DE69621437T2

DE69621437T2 - Schwingungs-isolationsvorrichtung und entprechendes isolationsverfahren

Info

Publication number: DE69621437T2
Application number: DE69621437T
Authority: DE
Inventors: John Cunningham
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-06-15
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2016-06-14
Also published as: KR19990022992A; CA2224592C; EP0834035A1; US20010054675A1; CA2224592A1; DE69621437D1; EP0834035A4; US6595483B2; AU6278596A; US6220563B1; CN1097191C; EP0834035B1; KR100452878B1; WO1997000403A1; CN1192801A

Description

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Isolieren einer Schwingungsquelle gegenüber ihrer Umgebung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 8.
Homöostatische Systeme, wie das in US-A-4 946.128 von Cunningham offenbarte System, wurden verwendet, um Stöße zu absorbieren, die sich aus der Anwendung äußerer Kräfte auf die Systeme ergeben. Bei diesen Systemen wird ein elastisches Element, das sich proportional zum. Betrag einer auf seinen Mittelabschnitt einwirkenden Last biegen kann, so daß es eine mehr oder weniger gebogene Position annimmt, in einem Abstand von seinen Enden auf einem festen Lager- bzw. Trag-Halter gehalten. Die Enden des elastischen Elements gleiten in Kanälen, Rillen oder Hülsen bezüglich der Haltepunkte, wenn sich die auf das Element ausgeübte Kraft ändert, und das elastische. Element biegt sich ansprechend auf diese ausgeübte Kraft. Die Kanäle, Rillen oder Hülsen bestehen aus reibungserzeugenden Materialien, so daß Energie, die durch die ausgeübte Kraft dem System zugeführt wird, als Wärme abgeführt werden kann. Diese Systeme können nur dann Stöße absorbierende Funktionen erfüllen, wenn das elastische Element unter einem innerhalb eines kritischen Bereichs stehenden Winkel in den Trag-Halter eingreift und die durch den Stoß bzw. die Stöße dem System zugeführte Energie aus dem System abgeführt wird.
Diese Systeme sind jedoch nicht dafür geeignet, beim Isolieren einer Schwingungsquelle gegenüber ihrer Umgebung verwendet zu werden, weil der Reibungseingriff der elastischen Elemente durch die Lager- bzw. Trag-Flächen, der für die Funktionsweise der Stöße absorbierenden Funktion erforderlich ist, Schwingungen von dem belasteten elastischen Element auf einen Trag-Halter übertragen kann. Die bei Stöße absorbierenden Systemen vorhandenen Beschränkungen des kritischen Winkels schränken Schwingungsisoliersysteme auch übermäßig ein. Weiterhin kann der Wärmestau, der mit der Reibungsenergieabfuhr homöostatischer Stöße absorbierender Systeme verbunden ist, bei manchen Schwingungsisolieranwendungen unerwünscht sein.
Es besteht ein Bedarf an einer Vorrichtung, die in der Lage ist, eine Schwingungsquelle gegenüber ihrer Umgebung zu isolieren und die in einem breiten Bereich von Schwingungsfrequenzen und -amplituden arbeiten kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Isolieren einer Schwingungsquelle gegenüber ihrer Umgebung bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren, wodurch Schwingungen über einen breiten Bereich von Frequenzen und Amplituden einschließlich Schwingungsfrequenzen von lediglich einem Hertz (Hz) oder weniger, jedoch ohne Einschränkung auf diese, isoliert werden können, und insbesondere eine Vorrichtung, die so abgestimmt werden kann, daß sie wirksam auf die bestimmte Schwingungsfrequenz einer Quelle anspricht, bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, wodurch die Energie minimiert werden kann, die bei der Vorrichtung und ihrer Schwingungsquelle verlorengeht, wobei keine erheblichen. Wärmemengen erzeugt werden.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Isolieren einer Schwingungsquelle gegenüber ihrer Umgebung bereitzustellen, wobei die Schwingungsquelle in Verbindung mit einem elastischen Element gebracht ist, das im wesentlichen reibungslos über einen breiten Bereich von Eingriffswinkeln in ihre Trag-Halter eingreift.
Gemäß einer ersten Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Schwingungsisoliervorrichtung nach Anspruch 1 vorgesehen. Gemäß einer zweiten Erscheinungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Isolieren einer schwingenden Last gegenüber ihrer Umgebung nach Anspruch 8 vorgesehen.
Diese und weitere Aufgaben der Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung verständlich werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein schematischer Seitenriß einer Schwingungsisoliervorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 1A ist eine End-Schnittansicht der Trag-Struktur der Schwingungsisoliervorrichtung aus Fig. 1,
Fig. 1B ist eine Einzelteil-Seitenansicht der Trag- Struktur aus Fig. 1A,
Fig. 2 ist ein Seitenriß eines zusammengesetzten elastischen Elements,
Fig. 2A ist ein Seitenriß einer einzigen Untereinheit des zusammengesetzten elastischen Elements aus Fig. 2,
Fig. 2B ist eine End-Schnittansicht des zusammengesetzten elastischen Elements aus Fig. 2,
Fig. 3 ist ein, schematischer Seitenriß einer Schwingungsisoliervorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3A ist eine Endansicht der Schwingungsisoliervorrichtung aus Fig. 3,
Fig. 4 ist eine seitliche Detailansicht einer alternativen Anordnung der Trag-Struktur aus Fig. 3, worin insbesondere eine Trag-Hülse dargestellt ist,
Fig. 5 ist eine Draufsicht mehrerer benachbarter Schwingungsisoliervorrichtungen aus Fig. 3,
Fig. 6 ist ein schematischer Seitenriß eines kombinierten elastischen Elements, worin insbesondere die vertikale Beziehung der elastischen Elemente dargestellt ist,
Fig. 7 ist ein schematischer Seitenriß einer Schwingungsisoliervorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung, worin insbesondere ein Ende des elastischen Elements dargestellt ist, das durch ein Stift-Drehgelenk mit dem Trag-Halter verbunden ist,
Fig. 8 ist ein schematischer Seitenriß einer Schwingungsisoliervorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung, worin insbesondere ein elastisches Element dargestellt ist, das eine Federspannvorrichtung aufweist,
Fig. 9 ist ein schematischer Seitenriß einer Schwingungsisoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, worin insbesondere einstellbar bewegliche Trag-Strukturen dargestellt sind,
Fig. 9A ist eine Einzelteil-End-Schnittansicht der Trag-Struktur aus Fig. 9,
Fig. 10 ist ein schematischer Seitenriß einer Schwingungsisoliervorrichtung gemäß der vorliegenden. Erfindung, worin insbesondere ein manuell einstellbarer zweiteiliger Trag-Halter-Rahmen dargestellt ist,
Fig. 11 ist ein schematischer Seitenriß einer Schwingungsisoliervorrichtung gemäß der vorliegenden. Erfindung, worin insbesondere ein mechanisch einstellbarer zweiteiliger Trag-Halter-Rahmen dargestellt ist, der, wie in Durchsicht dargestellt, einen Motor und einen Schneckenantrieb zum Bewegen des Rahmens aufweist,
Fig. 11A ist eine seitliche Detailansicht des Motors und des Schneckenantriebs aus Fig. 10,
Fig. 12 ist ein schematischer Seitenriß einer Schwingungsisoliervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, worin insbesondere eine Vorrichtung zum Zentrieren einer Last am elastischen Element dargestellt ist, und
Fig. 13 ist ein Teil-Seitenriß einer Trag-Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung, worin insbesondere ein einschnappender Sockel dargestellt ist

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN) UND VON VERGLEICHSBEISPIELEN

VERGLEICHSBEISPIELE

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Systems 20 zur Schwingungsisolation. Ein langgestrecktes elastisches Element 21 wird ausschließlich von einem Trag-Halter 22 getragen. Das elastische Element 21 kann ansprechend auf Änderungen einer Last in. Verbindung mit dem Mittelabschnitt 21B des elastischen Elements 21 zwischen seinen Enden 21A aus einer ursprünglichen Position zu einer mehr oder weniger gebogenen Position ausgelenkt werden, wobei der Betrag der Auslenkung von der Größe der innerhalb der Lasttragefähigkeit des Elements 21 ausgeübten Kraft abhängt. Das elastische Element 21 kann auch im wesentlichen in seine ursprüngliche Position zurückkehren, wenn die auf das elastische Element 21 wirkende ursprüngliche Kraft wiederhergestellt wird.
Der Trag-Halter 22 greift in einem Abstand von den in Längsrichtung nicht festgehaltenen Enden 21A des elastischen Elements 21 in dieses ein. Der Trag-Halter 22 kann mit einer Trag-Struktur 24 versehen sein, die dafür ausgelegt ist, der Form und den Abmessungen des elastischen Elements Rechnung zu tragen und die Reibung zwischen der Trag-Struktur 24 und dem elastischen Element 21 zu verringern. Die Trag-Struktur 24 kann ein mit dem Trag-Halter 22 verbundenes diskretes Element sein. Beispielsweise ist in Fig. 1 eine Trag-Struktur 24 dargestellt, die durch Bolzen oder andere Befestigungseinrichtungen 29 mit dem Trag-Halter 22 verbunden ist, und es ist in Fig. 13 eine Trag-Struktur 110 dargestellt, die mit einem Sockel 112 versehen ist, der in eine Vertiefung 114 in einem Trag-Halter 116 einschnappen kann. Alternativ kann die Trag-Struktur 24 integriert mit dem Trag-Halter 22 ausgebildet sein (in der Zeichnung nicht dargestellt).
In den Fig. 1A und 1B ist eine Trag-Struktur 24 dargestellt, die zur Verwendung beim vorliegenden Beispiel geeignet ist. Die Trag-Struktur 24 weist eine Trag-Halterung 26 auf, die von einem Halterungsträger 24B gehalten wird. Ein Drehstift 24A verbindet die Trag-Halterung 26 drehbar mit dem Halterungsträger 24B. Die Trag-Halterung 26 hält eine Trag- Fläche 25, die in das elastische Element 21 eingreift. Die Trag-Flächen 25 können die Form langgestreckter Trag-Hülsen annehmen, wie am besten in Fig. 1B dargestellt ist. Die Trag-Flächen und die Trag-Halterungen können auch die Form offener Kanäle annehmen, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Jede der Tragflächen 25 nimmt ein Ende 21A des elastischen Elements 21 auf. Die Trag-Strukturen 24 drehen sich ansprechend auf das Biegen des elastischen Elements 21 bezüglich des Trag-Halters 22. Schutzmanschetten 25B, die in Fig. 1B dargestellt sind, können sich seitlich der Trag- Struktur 24 erstrecken und die Teile des elastischen Elements 21 bedecken, die in die Trag-Flächen 25 eingreifen können, um das Eindringen von Staub oder Schmutz zu verhindern, wodurch die Reibung zwischen den Trag-Hülsen 25 und dem elastischen Element 21 vergrößert werden kann.
Zu Fig. 1 zurückkehrend sei bemerkt, daß eine Schwingungsquelle 23 in der Art eines Motors oder einer Turbine in Verbindung mit dem elastischen Element 21 gesetzt werden kann. Das elastische Element biegt sich ansprechend auf die Schwingung, die durch die Schwingungsquelle 23 auf es übertragen wird. Änderungen der auf das elastische Element 21 einwirkenden Last 23 bewirken, daß das elastische Element 21 an verschiedenen Positionen entlang den Enden 21A des elastischen Elements 21 gegen seinen Trag-Halter 22 drückt. Wenn die auf das elastische Element 21 einwirkende Last 23 eine abwärts gerichtete Kraft ausübt und sich das elastische Element 21 ansprechend auf diese Last 23 nach unten biegt, vergrößert sich die Länge des Mittelabschnitts 21B des elastischen Elements 21 zwischen den entgegengesetzten Trag-Strukturen 24 über jede Abmessung hinaus, die ausschließlich durch thermische Expansion und Kontraktion hervorgerufen wird. Die Länge des Mittelabschnitts 21B nimmt dementsprechend ab, wenn die mit der Last 23 verbundene abwärts gerichtete Kraft verringert wird, und das elastische Element 21 biegt sich ansprechend darauf nach oben.
Änderungen der auf das elastische Element 21 ausgeübten Last 23 bewirken auch, daß das elastische Element 21 unter verschiedenen Winkeln bezüglich des Halters 22 gegen diesen drückt. Es wurde herausgefunden, daß für die Zwecke der Erfindung ein Eingriffswinkel A (siehe Fig. 1) innerhalb des Bereichs von etwa 0 Grad bis etwa 90 Grad (und aller darin enthaltenen Bereiche) eine wirksame Isolation einer in Verbindung mit dem elastischen Element stehenden Schwingungsquelle liefert. Wenn eine Last 23 eine abwärts gerichtete Kraft auf das elastische Element 21 ausübt und sich das elastische Element 21 ansprechend darauf nach unten biegt, ändert sich die auf den Halter 22 ausgeübte Kraft von einer vertikal orientierten zu einer zunehmend horizontal orientierten, nach außen gerichteten Kraft.
Eine leichte Gleitbewegung des elastischen Elements 21 bezüglich der Trag-Flächen 25 ansprechend auf die Schwingung der Quelle 23 minimiert die Übertragung von Energie von der Schwingungsquelle 23 auf den Trag-Halter 22 durch das elastische Element 21. Vorteilhafterweise werden die Elemente des Schwingungsisolators so ausgewählt, daß die Reibung zwischen dem elastischen Element 21 und den Trag-Flächen 25 minimiert wird, wenn sich das elastische Element 21 ansprechend auf das Biegen des elastischen Elements 21 gegen die Trag-Flächen 25 bewegt. Bei manchen Schwingungsisolatoren kann das elastische Element 21 unter idealen, im wesentlichen reibungsfreien Bedingungen in die Trag-Fläche 25 eingreifen, was zu einer sehr wirksamen Schwingungsisolation führt. Wenn das elastische Element 21 unter nicht idealen Bedingungen in die Trag- Flächen 25 eingreift, können entsprechend stärkere Schwingungen von der Schwingungsquelle über das elastische Element, 21 auf die Trag-Flächen 25 und den Trag-Halter 22 übertragen werden. Die Übertragung dieser Schwingungen kann durch Bereitstellen eines stoßabsorbierenden Abstandshalters 25A aus Gummi oder aus einem anderen geeigneten Material zwischen der Trag-Hülse 25 und der Trag-Halterung 26 verringert werden, wie in den Fig. 1A und 1B dargestellt ist. Stoßabsorbierende Materialien können auch zwischen der Trag-Struktur und dem Trag-Halter eingefügt werden (in der Zeichnung nicht dargestellt), um die Schwingungsübertragung zu verringern, die sich aus dem nicht idealen Eingreifendes elastischen Elements 21 in die Trag-Flächen 25 ergibt.
Zum Minimieren der Reibung zwischen dem elastischen Element 21 und den Trag-Flächen 25 kann zwischen der Außenfläche der Enden 21A des elastischen Elements 21 und der Innenfläche der Trag-Hülsen 25 oder Kanälen eine reibungsbeständige Grenzfläche bereitgestellt werden. Dies kann erreicht werden, indem die Außenfläche der Enden 21A und bzw. oder die Innenfläche der Hülsen 25 mit Materialien und Oberflächenbehandlungen versehen werden, die Fluoropolymere und hochpolierte Metalle einschließen, jedoch nicht auf diese beschränkt sind, so daß diese Elemente leicht zueinander gleiten Alternativ oder zusätzlich zu den Vorstehend erwähnten können Schmiermittel oder ein Strom von Luft oder eines anderen Gases zwischen den Enden 21A des elastischen Elements und den Trag- Flächen 25 angeordnet werden, um die Reibung zwischen ihnen zu verringern.
Das elastische Element. 21 kann aus jedem geeigneten Material einschließlich Metall, Elastomeren und Verbundmaterialien bestehen, die ermöglichen, daß es ansprechend auf Änderungen der einwirkenden Last ausgelenkt wird und im wesentlichen in seine ursprüngliche Position zurückkehrt, wenn die ursprüngliche Last wiederhergestellt wird. Wenn die ausgeübte Kraft in erster Linie innerhalb einer einzigen Ebene in. Vorwärts- und in Rückwärtsrichtung ausgeübt wird, ist es nicht erforderlich, daß sich das elastische Element in einer Vielzahl verschiedener Richtungen biegen kann, solange es sich ansprechend auf die ausgeübte Kraft in die Richtung bzw. die Richtungen biegen kann. Das elastische Element sollte so ausgewählt werden, daß es eine statische Auslenkung aufweist, die für die angenommene Last geeignet ist, wobei eine größere statische Auslenkung erforderlich ist, um niederfrequente Schwingungen zu isolieren. Der Schwingungsisolator gemäß der vorliegenden. Erfindung ist zu einer wirksamen Isolation von Frequenzen von lediglich 1 Hz oder darunter in der Lage, falls ein elastisches Element mit einer ausreichend hohen statischen Auslenkung verwendet wird.
Die elastischen Elemente können einheitliche Elemente mit einer zusammenhängenden Konstruktion sein, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die elastischen Elemente 21 können einen hohlen oder vollen Querschnitt mit einer geeigneten Form oder Abmessung aufweisen und massive Stangen, Hohlrohre oder I- Träger (in den Fig. 3 und 3A dargestellt) einschließen, sie sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Es kann auch zusammengesetzte Elemente. 30 geben, die ein Bündel zusammenhängender elastischer Untereinheiten 31 aufweisen, welche durch ein oder mehrere Haltebänder 32 zusammengehalten werden, die an vorbestimmten Abständen entlang dem zusammengesetzten Element 30 angeordnet sind, wie in Fig. 2 dargestellt ist. In Fig. 2A ist eine einzige Untereinheit 31 des zusammengesetzten Elements 30 aus Fig. 2 dargestellt. Wie bei den einheitlichen elastischen Elementen 21 können die zusammengesetzten Elemente 30 und ihre Untereinheiten 31 einen höhlen oder vollen Querschnitt mit einer geeigneten Form oder Abmessung, wie beispielsweise den in Fig. 2B dargestellten Querschnitt, aufweisen.
Das elastische Element kann auch ein Kombinationselement 35 sein, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Das Kombinationselement kann eine zentrale Plattform 36 aufweisen, die zum Aufnehmen der angenommenen Last bemessen ist. Die Plattform 36 hat entgegengesetzte Seiten, wobei mindestens ein elastisches Element 37 in Verbindung mit jeder Seite der Plattform 36 steht. Die elastischen Elemente 37 können mit der Plattform 36 integriert ausgebildet sein, oder sie können getrennte Elemente sein, die durch geeignete Verbinder (in der Zeichnung nicht dargestellt) an der Plattform angebracht sind. Die Elastizität der Plattform 36 kann von derjenigen, der elastischen Elemente 37 abweichen, sofern die elastischen Elemente. 37 die vorstehend beschriebenen Eigenschaften aufweisen. Bohrungen 38 können in der Plattform 36 bereitgestellt sein, um die Schwingungsquelle anzubringen.
Die Trag-Struktur 24 kann jeden geeigneten Aufbau und jede geeignete Zusammensetzung aufweisen, wodurch es ermöglicht wird, daß ein elastisches Element 21 über einen breiten Bereich von Eingriffswinkeln A in die Trag-Flächen 24 eingreift, während die Reibung zwischen dem elastischen Element 21 und den Trag-Flächen 25 minimiert wird. In den Fig. 3 und 3A ist ein Schwingungsisolator 40 dargestellt, der einen Trag-Halter 41 aufweist, wobei Trag-Strukturen 42 Kerbrad- Kugellager aufweisen, die durch einen Drehstift 44 drehbar am Trag-Halter 41 angebracht sind. Die Enden 43A des elastischen Elements 43 werden vom mit Rillen versehenen Abschnitt der Kugellager gehalten. Die Kugellager drehen sich ansprechend auf das Biegen des elastischen Elements 43. Das Ende 43A des elastischen Elements 43 kann mit einem Anschlag 45 versehen sein, um die Längsbewegung des Endes 43A zur Trag-Struktur 44 zu begrenzen.
In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform einer Trag-Struktur 46 dargestellt, die durch einen Drehstift, 47 drehbar an einem Trag-Halter angebracht sein kann. Die Trag- Struktur 46 weist ein Kugellager 48 auf, auf dem sich eine Welle 49 drehen kann. Die Welle 49 ist mit einer Hülse 50 verbunden, die das Ende 51 eines elastischen Elements aufnehmen kann. Die Hülse 50 kann das elastische Element 51 an einer gewünschten Position bezüglich der Trag-Struktur 46 halten, sie ist jedoch nicht in der Lage, einen erheblichen Reibungseingriff des elastischen Elements bereitzustellen.
Falls geeignete reibungsbeständige Materialien und bzw. oder Schmiermittel verwendet werden, kann eine ausreichende Schwingungsisolation unter Verwendung einer Trag-Struktur 110 erreicht werden, die fest mit dem Trag-Halter 116 verbunden ist, wie in Fig. 13 dargestellt ist. Das elastische Element gleitet bezüglich der innerhalb der festen Trag-Struktur 110 bereitgestellten Trag-Hülse 120.
Eine wirksame Schwingungsisolation kann in einer Vorrichtung erreicht werden, die ein einziges elastisches Element aufweist, das in Verbindung mit den Schwingungsquellen steht. Vorzugsweise wird die Schwingungsquelle jedoch in Verbindung mit mehreren beabstandeten elastischen Elementen angeordnet, die jeweils von einem Trag-Halter gehalten werden, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Das Schwingungsisoliersystem 55 weist einen Trag-Halter 41 auf, wobei die Trag-Flächen 42 der Trag-Struktur Rillenräder- Kugellager aufweisen, die drehbar am Trag-Halter 41 angebracht sind. Die Enden 43A des elastischen Elements 43 werden von dem mit Rillen versehenen Abschnitt der Kugellager gehalten. Das System 55, bei dem das elastische Element 43 die Form eines I-Trägers annimmt, ist zur Verwendung mit, großen Lasten besonders geeignet. Es sollte eine ausreichende Anzahl elastischer Elemente 43 verwendet werden, so daß keines von ihnen über seine Elastizitätsgrenze beansprucht wird, so daß sie alle gewöhnlich zu ihren jeweiligen ursprünglichen unbelasteten Positionen zurückkehren, wenn die einwirkende Last fortgenommen wird. Die mehreren elastomeren Halter bei einem solchem System können horizontal angeordnet werden, wie in Fig. 5 dargestellt ist, oder vertikal angeordnet werden, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Andere Anordnungen der elastischen Elemente als die hier dargestellten (beispielsweise eine horizontale Anordnung von elastischen Elementen, wobei die Elemente quer zueinander orientiert sind) liegen auch innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung.
Die Enden der elastischen Elemente müssen an jedem Ende in der gleichen Weise gehalten werden. Fig. 7 zeigt beispielsweise einen Schwingungsisolator 60, bei dem der Trag- Halter 61 einen Stift 62 aufweist der sich im wesentlichen horizontal zum Trag-Halter 61 erstreckt. Eine Bohrung 63 ist quer durch ein Ende 64A des elastischen Elements 64 verlaufend ausgebildet, und es kann der Stift 62 in ihr aufgenommen werden. Das andere Ende 64B des elastischen Elements 64 kann beispielsweise von der in Fig. 1 dargestellten drehbar verbundenen Trag-Struktur 65 gehalten werden. Das elastische Element 64 kann sich ansprechend auf die Schwingung der in Verbindung mit dem elastischen Element 64 stehenden Quelle 67 quer entlang dem Stift 62 bewegen.
Der Frequenzgang des Schwingungsisolators gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Ändern der Eigenschaften des elastischen Elements geändert werden.
Auf diese Weise kann der Isolator so abgestimmt werden, daß er wirksam auf die Frequenz der. Quelle anspricht. Das Abstimmen kann erreicht werden, indem mehrere elastische Elemente mit unterschiedlichen Elastizitäten bereitgestellt werden und eines oder mehrere der elastischen Elemente ausgewählt werden, die eine statische Auslenkung aufweisen, die für die angenommene Schwingungsfrequenz der Quelle geeignet ist.
Die Vorrichtung kann auch durch Ändern der Zugspannung eines einzigen elastischen Elements so abgestimmt werden, daß sie auf eine bestimmte Frequenz der Quelle anspricht. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem eine Feder 75 in Verbindung mit einem Ende 71A des elastischen Elements 71 außerhalb der Trag-Struktur 80 bereitgestellt wird, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Das innere Ende 75A der Feder steht in Verbindung mit der Trag-Hülse 79. Das äußere Ende 75B der Feder steht in Verbindung mit einer beweglichen Zugspannungsausübungsmutter oder einer entsprechenden Struktur 73, die in der Lage ist, eine veränderliche Kraft auf das äußere Ende 75B der Feder entgegengesetzt zur von der Feder 75 ausgeübten Zugkraft auszuüben. Die Zugspannungsausübungsmutter 73 kann durch eine Gegenmutter 72 an einer gewünschten Position befestigt werden. Durch Festziehen der Mütter 73 (also indem sie zur Schwingungsquelle 70 hin bewegt wird) wird die Feder 75 zusammengedrückt. Hierdurch wird die wirksame statische Auslenkung des elastischen Elements 71 verringert, weil eine auf den Mittelabschnitt 71B des elastischen Elements 71 wirkende Schwingungsquelle 70 die Kraft überwinden muß, die von der zusammengedrückten Feder 75 auf die Trag-Hülse 79 ausgeübt wird, um das elastische Element 71 zu biegen. Demgemäß wäre eine stärkere Schwingungsquelle erforderlich, um das Biegen eines in Verbindung mit einer zusammengedrückten Feder stehenden elastischen Elements zu bewirken, als erforderlich ist, um das Biegen eines in Verbindung mit einer nicht zusammengedrückten Feder stehenden elastischen Elements (oder eines elastischen Elements, das gar keine Feder aufweist) zu bewirken. Wenngleich dieses Abstimmungsverfahren ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zum Anpassen des Ansprechens eines Schwingungsisolators und insbesondere ein Verfahren, das geeignet ist, um einen bestehenden. Schwingungsisolator rückwirkend anzupassen, darstellt, kann dadurch die Wirksamkeit des Ansprechens der Schwingungsisolation verringert werden, indem die Reibung zwischen dem elastischen Element und seiner Trag-Fläche vergrößert wird.

AUSFÜHRUNGSFORMEN

Das Abstimmen kann auch erreicht werden, indem eine Lager- bzw. Trag-Fläche bereitgestellt wird, bei der die Lager- bzw. Trag-Strukturen einstellbar zueinander bewegt werden können. Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Trag-Struktur 85 an ihrem Trag-Halter 84 einstellbar beweglich ist. Dies kann erreicht werden, indem die Trag-Struktur 85 mit einem Träger 86 versehen wird, der einen Schlitz oder eine Bohrung 87 definiert. Der Lager- bzw. Trag-Halter 84 kann mehrere entsprechende Schlitze oder Bohrungen 89 definieren, die jeweils seitlich in einem Abstand von einem benachbarten Schlitz oder einer benachbarten Bohrung stehen. Die Trag-Struktur 85 kann durch Ausrichten der Schlitze 87 des Trägers 86 in einer gewünschten Position bezüglich eines Schlitzes 89 des Trag-Halters 84 an diesem positioniert werden. Die Trag-Struktur 85 und der Trag-Halter 84 können durch Einführen eines Stifts oder einer anderen geeigneten Befestigungseinrichtung 88 durch die jeweiligen Schlitze 87, 89 an einer gewünschten Position befestigt werden. Fig. 9A zeigt eine Einzelteil-End-Schnittansicht der Trag-Struktur aus Fig. 9.
Trag-Strukturen des in Fig. 13 dargestellten Typs können auch zusammen mit einem Trag-Halter 116 verwendet werden, der mehrere seitlich beabstandete Vertiefungen 114 (von denen nur eine in der Zeichnung dargestellt ist) aufweist. Die Trag-Struktur 110 ist in eine Vertiefung 114 eingeführt, die in einem gewünschten Abstand angeordnet ist, um eine entgegengesetzte Trag-Struktur zu bilden.
Gemäß einer in den Fig. 10 und 11 dargestellten anderen Ausführungsform der Erfindung 90 wird ein zweiteiliger Trag-Halter 91 verwendet. Eine Trag-Struktur 92 ist an jedem Teil des Halters 91 ausgebildet. Der rechte Trag-Halter 91A kann bezüglich des linken. Trag-Halteelement 91B einstellbar beweglich sein, wie durch die Pfeile dargestellt ist. Die Teile des Trag-Halters 91 können, beispielsweise durch Bolzen oder andere Befestigungseinrichtungen, die durch Bohrungen 92A, 92B eingeführt werden, in einer gewünschten Position befestigt werden.
Vorzugsweise kann der Trag-Halter-Rahmen 91 mit einer mechanischen Vorrichtung zum Bewegen der Teile des. Halte- Rahmens 91A, 91B versehen sein, wie in Fig. 11 dargestellt ist. Die Vorrichtung kann die Form eines Antriebsmotors und, eines Schneckenantriebs 94 annehmen, die sich zwischen der linken Seite 91A und der rechten Seite 915 des Rahmens 91 erstrecken, wie in Fig. 11 in Durchsicht dargestellt ist. Fig. 11A ist eine detaillierte Ansicht des Antriebsmotors und des Schneckenantriebs 94. Der Motor 95 ist durch Befestigungseinrichtungen 95A an der linken Seite 91B befestigt, und ein Antriebsblock 96 ist durch Befestigungseinrichtungen 96A an der rechten Seite, 91A befestigt. Der Antriebsblock 96 weist eine Gewindebohrung in Verbindung mit einem Schneckenantrieb 97 auf, der sich vom Motor 95 zu einem Führungsrollen-Halter 98 erstreckt, der durch Befestigungseinrichtungen 98A mit der rechten Seite 91A verbünden ist. Der Motor 95 bewirkt, daß sich der Schneckenantrieb 97 dreht, wodurch die rechte Seite 91A des Trag-Halters 91 lateral bezüglich der linken Seite 91B bewegt wird. Der Motor 95 kann manuell oder durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Sensor, der in Verbindung mit der Last steht, gesteuert werden. Alternativ kann die Vorrichtung die Form eines in der Zeichnung nicht dargestellten hydraulischen oder pneumatischen Zylinders und Kolbens annehmen, die sich zwischen der linken und der rechten Rahmenseite erstrecken.
Der Schwingungsisolator gemäß der Vorliegenden Erfindung kann einen Zentriermechanismus zum Unterstützen der Positionierung der Last am elastischen Element aufweisen. Wie in Fig. 12 dargestellt ist, kann der Zentriermechanismus 101 am Schwingungsisolator 100 die die Form von Federn 102 annehmen, deren erstes. Ende 102A innerhalb des Trag-Halter-Punkts 104 mit dem elastischen Element 103 verbunden ist und deren zweites Ende 102B neben der Schwingungsquelle. 10'5 liegt. Die Federn 102 neigen dazu, die Last 105 zur Mitte des elastischen Elements 103 zu drängen, wodurch verhindert wird, daß sich die Schwingungsquelle 105 zu einer der Seiten des elastischen Elements 103 bewegt, wenn sie schwingt.
Wenngleich eine spezifische Ausführungsform der Erfindung hier detailliert beschrieben, wurde sei bemerkt, daß von Fachleuten Abänderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der anliegenden Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Schwingungsisoliervorrichtung, aufweisend:

einen Trag-Halter (84; 91) mit linksseitigen und rechtsseitigen Halte-Elementen (86; 91B, 91A),

eine erste Trag-Fläche (85; 92), die an dem linksseitigen Halte-Element (86; 91B) des Trag--Halters angebracht, ist,

eine zweite Trag-Fläche (85; 92), die an dem rechtsseitigen Halte-Element (86, 91A) des Trag-Halters angebracht ist, und

ein elastisches Element (21) mit einem Mittelabschnitt (21B) und gegenüberliegenden Endabschnitten (21A), das sich aufgrund von Änderungen einer auf seinen Mittelabschnitt einwirkenden Last von einer ursprünglichen Position zur Einnahme einer mehr oder weniger gebogenen Position biegen kann, bei einem von seinen entsprechenden Enden entfernten Abstand an der ersten und der zweiten Trag-Fläche angreift und mit den Trag-Flächen so zusammenwirkt, daß es aufgrund einer Schwingung der Last in Verbindung mit dem elastischen Element mit einer vorbestimmten Frequenz schwingen kann,

dadurch gekennzeichnet, daß

das linksseitige und das rechtsseitige Halte-Element (86; 91A, 91B) einstellbar zueinander bewegbar sind, wodurch eine Bewegung des linsseitigen und des rechtsseitigen Halte- Elements (91A, 91B) relativ zueinander eine Änderung dei Frequenz, mit der das elastische Element (21) auf eine Schwingung der Last (70) antwortet, bewirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Trag-Halter (84) einen Trag-Halter-Rahmen (82) mit daran justierbar beweglich befestigten linksseitigen und rechtsseitigen. Halte-Elementen (86) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Trag-Halter (91) einen zweiteiligen Trag-Halter-Rahmen (91B; 91A) aufweist, dessen beide Teile entsprechenderweise das linksseitige Halte-Element (91B) und das rechtsseitige Halte-Element (91A) bilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, aufweisend: eine Einrichtung (94), um das rechtsseitige Halteelement (91A) des Trag-Halters (91) sich in Querrichtung relativ zum linksseitigen Halte-Element (91B) des Trag-Halters (91) bewegen zu lassen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die genannte Einrichtung (94) einen Antriebsmotor mit zwischen dem rechtsseitigen und dem linksseitigen Halte-Element (91B, 91A) des Trag-Halters (91) verlaufendem Schraubenantrieb aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die genannte Einrichtung (94) eine Druckquelle und einen Kolben aufweist, der zwischen dem linksseitigen und dem rechtsseitigen Halte-Element, (91B, 91A) des Trag-Halters verläuft.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend: einen Mechanismus (101) zum Zentrieren der Last (70; 105) auf dem elastischen Element (21; 103).

8. Verfahren zum Isolieren einer oszillierenden Last von ihrer Umgebung, mit folgenden Schritten:

Vorsehen eines ersten Trag-Halters (84, 86; 91A) mit einer Trag-Fläche (85; 92) zum Angriff an einem elastischen Element (71),

Vorsehen eines zweiten Trag-Halters (84, 86; 91B) mit einer zweiten Trag-Fläche (85; 92) zum Angriff an dem elastischen Element,

Auswählen des genannten elastischen Elements (71), so daß es sich aufgrund einer auf seinen Mittelabschnitt einwirkenden Last (70) von einer ursprünglichen Position zur Einnahme einer mehr oder weniger gebogenen Position biegen kann,

Anordnen des elastischen Elements (71) auf den Trag-Haltern mit seinem Mittelabschnitt zwischen den Trag-Flächen (85; 92) verlaufend und seinen Enden in Längsrichtung über die Trag-Flächen (85; 92) hinaus verlaufend, und

Bewirken; daß das elastische Element (71) an den Trag- Flächen (85; 92) bei einem von seinen entsprechenden Enden einwärts liegenden Abstand angreift,

gekennzeichnet durch

Vorsehen eines Mechanismus (87-89, 92A, 92B; 94) zum Einstellen der Positionen der ersten und der zweiten Trag- Flächen (85; 92) relativ zueinander zum Ändern der Frequenz, mit der das elastische Element (71) auf Schwingungen der Last in Verbindung mit dem elastischen Element (71) anspricht, und Verwenden des genannten Mechanismus zum Ändern der Frequenz.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt zur Verwendung des Mechanismus (92A, 92B, 94) zum Andern der Frequenz beinhaltet:

Bewegen des ersten und des zweiten Trag-Halters (91A, 91B) relativ zueinander.

10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt zur Verwendung des Mechanismus (87-89) zum Andern der Frequenz beinhaltet:

Querbewegen der ersten und/oder der zweiten Trag-Fläche (85) bezüglich ihres entsprechenden Trag-Halters (84).

11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt zur Verwendung des genannten Mechanismus zum Ändern der Frequenz außerdem aufweist:

Ändern der Spannung des elastischen Elements (71).