnetkraft eine Gegenkraft entgegen, welche zum einen bei Schwingung als Rückstellkraft fungiert und zum anderen für eine gewisse Steifigkeit des Systems sorgt, welche unbeabsichtigte Schwingungen der Tragplatte 10 relativ zu dem Magnettopf 18, welche nicht durch die Bestromung der Spule 6 erzeugt werden, verhindern sollen.
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Der ringförmige Spalt zwischen der Umfangswandung 22 und der Tragplatte 10, in welchem die Federn 32 angeordnet sind, ist am Außenumfang durch eine Dichtung 34 luftdicht verschlossen. Die Dichtung 34 weist eine radial nach außen gerichtete Ausstülpung auf und ist elastisch ausgebildet, so dass sie eine Bewegung der Tragplatte 10 relativ zu der Umfangswandung 22 des Magnettopfes 18 zulässt. Durch die Abdichtung dieses Spaltes mittels der Dichtung 34 wird zwischen der Tragplatte 10 und dem Magnettopf 18 ein abgeschlossenes Volumen 36 geschaffen. Dieses Volumen 36, welches mit Luft gefüllt ist, kann, wie nachfolgend näher beschrieben wird, als Luftfeder die Wirkung der Federn 32 unterstützen. Auch kann die Dichtung 34 selber Federwirkung haben, um die Federn 32 zu unterstützen. Auch ist es denkbar, die Dichtung 34 derart federnd auszubilden, dass auf die zusätzlichen Federn 32 verzichtet werden kann.
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In der Magnetanordnung 4, d. h. in dem Kern 24 und dem Boden 20 des Magnettopfes 18 ist ein Durchgangsloch 38 ausgebildet, welches sich in axialer Richtung X zentral durch die Magnetanordnung 4 erstreckt. Durch dieses Durchgangsloch 38 erstreckt sich der Bolzen 14 so weit hindurch, dass er an der der Tragplatte 10 und damit der Spulenanordnung 2 abgewandten Seite des Magnettopfes 18 aus dem Boden 20 hervorsteht. Dort ist der Bolzen 14 mit einer luftdichten Zentriermembran 40 fest verbunden. Die Zentriermembran 40 kann beispielsweise aus einem luftdichten Gewebe oder aus Metall ausgebildet sein. Die Zentriermembran 40 bewirkt durch ihre feste Verbindung mit dem axialen Ende des Bolzens 14, dass dieser bezüglich der Längsachse X zentriert gehalten und in axialer Richtung X von der Membran 40 geführt wird. Das heißt, die Membran 40 ermöglicht eine Axialbewegung des Bolzen 14 gemeinsam mit der Tragplatte 10 und der an dieser befestigten Spulenanordnung 2. Radial wird er jedoch durch die Membran 40 an dem ersten Ende und am entgegengesetzten Längsende über die Tragplatte 10 und die Federn 32 zentriert, so dass eine radiale Bewegung der Tragplatte 10 und der Spulenanordnung 2 relativ zu der Magnetanordnung 4 im Wesentlichen unterbunden wird. Somit wird verhindert, dass die Spule 6 und der Spulenträger 8 mit den Seitenwandungen des Spaltes 30 bei der Bewegung in Kontakt kommen. So kann ein Verkanten der beweglichen Teile zueinander verhindert werden.
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Die Zentriermembran 40 ist an ihrem Außenumfang mit dem Boden 20 des Magnettopfes 18 fest und dichtend verbunden. Die feste Verbindung dient zur radialen Fixierung des Bolzens 14. Die dichte Ausgestaltung der Verbindung bewirkt, dass zwischen der Zentriermembran 40 und der Außenseite, d. h. der der Tragplatte 10 abgewandten Seite des Bodens 20 ein Volumen 42 geschaffen wird, welches nach außen abgedichtet ist und mit Luft gefüllt ist. Das axiale Ende des Bolzens 14 erstreckt sich zentral durch die Zentriermembran 40 hindurch. Das heißt, die Zentriermembran 40 ist am axialen Ende umfänglich an dem Bolzen 14 abgedichtet befestigt. Im Stirnende des Bolzens 14 ist eine Bohrung, d. h. ein Kanal ausgebildet, welcher sich in das Innere des Bolzens hinein und rückseitig der Zentriermembran 40 zur Umfangsfläche des Bolzens 14 hin erstreckt und so einen Strömungsdurchgang vom Stirnende des Bolzens 14 in das Volumen 42 hinein herstellt. Die Bohrung 44 ist mit einem mikroporösen Dichtstoff gefüllt, welcher eine starke Drossel in dem so gebildeten Kanal darstellt, so dass nur begrenzte Luftvolumina durch die Bohrung 44 strömen können. Die Bohrung 44 dient dazu, einen Expansionsausgleich zu schaffen, beispielsweise wenn sich durch Erwärmung oder Abkühlen das Volumen 42 und/oder 36 ändert.
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Die Volumina 36 und 42 stehen über das Durchgangsloch 38 miteinander in Verbindung. Das Durchgangsloch 38 weist einen Durchmesser auf, welcher größer ist als der Außendurchmesser des Bolzens 14. So wird zwischen dem Bolzen 14 und der Innenwandung des Durchgangsloches 38 ein Ringspalt 46 geschaffen, welcher die Volumen 36 und 42 miteinander verbindet. Wenn dieser Ringspalt klein genug gewählt ist, bildet er ebenfalls eine Drossel, welche nur einen begrenzten Luftaustausch zwischen den Volumina 36 und 42 zulässt. So wirken die Volumina 36 und 42 dann bei axialer Bewegung der Tragplatte 10 mit der Spulenanordnung 2 und dem Bolzen 14 als Luftfedern. Diese Luftfedern weisen eine mit zunehmendem Schwingungshub progressiv wirkende Kennlinie auf. So kann ein eigensicheres Verhalten im Überlastfall erzielt werden. Darüber hinaus erhöhen diese Luftfedern die Steifigkeit des Systems, so dass ein unerwünschtes Schwingen der Tragplatte 10 relativ zu dem Magnettopf 18 auf Grund von außen auf den Schwingungserreger einwirkenden Erschütterungen unterbunden wird. Darüber hinaus kann auch die Zentriermembran 40 eine zusätzliche Federwirkung ausüben, welche die Wirkung der Luftfedern 36 und 42 und der Federn 32 sowie ggf. der Federwirkung der Dichtung 34 unterstützt.
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Wenn der Ringspalt 46 vergrößert wird, wird der Strömungsdurchgang in der Verbindung der Volumina 36 und 42 vergrößert, wodurch die Federsteifigkeit der so gebildeten Luftfedern mit dem größer werdenden Kanalquerschnitt abnimmt. Die Luft erfährt jedoch in dem Ringspalt 46 einen Reibungswiderstand, welcher zur Dämpfung der Schwingung des Feder-Masse-Systems beiträgt. Darüber hinaus wird die Luft aus dem Volumen 36, welche sich durch die Verlustleistung der Spule 6 erwärmt, in dem Ringspalt 46 an dem Bolzen 14 vorbeigeführt, so dass ein Teil der Wärme der Luft auf den Bolzen 14 übergeht und über diesen abgeführt werden kann. Auf diese Weise kann Wärme, welche durch die Verlustleistung des Systems entsteht, aus dem Schwingungserreger besser abgeführt werden.
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Insgesamt ist zu erkennen, dass durch die Führung des Bolzens 14 an beiden Axialenden des Schwingungserregers das System besser vor Verkanten aufgrund äußerer Erschütterungen geschützt ist. Die durch die dichte Ausgestaltung geschaffenen Luftvolumina 36 und 42 können bei entsprechender Dimensionierung der übrigen federnden Bauteile und des Ringspaltes 46 darüber hinaus die Eigenschaften des Systems erheblich verbessern. Die Volumina 36 und 42 mit der eingeschlossenen Luft ermöglichen durch ihre Wirkung als Luftfeder eine weitere Stellgröße zur optimalen Anpassung des Systems an den jeweiligen Einsatzzweck. Die nach außen geschlossene Ausgestaltung des Systems ermöglicht darüber hinaus den Verzicht auf ein zusätzliches Gehäuse, wodurch der Aufbau des Schwingungserregers deutlich vereinfacht wird. Insbesondere ist auch der elektrische Anschluss in Form des Anschlusssteckers 12 direkt an der Tragplatte 10 vorteilhaft, da nur sehr kurze elektrische Verbindungen innerhalb des Schwingungserregers erforderlich sind, welche darüber hinaus nur an Bauteilen, welche fest miteinander verbunden sind, verlaufen, so dass keine Beweglichkeit der elektrischen Verbindungen erforderlich ist. Auf diese Weise wird die Betriebssicherheit des Systems verbessert.
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Der gezeigte Schwingungserreger weist zusätzlich zu der Spule 6, welche eine Arbeitsspule bildet, eine Sensorspule 48 auf. Die Sensorspule 48 ist am Außenumfang des Bolzens 14 fest angeordnet, sodass sie gemeinsam mit dem Bolzen 14 entlang der Längsachse X bewegbar ist. Dazu ist am Außenumfang des Bolzens 14 ein Einstich bzw. eine ringförmige Ausnehmung 50 ausgebildet, innerhalb derer die Sensorspule 48 angeordnet ist. Die Sensorspule 48 könnte jedoch auch in anderer geeigneter Weise am Bolzen 14 befestigt sein. In Richtung der Längsachse X ist die Spule 48 so angeordnet, dass sie im Inneren des Durchgangsloches 38 gelegen ist, sodass es bei Bewegung der Spulenanordnung 2 mit dem Bolzen 14 zu einer Relativbewegung zwischen der Spule 48 und der umgebenden Wandung des Durchgangsloches 38 kommt. Dadurch kommt es zu einer induzierten Spannung in der Spule 48 welche proportional zur Beschleunigung der Spule 48 ist. Auf diese Weise kann an der Spule 48 ein Signal abgenommen werden, welches proportional zu den Schwingungen zwischen Spulenanordnung 2 und Magnetanordnung 4 ist. So wird eine Regelgröße zur Regelung des Schwingungserregers bereitgestellt. Darüber hinaus werden auch extern auf den Schwingungserreger, d. h. zwischen Spulenanordnung 2 und Magnetanordnung 4 wirkende Schwingungen von der Spule 48 erfasst.
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Die messtechnische Auswertung wird anhand der schematischen Darstellung in 2 beschrieben. Die Anschlüsse der Sensorspule 48 sind mit einer Auswerteeinrichtung 52 verbunden, sodass die in der Spule 48 induzierte Spannung bzw. Spannungsänderungen als Ausgangssignal der Auswerteeinrichtung 52 zugeführt werden. Die Auswerteeinrichtung 52 kann eine weitere Signalverarbeitung bewirken. Dazu kann beispielsweise ein PID-Regler verwendet werden. Insbesondere kann beispielsweise eine Kennlinie vorgesehen sein, auf deren Grundlage von der Auswerteeinrichtung 52 ein Ausgangssignal basierend auf dem Ausgangssignal der Spule 48 erzeugt wird. Die Kennlinie kann beispielsweise äußere Größen wie Maschinenparameter oder ähnliches berücksichtigen, welche es ermöglichen, zu einer von der Spule 48 erfassten Schwingung eine kompensierende Gegenschwingung zu erzeugen. Das Ausgangssignal der Auswerfeeinrichtung 52 wird einem Leistungsverstärker 54 zugeführt, welcher das Signal so verstärkt, dass es als Eingangs- bzw. Betätigungssignal für die Spule 6 dienen kann. Auf diese Weise wird von der Auswerteeinrichtung 42 und dem Leistungsverstärker 54 basierend auf der von der Spule 48 erfassten Schwingungen die Spule 6 so bestromt, dass die Spulenanordnung 2 und die Magnetanordnung 4 eine entsprechende Gegenschwingung erzeugen, sodass eine von außen auf den Schwingungserreger wirkende Schwingung kompensiert werden kann. So kann der Schwingungserreger beispielsweise in einem Elektrowerkzeug wie einer Bohrmaschine eingesetzt werden, um von dem Werkzeug auf den Handgriff wirkende Schwingungen zu dämpfen.
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Es ist zu verstehen, dass ggf. auch auf die Auswerteeinrichtung 52 oder den Leistungsverstärker 54 verzichtet werden kann oder das beide Bauteile in ein Bauteil integriert sind oder in eine Übergeordnete Steuereinrichtung eines Werkzeuges oder einer Maschine integriert sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Spulenanordnung
- 4
- Magnetanordnung
- 6
- Spule
- 8
- Spulenträger
- 10
- Tragplatte
- 12
- Anschlussstecker
- 14
- Bolzen
- 16
- Ende des Bolzens
- 18
- Magnettopf
- 20
- Boden
- 22
- Umfangswandung
- 24
- Kern
- 26
- Magnet
- 28
- Polplatte
- 30
- Spalt
- 32
- Federn
- 34
- Dichtung
- 36
- Volumen
- 38
- Durchgangsloch
- 40
- Zentriermembran
- 42
- Volumen
- 44
- Bohrung
- 46
- Ringspalt
- 48
- Sensorspule
- 50
- Ausnehmung
- 52
- Auswerteeinrichtung
- 54
- Leistungsverstärker
- X
- Längsachse