專利名稱：減振系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于對例如起重機的、能振動的結構的振動進行減振的減振系統。
背景技術：
在機械中減振差的固有頻率能夠導致這些機械變得不穩定，所以所述固有頻率僅能以受限的效率來工作或者甚至完全不可能工作。在用于集裝箱船的裝載和卸載的集裝箱起重機中，起重機小車的運動例如激勵起重機結構沿著起重機小車運動方向振動。振動幅度根據起重機的尺寸和結構類型能夠為直至一米。因為公差在提起和放下集裝箱時通常僅僅位于幾毫米的范圍內，所以起重機司機必須一直等待，直到起重機結構的振動相應地衰退。在集裝箱轉運時的所述等待耗費大量時間并且引起不期望高的費用。降低起重機結構的振動的可能性在于，更加剛性地設計起重機架，這伴隨著高的耗費和材料投入。此外，起重機結構的充分的加固由于在結構上的強制性標準通常是不可能的，因為例如必須滿足例如軌距、橫截面積、穿行高度等的特定的預先規定。替選于或者除了起重機結構的結構加固之外，已知的是，使用所謂的被動的振動緩沖器。所述振動緩沖器通常包括具有彈性元件的阻尼器，并且具有振動塊以作為中央的作用元件，所述振動塊在下面稱作阻尼塊。在此，阻尼塊與待減振的起重機結構耦聯，使得所述阻尼塊相反于起重機結構振動。為了實現有效的減振效果，阻尼塊的質量當然必須是極其高的。個別情況下，該質量為直到60噸。在申請人方面，在還沒有公開的專利申請的范圍內已經提出用于具有單獨的橋式承載件或者起重臂的集裝箱橋的主動減振器。在此，使阻尼塊移動的線性馬達中央地安裝在集裝箱橋的橋式承載件上。起重機沿著起重機小車的運動方向的振動借助加速度傳感器來測量，所述振動通過起重機小車運動激勵并且應借助線性馬達或者由所述線性馬達移動的阻尼塊進行減振。經由位置額定值估算器確定起重機的偏移，所述偏移經由調節器轉化為速度。從期望的減振和通過線性馬達而運動的阻尼塊中得出調節值。通過線性馬達的運動將相同大小的、相反于線性馬達的運動方向定向的力導入到起重機結構中，所述力用于對起重機振動進行減振。線性馬達能夠設有微弱拉緊的位置控制器，以便防止“跑開”。因此，確保將線性馬達在其軌道上在中央進行調節，因此能夠最佳地充分利用用于減振的現存方法。在具有單獨的橋式承載件的集裝箱橋中，主動減振器的中央的定位保證了沿著起重機小車的運動方向的起重機振動的減振。當然，缺點在于，不能夠借助所提出的減振器消除其他的振動運動，例如由于側向地在橋式承載件上出現的強風所激發的轉動運動。另一缺點在于，線性馬達必須中央地設置在待減振的能振動的結構上，以便防止通過線性馬達的運動將不期望的轉矩導入到結構中。然而，在許多待減振的能振動的結構中這種中央地定位是不可能的，例如在設計為雙承載件橋式起重機并且因此也具有兩個彼此平行延伸的橋式承載件的集裝箱橋中。如果線性馬達偏心地裝配在兩個起重機承載件之一上，那么能夠沿著起重機小車的運動方向進行減振。但是，阻尼塊的運動同時由于杠桿作用而激發結構的不期望的轉動運動。
實用新型內容基于現有技術，本實用新型的目的是，提供一種用于對能振動的結構的振動進行減振的替選的減振系統，借助所述減振系統能夠在不冋的方向上對能振動的結構的振動運動進行減振，并且這特別適合于對雙承載件橋式起重機的振動進行的減振。為了實現所述目的，本實用新型提出一種用于對能振動的結構的振動進行減振的減振系統，所述減振系統具有:至少一個可裝配在能振動的結構上的傳感器設備，所述傳感器設備設計用于檢測結構運動相對于參照系的至少兩個不同的運動分量，其中運動分量分別為線性的運動分量或者轉動的運動分量；第一主動減振裝置，其具有阻尼塊和可固定在結構上的馬達，借助所述馬達能夠相對于結構沿著第一直線或者圓形軌道驅動阻尼塊；第二主動減振裝置，其具有阻尼塊和可固定在結構上的馬達，借助所述馬達能夠相對于結構沿著與第一直線或者圓形軌道不同的第二直線或者圓形軌道驅動阻尼塊；調節設備，所述調節設備的測量值輸入端與傳感器設備連接，并且所述調節設備的調節值輸出端與第一減振裝置的馬達以及與第二減振裝置的馬達連接，其中調節設備設計成，使得基于由傳感器設備所檢測的傳感器信號生成用于馬達的控制信號，借助控制信號能夠控制馬達，使得阻尼塊相對于結構沿著其直線或者圓形軌道實施補償結構的振動運動的運動。根據本實用新型的減振系統的主要優點在于，傳感器設備檢測結構運動相對于參照系的多個不同的運動分量，所述運動分量能夠通過經由調節設備控制的多個減振裝置消除。因此，例如能夠借助于兩個主動減振裝置消除配備有兩個橋式承載件的雙承載件橋式起重機的振動運動的直線運動部分和轉動運動部分，其中每個主動減振裝置裝配在橋式承載件中的一個上并且具有可利用馬達線性運動的阻尼塊，如其在下面將參考實施例更詳細地闡明。根據本實用新型的一個擴展方案，阻尼塊分別沿著直線被引導地運動，由此得出減振裝置的在結構上簡單的構造。直線優選彼此平行并且在結構的相同的高度上延伸，其中沿著所述直線移動阻尼塊，其中第一直線到結構重心的最短距離優選相當于第二直線到結構重心的最短距離。以所述方式實現具有均勻的質量分布的對稱的構造，由此尤其簡化相應的減振裝置的馬達調節。有利地，馬達為線性馬達，這致使尤其簡單并且廉價的構造。根據本實用新型的一個擴展方案，所述調節設備設計成，使得其彼此獨立地對結構運動的由傳感器設備所檢測的運動分量進行減振。換而言之，相應的運動分量的衰減系數能夠彼此獨立地被調節并且相應地也能夠是不同的。此外，本實用新型為了解決開始所述的問題提出一種具有之前描述的類型的減振系統的能振動的結構。根據本實用新型的變型方案，能振動的結構為起重機。該起重機尤其為具有兩個橋式承載件的橋式起重機，其中主動減振裝置在每個橋式承載件上設置成，使得每個橋式承載件的延伸方向與相關聯的阻尼塊的運動方向一致。此外，為了實現開始所述的目的，本實用新型提出一種用于利用之前所述類型的減振系統和/或能振動的結構對能振動的結構的多方向的振動進行減振的方法，其中利用傳感器檢測結構運動相對于參照系的不同的線性的和/或轉動的運動分量；并且其中基于利用傳感器檢測的運動分量利用減振算法計算調節值；其中當結構運動的利用傳感器所檢測的運動分量的方向與減振系統的阻尼塊的運動方向一致時，調節值直接地作為理論值被輸送給速度調節回路，以用于生成馬達控制信號，或者，當結構運動的利用傳感器檢測的運動分量的方向不與減振系統的阻尼塊的運動方向一致時，變換調節值，使得生成相應于阻尼塊的運動方向的理論值，所述理論值然后被輸送給速度調節回路，以用于生成馬達控制信號。因此，借助于該變換將計算出的調節值換算成減振裝置的運動方向。
根據本實用新型的優選實施例的下面的描述參考附加的附圖使得本實用新型的其他的特征和優點變得顯而易見。其中圖1示出具有兩個橋式承載件的橋式起重機的示意俯視圖，所述橋式起重機配備有根據本實用新型的實施形式的減振系統；圖2示出用于在圖1中示出的橋式起重機上的二維減振的調節結構的示意圖；和圖3示出多方向減振的示意的結構。
具體實施方式
圖1示意地示出根據本實用新型的實施形式的減振系統10，所述減振系統用于對能振動的結構的振動進行減振，所述能振動的結構在此為具有兩個彼此平行延伸的橋式承載件14和16的橋式起重機12，所述橋式承載件保持在起重架18上。減振系統包括傳感器設備20，所述傳感器設備裝配在橋式起重機12的起重架18上并且具有沒有詳細示出的傳感器，所述傳感器設計用于檢測橋式起重機12相對于基準系統的振動運動的不同的運動分量。在此，一方面測定橋式起重機12在起重機小車的運動方向上的線性偏移土 Λ X，并且另一方面測定橋式起重機12圍繞結構重心S的轉動偏移土 Λ Θ。此外，減振系統具有兩個結構相同地構成的減振裝置22和24，其中減振裝置22裝配在左側的橋式承載件14上并且減振裝置24裝配在右側的橋式減振承載件16上。每個減振裝置22和24包括阻尼塊26，所述阻尼塊能夠通過沿著相關聯的橋式承載件14或16延伸的線性馬達28線性地運動。這些線性馬達28和進而這些阻尼塊26的運動軌道彼此平行并且設置在橋式起重機12的相同的高度上，其中通過第一線性馬達28限定的直線到結構重心S的最短距離R相當于通過第二線性馬達28限定的直線到結構重心S的最短距離R。整體上，以所述方式實現具有近似均勻的質量分布的、相對于結構重心S對稱的構造。減振系統10的目標是:通過該方式即兩個減振裝置22和24的阻尼塊26借助與其相關聯的線性馬達28運動對橋式起重機12的振動進行減振。基本原理在于，通過阻尼塊26中的每一個的運動形成力，所述力由于將阻尼塊26耦聯到橋式起重機12上而以相反的方向作為阻尼力Fm或Fdm以阻尼的方式作用在橋式起重機12上。因此得出合成的阻尼力Fdms，所述合成的阻尼力等于兩個阻尼力Fim和Fdm的和。因此，其適用于:[0026]FDres-FDli+FDre。此外，產生圍繞結構重心S的阻尼力矩Mdms,其中適用:MDres=(FDl1-FdJXR0因此，借助兩個以到結構重心的距離R設置的線性馬達28得出兩個調節可能性，使得能夠消除沿著起重機小車的運動方向的測定的偏移土 Λχ和起重臂的測定的轉動偏移土 Δ Θ。在圖2中借助示例的調節設備30示意地示出利用圖1中示出的減振系統10的二維減振的調節原理，所述調節設備的測量值輸入端與傳感器設備20連接并且所述調節設備的調節值輸出端與線性馬達28連接。調節設備30包括第一變換環節32、與第一變換環節32連接的第一調整器34、與第一變換環節32連接的第二調整器36、與兩個調整器34和36連接的第二變換環節38和兩個基本上結構相同的并且與第二變換環節38連接的速度調節回路40和42。每個速度調節回路40，42包含速度調節器44和電流調節回路46，其中位置調節器48前置于速度調節器44。調節設備30原則上如下工作:起重機小車的運動方向的振動偏移Λ X和橋式起重機12的轉動運動的偏移Λ Θ能夠由于將起重臂分成兩個橋式承載件14和16而不能夠直接地在結構重心S處檢測。由于所述原因，橋式起重機12在橋式承載件14和16的兩側上的運動借助相應的、沒有詳細示出的傳感器以測量值Xlsys和X2sys的形式來檢測。然后，根據所述測量值，在第一變換環節32中計算具有在起重機小車的運動方向上的線性偏移Λ X的形式的位置信號和具有用于結構重心S的轉動偏移Λ Θ的形式的位置信號。
`[0034]代表偏移Λ X或Λ Θ的位置信號在相關聯的調整器34和36中以加權系數調整。更確切地說，用于ΛΧ的位置信號以加權系數dlin/m調整，其中dlin相當于所期望的線性衰減并且m相當于阻尼塊mDamp的質量，并且以加權系數dMt/J對用于Λ Θ的位置信號調整，其中dMt相當于所期望的轉動衰減并且J相當于阻尼塊mDamp的慣性力矩。合成的調節值Vx或ω θ不能夠直接地作為理論值給出到線性馬達18的相應的速度調節回路40和42上，因為所述調節值在其他運動方向上起作用。借助于逆變換矩陣，減振設備的調節值\或ω0出于所述原因在變換環節38中換算成線性馬達運動方向的理論值Vlilli和然后，所述理論值被輸送給速度調節器44的調節輸入端，其中所述理論值被接入到所述相應的位置調節器48的輸出信號。將相關聯的線性馬達28的實際位置Xli或Xre作為實際值并且將常量作為理論值輸送給位置調節器48。位置調節器48用于防止線性馬達28的阻尼塊26的路徑漂移。將所屬的線性馬達28的實際速度Vli或Vm作為其他輸入信號以帶有負號的方式輸送給速度調節器44。然后，例如能夠構成為比例積分調節器(P1-Regler)的速度調節器44基于這些輸入信號來測定輸送給電流調節回路46的理論值Flistjll或者Fres()11。如下定義衰減方向和線性馬達28的運動方向之間的關系:Xd^p =TM' X^1從中推出XLM _ TM.[0041]因此，借助在變換環節38中的變換確保，每個線性馬達28獲得對于每個衰減方向所必需的部分。因此，用于每個線性馬達28的總和為來自各個衰減方向的線性組合并且能夠在模態變換時與模態矩陣比較。如此在運動方向上變換的速度Vlilli和Vufre作為理論值被接到速度調節回路40和42上。因此，線性馬達28產生相應的力，以便對偏移執行衰減。如果假想地將線性馬達28的力變換回成待減振的系統的振動方向，那么獲得對于每個振動方向所必需的阻尼力。在圖3中示出用于η維空間的普通結構。η個獨立的測量值50在η個振動方向上被檢測。借助衰減矩陣52進行用于各個振動方向的所期望的衰減的參數化。經由逆變換矩陣54換算成η個彼此獨立調節的線性馬達軸線56的運動方向。由線性馬達所產生的力共同使全部所檢測的偏移衰減。再次通過借助變換矩陣58進行換算來獲得在η個振動方向上的為此所必需的阻尼力60。當前所描述的算式涉及出現的動態振動幾乎彼此被去耦的情況。在顯著的動態耦合時，同樣能夠應用該原理。那么，當然也執行動態的變換關系。關于圖1中所示出的實例，對于從與線性馬達的運動方向Xui到振動方向Xsys的運
動的變換得出下述關系:
權利要求1.用于對能振動的結構(12)的振動進行減振的減振系統(10)，具有 -能夠裝配在能振動的結構(12)上的至少一個傳感器設備(20)，所述傳感器設備設計用于檢測結構運動相對于參照系的至少兩個不同的運動分量，其中所述運動分量分別為線性運動分量或者轉動運動分量， -第一主動減振裝置(22)，所述第一主動減振裝置具有阻尼塊和能固定在所述結構(12)上的馬達(28)，借助所述馬達能夠相對于所述結構(12)沿著第一直線或者圓形軌道驅動所述阻尼塊， 其特征在于，所述減振系統還具有 -第二主動減振裝置(24)，所述第二主動減振裝置具有阻尼塊和能固定在所述結構(12)上的馬達(28)，借助所述馬達能夠相對于所述結構(12)沿著與所述第一直線或者圓形軌道不同的第二直線或者圓形軌道驅動所述阻尼塊，和 -調節設備(30)，所述調節設備的測量值輸入端與所述傳感器設備(20)連接，并且所述調節設備的調節值輸出端與第一減振裝置(22)的馬達(28)以及與第二減振裝置(24)的馬達(28)連接，其中所述調節設備(30)設計成，使得基于由所述傳感器設備(20)所檢測的傳感器信號生成用于所述馬達(28)的控制信號，借助所述控制信號能夠控制所述馬達(28)，使得所述阻尼塊相對于所述結構(12)沿著其直線或者圓形軌道實施用于補償所述結構(12)的振動運動的運動。
2.根據權利要求1所述的減振系統(10)，其特征在于，所述阻尼塊分別沿著直線被引導地運動。
3.根據權利要求2所述的減振系統(10)，其特征在于，所述阻尼塊運動所沿著的直線彼此平行地并且在所述結構(12)上的相同高度處延伸，其中所述第一直線到結構重心(S)的最短距離(R)相當于所述第二直線到所述結構重心(S)的最短距離(R)。
4.根據權利要求2或3所述的減振系統(10)，其特征在于，所述馬達(28)為線性馬達。
5.根據權利要求1至3之一所述的減振系統(10)，其特征在于，所述調節設備(30)設計成，使得所述結構運動的由所述傳感器設備(20)檢測的所述運動分量彼此獨立地被減振。
6.能振動的結構(12)，具有根據權利要求1至5之一所述的減振系統(10)。
7.根據權利要求6所述的能振動的結構(12)，其特征在于，所述能振動的結構為起重機。
8.根據權利要求7所述的能振動的結構(12)，其特征在于，所述起重機為具有兩個橋式承載件(14、16)的橋式起重機，其中在每個橋式承載件(14、16)處設有主動減振裝置(22、24)，使得每個橋式承載件(14、16)的延伸方向與相關聯的阻尼塊的運動方向一致。
專利摘要本實用新型涉及用于對能振動的結構的振動進行減振的減振系統，具有至少一個傳感器設備，其用于檢測結構運動相對于參照系的至少兩個不同的運動分量，運動分量分別為線性運動分量或轉動運動分量；第一主動減振裝置，其具有阻尼塊和能固定在結構上的馬達，借助馬達能相對于結構沿著第一直線或圓形軌道驅動阻尼塊；第二主動減振裝置，其具有阻尼塊和能固定在結構上的馬達，借助馬達能相對于結構沿著第二直線或圓形軌道驅動阻尼塊；調節設備，其測量值輸入端與傳感器設備連接且其調節值輸出端與第一和第二減振裝置的馬達連接，調節設備用于基于由傳感器設備檢測的傳感器信號生成馬達的控制信號，使得阻尼塊實施用于補償結構的振動運動的運動。
文檔編號F16F15/02GK202946603SQ20122032572
公開日2013年5月22日 申請日期2012年7月5日 優先權日2011年7月5日
發明者烏韋·拉德拉, 阿洛伊斯·雷克滕瓦爾德, 埃爾馬·舍費爾斯 申請人:西門子公司