DE102008021670A1 - Oberflächenbodenverdichter und Verfahren zum Betrieb eines Oberflächenbodenverdichters - Google Patents

Oberflächenbodenverdichter und Verfahren zum Betrieb eines Oberflächenbodenverdichters Download PDF

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DE102008021670A1
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DE102008021670A
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English (en)
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Dean R. Maple Grove Potts
Nicholas A. Maple Grove Oetken
Mario J. Plymouth Souraty
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Caterpillar Paving Products Inc
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Caterpillar Paving Products Inc
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01CCONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/23Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • E01C19/28Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows
    • E01C19/288Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows adapted for monitoring characteristics of the material being compacted, e.g. indicating resonant frequency, measuring degree of compaction, by measuring values, detectable on the roller; using detected values to control operation of the roller, e.g. automatic adjustment of vibration responsive to such measurements

Abstract

Ein Verfahren für den Betrieb eines Oberflächenbodenverdichters wird bereitgestellt. Das Verfahren kann das Absetzen einer Basis des Oberflächenbodenverdichters auf einer Oberfläche umfassen. Das Verfahren kann auch das Erzeugen einer fluktuierenden vertikalen Kraft (Fvn) auf der Basis mittels eines Vibrationsmechanismus umfassen, welcher das Bewegen eines oder mehrerer Gewichte des Vibrationsmechanismus mittels eines Antriebssystems des Vibrationsmechanismus aufweisen kann. Zusätzlich kann das Verfahren das Abfühlen eines Betriebsparameters des Vibrationsmechanismus umfassen, welcher als Reaktion darauf, dass das Antriebssystem das eine oder die mehreren Gewichte zur Erzeugung der fluktuierenden vertikalen Kraft rotiert, fluktuiert. Das Verfahren kann ebenfalls das automatische Justieren des Betriebs des Vibrationsmechanismus umfassen, um die fluktuierende vertikale Kraft, zumindest teilweise auf dem abgefühlten Parameter basierend, zu justieren.

Description

  • Technischer Bereich
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Oberflächenbodenverdichter und noch genauer auf Oberflächenbodenverdichter, die mindestens einen Vibrationsmechanismus aufweisen, um eine fluktuierende vertikale Kraft auf eine Basis bzw. eine Grundfläche des Oberflächenbodenverdichters zu erzeugen, um die Verdichtung der unter der Basis bzw. der Grundfläche liegenden Oberfläche zu steigern.
  • Stand der Technik
  • Viele Projekte erfordern das Verdichten einer Oberfläche. Beispielsweise erfordern verschiedene Arten von Bauprojekten das Verdichten von Oberflächen, die durch Substanzen wie Erdboden, Kies, und Asphalt gebildet werden. Es existieren verschiedene Arten spezialisierter Maschinen für das Verdichten solcher Oberflächen, die Planierwalzen und vibrierende Platten umfassen können, aber nicht darauf beschränkt sind. Solche Oberflächenbodenverdichter arbeiten, indem sie mittels einer Basis des Oberflächenbodenverdichters eine abwärts gerichtete Kraft auf die Oberfläche aufbringen, wobei die Basis beispielsweise eine oder mehrere Walzen und/oder ein oder mehrere Platten aufweisen kann.
  • Einige Oberflächenbodenverdichter weisen einen Vibrationsmechanismus auf, um eine fluktuierende vertikale Kraft auf eine Basis des Oberflächenbodenverdichters zu erzeugen, um die Verdichtung der unter der Basis liegenden Oberfläche zu steigern zu verstärken. Die durch solch einen Oberflächenbodenverdichter erzielten Ergebnisse können teilweise von der Amplitude der fluktuierenden vertikalen Kraft abhängen, die durch den Vibrationsmechanismus erzeugt wird. Dementsprechend existieren verschiedene Steuerungsverfahren zur Einstellung der Stärke der fluktuierenden Kraft, um verschiedene Ergebnisse zu erzielen. Leider kann die Wirkung jeder speziellen Amplitude der fluktuierenden Kraft auch von verschiedenen anderen Faktoren abhängig sein, wie beispielsweise der Härte der Oberfläche, die unterhalb der Basis liegt. Somit kann ein Steuerungsverfahren, das das Einstellen der Amplitude der fluktuierenden Kraft ohne jegliche Art der Rückmeldung bezogen auf die Auswirkungen der fluktuierenden vertikalen Kraft beinhaltet, aufgrund von Abweichungen der Betriebsbedingungen möglicherweise dabei scheitern, die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.
  • Das U.S. Patent Nr. 5,695,298 an Sandstrom (das '289er-Patent) offenbart einen Beschleunigungsmesser, um eine Rückmeldung für ein Verfahren der Steuerung der Amplitude einer fluktuierenden vertikalen Kraft bereitzustellen, die verwendet wird, um eine Walze vibrieren zu lassen. Im inneren der Walze der im '298er-Patent offen gelegten Maschine erzeugt ein rotierendes Gewicht eine fluktuierende vertikale Kraft, und ruft dadurch die Vibration der Walze hervor. Das Steuerungsverfahren des '298er-Patents umfasst die Verarbeitung des Signals von dem Beschleunigungsmesser und das Einstellen der Stärke der fluktuierenden vertikalen Kraft ansprechend auf bestimmte Betriebsbedingungen, die durch das Signal angezeigt werden.
  • Obwohl das '298er-Patent ein Steuerungsverfahren offenbart, das bei der Einstellung der Stärke der fluktuierenden vertikalen Kraft eine Rückmeldung bezüglich der tatsächlichen Auswirkungen der fluktuierenden vertikalen Kraft auf die vibrierende Walze verwendet, bleiben bestimmte Nachteil bestehen. So sind Beispielsweise Beschleunigungsmesser, die robust genug sind, um in einer solchen Anwendung eine längere Zeit zu bestehen, typischerweise vergleichsweise teuer.
  • Der Oberflächenbodenverdichter und das Verfahren der vorliegenden Offenbarung beheben eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein offenbartes Ausführungsbeispiel bezieht sich auf den Betrieb eines Oberflächenbodenverdichters. Das Verfahren kann das Abstützen einer Basis des Oberflächenbodenverdichters auf einer Oberfläche umfassen. Das Verfahren kann ebenfalls das Erzeugen einer fluktuierenden vertikalen Kraft mit einem Vibrationsmechanismus umfassen, was das Bewegen eines oder mehrerer Gewichte des Vibrationsmechanismus mit einem Antriebssystem des Vibrationsmechanismus umfassen kann. Zusätzlich kann das Verfahren das Abfühlen eines Parameters des Betriebs des Vibrationsmechanismus umfassen, der als Reaktion auf das Bewegen des einen Gewichts oder der mehreren Gewichte, um die fluktuierende vertikale Kraft zu erzeugen, fluktuiert. Das Verfahren kann ebenso das automatische Einstellen des Betriebs des Vibrationsmechanismus umfassen, um die fluktuierende vertikale Kraft zum Teil auf dem abgefühlten Parameter basierend einzustellen.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Oberflächenbodenverdichter, der eine Basis aufweist. Der Oberflächenbodenverdichter kann auch einen Vibrationsmechanismus aufweisen, der ein Antriebssystem umfassen kann, das eines oder mehrere Gewichte in einer Art bewegt, die eine fluktuierende vertikale Kraft auf die Basis erzeugt. Zudem kann der Oberflächenbodenverdichter ein Steuerungssystem aufweisen. Das Steuerungssystem kann eine Last in dem Oberflächenbodenverdichter abfühlen, die ansprechend darauf, dass das Antriebssystem das eine oder die mehreren Gewichte bewegt und die fluktuierende vertikale Kraft erzeugt, fluktuiert. Das Steuerungssystem kann auch den Betrieb des Vibrationsmechanismus einstellen, um die fluktuierende vertikale Kraft, zumindest teilweise auf der abgefühlten Last basierend, einzustellen.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Verfahren des Betriebs eines Oberflächenbodenverdichters. Das Verfahren kann das Abstützen einer Basis des Oberflächenbodenverdichters auf einer Oberfläche umfassen. Das Verfahren kann ebenfalls das Erzeugen einer fluktuierenden vertikalen Kraft mit einem Vibrationsmechanismus umfassen, was das Bewegen eines oder mehrerer Gewichte des Vibrationsmechanismus mit einem Antriebssystem des Vibrationsmechanismus umfassen kann. Zudem kann das Verfahren das Abfühlen einer Last auf dem Aktor des Antriebssystems des Vibrationsmechanismus umfassen. Das Verfahren kann ebenfalls das Einstellen des Vibrationsmechanismus umfassen, um die Stärke der fluktuierenden vertikalen Kraft zu reduzieren, ansprechend darauf, dass die fluktuierende vertikale Kraft um einen größeren Wert als einen Referenzwert fluktuiert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1A verdeutlicht ein Ausführungsbeispiel eines Oberflächenbodenverdichters gemäß der vorliegenden Offenbarung;
  • 1B ist eine Schnittansicht entlang die Linie 1B-1B der 1A;
  • 1C ist eine vergrößerte Ansicht desjenigen Teils der 1B, der im Kreis 1C gezeigt ist.
  • 1D ist eine Schnittansicht entlang der Linie 1D-1D der 1C;
  • 1E ist eine Schnittansicht entlang der Linie 1E-1E der 1C;
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Steuerungsverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerungsverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die 1A1E zeigen einen Oberflächenbodenverdichter 10 gemäß der vorliegenden Offenbarung, der auf einer Oberfläche 12 steht. Der Oberflächenbodenverdichter 10 kann eine Basis 14 aufweisen, die auf einer Oberfläche 12 ruht. Getragen von der Basis 14 kann der Oberflächenbodenverdichter 10 einen Rahmen 16, einen Vibrationsmechanismus 28 (gezeigt in den 1B1E), ein Energiesystem 46, ein Vortriebssystem 48 (gezeigt in 1B), und ein Steuerungssystem 50 aufweisen.
  • Die Basis 14 kann eine oder mehrere Komponenten verschiedener Konfigurationen aufweisen. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Basis 14 eine oder mehrere Walzen aufweisen, wie beispielsweise eine Walze 18 und eine Walze 20. Eine oder mehrere der Komponenten der Basis 14 kann eine beschichtete oder unbeschichtete Metalloberfläche mit einem im Wesentlichen geraden Profil aufweisen, die mit der Oberfläche 12 in Kontakt steht. Wie die 1B und 1C zeigen, kann die Walze 18 eine beschichtete oder unbeschichtete Metalloberfläche 22 mit einem geraden Profil aufweisen, die auf der Oberfläche 12 steht.
  • Der Rahmen 16 kann einen oder mehrere Komponenten des Oberflächenbodenverdichters 10 miteinander verbinden und/oder tragen. Wie 1A zeigt, kann der Rahmen 16 beispielsweise die Walzen 18, 20 verbinden. Zusätzlich kann der Rahmen 16 eine oder mehrere der Komponenten des Vibrationsmechanismus 28, des Energiesystems 46, des Vortriebssystems 48, und des Steuerungssystems 50 tragen. Der Rahmen 16 kann mit jeder Walze 18, 20 in einer Weise verbunden sein, die es jeder Walze 18, 20 erlaubt, um ihre Längsachse zu rotieren.
  • Der Vibrations- bzw. Schwingungsmechanismus 28 kann ein Antriebssystem 30 und eines oder mehrere Gewichte aufweisen, die das Antriebssystem 30 in einer bestimmten Weise bewegt, um eine fluktuierende vertikale Kraft auf die Basis 14 zu erzeugen. Wie 1B zeigt, kann der Vibrationsmechanismus 28 ein Gewicht 32 und ein Gewicht 34 aufweisen, und das Antriebssystem 30 kann eine oder mehrere Komponenten aufweisen, die gestaltet sind, um die Gewichte 32, 34 um eine Achse 36 zu rotieren, die von dem Schwerpunkt Cg jedes Gewichtes 32, 34 beabstandet ist. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Antriebssystem 30, um die Gewichte 32, 34 um die Achse 36 zu drehen, einen Aktor (Aktuator) 38 mit einem sich drehenden Abtriebsbauteil 39 aufweisen, das antreibend mit dem Gewicht 32 und dem Gewicht 34 verbunden ist. Der Aktor kann beispielsweise ein von einem Strömungsmittel betätigter Motor sein, wie beispielsweise ein Hydraulikmotor, oder ein elektrischer Motor.
  • Das Antriebssystem 30 kann dieselbe Antriebsübersetzung zwischen dem sich drehenden Abtriebsbauteil 39 und dem Gewicht 32 aufweisen, wie zwischen dem sich drehenden Abtriebsbauteil 39 und dem Gewicht 34. Das Antriebssystem 30 kann einen Antriebsstrang 31 aufweisen, der das sich drehende Abtriebsbauteil 39 mit dem Gewicht 32 mit einer Antriebsübersetzung von 1:1 verbindet. Der Antriebsstrang 31 kann ein Planetenradgetriebe 40, ein Planetenradgetriebe 42, und ein sich drehendes Antriebsbauteil 44 aufweisen, die hintereinander zwischen dem Abtriebsbauteil 39 und dem Gewicht 32 angebracht sind. Das Antriebssystem 30 kann auch ein sich drehendes Antriebsbauteil 45 aufweisen, das das sich drehende Abtriebsbauteil 39 mit dem Gewicht 34 mit einer Antriebsübersetzung von 1:1 verbindet. Wie die 1B1E zeigen, kann sich das sich drehende Antriebsbauteil 45 durch die Mitte des sich drehenden Antriebsbauteils 44 erstrecken.
  • In einigen Ausführungsbeispielen und/oder Umständen können die Verbindungen zwischen dem sich drehenden Antriebsbauteil 39 und den Gewichten 32, 34 zusätzlich zur Bereitstellung gleicher Antriebsverhältnisse eine Winkelbeziehung zwischen dem sich drehenden Abtriebsbauteil 39 und dem Gewicht 32 und eine andere Winkelbeziehung zwischen dem sich drehenden Abtriebsbauteil 39 und dem Gewicht 34 bereitstellen. Wie 1E zeigt, kann das zu einem Winkel 52 um die Achse 36 zwischen dem Schwerpunkt Cg des Gewichts 32 und dem Schwerpunkt Cg des Gewichts 34 führen.
  • Das Antriebssystem 30 kann Vorkehrungen zur Steuerung des Winkels 52 aufweisen. Beispielsweise kann das Antriebssystem 30 einen Aktor 54 aufweisen, der antreibend mit einem Hohlrad 56 des Planetenradgetriebes 42 in einer Weise verbunden ist, die es dem Aktor 54 ermöglicht, die Drehstellung des Hohlrades 56 zu steuern. In einige Ausführungsbeispielen kann der Aktor 54 ein linearer, von einem Strömungsmittel angetriebener Aktor sein, wie beispielsweise ein hydraulischer Zylinder. Der Aktor 54 kann einen Zylinder 55, einen in dem Zylinder 55 angebrachten Kolben 57, und ein Antriebsbauteil 59 aufweisen, das sich von dem Kolben 57 aus dem Zylinder 55 heraus erstreckt. Der Kolben 57 kann das Innere des Zylinders 55 in eine Kammer 65 und eine Kammer 67 unterteilen. Das Steuerungssystem 50 kann den Aktor 54 aktivieren, um das Antriebsbauteil 59 in einer Richtung 60 anzutreiben, indem es den Strömungsmitteldruck in der Kammer 65 erhöht und/oder den Strömungsmitteldruck in der Kammer 67 verringert. In ähnlicher Weise kann das Steuerungssystem 50 den Aktor 54 aktivieren, um das Antriebsbauteil 59 in einer entgegengesetzten Richtung 61 anzutreiben, indem es den Strömungsmitteldruck in der Kammer 67 erhöht und/oder den Strömungsmitteldruck in der Kammer 65 verringert.
  • Wie am deutlichsten in 1D gezeigt, kann das Antriebsbauteil 59 mit einer Zahnstange 58 verbunden sein, die mit dem Hohlrad 56 mittels Zähnen (nicht gezeigt) in Eingriff tritt. Wenn er nicht aktiviert ist, kann der Aktor 54 das Hohlrad 56 in einer festen Position halten. Wenn die Position des Hohlrads 56 fixiert und das sich drehende Abtriebsbauteil 39 mit den Gewichten 32, 34 mit gleichen Antriebsübersetzungen verbunden ist, kann die Größe des Winkels 52 fixiert bleiben, und der Aktor 38 kann die Gewichte 32, 34 in derselben Richtung und mit der selben Geschwindigkeit rotieren.
  • Wenn er aktiviert ist, kann der Aktor 54 die Zahnstange 58 in die Richtung 60 oder 61 antreiben, und damit das Hohlrad in eine Richtung 62 oder eine Richtung 63 bewegen. Das Drehen des Hohlrades 56 in die Richtung 62 mittels des Aktors 54 kann das Gewicht 32 in die Richtung 62 bezüglich des Gewichtes 34 drehen, und dadurch den Winkel 52 verringern. In ähnlicher Weise kann das Drehen des Hohlrades 56 in die Richtung 63 mittels des Aktors 54 das Gewicht 32 in die Richtung 63 bezüglich des Gewichtes 34 drehen, und dadurch den Winkel 52 vergrößern.
  • Der Vibrationsmechanismus 28 kann an verschiedenen Stellen des Oberflächenbodenverdichters 10 angebracht sein. Wie die 1B1E zeigen, können in einigen Ausführungsbeispielen eines oder mehrere Bestandteile des Vibrationsmechanismus 28 innerhalb der Walze 18 angebracht sein.
  • Die Konfiguration des Vibrationsmechanismus 28 ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Das Antriebssystem 30 kann unterschiedliche Arten und/oder Anordnungen zur Verbindung der Aktoren 38, 54 mit den Gewichten 32, 34 aufweisen. Zusätzlich kann das Antriebssystem 30 eine andere Anzahl und/oder andere Arten von Aktoren aufweisen, als oben beschrieben. Beispielsweise können die Aktoren zur Bewegung eines der Gewichte 32, 34 einen ersten hydraulischen Motor zur Bewegung eines der Gewichte 32, 34 aufweisen, und einen zweiten hydraulischen Motor zur Bewegung des anderen der Gewichte 32, 34. In einem solchen Ausführungsbeispiel können die hydraulischen Motoren hintereinander verbunden sein, sodass das hydraulische Strömungsmittel zuerst in den ersten hydraulischen Motor und dann in den zweiten hydraulischen Motor strömt. Weiterhin kann das Antriebssystem zusätzlich zum oder anstelle des Drehens der Gewichte 32, 34 um die Achse 36 zur Erzeugung einer fluktuierenden vertikalen Kraft eines oder mehrere Gewichte auf andere Art bewegen, um die fluktuierende vertikale Kraft zu erzeugen Beispielsweise kann das Antriebssystem 30 die vertikale fluktuierende Kraft erzeugen, indem es ein oder mehrere Gewichte linear hin- und herbewegt.
  • Das Energiesystem 46 kann eine oder mehrere Komponenten aufweisen, um Energie in einer Form zu Verfügung zu stellen, die von dem Antriebssystem 30 verwendet werden kann, um die Bewegung der Gewichte 32, 34 zu steuern. Beispielsweise kann das Energiesystem 46, wie die 1B zeigt, eine Kraftquelle 64 wie beispielsweise einen Motor, und eine Energiewandlereinheit 66 aufweisen. Die Kraftquelle 64 kann mechanische Energie bereitstellen und die Energiewandlereinheit 66 kann mechanische Energie von der Kraftquelle 64 in eine von den Aktoren 38, 54 verwendbare Form umwandeln. In Ausführungsbeispielen, in denen die Aktoren 38, 54 strömungsmitteltechnische Energie verwenden, kann die Energiewandlereinheit 66 eine Pumpe sein. In ähnlicher Weise können in Ausführungsbeispielen, in denen die Aktoren 38, 54 Elektrizität verwenden, kann die Energiewandlereinheit 66 ein elektrischer Generator sein.
  • Das Energiesystem 46 kann ein Energieübertragungssystem 68 zur Übermittlung von Energie von der Energiewandlereinheit 66 zu den Aktoren 38, 54 aufweisen. In Ausführungsbeispielen, in denen die Aktoren 38, 54 strömungsmitteltechnische Energie verwenden, kann das Energieübertragungssystem 68 Rohrleitungen aufweisen, um Strömungsmittel zu und/oder von den Aktoren 38, 54 zu leiten. In ähnlicher Weise kann das Energieübertragungssystem 68 in Ausführungsbeispielen, in denen die Aktoren 38, 54 Elektrizität verwenden, einen oder mehrere Stromkreise zur Übermittlung von Elektrizität zu den Aktoren 38, 54 aufweisen. Das Energieübertragungssystem 68 kann Energieregulierungseinrichtungen 70, 72 wie Ventile oder elektrische Stromregler aufweisen, um den Zufluss von Energie zu den Aktoren 38, 54 zu steuern.
  • Das Energiesystem 46 ist nicht auf die in 1B gezeigte Konfiguration beschränkt. Beispielsweise kann das Energiesystem 46 eine andere Anzahl und/oder Anordnungen der Komponenten als oben beschrieben aufweisen. In einigen Ausführungsbeispielen können der Aktor 38 und der Aktor 54 unterschiedliche Arten von Energie verwenden, und das Energiesystem 46 kann zur Bereitstellung von Energie für den Aktor 38 andere Komponenten aufweisen, als für die Bereitstellung von Energie für den Aktor 54. Zusätzlich kann das Energiesystem 46 anstelle der Kraftquelle 64 Komponenten zum Empfang von Leistung von einer oder mehreren bezüglich des Oberflächenbodenverdichters 10 externen Energiequellen aufweisen.
  • Das Vortriebssystem 48 kann eine oder mehrere Komponenten des Energiesystems 46 und eine oder mehrere Komponenten, die betrieben werden, um den Oberflächenbodenverdichter 10 mittels von dem Energiesystem 46 bereitgestellter Energie voranzutreiben, umfassen. Beispielsweise kann das Vortriebssystem 48 die Kraftquelle 64, die Energiewandlereinheit 66, und einen Aktor 74 umfassen, der betrieben werden kann, um die Walze 18 mittels von der Energiewandlereinheit 66 bereitgestellter Energie um ihre Längsachse zu rotieren. Der Aktor 74 kann beispielsweise ein hydraulischer Motor oder ein elektrischer Motor sein.
  • Das Steuerungssystem 50 kann jegliche Komponenten beinhalten, die betrieben werden können, um den Betrieb des Oberflächenbodenverdichters 10 wie unten beschrieben zu steuern. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Steuerungssystem 50 Energieflussregulatoren 70, 72 und eine Steuerungseinheit 76 aufweisen. Die Steuerungseinheit 76 kann einen oder mehreren Prozessoren (nicht gezeigt) und eine oder mehrere Speichervorrichtungen (nicht gezeigt) aufweisen. Das Steuerungssystem 50 kann eine Konfiguration aufweisen, die die Steuerungseinheit 76 in die Lage versetzt, den Vibrationsmechanismus 28 zu steuern. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 50 die betriebsmäßig mit den Energieflussregulatoren 70, 72 verbundene Steuerungseinheit 76 aufweisen, so dass die Steuerungseinheit 76 die Aktoren 38, 54 steuern kann, indem sie den Energiefluss zu diesen steuert.
  • Das Steuerungssystem 50 kann auch verschiedene Informationsquellen aufweisen, die die Steuerungseinheit 76 als Faktoren bei der Steuerung des Vibrationsmechanismus 28 verwenden kann. Wie in 1A gezeigt, kann das Steuerungssystem 50 beispielsweise eine Bedienerschnittstellenvorrichtung 78 aufweisen, die mit Bedienereingaben verbundene Signale an die Steuerungseinheit 76 übermittelt. Zusätzlich kann das Steuerungssystem 50 einen oder mehrere Sensoren aufweisen, wie beispielsweise einen Sensor 80 und einen Sensor 81 (1B1D), die die Steuerungseinheit 76 mit Informationen über einen oder mehrere Parameter des Betriebs des Oberflächenbodenverdichters 10 versorgen. In einigen Ausführungsbeispielen können die Sensoren 80 und 81 Drucksensoren sein, die jeweils den Druck im Betätigungsströmungsmittel in der Kammer 65 und der Kammer 67 (1D) abfühlen, und Signale, die die abgefühlten Drücke darstellen, an die Steuerungseinheit 76 übermitteln. Weil der Druckunterschied zwischen der Kammer 65 und der Kammer 67 der Last auf dem Aktor 54 entspricht, können die von den Sensoren 80, 81 bereitgestellten Signale zusammen der Steuerungseinheit 76 die Last auf dem Aktor 54 anzeigen.
  • Das Steuerungssystem 50 ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Beispielsweise kann das Steuerungssystem zusätzlich zu oder an Stelle der Steuerungseinheit 76 und den Energieflussregulatoren 70, 72 verschiedene andere Steuerungskomponenten zur Steuerung des Betriebs des Vibrationsmechanismus 28 in Abhängigkeit von Bedienereingaben und/oder Betriebsbedingungen des Oberflächenbodenverdichters 10 aufweisen. Zusätzlich können die Sensoren 80, 81 den Druck des Betätigungsströmungsmittels in den Rohrleitungen abfühlen, die mit den Kammern 65, 67 verbunden sind, anstatt den Druck in den Kammern 65, 67 direkt abzufühlen. Weiterhin kann das Steuerungssystem 50 die Last auf dem Aktor 54 auf andere Art als dem Abfühlen des Drucks im Betätigungsströmungsmittel des Aktors 54 abfühlen. Beispielsweise können der Sensor 80 oder der Sensor 81 die Spannung in einer Komponente des Aktors 54 oder die Spannung in einer mit dem Aktor 54 verbundenen Komponente abfühlen. Zudem können der Sensor 80 und/oder der Sensor 81 eine andere Last als die Last auf dem Aktor 54 abfühlen, wie beispielsweise die Last auf dem sich drehenden Antriebsbauteil 45, eine Last in dem Antriebsstrang 31, oder eine Last auf dem Aktor 38. Weiterhin kann der Sensor 80 einen Parameter des Betriebs des Vibrationsmechanismus 28 ausser einer Last abfühlen, wie die derzeitige Geschwindigkeit einer oder mehrerer Komponenten des Antriebssystems 30. Zusätzlich kann der Sensor 80 in Ausführungsbeispielen, in denen das Antriebssystem 30 einen Aktor zur Bewegung des einen Gewichts 32 und einen anderen Aktor zur Bewegung des anderen Aktors 34 verwendet, einen Parameter abfühlen, der sich auf die Wechselwirkung zwischen den beiden Aktoren bezieht. Beispielsweise kann der Sensor 80 in Ausführungsbeispielen, in denen das Antriebssystem 30 einen hydraulischen Motor zum Antrieb des Gewichts 32 aufweist, einen hydraulischen Motor zum Antrieb des Gewichts 34 aufweist, und wobei die beiden hydraulischen Motoren hintereinander geschaltet sind, den Druck in dem hydraulischen Strömungsmittel abfühlen, das zwischen den hydraulischen Motoren strömt.
  • Zusätzlich ist die Allgemeine Konfiguration des Oberflächenbodenverdichters 10 nicht auf die oben in Verbindung mit den 1A1E beschriebenen Beispiele beschränkt. Beispielsweise kann die Basis 14 eine andere Konfiguration als die in 1A1C dargestellte aufweisen. Zusätzlich oder an Stelle der Walze 18 und/oder der Walze 20 kann die Basis 14 eine oder mehrere Komponenten verschiedener Art aufweisen, die auf der Oberfläche 12 ruhen, welche Kufen, Platten, Räder, und Ketteneinheiten umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. In einigen Ausführungsbeispielen kann eine einzelne Komponente, wie eine Platte, die Basis 14 bilden. Zusätzlich kann der Oberflächenbodenverdichter 10 möglicherweise auf das Vortriebssystem 48 verzichten.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Der Oberflächenbodenverdichter 10 kann bei jeder Aufgabe Verwendung finden, die das Verdichten einer Oberfläche 10 erfordert. Abwärts gerichtete Kraft, die durch die Basis 14 aufgebracht wird, kann den Bereich der Oberfläche 12, der sich unter der Basis 14 befindet, verdichten. Ein Bediener kann verschiedene Bereiche der Oberfläche 12 verdichten, indem er die Basis 14 entlang der Oberfläche 12 bewegt, in dem er beispielsweise das Vortriebssystem 48 aktiviert, um die Walzen 18, 20 entlang der Oberfläche 12 zu bewegen.
  • Der Vibrationsmechanismus 28 kann dem Oberflächenbodenverdichter 10 helfen, die Oberfläche 12 effektiver zu verdichten, indem er eine fluktuierende vertikale Kraft auf die Basis 14 erzeugt. Wie die 1E zeigt, erzeugen die Gewichte 32, 34, wenn sie durch das Antriebssystem 30 um die Achse 36 rotiert werden, Zentrifugalkräfte Fc1, Fc2, welche sich verbinden, um eine resultierende, auf den Oberflächenbodenverdichter 10 wirkende Zentrifugalkraft Fcn zu bilden. Die resultierende Zentrifugalkraft Fcn kann zwei Komponenten aufweisen: eine resultierende vertikale Kraft Fvn und eine resultierende horizontale Kraft Fhn. Die resultierende Zentrifugalkraft Fcn kann mit den Gewichten 32, 34 rotieren. Im Ergebnis kann die resultierende vertikale Zentrifugalkraft Fvn während jeder Umdrehung der Gewichte fluktuieren, und zwar zwischen einer aufwärts gerichteten Kraft, die gleich der resultierenden Zentrifugalkraft Fcn ist, wenn die resultierende Zentrifugalkraft Fcn direkt nach oben weist, und einer abwärts gerichteten Kraft, die gleich der resultierenden Zentrifugalkraft Fcn ist, wenn die resultierende Zentrifugalkraft Fcn nach unten weist. Somit kann die resultierende vertikale Kraft Fvn mit der selben Frequenz fluktuieren, mit der die Gewichte 32, 34 um die Achse 36 rotieren, welche hier von jetzt an als Anregungsfrequenz bezeichnet wird. Die fluktuierende resultierende vertikale Kraft Fvn kann mittels eines oder mehrerer Lastwege in dem Oberflächenbodenverdichter 10 an die Basis 14 übertragen werden.
  • Das Steuerungssystem 50 kann die Stärke der resultierenden Kraft Fcn und damit die Amplitude der resultierenden vertikalen Kraft Fvn einstellen, indem es den Aktor 54 betätigt, um den Winkel 52 einzustellen. Das Verringern des Winkels 52 verringert den Winkel zwischen den einzelnen Zentrifugalkräften Fc1, Fc2, sodass sie in größerem Ausmaß addiert werden, was zu einer größeren resultierenden Zentrifugalkraft Fcn und einer größeren Amplitude der Fluktuation der resultierenden vertikalen Kraft Fvn führt. Das Verringern (Übersetzer: "Vergrößern") des Winkels 52 kann den gegenteiligen Effekt hervorrufen. Im Allgemeinen sorgt das Steigern der Amplitude der Fluktuation der resultierenden vertikalen Kraft Fvn für ein effektiveres Verdichten der Oberfläche 12. Wenn jedoch die Amplitude der resultierenden vertikalen Kraft steigt, kann die fluktuierende resultierende vertikale Kraft Fvn an einem bestimmten Punkt dazu führen, dass sich die Basis 14 von der Oberfläche trennt. Beispielsweise kann die fluktuierende resultierende vertikale Kraft Fvn, wenn ihre Amplitude groß genug wird, ein Verhalten hervorrufen, das als „Doppelspringen" („double jumping") ebzeichnet wird. Dieses Verhalten bedeutet, dass die Basis 14 während jedes zweiten Zyklus der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn von der Oberfläche 12 abprallt, und zwischen jedem Abprallen für einen vollen Zyklus der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn in der Luft bleibt. Mit anderen Worten hebt die Basis mit der halben Anregungsfrequenz ab und fällt auf die Oberfläche 12 zurück. „Doppelspringen" kann das Ziel des Verdichtens der Oberfläche 12 untergraben, weil der Aufprall jedes Mal, wenn die Basis auf die Oberfläche 12 zurückfällt, das Material pulverisieren kann, das die Oberfläche 12 bildet.
  • Zusätzlich zur Erzeugung der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn kann das Rotieren der Gewichte 32, 34 um die Achse 36 dazu führen, dass ein anderer oder mehrere andere Betriebsparameter des Oberflächenbodenverdichters 10 fluktuieren. Wenn das Antriebssystem 30 die Gewichte 32, 34 dreht, kann der horizontale Abstand zwischen dem Schwerpunkt Cg jedes Gewichts 32, 34 und der Achse 36 sinusförmig variieren. Als Ergebnis davon kann das durch Gravitationskräfte auf die Gewichte 32, 34 erzeugte Drehmoment auf dem Antriebsstrang 31 und dem sich drehenden Antriebsbauteil 45 ebenfalls sinusförmig variieren. Dies kann fluktuierende Lasten auf verschiedenen Komponenten in dem Antriebssystem 30 erzeugen, einschließlich einer fluktuierenden Last auf dem Aktor 54. Die fluktuierenden Lasten können dazu führen, dass die Geschwindigkeiten einer oder mehrerer Komponenten des Antriebssystems 30 fluktuieren. Zusätzlich können verschiedene andere Betriebsparameter des Antriebssystems 30 als Reaktion auf das Rotieren der Gewichte 32, 34 um die Achse 36 fluktuieren. Beispielsweise kann in Ausführungsbeispielen, in denen der Aktor 38 und/oder der Aktor 54 elektrische Motoren sind, das Rotieren der Gewichte 32, 34 um die Achse 36 zur Erzeugung der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn eine Fluktuation in einem oder mehreren Parametern der elektrischen Aktivität in den elektrischen Spulen des Aktors 38 und/oder des Aktors 54 erzeugen.
  • Die Amplitude der Lastfluktuationen im Antriebssystem 30 können sich ändern, wenn das Steuerungssystem den Betrieb des Vibrationsmechanismus 28 einstellt bzw. reguliert, um die Amplitude der Fluktuation in der resultierenden vertikalen Kraft Fvn zu verändern. Beispielsweise kann die Amplitude der Lastfluktuationen in der resultierenden vertikalen Kraft Fvn abrupt zunehmen, wenn die Amplitude der Fluktuation in der resultierenden vertikalen Kraft Fvn groß genug wird, um zu bewirken, dass sich die Basis 14 von der Oberfläche 12 löst. Nachdem sich die Basis 14 von der Oberfläche 12 gelöst hat, kann der Aufprall, wenn die Basis 14 auf die Oberfläche 12 zurückfällt, die Gewichte 32, 34 erschüttern, was zu einer Lastspitze im Antriebssystem 30 führen kann, einschliesslich der Last auf dem Aktor 54.
  • Zusätzlich kann das zeitliche Muster der Lastfluktuationen im Antriebssystem 30 von der Amplitude der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn abhängen. Lasten im Antriebssystem 30 können während jedes Zyklus der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn (d. h. mit der Anregungsfrequenz) fluktuieren, ungeachtet der Amplitude der resultierenden vertikalen Kraft Fvn. Einige Amplituden der resultierenden vertikalen Kraft Fvn können jedoch während manchen Zyklen zu Lastfluktuationen größerer Amplitude führen als während anderer Zyklen.
  • Beispielsweise können Amplituden der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn, die groß genug sind, um das „Doppelspringen" zu verursachen, ein solches Ergebnis hervorrufen. Während des Doppelspringens können die Lastfluktuationen, die in dem Antriebssystem 30 bei der Anregungsfrequenz auftreten, während derjenigen Zyklen, in denen die Basis 14 auf die Oberfläche 12 schlägt, solche Fluktuationen vergleichsweise großer Amplitude umfassen, und während der anderen Zyklen, während denen sich die Basis 14 in der Luft befindet, Fluktuationen kleinerer Amplitude umfassen. Mathematisch ausgedrückt können die Lastfluktuationen im Antriebssystem 30 während des „Doppelspringens" eine Komponente vergleichsweise großer Amplitude mit halber Anregungsfrequenz und eine Komponente mit deutlich geringerer Amplitude mit Anregungsfrequenz aufweisen.
  • Im Gegensatz dazu können die Lasten im Antriebssystem 30 im Fall, dass die fluktuierende resultierende vertikale Kraft Fvn eine Amplitude aufweist, die gering genug ist, dass die Basis 14 mit der Oberfläche 12 in Kontakt bleibt, während jedes Zyklus der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn um annähernd den selben Betrag fluktuieren. Dementsprechend kann die Amplitude der Lastfluktuationen im Antriebssystem 30 bei halber Anregungsfrequenz sich nicht bedeutsam von der Amplitude der Lastfluktuationen bei der Anregungsfrequenz unterscheiden.
  • Das Steuerungssystem 50 kann aus den oben besprochenen Eigenschaften mittels eines Verfahrens Nutzen ziehen, das das zumindest teilweise auf einer fluktuierenden Last oder einem ähnlichen Betriebsparameter des Vibrationsmechanismus 28 basierende automatische Einstellen bzw. Justieren des Betriebs des Vibrationsmechanismus 28 umfasst. 2 stellt ein Ausführungsbeispiel eines solchen Steuerungsverfahrens dar. In diesem Verfahren kann das Steuerungssystem 50 die Stärke eines fluktuierenden Parameters abfühlen (Schritt 82). Beispielsweise können die Sensoren 80, 81, wie oben beschrieben, zusammen die Last auf dem Aktor 54 abfühlen. Gleichzeitig kann das Steuerungssystem 50 bestimmen, ob die Amplitude der Fluktuation im abgefühlten Parameter einen ersten Referenzwert übersteigt (Schritt 86). Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 76 die Signale von den Sensoren 80, 81 verarbeiten, um zu bestimmen, ob die Amplitude der Fluktuation in der Last auf dem Aktor 54 den Referenzwert überschreitet. Wenn die Amplitude der Fluktuation des abgefühlten Parameters den Referenzwert nicht überschreitet, kann das Steuerungssystem 50 den Betrieb des Vibrationsmechanismus 28 einstellen bzw. justieren, um die Amplitude der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn zu erhöhen (Schritt 88). Das Steuerungssystem 50 kann damit fortfahren, bis die Amplitude der Fluktuation des abgefühlten Parameters den ersten Referenzwert überschreitet (Schritt 86).
  • Wenn die Amplitude der Fluktuation des abgefühlten Parameters den ersten Referenzwert überschreitet, kann das Steuerungssystem 50 den Betrieb des Vibrationsmechanismus 28 justieren, um die Amplitude der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn zu verringern (Schritt 90). Das Steuerungssystem 50 kann dann ermitteln, ob die Amplitude der Fluktuation des abgefühlten Parameters unter einen zweiten Referenzwert gefallen ist (Schritt 92). Falls nicht, kann das Steuerungssystem 50 den Betrieb des Vibrationsmechanismus 28 wieder justieren, um die Amplitude der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn zu verringern (Schritt 90). Sobald die Amplitude der Fluktuation des abgefühlten Parameters unter den zweiten Referenzwert fällt (Schritt 92) kann das Steuerungssystem 50 den Betrieb des Vibrationsmechanismus 28 justieren, um die Amplitude der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn zu erhöhen (Schritt 88). Wie zuvor, kann das Steuerungssys tem 50 damit fortfahren, bis die Amplitude der Fluktuation des abgefühlten Parameters den ersten Referenzwert überschreitet (Schritt 86).
  • Abhängig von dem genauen Ziel der Umsetzung des in 2 gezeigten Steuerungsverfahrens kann das Steuerungssystem 50 verschiedene Werte als ersten Referenzwert und zweiten Referenzwert verwenden. Jeder Referenzwert kann einen festen Wert haben, oder das Steuerungssystem 50 kann den Referenzwert als Funktion eines oder mehrerer Betriebsparameter ermitteln. In einigen Ausführungsbeispielen kann der erste Referenzwert im Wesentlichen einer Amplitude der Fluktuation in dem abgefühlten Parameter entsprechen, die auftritt, wenn die Amplitude der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn groß genug wird, um dazu zu führen, dass die Basis 14 von der Oberfläche 12 abhebt und darauf zurückfällt. Ein solcher Wert kann empirisch ermittelt werden. Indem ein solcher Wert als erster Referenzwert im Steuerungsverfahren verwendet wird, das in 2 gezeigt wird, kann das Steuerungssystem 50 die Verdichtung der Oberfläche 12 verstärken, indem die Amplitude der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn hoch gehalten wird, während die Basis 14 zu einem hohen zeitlichen Prozentanteil auf der Oberfläche 12 gehalten wird.
  • Strategien zur automatischen Justage bzw. Einstellung des Betriebs des Vibrationsmechanismus 28 basierend auf einem oder mehreren Betriebsparametern sind nicht auf die in Verbindung mit 2 beschriebenen Beispiele beschränkt. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 50 eine Steuerungsstrategie umsetzen, die das Vergleichen der Amplitude der Fluktuation des abgefühlten Parameters mit weniger oder mehr Referenzwerten umfasst, um zu bestimmen, ob und in welche Richtung die Amplitude der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft justiert werden soll. Zudem kann das Kontrollsystem 50 in Kombination mit oder anstelle der Verwendung der ersten und zweiten Referenzwerte als Auslöser für das Justieren des Betriebs des Vibrationsmechanismus 28 verschiedene andere Arten an Steuerungsstrategien umsetzen, die zumindest zum Teil auf dem abgefühlten Parameter basieren. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 50 den Vibrationsmechanismus 28 basierend auf Lookup-Tabellen, Gleichungen, oder ähnlichen Mitteln steuern, die einen oder mehrere Zusammenhänge zwischen dem abgefühlten Parameter und einem oder mehreren Parametern des Betriebs des Vibrationsmechanismus 28 definieren. Weiterhin kann das Steuerungssystem 50 in einigen Ausführungsbeispielen eine Steuerungsstrategie umsetzen, die das Steuern des Vibrationsmechanismus 28 basierend auf einer oder mehreren speziellen Frequenzkomponenten des abgefühlten Parameters umfasst.
  • 3 verdeutlicht ein Ausführungsbeispiel eines solchen Steuerungsverfahrens. In diesem Steuerungsverfahren kann das Steuerungssystem 50 die Stärke eines fluktuierenden Parameters abfühlen (Schritt 94). Beispielsweise können die Sensoren 80, 81, wie oben beschrieben, gemeinsam die Last auf dem Aktor 54 abfühlen und sie der Steuerungseinheit 76 anzeigen. Gleichzeitig kann das Steuerungssystem 50 die Amplitude einer ersten Frequenzkomponente des abgefühlten Parameters bestimmen (Schritt 96). Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 76 die Amplitude der Komponente des abgefühlten Parameters bei der Anregungsfrequenz ermitteln. Das Steuerungssystem 50 kann auch die Amplitude einer zweiten Frequenzkomponente des abgefühlten Parameters ermitteln (Schritt 98). Beispielsweise kann die Steuerungseinheit 76 die Amplitude der Komponente des abgefühlten Parameters bei der halben Anregungsfrequenz ermitteln. Das Steuerungssystem 50 kann jegliche geeignete Signalverarbeitungstechnik verwenden, um die Amplituden der ersten und zweiten Frequenzkomponenten des abgefühlten Parameters zu ermitteln. Nach der Bestimmung der Amplitude der ersten und zweiten Frequenzkomponenten des abgefühlten Parameters kann das Steuerungssystem 50 das Verhältnis der Amplitude der zweiten Frequenzkomponente zur Amplitude der ersten Frequenzkomponente ermitteln (Schritt 100).
  • Das Steuerungssystem 50 kann das Verhältnis der Amplitude der zweiten Frequenzkomponente zur Amplitude der ersten Frequenzkomponente auf verschiedene Arten verwenden, um verschiedene Ziele zu erreichen. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Steuerungssystem 50 ermitteln, ob das Verhältnis einen ersten Referenzwert überschreitet (Schritt 102), und, falls das der Fall ist, den Betrieb des Vibrationsmechanismus 28 justieren, um die Stärke der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn zu verringern (Schritt 104). Das Steuerungssystem 50 kann verschiedene Werte als ersten Referenzwert verwenden. Der erste Referenzwert kann einen festen Wert haben, oder das Steuerungssystem 50 kann den ersten Referenzwert als Funktion einer oder mehrerer Betriebsbedingungen des Oberflächenbodenverdichters 10 definieren. In einigen Ausführungsbeispielen kann der erste Referenzwert im Wesentlichen einem Verhältnis der Amplituden der ersten und zweiten Frequenzkomponenten entsprechen, die auftreten, wenn der Oberflächenbodenverdichter 10 das „Doppelspringen" beginnt. Durch Verwendung dieses Wertes als Auslöser für die Reduzierung der Stärke der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn, kann das Steuerungssystem 50 das „Doppelspringen" verringern oder ausschalten.
  • Nach der Reduzierung der Stärke der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn (Schritt 104) kann das Steuerungssystem 50 feststellen, ob das Verhältnis der Amplitude der zweiten Frequenzkomponente zur Amplitude der ersten Frequenzkomponente unter einen zweiten Referenzwert gefallen ist (Schritt 106). Falls nicht, kann das Steuerungssystem 50 den Betrieb des Vibrationsmechanismus 28 wiederum justieren, um die Stärke der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn zu verringern. Sobald das Verhältnis unter den zweiten Referenzwert fällt (Schritt 106), kann Steuerungssystem 50 damit beginnen, die Stärke der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn zu erhöhen (Schritt 108). Das Steuerungssystem 50 kann damit fortfahren, bis das Verhältnis der Amplitude der zweiten Frequenzkomponente zur Amplitude der ersten Frequenzkomponente den ersten Referenzwert wieder übersteigt (Schritt 102).
  • Das Steuerungssystem 50 kann verschiedene Werte als zweiten Referenzwert verwenden. Der zweite Referenzwert kann einen festen Wert haben, oder das Steuerungssystem 50 kann den zweiten Referenzwert als Funktion einer oder mehrerer Betriebsbedingungen des Oberflächenbodenverdichters definieren.
  • Kontrollstrategien, die das Steuern des Vibrationsmechanismus 28 basierend auf einer oder mehreren Frequenzkomponenten des abgefühlten Parameters umfassen, sind nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 50 den Vibrationsmechanismus 28 basierend auf zwei anderen Frequenzkomponenten des abgefühlten Parameters als der Komponente bei der Anregungsfrequenz und der halben Anregungsfrequenz steuern. Zusätzlich kann das Steuerungssystem 50 den Vibrationsmechanismus 28 basierend auf mehr oder weniger als zwei Frequenzkomponenten des abgefühlten Parameters steuern. Weiterhin kann das Steuerungssystem 50 zusätzlich zu oder anstelle der Verwendung der ersten und zweiten Referenzwerte als Auslöser zur Justage des Betriebs des Vibrationsmechanismus 28 verschiedene andere Arten von Steuerungsstrategien umsetzen, die zumindest teilweise auf einer oder mehreren Frequenzkomponenten des abgefühlten Parameters basieren. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 50 den Vibrationsmechanismus 28 basierend auf Lookup-Tabellen, Gleichungen, oder ähnlichen Mitteln steuern, die gewünschte Zusammenhänge zwischen einer oder mehreren Frequenzkomponenten des angefühlten Parameters und einem oder mehreren Betriebsparametern des Vibrationsmechanismus 28 definieren.
  • Zusätzlich ist der allgemeine Betrieb des Oberflächenbodenverdichters 10 nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 50 die Stärke eines anderen Betriebsparameters des Vibrationsmechanismus 28 abfühlen, der als Reaktion darauf, dass der Vibrationsmechanismus 28 die fluktuierende resultierende vertikale Kraft Fvn erzeugt, fluktuiert, anstatt die Last auf dem Aktor 54 abzufühlen. In ähnlicher Weise kann das Steuerungssystem 50 eine Last abzufühlen, die in einem anderen Teil des Oberflächenbodenverdichters 10 als Reaktion darauf, dass der Vibrationsmechanismus 28 die fluktuierende resultierende vertikale Kraft Fvn erzeugt, fluktuiert, anstatt einen Betriebsparameter des Vibrationsmechanismus 28 abzufühlen. Weiterhin kann in Ausführungsbeispielen, in denen der Vibrationsmechanismus 28 die fluktuierende resultierende vertikale Kraft Fvn auf eine andere Art erzeugt, als durch das Rotieren der Gewichte 32, 34 um die Achse 36, das Steuerungssystem 50 einen anderen Ansatz zur Justage der Amplitude der fluktuierenden resultierenden vertikalen Kraft Fvn anwenden.
  • Die offenbarten Ausführungsbeispiele können den Oberflächenbodenverdichter 10 in die Lage versetzen, eine hoch effiziente Leistung mit vergleichsweise preisgünstigen Komponenten zu erbringen. Wie oben beschrieben, kann das Steuerungssystem 50 verschiedene Leistungsvorteile durch das automatische Einstellen bzw. die automatische Justage eines Aspekts oder mehrerer Aspekte des Betriebs des Vibrationsmechanismus 28 basierend auf einem oder mehreren Betriebsparametern erreichen, die als Reaktion darauf, dass der Vibrationsmechanismus 28 die fluktuierende resultierende vertikale Kraft Fvn erzeugt, fluktuieren. Zusätzlich kann es die Verwendung solcher wie oben beschriebenen Parameter als Grundlage für die Justage des Betriebs des Vibrationsmechanismus 28 ermöglichen, vergleichsweise preisgünstige Abfühlverfahren zu verwenden.
  • Es wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen an dem Oberflächenbodenverdichter und den Verfahren vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Andere Ausführungsbeispiele werden dem Fachmann aus der Betrachtung der Beschreibung und der Ausführung des hierin offen gelegten Oberflächenbodenverdichter und der Verfahren offensichtlich sein. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibungen und Beispiele nur beispielhaft betrachtet werden sollen, wobei ihr wahrer Umfang durch die folgenden Ansprüche und ihre Entsprechungen angezeigt wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 5695298 [0004]

Claims (10)

  1. Ein Verfahren zum Betrieb eines Oberflächenbodenverdichters (10), welches umfasst: Absetzen einer Basis (14) des Oberflächenbodenverdichters auf einer Oberfläche (12); Erzeugen einer fluktuierenden vertikalen Kraft (Fvn) auf die Basis mittels eines Vibrationsmechanismus (28), welches das Bewegen eines oder mehrerer Gewichte (32) des Vibrationsmechanismus mittels eines Antriebssystems (30) umfasst; Abfühlen eines Betriebsparameters des Vibrationsmechanismus, der als Reaktion auf das Bewegen des einen oder der mehreren Gewichte zur Erzeugung der fluktuierenden vertikalem Kraft fluktuiert; und automatische Justage bzw. Einstellung des Betriebs des Vibrationsmechanismus, um die fluktuierende vertikale Kraft zumindest teilweise auf dem abgefühlten Parameter basierend zu justieren.
  2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das automatische Justieren des Betriebs des Vibrationsmechanismus, um die fluktuierende vertikale Kraft zumindest teilweise auf dem abgefühlten Parameter basierend zu justieren, das Justieren des Betriebs des Vibrationsmechanismus zur Verringerung der Amplitude der fluktuierenden vertikalen Kraft als Reaktion darauf, dass die Amplitude des abgefühlten Parameters einen Referenzwert überschreitet, umfasst.
  3. Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Referenzwert im Wesentlichen einer Amplitude des abgefühlten Parameters entspricht, die auftritt, wenn die Amplitude der fluktuierenden vertikalen Kraft groß genug wird, dass sich die Basis von der Oberfläche trennt bzw. abhebt.
  4. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abfühlen eines Betriebsparameters des Vibrationsmechanismus, welcher als Reaktion auf das Bewegen des einen oder der mehreren Gewichte zur Erzeugung der fluktuierenden ver tikalen Kraft fluktuiert, das Abfühlen einer Last in dem Vibrationsmechanismus umfasst.
  5. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei: das Antriebssystem einen Aktor (54) aufweist; und das Abfühlen eines Betriebsparameters des Vibrationsmechanismus, welcher als Reaktion auf das Bewegen des einen oder der mehreren Gewichte zur Erzeugung der fluktuierenden vertikalen Kraft fluktuiert, das Abfühlen eines Betriebsparameters des Aktors umfasst.
  6. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die Basis eine Walze (18) umfasst; und das Verfahren weiterhin das Rollen der Walze über die Oberfläche umfasst.
  7. Ein Oberflächenbodenverdichter (10), welcher aufweist: eine Basis (14); einen Vibrationsmechanismus (28), der ein Antriebssystem (30) aufweist, welches eines oder mehrere Gewichte (32) in einer Weise bewegt, die eine fluktuierende vertikale Kraft (Fvn) auf die Basis erzeugt; ein Steuerungssystem (50), welches eine Last in dem Oberflächenbodenverdichter abfühlt, welche als Reaktion darauf, dass das Antriebssystem das eine oder die mehreren Gewichte bewegt und die fluktuierende vertikale Kraft erzeugt, fluktuiert, wobei das Steuerungssystem den Betrieb des Vibrationsmechanismus einstellt bzw. justiert, um die fluktuierende vertikale Kraft zumindest teilweise auf der abgefühlten Last basierend zu justieren.
  8. Der Oberflächenbodenverdichter nach Anspruch 7, wobei das Abfühlen einer Last in dem Oberflächenbodenverdichter, welche als Reaktion darauf, dass das Antriebssystem das eine oder die mehreren Gewichte bewegt und die fluktuierende vertikale Kraft erzeugt, fluktuiert, das Abfühlen einer Last in dem Vibrationsmechanismus umfasst.
  9. Der Oberflächenbodenverdichter nach Anspruch 7, wobei das Abfühlen einer Last in dem Oberflächenbodenverdichter, welche als Reaktion darauf, dass das Antriebssystem das eine oder die mehreren Gewichte bewegt und die fluktuierende vertikale Kraft erzeugt, fluktuiert, das Abfühlen einer Last auf dem Aktor (54) umfasst.
  10. Der Oberflächenbodenverdichter nach Anspruch 9, wobei: der Aktor ein strömungsmittelbetätigter Aktor ist; und das Abfühlen einer Last auf dem Aktor das Abfühlen eines Drucks in dem Betätigungsströmungsmittel umfasst.
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