專利名稱：振動適配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及振動機領(lǐng)域，具體涉及用于振動處理設(shè)備的多頻適配器。
背景技術(shù)：
多年以來，眾所周知振動機可用于各種用途，包括結(jié)塊粉末和膠粘材料的篩選、混凝土混合料和粉末的壓實、土壤和瀝青的夯實、鑄模和鑄件的落砂、粉末的壓碎、碾磨和混合、形狀復(fù)雜的鑄件的去毛刺和精整、以及料斗的激活。這樣的機器還可以有多種應(yīng)用領(lǐng)域，包括建筑業(yè)、建筑材料制造業(yè)、原材料處理、礦業(yè)、冶金、機械工程、鑄造業(yè)、陶瓷和粉末加工、食品工業(yè)、藥物和化學。
可采用各種類型的不平衡振動器單元來驅(qū)動所述振動機和裝置，所述單元利用了轉(zhuǎn)軸以及固定其上的偏重塊。具體地說，通常需要利用支承在“軟”彈性安裝件上的不平衡振動電動機或帶有外驅(qū)動電機的振動器來驅(qū)動各種振動機。這些過調(diào)(over-tuned)機器的固有頻率基本上小于對其加以驅(qū)動的振動器單元的受迫振動頻率，所述振動器單元無需調(diào)整或調(diào)諧。這些振動器單元是作為一種“預(yù)制”的可更換組件在市場上供應(yīng)的，因而其使用和服務(wù)簡單，并且相對便宜和方便。
然而，眾所周知，過調(diào)機器所需的激振力必須非常大，從而導(dǎo)致很大的軸承損耗和能量浪費。對很多應(yīng)用場合而言，另一個不利之處是，這些機器需要多頻波，而不是由一不平衡振動器產(chǎn)生的單頻正弦波。這些應(yīng)用場合包括振動器的壓實、結(jié)晶處理、篩選、研磨、混合等，它們需要很多以不同頻率和幅度的諧振，例如授予Carter的美國專利第4,891,190號和授予Musschoot的美國專利第4,859,070號所述。
還已知有這樣一種振動機，其中的不平衡振動器單元具有一附加的重塊，它通過彈性約束連接于振動裝置，從而可以在不變的單頻激振力的作用下提供調(diào)諧的振動和加大振動裝置的振動幅度。此類不平衡振動器單元可用于“圓筒安裝的振動給料機”，如發(fā)表在1992年的General Kinematics Corportion會刊No.580-A第7頁上的題為“用于低成本鑄造的振動處理設(shè)備”一文中所述。與類似的非調(diào)諧型機器相比，此類振動機無疑可以節(jié)省能量。然而，機器的工作模式對載荷敏感，因此，若工作載荷變化，則可能需要進行調(diào)諧。這些機器的另一個缺點是，需要為工作單元提供一個單頻運動，如上所述，這樣做有其先天缺陷。
還已知有另一種類型的振動機，它采用了這樣一個工作單元，該工作單元是由彈性安裝件、帶有一固定連接的不平衡振動器的沖擊構(gòu)件、以及設(shè)置在沖擊構(gòu)件和工作單元之間的多個彈性剪切元件和緩沖器來支承的。不平衡振動器的諧振力可激勵沖擊構(gòu)件，帶有彈性緩沖器的沖擊構(gòu)件的反復(fù)碰撞可將該諧振力轉(zhuǎn)變?yōu)槎囝l力。該多頻力被傳遞至振動機的工作單元。
在蘇聯(lián)專利1821370中，結(jié)合用于混凝土混合料之鑄型壓實的振動-沖擊工作臺描述了這樣一種類型的振動器單元。此類多頻振動機有很多優(yōu)點，包括可以獲得比過調(diào)類機器更佳的波形、更高的工作效率以及更加節(jié)省能量。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用如該蘇聯(lián)專利中所述的多頻機器可將驅(qū)動所需的能量減少75％。另外，此類機器成本大約是上述過調(diào)型振動機的一半。
然而，此類振動機有這樣一個特征，即，與沖擊構(gòu)件相關(guān)的彈性剪切元件的溫度不太穩(wěn)定，這樣可能會導(dǎo)致這些元件或整個機器失效。另一個缺點是，由于沖擊構(gòu)件相對于工作單元呈橢圓形軌跡，對緩沖器表面的沖擊軌跡偏斜，所以使緩沖器的表面被快速的不規(guī)則磨損。這兩個缺陷導(dǎo)致需要熟練人員對機器進行必要的頻率調(diào)整或調(diào)諧。調(diào)諧工作是非常耗費勞力的，并且需要專門的設(shè)備。
在AEG Actiengesellchaft公司出版的名為“振動器的驅(qū)動裝置、料斗排料裝置和滑道裝置”的產(chǎn)品目錄的第14-15頁上的題為“振動和焊接技術(shù)”(“Vibrations und Schweisstechnik”)一文中描述了包含電磁振動器和專用適配器的沖擊振動器單元。這樣的振動器單元借助直接作用的電磁振動器對料斗壁進行沖擊。作為分開的另一單元的適配器包括若干個橡膠元件和一沖擊螺栓，它們可以將振動力和單向的沖擊脈沖傳遞給料斗壁，從而激活物料流動。
這種振動驅(qū)動單元的缺點包括其功率小于0.5kW以及沒有垂直于沖擊方向的分力。這兩個缺陷在電磁激勵中是固有的。
發(fā)明概要本發(fā)明的目的在于，在標準的離心單頻激振器的基礎(chǔ)上，提供一種用于振動處理設(shè)備的多頻適配器。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種振動器驅(qū)動裝置，它可產(chǎn)生沿不同方向、具有預(yù)定波形和不同預(yù)定幅度的激振力。
具體地說，本發(fā)明的目的在于，提供一種多頻振動適配器，其特征是通過加快對物料和物體的振動處理而提高產(chǎn)量；可產(chǎn)生連續(xù)或離散的寬頻譜振動，從而確保對特定的介質(zhì)和被處理物品的作用效果最佳。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種能對多頻譜轉(zhuǎn)換提供單一頻率的多頻適配器，其特征是可以減小軸承內(nèi)的能量損耗，利用共振現(xiàn)象減小所需的激振力和驅(qū)動能量。
還應(yīng)該了解的是，本發(fā)明的適配器無須對振動機的設(shè)計作很大變動。
因此，根據(jù)本發(fā)明的一個較佳實施例，一種用于對可振動工作單元提供多頻振蕩的整體式振動適配器裝置包括一與工作單元相關(guān)連因而與其有力傳遞關(guān)系的工作構(gòu)件；用于產(chǎn)生單頻正弦振動的離心振動裝置；布置成可接收來自振動裝置的單頻正弦振動的剛性沖擊裝置；以及用于安裝剛性沖擊裝置的彈性安裝裝置，該裝置可相對于工作構(gòu)件傳遞運動，并且它在所述振動裝置動作時起作用，將振動力傳遞給工作構(gòu)件而導(dǎo)致其進行多頻振蕩，進而使工作單元發(fā)生多頻振蕩。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個較佳實施例，剛性沖擊裝置包括一基本為平面的剛性沖擊部分，適配器裝置還包括彈性緩沖裝置，彈性安裝裝置包括用于安裝剛性沖擊裝置的裝置，從而使剛性沖擊裝置的平面剛性沖擊部分與工作構(gòu)件彼此間隔，緩沖裝置布置在工作構(gòu)件與平面剛性沖擊部分之間，從而將振蕩力從沖擊裝置傳遞至工作構(gòu)件。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例，振動裝置通過一剛性殼體連接于沖擊裝置，殼體可以將單頻正弦振動傳遞至沖擊裝置。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例，工作構(gòu)件形成了一剛性基底組件的一部分，該組件具有橫向延伸的壁部分，彈性安裝裝置包括至少一對位于剛性壁部與剛性沖擊裝置之間并將它們連接起來的彈性構(gòu)件，因而可以將沖擊裝置以相對于工作構(gòu)件浮動安裝的方式來支承，從而允許沖擊裝置相對于工作元件向前或向后運動。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例，各彈性構(gòu)件均具有可允許沖擊裝置進行預(yù)定振動的預(yù)定剛度，適配器裝置還具有用來防止彈性構(gòu)件發(fā)生過熱的裝置。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例，當沖擊裝置沿著一具有向前運動分量的方向移動時，它可通過彈性緩沖裝置來沖擊工作構(gòu)件，當沖擊裝置沿著一具有向后運動分量的方向移動時，它可離開工作構(gòu)件，此外，根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例，剛性基底組件還包括一基底部分，它剛性地連接于剛性壁部，并基本平行于工作構(gòu)件，彈性緩沖裝置包括前緩沖裝置，用于防止過熱的裝置包括后彈性緩沖裝置，該后緩沖裝置布置在沖擊裝置與基底部分之間，用于對沖擊裝置的向后運動分量進行彈性的限制。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例，成對的彈性構(gòu)件可以部分地抵抗沖擊裝置的向前和向后的運動分量。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例，彈性構(gòu)件包括預(yù)壓縮的彈性部分，這些預(yù)壓縮部分在基本平行于沖擊裝置的向前和向后運動分量的各剪切平面上的剪切剛度比其正常的剛度小得多。
附圖簡要說明通過下面結(jié)合附圖所作的詳細描述，可以更清楚地了解本發(fā)明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例構(gòu)造而成的一多頻振動適配器的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第二實施例構(gòu)造而成的一多頻振動適配器的前視圖；圖3是圖2所示單元的側(cè)視圖，該單元采用了一外驅(qū)動器；圖4是圖2所示單元的前視圖，該單元采用了一作為內(nèi)驅(qū)動器的振動電動機；圖5是圖2所示多頻適配器單元被部分切除后的前視圖，它采用了若干個彈性剪切元件，其剪切平面垂直于驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)軸線；圖6是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造而成的一多頻適配器被部分切除后的側(cè)視圖，它采用了根據(jù)本發(fā)明又一實施例的若干個彈性緩沖元件；圖7是本發(fā)明之振動器的一基底組件的側(cè)壁與沖擊元件的側(cè)面示意圖，在基底構(gòu)件內(nèi)包含了用于更換和固定各彈性剪切元件的窗口；圖8A-8C是根據(jù)本發(fā)明的另一些實施例形成的彈性緩沖器的平面示意圖；圖9A和9B是彈性緩沖器的剖視圖，在這些緩沖器上安裝有具有不同厚度的附加緩沖器；圖10是一彈性緩沖器的剖視圖，該緩沖器具有一其內(nèi)設(shè)有一附加緩沖器的空腔；圖11是緩沖器的俯視圖，該緩沖器帶有隔離腔，并且在這些腔室內(nèi)設(shè)有附加緩沖器；圖12A-12G是一些振動適配器單元的側(cè)面示意圖，它們具有根據(jù)本發(fā)明其它實施例的各種非預(yù)壓裝置；圖13A-13C是本發(fā)明其它一些實施例的剖視圖，它們采用了無聲鉸鏈和平面橡膠剪切元件；以及圖14A和14B是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造而成的振動器單元的剖視圖，其中，一基底元件和沖擊元件分別具有圓形和橢圓形的截面形狀。
對本發(fā)明的詳細描述現(xiàn)請參見圖1，在該部分剖切正視圖上示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例構(gòu)造而成的一個多頻振動適配器單元，該單元總的標號100表示。單元100是構(gòu)造成用于連接到可振動工作單元的一個部分99，該工作單元可以是例如用于結(jié)塊粉末和膠粘材料的篩選、混凝土混合料和粉末的壓實、土壤和瀝青的夯實、鑄模和鑄件的落砂、粉末的壓碎、碾磨和混合、形狀復(fù)雜的鑄件的去毛刺和精整、以及料斗的激活等用途的任何振動裝置。
振動器單元100具有一總的由標號102表示的多頻適配器組件和一總的由標號103表示的不平衡振動器組件。適配器組件102包括一剛性基底組件104和一剛性沖擊構(gòu)件107。在本發(fā)明中，基底組件104具有一剛性工作構(gòu)件105，有一對凸緣部分106從該基底組件104向下延伸，每個凸緣部分106內(nèi)均形成有一通常為向內(nèi)的缺口106a。
工作構(gòu)件105可借助任何適當?shù)木o固裝置(未圖示)以可進行力傳遞的方式連接于可振動工作單元的部分99，從而可以向其傳遞由適配器單元100產(chǎn)生的激振力。
應(yīng)該注意，在以下結(jié)合圖2-14B描述的本發(fā)明的另一些實施例中，不必再示出一可振動工作單元或其任何一部分，因為它們與本實施例中所述的情況相同或類似。
適配器沖擊構(gòu)件107具有一對端部108，每個端部上形成有一通常為向外的缺口108a。沖擊構(gòu)件107通過一對彈性剪切元件109和110連接于基底組件104，每個剪切元件均位于成對的缺口106a和108a中，它們可以使沖擊構(gòu)件107以大致平行于工作構(gòu)件105的靜止取向懸掛在位于向下延伸的凸緣部106之間的“軟的”或“浮動的”安裝件中。
不平衡振動器組件103包括一偏心安裝在一驅(qū)動軸114上的重塊112。驅(qū)動軸114由軸承116支承而繞其自身軸線118旋轉(zhuǎn)。軸承116可以用任何適當?shù)姆绞桨惭b在一剛性殼體117內(nèi)，該殼體剛性地連接于沖擊構(gòu)件107。應(yīng)該理解，由重塊112和轉(zhuǎn)軸114一起產(chǎn)生的任何振動都被直接傳遞給沖擊構(gòu)件107?？山柚菟?22來連接一附加的偏重塊120，從而增大在轉(zhuǎn)動過程中施加于轉(zhuǎn)軸114的偏心力的幅度。
如本技術(shù)領(lǐng)域眾所周知的那樣，驅(qū)動軸114由一電動機(未圖示)通過一合適的彈性聯(lián)接件(也未圖示)驅(qū)動。還設(shè)置了一位于工作構(gòu)件105和沖擊板107之間的上彈性緩沖器124，用以對工作構(gòu)件105傳遞“向前”或向上的沖擊；位于沖擊板107和基底組件104的凸緣部分106之間的下彈性緩沖器126，用以緩沖工作構(gòu)件105“向后”移動的沖擊，下彈性緩沖器126緊固于基底組件104，并具有一與轉(zhuǎn)軸118正交的對稱軸線128，軸線128基本垂直于工作構(gòu)件105。適配器組件103、基底組件104以及緩沖器124和126的幾何關(guān)系是這樣的，即，沖擊構(gòu)件107位于緩沖器124和126之間，并與之間隔開，在靜止時，上緩沖器124與沖擊構(gòu)件107之間的預(yù)定間隔是“s1”，而下緩沖器126與沖擊構(gòu)件107之間的預(yù)定間隔是“s2”。
熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員應(yīng)該理解，本發(fā)明的適配器單元可以根據(jù)需要采取水平或傾斜的取向。因此，本發(fā)明的該實施例是按照基本水平的取向來描述的，術(shù)語“上”和“下”應(yīng)該理解為僅僅是用于本示例說明。
彈性剪切元件109可以如上所述的那樣預(yù)壓和安裝。在適配器組件102組裝完畢之后，元件109和110沿垂直于軸線118和128方向的預(yù)壓量是在2-30％的范圍內(nèi)。預(yù)壓量在此范圍內(nèi)的彈性剪切元件109和110可以提供能防止沖擊板107在工作過程中松脫所需的壓力。
彈性緩沖器124和126特征是，其正常剛度相對于剪切剛度的比值大于20。這是為了防止當沖擊構(gòu)件107反復(fù)地歪斜碰撞時造成緩沖器松脫以及表面過度磨損而必需的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，彈性緩沖器124和126還可以借助螺栓聯(lián)接或粘接等手段緊固于沖擊構(gòu)件107，這樣也能在工作構(gòu)件105和彈性緩沖器之間形成間隙s1和s2。此外，在沒有層壓的情況下，可以將一個彈性緩沖器連接于基底構(gòu)件，而將另一個彈性緩沖器連接于沖擊構(gòu)件?；蛘?，可允許緩沖器在基底構(gòu)件和沖擊構(gòu)件之間的間隙內(nèi)“浮動”。
工作時，不平衡振動器組件103內(nèi)的振動是由于轉(zhuǎn)軸114以及偏心安裝于其上的重塊112和可選的附加重塊120一起轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的。這樣的轉(zhuǎn)動可以產(chǎn)生在一已知“受迫”頻率下傳遞至殼體117進而是沖擊構(gòu)件107的已知的離心力。如上所述，沖擊構(gòu)件107借助彈性剪切元件109和110懸掛在軟的或浮動的安裝件內(nèi)。因此，當所述的離心力(基本上是單頻正弦激振力)被傳遞至沖擊構(gòu)件107時，它會相對于工作構(gòu)件105經(jīng)歷一個復(fù)雜的角度轉(zhuǎn)換。這將導(dǎo)致沖擊構(gòu)件的軌跡復(fù)雜，并進一步導(dǎo)致沖擊構(gòu)件107與上彈性緩沖器124和下彈性緩沖器126反復(fù)地彈性碰撞，造成工作構(gòu)件105的多頻周期或不規(guī)則激勵。
沖擊構(gòu)件107與上、下緩沖器124和126之間的碰撞時間和力的特性取決于激振和系統(tǒng)的參數(shù)。主要的影響參數(shù)是在振動器組件103內(nèi)產(chǎn)生的離心力的幅度、頻率和轉(zhuǎn)動方向；振動器組件103和沖擊構(gòu)件107的重量和慣性矩；上和下緩沖器124和126以及彈性剪切元件109和110的正常和剪切狀態(tài)下的剛度；間隙s1和s2的大小；以及所有構(gòu)件的相對幾何參數(shù)。
彈性剪切元件109和110以及上、下緩沖器124和126內(nèi)的彈性力可產(chǎn)生一個相應(yīng)的沖擊構(gòu)件107(進而是工作構(gòu)件105)的輸出激振力，它呈一周期性或非周期性的時間函數(shù)，并由于具有反復(fù)的沖擊脈沖疊加在受迫振動頻率的主諧波分量上，故具有多頻率寬頻帶傅立葉頻譜。按照上述參數(shù)，該多頻頻譜可以是離散的或連續(xù)的。在間隙s1和s2非常大或者根本沒有、且緩沖器收到預(yù)壓縮的特定情況下，可以產(chǎn)生強制振動頻率的單頻周期振動。
因此，應(yīng)該理解，只要對振動器組件103進行調(diào)整，就可以針對不同的應(yīng)用場合預(yù)先選定一個最佳的輸出頻譜。雖然可以在最初組裝時對一完全組裝的適配器單元100進行預(yù)調(diào)諧，但通過調(diào)節(jié)離心力的大小，即增大或減小轉(zhuǎn)軸114的重量，并調(diào)整間隙s1和s2，同樣可以提供一個最終的調(diào)諧。通過對適配器單元進行這樣的調(diào)諧，就可以根據(jù)需要提供振動器組件103的最佳激振效果。
例如，在將多頻振動應(yīng)用于精加工時，需要工作構(gòu)件105沿垂直方向作多頻振動，并沿水平方向作單頻振動。垂直振動包含一幅度加大的低頻(例如25Hz)主諧波以及一可導(dǎo)致高達50g的加速峰值的高頻諧波的組合。主頻振動可使工作介質(zhì)與被處理物品一起實現(xiàn)流化和混合。高的加速度和進而高的接觸應(yīng)力加快了完工過程。另外，在傳統(tǒng)的精加工過程中，須用各種頻率來處理不同的零部件。
因為可以通過適當?shù)恼{(diào)諧在由適配器單元100產(chǎn)生的離散或連續(xù)的頻譜內(nèi)的選擇所需的頻率，故采用本發(fā)明就不再需要已有技術(shù)中用于使工作方式最優(yōu)化的頻率轉(zhuǎn)換器?？赏ㄟ^調(diào)整間隙s1和s2來調(diào)節(jié)的垂直振動的動態(tài)增大現(xiàn)象可降低所需的離心力以及軸承的損耗，從而可以提高可靠性，并降低能量消耗。
此外，由于可使系統(tǒng)的溫度穩(wěn)定，所以設(shè)置下緩沖器126可以提高振動器單元的可靠性。
本發(fā)明的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，下彈性緩沖器126的出現(xiàn)可以對上彈性緩沖器124提供一所需的溫度穩(wěn)定性。其原因為由于向后行程的能量被下緩沖器126部分地吸收，可以防止因橡膠內(nèi)周期性的內(nèi)摩擦而導(dǎo)致各彈性剪切元件內(nèi)的溫度升高的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在環(huán)境溫度較高時會加重。
相反，若沒有下彈性緩沖器126，則將會導(dǎo)致彈性剪切元件109和110過熱，進而使它們的剛度減小，造成緩沖器間隙s1增大。緩沖器間隙s1增大將使行程變大，進而導(dǎo)致剪切元件的溫度進一步升高。應(yīng)該理解，在沒有下緩沖器126的情況下，剪切元件109和110在振動器單元使用過程中的周期性自動升溫會導(dǎo)致彈性剪切元件109和110失效，進而使振動適配器單元失效。
在本發(fā)明的所有實施例中，彈性緩沖器124和126可以分別剛性地連接于工作構(gòu)件105和凸緣部分106；它們也可以連接于沖擊構(gòu)件107的適當表面；或者它們可以“浮動”在介于沖擊構(gòu)件107和基底構(gòu)件105以及工作構(gòu)件105之間的間隙內(nèi)。
現(xiàn)請參見圖2和3，其中示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例構(gòu)造而成的一個總的由標號200表示的多頻振動適配器。單元200的總布置和原理大致類似于結(jié)合圖1描述的單元100。因此，與圖1所示單元100對應(yīng)的、單元200的那些部分用與圖1相同的標號表示，并且，除非是為了便于理解該實施例所需要外，在結(jié)合圖2和圖3進行描述時不再贅述。
根據(jù)本發(fā)明，適配器單元200包括一多頻適配器組件，它具有一沖擊框架組件207’和一基底組件204，該兩組件都形成為長方體，沖擊組件207’容納在基底組件204中。適配器單元200緊固于一振動臺291，該振動臺由位于一固定框架293上的彈性橡膠構(gòu)件292支承。驅(qū)動軸114的軸線118和外電動機252的軸線250垂直于軸線128，并平行于緩沖器124的表面254。
在本實施例中，基底組件204包括工作構(gòu)件205、一下基底板258以及將工作構(gòu)件205剛性連接于下基板258的側(cè)連接部259。通常支承在基底組件204內(nèi)的沖擊框架207’包括沖擊構(gòu)件207以及一通過剛性連桿262連接于沖擊構(gòu)件207的下板件260。
彈性剪切元件109和110設(shè)置在沖擊構(gòu)件207與基底框架205的側(cè)壁部分290之間。設(shè)置了角撐件261，以便橫向地約束壁部290、進而是工作構(gòu)件205和下基底板258。工作構(gòu)件205和下基地板258借助位于連接部分259內(nèi)的雙頭螺柱280相互聯(lián)接。較佳的是，所述聯(lián)接件是可調(diào)整的螺紋聯(lián)接件，因而可調(diào)節(jié)沖擊構(gòu)件與上緩沖器124之間的間隙s1以及下緩沖器126與下板件260之間的間隙s2。
上彈性緩沖器124布置在工作構(gòu)件205與沖擊構(gòu)件207之間，下彈性緩沖器126平行于上彈性緩沖器124，并布置在下基地板258與下板件260之間。彈性剪切元件109和110的構(gòu)造類似于單元100(圖1)的相應(yīng)部分，并可以通過基本如圖所示的任何適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)支承在下基地板258與沖擊構(gòu)件207之間，且與這兩者垂直。
在本實施例中，上彈性緩沖器124例如通過工作構(gòu)件205的下表面來連接，而沖擊構(gòu)件207是支承為可在其與上緩沖器124之間限定間隙s1。類似地，下彈性緩沖器126附著于下基地板258，在下緩沖器126與下板件260之間限定了間隙s2。
在工作構(gòu)件205、下板件258、側(cè)連接件259和角撐件261的組裝過程中，是將彈性剪切元件109和110’安裝到位，進而基本如上文所述的那樣將它們壓縮一預(yù)定量。
由圖2和3可以看到，在各側(cè)連接部上最好還設(shè)有分別以標號270和272表示的上、下調(diào)整元件。這些調(diào)整元件可以是例如螺紋件，它們能設(shè)定和調(diào)節(jié)上、下間隙s1和s2。
間隙s1和s2是根據(jù)振動器單元的所需調(diào)諧量，并根據(jù)某些特定的限制條件來預(yù)先選定的。這些限制條件是1.若缺少一個緩沖器，則間隙s1和s2之一必須小于沖擊構(gòu)件207相對于工作構(gòu)件205的振幅；2.間隙s1和s2之和必須小于沖擊構(gòu)件的最大行程，該行程本身取決于彈性剪切元件的強度和允許的預(yù)加熱情況。
在本實施例中，振動器組件203是由一外驅(qū)動源驅(qū)動，例如圖3中所示的外部電動機252。
然而，請參見圖4，其中示出了一適配器組件，它大致類似于以上結(jié)合圖2描述的適配器組件，但是采用了一安裝在沖擊框架207內(nèi)、并剛性緊固于下板件260的內(nèi)部振動電動機352。
應(yīng)該理解，將不平衡振動器如結(jié)合圖2和3描述的那樣布置在框架207內(nèi)以及將振動器電動機352如結(jié)合圖4描述的那樣布置在沖擊框架207’內(nèi)，可以為本發(fā)明的多頻振動器的適配器單元提供一個非常緊湊的設(shè)計，而無需某些相關(guān)的元件。另外，由于本發(fā)明的適配器單元比已有技術(shù)更加緊湊，所以與已有技術(shù)相比，在該系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生附加力矩的趨勢較小，并且單元的重量相對較低。這兩個特性可提高本發(fā)明單元的機械可靠性。
請重新參見圖2-4，彈性剪切元件109和110是平面的橡膠元件，其剪切平面263垂直于緩沖器124的表面254以及沖擊構(gòu)件207的表面256?？刹捎萌鐖D4所示的一些限制構(gòu)件來防止彈性剪切元件109和110移動。
彈性剪切元件109和110被預(yù)壓縮，它們在垂直于其剪切平面方向上的壓縮剛度比剪切剛度大6-300倍。必須對沖擊構(gòu)件207相對于工作構(gòu)件205的水平移動進行限制，以便防止在沖擊構(gòu)件207與緩沖器124和126之間發(fā)生歪斜的碰撞，這種碰撞可能會導(dǎo)致緩沖器強烈的磨損。
一種可以用來組裝如圖2所示實施例的適配器的方法是，在適配器基底構(gòu)件的側(cè)壁上設(shè)置一開口。
具體地說，請參見圖7，從中可以看出，形成為長方體形狀的多頻適配器202在其側(cè)壁290上具有一開口425，以便用來插入彈性剪切元件109。首先，在將沖擊構(gòu)件207安裝到基底構(gòu)件205內(nèi)之前，將剪切元件110如圖所示的那樣插設(shè)到位。接著，當沖擊構(gòu)件207已經(jīng)被插設(shè)到位之后，將剪切元件109嵌入開口425，并且安裝成與沖擊構(gòu)件207相互接觸。隨后，借助任何適當?shù)木o固裝置來將一剛性蓋板構(gòu)件291緊固于側(cè)壁290，從而可在蓋板元件291和沖擊構(gòu)件207之間對剪切元件109進行預(yù)壓縮。設(shè)置如上所述的開口425有助于調(diào)節(jié)剪切元件的預(yù)壓縮程度，進而提高振動單元的質(zhì)量等級。
現(xiàn)請參見圖5和6，其中示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的適配器單元。在這些實施例中，沖擊構(gòu)件是通過圓柱形彈性剪切元件109，109’，110和110’安裝到支承結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述支承單元是由通過撐件239安裝的垂直支承部238所形成的。剪切元件的剪切平面垂直于轉(zhuǎn)軸114的軸線。剪切元件的軸向預(yù)壓縮量是2-30％，并且安裝成與以上結(jié)合圖2和3所述的剪切元件109和110相類似的方式。側(cè)部彈性緩沖器224’和224”位于沖擊構(gòu)件207與工作構(gòu)件105之間，在這兩個構(gòu)件上分別具有正向的或上部的彈性緩沖器124和反向的或向下部的緩沖器126。
這種布置可以使工作單元沿著一具有規(guī)定長短軸比率的橢圓形軌跡振動，從而擴大了振動單元的工作能力。具體地說，對精整和篩選而言，已經(jīng)證明，在采用具有垂直軸線的不平衡振動器的振動機中，橢圓形的軌跡是最佳的，而本實施例顯得特別有用，運行可靠并且加工效率高。此外，工作單元在工作過程中的橢圓形軌跡是可以改變的，可以通過使轉(zhuǎn)軸114逆轉(zhuǎn)而改變振動器的輸送方向來限定主軸e’maj或e”maj。
現(xiàn)請參見圖2，8A，8B和8C，緩沖器124和126內(nèi)可以形成有開口或凹槽。如圖8A所示，緩沖器124和126內(nèi)可以形成有一矩形開口或凹槽125；如圖8B所示，它們可以具有一中心開口或凹槽127；如圖8C所示，它們也可以具有一大致圓形或橢圓形的開口或凹槽129。
應(yīng)該理解，通過設(shè)置形狀和深度各異的凹腔或凹槽，可以為緩沖器124和126提供不同的和變化的剛度，同時，可以減輕沖擊構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)振動或“不平穩(wěn)運轉(zhuǎn)”。更具體地說，“不平穩(wěn)運轉(zhuǎn)”是一種不希望有的、伴隨著平移振動的旋轉(zhuǎn)振動。已經(jīng)知道，不平穩(wěn)運轉(zhuǎn)會降低峰值加速度，從而導(dǎo)致振動不穩(wěn)定并減少振動器裝置的輸出。當如上所述的那樣在上緩沖器127上設(shè)置凹槽或凹腔時，沖擊構(gòu)件將以一種期望的方式與之碰撞，從而可以防止不平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，進而提高該振動裝置的多頻振動輸出的穩(wěn)定性。
現(xiàn)請參見圖9A和9B，在根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例構(gòu)造而成的單元中，可以設(shè)置上緩沖器124的附加緩沖器，它們以標號124a(圖9A)和124b(圖9B)表示，并位于上緩沖器124與工作構(gòu)件205之間。如圖9A所示，附加的緩沖器124a可以比緩沖器124高，從而在附加緩沖器124a的表面124’與工作構(gòu)件205之間限定了一個間隙s3，其中s3＜s1。由于緩沖器回復(fù)力相對于其位移是非線性的，所以這種布置可擴大實際頻譜的帶寬。
或者，如圖9B所示，附加緩沖器124b可以比緩沖器124低，從而在附加緩沖器124b的表面124”與工作構(gòu)件205之間限定了一個間隙s3，其中s3＞s1。
應(yīng)該理解，當沖擊構(gòu)件207在一多頻偏斜振動條件下被激勵時，緩沖器高度的不同將導(dǎo)致沖擊構(gòu)件207與工作構(gòu)件205的碰撞時間也不同。利用高度不同的緩沖器可以使用戶能調(diào)整回復(fù)系統(tǒng)的力-位移曲線，從而在本發(fā)明適配器單元的動態(tài)系統(tǒng)中提供較大的內(nèi)置靈活性。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員應(yīng)該理解，這個力-位移曲線是緩沖器所施加的回復(fù)力相對于工作構(gòu)件與沖擊構(gòu)件相對位移量的曲線圖，并且是可通過本發(fā)明實現(xiàn)的非線性振蕩系統(tǒng)的重要特征。
另外，可按照所設(shè)置的附加緩沖器的數(shù)量、位置、剛度和相對高度來得到所需輸出頻率的頻譜。諸如這些附加緩沖器可以設(shè)置在任何緩沖器上，無論是上或下緩沖器，或者是圖5和6所示的側(cè)緩沖器都行。
現(xiàn)請參見圖10和11，根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，還可以在上緩沖器124的凹腔或凹槽224內(nèi)設(shè)置一個或多個附加緩沖器124c、124c’和124c”。凹腔224可以是如圖8A-8C中所示的任何一個凹腔或凹槽。這些附加緩沖器的形狀最好是對應(yīng)于適當凹腔或凹槽的形狀，但在其與緩沖器124之間可有一側(cè)間隙255，或者相對于緩沖器124可有一預(yù)定的高度差。如以上結(jié)合圖9A和9B所述，這些形狀上的差別可以在沖擊構(gòu)件207與工作構(gòu)件205之間產(chǎn)生一個對碰撞特性的已知調(diào)節(jié)。
請總的參見圖12A-14，其特殊之處還在于，采用了各種非預(yù)壓縮的彈性裝置在相對于工作構(gòu)件405運動時對沖擊構(gòu)件進行彈性支承，這些彈性裝置的剛度特性類似于上述的彈性剪切裝置109和110。
因此，如圖12A所示，可以借助將沖擊構(gòu)件407的一側(cè)402連接于工作構(gòu)件405的平行片簧400來形成一個彈性支承系統(tǒng)?；蛘撸鐖D12B所示，可以設(shè)置平行片簧將沖擊構(gòu)件407的兩側(cè)402和404連接于工作構(gòu)件405。
或者，可以采用如圖12C、12D、12E、12F和12G所示的無聲擋臂或扭臂來作為彈性元件412，它們可以單獨使用，或與其它彈性裝置組合使用。
為了給彈性裝置提供對某些場合而言必需的剛度，可以在沖擊構(gòu)件407與工作構(gòu)件405之間設(shè)置任何型式的附加彈性元件440，如圖12F和12G所示?？梢詫⑺鼈冊O(shè)置在沖擊構(gòu)件407與工作構(gòu)件405之間的任何適當?shù)奈恢蒙?，并且可以具有任何適當?shù)膸缀涡螤睿蛘呖梢愿鶕?jù)各種需要而由任何適當?shù)牟牧现瞥?，例如金屬、橡膠等。
利用上述彈性裝置來替代預(yù)壓縮的橡膠塊可以提高可靠性，降低重量和成本，并且由于有較大的垂向/橫向剛度比而提高了其性能。
現(xiàn)請參見圖13A、13B和13C，根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，其中的振動器單元至少采用一個彈性鉸鏈419(最好是“無聲鉸鏈”或橡膠-金屬鉸鏈)將沖擊構(gòu)件407與工作構(gòu)件405連接起來。還最好設(shè)置三個分別由標號424、426和427表示的緩沖器，與前述實施例一樣，這些緩沖器可以有或沒有間隙。所述的這種布置可以在沖擊構(gòu)件407與工作構(gòu)件405之間提供周期性的或無序的脈沖作用力。這種脈沖的或無序的力是針對繞鉸鏈419轉(zhuǎn)動的杠桿臂來施加的。
沖擊構(gòu)件407可以具有任何適當?shù)男螤?。例如圖13C所示的簡單的直線形狀，或者可以是如圖13B所示的彎曲或彎折形狀，或者可以是在垂直于鉸鏈軸線的方向上具有封閉的橫截面，例如圖13A所示的三角形。在這些配置中，振動器單元的工作構(gòu)件405(也就是由所述單元驅(qū)動的振動機的工作單元)受到多頻激振，包括多頻的脈沖力和多頻力矩。應(yīng)該理解，通過改變離心力、緩沖器間隙(如結(jié)合圖8A-11所述)以及整個系統(tǒng)的總的幾何形狀，就可以獲得一個在上述各力和力矩之間的很寬的相對的相范圍。
由任何上述單元提供的此類變化型的、復(fù)雜的多頻激振對用來進行粉末的混合及研磨的裝置以及用來對形狀復(fù)雜零部件進行清潔、去毛刺和拋光的機器是非常有用的。
還應(yīng)該理解，圖13A-13C所示的每一個實施例都可以在杠桿臂、沖擊脈沖方向以及脈沖力矩之間提供一特別的聯(lián)系。
特別請參見圖13B和13C，可以看到，沖擊構(gòu)件407上連接有一個附加的配重444。配重444的位置可以沿著沖擊構(gòu)件407相對于鉸鏈419作調(diào)整，從而可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)激振力和力矩。
主要參見圖13A，圖中所示振動器單元的三角形結(jié)構(gòu)包括彈性元件421’和421”，無論振動器單元的取向如何，這些元件均允許對沖擊構(gòu)件407進行相對較硬的彈性支承。圖13A的實施例還包括一附加鉸鏈419’。附加鉸鏈419’將工作構(gòu)件405連接于要使之振動的可振動工作單元的一構(gòu)件291。由于附加鉸鏈419’與彈性鉸鏈419同軸，所以振動器單元可在平面437’或437”內(nèi)對振動構(gòu)件291施加激振力。這種布置可以使構(gòu)件291在如實心箭頭所示的向前方向上受到激勵，或在如虛線箭頭所述的向后方向上受到激勵。
現(xiàn)請參見圖14A和14B，其中示出了又一個變化型振動器單元500，該單元可以按照上述單元100的原理來工作，但是它具有一大致圓形(圖14A)或橢圓形(圖14B)的橫截面，從而使在較小激勵下的振蕩隨機化，并且可加寬所產(chǎn)生的多頻頻譜。根據(jù)該實施例，工作構(gòu)件505和沖擊構(gòu)件507的形狀是橢圓形或圓形的，工作構(gòu)件505包括具有弧形金屬連桿512和調(diào)整墊514。設(shè)置調(diào)整墊514是為了便于調(diào)節(jié)緩沖器521、522、523和524與沖擊構(gòu)件507之間的間隙，其中是將各緩沖器的形狀形成為與弧形部分510相對應(yīng)。彈性裝置是設(shè)置成環(huán)件516的形狀，并且可以由例如適當?shù)膹椥泽w制成。如圖所示，環(huán)件516將沖擊構(gòu)件507和工作構(gòu)件505連接起來，它們具有預(yù)定的徑向和軸向剛度，從而提供一個適當?shù)恼{(diào)諧系統(tǒng)。應(yīng)該理解，在圖14A和14B所示的實施例中，沖擊構(gòu)件507可借助不平衡重塊112來承受受迫振動。
本技術(shù)領(lǐng)域的數(shù)量人員應(yīng)該理解，本發(fā)明并不只限于以上僅以示例方式進行的圖示以及描述。相反，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該僅由所附權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于對可振動工作單元提供多頻振蕩的整體式振動適配器裝置，包括一與所述工作單元相關(guān)因而與其有力傳遞關(guān)系的工作構(gòu)件；用于產(chǎn)生單頻正弦振動的離心振動裝置；布置成可接收來自所述振動裝置的單頻正弦振動的剛性沖擊裝置；以及用于安裝所述剛性沖擊裝置的彈性安裝裝置，該裝置可相對于所述工作構(gòu)件傳遞運動，并且它在所述振動裝置動作時起作用，從而使剛性沖擊裝置振動，將振動力傳遞給所述工作構(gòu)件而導(dǎo)致其進行多頻振蕩，進而使工作單元發(fā)生多頻振蕩。
2.如權(quán)利要求1所述的適配器裝置，其特征在于，所述剛性沖擊裝置包括一基本為平面的剛性沖擊部分，所述適配器裝置還包括彈性緩沖裝置，所述彈性安裝裝置包括用于安裝所述剛性沖擊裝置的裝置，從而使剛性沖擊裝置的所述平面剛性沖擊部分與所述工作構(gòu)件彼此間隔，所述緩沖裝置布置在所述工作構(gòu)件與所述平面剛性沖擊部分之間，從而將所述振蕩力從所述沖擊裝置傳遞至所述工作構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求2所述的適配器裝置，其特征在于，所述振動裝置通過一剛性殼體連接于所述沖擊裝置，所述殼體可以將所述單頻正弦振動傳遞至所述沖擊裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的適配器裝置，其特征在于，所述工作構(gòu)件形成了一剛性基底組件的一部分，該組件具有橫向延伸的壁部分，所述彈性安裝裝置包括至少一對位于所述剛性壁部與所述剛性沖擊裝置之間并將它們連接起來的彈性構(gòu)件，因而可以將所述沖擊裝置以相對于所述工作構(gòu)件浮動安裝的方式來支承，從而允許所述沖擊裝置相對于所述工作元件向前或向后運動。
5.如權(quán)利要求4所述的適配器裝置，其特征在于，所述各彈性構(gòu)件均具有可允許所述沖擊裝置進行預(yù)定振動的預(yù)定剛度，所述適配器裝置還具有用來防止所述彈性構(gòu)件發(fā)生過熱的裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的適配器裝置，其特征在于，當所述沖擊裝置沿著一具有向前運動分量的方向移動時，它可通過所述彈性緩沖裝置來沖擊所述工作構(gòu)件，當所述沖擊裝置沿著一具有向后運動分量的方向移動時，它可離開所述工作構(gòu)件，其中，所述用來防止過熱的裝置包括用來限制所述沖擊裝置向后運動的裝置。
7.如權(quán)利要求5所述的適配器裝置，其特征在于，所述剛性基底組件還包括一基底部分，它剛性地連接于所述剛性壁部，并基本平行于所述工作構(gòu)件，所述彈性緩沖裝置包括前緩沖裝置，所述用于防止過熱的裝置包括后彈性緩沖裝置，該后緩沖裝置布置在所述沖擊裝置與所述基底部分之間，用于對所述沖擊裝置的向后運動分量進行彈性的限制。
8.如權(quán)利要求4所述的適配器裝置，其特征在于，所述成對的彈性構(gòu)件可以部分地抵抗所述沖擊裝置的向前和向后的運動分量。
9.如權(quán)利要求8所述的適配器裝置，其特征在于，所述成對的彈性裝置可以部分地抵抗所述沖擊裝置在受到剪切時的向前和向后的運動分量。
10.如權(quán)利要求9所述的適配器裝置，其特征在于，所述彈性構(gòu)件包括預(yù)壓縮的彈性部分，這些預(yù)壓縮部分在基本平行于所述沖擊裝置的所述向前和向后運動分量的各剪切平面上的剪切剛度比其正常的剛度小得多。
11.如權(quán)利要求10所述的適配器裝置，其特征在于，所述各彈性構(gòu)件的、沿著所述各剪切平面的剛度相對于所述各彈性構(gòu)件在垂直于此的方向上的剛度的比值小于20。
12.如權(quán)利要求12所述的適配器裝置，其特征在于，所述彈性緩沖裝置包括一由彈性材料制成的大致平面的部分。
13.如權(quán)利要求12所述的適配器裝置，其特征在于，所述彈性緩沖裝置具有大致均勻的厚度。
14.如權(quán)利要求12所述的適配器裝置，其特征在于，所述彈性緩沖裝置包括至少一個由彈性材料制成并具有不同厚度的部分。
15.如權(quán)利要求9所述的適配器裝置，其特征在于，所述基底組件在所述剛性壁部之一上具有一可允許所述彈性部分中的一個部分插進抽出的開口，并且還包括可緊固于所述壁部以封閉所述開口并且還壓縮所述彈性部分的遮蓋裝置。
16.如權(quán)利要求1所述的適配器裝置，其特征在于，所述工作構(gòu)件是構(gòu)造成大致圍繞所述沖擊裝置，所述彈性安裝裝置包括用于安裝所述剛性沖擊裝置而使之與所述工作構(gòu)件間隔的裝置，所述緩沖裝置布置在所述工作構(gòu)件與所述沖擊裝置之間，因而可以將振蕩力從所述沖擊裝置傳遞至所述工作構(gòu)件。
全文摘要
一種用于對可振動工作單元(99)提供多頻振蕩的整體式振動適配器裝置(100),包括:一剛性連接于工作單元的工作構(gòu)件(105);一用于產(chǎn)生單頻正弦振動的離心振動裝置(103);布置成可接收來自振動裝置的單頻正弦振動的剛性沖擊裝置(107);以及用于安裝剛性沖擊裝置的彈性安裝裝置(109,110),該裝置可相對于工作構(gòu)件傳遞運動,并且是可操縱的,當振動裝置工作時,剛性沖擊裝置振動,并將振動力傳遞給工作構(gòu)件而導(dǎo)致其進行多頻振蕩,進而使工作單元發(fā)生多頻振蕩。
文檔編號B06B1/16GK1254301SQ97180621
公開日2000年5月24日 申請日期1997年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月15日
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