DE202007019293U1

DE202007019293U1 - Vibration generator for soil compacting devices

Info

Publication number: DE202007019293U1
Application number: DE200720019293
Authority: DE
Original assignee: Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
Current assignee: Wacker Neuson Produktion GmbH and Co KG
Priority date: 2007-04-18
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2011-11-22
Anticipated expiration: 2017-04-19

Abstract

Schwingungserreger, mit – wenigstens zwei gegenläufig drehbar gekoppelten Wellen (5a, 5b), auf denen jeweils wenigstens eine Unwuchtmasse (6a, 6b) angeordnet ist; – einer Phaseneinstelleinrichtung (7) zum Verändern der Phasenlage der beiden Unwuchtmassen (6a, 6b) zueinander; – einer Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung (9) zum Bestimmen einer tatsächlichen Ist-Phasenlage der beiden Unwuchtmassen (6a, 6b) zueinander; – einer Steuereinrichtung (11) zum Vorgeben einer Soll-Phasenlage der Unwuchtmassen (6a, 6b); und mit – einer Regeleinrichtung (8) zum Vergleichen der Ist-Phasenlage mit der vorgegebenen Soll-Phasenlage und zum Ansteuern der Phaseneinstelleinrichtung (7) derart, dass eine Abweichung von Ist-Phasenlage und Soll-Phasenlage minimal ist.Vibration exciter, with - at least two shafts (5a, 5b) rotatably coupled in opposite directions, on each of which at least one unbalanced mass (6a, 6b) is arranged; - A phase adjustment device (7) for changing the phase position of the two unbalanced masses (6a, 6b) to one another; - A phase position determining device (9) for determining an actual actual phase position of the two unbalanced masses (6a, 6b) to one another; - A control device (11) for specifying a nominal phase position of the unbalanced masses (6a, 6b); and with - a control device (8) for comparing the actual phase position with the predetermined target phase position and for controlling the phase adjustment device (7) such that a deviation from the actual phase position and the target phase position is minimal.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungserreger für Bodenverdichtungsvorrichtungen, wie z. B. für Vibrationswalzen oder Vibrationsplatten.The invention relates to a vibration exciter for soil compacting devices, such. B. for vibratory rollers or vibratory plates.

Für Vibrationswalzen oder -platten sind Schwingungserreger bekannt, bei denen wenigstens zwei zueinander parallel angeordnete Wellen formschlüssig, z. B. durch Zahnräder miteinander gekoppelt, gegenläufig drehbar sind. Jede dieser Wellen trägt wenigstens eine Unwuchtmasse, wobei insbesondere für lenkbare Vibrationsplatten auch mehrere Unwuchtmassen auf einer Welle vorgesehen sein können, die relativ zu der sie tragenden Welle hinsichtlich ihrer Phasenlage verschwenkbar sind.For vibratory rollers or plates vibration exciters are known in which at least two mutually parallel shafts form fit, z. B. coupled by gears with each other, are rotatable in opposite directions. Each of these waves carries at least one imbalance mass, wherein in particular for steerable vibrating plates and several imbalance masses can be provided on a shaft which are pivotable relative to the shaft carrying them in terms of their phase position.

Durch die gegenläufige Rotation der Wellen wird ein resultierender Kraftvektor bewirkt, dessen Richtung von der Phasenlage der jeweils gegeneinander rotierenden Unwuchtmassen bestimmt wird. Um die Phasenlage verändern zu können, ist jeweils eine Phaseneinstelleinrichtung vorgesehen, die die Relativlage der Unwuchtmassen zueinander einstellt. Zum Beispiel ist es bekannt, eine Drall- oder Spiralhülse vorzusehen, in der ein Kolben axial verschoben werden kann. Durch die axiale Verschiebung des Kolbens und eines mit dem Kolben verbundenen Führungsstiftes in einer Spiralnut der Drallhülse ändert sich die Drehstellung der Drallhülse relativ zu der sie tragenden Welle. Ist nun die Drallhülse ihrerseits formschlüssig mit einer Unwuchtmasse verbunden, ändert sich auch die Relativstellung bzw. Phasenlage dieser Unwuchtmasse im Verhältnis zum restlichen System. Darüber hinaus sind auch andere Phaseneinstellsysteme geeignet, wie z. B. abgewandelte Differenzial- oder Planetengetriebe.By the opposite rotation of the waves, a resultant force vector is effected, the direction of which is determined by the phase position of the respective counterbalancing masses rotating against one another. In order to change the phase position, a phase adjusting device is provided in each case, which adjusts the relative position of the imbalance masses to each other. For example, it is known to provide a swirl or spiral sleeve in which a piston can be axially displaced. Due to the axial displacement of the piston and a guide pin connected to the piston in a spiral groove of the swirl sleeve, the rotational position of the swirl sleeve changes relative to the shaft carrying it. Now, if the swirl sleeve in turn positively connected to an imbalance mass, the relative position or phase position of this imbalance mass changes in relation to the rest of the system. In addition, other Phaseneinstellsysteme are suitable, such. B. modified differential or planetary gear.

Auf diese Weise lässt sich auch die Phasenlage der beiden Wellen zueinander und damit der betreffenden Unwuchtmassen zueinander verstellen, was im Stand der Technik seit langem bekannt ist. Je nach Richtung des resultierenden Kraftvektors bewegt sich die Vibrationsplatte in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bzw. arbeitet im Modus der Standrüttlung.In this way, the phase position of the two waves to each other and thus the respective imbalance masses can be adjusted to each other, which has long been known in the art. Depending on the direction of the resulting force vector, the vibrating plate moves in the forward or reverse direction or operates in the mode of restraint.

Wenn des Weiteren zwei Unwuchtmassen auf einer gemeinsamen Welle axial versetzt zueinander angeordnet sind und darüber hinaus eine Phaseneinstelleinrichtung zum Einstellen der Phasenlage dieser Unwuchtmassen vorgesehen ist, kann ein Giermoment um die Hochachse des Schwingungserregers und damit der Vibrationsplatte erzeugt werden, um die Vibrationsplatte zu lenken. Auch dies ist aus dem Stand der Technik bekannt.Further, when two imbalance masses are axially staggered on a common shaft and, moreover, a phase adjusting means for adjusting the phase position of these imbalance masses is provided, a yaw moment can be generated around the vertical axis of the vibrator and thus the vibrating plate to steer the vibrating plate. This too is known from the prior art.

Wie oben bereits erläutert, kann die Phaseneinstelleinrichtung eine Drallhülse und einen die Drehstellung der Drallhülse vorgebenden, bezüglich der Welle unter Einwirkung eines Hydrauliksystems axial verschiebbaren Stellkolben aufweisen. Die Verstellung der Relativposition und damit der Phasenlage der Unwuchtmassen wird in Form einer Steuerung realisiert. Der Bediener gibt über ein Bedienelement einen Bedienerwunsch, z. B. Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt, vor. Dieser Befehl wird vom System in eine bestimmte Stellung des Stellkolbens umgesetzt, der durch das Hydrauliksystem entsprechend angesteuert wird. Eine Kontrolle, ob die Unwuchtmassen tatsächlich die vorgesehene Relativstellung zueinander einnehmen, erfolgt nicht. Der Bediener erkennt die Folgen seiner Steuermaßnahmen erst am dann geänderten Fahrverhalten der Vibrationsplatte.As already explained above, the phase adjustment device can have a swirl sleeve and an actuating piston which predetermines the rotational position of the swirl sleeve and can be displaced axially with respect to the shaft under the action of a hydraulic system. The adjustment of the relative position and thus the phase position of the imbalance masses is realized in the form of a control. The operator gives an operator request via a control element, eg. B. forward or reverse, before. This command is implemented by the system in a specific position of the actuator piston, which is controlled by the hydraulic system accordingly. A check whether the imbalance masses actually take the intended relative position to each other, does not take place. The operator only recognizes the consequences of his control measures on the then changed driving behavior of the vibrating plate.

Das bedeutet, dass der reale, sich tatsächlich ergebende Vektorwinkel der resultierenden Erregerkraft nicht gemessen wird. Unter Umständen kann es dabei zu erheblichen Abweichungen zwischen dem vom Bediener gewünschten und dem sich tatsächlich einstellenden Vektorwinkel kommen. Grund dafür sind z. B. Temperatureffekte (das Hydrauliköl erwärmt sich, so dass sich das Hydraulikvolumen ändert und der Kolben nicht die geplante Stellung einnimmt) oder Verschleißwirkungen. Durch die Kontaktkräfte des Bodens kann es ebenfalls zu starken Abweichungen des Vektorwinkels kommen.This means that the real, actually resulting vector angle of the resulting excitation force is not measured. Under certain circumstances, this can lead to significant deviations between the operator's desired and the actually adjusting vector angle. Reason for this are z. B. Temperature effects (the hydraulic oil heats up so that the hydraulic volume changes and the piston does not assume the planned position) or wear effects. The contact forces of the soil can also lead to strong deviations of the vector angle.

Bei Druck-geführten Systemen ohne Kolbenstellungs-Messsystem wird nur indirekt die Stellung des Kolbens bestimmt und daraus auf die Winkelstellung der Unwuchtmassen geschlossen. Besteht ein deutliches Spiel zwischen den Unwuchten, können sich merkliche Abweichungen beim resultierenden Erregerkraftvektor ergeben.In pressure-guided systems without piston position measuring system, the position of the piston is only indirectly determined and from this the closed position of the unbalance masses is deduced. If there is a clear play between the imbalances, noticeable deviations in the resulting excitation force vector can result.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stufenlose Verstellung eines Erregerkraftvektors mit großer Genauigkeit, aber in möglichst einfacher Weise zu realisieren. Auf diese Weise soll es möglich sein, z. B. eine Vorwärts- oder Rückwärtsfahrtgeschwindigkeit einer Vibrationsplatte derart einzustellen, dass eine langsame Vorwärtsfahrt mit großer Erregerkraftamplitude in vertikaler Richtung (also in Bodenrichtung) möglich ist. Ebenso soll es möglich sein, Kurvenfahrten mit beliebigen Kurvenradien bei Verwendung mehrerer, um den Schwerpunkt angeordneter Erregermodule zu erreichen.The invention has for its object to realize a continuous adjustment of an exciter force vector with high accuracy, but in the simplest possible way. In this way it should be possible, for. B. to set a forward or reverse speed of a vibrating plate such that a slow forward travel with high exciter force amplitude in the vertical direction (ie in the direction of the ground) is possible. Likewise, it should be possible to achieve cornering with arbitrary curve radii when using multiple exciter modules arranged around the center of gravity.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schwingungserreger nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.The object is achieved by a vibration exciter according to claim 1. Advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßer Schwingungserreger weist wenigstens zwei gegenläufig drehbar gekoppelte Wellen auf, auf denen jeweils wenigstens eine Unwuchtmasse angeordnet ist, sowie eine Phaseneinstelleinrichtung zum Verändern der Phasenlage der beiden Unwuchtmassen zueinander, eine Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer tatsächlichen Ist-Phasenlage (Istwert für die Phasenlage) der beiden Unwuchtmassen zueinander, eine Steuereinrichtung zum Vorgeben einer Soll-Phasenlage (Sollwert für die Phasenlage) der Unwuchtmassen und eine Regeleinrichtung zum Vergleichen der Ist-Phasenlage mit der vorgegebenen Soll-Phasenlage und zum Ansteuern der Phaseneinstelleinrichtung derart, dass eine Abweichung von Ist-Phasenlage und Soll-Phasenlage minimal ist.An inventive vibration exciter has at least two counter-rotatably coupled waves, on each of which at least one imbalance mass is arranged, as well as a Phaseneinstelleinrichtung for changing the phase position of the two imbalance masses to each other, a Phase position determination device for determining an actual actual phase position (actual value for the phase position) of the two imbalance masses to each other, a control device for specifying a desired phase position (target value for the phase position) of the imbalance masses and a control device for comparing the actual phase position with the predetermined target -Phase position and for driving the phase adjusting device such that a deviation of the actual phase position and target phase position is minimal.

Die Wellen können zueinander parallel oder auch winklig zueinander angeordnet sein.The waves can be arranged parallel to each other or at an angle to each other.

Mit Hilfe der Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung ist es möglich, die Stellung bzw. Phasenlage der jeweiligen Unwuchtmassen zueinander direkt zu messen. Die Regeleinrichtung vergleicht die somit festgestellte Ist-Phasenlage der Unwuchtmassen mit einer von der Steuereinrichtung vorgegebenen Soll-Phasenlage und ergreift entsprechende Regelmaßnahmen durch Ansteuern der Phaseneinstelleinrichtung. Die Phaseneinstelleinrichtung kann dabei in bekannter Weise ausgeführt werden und z. B. eine Kolben-Zylinder-Einheit aufweisen, bei der der Kolben hydraulisch bewegt wird.With the aid of the phase position determining device, it is possible to directly measure the position or phase position of the respective imbalance masses. The control device compares the thus determined actual phase position of the imbalance masses with a predetermined by the control device desired phase position and takes appropriate control measures by driving the Phaseneinstelleinrichtung. The phase adjustment can be performed in a known manner and z. B. have a piston-cylinder unit, in which the piston is moved hydraulically.

Durch das direkte Erfassen der Phasenlage der Unwuchtmassen werden jegliche Störeinflüsse ausgeschlossen, was eine sehr präzise Regelung und damit Ansteuerung des Schwingungserregers ermöglicht. Dementsprechend kann eine mit dem Schwingungserreger ausgestattete Vibrationsplatte oder eine Vibrationswalze sehr präzise und feinfühlig geführt werden, d. h., mit geeigneter Geschwindigkeit vorwärts und rückwärts verfahren sowie gelenkt werden.Due to the direct detection of the phase position of the imbalance masses any interference is excluded, which allows a very precise control and thus control of the vibration exciter. Accordingly, a vibrating plate equipped with the vibrator or a vibrating roller can be guided very precisely and sensitively, i. h., Move forward and backward at a suitable speed and be steered.

Die Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung kann eine Positionserfassungseinrichtung zum jeweiligen Erfassen einer Drehstellung von jeder der Unwuchtmassen aufweisen, wobei durch die Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung aus den Drehstellungen der jeweiligen Unwuchtmassen die Ist-Phasenlage bestimmbar ist. Die Positionserfassungseinrichtung kann dabei derart ausgebildet sein, dass die Drehstellung einer jeweiligen Unwuchtmasse wenigstens an einer Stelle und/oder zu einem Zeitpunkt während einer Umdrehung der Unwuchtmasse erfassbar ist.The phase position determination device can have a position detection device for respectively detecting a rotational position of each of the unbalanced masses, wherein the actual phase position can be determined by the phase position determination device from the rotational positions of the respective imbalance masses. The position detection device can be designed such that the rotational position of a respective imbalance mass is detectable at least at one point and / or at a time during a revolution of the imbalance mass.

Mit Hilfe der Positionserfassungseinrichtung ist es somit möglich, wenigstens einmal während einer Umdrehung der Unwuchtmasse bzw. -welle die Position der Unwuchtmasse festzustellen. Gleichzeitig wird auch der Zeitpunkt erfasst, zu dem die Unwuchtmasse die betreffende Position einnimmt. So ist es möglich, zu einem bestimmten Zeitpunkt festzustellen, an welcher Stelle sich die rotierende Unwuchtmasse gerade befindet. Ebenso ist es möglich, das Vorhandensein der Unwuchtmasse an einer bestimmten Stelle während einer Umdrehung festzustellen und dabei den genauen Zeitpunkt zu ermitteln.With the aid of the position detection device, it is thus possible to determine the position of the imbalance mass at least once during one revolution of the imbalance mass or shaft. At the same time, the time at which the imbalance mass assumes the relevant position is also recorded. So it is possible to determine at a certain time, at which point the rotating imbalance mass is currently. It is also possible to determine the presence of the imbalance mass at a certain point during a revolution and thereby determine the exact time.

Aus diesen Informationen lassen sich die Stellungen der einzelnen Unwuchtmassen präzise bestimmen und zueinander in Beziehung setzen, so dass resultierend die Phasenlage der Unwuchtmassen zueinander bestimmt werden kann. Eine geregelte Verstellung der Phasenlage bzw. des Phasenwinkels der Wellen bzw. der Unwuchtmassen und damit der daraus resultierenden Unwuchtkräfte kann dann basierend auf diesem tatsächlich gemessenen Phasenwinkel vorgenommen werden.From this information, the positions of the individual imbalance masses can be precisely determined and related to one another, so that the phase position of the imbalance masses can be determined as a result of each other. A controlled adjustment of the phase position or the phase angle of the waves or the imbalance masses and thus the resulting imbalance forces can then be made based on this actually measured phase angle.

Aufgrund von Energieaustauschvorgängen zwischen den Erregerwellen des Schwingungserregers und dem Rest des Systems schwanken die Drehgeschwindigkeiten der Erregerwellen. Durch die zeitliche und/oder örtliche Diskretisierung der Messwerte der Positionen der Unwuchtmassen kann deshalb immer nur ein gemittelter Phasenwinkel bzw. eine gemittelte Phasenlage bestimmt werden. Das Zeitintervall, über das gemittelt wird, sowie die tatsächliche Abweichung des Phasenwinkels von diesem Mittelwert hängen direkt von der zeitilch/örtlichen Diskretisierung ab.Due to energy exchange processes between the exciting waves of the vibration exciter and the rest of the system, the rotational speeds of the exciter waves fluctuate. Due to the temporal and / or local discretization of the measured values of the positions of the imbalance masses, only one averaged phase angle or an averaged phase position can therefore always be determined. The time interval that is averaged over and the actual deviation of the phase angle from this average depend directly on the temporal / local discretization.

Die Positionserfassungseinrichtung kann wenigstens zwei Näherungssensoren aufweisen, die jeweils in der Nähe eines Bewegungswegs von einer jeweils zugeordneten Unwuchtmasse angeordnet sind und eine Annäherung der zugeordneten Unwuchtmasse erfassen. Mit Hilfe der Sensoren ist es besonders einfach möglich, das Vorhandensein einer Unwuchtmasse an einer vorbestimmten Stelle zu erkennen. Gleichzeitig dazu wird der Zeitpunkt bestimmt, an dem sich die Unwuchtmasse in der Nähe des Näherungssensors befindet. Dabei ist es möglich, z. B. das Annähern der Unwuchtmasse an den Sensor oder auch das Entfernen der Unwuchtmasse vom Sensor – nachdem die Unwuchtmasse den Sensor passiert hat – zu detektieren, um die Messgenauigkeit zu erhöhen.The position detection device may have at least two proximity sensors, which are each arranged in the vicinity of a movement path of a respectively associated imbalance mass and detect an approach of the associated imbalance mass. With the help of the sensors, it is particularly easy to detect the presence of an imbalance mass at a predetermined location. At the same time, the time at which the imbalance mass is located in the proximity of the proximity sensor is determined. It is possible, for. As the approach of imbalance mass to the sensor or the removal of imbalance mass from the sensor - after the unbalanced mass has passed the sensor - to detect, to increase the accuracy of measurement.

Mit Hilfe der Näherungssensoren können die Zeitpunkte erfasst werden, zu den die jeweils zu detektierenden Unwuchten die Näherungssensoren passieren. Aus der Wiederholgeschwindigkeit wird die Periodendauer (T) als Kehrwert der Drehgeschwindigkeit ermittelt. Aus dem Zeitunterschied der einzelnen Wellen zueinander (ΔT) kann unter Berücksichtigung der Messpositionen, d. h. der Lage der Näherungssensoren relativ zur jeweiligen Welle (φ_Position) und der Periodendauer dann die Phasendifferenz bestimmt werden: φ = φ_Position + ΔT / T With the help of the proximity sensors, the times can be detected, to which the respectively to be detected imbalances pass the proximity sensors. From the repetition rate, the period duration (T) is determined as the reciprocal of the rotational speed. Taking into account the measuring positions, ie the position of the proximity sensors relative to the respective shaft (φ _position ) and the period, the phase difference can then be determined from the time difference between the individual shafts (ΔT): φ = φ _position + ΔT / T

Alternativ oder ergänzend zu den Näherungssensoren kann die Positionserfassungseinrichtung auch einen Inkrementalencoder aufweisen, der in einfachster Ausführung die Position der jeweiligen Unwuchtmasse an lediglich einer Stelle ermittelt. Bei einer höherwertigeren Ausführung ist es auch möglich, die Erfassung der Position mit höherer Auflösung, also mehrmals während einer Umdrehung der Unwuchtmasse festzustellen. Ebenso kann der Inkrementalencoder derart ausgebildet sein, dass er die Position der Unwuchtmasse kontinuierlich erfasst.As an alternative or in addition to the proximity sensors, the position detection device can also have an incremental encoder, which in the simplest version determines the position of the respective imbalance mass in only one place. In a higher-quality version, it is also possible to determine the detection of the position with a higher resolution, that is, several times during a revolution of the imbalance mass. Likewise, the incremental encoder can be designed such that it continuously detects the position of the imbalance mass.

So kann der Inkrementalencoder z. B. ein zusätzliches Rädchen aufweisen, dass auf der die Unwucht tragenden Welle sitzt und dessen Drehbewegung digital oder analog erfasst wird, z. B. mittels Fotodioden. Ebenso ist es möglich, ein optisches Muster auf der Unwuchtmasse oder der Welle vorzusehen, dass durch eine optische Einrichtung erfasst und ausgewertet wird. Des Weiteren kann ein Zahnrad vorgesehen sein, das mit der Unwuchtmasse rotiert und dessen Zwischenräume optisch, induktiv oder kapazitiv abgetastet werden.Thus, the incremental encoder z. B. have an additional cog that sits on the unbalance bearing shaft and whose rotational motion is detected digitally or analogously, for. B. by photodiodes. It is also possible to provide an optical pattern on the imbalance mass or the shaft that is detected and evaluated by an optical device. Furthermore, a gear may be provided which rotates with the unbalanced mass and whose interstices are scanned optically, inductively or capacitively.

Mit Hilfe der Positionserfassungseinrichtung kann auch die Drehgeschwindigkeit der Wellen und damit der Unwuchtmassen ermittelbar werden. Wenn z. B. mit Hilfe der oben genannten Näherungssensoren das Vorhandensein einer jeweiligen Unwuchtmasse während einer Umdrehung in der Nähe des Näherungssensors erfasst wird, lässt sich aufgrund des Zeitbedarfs, den die Unwuchtmasse für eine weitere Umdrehung benötigt, die Drehgeschwindigkeit präzise bestimmen. Auch hier kann es sinnvoll sein, nicht nur das Vorhandensein, sondern z. B. auch bereits das Annähern der Unwuchtmasse an den Näherungssensor als Kriterium auszuwerten, was sich z. B. in Form eines Signalanstiegs und einer entsprechenden Signalflanke äußert.With the help of the position detection device, the rotational speed of the waves and thus the imbalance masses can be determined. If z. B. the presence of a respective imbalance mass is detected during a revolution in the vicinity of the proximity sensor using the above proximity sensors, can be precisely determined due to the time required for the imbalance mass for a further revolution, the rotational speed. Again, it may be useful not only the presence, but z. B. already evaluate the approach of the imbalance mass to the proximity sensor as a criterion, which is z. B. expresses in the form of a signal rise and a corresponding signal edge.

Die Positionserfassungseinrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die Drehstellung einer jeweiligen Unwuchtmasse indirekt durch Bestimmen der Position eines mit der Unwuchtmasse formschlüssig gekoppelten Elements erfassbar ist. In diesem Fall wird nicht die Position der Unwuchtmasse direkt bestimmt, sondern die Position eines „Ersatz”-Elements, das aber mit der Unwuchtmasse derart gekoppelt ist, dass auch die Position des Ersatzelements sich exakt mit der Position der jeweiligen Unwuchtmasse ändert.The position detection device can be designed in such a way that the rotational position of a respective imbalance mass can be detected indirectly by determining the position of an element positively coupled to the imbalance mass. In this case, the position of the imbalance mass is not determined directly, but the position of a "replacement" element, but coupled to the unbalanced mass such that the position of the replacement element changes exactly with the position of the respective unbalanced mass.

Zum Beispiel kann die Phaseneinstelleinrichtung einen mechanisch, hydraulisch und/oder elektrisch bewegbaren Kolben und eine durch eine Bewegung des Kolbens formschlüssig verdrehbare Drallhülse aufweisen. Die Drallhülse kann mit wenigstens einer der Unwuchtmassen und/oder einer der Wellen formschlüssig gekoppelt sein, wobei das für die Erfassung der Position der Unwuchtmasse relevante formschlüssig gekoppelte Element der Kolben oder die Drallhülse ist.For example, the phase adjustment device may have a mechanically, hydraulically and / or electrically movable piston and a swirl sleeve which can be rotated in a form-fitting manner by a movement of the piston. The swirl sleeve can be positively coupled to at least one of the unbalanced masses and / or one of the shafts, wherein the relevant for the detection of the position of the imbalance mass positively coupled element of the piston or the swirl sleeve is.

Aufgrund der formschlüssigen Kopplung der Unwuchtmasse mit der Drallhülse und dem die Drallhülse verstellenden Kolben muss jede Änderung der Phasenlage der Unwuchtmasse auch eine entsprechende Änderung der Position der Drallhülse oder des Kolbens nach sich ziehen. Somit kann die Positionsänderung der Drallhülse oder des Kolbens auch als präzises Kriterium für die Phasenlage der Unwuchtmasse herangezogen werden.Due to the positive coupling of the imbalance mass with the swirl sleeve and the swirl sleeve adjusting piston, any change in the phase position of the imbalance mass must also cause a corresponding change in the position of the swirl sleeve or the piston. Thus, the change in position of the swirl sleeve or the piston can also be used as a precise criterion for the phase position of the imbalance mass.

Zwischen der Positionserfassungseinrichtung und der restlichen Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung und/oder zwischen der Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung und der Regeleinrichtung kann eine Datenübertragungsstrecke vorgesehen sein, die einen Datenübertragungsweg über Kabel oder Funk aufweist.Between the position detection device and the remaining phase position determination device and / or between the phase position determination device and the control device, a data transmission path can be provided which has a data transmission path via cable or radio.

Somit ist es möglich, lediglich die Positionserfassungseinrichtung, also z. B. die Sensoren oder andere Aufnehmer, direkt im Bereich der Unwuchtmassen vorzusehen, während andere, insbesondere schwingungsempfindliche Bauelemente der Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung, aber auch die Regeleinrichtung und die Steuereinrichtung entfernt von den Unwuchtmassen angeordnet werden können. Zum Beispiel können diese Komponenten bei einer Vibrationsplatte an einer schwingungsmäßig von dem Schwingungserreger entkoppelten Obermasse angeordnet sein.Thus, it is possible, only the position detection device, ie z. As the sensors or other transducer to provide directly in the field of imbalance masses, while others, in particular vibration sensitive components of the phase position determination device, but also the control device and the control device can be arranged remotely from the imbalance masses. For example, these components may be arranged in a vibrating plate on a vibrationally decoupled from the vibration exciter upper mass.

Die Steuereinrichtung kann ein von einem Bediener handhabbares Bedienelement zum Eingeben eines Fahrtrichtungswunschs aufweisen. Die Steuereinrichtung kann dann derart ausgebildet sein, dass sie aufgrund des Fahrtrichtungswunschs eine geeignete Soll-Phasenlage für die betreffenden Unwuchtmassen festlegt. Die Soll-Phasenlage wird darin von der Regeleinrichtung als Vorgabe verwendet, nach der die Ist-Phasenlage nachgeregelt werden soll.The control device may have an operating element that can be handled by an operator for inputting a desired direction. The control device can then be designed such that it determines a suitable desired phase position for the respective imbalance masses on the basis of the direction of travel desired. The desired phase position is used by the control device as a default, after which the actual phase position is to be readjusted.

Als Bedienelement eignet sich z. B. ein an einer Deichsel einer Vibrationsplatte vorhandener Bedienhebel. Ebenso ist es aber auch möglich, eine Fernsteuerung (Infrarot, Funk, Kabel) vorzusehen, über die der Bediener seine Fahrtrichtungswünsche eingibt. Außer Befehlen für eine Vorwärts- und Rückwärtsfahrt kann der Bediener auch Lenkbefehle vorgeben.As a control is z. B. an existing on a drawbar of a vibrating plate control lever. Likewise, it is also possible to provide a remote control (infrared, radio, cable), via which the operator enters his direction of travel wishes. In addition to commands for forward and reverse, the operator can also specify steering commands.

Die Steuereinrichtung kann eine Zieleinrichtung aufweisen, zum Vorgeben der Soll-Phasenlage in Abhängigkeit von Weg-, Verdichtungs- und/oder Geschwindigkeitszielen. Diese Ziele können z. B. vom Bediener, aber auch von einem Navigationssystem oder einem Steuerprogramm vorgegeben werden.The control device can have a target device for presetting the desired phase position as a function of path, compression and / or velocity targets. These goals can z. B. by the operator, but also by a navigation system or a control program can be specified.

Aufgrund der Tatsache, dass der erfindungsgemäße Schwingungserreger es erlaubt, die Stellung der Unwuchtmassen mit sehr hoher Präzision vorzuwählen und dann auch konstant zu halten, lassen sich kontinuierlich veränderbare Phasenwinkel des resultierenden Erregervektors realisieren. Auf diese Weise lässt sich z. B. eine Vibrationsplatte sehr feinfühlig steuern. Zum Beispiel ist es möglich, eine sanfte Beschleunigung der Vibrationsplatte in eine bestimmte Richtung zu erreichen. Ebenso sind Kurvenfahrten mit unterschiedlich großen Kurvenlagen möglich. Für eine lenkbare Vibrationsplatte kann es erforderlich sein, die Unwuchtmassen auf wenigstens einer der Unwuchtwellen axial zu teilen und hinsichtlich ihrer Phasenlage relativ zueinander verstellen zu können. Due to the fact that the vibration exciter according to the invention makes it possible to preselect the position of the imbalance masses with very high precision and then also to keep it constant, continuously variable phase angles of the resulting exciter vector can be realized. In this way, z. B. control a vibrating plate very sensitively. For example, it is possible to achieve a smooth acceleration of the vibrating plate in a certain direction. Similarly, cornering with different sized bends are possible. For a steerable vibration plate, it may be necessary to axially share the imbalance masses on at least one of the unbalanced shafts and to be able to adjust relative to one another with regard to their phase position.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme von begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail by way of examples with the aid of accompanying figures. Show it:

1 eine schematische Seitenansicht einer Vibrationsplatte mit einem erfindungsgemäßen Schwingungserreger. 1 a schematic side view of a vibrating plate with a vibration exciter according to the invention.

2 den Schwingungserreger in schematischer Draufsicht; 2 the vibration generator in a schematic plan view;

3 einen Zusammenhang zwischen der Phasenlage der Unwuchtmassen und dem resultierenden Kraftvektor; 3 a relationship between the phase position of the imbalance masses and the resulting force vector;

4 den Zusammenhang zwischen Phasenlage und Kraftvektor bei einer anderen Phasenlage der Unwuchtmassen; 4 the relationship between phase position and force vector at a different phase position of the imbalance masses;

5 ein Blockschaubild des regelungstechnischen Aufbaus; und 5 a block diagram of the control engineering structure; and

6 eine Positionserfassungseinrichtung in schematischer Darstellung. 6 a position detection device in a schematic representation.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine Vibrationsplatte mit einem erfindungsgemäßen Schwingungserreger mit einem beispielhaften Aufbau. Der Schwingungserreger könnte ebenso auch in einer Vibrationswalze zur Bodenverdichtung eingebaut werden. 1 shows a schematic representation of a vibration plate with a vibration exciter according to the invention with an exemplary construction. The vibration generator could also be installed in a vibrating roller for soil compaction.

Die Vibrationsplatte weist eine Bodenkontaktplatte 1 zur Verdichtung des Bodens auf. Auf der Bodenkontaktplatte 1 ist ein Schwingungserreger 2 angeordnet. Die Bodenkontaktplatte 1 und der Schwingungserreger 2 bilden zusammen eine Untermasse. Über der Untermasse ist eine Obermasse 3 angeordnet, die unter anderem einen nicht dargestellten Antrieb für den Schwingungserreger 2 in bekannter Weise aufweist. Die Obermasse 3 ist von der Untermasse, insbesondere von der Bodenkontaktplatte 1 über Feder-Dämpfer-Elemente 4 schwingungsmäßig entkoppelt, so dass die Bodenkontaktplatte 1 gegenüber der Obermasse 3 relativ beweglich ist.The vibration plate has a ground contact plate 1 for compaction of the soil. On the ground contact plate 1 is a vibration generator 2 arranged. The ground contact plate 1 and the vibration generator 2 together form a lower mass. Above the lower mass is an upper mass 3 arranged, among other things, a drive, not shown, for the vibration exciter 2 having in a known manner. The upper mass 3 is from the lower mass, especially from the ground contact plate 1 over spring-damper elements 4 vibrationally decoupled so that the ground contact plate 1 opposite the upper mass 3 is relatively movable.

Der Schwingungserreger 2 weist zwei parallel zueinander angeordnete, gegenläufig drehbar gekoppelte Wellen 5a, 5b auf. Die formschlüssige Kopplung der Wellen 5a, 5b kann z. B. mit Hilfe von miteinander kämmenden Zahnrädern erreicht werden. Jede der Wellen 5a, 5b trägt wenigstens eine Unwuchtmasse 6 (bzw. 6a und 6b). Durch Rotation der Wellen 5a, 5b gegeneinander entsteht aufgrund der Unwuchtwirkung der Unwuchtmassen 6 ein resultierender Kraftvektor, dessen Richtung von der Phasenlage der Unwuchtmassen 6 zueinander abhängt. Dieser Zusammenhang ist bereits in der DE 100 53 446 A1 erläutert.The vibration generator 2 has two mutually parallel, counter rotatably coupled waves 5a . 5b on. The positive coupling of the waves 5a . 5b can z. B. be achieved with the aid of meshing gears. Each of the waves 5a . 5b carries at least one imbalance mass 6 (respectively. 6a and 6b ). By rotation of the waves 5a . 5b against each other arises due to the imbalance of the imbalance masses 6 a resulting force vector, the direction of the phase position of the imbalance masses 6 depends on each other. This relationship is already in the DE 100 53 446 A1 explained.

Zum Verändern der Phasenlage der Unwuchtmassen 6 ist eine Phaseneinstelleinrichtung 7 vorgesehen, die in 1 nur schematisch dargestellt ist.For changing the phase position of the imbalance masses 6 is a phase adjustment device 7 provided in 1 is shown only schematically.

An der Obermasse 3 ist eine Regeleinrichtung 8 vorgesehen, die die Phaseneinstelleinrichtung 7 ansteuert und mit der die Phasenlage der Unwuchtmassen 6 in Abhängigkeit von einem Fahrtrichtungswunsch eines Bedieners eingestellt werden kann.At the upper mass 3 is a control device 8th provided that the phase adjustment 7 controls and with the phase position of the imbalance masses 6 can be adjusted depending on a direction of travel of an operator.

Zu diesem Zweck ist eine Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung 9 zum Bestimmen der tatsächlichen Phasenlage der beiden Unwuchtmassen zueinander vorgesehen. Die Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung 9 weist zwei als Positionserfassungseinrichtung dienende Näherungssensoren 10 auf, die an der Untermasse im Schwingungserreger 2 in der Nähe des Bewegungswegs der rotierenden Unwuchtmassen 6 angebracht sind, wie später noch erläutert wird. Die Näherungssensoren 10 dienen dazu, die jeweilige Position der Unwuchtmassen 6 zu erfassen, um daraus die Phasenlage des resultierenden Erregerkraftvektors ableiten zu können. Anstelle der Bewegungen der Unwuchtmassen können auch die Rotationsbewegungen von Ersatzelementen (z. B. Markierungen) erfasst werden, die sich z. B. mit den Unwuchtwellen 5a, 5b mitdrehen.For this purpose, a phase position determining device 9 for determining the actual phase position of the two imbalance masses provided to each other. The phase position determining device 9 has two proximity sensors serving as position detecting means 10 on, at the lower mass in the vibration exciter 2 near the movement path of the rotating imbalance masses 6 are attached, as will be explained later. The proximity sensors 10 serve to the respective position of the imbalance masses 6 to detect, in order to derive the phase position of the resulting exciter force vector. Instead of the movements of the imbalance masses, it is also possible to detect the rotational movements of replacement elements (for example markings), which may, for example, be detected. B. with the unbalanced shafts 5a . 5b rotate.

Die Signale der Näherungssensoren 10 werden von der Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung 9 ausgewertet und als Information für die Ist-Phasenlage der beiden Unwuchtmassen 6 an die Regeleinrichtung 8 geliefert.The signals of the proximity sensors 10 are from the phase position determining means 9 evaluated and as information for the actual phase position of the two imbalance masses 6 to the control device 8th delivered.

Weiterhin ist eine Steuereinrichtung 11 zum Vorgeben einer Soll-Phasenlage für die Unwuchtmassen 6 vorgesehen. Die Steuereinrichtung 11 kann z. B. einen Bedienhebel 12 aufweisen, mit dem der Bediener in konventioneller Weise seinen Fahrtrichtungswunsch mitteilen kann. Ebenso ist es möglich, eine Fernbedienung vorzusehen, mit der der Bediener über Kabel, Infrarot oder Funk Steuerungsdaten an die Vibrationsplatte übermitteln kann. Der Bedienerwunsch wird von der Steuerungseinrichtung 11 bzw. der Regelungseinrichtung 8 in eine geeignete Soll-Phasenlage „übersetzt”, die als Sollwert für die Regelungseinrichtung 8 gilt.Furthermore, a control device 11 for specifying a desired phase position for the imbalance masses 6 intended. The control device 11 can z. B. a control lever 12 have, with which the operator can communicate his desire to travel in a conventional manner. It is also possible to provide a remote control with which the operator can use cable, infrared or radio Can transmit control data to the vibrating plate. The operator request is from the controller 11 or the control device 8th in a suitable desired phase position "translated", as the setpoint for the control device 8th applies.

Aufgrund eines Vergleichs von Soll-Phasenlage und Ist-Phasenlage steuert die Regelungseinrichtung 8 die Phaseneinstelleinrichtung 7 derart an, dass die Ist-Phaselage der Soll-Phasenlage möglichst nahe kommt. Auf diese Weise ist eine sehr feinfühlige Geschwindigkeits- und Richtungssteuerung der Vibrationsplatte möglich.Due to a comparison of desired phase position and actual phase position controls the control device 8th the phase adjustment device 7 such that the actual phase position comes as close as possible to the desired phase position. In this way, a very sensitive speed and direction control of the vibrating plate is possible.

Die Signalleitungen sind in 1 gestrichelt dargestellt.The signal lines are in 1 shown in dashed lines.

2 zeigt den wirkungsmäßigen Aufbau des Schwingungserregers 2 und der weiteren Elemente der Vibrationsplatte in schematischer Detaillierung. Gleiche Bauelemente wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. 2 shows the effective structure of the vibration exciter 2 and the other elements of the vibrating plate in schematic detailing. Same components as in 1 are marked with the same reference numerals.

Ein zu der Obermasse 3 gehörender Antriebsmotor 13 treibt über einen Riemenantrieb 14 eine erste Unwuchtwelle 5a drehend an. Die Drehbewegung der ersten Unwuchtwelle 5a wird über eine Zahnradkopplung 15 auf eine zweite Unwuchtwelle 5b übertragen, so dass sich die zweite Unwuchtwelle 5b zwar mit gleicher Drehzahl, jedoch gegenläufig zu der ersten Unwuchtwelle 5a dreht. Jede der Unwuchtwellen 5a, 5b trägt zwei Unwuchtmassen 6. Die Unwuchtmassen 6 sind in dem gezeigten Beispiel jeweils fest mit der sie tragenden Unwuchtwelle 5a, 5b verbunden. Bei anderen Ausführungsformen ist es jedoch möglich, dass wenigstens eine der Unwuchtmassen 6 relativ zu der sie tragenden Unwuchtwelle 5a, 5b verschwenkbar ist, um die Phasenlage dieser Unwuchtmasse 6 im Verhältnis zu der betreffenden Unwuchtwelle 5a, 5b zu verändern.One to the upper mass 3 belonging drive motor 13 drives over a belt drive 14 a first imbalance wave 5a turning on. The rotational movement of the first imbalance shaft 5a is via a gear coupling 15 on a second unbalance shaft 5b transferred, so that the second imbalance wave 5b Although at the same speed, but opposite to the first unbalance shaft 5a rotates. Each of the unbalanced shafts 5a . 5b carries two imbalance masses 6 , The imbalance masses 6 are in the example shown each firm with the imbalance wave carrying them 5a . 5b connected. In other embodiments, however, it is possible that at least one of the unbalanced masses 6 relative to the imbalance shaft carrying it 5a . 5b is pivotable to the phase angle of this imbalance mass 6 in relation to the imbalance wave in question 5a . 5b to change.

In dem Drehmomentfluss zwischen der ersten Unwuchtwelle 5a und der zweiten Unwuchtwelle 5b ist im Bereich der Zahnradkopplung 15 die Phaseneinstelleinrichtung 7 vorgesehen. In bekannter Weise weist die Phaseneinstelleinrichtung 7 einen in der hohl ausgeführten Unwuchtwelle 5b axial bewegbaren Stellkolben 16 auf, der einen Querzapfen 17 trägt. Der Querzapfen 17 ist in einer Spiralnut 18 einer Drallhülse 19 verschiebbar. Wird nun der Stellkolben 16 mit dem Querzapfen 17 axial bewegt, muss die Drallhülse 19 dieser Bewegung folgen, indem sie sich relativ zu der zweiten Unwuchtwelle 5b verdreht. Aufgrund der Abstützung über die Zahnradkopplung 15 gegenüber der ersten Unwuchtwelle 5a wird die Phasenlage zwischen den beiden Unwuchtwellen 5a, 5b verändert. Je nach Axialstellung des Stellkolbens 16 ergibt sich somit eine bestimmte Phasenlage zwischen den Unwuchtwellen 5a, 5b.In the torque flux between the first unbalance shaft 5a and the second imbalance shaft 5b is in the field of gear coupling 15 the phase adjustment device 7 intended. In a known manner, the Phaseneinstelleinrichtung 7 one in the hollow imbalance wave 5b axially movable actuating piston 16 on, a cross-pin 17 wearing. The cross pin 17 is in a spiral groove 18 a swirl sleeve 19 displaceable. Will now the actuator piston 16 with the cross-pin 17 moved axially, the swirl sleeve 19 Follow this movement by moving relative to the second unbalanced shaft 5b twisted. Due to the support via the gear coupling 15 opposite the first imbalance shaft 5a is the phase angle between the two unbalanced shafts 5a . 5b changed. Depending on the axial position of the actuating piston 16 thus results in a certain phase position between the unbalanced shafts 5a . 5b ,

Die Axialstellung des Stellkolbens 16 wird durch eine Kolben-Zylindereinheit 20 vorgenommen. Die Kolben-Zylindereinheit 20 ist mit einer Hydraulikeinheit 21 mit einem Ölreservoir 22, einer Hyraulikpumpe 23 und einem Druckbegrenzungsventil 24 verbunden. Die Steuerung der Ölzu- und -abfuhr erfolgt mit Hilfe eines elektrisch betätigbaren Ventils 25, z. B. einer Fluidflusssteuerung in Form eines 4/3-Wegeventils mit Magnetsteuerung.The axial position of the actuating piston 16 is through a piston-cylinder unit 20 performed. The piston-cylinder unit 20 is with a hydraulic unit 21 with an oil reservoir 22 , a hydraulic pump 23 and a pressure relief valve 24 connected. The oil supply and removal is controlled by means of an electrically actuated valve 25 , z. B. a fluid flow control in the form of a 4/3-way valve with magnetic control.

Das Ventil 25 wird durch die Regeleinrichtung 8 angesteuert.The valve 25 is through the control device 8th driven.

Die Regeleinrichtung 8 erhält – wie oben bereits beschrieben – von der Steuerungseinrichtung 11 und z. B. dem Bedienhebel 12 Steuerungsbefehle, die als Signal für eine Soll-Phasenlage angesehen werden.The control device 8th receives - as already described above - from the controller 11 and Z. B. the operating lever 12 Control commands, which are regarded as a signal for a desired phase position.

Weiterhin sind im Inneren des Schwingungserregers 2 die Näherungssensoren 10 vorgesehen, die an wenigstens zwei Stellen eine Annäherung einer jeweils zugeordneten Unwuchtmasse 6 während deren Rotation detektieren. Dieses Näherungssignal wird ebenfalls an die Regeleinrichtung 8 bzw. die dort vorgesehene Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung 9 geliefert, so dass die Regeleinrichtung 8 in geeigneter Weise das Ventil 25 ansteuern kann, um die geforderte Phasenlage zu erreichen.Furthermore, inside the vibration exciter 2 the proximity sensors 10 provided, which at least two places an approximation of a respective associated imbalance mass 6 during their rotation detect. This proximity signal is also sent to the controller 8th or the phase position determination device provided there 9 delivered, so the control device 8th suitably the valve 25 can control to achieve the required phase position.

3 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Phasenlage von zwei Unwuchtwellen 5a, 5b bzw. der jeweils von ihnen getragenen Unwuchtmassen 6a, 6b. Die Unwuchtwelle 5a wird als vordere Unwuchtwelle angesehen, während die Unwuchtwelle 5b die hintere Unwuchtwelle ist. 3 schematically shows an example of a phase angle of two unbalanced shafts 5a . 5b or the respective imbalance masses carried by them 6a . 6b , The imbalance wave 5a is considered a front unbalance shaft, while the imbalance shaft 5b the rear imbalance shaft is.

Aufgrund der jeweiligen Kraftwirkung der Unwuchtmassen 6a, 6b während der gegenläufigen Rotation ergibt sich ein resultierender Erregerkraftvektor, dessen Richtung mit Bezugszeichen 26 gekennzeichnet ist. Die Richtung 26 kann durch einen Vektorwinkel α gegenüber der Vertikalen bestimmt werden. Ein Vektorwinkel von 0° entspricht somit einer Erregerkraft, die rein vertikal wirkt und eine Standrüttelung bedeutet. Der Vektorwinkel α der Erregerkraft ist der halbe Phasenwinkel zwischen den beiden Unwuchtmassen 6a, 6b. Eine Verringerung des Phasenwinkels zwischen den Unwuchtmassen 6a, 6b führt somit auch zu einem kleineren Vektorwinkel α und damit zu einem größeren Anteil der Erregerkraft in vertikaler Richtung und zu einem kleineren Anteil in horizontaler Richtung.Due to the respective force effect of the imbalance masses 6a . 6b During the opposite rotation results in a resulting excitation force vector, whose direction with reference numerals 26 is marked. The direction 26 can be determined by a vector angle α with respect to the vertical. A vector angle of 0 ° thus corresponds to an exciter force that acts purely vertically and means a stand shaking. The vector angle α of the excitation force is half the phase angle between the two imbalance masses 6a . 6b , A reduction in the phase angle between the imbalance masses 6a . 6b thus also leads to a smaller vector angle α and thus to a greater proportion of the excitation force in the vertical direction and to a smaller proportion in the horizontal direction.

Der Phasenwinkel in 3 beträgt 45°, so dass dementsprechend der Vektorwinkel α 22,5° beträgt.The phase angle in 3 is 45 °, so that accordingly the vector angle α is 22.5 °.

4 zeigt die gleiche Anordnung wie 3, jedoch mit einem Phasenwinkel von 90°, der zu einem Vektorwinkel α von 45° führt. 4 shows the same arrangement as 3 , but with a phase angle of 90 °, which leads to a vector angle α of 45 °.

5 zeigt schematisch das Konzept des Phasenwinkel-Regelkreises, wie es oben auch anhand von 2 erläutert wurde. 5 schematically shows the concept of the phase angle control loop, as above also with reference to 2 was explained.

Am Eingang der Regeleinrichtung 8 wird die Ist-Phasenlage und die Soll-Phasenlage über den jeweiligen Phasenwinkel verglichen. Die Regeleinrichtung 8 ergreift dann über das Ventil 25 geeignete Regelmaßnahmen, die zu einer Verdrehung der Drallhülse 19 und damit einer Verstellung des Schwingungserregers 2 führen. Die Stellung der Unwuchtmassen 6a, 6b im Schwingungserreger 2 wird mit Hilfe der Näherungssensoren 10 und der Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung 9 ermittelt, die den Ist-Phasenwinkel bestimmt.At the entrance of the control device 8th the actual phase position and the desired phase position are compared via the respective phase angle. The control device 8th then take over the valve 25 suitable control measures that lead to a rotation of the swirl sleeve 19 and thus an adjustment of the vibration exciter 2 to lead. The position of the imbalance masses 6a . 6b in the vibration exciter 2 is using the proximity sensors 10 and the phase position determining means 9 determined, which determines the actual phase angle.

Als Regeleinrichtung 8 kann ein üblicher Industrieregler analoger oder digitaler Bauweise verwendet werden. Vorteilhafterweise ist die Regeleinrichtung 8 an der Obermasse 3 angeordnet, da dort wesentlich geringere mechanische Belastungen vorherrschen. Der tatsächlich gemessene Phasenwinkel wird der Regeleinrichtung 8 von der Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung 9 zur Verfügung gestellt. Die Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung 9 kann direkt an der Regeleinrichtung 8 vorgesehen sein, aber auch an anderer Stelle auf der Vibrationsplatte.As a control device 8th a conventional industrial controller analog or digital design can be used. Advantageously, the control device 8th at the upper mass 3 arranged, since there prevail much lower mechanical loads. The actually measured phase angle becomes the control device 8th from the phase position determining means 9 made available. The phase position determining device 9 can be directly at the control device 8th be provided, but also elsewhere on the vibration plate.

Die Signalübertragung an die Regeleinrichtung 8 erfolgt z. B. mittels Kabel, kann aber auch per Funk erfolgen. Ebenso können die von den Näherungssensoren 10 abgegebenen Signale per Kabel oder Funk an die Phasenlagen-Bestimmungseinrichtung 9 oder an die Regeleinrichtung 8 übertragen werden. Die von der Regeleinrichtung 8 berechneten Stellsignale (üblicherweise die Ventilspannung für die Steilventile, z. B. das Ventil 25) werden dann meist über Kabel an die Ventile übertragen.The signal transmission to the control device 8th takes place for. B. by cable, but can also be done by radio. Likewise, those of the proximity sensors 10 emitted signals by cable or radio to the phase position determining device 9 or to the control device 8th be transmitted. The of the control device 8th calculated control signals (usually the valve voltage for the diverting valves, eg the valve 25 ) are then usually transmitted via cables to the valves.

Wie oben bereits erläutert, können zur Messung der Position der Unwuchtmassen 6a, 6b die Näherungssensoren 10, z. B. induktive digitale Näherungsschalter, eingesetzt werden, wie schematisch auch in 6 gezeigt. Dazu wird z. B. jeweils seitlich für jede zu überwachende Welle 5a, 5b ein Näherungssensor 10 in dem Erregergehäuse 2a befestigt. Die Näherungssensoren 10 können auch als Hall-Sensoren oder als kapazitive Sensoren ausgeführt sein.As already explained above, can be used to measure the position of the imbalance masses 6a . 6b the proximity sensors 10 , z. B. inductive digital proximity switch, are used, as shown schematically in 6 shown. This is z. B. each laterally for each shaft to be monitored 5a . 5b a proximity sensor 10 in the exciter housing 2a attached. The proximity sensors 10 can also be designed as Hall sensors or as capacitive sensors.

Befindet sich nun die jeweilige Unwuchtmasse 6a, 6b unter oder in der Nähe des Näherungssensors 10, so gibt der Näherungssensor 10 einen hohen Pegel aus, ansonsten einen niedrigen Pegel. Anhand des Signalniveauwechsels lässt sich dementsprechend der Zeitpunkt erkennen, bei dem sich der Beginn einer Unwuchtmasse 6a, 6b in Rotationsrichtung sowie später das Ende der Unwuchtmasse 6a, 6b vorbeibewegt.Is now the respective imbalance mass 6a . 6b under or near the proximity sensor 10 , so gives the proximity sensor 10 a high level, otherwise a low level. Based on the signal level change can be detected accordingly, the time at which the beginning of an imbalance mass 6a . 6b in the direction of rotation and later the end of the imbalance mass 6a . 6b moved past.

Aus der Position der Näherungssensoren relativ zu den Unwuchtmassen 6a, 6b lässt sich der Winkel zwischen den Unwuchtmassen 6a, 6b zu diesen beiden Zeitpunkten bestimmen. Da die Unwuchtwinkel der beiden Unwuchtmassen 6a, 6b nicht zum gleichen Zeitpunkt bestimmt werden und sich die Phasenlage der Unwuchtmassen 6a, 6b ändern kann und soll, können z. B. Stützwerte der Winkelposition z. B. durch lineare Interpolation gewonnen werden. Dazu wird die Winkelgeschwindigkeit der jeweiligen Unwuchtwelle 5a, 5b benötigt, an der die Interpolation vorgenommen werden soll. Die Winkelgeschwindigkeit kann daraufhin aus zwei nacheinander folgenden Signalflanken (Anstieg oder Abfall) und der dazwischen verstrichenen Zeit bestimmt werden.From the position of the proximity sensors relative to the imbalance masses 6a . 6b can the angle between the imbalance masses 6a . 6b determine at these two times. Since the imbalance angle of the two imbalance masses 6a . 6b can not be determined at the same time and the phase position of the imbalance masses 6a . 6b can and should change, z. B. supporting values of the angular position z. B. be obtained by linear interpolation. For this, the angular velocity of the respective imbalance shaft 5a . 5b required at which the interpolation is to be made. The angular velocity can then be determined from two successive signal edges (rise or fall) and the time elapsed therebetween.

Anstelle der Näherungssensoren 10 können auch z. B. Inkrementalencoder zur Bestimmung der Position der Unwuchtmassen 6a, 6b genützt werden.Instead of the proximity sensors 10 can also z. B. Incremental encoder for determining the position of the imbalance masses 6a . 6b be used.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10053446 A1 [0042]

Claims

Vibration generator, with - at least two counter-rotatably coupled shafts ( 5a . 5b ), on each of which at least one imbalance mass ( 6a . 6b ) is arranged; A phase adjusting device ( 7 ) for changing the phase position of the two imbalance masses ( 6a . 6b ) to each other; A phase position determining device ( 9 ) for determining an actual actual phase position of the two imbalance masses ( 6a . 6b ) to each other; A control device ( 11 ) for specifying a desired phase position of the imbalance masses ( 6a . 6b ); and with - a control device ( 8th ) for comparing the actual phase position with the predetermined desired phase position and for driving the phase adjusting device ( 7 ) such that a deviation from the actual phase position and desired phase angle is minimal.

Vibration generator according to claim 1, characterized in that - the phase position determining device ( 9 ) a position detection device ( 10 ) for respectively detecting a rotational position of each of the imbalance masses ( 6a . 6b ) having; and that - by the phase position determining device ( 9 ) from the rotational positions of the respective imbalance masses ( 6a . 6b ) the actual phase position can be determined.

Vibration generator according to claim 2, characterized in that the position detection device ( 10 ) is designed such that the rotational position of a respective imbalance mass ( 6a . 6b ) at least at one point and / or at a time during one revolution of the imbalance mass ( 6a . 6b ) is detectable.

Vibration generator according to claim 2 or 3, characterized in that by the position detection device ( 10 ) the rotational position can be detected by the fact that the presence of the respective imbalance mass ( 6a . 6b ) is detected at a predetermined location.

Vibration generator according to one of claims 2 to 4, characterized in that the position detection device at least two proximity sensors ( 10 ), which in each case in the vicinity of a movement path of an associated imbalance mass ( 6a . 6b ) are arranged and an approximation of the associated imbalance mass ( 6a . 6b ) to capture.

Vibration generator according to one of claims 2 to 5, characterized in that the position detection device comprises an incremental encoder.

Vibration generator according to one of claims 2 to 6, characterized in that by the position detection device ( 10 ) the rotational speed of the waves ( 5a . 5b ) can be determined.

Vibration generator according to one of claims 2 to 7, characterized in that the position detection device is designed such that the rotational position of a respective unbalanced mass ( 6a . 6b ) can be detected indirectly by determining the position of an element positively coupled with the imbalance mass.

Vibration generator according to one of claims 1 to 8, characterized in that - the phase adjustment device ( 7 ) a mechanically, hydraulically and / or electrically movable piston ( 16 ) and by a movement of the piston positively rotatable swirl sleeve ( 19 ) having; - the swirl sleeve ( 19 ) with at least one of the imbalance masses ( 6a . 6b ) and / or one of the waves ( 5a . 5b ) is positively coupled; and that - that for the detection of the position of the imbalance mass ( 6a . 6b ) relevant positively coupled element of the piston ( 16 ) or the swirl sleeve ( 19 ).

Vibration generator according to one of claims 1 to 9, characterized in that - a data transmission path between the position detection device ( 10 ) and the remaining phase position determining device ( 9 ) and / or between the phase position determining device ( 9 ) and the control device ( 8th ) is provided; and in that - the data transmission path has a data transmission path via cable or radio.

Vibration generator according to one of claims 1 to 10, characterized in that - the control device ( 11 ) an operating element that can be handled by an operator ( 12 ) for inputting a direction desire; and that - the control device ( 11 ) is designed such that it determines a suitable desired phase position due to the direction of travel.

Vibration generator according to one of claims 1 to 11, characterized in that - the control device ( 11 ) has a target device for specifying the desired phase positions as a function of path, compression and / or velocity targets.