振動適配器的製作方法
2023-06-15 01:32:31 3
專利名稱：振動適配器的製作方法
技術領域：
本發明總的涉及振動機領域，具體涉及用于振動處理設備的多頻適配器。
背景技術：
多年以來，眾所周知振動機可用於各種用途，包括結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、形狀複雜的鑄件的去毛刺和精整、以及料鬥的激活。這樣的機器還可以有多種應用領域，包括建築業、建築材料製造業、原材料處理、礦業、冶金、機械工程、鑄造業、陶瓷和粉末加工、食品工業、藥物和化學。
可採用各種類型的不平衡振動器單元來驅動所述振動機和裝置，所述單元利用了轉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動電機的振動器來驅動各種振動機。這些過調(over-tuned)機器的固有頻率基本上小於對其加以驅動的振動器單元的受迫振動頻率，所述振動器單元無需調整或調諧。這些振動器單元是作為一種「預製」的可更換組件在市場上供應的，因而其使用和服務簡單，並且相對便宜和方便。
然而，眾所周知，過調機器所需的激振力必須非常大，從而導致很大的軸承損耗和能量浪費。對很多應用場合而言，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生的單頻正弦波。這些應用場合包括振動器的壓實、結晶處理、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於「圓筒安裝的振動給料機」，如發表在1992年的General Kinematics Corportion會刊No.580-A第7頁上的題為「用於低成本鑄造的振動處理設備」一文中所述。與類似的非調諧型機器相比，此類振動機無疑可以節省能量。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，它採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衝擊構件、以及設置在衝擊構件和工作單元之間的多個彈性剪切元件和緩衝器來支承的。不平衡振動器的諧振力可激勵衝擊構件，帶有彈性緩衝器的衝擊構件的反覆碰撞可將該諧振力轉變為多頻力。該多頻力被傳遞至振動機的工作單元。
在蘇聯專利1821370中，結合用於混凝土混合料之鑄型壓實的振動-衝擊工作檯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點，包括可以獲得比過調類機器更佳的波形、更高的工作效率以及更加節省能量。本發明的發明人發現，利用如該蘇聯專利中所述的多頻機器可將驅動所需的能量減少75％。另外，此類機器成本大約是上述過調型振動機的一半。
然而，此類振動機有這樣一個特徵，即，與衝擊構件相關的彈性剪切元件的溫度不太穩定，這樣可能會導致這些元件或整個機器失效。另一個缺點是，由於衝擊構件相對於工作單元呈橢圓形軌跡，對緩衝器表面的衝擊軌跡偏斜，所以使緩衝器的表面被快速的不規則磨損。這兩個缺陷導致需要熟練人員對機器進行必要的頻率調整或調諧。調諧工作是非常耗費勞力的，並且需要專門的設備。
在AEG Actiengesellchaft公司出版的名為「振動器的驅動裝置、料鬥排料裝置和滑道裝置」的產品目錄的第14-15頁上的題為「振動和焊接技術」(「Vibrations und Schweisstechnik」)一文中描述了包含電磁振動器和專用適配器的衝擊振動器單元。這樣的振動器單元藉助直接作用的電磁振動器對料鬥壁進行衝擊。作為分開的另一單元的適配器包括若干個橡膠元件和一衝擊螺栓，它們可以將振動力和單向的衝擊脈衝傳遞給料鬥壁，從而激活物料流動。
這種振動驅動單元的缺點包括其功率小於0.5kW以及沒有垂直於衝擊方向的分力。這兩個缺陷在電磁激勵中是固有的。
發明概要本發明的目的在於，在標準的離心單頻激振器的基礎上，提供一種用于振動處理設備的多頻適配器。
本發明的另一個目的在於，提供一種振動器驅動裝置，它可產生沿不同方向、具有預定波形和不同預定幅度的激振力。
具體地說，本發明的目的在於，提供一種多頻振動適配器，其特徵是通過加快對物料和物體的振動處理而提高產量；可產生連續或離散的寬頻譜振動，從而確保對特定的介質和被處理物品的作用效果最佳。
本發明的另一個目的在於，提供一種能對多頻譜轉換提供單一頻率的多頻適配器，其特徵是可以減小軸承內的能量損耗，利用共振現象減小所需的激振力和驅動能量。
還應該了解的是，本發明的適配器無須對振動機的設計作很大變動。
因此，根據本發明的一個較佳實施例，一種用於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連因而與其有力傳遞關係的工作構件；用於產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衝擊裝置；以及用於安裝剛性衝擊裝置的彈性安裝裝置，該裝置可相對於工作構件傳遞運動，並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件而導致其進行多頻振蕩，進而使工作單元發生多頻振蕩。
此外，根據本發明的一個較佳實施例，剛性衝擊裝置包括一基本為平面的剛性衝擊部分，適配器裝置還包括彈性緩衝裝置，彈性安裝裝置包括用於安裝剛性衝擊裝置的裝置，從而使剛性衝擊裝置的平面剛性衝擊部分與工作構件彼此間隔，緩衝裝置布置在工作構件與平面剛性衝擊部分之間，從而將振蕩力從衝擊裝置傳遞至工作構件。
此外，根據本發明的一較佳實施例，振動裝置通過一剛性殼體連接於衝擊裝置，殼體可以將單頻正弦振動傳遞至衝擊裝置。
此外，根據本發明的一較佳實施例，工作構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於剛性壁部與剛性衝擊裝置之間並將它們連接起來的彈性構件，因而可以將衝擊裝置以相對於工作構件浮動安裝的方式來支承，從而允許衝擊裝置相對於工作元件向前或向後運動。
此外，根據本發明的一較佳實施例，各彈性構件均具有可允許衝擊裝置進行預定振動的預定剛度，適配器裝置還具有用來防止彈性構件發生過熱的裝置。
此外，根據本發明的一較佳實施例，當衝擊裝置沿著一具有向前運動分量的方向移動時，它可通過彈性緩衝裝置來衝擊工作構件，當衝擊裝置沿著一具有向後運動分量的方向移動時，它可離開工作構件，此外，根據本發明的一較佳實施例，剛性基底組件還包括一基底部分，它剛性地連接於剛性壁部，並基本平行於工作構件，彈性緩衝裝置包括前緩衝裝置，用於防止過熱的裝置包括後彈性緩衝裝置，該後緩衝裝置布置在衝擊裝置與基底部分之間，用於對衝擊裝置的向後運動分量進行彈性的限制。
此外，根據本發明的一較佳實施例，成對的彈性構件可以部分地抵抗衝擊裝置的向前和向後的運動分量。
此外，根據本發明的一較佳實施例，彈性構件包括預壓縮的彈性部分，這些預壓縮部分在基本平行於衝擊裝置的向前和向後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合附圖所作的詳細描述，可以更清楚地了解本發明。
圖1是根據本發明第一實施例構造而成的一多頻振動適配器的示意圖；圖2是根據本發明第二實施例構造而成的一多頻振動適配器的前視圖；圖3是圖2所示單元的側視圖，該單元採用了一外驅動器；圖4是圖2所示單元的前視圖，該單元採用了一作為內驅動器的振動電動機；圖5是圖2所示多頻適配器單元被部分切除後的前視圖，它採用了若干個彈性剪切元件，其剪切平面垂直於驅動軸的旋轉軸線；圖6是根據本發明構造而成的一多頻適配器被部分切除後的側視圖，它採用了根據本發明又一實施例的若干個彈性緩衝元件；圖7是本發明之振動器的一基底組件的側壁與衝擊元件的側面示意圖，在基底構件內包含了用於更換和固定各彈性剪切元件的窗口；圖8A-8C是根據本發明的另一些實施例形成的彈性緩衝器的平面示意圖；圖9A和9B是彈性緩衝器的剖視圖，在這些緩衝器上安裝有具有不同厚度的附加緩衝器；圖10是一彈性緩衝器的剖視圖，該緩衝器具有一其內設有一附加緩衝器的空腔；圖11是緩衝器的俯視圖，該緩衝器帶有隔離腔，並且在這些腔室內設有附加緩衝器；圖12A-12G是一些振動適配器單元的側面示意圖，它們具有根據本發明其它實施例的各種非預壓裝置；圖13A-13C是本發明其它一些實施例的剖視圖，它們採用了無聲鉸鏈和平面橡膠剪切元件；以及圖14A和14B是根據本發明構造而成的振動器單元的剖視圖，其中，一基底元件和衝擊元件分別具有圓形和橢圓形的截面形狀。
對本發明的詳細描述現請參見圖1，在該部分剖切正視圖上示出了根據本發明第一實施例構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是構造成用於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於結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、形狀複雜的鑄件的去毛刺和精整、以及料鬥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和一剛性衝擊構件107。在本發明中，基底組件104具有一剛性工作構件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內均形成有一通常為向內的缺口106a。
工作構件105可藉助任何適當的緊固裝置(未圖示)以可進行力傳遞的方式連接於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產生的激振力。
應該注意，在以下結合圖2-14B描述的本發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。
適配器衝擊構件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。衝擊構件107通過一對彈性剪切元件109和110連接於基底組件104，每個剪切元件均位於成對的缺口106a和108a中，它們可以使衝擊構件107以大致平行於工作構件105的靜止取向懸掛在位於向下延伸的凸緣部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動軸114上的重塊112。驅動軸114由軸承116支承而繞其自身軸線118旋轉。軸承116可以用任何適當的方式安裝在一剛性殼體117內，該殼體剛性地連接於衝擊構件107。應該理解，由重塊112和轉軸114一起產生的任何振動都被直接傳遞給衝擊構件107。可藉助螺栓122來連接一附加的偏重塊120，從而增大在轉動過程中施加於轉軸114的偏心力的幅度。
如本技術領域眾所周知的那樣，驅動軸114由一電動機(未圖示)通過一合適的彈性聯接件(也未圖示)驅動。還設置了一位於工作構件105和衝擊板107之間的上彈性緩衝器124，用以對工作構件105傳遞「向前」或向上的衝擊；位於衝擊板107和基底組件104的凸緣部分106之間的下彈性緩衝器126，用以緩衝工作構件105「向後」移動的衝擊，下彈性緩衝器126緊固於基底組件104，並具有一與轉軸118正交的對稱軸線128，軸線128基本垂直於工作構件105。適配器組件103、基底組件104以及緩衝器124和126的幾何關係是這樣的，即，衝擊構件107位於緩衝器124和126之間，並與之間隔開，在靜止時，上緩衝器124與衝擊構件107之間的預定間隔是「s1」，而下緩衝器126與衝擊構件107之間的預定間隔是「s2」。
熟悉本技術領域的人員應該理解，本發明的適配器單元可以根據需要採取水平或傾斜的取向。因此，本發明的該實施例是按照基本水平的取向來描述的，術語「上」和「下」應該理解為僅僅是用於本示例說明。
彈性剪切元件109可以如上所述的那樣預壓和安裝。在適配器組件102組裝完畢之後，元件109和110沿垂直於軸線118和128方向的預壓量是在2-30％的範圍內。預壓量在此範圍內的彈性剪切元件109和110可以提供能防止衝擊板107在工作過程中鬆脫所需的壓力。
彈性緩衝器124和126特徵是，其正常剛度相對於剪切剛度的比值大於20。這是為了防止當衝擊構件107反覆地歪斜碰撞時造成緩衝器鬆脫以及表面過度磨損而必需的。
根據本發明的另一個實施例，彈性緩衝器124和126還可以藉助螺栓聯接或粘接等手段緊固於衝擊構件107，這樣也能在工作構件105和彈性緩衝器之間形成間隙s1和s2。此外，在沒有層壓的情況下，可以將一個彈性緩衝器連接於基底構件，而將另一個彈性緩衝器連接於衝擊構件。或者，可允許緩衝器在基底構件和衝擊構件之間的間隙內「浮動」。
工作時，不平衡振動器組件103內的振動是由於轉軸114以及偏心安裝於其上的重塊112和可選的附加重塊120一起轉動而產生的。這樣的轉動可以產生在一已知「受迫」頻率下傳遞至殼體117進而是衝擊構件107的已知的離心力。如上所述，衝擊構件107藉助彈性剪切元件109和110懸掛在軟的或浮動的安裝件內。因此，當所述的離心力(基本上是單頻正弦激振力)被傳遞至衝擊構件107時，它會相對於工作構件105經歷一個複雜的角度轉換。這將導致衝擊構件的軌跡複雜，並進一步導致衝擊構件107與上彈性緩衝器124和下彈性緩衝器126反覆地彈性碰撞，造成工作構件105的多頻周期或不規則激勵。
衝擊構件107與上、下緩衝器124和126之間的碰撞時間和力的特性取決於激振和系統的參數。主要的影響參數是在振動器組件103內產生的離心力的幅度、頻率和轉動方向；振動器組件103和衝擊構件107的重量和慣性矩；上和下緩衝器124和126以及彈性剪切元件109和110的正常和剪切狀態下的剛度；間隙s1和s2的大小；以及所有構件的相對幾何參數。
彈性剪切元件109和110以及上、下緩衝器124和126內的彈性力可產生一個相應的衝擊構件107(進而是工作構件105)的輸出激振力，它呈一周期性或非周期性的時間函數，並由於具有反覆的衝擊脈衝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，該多頻頻譜可以是離散的或連續的。在間隙s1和s2非常大或者根本沒有、且緩衝器收到預壓縮的特定情況下，可以產生強制振動頻率的單頻周期振動。
因此，應該理解，只要對振動器組件103進行調整，就可以針對不同的應用場合預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進行預調諧，但通過調節離心力的大小，即增大或減小轉軸114的重量，並調整間隙s1和s2，同樣可以提供一個最終的調諧。通過對適配器單元進行這樣的調諧，就可以根據需要提供振動器組件103的最佳激振效果。
例如，在將多頻振動應用於精加工時，需要工作構件105沿垂直方向作多頻振動，並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與被處理物品一起實現流化和混合。高的加速度和進而高的接觸應力加快了完工過程。另外，在傳統的精加工過程中，須用各種頻率來處理不同的零部件。
因為可以通過適當的調諧在由適配器單元100產生的離散或連續的頻譜內的選擇所需的頻率，故採用本發明就不再需要已有技術中用於使工作方式最優化的頻率轉換器。可通過調整間隙s1和s2來調節的垂直振動的動態增大現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，並降低能量消耗。
此外，由於可使系統的溫度穩定，所以設置下緩衝器126可以提高振動器單元的可靠性。
本發明的發明人還發現，下彈性緩衝器126的出現可以對上彈性緩衝器124提供一所需的溫度穩定性。其原因為由於向後行程的能量被下緩衝器126部分地吸收，可以防止因橡膠內周期性的內摩擦而導致各彈性剪切元件內的溫度升高的現象，這種現象在環境溫度較高時會加重。
相反，若沒有下彈性緩衝器126，則將會導致彈性剪切元件109和110過熱，進而使它們的剛度減小，造成緩衝器間隙s1增大。緩衝器間隙s1增大將使行程變大，進而導致剪切元件的溫度進一步升高。應該理解，在沒有下緩衝器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。
在本發明的所有實施例中，彈性緩衝器124和126可以分別剛性地連接於工作構件105和凸緣部分106；它們也可以連接於衝擊構件107的適當表面；或者它們可以「浮動」在介於衝擊構件107和基底構件105以及工作構件105之間的間隙內。
現請參見圖2和3，其中示出了根據本發明第二實施例構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於結合圖1描述的單元100。因此，與圖1所示單元100對應的、單元200的那些部分用與圖1相同的標號表示，並且，除非是為了便於理解該實施例所需要外，在結合圖2和圖3進行描述時不再贅述。
根據本發明，適配器單元200包括一多頻適配器組件，它具有一衝擊框架組件207』和一基底組件204，該兩組件都形成為長方體，衝擊組件207』容納在基底組件204中。適配器單元200緊固於一振動臺291，該振動臺由位於一固定框架293上的彈性橡膠構件292支承。驅動軸114的軸線118和外電動機252的軸線250垂直於軸線128，並平行於緩衝器124的表面254。
在本實施例中，基底組件204包括工作構件205、一下基底板258以及將工作構件205剛性連接於下基板258的側連接部259。通常支承在基底組件204內的衝擊框架207』包括衝擊構件207以及一通過剛性連杆262連接於衝擊構件207的下板件260。
彈性剪切元件109和110設置在衝擊構件207與基底框架205的側壁部分290之間。設置了角撐件261，以便橫向地約束壁部290、進而是工作構件205和下基底板258。工作構件205和下基地板258藉助位於連接部分259內的雙頭螺柱280相互聯接。較佳的是，所述聯接件是可調整的螺紋聯接件，因而可調節衝擊構件與上緩衝器124之間的間隙s1以及下緩衝器126與下板件260之間的間隙s2。
上彈性緩衝器124布置在工作構件205與衝擊構件207之間，下彈性緩衝器126平行於上彈性緩衝器124，並布置在下基地板258與下板件260之間。彈性剪切元件109和110的構造類似於單元100(圖1)的相應部分，並可以通過基本如圖所示的任何適當的結構支承在下基地板258與衝擊構件207之間，且與這兩者垂直。
在本實施例中，上彈性緩衝器124例如通過工作構件205的下表面來連接，而衝擊構件207是支承為可在其與上緩衝器124之間限定間隙s1。類似地，下彈性緩衝器126附著於下基地板258，在下緩衝器126與下板件260之間限定了間隙s2。
在工作構件205、下板件258、側連接件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定量。
由圖2和3可以看到，在各側連接部上最好還設有分別以標號270和272表示的上、下調整元件。這些調整元件可以是例如螺紋件，它們能設定和調節上、下間隙s1和s2。
間隙s1和s2是根據振動器單元的所需調諧量，並根據某些特定的限制條件來預先選定的。這些限制條件是1.若缺少一個緩衝器，則間隙s1和s2之一必須小於衝擊構件207相對於工作構件205的振幅；2.間隙s1和s2之和必須小於衝擊構件的最大行程，該行程本身取決於彈性剪切元件的強度和允許的預加熱情況。
在本實施例中，振動器組件203是由一外驅動源驅動，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，它大致類似於以上結合圖2描述的適配器組件，但是採用了一安裝在衝擊框架207內、並剛性緊固於下板件260的內部振動電動機352。
應該理解，將不平衡振動器如結合圖2和3描述的那樣布置在框架207內以及將振動器電動機352如結合圖4描述的那樣布置在衝擊框架207』內，可以為本發明的多頻振動器的適配器單元提供一個非常緊湊的設計，而無需某些相關的元件。另外，由於本發明的適配器單元比已有技術更加緊湊，所以與已有技術相比，在該系統內產生附加力矩的趨勢較小，並且單元的重量相對較低。這兩個特性可提高本發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垂直於緩衝器124的表面254以及衝擊構件207的表面256。可採用如圖4所示的一些限制構件來防止彈性剪切元件109和110移動。
彈性剪切元件109和110被預壓縮，它們在垂直於其剪切平面方向上的壓縮剛度比剪切剛度大6-300倍。必須對衝擊構件207相對於工作構件205的水平移動進行限制，以便防止在衝擊構件207與緩衝器124和126之間發生歪斜的碰撞，這種碰撞可能會導致緩衝器強烈的磨損。
一種可以用來組裝如圖2所示實施例的適配器的方法是，在適配器基底構件的側壁上設置一開口。
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，在將衝擊構件207安裝到基底構件205內之前，將剪切元件110如圖所示的那樣插設到位。接著，當衝擊構件207已經被插設到位之後，將剪切元件109嵌入開口425，並且安裝成與衝擊構件207相互接觸。隨後，藉助任何適當的緊固裝置來將一剛性蓋板構件291緊固於側壁290，從而可在蓋板元件291和衝擊構件207之間對剪切元件109進行預壓縮。設置如上所述的開口425有助於調節剪切元件的預壓縮程度，進而提高振動單元的質量等級。
現請參見圖5和6，其中示出了根據本發明另一個實施例的適配器單元。在這些實施例中，衝擊構件是通過圓柱形彈性剪切元件109，109』，110和110』安裝到支承結構內，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於轉軸114的軸線。剪切元件的軸向預壓縮量是2-30％，並且安裝成與以上結合圖2和3所述的剪切元件109和110相類似的方式。側部彈性緩衝器224』和224」位於衝擊構件207與工作構件105之間，在這兩個構件上分別具有正向的或上部的彈性緩衝器124和反向的或向下部的緩衝器126。
這種布置可以使工作單元沿著一具有規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，已經證明，在採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，運行可靠並且加工效率高。此外，工作單元在工作過程中的橢圓形軌跡是可以改變的，可以通過使轉軸114逆轉而改變振動器的輸送方向來限定主軸e’maj或e」maj。
現請參見圖2，8A，8B和8C，緩衝器124和126內可以形成有開口或凹槽。如圖8A所示，緩衝器124和126內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。
應該理解，通過設置形狀和深度各異的凹腔或凹槽，可以為緩衝器124和126提供不同的和變化的剛度，同時，可以減輕衝擊構件的旋轉振動或「不平穩運轉」。更具體地說，「不平穩運轉」是一種不希望有的、伴隨著平移振動的旋轉振動。已經知道，不平穩運轉會降低峰值加速度，從而導致振動不穩定並減少振動器裝置的輸出。當如上所述的那樣在上緩衝器127上設置凹槽或凹腔時，衝擊構件將以一種期望的方式與之碰撞，從而可以防止不平穩運轉，進而提高該振動裝置的多頻振動輸出的穩定性。
現請參見圖9A和9B，在根據本發明的又一個實施例構造而成的單元中，可以設置上緩衝器124的附加緩衝器，它們以標號124a(圖9A)和124b(圖9B)表示，並位於上緩衝器124與工作構件205之間。如圖9A所示，附加的緩衝器124a可以比緩衝器124高，從而在附加緩衝器124a的表面124』與工作構件205之間限定了一個間隙s3，其中s3＜s1。由於緩衝器回復力相對於其位移是非線性的，所以這種布置可擴大實際頻譜的帶寬。
或者，如圖9B所示，附加緩衝器124b可以比緩衝器124低，從而在附加緩衝器124b的表面124」與工作構件205之間限定了一個間隙s3，其中s3＞s1。
應該理解，當衝擊構件207在一多頻偏斜振動條件下被激勵時，緩衝器高度的不同將導致衝擊構件207與工作構件205的碰撞時間也不同。利用高度不同的緩衝器可以使用戶能調整回復系統的力-位移曲線，從而在本發明適配器單元的動態系統中提供較大的內置靈活性。熟悉本技術領域的人員應該理解，這個力-位移曲線是緩衝器所施加的回覆力相對於工作構件與衝擊構件相對位移量的曲線圖，並且是可通過本發明實現的非線性振蕩系統的重要特徵。
另外，可按照所設置的附加緩衝器的數量、位置、剛度和相對高度來得到所需輸出頻率的頻譜。諸如這些附加緩衝器可以設置在任何緩衝器上，無論是上或下緩衝器，或者是圖5和6所示的側緩衝器都行。
現請參見圖10和11，根據本發明的又一個實施例，還可以在上緩衝器124的凹腔或凹槽224內設置一個或多個附加緩衝器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。這些附加緩衝器的形狀最好是對應於適當凹腔或凹槽的形狀，但在其與緩衝器124之間可有一側間隙255，或者相對於緩衝器124可有一預定的高度差。如以上結合圖9A和9B所述，這些形狀上的差別可以在衝擊構件207與工作構件205之間產生一個對碰撞特性的已知調節。
請總的參見圖12A-14，其特殊之處還在於，採用了各種非預壓縮的彈性裝置在相對於工作構件405運動時對衝擊構件進行彈性支承，這些彈性裝置的剛度特性類似於上述的彈性剪切裝置109和110。
因此，如圖12A所示，可以藉助將衝擊構件407的一側402連接於工作構件405的平行片簧400來形成一個彈性支承系統。或者，如圖12B所示，可以設置平行片簧將衝擊構件407的兩側402和404連接於工作構件405。
或者，可以採用如圖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，可以在衝擊構件407與工作構件405之間設置任何型式的附加彈性元件440，如圖12F和12G所示。可以將它們設置在衝擊構件407與工作構件405之間的任何適當的位置上，並且可以具有任何適當的幾何形狀，或者可以根據各種需要而由任何適當的材料製成，例如金屬、橡膠等。
利用上述彈性裝置來替代預壓縮的橡膠塊可以提高可靠性，降低重量和成本，並且由於有較大的垂向/橫向剛度比而提高了其性能。
現請參見圖13A、13B和13C，根據本發明的又一個實施例，其中的振動器單元至少採用一個彈性鉸鏈419(最好是「無聲鉸鏈」或橡膠-金屬鉸鏈)將衝擊構件407與工作構件405連接起來。還最好設置三個分別由標號424、426和427表示的緩衝器，與前述實施例一樣，這些緩衝器可以有或沒有間隙。所述的這種布置可以在衝擊構件407與工作構件405之間提供周期性的或無序的脈衝作用力。這種脈衝的或無序的力是針對繞鉸鏈419轉動的槓桿臂來施加的。
衝擊構件407可以具有任何適當的形狀。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，或者可以是在垂直於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件405(也就是由所述單元驅動的振動機的工作單元)受到多頻激振，包括多頻的脈衝力和多頻力矩。應該理解，通過改變離心力、緩衝器間隙(如結合圖8A-11所述)以及整個系統的總的幾何形狀，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範圍。
由任何上述單元提供的此類變化型的、複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複雜零部件進行清潔、去毛刺和拋光的機器是非常有用的。
還應該理解，圖13A-13C所示的每一個實施例都可以在槓桿臂、衝擊脈衝方向以及脈衝力矩之間提供一特別的聯繫。
特別請參見圖13B和13C，可以看到，衝擊構件407上連接有一個附加的配重444。配重444的位置可以沿著衝擊構件407相對於鉸鏈419作調整，從而可以相應地調節激振力和力矩。
主要參見圖13A，圖中所示振動器單元的三角形結構包括彈性元件421』和421」，無論振動器單元的取向如何，這些元件均允許對衝擊構件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』將工作構件405連接於要使之振動的可振動工作單元的一構件291。由於附加鉸鏈419』與彈性鉸鏈419同軸，所以振動器單元可在平面437』或437」內對振動構件291施加激振力。這種布置可以使構件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後方向上受到激勵。
現請參見圖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，並且可加寬所產生的多頻頻譜。根據該實施例，工作構件505和衝擊構件507的形狀是橢圓形或圓形的，工作構件505包括具有弧形金屬連杆512和調整墊514。設置調整墊514是為了便於調節緩衝器521、522、523和524與衝擊構件507之間的間隙，其中是將各緩衝器的形狀形成為與弧形部分510相對應。彈性裝置是設置成環件516的形狀，並且可以由例如適當的彈性體製成。如圖所示，環件516將衝擊構件507和工作構件505連接起來，它們具有預定的徑向和軸向剛度，從而提供一個適當的調諧系統。應該理解，在圖14A和14B所示的實施例中，衝擊構件507可藉助不平衡重塊112來承受受迫振動。
本技術領域的數量人員應該理解，本發明並不只限於以上僅以示例方式進行的圖示以及描述。相反，本發明的保護範圍應該僅由所附權利要求書來限定。
權利要求
1.一種用於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因而與其有力傳遞關係的工作構件；用於產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衝擊裝置；以及用於安裝所述剛性衝擊裝置的彈性安裝裝置，該裝置可相對於所述工作構件傳遞運動，並且它在所述振動裝置動作時起作用，從而使剛性衝擊裝置振動，將振動力傳遞給所述工作構件而導致其進行多頻振蕩，進而使工作單元發生多頻振蕩。
2.如權利要求1所述的適配器裝置，其特徵在於，所述剛性衝擊裝置包括一基本為平面的剛性衝擊部分，所述適配器裝置還包括彈性緩衝裝置，所述彈性安裝裝置包括用於安裝所述剛性衝擊裝置的裝置，從而使剛性衝擊裝置的所述平面剛性衝擊部分與所述工作構件彼此間隔，所述緩衝裝置布置在所述工作構件與所述平面剛性衝擊部分之間，從而將所述振蕩力從所述衝擊裝置傳遞至所述工作構件。
3.如權利要求2所述的適配器裝置，其特徵在於，所述振動裝置通過一剛性殼體連接於所述衝擊裝置，所述殼體可以將所述單頻正弦振動傳遞至所述衝擊裝置。
4.如權利要求3所述的適配器裝置，其特徵在於，所述工作構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於所述剛性壁部與所述剛性衝擊裝置之間並將它們連接起來的彈性構件，因而可以將所述衝擊裝置以相對於所述工作構件浮動安裝的方式來支承，從而允許所述衝擊裝置相對於所述工作元件向前或向後運動。
5.如權利要求4所述的適配器裝置，其特徵在於，所述各彈性構件均具有可允許所述衝擊裝置進行預定振動的預定剛度，所述適配器裝置還具有用來防止所述彈性構件發生過熱的裝置。
6.如權利要求5所述的適配器裝置，其特徵在於，當所述衝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衝裝置來衝擊所述工作構件，當所述衝擊裝置沿著一具有向後運動分量的方向移動時，它可離開所述工作構件，其中，所述用來防止過熱的裝置包括用來限制所述衝擊裝置向後運動的裝置。
7.如權利要求5所述的適配器裝置，其特徵在於，所述剛性基底組件還包括一基底部分，它剛性地連接於所述剛性壁部，並基本平行於所述工作構件，所述彈性緩衝裝置包括前緩衝裝置，所述用於防止過熱的裝置包括後彈性緩衝裝置，該後緩衝裝置布置在所述衝擊裝置與所述基底部分之間，用於對所述衝擊裝置的向後運動分量進行彈性的限制。
8.如權利要求4所述的適配器裝置，其特徵在於，所述成對的彈性構件可以部分地抵抗所述衝擊裝置的向前和向後的運動分量。
9.如權利要求8所述的適配器裝置，其特徵在於，所述成對的彈性裝置可以部分地抵抗所述衝擊裝置在受到剪切時的向前和向後的運動分量。
10.如權利要求9所述的適配器裝置，其特徵在於，所述彈性構件包括預壓縮的彈性部分，這些預壓縮部分在基本平行於所述衝擊裝置的所述向前和向後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.如權利要求10所述的適配器裝置，其特徵在於，所述各彈性構件的、沿著所述各剪切平面的剛度相對於所述各彈性構件在垂直於此的方向上的剛度的比值小於20。
12.如權利要求12所述的適配器裝置，其特徵在於，所述彈性緩衝裝置包括一由彈性材料製成的大致平面的部分。
13.如權利要求12所述的適配器裝置，其特徵在於，所述彈性緩衝裝置具有大致均勻的厚度。
14.如權利要求12所述的適配器裝置，其特徵在於，所述彈性緩衝裝置包括至少一個由彈性材料製成並具有不同厚度的部分。
15.如權利要求9所述的適配器裝置，其特徵在於，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，並且還包括可緊固於所述壁部以封閉所述開口並且還壓縮所述彈性部分的遮蓋裝置。
16.如權利要求1所述的適配器裝置，其特徵在於，所述工作構件是構造成大致圍繞所述衝擊裝置，所述彈性安裝裝置包括用於安裝所述剛性衝擊裝置而使之與所述工作構件間隔的裝置，所述緩衝裝置布置在所述工作構件與所述衝擊裝置之間，因而可以將振蕩力從所述衝擊裝置傳遞至所述工作構件。
全文摘要
一種用於對可振動工作單元(99)提供多頻振蕩的整體式振動適配器裝置(100),包括:一剛性連接於工作單元的工作構件(105);一用於產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衝擊裝置(107);以及用於安裝剛性衝擊裝置的彈性安裝裝置(109,110),該裝置可相對於工作構件傳遞運動,並且是可操縱的,當振動裝置工作時,剛性衝擊裝置振動,並將振動力傳遞給工作構件而導致其進行多頻振蕩,進而使工作單元發生多頻振蕩。
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 優先權日1996年12月15日
發明者I·克魯什, Y·奧博丹, L·希夫林 申請人:維布技術工程有限公司