用于使具有移动部分且共同布置在一个支撑件上的机器运行的方法

摘要

描述了一种用于使具有移动部分且被共同布置在一个支撑件(32)上的机器(10)运行的方法，所述部分以大体上相同的频率周期性地移动。通过使相位相对于彼此改变来控制一个机器(10)的振动的相位相对于另一个机器(10)的振动的相位，来使得一个结构部分(例如，支撑件(32))的振动的幅度保持在一个预先限定的最大值以下。

说明书

本发明涉及一种用于使具有移动部分且共同布置在一个支撑件上 的机器运行的方法，所述部分以大体上相同的频率周期性地移动。

这样的机器的一个实施例是摇摆筛选机器。摇摆筛选机器包括一个 具有一个或多个筛(Sieben)的筛结构，筛被布置成一个在另一个之上。 筛结构的一个筛在此还被称为筛板(Siebdeck)，其中典型的摇摆筛选 机器具有1至6个筛板。从上方将待被筛选的材料放置到筛结构上且该 材料穿过该筛结构，通过每个所穿过的筛板来逐渐地分开粗糙的部分使 得剩余的材料部分变得更精细。材料穿过筛结构的移动受到筛结构的移 动的帮助。在摇摆筛选机器中，出于此目的，筛结构被安装在一个框架 上且经由马达被设定移动。在此，筛结构被布置在该框架上使得该框架 经由一个偏心装置(Exzenter)连接到一个由该马达驱动的旋转轴。借 助于该偏心装置，在该旋转轴和筛结构的对称轴线之间产生偏移。此外， 该框架可以被设计成使得允许筛结构相对于旋转轴线倾斜。由于此布置， 当驱动该旋转轴时，迫使筛结构进行摇摆移动。该移动是周期性的，一 个周期对应于该旋转轴的一个循环的时间间隔。待被筛选的材料执行从 筛结构的中心开始的椭圆移动，在筛结构的中心处放入材料。可以通过 偏心装置和筛结构的倾斜角的变位来调整材料在筛结构内的驻留时间。

此类型的摇摆筛选机器是已知的，例如，从DE19900905C1中已知。 DE19900905C1中所描述的摇摆筛选机器包括一个通过马达可旋转的基 板和布置在该基板上、其倾斜角可调整的脚板。可以经由另一个移位装 置使该脚板相对于该基板移位。布置在该脚板上的是一个偏移销，该偏 移销可旋转地连接到一个筛结构，该筛结构由一个支撑设备保持且在该 基板旋转期间该筛结构执行摇摆移动或振动和投掷移动。

由于筛选机器的摇摆移动，可以产生振动，振动被传输到地板且因 此被传输到在其中机器被架起的建筑物。这些振动可以高度地加载建筑 物且导致裂缝或对结构的其他损害。这是有问题的，特别是当机器不能 够被架起在建筑物的底层上时，因为建筑物的振动随着高度的增加变得 越来越大。因此，有必要使由筛选机器导致的地板的振动和建筑物的振 动最小化。

首先通过提供平衡物(Gegengewechten)来尝试减小机器的振动的 幅度或强度。其次，机器常常被布置在阻尼底座上，该阻尼底座意在减 少机器的振动向地板和建筑物的传输。然而，完全抑制振动是不可能的。

如果仅有单个机器被布置在建筑物内或被布置在建筑物的一部分 内，有可能通过测量此机器的移动或振动来容易地得出关于该建筑物的 预期加载的结论。建筑物的一部分的振动的幅度将总是小于该机器的振 动，条件是该机器的移动的频率被选择成使得其不对应于该建筑物的任 何共振频率或自然频率。周期性移动的频率对应于移动的周期的倒数。 如果将建筑物的共振频率选择为机器的移动的频率，则建筑物的振动的 幅度将被增强，甚至可能超出机器的振动的幅度，其结果是会对建筑物 造成相当大的损害。因此，机器的预期的移动频率通常被选择成使得其 不对应于建筑的任何共振频率或自然频率。

如果多个机器被布置在建筑物内或被布置在建筑物的一部分内，则 生成的振动被叠加。叠加的振动的最大幅度在此等于个体振动的最大幅 度的总和。叠加的振动的实际幅度不仅取决于个体振动的幅度而且还取 决于其相对于彼此的频率和相位。如果例如以相同的频率使两个相同的 机器运行，使得这两个机器生产相等的频率和幅度的振动，则建筑物的 振动的强度将取决于机器的移动是同相的还是反相的。如果机器的移动 是同相的，这意味着相位差在弧度上是0或2π的整数倍，则合成的叠 加的振动的幅度在最大值处且等于个体振动的幅度的总和。在另一方面， 如果机器的移动是反相的，这意味着相位差在弧度上是π或(2n+1)π， 其中n是整数，则合成的振动的幅度在最小值处且等于个体振动的幅度 的差。

一般来说，由于机器的移动被彼此独立地控制和驱动，因此移动的 相位在原则上是随机的，使得特别是在相对大量机器的情况下，将必须 假设作用在建筑物上的叠加的振动将位于理论最大可能幅度以下。

然而，由于首先两个或更多个机器的随机同相移动未被排除，其次 可以通过经由普通地板使机器弱耦合来使机器的移动同步化。此效果被 已知为弱耦合振动器的同步化。

此外，机器的移动的相位由于波动的工作负载可以被改变。例如， 可以通过引入待被筛选的材料来改变摇摆筛选机器的移动的相位。

因此，本发明的目标是提供一种用于使具有周期性的移动部分且共 同布置在一个支撑件上的多个机器运行的方法，通过该方法可以减少通 过机器叠加到建筑物的一部分上的振动的幅度。

该目的是通过一种用于使具有移动部分且被共同布置在一个支撑 件上的机器运行的方法实现的，所述部分以大体上相同的频率周期性地 移动，其中通过使相位相对于彼此改变来控制一个机器的振动的相位相 对于另一个机器的振动的相位，以使得一个结构部分的振动的幅度保持 在一个预先限定的最大值以下。

结构部分被理解为其中布置有机器的建筑物的个体部分以及可以 容纳机器的支架、框架和安装件。机器共同布置到其上的支撑件同样是 结构部分且可以是建筑物、支架、框架或安装件的一部分。

用于结构部分的振动的预先限定的最大值是通过计算或实验确定 的，使得可以避免对该结构的损害。在建筑物作为结构的情况下，该预 先限定的最大值被选择使得例如可以可靠地避免在墙壁或地板中产生 裂缝。此外，在一个实施方案中，可想到的是，控制相位使得一个或多 个结构部分的振动被最小化。

在该方法的一个实施方案中，其振动意在保持在预先限定的最大值 以下的结构部分是机器布置到其上的支撑件。该支撑件特别可以是建筑 物的地板或支架、框架或安装件的一部分。

在建筑物的地板作为支撑件的情况下，特别是当机器没有被布置在 建筑物的最低楼层中时，支撑件可以执行剧烈振动(即，具有大幅度的 振动)，这可能导致裂缝的出现。此外，地板可以将振动传输到建筑物 的其他部分、建筑物中的其他结构部分或其他设备，使得出于这些原因 限制地板的振动也是有利的。

在该方法的另一个实施方案中，机器以振动阻尼的方式布置在支撑 件上。

除了对相位的控制之外，机器的振动阻尼布置构成减少通过机器传 输到建筑物的振动的另一种可能方式。由于机器的通常高重量，在此优 选地是将每个机器布置在其自己的基座上。合适的基座包括例如浇铸到 混凝土中的多个钢板，其中阻尼板被插入在基座和机器之间。可选地， 一个负载分配板还被插入在阻尼板和机器之间，从而不将机器的重量在 一点处加载在该阻尼板上而是将其分配在大面积上。该阻尼板优选地由 弹性材料组成，材料的特性(诸如，厚度和硬度)被选择成使得振动阻 尼变得最大。例如，振动系统的有限元模拟可以作为此选择的基础。

在该方法的一个实施方案中，通过使一个机器相对于另一个机器的 振动的相位改变来控制相位，通过暂时增加或减小机器的移动的频率来 改变该机器的移动的相位。

可以经由相位角表达一个机器相对于另一个机器的振动的相位差； 在角度差为π弧度的情况下，振动是精确相反的，且在角度差为0的情 况下，移动是同步的。如果例如两个机器执行圆形运动，振动是由机器 的不平衡导致的，在角度差为0(0°)的情况下，不平衡点在相同方 向上，且在角度差为π(180°)的情况下，不平衡点在相反方向上。 可以通过短暂地提高或降低机器中的一个的移动的频率来改变所述角 度差。在稍微增加的情况下，例如，一个机器的不平衡接着比另一个机 器的不平衡更快速地旋转，相位角中的差相应地改变。假定在频率增加 开始时，角度差是0，一个机器的移动则渐增地引起另一个的移动。如 果在达到期望的角度差(例如，π)之后，使得移动相反，速度或频率 再次相等，此差被维持在移动的频率精确相等的条件以下。

优选地，为了控制相位，仅稍微变化一个机器的移动的频率，以保 持机器运行的过程参数尽可能稳定。

在本发明的一个实施方案中，经由电驱动器运行机器，该电驱动器 是经由频率转换器驱动的。然后可以通过控制该频率转换器来实现机器 的移动的频率的改变。在此实施方案中，不需要机器内的另外的控制部 件。

在本发明的一个实施方案中，机构部分和/或机器的振动的幅度和/ 或相位被测量且当控制机器相对于彼此的振动的相位时被考虑在内。

例如，旋转速度传感器可以被布置在机器中，通过该旋转速度传感 器可以确定当前的移动频率。例如，该旋转速度传感器被实施为键相器 (Keyphasor)，在其中监控旋转轴线上的标记且在每个循环期间输出 一个脉冲。通过使用这种布置，原则上机器的移动的相位也可以被确定， 因为该传感器总是以与该旋转轴线的相同的定向来输出脉冲。然而，此 相位不必与由机器产生且传输到支撑件的振动的相位一致。振动的相位 (例如，在圆形移动的情况下)取决于不平衡的位置，且在不平衡移位 的情况下改变。旋转速度的测量优选地被用来确定或监控机器的移动的 频率。

此外，在机器上的区域中或者在支撑件上或在结构部分上的其他点 处，可以布置加速度传感器，可以从加速度传感器的信号导出振动的幅 度以及其随时间的变化。从随时间的变化，例如通过确定最大值和最小 值，进而有可能得出关于相位的结论。具体而言，加速度传感器可以被 布置在建筑物的地板上以测量建筑物的振动。

在该方法的一个实施方案中，测量支撑件的振动的幅度，且如果超 过为结构部分的振动所预先限定的最大值以下的预先限定的极限值，则 改变机器的移动的相位。

该极限值被预先限定使得，即使如果被稍微超过，仍可以可靠地排 除振动的损害效果，且位于预先限定的最大值以下。如果断定已经超过 该极限值，由于例如两个机器传输具有相同相位的振动到支撑件或到另 一结构部分，则改变机器的移动的相位。为此，稍微提高或降低机器中 的一个的移动的频率。如果测量到的支撑件的振动的幅度再次下降到极 限值以下，则移动的频率再次被设定到原始值且保持稳定。作为改变移 动的频率的结果，机器相对于彼此的移动的相位以及一个机器相对于另 一个机器的不平衡的位置被改变。

当机器中的不平衡的位置可以改变时，该方法的此实施方案是特别 有利的，这是由于为了控制，该不平衡的精确位置不必是已知的或恒定 的。该不平衡的位置可以被改变，例如通过向机器内引入待被处理的材 料。

在该方法的另一个实施方案中，为每个机器预先限定一个相位设定 点且将机器的振动的相位控制到该相位设定点，该相位设定点被选择成 使得结构部分的振动被最小化。

在此实施方案中，有利的是，如果相应的机器中存在的不平衡的位 置在运行期间不被移位或仅稍微被移位，且因此传输到地板的振动的相 位总是与该机器的移动的相位具有固定关系。

必须为该控制的此形式确定不平衡的位置。该位置可以是从对机器 的振动的测量获得的。如果确定的相位偏离预先限定的相位设定点，如 已经描述的，则稍微提高或降低所涉及的机器的移动的频率。在已经到 达该相位设定点之后，再一次设定原始的移动频率。

在本发明的另一个实施方案中，其中两个机器中的相位被控制，第 一机器的相位设定点被限定为0(或0°)，且第二机器的相位设定点 被限定为π(或180°)，减去由振动从该第二机器到该第一机器的传 播时间导致的相位差。

当预先限定相位差时，通过考虑振动的传播时间，个体振动的相位 可以被精确地设定成相反，而不管由传播时间导致的相位改变。

在该方法的另一个实施方案中，考虑机器彼此之间的距离、机器相 对于彼此的布置、机器的振动阻尼、地板的阻尼、结构部分以及机器的 共振频率、机器的移动的频率设定点或这些参数中的至少两个的组合， 数值地或分析地计算预先限定的相位设定点。

例如，基于有限元模拟的数值方法适合于该计算。

在该方法的一个实施方案中，执行对机器的移动的控制同时避免与 结构部分或机器的共振频率对应的频率。

如果待被运行的机器具有与一个结构部分或一个机器的共振频率 对应的移动的频率，则振动可以以高幅度传输到此部分或传输到此机器。 因此，首先预先限定机器的移动的频率的设定点，使得这些移动的频率 的设定点不对应于共振频率。其次，当增大或减小移动的频率以例如改 变相位时，设定频率同样被选择成使得其不对应于共振频率。

在该方法的一个实施方案中，通过使用所述方法使2到36个机器 同时运行。

在本发明的一个实施方案中，在软件可编程控制器的帮助下执行所 述方法。此软件可编程控制器(SPS)被连接到所有机器以及传感器。 根据来自所述传感器的输入值，则SPS能够确定是否需要控制措施或 需要何种类型的控制措施。可选地，SPS还可以被实施使得当超过一个 结构部分的振动的预先限定的最大值时，连接的机器中的一个或多个也 关掉。

在本发明的一个实施方案中，用所述方法运行的机器是振动和/或 摇摆筛选机器，且可移动的部分是这些机器的可移动的筛。

在该方法的一个实施方案中，用所述筛选机器处理聚合物(例如， 聚丙烯酸酯)、沙子、砂砾、茶或香料。

下文将通过使用附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出共同布置在一个支撑件上的两个摇摆筛选机器，

图2示出两个同相振动的幅度以及其总和，以及

图3示出两个反相振动的幅度以及其总和。

在图1中，从侧面例示了共同布置在一个支撑件上的两个摇摆筛选 机器。

图1示出共同布置在作为支撑件的地板32上的两个摇摆筛选机器 10。摇摆筛选机器10中的每个包括一个筛结构11，在图1中例示的实 施方案中，该筛结构包括两个筛12。筛结构11具有布置在之上的材料 进给14，通过该材料进给待被筛选的材料可以被放入。材料从顶到底 穿过筛结构11，在每种情况下，材料中的一些通过筛12分开。可以经 由三个侧向布置的排放点16移除单独分开的部分，该部分通过每个被 穿过的筛12变得更精细。筛结构11由安装件35支撑。

为了帮助材料运输，可以向筛结构11施加摇摆移动。为此，筛结 构11经由可旋转的安装件25连接到偏心装置26。进而可以经由驱动 轴18将偏心装置26设置成旋转的。在所例示的实施方案中，旋转速度 传感器27(其每个循环向控制设备30输出一个脉冲)被布置在驱动轴 18上。驱动轴18经由带20连接到电动马达22且由该电动马达驱动。 电动马达22经由频率转换器24激活。频率转换器24被连接到控制设 备30。

由筛结构11执行的运动是周期性的，一个周期对应于驱动轴18的 一个循环的时间间隔。在材料进给14处被进给到最上面的筛12上的待 被筛选的材料执行椭圆移动，自筛结构11的中心开始。可以通过置换 偏心装置26、筛结构11的倾斜角以及移动的周期或频率来设定材料在 筛结构11内的驻留时间。

在筛结构11的移动期间，产生振动，因为该筛结构由于容纳的材 料而永远不能够完全平衡。这些振动经由安装件35和驱动轴18被传输 到地板32。然而，地板32的振动是不期望的，这是由于后者经受高载 荷，因此振动能够可能被传输到另一些结构部分(诸如，建筑物的其他 部分)或其他机器。出于阻尼目的，阻尼基座34因此被布置在地板32 和摇摆筛选机器10之间。

尽管通过阻尼基座34阻尼，但是摇摆筛选机器10的振动中的一些 总是会被传输到地板32。可以经由传感器29监控地板32的这些振动， 传感器29同样被连接到控制设备30。在控制设备30中，另外存储用 于地板32的振动的强度或幅度的极限值；当超过所述极限值时，采取 行动。以此方式超过所述极限值表明两个摇摆筛选机器10的个体振动 同相，且因此地板32的振动的幅度被加强。

如果超过地板32的振动的预先限定的极限值，则通过控制设备30 激活两个频率转换器24中的一个以改变激活马达22的频率。例如，出 于此目的增加该频率。因此，加速通过此摇摆筛选机器10的筛结构11 来执行的移动。此机器10的不平衡的旋转然后比另一个机器10的不平 衡的旋转更快；相应的振动的相位角的差被相应地改变。假设在频率增 加开始时，两个振动的角度差是0，一个机器10的移动渐增地引起另 一个的移动。如果在达到期望的角度差(例如，π)之后，使得移动相 反，速度或频率再次相等，此差被维持在移动的频率精确相等的条件下。 在通过控制设备30作用之后，所述两个摇摆筛选机器的振动接着反相 且总体振动的幅度接着被显著地减小，且在理想化条件下，将是0。

在另一些实施方案中，控制设备30还可以从来自布置在相应的机 器10上的加速度传感器28的测量值导出相应的机器10的振动的相位。 然后，通过短暂地提高或降低移动的频率，控制设备30可以设定振动 的相位使得地板32的振动被最小化。例如可以经由有限元模拟确定这 些最佳相位且同样地将其存储在控制设备30中。

在图2中，例示了两个同相振动的幅度以及其总和。

图2示出了一个图表，在该图表中，振动的幅度被标绘在Y轴上 且时间被标绘在X轴上。两个摇摆筛选机器的相应的振动(例如，已 经在其基座上测量到的)被标绘在曲线40和曲线42中。由于两个振动 之间的相位差是0，因此幅度被添加且总体振动44具有的幅度高达机 器中的一个的振动的两倍。出于更好地例示的目的，相应的曲线被例示 成在Y轴上相对于彼此偏移。

在图3中，例示了两个反相振动的幅度以及其总和。

图3示出了一个图表，在该图表中，振动的幅度被标绘在Y轴上且时 间被标绘在X轴上。两个摇摆筛选机器的相应的振动(例如，已经在 其基座上测量到的)被标绘在曲线40和曲线42中。在例示的情形中， 两个振动之间的相位差是π，使得所述振动反相。在总体振动44中， 两个个体振动彼此抵消且幅度恒定为0。出于更好地例示的目的，相应 的曲线被例示成在Y轴上相对于彼此偏移。

名称列表

10摇摆筛选机器

11筛结构

12筛

14材料进给

16排放点

18驱动轴

20带

22马达

24频率转换器

25可旋转的安装件

26偏心装置

27旋转速度传感器

28振动传感器(机器)

29振动传感器(地板)

30控制设备

32地板

34基座

35安装件

36轴线

40第一机器独自地振动

42第二机器独自地振动

44总体振动

46差

A幅度

t时间