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Die
Erfindung betrifft ein Vibrationsplattensystem, mit einem Verbund
von wenigstens zwei miteinander über
eine Kopplungsvorrichtung mechanisch gekoppelten Vibrationsplatten.
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Als
Bodenverdichtungsvorrichtungen dienende Vibrationsplatten weisen üblicherweise
eine Untermasse mit einer von einem Schwingungserreger beaufschlagten
Bodenkontaktplatte sowie eine relativ zu der Untermasse elastisch
bewegliche Obermasse auf, die einen Antrieb für den Schwingungserreger trägt. Derartige
Vibrationsplatten haben sich in der Praxis zur Bodenverdichtung
bestens bewährt.
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Bei
größeren Flächenverdichtungsaufgaben werden
jedoch bevorzugt größere Walzenzüge eingesetzt,
die zwei Vibrationswalzen aufweisen und, verglichen mit einer einzelnen
Vibrationsplatte, eine höhere
Flächenleistung
erbringen. Aufgrund ihres hohen statischen Gewichts können diese
Walzenzüge
jedoch nicht für
alle Anwendungsfälle
eingesetzt werden.
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Um
mit Vibrationsplatten eine ähnlich
hohe Flächenleistung
erbringen zu können,
ist es bekannt, einzelne Vibrationsplatten mit Hilfe einer Kopplungsvorrichtung
mechanisch miteinander zu einem Verbund zu koppeln. Werden z.B.
zwei oder drei Vibrationsplatten nebeneinander zusammengefügt, können sie
damit die doppelte bzw. dreifache Arbeitsbreite erreichen. Ein derartiger
Verbund von mehreren Vibrationsplatten ist z.B. aus der GB-A-944
922 bekannt.
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In
der DE-A-100 53 446 werden ebenfalls verschiedene Möglichkeiten
beschrieben, Vibrationsplatten zu einem Verbund zusammenzuschließen. Obwohl
in dieser Veröffentlichung
bereits ein sehr hoch entwickeltes Steuerungskonzept zum Fernbedienen
eines durch einen Verbund von mehreren Vibrationsplatten gebildeten
Vibrationsplattensystems beschrieben wird, ist es wünschenswert,
diesen Gedanken weiterzuentwickeln. Insbesondere ist es von Interesse,
den soft- und hardwaremäßigen Steuerungsaufwand,
der durch den Verbund von mehreren Vibrationsplatten zusätzlich entsteht,
möglichst
gering zu halten, um die Gesamtkosten des Verbunds nicht unnötig zu steigern.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Vibrationsplattensystem
aus mehreren mechanisch miteinander gekoppelten Vibrationsplatten
anzugeben, bei dem relativ einfach aufgebaute Vibrationsplatten
ohne unnötigen
Steuerungsaufwand gemeinsam angesteuert werden können.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Vibrationsplattensystem gemäß Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein
erfindungsgemäßes Vibrationsplattensystem
weist einen Verbund von wenigstens zwei miteinander über eine
Kopplungsvorrichtung mechanisch gekoppelten Vibrationsplatten und
einen Steuerungsgeber zum Ausgeben von Steuerungsdaten an die Vibrationsplatten
auf. Jede der Vibrationsplatten wiederum weist eine Empfangseinrichtung
zum Empfangen der Steuerungsdaten und einen Fahrantrieb auf, der
wenigstens ein Vorwärts-
und Rückwärtsverfahren
der Vibrationsplatte ermöglichen
sollte. Es ist nicht erforderlich, dass die einzelne Vibrationsplatte
lenkbar ist. Vielmehr wird es durch das erfindungsgemäße Verkoppeln
der Vibrationsplatten zu dem Verbund ermöglicht, den Verbund als Ganzes
zu lenken.
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Weiterhin
ist für
jede Vibrationsplatte eine Positionsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der
Position der betreffenden Vibrationsplatte innerhalb des Verbundes
vorgesehen. Mit der Positionsbestimmungseinrichtung ist es möglich, exakt
zu bestimmen bzw. festzulegen, an welcher Stelle die betreffende
Vibrationsplatte steht. Werden z.B. drei Vibrationsplatten nebeneinander
verkoppelt, steht eine Vibrationsplatten links, die zweite in der
Mitte und die dritte rechts. Analog können drei Vibrationsplatten hintereinander
verkoppelt werden, wobei die erste Vibrationsplatte vorne, die zweite
in der Mitte und die dritte hinten steht. Auf diese Weise wird es
ermöglicht,
dass jede Vibrationsplatte "weiß", welche Position
sie innerhalb des Verbundes einnimmt.
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Weiterhin
ist erfindungsgemäß für jede Vibrationsplatte
ein Regel-Speicher vorgesehen, in dem Steuerungsregeln hinterlegt
sind. Eine Steuerungsregel definiert einen Zusammenhang zwischen
einer Steuerungsmaßnahme
zum Ansteuern des Fahrantriebs dieser Vibrationsplatten (z.B. Fahren
in Vorwärtsrichtung,
Fahren in Rückwärtsrichtung)
in Abhängigkeit
von der Position der Vibrationsplatte und einer durch die Steuerungsdaten
gegebenen Steuerungsinformation.
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Weiterhin
weist jede Vibrationsplatte eine Steuerungseinrichtung zum Auswählen einer
passenden Steuerungsregel in Abhängigkeit
von der Position der Vibrationsplatte und der Steuerungsinformation
sowie zum Ansteuern des Fahrantriebs entsprechend der Steuerungsregel
auf.
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Der
Regel-Speicher kann z.B. in Form einer Wertetabelle dargestellt
werden. Dazu werden bestimmte Steuerungsmaßnahmen für den Fahrantrieb der betreffenden
Vibrationsplatte hinterlegt, die je nach der vorher festgelegten
bzw. ermittelten Position der Vibrationsplatte innerhalb des Verbundes
und in Abhängigkeit
von den empfangenen Steuerungsdaten durchgeführt werden sollen. Da die einzelne Vibrationsplatte
weiß,
an welcher Stelle sie sich im Vibrationsplattensystem befindet,
kann sie mit Hilfe des Regel-Speichers jeweils die richtige Steuerungsregel
auswählen,
wenn eine Steuerungsinformation vom Steuerungsgeber kommt.
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Für die generelle
Vorwärts-
bzw. Rückwärtsfahrt
wird die Kenntnis der Position der einzelnen Vibrationsplatte im
Normalfall keine Rolle spielen. Interessant ist diese Information
jedoch bei Kurvenfahrten bzw. bei Drehungen. Bei einem Verbund von
drei Vibrationsplatten ist eine Drehung im Stand dann möglich, wenn
eine der äußeren Vibrationsplatten (z.B.
die linke) eine Vorwärtsfahrt
vollzieht, während die
andere außen
liegende Vibrationsplatte (die rechte) eine Rückwärtsfahrt und die mittlere Vibrationsplatte
keinen Vortrieb erzeugt. Auf diese Weise ist eine Art "Panzersteuerung" möglich, durch
die sich das gesamte Vibrationsplattensystem sehr einfach steuern
lässt.
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Selbstverständlich kann
die mittlere Vibrationsplatte zusätzlich auch in Vorwärts- oder
Rückwärtsrichtung
bewegt werden, so dass insgesamt eine Kurvenfahrt erreicht wird.
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Vorzugsweise
weist der Steuerungsgeber eine Fernsteuerungs-Sendeeinrichtung auf,
so dass der Steuerungsgeber und die Empfangseinrichtung Bestandteil
einer Funk-, einer Kabel- oder einer Infrarot-Fernsteuerung sind.
Eine Infrarot-Fernsteuerung kann
in der Praxis Vorteile bieten, da mit ihr bestimmte, an sich bekannte
Sicherheitsanforderungen leicht zu erreichen sind.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist jede der Vibrationsplatten eine Sendeeinrichtung
zum Senden von den Steuerungsdaten auf, die vorher von dem Steuerungsgeber
ausgegeben und von der Empfangseinrichtung empfangen wurden. Das
bedeutet, dass zunächst
jede der Vibrationsplatten mit Hilfe ihrer Empfangseinrichtung die
Steuerungsdaten von dem Steuerungsgeber empfängt. Danach sendet jede der Vibrationsplatten
die empfangenen Steuerungsdaten weiter – z.B. nach einem vorgegebenen
Zeitschema – so
dass die Vibrationsplatten untereinander die Steuerungsdaten austauschen
und abgleichen können.
Auf diese Weise lässt
sich erreichen, dass eine Fahrbewegung immer nur dann ausgeführt wird, wenn
ein Abgleich der empfangenen Steuerungsdaten stattgefunden hat.
Nur dann, wenn alle Vibrationsplatten die gleichen Steuerungsinformationen von
dem Steuerungsgeber erhalten haben, besteht Sicherheit, dass auch
tatsächlich
diese Steuerungsaktion durchgeführt
werden soll. Erst dann wird die entsprechende Steuerungsinformation
durch die jeweiligen Steuerungseinrichtungen in Form von individuellen
Steuerungsmaßnahmen
für jede
einzelne Vibrationsplatte umgesetzt.
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Die
Sendeeinrichtungen der Vibrationsplatten können vorzugsweise Bestandteil
einer Funk-, einer Nahbereichsfunk- (Bluetooth) oder einer Infrarot-Strecke
sein. Weiterhin ist es möglich,
eine Kabelverbindung zwischen den Vibrationsplatten herzustellen.
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Alternativ
kann der Steuerungsgeber die Steuerungsdaten auch über Kabel
an wenigstens eine der Vibrationsplatten übermitteln. Diese Steuerungsdaten
sind dann von der einen Vibrationsplatte auch auf die restlichen
Vibrationsplatten zu übertragen,
damit alle Vibrationsplatten den gleichen "Informationsstand" haben.
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Besonders
vorteilhaft ist es demnach, dass zwischen den Vibrationsplatten über deren
Sende- und Empfangseinrichtungen ein Datenaustausch bezüglich der
von den Vibrationsplatten empfangenen Steuerungsdaten stattfindet.
Dabei ist für
jede Vibrationsplatte eine Abgleicheinrichtung vorgesehen, zum Vergleichen
der an dieser Vibrationsplatte empfangenen Steuerungsdaten, nämlich zum
Vergleichen der von dem Steuerungsgeber gesendeten Steuerungsdaten
mit den von den anderen Vibrationsplatten gesendeten Steuerungsdaten.
Dabei ist es selbstverständlich
alleine maßgeblich,
welche Steuerungsdaten von der betreffenden Vibrationsplatte empfangen
worden sind, da die einzelne Vibrationsplatte nicht auf anderem
Wege Kenntnis von den tatsächlich
gesendeten Steuerungsdaten erhält. Liegt
z.B. ein Übertragungsfehler
auf dem Übertragungsweg
zwischen dem zentralen Steuerungsgeber und der Vibrationsplatte
vor, dann erhält
sie fehlerhafte Steuerungsdaten, ohne dies unter Umständen festzustellen.
Erst durch den Abgleich dieser bereits empfangenen Steuerungsdaten
mit den von den anderen Vibrationsplatten gesendeten Daten wird
die Abweichung festgestellt, so dass die entsprechenden Konsequenzen
ergriffen werden können.
Dazu gehört
z.B., dass die Vibrationsplatte in Stillstand versetzt wird bzw.
auch die anderen Vibrationsplatten stillsetzt.
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Es
ist nicht erforderlich, dass jede der Vibrationsplatten mit jeder
anderen Vibrationsplatte im Verbund kommuniziert. Vielmehr kann
es auch ausreichen, dass eine Vibrationsplatte nur mit einer weiteren
oder höchstens
zwei weiteren Vibrationsplatten Daten austauscht. Z.B. kann eine
geschlossene Kette gebildet werden, sodass jeweils eine Vibrationsplatte
Informationen an nur eine weitere Vibrationsplatte abgibt, bis die
Informationen schließlich – weitergeführt über mehrere
Vibrationsplatten – wieder
zu der ursprünglichen
Vibrationsplatte zurückgelangt und
die "Informationskette" geschlossen ist.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung gibt
der Steuerungsgeber einen Zeittakt vor und sendet während eines
ersten Zeittaktes die Steuerungsdaten als Steuerungstelegramm, welches
von den Empfangseinrichtungen der Vibrationsplatten empfangen wird.
Während
der folgenden Zeittakte sendet jede der Vibrationsplatten über ihre
Sendeeinrichtung in Abhängigkeit
von ihrer Position nacheinander in einem der betreffenden Vibrationsplatte
zugeordneten Zeittakt das empfangene Steuerungstelegramm an die
jeweils anderen Vibrationsplatten. Das bedeutet, dass die Vibrationsplatten
nacheinander das von dem Steuerungsgeber empfangene Steuerungstelegramm
wiederholen und an die verbleibenden Vibrationsplatten senden. Auf diese
Weise gibt jede Vibrationsplatte zu erkennen, was für ein Steuerungstelegramm
sie empfangen hat.
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Anstelle
des getakteten Sendens der Steuerungsdaten in Form von Steuerungstelegrammen nacheinander
ist es alternativ auch möglich,
dass die Steuerungsdaten zeitgleich übermittelt werden, wobei entweder
eine bestimmte Kodierungsform gewählt wird oder die Übertragung
auf verschiedenen Sendefrequenzen erfolgt. Dann ist es z.B. möglich, dass
sämtliche
Steuerungsdaten im Wesentlichen permanent gesendet und empfangen
werden, wobei die Daten hinsichtlich ihrer Sendefrequenz differenziert
werden. Ebenso ist es möglich,
ein Bussystem oder ein lokales Netzwerk (z.B. Ethernet) in vereinfachter
Weise zu installieren, um die Daten in Form von Datenpaketen auszutauschen.
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Bei
jeder Vibrationsplatte ist eine Abgleicheinrichtung vorgesehen,
mit der die von dem Steuerungsgeber und von den anderen Vibrationsplatten gesendeten
und an dieser Vibrationsplatte empfangenen Steuerungstelegramme
während
eines Zyklusses von Zeittakten verglichen werden können. Die
Abgleicheinrichtung vergleicht somit in jedem Zeittakt, ob das von
der ihr zugehörigen
Vibrationsplatte empfangene Steuerungstelegramm mit den von den
anderen Vibrationsplatten empfangenen Steuerungstelegrammen übereinstimmt.
Bei Abweichungen können
entsprechende Sicherheitsmaßnahmen
ergriffen werden. Nur bei einer Übereinstimmung
der diversen Steuerungstelegramme werden die daraus ableitbaren,
vom Bediener gewünschten Steuerungsmaßnahmen
ergriffen.
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Ein
Zyklus von Zeittakten beginnt mit dem Zeittakt zum Senden des Steuerungstelegramms vom
Steuerungsgeber. Er endet mit dem Zeittakt zum Senden des Steuerungstelegramms
von der letzten Vibrationsplatte. Danach folgt ein neuer Zyklus,
der erneut mit dem Senden eines Steuerungstelegramms von dem Steuerungsgeber
eingeleitet wird.
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Selbstverständlich ist
es für
den Bediener nicht erforderlich, den Zeittakt einzuhalten. Vielmehr kann
er an dem Steuerungsgeber einen entsprechenden Bedienknopf oder
-hebel dauerhaft drücken.
Der Zeittakt wird dann automatisch von dem Steuerungsgeber generiert,
der in der oben beschriebenen Weise zunächst ein Steuerungstelegramm
abschickt und danach eine entsprechende Anzahl von Zeittakten freilässt (pausiert),
während
der die Vibrationsplatten nacheinander in einer vordefinierten Weise
ihre Steuerungstelegramme absenden können.
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Vorzugsweise
gibt die Abgleicheinrichtung einen Stopp-Befehl an die Steuerungseinrichtung
der ihr zugeordneten Vibrationsplatte, wenn die empfangenen Steuerungstelegramme
während
eines Zyklusses von Zeittakten voneinander abweichen. Dadurch stoppt
die Steuerungseinrichtung den Fahrantrieb, so dass die Vibrationsplatte
in einen sicheren Zustand gerät.
Jegliche Gefährdung
von Gegenständen
oder Personen im Umfeld des Vibrationsplattensystems ist dann ausgeschlossen.
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Wahlweise
ist es möglich,
dass die Abgleicheinrichtung entweder nur die Steuerungseinrichtung der
eigenen Vibrationsplatte oder das gesamte Vibrationsplattensystem
mit einem Stopp-Befehl versorgt.
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Das
Stoppen des Fahrantriebs kann das Reduzieren der Drehzahl eines
Antriebsmotors und/oder das Reduzieren von Schwingungen umfassen,
die zum Vortrieb der Vibrationsplatte sowie zur Bodenverdichtung
genutzt werden. Durch den Stopp-Befehl kann z.B. ein Antriebsmotor
an der jeweils zugeordneten Vibrationsplatte in Leerlaufdrehzahl
versetzt werden, in der er den Fahrantrieb nicht mehr antreibt.
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Umgekehrt
hingegen gibt die Abgleicheinrichtung einen Fahrt-Befehl an die
Steuerungseinrichtung, wenn die empfangenen Steuerungstelegramme
identisch sind. Daraufhin kann die Steuerungseinrichtung den Fahrantrieb
entsprechend den Steuerungstelegrammen und den damit verbundenen
Steuerungsregeln ansteuern, so dass das Vibrationsplattensystem
in der an sich gewünschten
Weise verfahren werden kann.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung ist
eine Nahbereichserkennungseinrichtung vorgesehen, zum Erzeugen eines Stopp-Befehls
für die
Steuerungseinrichtungen von allen Vibrationsplatten des Vibrationsplattensystems, wenn
eine vorgegebene Mindestentfernung zwischen dem Steuerungsgeber
und dem Verbund von Vibrationsplatten unterschritten wird. In der
DE-A-42 21 793 und der
DE
101 16 526 B4 sind Infrarot-Fernsteuerungen für selbstfahrende
Arbeitsgeräte
beschrieben, die eine derartige Nahbereichs-Erkennungseinrichtung
aufweisen. So ist es aus der DE-A-42 21 793 bekannt, dass von einem
von dem Bediener mitgeführten
Steuergerät
außer
der zur funktionellen Steuerung des Arbeitsgeräts vorgesehenen infraroten
Steuerstrahlung zusätzlich
eine infrarote Nahbereichs-Strahlung mit gegenüber der Steuerstrahlung wesentlich
geringerer Intensität
ausgesendet wird. Dadurch kann diese Nahbereichs-Strahlung nur in
der näheren
Umgebung des Senders mit ausreichender Intensität empfangen werden. Beim Empfang
dieser Nahbereichs-Strahlung wird in der Empfangseinheit an der
Vibrationsplatte die Erzeugung von elektrischen, von der Steuerstrahlung
veranlassten Signalen unterdrückt,
die ansonsten die Fahrt des Arbeitsgeräts bewirken würden. Bei
dieser Infrarot-Fernsteuerung
kann das Arbeitsgerät
solange betrieben werden, wie es sich im Empfangsbereich der Steuerstrahlung,
jedoch außerhalb
der Reichweite der Nahbereichsstrahlung befindet. Wird ein vorbestimmter
Sicherheitsabstand zwischen Bediener und Arbeitsgerät unterschritten, d.
h., wird die Nahbereichsstrahlung von der an dem Arbeitsgerät angebrachten
Empfangseinheit empfangen, so wird das Arbeitsgerät stillgesetzt.
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Eine
derartige Nahbereichserkennungseinrichtung ist auch bei dem vorliegenden
Vibrationsplattensystems zweckmäßig, um
eine zu starke Annäherung
des Bedieners an das Vibrationsplattensystem zu verhindern. Unterschreitet
der Bediener mit dem von ihm getragenen Steuerungsgeber den vorgegebenen
Mindestabstand, wird das Vibrationsplattensystem in Stillstand versetzt.
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Vorzugsweise
wird der Fahrantrieb durch einen Schwingungserreger gebildet. Ein
derartiger Schwingungserreger weist üblicherweise z.B. zwei parallele,
gegenläufig
drehende Unwuchtwellen auf, deren Phasenlage zueinander veränderbar
ist. Bei der gegenläufigen
Rotation der Unwuchtwellen entsteht ein resultierender Kraftvektor
der Schwingungen, der je nach Phasenlage in Fahrtrichtung der Vibrationsplatte
nach vorne oder auch nach hinten geneigt werden kann. Durch geeignete
Synchronisation der Unwuchten lässt
sich auch eine so genannte Standrüttelung einstellen, bei der
der resultierende Kraftvektor senkrecht gerichtet ist.
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Es
ist für
das erfindungsgemäße Vibrationsplattensystem
nicht erforderlich, dass die einzelnen Vibrationsplatten lenkbar
sind. Vielmehr reicht es aus, dass die Vibrationsplatten lediglich
in Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung
verfahren werden können. Selbstverständlich können ebenso
auch Vibrationsplatten in dem Vibrationsplattensystem eingesetzt werden,
die lenkbar sind. Vorzugsweise sollte dann jedoch die Lenkung blockiert
bzw. außer
Funktion gesetzt werden, so dass die Vibrationsplatten tatsächlich nur
in Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
fahren können.
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Die
Vibrationsplatten sind durch die Kopplungsvorrichtung vorzugsweise
im Wesentlichen starr verbunden. Jedoch kann die Kopplungsvorrichtung
auch elastische Elemente, wie z.B. Gummipuffer aufweisen, die eine
gewisse Relativbeweglichkeit der Vibrationsplatten zueinander zulassen.
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Eine
völlig
starre Kopplung der Vibrationsplatten würde zu einem Verhalten des
Vibrationsplattensystems führen,
dass mit dem einer starren Walzenbandage vergleichbar ist. Kleinere
Unebenheiten in der zu verdichtenden Oberfläche würden bei dieser starren Kopplung
egalisiert. Mulden hingegen würden
in diesem Fall – wie
auch bei Verdichtungswalzen – unverdichtet
bleiben.
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Sofern
jedoch eine gewisse Relativbeweglichkeit durch Federelemente, wie
z.B. Gummipuffer, gewährt
würde,
könnten
sich die Vibrationsplatten jeweils an den von ihnen überfahrenen
Untergrund anpassen und sich dadurch insbesondere bei nicht völlig ebenem
Untergrund an dessen Kontur "anschmiegen".
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Die
Kopplungsvorrichtung lässt
sich z.B. an dem vorhandenen Schutzrahmen der Vibrationsplatten
anschrauben, wobei eine ausreichende Anzahl von die Vibrationsplatten
verbindenden Koppelträgern
vorgesehen sein sollten.
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Über die
elastischen Elemente können
die Vibrationsplatten einen Winkel zueinander einnehmen, der durch
die zulässige
Verformbarkeit der elastischen Elemente (Gummipuffer) begrenzt wird.
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Diese
und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend
anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
schematischer Draufsicht ein erfindungsgemäßes Vibrationsplattensystem;
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2 eine
Tabelle mit Steuerungsregeln;
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3 ein
Schema mit taktweise gesendeten Steuerungstelegrammen; und
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4 den
Zustand des Vibrationsplattensystems während eines bestimmten Zeittaktes.
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In 1 ist
in schematischer Draufsicht ein erfindungsgemäßes Vibrationsplattensystem
dargestellt, das drei miteinander mechanisch zu einem Verbund gekoppelte
Vibrationsplatten aufweist, nämlich eine
erste Vibrationsplatte A (Bezugszeichen 10), eine zweite
Vibrationsplatte B (Bezugszeichen 20) und eine dritte Vibrationsplatte
C (Bezugszeichen 30).
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Die
Vibrationsplatten 10, 20, 30 sind über eine
Kopplungsvorrichtung miteinander gekoppelt. Die Kopplungsvorrichtung
weist einen Koppelträger 1 auf,
der z.B. durch ein Stahl-Vierkantrohr, einen Stahlträger o. Ä. gebildet
sein kann. Bestandteil der Kopplungsvorrichtung sind weiterhin Gummipuffer 11, 21 und 31, über die
der Koppelträger 1 an
den Vibrationsplatten 10, 20, 30 befestigt
ist. Je nach Anforderung können
auch mehrere Koppelträger 1 vorgesehen
sein.
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Der
Koppelträger 1 gewährleistet
demnach eine im Wesentlichen starre Verbindung der Vibrationsplatten 10, 20, 30 miteinander.
Insbesondere werden die Vibrationsplatten parallel zueinander in Fahrtrichtung
gehalten. Um jedoch beim Verfahren des gesamten Vibrationsplattensystems
eine Anpassung an kleinere Bodenunebenheiten zu ermöglichen,
sind die Vibrationsplatten 10, 20, 30 auf
Grund der Ankopplung über
die Gummipuffer 11, 21, 31 relativ zueinander
in bestimmten, durch die Elastizität und Verformbarkeit der Gummipuffer 11, 21, 31 vorgegebenen
Grenzen zueinander beweglich. Dadurch können sich die Vibrationsplatten 10, 20, 30 um
die drei Raumachsen relativ zu ihrem Befestigungspunkt an dem Koppelträger 1 verdrehen.
Die Beweglichkeit ermöglicht
es, dass sich das Vibrationsplattensystem an unebene Böden anpassen
und kleinere Hindernisse egalisieren kann. Daraus resultiert ein
gegenüber einer
starren Walzenbandage verbessertes Verdichtungsverhalten. Werden
die Vibrationsplatten 10, 20, 30 durch
mehrere Koppelträger 1 verbunden,
ist die Relativbeweglichkeit stark eingeschränkt.
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Die
Kopplungsvorrichtung ist in 1 lediglich
anhand eines Beispiels gezeigt. Selbstverständlich sind ohne weiteres viele
andere Varianten denkbar, bei denen mehrere Vibrationsplatten miteinander zu
einem Gesamtsystem mechanisch gekoppelt sind. So ist es z.B. auch
möglich,
die Vibrationsplatten durch eine mechanische Verkopplung der Deichseln
zu erreichen (vgl. die später
erläuterte
Deichsel 4). Die Vibrationsplatten 10, 20, 30 können auch
jeweils an ihren Stirnseiten miteinander gekoppelt sein.
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Jede
der Vibrationsplatten 10, 20, 30 besteht in
bekannter Weise aus einer einen Antrieb, z.B. einen Verbrennungsmotor,
aufweisenden Obermasse 2 und einer relativ zu der Obermasse 2 federnd
beweglichen Untermasse 3, die eine Bodenkontaktplatte und
einen die Bodenkontaktplatte beaufschlagenden Schwingungserreger
aufweist. Ein Beispiel für einen
Schwingungserreger wurde bereits oben unter Bezugnahme auf den Stand
der Technik beschrieben. Der bei der Erfindung zum Einsatz kommende Schwingungserreger
unterscheidet sich von den bekannten Schwingungserregern nicht.
Insbesondere ist ein so genannter Zwei-Wellen-Erreger geeignet, bei
dem zwei parallel zueinander angeordnete Unwuchtwellen formschlüssig gegenläufig zueinander drehen
und dadurch eine resultierende Schwingungskraft erzeugen. Die resultierende
Kraft bewirkt nicht nur eine Schwingung zur Bodenverdichung, sondern
gleichzeitig auch, bei entsprechender Phasenlage der Unwuchtwellen
zueinander, eine Vortriebswirkung in Fahrtrichtung (vorwärts oder
rückwärts). Die
Phasenlage der Unwuchtwellen sollte daher mit Hilfe einer an sich
bekannten Phaseneinstellvorrichtung veränderbar sein.
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Alternativ
zu der Einstellung der Phasenlage ist es auch möglich, durch Verändern der
Drehzahl eines der Antriebe oder aller Antriebe eine geänderte Kraftwirkung
zu erreichen.
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Der
Schwingungserreger bildet somit auch den Fahrantrieb für die einzelne
Vibrationsplatte.
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Bei
dem Vibrationsplattensystem in 1 ist beispielhaft
jede der Vibrationsplatten 10, 20, 30 mit einer
Deichsel 4 ausgestattet, an deren Ende jeweils ein Handgriff 5 sowie
gegebenenfalls Steuerelemente zum Ansteuern des Antriebs an der
Obermasse 3 oder zum Verändern der Phasenlage der Unwuchtwellen
im Schwingungserreger vorgesehen sind. Die Deichsel 4 und
der Handgriff 5 können
von dem Bediener dann zur manuellen Führung einer Vibrationsplatte
genutzt werden, wenn die Vibrationsplatten 10, 20, 30 nicht
durch den Koppelträger 1 verbunden sind.
Insofern kann jede der Vibrationsplatten 10, 20, 30 auch
im Alleinbetrieb vorteilhaft eingesetzt werden. Lediglich durch
das Verkoppeln mit Hilfe des Koppelträgers 1 wird das erfindungsgemäße Vibrationsplattensystem
gebildet. Auf Grund der hohen Gesamtmasse des Vibrationsplattensystems
wird es dann zweckmäßig sein,
die Deichseln 4 hochzuklappen, da sie in diesem Betriebszustand
funktionslos sind und vom Bediener wegen der zu hohen erforderlichen
manuellen Kräfte
nicht mehr sinnvoll bedient werden können.
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Die
Steuerung des Vibrationsplattensystems erfolgt vorzugsweise durch
eine Fernsteuerung, z.B. eine Funk- oder eine Infrarot-Fernsteuerung.
Bei dem Beispiel in 1 wird eine Infrarot-Fernsteuerung
dargestellt, zu der ein als Sendeeinrichtung dienender Steuerungsgeber 6 und
jeweils den Vibrationsplatten 10, 20, 30 zugeordnete,
z.B. als Infrarotaugen ausgebildete Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 gehören.
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Über Tasten,
Schalter oder Hebel an dem Steuerungsgeber 6 kann der Bediener
seine Steuerungswünsche
eingeben, die dann über
die Infrarotstrecke als Steuerungsdaten an die Vibrationsplatten 10, 20, 30 geliefert
und dort von den Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 empfangen
werden. Die Steuerungsdaten werden anschließend in jeder der Vibrationsplatten 10, 20, 30 einer
nicht dargestellten Steuerungseinrichtung zugeführt.
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Es
hat sich in der Praxis herausgestellt, dass eine einfache mechanische
Kopplung der Vibrationsplatten 10, 20, 30 mit
Hilfe des Kopplungsträgers 1 zu einem
Vibrationsplattensystem führt,
das an den Bediener höchste
Anforderungen bei der Steuerung stellt und gleichzeitig hohen Körpereinsatz
erfordert. Wie oben ausgeführt,
ist es anzustreben, dass jede der Vibrationsplatten auch im Alleinbetrieb
betrieben werden kann. Dementsprechend weist jede Vibrationsplatte 10, 20, 30 einen
eigenen Gashebel für
den Antriebsmotor auf. Bei Modellen, bei denen die Kraftübertragung
vom Antriebsmotor zum Schwingungserreger über eine Fliehkraftkupplung
erfolgt, werden die Gashebel an den Vibrationsplatten 10, 20, 30 nacheinander
gezogen bzw. die Richtungssteuerhebel nacheinander betätigt, so
dass die eine Vibrationsplatte bereits losfährt, bevor die anderen Vibrationsplatten
auf Geschwindigkeit gebracht sind. Damit bewegt sich das gesamte
System dann bereits von Beginn an in eine vom Bediener nicht gewollte, undefinierte
Richtung.
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Weiterhin
ist es für
den Bediener sehr schwer, Richtungsänderungen des Vibrationsplattensystems
herbeizuführen.
Wie bereits gesagt, weist das Vibrationsplattensystem eine derart
große
Masse auf, dass eine manuelle Korrektur der Fahrtrichtung sehr mühevoll ist.
Zum Ansteuern der Fahrantriebe (Schwingungserreger) in den einzelnen
Vibrationsplatten im Fernsteuerungsbetrieb würde der Bediener mehrere Fernsteuerungseinrichtungen
benötigen,
die er geradezu kunstvoll gleichzeitig bedienen müsste, um
das gewünschte
Fahrverhalten zu erreichen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Vibrationsplattensystem
hingegen reicht ein einziger Steuerungsgeber zum Steuern aus. An
dem Steuerungsgeber sind die erforderlichen Bedienelemente vorgesehen, mit
denen z.B. Vorwährtsfahrt,
Rück wärtsfahrt,
Linksfahrt, Rechtsfahrt und Standrüttelung vorgegeben werden können, wie
dies der Bediener bei einer einzelnen Vibrationsplatte machen würde. Das
Vibrationsplattensystem verhält
sich entsprechend den Vorgaben des Bedieners.
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Zu
diesem Zweck sendet der Steuerungsgeber 6 – z.B. in
Form von Infrarotsignalen – die
Steuerungsdaten als Steuerungstelegramme an alle drei Vibrationsplatten 10, 20, 30,
wo sie von den Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 empfangen
werden.
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Erfindungsgemäß weist
jede Vibrationsplatte 10, 20, 30 eine
Positionsbestimmungseinrichtung 13, 23, 33 auf.
In dem in 1 gezeigten Beispiel sind die
Positionsbestimmungseinrichtungen 13, 23, 33 in Form
von Drehschaltern jeweils an den Enden der Deichsel 4 angebracht.
Alternativ dazu können
auch Schalter, Taster, Kodierer etc. verwendet werden. Wichtig ist
dabei, dass jede der Vibrationsplatten 10, 20, 30 eine
Information darüber
erhält,
an welcher Stelle in dem Verbund sie angeordnet ist.
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Anstelle
von Schaltern ist es auch möglich, die
Positionsbestimmungseinrichtungen 13, 23, 33 automatisch
arbeiten zu lassen. Z.B. kann jede der Positionsbestimmungseinrichtungen 13, 23, 33 mit einem
GPS-System ausgestattet werden, mit dem durch Auswertung von Satellitensignalen
eine sehr exakte Positionsbestimmung in einem Erd-Koordinatensystem
möglich
ist.
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Ebenso
ist es möglich,
dass die Positionsbestimmungseinrichtungen aufgrund ihrer Relativlagen untereinander
feststellen, welche der Positionsbestimmungseinrichtungen in der
Mitte, welche links und welche rechts (bei drei Vibrationsplatten)
angeordnet ist. Hierbei können
auch Laufzeitunterschiede von Signalen ausgewertet werden.
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Bei
den automatischen Positionsbestimmungseinrichtungen ist jede der
Vibrationsplatten in der Lage, automatisch ihre Position innerhalb
des Verbundes selbst zu ermitteln.
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Bei
dem in 1 gezeigten Beispiel ist dementsprechend der als
Positionsbestimmungseinrichtung 13 dienende Drehschalter
in eine Position gestellt, die der Information "links" entspricht. Die Vibrationsplatte 10 weiß dementspre chend,
dass sie in dem Dreier-Verbund an linker Stelle steht. Entsprechend
befindet sich der Drehschalter 23 der Vibrationsplatte 20 in
der Stellung "Mitte", während der Drehschalter 33 der
Vibrationsplatte 30 auf "rechts" gestellt ist.
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Das
in 1 gezeigte Beispiel gibt nur eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Vibrationsplattensystems
wieder. Selbstverständlich
sind auch weitere Anordnungen, z.B. mit zwei, vier oder mehr Vibrationsplatten,
möglich.
Es ist weiterhin nicht erforderlich, dass die Vibrationsplatten
in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Ebenso können die Vibrationsplatten
auch in mehreren Reihen voreinander bzw. hintereinander platziert
werden. Zum Beispiel kann eine Art "Tannenbaum-Anordnung" gewählt
werden, um eine besonders starke Bodenverdichtung zu erreichen.
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In
jedem dieser Fälle
ist es erforderlich, dass jede einzelne der Vibrationsplatten "weiß", an welcher Stelle
im Verbund sie steht.
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Weiterhin
weist jede der Vibrationsplatten 10, 20, 30 einen
vorzugsweise in der Steuerungseinrichtung vorgesehenen Regel-Speicher
auf, in dem bestimmte Steuerungsregeln z.B. in Form einer Wertetabelle,
hinterlegt sind. Eine Steuerungsregel definiert einen Zusammenhang
zwischen einer Steuerungsmaßnahme
zum Ansteuern des Fahrantriebs (Phasenlage der Unwuchtwellen in
Vorwärts- oder in Rückwärtsrichtung)
in Abhängigkeit
von den vom Steuerungsgeber 6 erhaltenen Steuerungsinformationen
und in Abhängigkeit
von der Position der Vibrationsplatte. Die einzelne Vibrationsplatte
weiß daher nicht
nur, welche Steuerungsinformationen (Steuerungswünsche) vom Steuergeber 6 durch
den Bediener abgegeben wurden. Sie kennt auch – wie oben dargelegt – die Position
der Vibrationsplatte innerhalb des Gesamtverbundes und kann demnach
aus dem Regelspeicher diejenige Steuerungsregel auswählen, die
für diesen
speziellen Anwendungsfall passt.
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Die
Steuerungseinrichtung wählt
dementsprechend in Abhängigkeit
von der Position der Vibrationsplatte und der Steuerungsinformation
die vorgegebene Steuerungsregel aus und steuert den Fahrantrieb/Schwingungserreger
entsprechend dieser Steuerungsregel an.
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2 zeigt
eine Tabelle mit Steuerungsregeln. Eine derartige Wertetabelle ist
z.B. in jeder der Vibrationsplatten 10, 20, 30 als
Regel-Speicher hinterlegt. Die einzelnen Vibrationsplatten 10, 20, 30 sind
als Vibrationsplatten A, B, C in der Tabelle eingetragen. Entsprechend
der Darstellung in 1 ist die Vibrationsplatte A
links angeordnet, die Vibrationsplatte B in der Mitte und die Vibrationsplatte
C rechts. Diese Positionsinformation ist den Vibrationsplatten A,
B, C bekannt. Für
jede der Vibrationsplatten A, B, C ergeben sich aus der Tabelle
von 2 Steuerungsmaßnahmen für den Fahrantrieb bzw. für den Schwingungserreger
in Abhängigkeit
von der Steuerungsinformation, die von dem Steuergeber 6 ausgesendet
wurden.
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Sofern
der Wunsch des Bedieners eine Geradeausfahrt des Vibrationsplattensystems
ist, werden die Fahrantriebe von allen drei Vibrationsplatten A,
B, C auf Vorwärtsfahrt
eingestellt (Symbol "+"). Entsprechend Umgekehrtes
gilt für
die Rückwärtsfahrt
(Spalte "zurück", Symbol "–"). Bei Standrüttelung (Symbol "o") werden die Schwingungserreger in den
einzelnen Vibrationsplatten derart eingestellt, dass sie keinen
Vortrieb erzeugen, sondern lediglich eine Vertikalschwingung.
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Interessant
sind die Steuerungsmaßnahmen bei
Links- oder Rechtsfahrt. Bei einer Linksfahrt des Vibrationsplattensystems
soll sich die links angeordnete Vibrationsplatte, also die Vibrationsplatte
A nach hinten bewegen, um einen möglichst kleinen Kurvenradius
zu ermöglichen.
Dementsprechend erhält
der Schwingungserreger in der Vibrationsplatte A den Steuerbefehl "–" (Rückwärtsfahrt).
Die rechts außen liegende
Vibrationsplatte C soll hingegen vorwärtsfahren (Steuerungsmaßnahme "+"). Bezüglich der mittleren Vibrationsplatte
kann je nach Bedienerwunsch eine Standrüttelung "0" oder
eine Vorwärtsfahrt "+" eingestellt werden, wobei erstere eine
Drehung im Stand und letztere eine ausgefahrene Linkskurve ermöglicht.
Hierfür
kann z.B. auch die Stellung eines Joysticks am Steuerungsgeber 6 maßgeblich sein.
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Da – wie gesagt – die Steuerungsregeln
in dem Regel-Speicher in jeder der Vibrationsplatten 10, 20, 30 abgelegt
sind, und jede der Vibrationsplatten ihre eigene Position innerhalb
des Verbundes kennt, kann auch jede der Vibrationsplatten die entsprechend
maßgeblichen
Steuerungsregeln ableiten und ihren eigenen Schwingungserreger in
der gewünschten
Weise ansteuern.
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Die Übertragung
der Steuerungsdaten über eine
Infrarot-Strecke erfordert stets eine gute Sichtverbindung zwischen
Sender (Steuerungsgeber 6) und den Emp fangseinrichtungen 12, 22, 32.
Trotzdem kann es aber auch zu Störungen
bei den Signalübertragungen
kommen. Um sicherzustellen, dass alle Vibrationsplatten 10, 20, 30 die
gleiche Steuerungsinformation vom Steuerungsgeber 6 erhalten haben,
so dass sich das Vibrationsplattensystem auch tatsächlich in
der vom Bediener gewünschten Weise
verhalten kann, findet ein ständiger
Abgleich der empfangenen Steuerungsdaten durch Austausch von Daten
unter den Vibrationsplatten 10, 20, 30 statt.
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In 3 ist
ein Beispiel für
einen derartigen Datenaustausch dargestellt.
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Der
als Sender dienende Steuerungsgeber 6 gibt einen Zeittakt
für den
Datenaustausch vor. Während
eines ersten Zeittaktes (Takt 1 in 3) sendet der
Steuerungsgeber 6 die Steuerungsdaten blockweise als Steuerungstelegramm
(schraffierter Balken). Das Steuerungstelegramm wird von den Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 der
Vibrationsplatte 10, 20, 30 empfangen.
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Während der
folgenden Zeittakte 2 bis 4 senden die Vibrationsplatten 10, 20, 30 (bzw.
A, B, C) nacheinander das Steuerungstelegramm, das sie jeweils vorher
von dem Steuerungsgeber 6 empfangen haben. Zu diesem Zweck
weist jede der Vibrationsplatten 10, 20, 30 eine
eigene Sendeeinrichtung auf, die vorzugsweise mit in die Empfangseinrichtung 12, 22, 32 integriert
ist, um den baulichen Aufwand gering zu halten.
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Wie 3 zeigt,
sendet die Vibrationsplatte A in dem zweiten Takt ihr Steuerungstelegramm, während die
Vibrationsplatte B im dritten und die Vibrationsplatte C im vierten
Steuerungstakt jeweils das Steuerungstelegramm senden, das sie vorher
von dem Steuerungsgeber 6 im ersten Takt empfangen haben.
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Parallel
dazu findet in jeder Vibrationsplatte ein Vergleich der im Takt
1 vom Steuerungsgeber 6 und in den Folgetakten von den
anderen Vibrationsplatten empfangenen Steuerungstelegrammen statt. Dazu
kann in der Steuerungseinrichtung eine entsprechende Abgleicheinrichtung
vorgesehen sein.
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Stellt
eine der Vibrationsplatten 10, 20, 30 fest,
dass die Steuerungstelegramme nicht übereinstimmen, leitet sie daraus
ab, dass ein Kommunikationsproblem vorliegt. Daraufhin versetzt
sich die Vibrationsplatte automatisch in einen sicheren Zustand, z.B.
in Standrüttelung
oder in Stillstand, bei dem der Antriebsmo tor nur noch in Leerlaufdrehzahl
läuft.
Die anderen Vibrationsplatten werden dementsprechend ebenfalls Abweichungen
der Steuerungstelegramme feststellen und sich ihrerseits in den
sicheren Zustand begeben. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass
eine Vibrationsplatte, nachdem sie eine Abweichung der Steuerungstelegramme
festgestellt hat, ein Stopp-Signal an die anderen Vibrationsplatten sendet.
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Wenn
die Vibrationsplatten 10, 20, 30 hingegen
feststellen, dass die empfangenen Steuerungstelegramme übereinstimmen,
können
sie die geforderten Steuerungsmaßnahmen ergreifen, z.B. entsprechend
den Steuerungsregeln gemäß der Tabelle in 2.
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Es
werden jeweils die Steuerungstelegramme verglichen, die während eines
Zyklusses empfangen bzw. gesendet werden. Ein Zyklus wird im Normalfall
durch die Anzahl der Vibrationsplatten in dem Vibrationsplattensystem
zuzüglich
dem Steuerungsgeber 6 definiert. Dementsprechend weist
ein Zyklus für
das Vibrationsplattensystem von 1 vier Zeittakte
auf, wie in 3 gezeigt. Nach Ablauf eines
Zyklusses von vier Takten sendet der Steuerungsgeber 6 erneut
ein Steuerungstelegramm, woraufhin die Vibrationsplatten mit dem
Datenabgleich fortfahren. Die Zeittakte können sehr kurz gehalten werden,
z.B. im Sekunden- oder
Millisekundenbereich.
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Ergänzend zeigt 4 das
Verhalten des Vibrationsplattensystems am Beispiel des in 3 gezeigten
Taktes Nr. 3. Zu diesem Zeitpunkt sendet lediglich die Vibrationsplatte
B, während
der Steuerungsgeber 6 und die Vibrationsplatten A, C nicht senden.
Die Vibrationsplatten A und C stehen jedoch auf Empfang, um das
Steuerungstelegramm von der Vibrationsplatte B empfangen und auswerten
zu können.
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Bisher
wurden im Wesentlichen erfindungsgemäße Vibrationsplattensysteme
beschrieben, bei denen eine Kommunikation zum Informationsabgleich
zwischen sämtlichen
Vibrationsplatten erfolgt. Ebenso ist es jedoch möglich, dass
ein Informationsabgleich lediglich zwischen benachbarten Vibrationsplatten
durchgeführt
wird. Die bei einem Dreierverbund (1) in der
Mitte angeordnete Vibrationsplatte 20 müsste jedoch auch dann mit beiden
benachbarten Vibrationsplatten 10, 30 kommunizieren.
Die außen
angeordneten Vibrationsplatten 10, 30 hingegen
würden
nicht miteinander, sondern ausschließlich mit der in der Mitte
angeordneten Vibrationsplatte 20 kommunizieren.
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Wie
oben bereits ausgeführt,
kann jede der Vibrationsplatten 10, 20, 30 außerhalb
des Verbundes auch einzeln eingesetzt werden. Da die Vibrationsplatten 10, 20, 30 nicht
lenkbar sein müssen, können sie
dann auch nicht über
eine Fernsteuerung gesteuert werden. Vielmehr erfolgt die Lenkung
ausschließlich über die
Deichsel 4 und den Handgriff 5. Im Einzelbetrieb
ist die Empfangseinrichtung 12, 22, 32 mit
dem integrierten Sender für
den Datenaustausch funktionslos.
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Das
erfindungsgemäße Vibrationsplattensystem
lässt sich
aufgrund des einheitlichen Steuerungsgebers, der individuell in
den Vibrationsplatten abgespeicherten Steuerungsregeln und des optionalen
Datenabgleichs zuverlässig
und einfach steuern. Besonders vorteilhaft kann die Steuerung noch
durch eine Fahrtrichtungsstabilisierung ergänzt werden, die z.B. in der
DE-A-100 53 446 beschrieben ist. Demnach kann entweder für jede der
Vibrationsplatten oder einheitlich für das gesamte Vibrationsplattensystem
(z.B. auf dem Koppelträger 1 angeordnet) eine
Bewegungserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Istwerts für die Fahrbewegung
des Vibrationsplattensystems vorgesehen sein. Der Istwert wird in
einer Fahrtregelungseinrichtung mit einem vom Bediener vorgegebenen
Sollwert verglichen. Der Sollwert liegt als Steuerungsinformation
von dem Steuergeber 6 vor. Bei Feststellen einer Differenz korrigiert
die Fahrtregelungseinrichtung die Fahrbewegung durch Senden entsprechender
Steuerungstelegramme an die Vibrationsplatten 10, 20, 30.
Insofern muss eine Einrichtung vorgesehen werden, dass die Steuerbefehle
der Fahrtregelungseinrichtung die Steuerbefehle von dem Steuergeber 6 ergänzen oder
gar überlagern
dürfen.
Dies ist z.B dadurch möglich,
dass die Steuersignale in unterschiedlichen Frequenzbereichen gesendet
werden. Während
jedoch in der DE-A-100 53 446 die Fahrtregelungseinrichtung zum
Steuern der einzelnen Fahrantriebe zur Lenkung des gesamten Vibrationsplattensystems dient,
wird jetzt lediglich eine einheitliche Steuerungsinformation an
den gesamten Verbund von Vibrationsplatten geliefert. Jede der einzelnen
Vibrationsplatten weiß dann,
wie sie sich zu verhalten hat, um die für das gesamte System maßgebliche
Vorgabe der Fahrtregelungseinrichtung (Linksfahrt, Rechtsfahrt,
Geradeausfahrt etc.) erfüllen
zu können.
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Die
Fahrtregelungseinrichtung kann z.B. nur an einer der Vibrationsplatten
vorgesehen sein. Alternativ kann sie jedoch auch unabhängig von
dem Verbund bereitgestellt werden, und so von außen den Istwert der Fahrbewegung
mit dem Bedienerwunsch vergleichen.