专利名称：减振器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于减弱可振动结构的、特别是起重机的振动的减振器。
背景技术：
在机器中，若不能良好地降低固有频率，则可能导致机器只能以有限的生产率工作，或者导致机器不能进行任何加工，因为机器会变得不稳定。·例如对于用于装卸集装箱船的集装箱起重机而言，起重机小车的运动会引起起重机结构在起重机小车的运动方向上的振动。视起重机的构造方式与大小的不同，振幅最大可达一米。由于抓取和放下集装箱时的公差在大多数情况下仅在几毫米的范围内，因此起重机司机必须一直等待，直到起重机结构的振动相应地消失为止。在转运集装箱时，这种等待花费大量时间且导致产生不符合预期的高昂成本。减少起重机结构的振动的一个可能性在于，将起重机架设计得更具有刚性，但随之而来的是高昂的成本和材料投入。另外，基于施工的强制性标准，起重机结构要达到足够的刚性通常是不可能的，因为例如某些针对起重机的跨度、横截面、起升高度或者其它特征的规定必须得到满足。相对于起重机结构的结构性加强可替换地或附加地已知了 使用所谓的被动减振器。这种减振器通常包括具有弹簧元件的缓冲器，且作为中心的有效元件具有振动块，该振动块在后面称为减振块(Dampfermasse )。其中，减振块这样与待减振的起重机结构相奉禹合，使得它反向于起重机结构振动。然而为了达到有效的减振效果，减振块的重量必须非常大。在个别情况下重量可达60吨。
发明内容
从该现有技术出发，本发明的目的是，提出一种开头所述类型的、具有可替换的结构的减振器。为了实现该目的，本发明提出一种开头所述类型的减振器，该减振器具有用于检测结构的振动运动的传感器装置；能安装在可振动结构上的直线电动机，该直线电动机具有直线导向装置以及能沿直线导向装置在轮上来回运动的、并且使减振块运动的直线电动机车；用于检测直线电动机车的实际速度和实际位置的测量系统；以及调节装置，该调节装置的测量参数输入端与传感器装置相连接并且该调节装置的调节参数输出端与直线电动机相连接。根据本发明的减振器的基本工作原理在于，通过固定在可振动结构上的直线电动机的运动将大小相同、方向与减振块运动方向相反的力导入可振动结构中，该力被用于减弱通过传感器装置所检测的结构振动运动。其中，直线电动机的调节是基于由测量系统所检测到的关于直线电动机车的速度和位置的数据而实现的。与开头所述类型的被动减振器相比，这种主动减振器的主要优点在于，减振块要小得多。另外，这种主动减振器的缓冲特性可以毫无问题地与不同的边界条件相适应，因而也可以以较少的投入和较低的成本加装这种减振器。基于直线电动机车在轮上沿直线电动机的直线导向装置来回运动这一事实，可能会出现直线电动机车左右偏移的情况，也有可能出现直线电动机车翻倒的情况。因此，测量系统应这样设计，使得仅在运动方向上、即在直线导向装置的延伸方向上测量直线电动机车的位置，并且测量系统不会对其它方向上的运动做出反应，以避免错误检测测量车的位置。根据本发明的一种变体，测量系统具有能沿直线导向系统来回运动的、分离的测量车；平行于直线电动机的直线导向装置布置的、具有集成的测量带的导轨；以及沿导轨引导的且固定在测量车上的扫描头，其中，测量车通过联轴器固定在直线电动机车上，该联轴器设计为在测量车的运动方向上是刚性的，而横交于测量车的运动方向是弹性的。换言之，即测量系统布置在不会发生左右偏移的、分离的测量车上，该测量车与直线电动机车这
样率禹合，即只有在测量车的运动方向上的力可被传递，而横向方向上的力则不会被传递。相应地，直线电动机车的左右偏移也不会对测量系统的测量结果产生负面影响。根据本发明的一个设计方案，弹性的联轴器具有弹性杆。视杆的材料的不同，杆的直径与长度这样确定，即弹簧杆可以传递其延伸方向上的力，而相反地在其它的方向上，弹簧杆具有足够的弹性以抵消横向力，从而横向力不会被传递至测量系统上。根据本发明的一种变体，测量系统具有至少一个配备有皮带轮且保持在直线电动机车上的旋转编码器；和一个平行于直线电动机的直线导向装置延伸的、在两侧牢固张紧且围绕皮带轮引导的皮带。通过皮带的转向，在直线电动机车运动时，即使直线电动机车的运动发生左右偏移，通过旋转编码器也能检测到直线电动机车的位置。有利的是，在直线电动机车的两侧均设有旋转编码器和皮带，由此便会形成非常稳定的结构，并且也抑制了左右偏移运动。有利的是，旋转编码器设计为带有2048条刻度线的光学伺服电动机编码器。优选的方式是，测量系统具有特别是导向辊的形式的皮带张紧装置。通过这种皮带张紧装置确保了，皮带始终具有为了实现测量系统的符合规定的工作方式所必需的张力。根据本发明的一个设计方案，皮带具有磁性材料，该磁性材料与磁性的、在皮带下方延伸的磁性保持件这样共同起作用，使保持件磁性地吸附皮带。换言之，即皮带始终被保持件向下拉，这样便避免了不必要的皮带振动。这也具有如下的优点即可以实现非常长的皮带长度。优选的方式是，保持件设计为永磁性的保持件，由此实现了简单的结构。磁性材料例如可以以钢芯的形式集成在皮带中。根据本发明的一个设计方案，直线电动机车的轮设计为导轮，其中，每个导轮至少在一侧配备有侧向导向装置。侧向导向装置应设计为位于指向由皮带所带动的旋转编码器的一侧上。此外，本发明提出一种具有至少一个前述类型的减振器的可振动结构。
本发明的其它特征和优点将根据随后对根据本发明的减振器的优选实施方式的说明并参考附图详细描述。图中示出图I是根据本发明的第一种实施方式的减振器的示意性俯视图；图2是根据本发明的第二种实施方式的减振器的示意性侧视图；图3是图2中所示的减振器的前视图；和图4是可振动结构的示意性侧视图，根据该侧视图阐明根据本发明的减振器的基本原理。
具体实施例方式图I以俯视图示出了根据本发明的第一种实施方式的用于减弱可振动结构的振·动的减振器10。减振器10包括图I中未详细示出的、用于检测该结构的振动运动的传感器装置。另外设有可安装在可振动结构上的直线电动机12，该直线电动机具有设计为轨道形式的、由两个轨道14a和14b构成的直线导向装置14以及沿该直线导线装置14能在轮16上来回运动的、并且使减振块运动的直线电动机车18。减振器10的其它元件构成了用于检测直线电动机车18的实际速度和实际位置的测量系统20以及在图I中未详细示出的调节装置，正如随后在涉及到图4时还要进一步阐明地，该调节装置的测量参数输入端与传感器装置相连接并且该调节装置的调节参数输出端与直线电动机12相连接。测量系统20包括能沿直线导向装置14来回运动的、分离的且具有集成电子测量装置的测量车22。此外，测量系统20还具有平行于直线电动机12的直线导向装置14布置的、具有集成的测量带的导轨24。沿导轨24引导了固定在测量车22上的扫描头26，该扫描头基于集成在导轨24中的测量带检测位置信息。测量车22和直线电动机车18通过联轴器28牢固地相互连接。联轴器28当前是由弹性杆构成的，该联轴器具有这样的特性其在测量车22的运动方向上是刚性的，而横交于测量车22的运动方向是弹性的。相应地，联轴器28只传递测量车22的运动方向上的以及直线电动机12的延伸方向上的力。相反地，例如通过直线电动机车18的左右偏移运动而产生的横向力则不会被传递，因此横向力便不会对测量系统20的测量结果产生负面影响。图2和图3示出了根据本发明的第二种实施方式的、用于减弱可振动结构的振动的减振器30。减振器30包括在图2和图3中未详细示出的、用于检测该结构的振动运动的传感器以及可安装在可振动结构上的直线电动机32，该直线电动机具有设计为轨道形式的直线导向装置34以及沿该直线导线装置34能在轮36上来回运动的、并且使减振块运动的直线电动机车38。另外设计有用于检测直线电动机车38的实际速度和实际位置的测量系统40以及在图3和图4中未详细示出的调节装置，该调节装置的测量参数输入端与传感器装置相连接，并且该调节装置的调节参数输出端与直线电动机32相连接，这一点同样随后根据图4还会进一步阐明。测量系统40具有配备有皮带轮42且保持在直线电动机车38上的旋转编码器44以及平行于直线电动机32的直线导向装置34延伸的、在直线导向装置34的末端区域46和48上牢固张紧的且围绕皮带轮42引导的皮带50。旋转编码器44设计为带有2048条刻度线的光学伺服电动机编码器。为了使皮带50张紧，在直线电动机车38上固定了两个导向辊52和54，皮带50围绕该导向辊引导。保持件56沿直线电动机32的直线导向装置34在皮带50下方延伸，该保持件56由多个永磁性的保持件元件58构成。保持件56与集成在皮带50中的、未详细示出的钢芯磁性地这样共同起作用，即将皮带50拉向保持件56的方向。通过这种方式，SP使在皮带的长度非常长时，也可靠地避免皮带50移位。此外，为了确保符合规定的工作方式，设有转矩支架60。在图2和图3中示出的减振器30的特征在于，借助于由皮带带动的旋转编码器44，直线电动机车38的左右偏移运动不会对通过测量系统40检测直线电动机车30的位置产生负面影响。图4示出了起重机形式的可振动结构70，该起重机具有起重机支架72和保持在起重机支架72上的、配备有平衡重块74的悬臂76。起重机小车78可沿悬臂76来回运动，该起重机小车具有用于抓取集装箱82的抓取装置80。通过起重机小车78沿悬臂76的运动，会引起起重机在起重机小车的运动方向上的振动。为减弱该振动，在起重机70上布置有根据本发明的减振器，该减振器可选择性地指图I中示出的减振器10，也可指图2和图3
中示出的减振器30。减振器10，30的传感器装置84以这样的方式安装在起重机支架上，即传感器装置检测到通过起重机小车78的运动所引起的、起重机70的振动。使减振块86运动的直线电动机12，32固定在悬臂76的上侧，直线电动机的直线导向装置14，34沿悬臂76的部分区域延伸。减振器10，30的调节装置88的测量参数输入端通过过滤器90与传感器装置84相连接。调节装置88的调节参数输出端与直线电动机12，32相连接，并且用于将速度额定值VM传输至集成在直线电动机12，32中的速度调节装置中。过滤器90被调节匹配于起重机70的振动频谱，并且用于处理由传感器装置84所检测到的测量信号。如果起重机小车78沿悬臂76的运动引起起重机70在起重机小车78的运动方向上的振动，那么这一振动便会被传感器装置84检测到。基于传感器装置84的信号以及由减振器10，30的测量系统20，40所检测到的、直线电动机车18，38的实际位置，调节装置88便可得出用于直线电动机12，32的控制信号，直线电动机随后使减振块86这样运动，即相对于起重机70的振动运动起反作用的平衡力通过悬臂76被导入起重机70中，这便会导致振动运动的减弱。由于测量系统20和40的构成方式，在检测直线电动机车18，38的实际速度和实际位置时，直线电动机车18，38的左右偏移运动则不必被考虑到。虽然通过优选的实施例对本发明进行了详尽的说明与描述，但本发明不局限于已公开的例子，并且在不脱离本发明的保护范围的前提下，专业技术人员可以从中推导出其它变体。
权利要求
1.一种用于减弱可振动结构(70)的、特别是起重机的振动的减振器(10 ;30)，所述减振器具有用于检测所述结构(70)的振动运动的传感器装置(84);能安装在所述可振动结构(70)上的直线电动机(12 ;32)，所述直线电动机具有直线导向装置(14 ；34)以及能沿所述直线导向装置(14 ；34)在轮(16 ；36)上来回运动的、并且使减振块(86)运动的直线电动机车(18 ；38);用于检测所述直线电动机车(18 ；38)的实际速度和实际位置的测量系统(20 ；40)； 以及调节装置(88)，所述调节装置的测量参数输入端与所述传感器装置(84)相连接并且所述调节装置的调节参数输出端与所述直线电动机(12 ;32)相连接。
2.根据权利要求I所述的减振器(10)，其特征在于，所述测量系统(20)具有能沿所述直线导向装置(14)来回运动的、分离的测量车(22); 平行于所述直线电动机(12)的所述直线导向装置(14)布置的、具有集成的测量带的导轨(24);以及沿所述导轨(24)引导的且固定在所述测量车(22)上的扫描头(26)，其中，所述测量车(22 )通过联轴器(28 )固定在所述直线电动机车(18 )上，所述联轴器设计为在所述测量车(22)的运动方向上是刚性的，而横交于所述测量车(22)的运动方向是弹性的。
3.根据权利要求2所述的减振器(10)，其特征在于，所述弹性的联轴器(28)具有弹性杆。
4.根据权利要求I所述的减振器(30)，其特征在于，所述测量系统(40)具有至少一个配备有皮带轮(42)且保持在所述直线电动机车(38)上的旋转编码器(44);和至少一个平行于所述直线电动机(32)的所述直线导向装置(34)延伸的、在两侧牢固张紧且围绕所述皮带轮(42)引导的皮带(50)。
5.根据权利要求4所述的减振器(30)，其特征在于，所述旋转编码器(44)设计为带有2048条刻度线的光学伺服电动机编码器。
6.根据权利要求4或5所述的减振器(30)，其特征在于，所述测量系统(40)具有特别是导向辊(52，54)的形式的皮带张紧装置。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的减振器(30)，其特征在于，所述皮带(50)具有磁性材料，所述磁性材料与磁性的、在所述皮带(50)下方延伸的保持件(56)这样共同起作用，即所述保持件(56)磁性地吸附所述皮带。
8.根据权利要求7所述的减振器(30)，其特征在于，所述保持件(56)设计为永磁性的保持件。
9.根据权利要求7或8所述的减振器(30)，其特征在于，所述磁性材料以钢芯的形式集成在所述皮带(50)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的减振器(10;30)，其特征在于，所述直线电动机车(18 ；38)的所述轮(16 ；36)设计为导轮，其中，每个导轮至少在一侧配备有侧向导向装置。
11.一种具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的减振器(10 ；30)的可振动结构(70)。
全文摘要
本发明涉及一种用于减弱可振动结构(70)的、特别是起重机的振动的减振器(10；30)，该减振器具有用于检测该结构(70)的振动运动的传感器装置(84)；能安装在可振动结构(70)上的直线电动机(12；32)，该直线电动机具有直线导向装置(14；34)以及能沿该直线导向装置(14；34)在轮(16；36)上来回运动的、并且使减振块(86)运动的直线电动机车(18；38)；用于检测直线电动机车(18；38)的实际速度和实际位置的测量系统(20；40)；以及调节装置(88)，该调节装置的测量参数输入端与传感器装置(84)相连接并且该调节装置的调节参数输出端与直线电动机(12；32)相连接。
文档编号B66C13/00GK102878239SQ20121024477
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月13日 优先权日2011年7月14日
发明者格哈德·福斯特, 乌韦·拉德拉, 埃尔玛·谢菲尔斯, 迪特马·施托伊贝尔 申请人:西门子公司