DE102008050676A1 - Unwuchtvibrator zur Schwingungserregung einer Arbeitseinrichtung - Google Patents

Unwuchtvibrator zur Schwingungserregung einer Arbeitseinrichtung Download PDF

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Abstract

Unwuchtvibrator zur Schwingungserregung einer Arbeitseinrichtung, bevorzugt zur Formgebung von Betongemengen bei der Steinfertigung, wobei zwecks Erzielung sehr hoher Erregerkräfte 4 Paare von je zwei koaxial hintereinander angeordneten, einzeln mittels jeweils zweier Zylinderrollenlager gelagerten, durch eine Kupplungs-Einrichtung miteinander verbundenen, und von einem gemeinsamen Antriebsmotor antreibbaren Unwuchtkörpern vorgesehen sind. Um zwecks Vermeidung von die Nutzungsdauer der Zylinderrollenlager verringernden Kippmomenten auf die Lagerrollen die Biegesteifigkeit der Unwuchtkörper zu erhöhen, sind die Zylinderrollenlager (7, 7') mit ihrem Außenring mitrotierend mit den Unwuchtkörpern (4, 4') verbunden, während ihre nicht rotierbaren Innenringe mit nicht rotierbaren Lagerbuchsen (13, 14) verbunden sind, welchletztere mit einer Durchgangsbohrung (20) zur Durchführung eines drehmomentübertragenden Bauelementes (34) der Kupplungs-Einrichtung bzw. zur Durchführung eines Bauelementes (30) zur Einleitung eines Motor-Antriebsdrehmomentes versehen sind. Die ganze Kupplungs-Einrichtung oder Teile davon können in Aufnahmebohrungen (16, 17) der Unwuchtkörper untergebracht werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft Unwuchtvibratoren zur Schwingungserregung von Arbeitseinrichtungen. Bei diesen Arbeitseinrichtungen kann es sich beispielsweise um Schwingtische von Betonsteinmaschinen oder um Rammvibratoren handeln, wobei zwei oder mehrere parallel angeordnete Rotationsachsen von Unwuchtkörpern vorgesehen sind. Ganz speziell befaßt sich die Erfindung mit solchen Vibratoren, bei denen unter Verwendung von zwei oder mehr Rotationsachsen gerichtete Schwingungen erzeugt werden und wobei pro Rotationsachse sehr hohe Fliehkräfte bei hohen Drehzahlen über Wälzlager auf die Arbeitseinrichtung übertragen werden müssen. Bei derartigen Vibratoren besteht bekanntermaßen ein ”erstes” Problem darin, daß bei der Auswahl von Wälzlagern mit einer genügend hohen Tragfähigkeit diese nicht bei den vorgesehenen hohen Drehzahlen eingesetzt werden können, und daß umgekehrt, bei der Auswahl von Wälzlagern mit einer genügend hohen zulässigen Drehzahl, deren Tragfähigkeit nicht ausreichend sind. Dieses ”erste” Poblem soll auch nicht dadurch gelöst werden, daß man bei Verwendung von Wälzlagern mit einer genügend hohen zulässigen Drehzahl eine Vielzahl von parallel, jedoch nicht koaxial angeordneten Rotationsachsen vorsieht, da es bei dieser Anordnung nicht möglich ist, ein Paar von koaxial angeordneten Unwuchtkörpern mittels eines einzigen, von einem außen liegenden Antriebsglied, z. B. von einem außen liegenden Antriebsmotor anzutreiben. Bezüglich der Erzielung einer dauerhaften Erhaltung der Funktionsfähigkeit der als Rollenlager, insbesondere als Zylinderrollenlager ausgebildeten Wälzlager besteht ein weiteres durch die Umgebungs-Konstruktion der Lagerstellen bedingtes ”zweites” Problem darin, daß die Rollenlager auf Kippung (Kippmomente auf die Lagerrollen bzw. Winkelfehler zwischen Innenring und Außenring) beansprucht werden können.
  • Eine bekannte Lösung des oben genannten ”ersten” Problems wird in der als Stand der Technik anzusehenden PCT/EP2004/000850 vorgestellt, wo koaxial zu einer gemeinsamen Rotationsachse und in Achsrichtung hintereinanderliegend angeordnet zwei (das heißt, ein Paar) getrennt gelagerter Unwuchtwellen mit jeweils zwei Zylinderrollenlagern an beiden Enden jeder Unwuchtwelle vorgesehen sind. Eine Lagerung einer durchgehenden Unwuchtwelle unter Verwendung von vier über die Länge der den zwei Unwuchtkörpern gemeinsamen Unwuchtwelle verteilt angeordneten Zylinderrollenlagern mit eigenen Lagerssitzen ist unter anderem wegen der unvermeidbaren Fertigungstoleranzen aller an der Lagerung beteiligten Elemente und Bearbeitungsstellen und des sich daraus ergebenden Achsversatzes nicht möglich. Eben wegen dieses Achsversatzes ist es bei dem Vibrator gemäß der PCT/EP-2004/000850 , für den Fall, daß beide Unwuchtwellen von einem gemeinsamen Antriebsmotor angetrieben werden sollen, notwendig und auch vorgesehen, beide Unwuchtwellen zwecks Übertragung der Antriebs-Drehmomente derart miteinander zu koppeln, daß ein Achsversatz und auch ein Linearversatz keine Zwangskräfte auf die Lager ausübt, was mittels einer elastischen Kupplung zwischen beiden Unwuchtwellen bewerkstelligt wird.
  • Nachteilig bei einer Lösung gemäß dem Stand der Technik sind die Umstände, daß wegen der Lagerung der Unwuchtwellen in den Innenringen der Rollenlager die Baulänge von Rollenlager zu Rollenlager und der dazwischenliegenden Unwuchtmasse und die eine Schiefstellung der Rollenlager ermöglichende Biegesteifigkeit nicht optimal ausgeführt werden kann, bzw. daß das oben genannte ”zweite” Problem nicht gut gelöst ist. Weiterhin ist die Wärmeabfuhr von den Innenringen der Rollenlager ungünstig und ist ein kompletter Austausch der zwischen beiden Unwuchtwellen gelegenen elastischen Kupplung im Falle einer notwendigen Reparatur sehr aufwendig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Unwuchtvibrator nach dem benannten Stand der Technik mit zwei in achsialer Richtung hintereinander angeordneten Unwuchtkörpern zu verbessern, insbesondere dahingehend, daß zum Zwecke der Vermeidung von Kippmomenten auf die Lagerrollen (Winkelfehler zwischen Innenring und Außenring) die Biegesteifigkeit des ganzen Unwuchtkörpers vergrößert werden kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Patentanspruch 1, definiert. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Unteransprüchen. Der allgemeine Erfindungsgedanke besteht darin, von der konventionellen Bauweise einer Unwuchtwelle abzusehen und wenigstens dasjenige dem eigentlichen Unwuchtkörper zugeordnete Rollenlager, welches dem anderen Unwuchtkörper benachbart angeordnet ist, mit seinem Außenring mitrotierend mit dem Unwuchtkörper zu verbinden, während sein nicht rotierbarer Innenring von einer ebenfalls nicht rotierbaren Lagerbuchse getragen wird, und die nicht rotierbare Lagerbuchse mit einer bevorzugt zentrischen Durchgangsbohrung zu versehen. Durch diese Durchgangsbohrung hindurch wird mittels eines mechanischen Bauelementes ein von einem außen liegenden Antriebsglied eingeführten Motor-Antriebs-Drehmoment abgeleitetes und von dem einen zu dem anderen Unwuchtkörper zu übertragendes Antriebs-Drehmoment geführt.
  • Gemäß Anspruch 2 kann bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Baulänge von dem äußeren Rollenlager des einen Unwuchtkörpers zu dem äußeren Rollenlager des anderen Unwuchtkörpers noch weiter verkürzt werden. Das wird dadurch erreicht, daß in wenigstens einem der beiden Unwuchtkörper ein bevorzugt mit seiner Symmetrieachse konzentrisch zur Rotationsachse des Unwuchtkörpers angeordneter Hohlraum vorgesehen ist, in welchem Hohlraum wenigstens ein Kupplungsteil der ganzen Kupplungs-Einrichtung untergebracht ist, wobei das Kupplungsteil zur Übertragung eines Antriebs-Drehmomentes mit dem Unwuchtkörper verbunden ist. Anstelle dieses wenigstens einen Kupplungsteils kann auch eine komplette Kupplungs-Einrichtung in dem Hohlraum untergebracht sein. Eine weitere Möglichkeit zur Verkürzung der gesamten Baulänge von Rollenlager-Mitte zu Rollenlager-Mitte eines Unwuchtkörpers ergibt sich gemäß Anspruch 3 daraus, daß an einem Unwuchtkörper die Baubreite der Rollenlager noch zur Ausbildung der eigentlichen Unwuchtmasse mit ausgenutz wird.
  • Zwecks Realisierung einer Kupplungs-Einrichtung kommen bei der Erfindung sowohl elastische Kupplungen als auch sogenannte Gelenkwellen in Frage. Eine dabei einzusetzende elastische Kupplung, auch Ausgleichskupplung genannt, besteht aus zwei relativ starren Kupplungsteilen mit eigenen Rotationsachsen und einem elastischen Zwischenglied mit einem oder mehreren elastischen Elementen. Mittels der Verformungsfähigkeit des elastischen Zwischenglieds kann in der Regel ein Achsversatz (radialer Versatz), ein Linearversatz (Versatz in der achsialen Richtung) und ein Winkelversatz (Neigungswinkel zwischen beiden Kupplungsteilen) der beiden Kupplungsteile ausgeglichen werden.
  • Eine höhere und nahezu unbegrenzte Lebensdauer im Vergleich zu einer einzusetzenden einzigen elastischen Kupplung kann bei der Realisierung der vorliegenden Erfindung von einer Gelenkwelle erwartet werden, deren Konstruktion in erster Linie dem Prinzip folgt, den Ausgleich eines Achsversatzes durch den Ausgleich eines Winkelversatzes eines zwischen zwei Kupplungen in achsialer Ausrichtung angeordneten Zwischen-Kupplungsteils (z. B. eines Wellen-Kupplungsteils) zu ersetzen, wobei ein Winkelversatz an beiden Verbindungsstellen des Zwischen-Kupplungsteils mit den Kupplungen entsteht. Die beiden Kupplungen sind dabei jeweils mit den beiden unterschiedlichen Unwuchtkörpern verbunden.
  • Dabei kann bei einem möglichen Einsatz bei der Erfindung die Gelenkwelle zwei unterschiedliche Ausführungsarten aufweisen:
    • – Bei einer ersten Gelenkwellenvariante sind beide Kupplungen als elastische Kupplungen ausgebildet mit einem zwischen ihnen angeordneten (im wesentlichen) starren Zwischen- Kupplungsteil, welches z. B. eine Vollwelle oder ein Rohr sein kann. Der Winkelversatz findet statt an beiden Verbindungsstellen zwischen starrem Zwischen-Kupplungsteil und den beiden elastischen Kupplungen, wobei dort eine Art Knickfunktion realisiert wird.
    • – Bei einer zweiten Gelenkwellenvariante ist wenigstens eine der beiden Kupplungen starr ausgebildet und das Zwischen-Kupplungsteil ist elastisch und biegewillig. Das elastische Zwischen-Kupplungsteil kompensiert mindestens einen Teil des Achsversatzes durch eine Biegung in zwei entgegengesetzten Richtungen. Vereinfacht und anschaulich beschrieben, könnte es sich bei dem biegewilligen Zwischen-Kupplungsteil um ein Stück elastischen Schlauchs handeln. In der Praxis kommt jedoch statt dessen eine sehr schlank ausgebildete, jedoch im wesentlichen drehsteife Welle aus z. B. Stahl oder einem Verbundwerkstoff (z. B. Kohlefaser-Verbundwerkstoff) in Frage. Damit kann eine absolut lebensdauerfeste Kupplung geschaffen werden.
  • Es versteht sich, daß bei beiden Ausführungsarten von Gelenkwellen das Zwischen-Kupplungsteil mit einer bestimmten Länge ausgeführt sein muß. Dabei gilt der Grundsatz: Je länger das Zwischen-Kupplungsteil, umso geringer der Neigungswinkel bzw. umso größer die Biegeradien. Mit wachsender Länge des Zwischen-Kupplungsteils sinkt die die Lebensdauer bestimmende Beanspruchung bei der Durchführung der Knickfunktion bzw. der Biegefunktion. Die so bedingte Länge der Gelenkwelle würde bei einer Vibrator-Konstruktion nach dem Stand der Technik jedoch den achsialen Abstand zwischen den beiden Unwuchtwellen ganz erheblich vergrößern, was unerwünscht ist.
  • Der im Unwuchtkörper konzentrisch angeordnete Hohlraum wird vorteilhafterweise als durchgehende zylindrische Bohrung oder als Sackbohrung auszuführen sein. Die Lagerung des Unwuchtkörpers durch den Einsatz von Wälzlagern, bevorzugt Zylinderrollenlager, erfolgt bei der Gestaltung des Unwuchtkörpers nach der Erfindung derart, daß zur Aufnahme der Außenringe der Wälzlager bevorzugt an beiden Seiten des Unwuchtkörpers zylindrische Ausnehmungen konzentrisch zur Rotationsachse vorgesehen sind. Die Wälzlager-Innenringe sitzen dabei mit ihrer Innenbohrung auf zylindrischen Lager-Buchsen, die bevorzugt integrierte Teile eines Buchsen-Flansches sind, über den die Unwucht-Lagerkräfte in die Arbeitseinrichtung, z. B. in einen Schwingtisch einer Betonsteinmaschine geleitet werden. Durch die Bohrung der Lager-Buchsen kann dann ein Bauelement geführt werden, welches ein Teil der ganzen Kupplungs-Einrichtung zur Weiterleitung des Antriebs-Drehmomentes von einem Unwuchtkörper zum anderen ist oder ein Bauelement, mit Hilfe dessen das Motor-Antriebs-Drehmoment für beide Unwuchtkörper eingeleitet wird.
  • Der Haupt-Vorteil der Erfindung besteht in der möglichen erheblichen Vergrößerung der Biegesteifigkeit des ganzen Unwuchtkörpers mit der Folge der praktisch gänzlichen Vermeidung von Kippmomenten auf die Lagerrollen, wovon besonders die bevorzugt einzusetzenden Zylinderrollenlager profitieren können. Dadurch bedingt kann die Nutzungsdauer der Rollenlager bedeutend erhöht werden. Durch die vorgesehene Lagerung des Unwuchtkörpers wird nicht eine Unwuchtwelle, sondern der ganze Unwuchtkörper samt des die Außenringe der Rollenlager umgebenden Materialpartien auf Biegung beansprucht. Da wegen der zu übertragen den sehr hohen Fliehkräfte ohnehin große Rollenlager in Frage kommen, können innerhalb der Unwuchtkörper relativ große Bohrungen konzentrisch zur Rotationsachse vorgesehen werden, in denen Bauelemente der ganzen Kupplungs-Einrichtung oder auch eine ganze Kupplungs-Einrichtung selbst aufgenommen werden können. Diese Bauteile können im Falle eines aufgetretenen Schadens vorteilhafterweise auch durch achsiale Verschiebung in der Bohrung ausgetauscht werden.
  • Ein weiterer Vorteil durch die Erfindung ergibt sich durch die vorgesehene spezielle Lagerung: Wegen der hohen Fliehkraftbelastung bei sehr hohen Drehzahlen werden die Rollenlager trotz der Verteilung der Lasten auf 4 Rollenlager sehr stark erwärmt, was sich auf die Tragfähigkeit der eingesetzten Schmiermittel äußerst ungünstig auswirkt und ein vorzeitiges Versagen der Rollenlager zur Folge haben kann. Von großem Interesse ist daher eine möglichst gute Wärmeabfuhr von den Lagern. Wie bekannt, ist die Betriebstemperatur des Innenringes stets höher als die des Außenringes, weil die Wärmeabfuhr beim größeren Außenring mit seiner größeren Oberfläche intensiver als beim Innenring ist. ("Die Wälzlagerpraxis", Brändlein et al., Vereinigte Fachverlage, Dritte Auflage, S. 225). Bei der Lagerung eines Maschinenelementes mittels zweier Wälzlager hat man aus Gründen der Montierbarkeit den Lagersitz des Innen- oder Außenringes als Schiebesitz auszuführen. Die Wahl des Schiebesitzes, ob am Innen- oder Außenring, hängt aber vom Belastungsfall ab. Im Falle der konventionellen Unwuchtwelle mit mitrotierendem Innenring ist der Lagersitz des Innenringes (Innenring auf Welle) als Schiebesitz und der Lagersitz des Außenringes als Festsitz auszuführen. Im Falle eines Unwuchtkörpers nach der Erfindung mit mitrotierendem Außenring gilt das Umgekehrte ("Die Wälzlagerpraxis", S. 321). Beim Schiebesitz des Innenringes bei der Unwuchtwelle ergibt sich infolge des Schiebesitz-Luftspaltes eine Wärmeübertragungs-Sperre, so daß von dem ohnehin höher erwärmten Innenring noch weniger Wärme abgeführt werden kann. Bei der Gestaltung des Lagersitzes gemäß einem Unwuchtkörper nach der Erfindung kann der Innenring als Festsitz ausgeführt werden, was die Wärmeabfuhr von demselben zu der nicht rotierbaren Lagerbuchse erheblich verbessert.
  • Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert.
  • 1 zeigt eine Arbeitseinrichtung mit Schwingtisch und angeschlossenem Unwuchtvibrator im Schnitt durch die Rotationsachsen desselben. In 2 wird eine andere mögliche Ausführungsart des in 1 gezeigten Unwuchtvibrators dargestellt. 3 zeigt eine weitere Variante der 2.
  • In 1 wird der Schwingtisch 1 einer als Betonsteinmaschine ausgeführten Arbeitseinrichtung, wie sie dem Fachmann im Prinzip bekann ist, in einem Schnitt gezeigt, welcher Schnitt durch die Rotationsachsen 3, 3' eines Paares zweier Unwuchtkörper 4, 4' eines für sehr hohe Fliehkräfte und Drehzahlen ausgelegten Unwuchtvibrators 5 gelegt ist. Die Unwucht-Fliehkräfte werden über vier gleichgroße Zylinderrollenlager 7 über die als integrierte Bestandteile von zwei seitlichen bzw. mittleren Buchsenflanschen 6, 11 bzw. 12 ausgebildeten Lagerbuchsen 13 bzw. 14 auf mit dem Schwingtisch festverbundene Kraftübertragungs-Teile 9 bzw. 10 übertragen. Die Zylinderrollenlager 7 sind mit ihren Außenringen in entsprechenden Bohrungen der Unwuchtkörper eingelassen und sind mit diesen umlaufend. Dadurch, daß die Außenringe durch die Unwuchtkörper umbaut sind, ergeben sich sehr hohe Biegesteifigkeiten des Unwuchtkörpers bezüglich der angreifenden Fliehkräfte, wodurch bedingt, es nicht zur Ausbildung von von Kippmomenten auf die Lagerrollen kommen kann. Anders als bei den konventionellen Unwuchtwellen kann die über die Breite 31 des Unwuchtkörpers 4' ausgebildete eigentliche Unwuchtmasse (unterhalb der Linie 29) auch noch die Baubreite B beider Zylinderrollenlager mit umfassen, was ebenfalls vorteilhafterweise zur Verringerung der ganzen Breite 31 des Unwuchtkörpers beiträgt.
  • Der Unwuchtvibrator 5 ist nur einer von mehreren möglichen (z. B. vier) parallel angeordneten, gleich ausgebildeten und in gleicher Weise mit dem Schwingtisch 1 verbundenen Unwuchtvibratoren, die einzeln und unabhängig voneinander von vier gleichen (nicht dargestellten) elektrischen und durch eine bekannte elektronische Synchronisierung gekoppelten Antriebsmotoren einen Richt-Unwuchtvibrator bilden. Die Buchsenflansche sind fest mit den Kraftübertragungs-Bauteilen verschraubt. Beide Unwuchtkörper weisen Aufnahme-Bohrungen 16, 17 und die Buchsenflansche 6 und 12 weisen Durchgangs-Bohrungen 19, 20 auf, die in beiden Fällen konzentrisch zu den Rotationsachsen 3, 3' ausgeführt sind. In der linken Aufnahme-Bohrung 16 ist eine elastische Kupplung 22 untergebracht, die mit ihrem festen Kupplungsteil 23 fest verbunden ist mit einem Zentrierkörper 24, durch welchen mittels einer festen Verbindung mit dem Unwuchtkörper 4 ein Drehmoment auf denselben übertragbar ist. Mittels eines (nicht zeichnerisch dargestellten) elastischen Zwischengliedes ist das feste Kupplungsteil 23 mit einem beweglichen Kupplungsteil 25 verbunden und beide Bauteile bilden die (als Einheit käufliche) elastische Kupplung 22. Das bewegliche Kupplungsteil 25 weist seitlich eine innenverzahnte Vielkeilnabe 27 auf, in die zwecks Schaffung einer drehmomentübertragenden Verbindung mit anderen Bauteilen eine Vielkeilwelle eingeführt werden kann.
  • In der rechten Aufnahme-Bohrung 17 ist ebenfalls eine elastische Kupplung 22' untergebracht mit den bereits beschriebenen Bauteilen 27', 25', 23' und mit einem etwas anders gestalteten Zentrierkörper 28, der sich von dem Zentrierkörper 24 dadurch unterscheidet, daß er an seiner rechten Seite einen Wellenstummel 30 aufweist, über den das Motor-Antriebs-Drehmoment für beide Unwuchtkörper von einem durch einen Pfeil 32 symbolisch dargestellten Antriebsmotor eingeführt wird. Mittels einer schlanken, durch die Durchgangs-Bohrung 20 geführten Verbindungswelle 34 mit Vielkeil-Außenverzahnungen an beiden Enden, die jeweils in die beiden Vielkeil-Naben 27 und 27' eingeführt sind, und mit den Vielkeil-Naben durch radial in dieselben eingeführten Klemmschrauben 36 spielfrei fest verbunden sind, wird aus den beiden elastischen Kupplungen 22 und 22' und der Verbindungswelle 34 eine Gelenkwelle 40 gebildet, die die Achsversätze der beiden Rotationsachsen 3 und 3' und auch den z. B. durch Wärmeeinwirkung entstehenden Linearversatz beider Unwuchtkörper auszugleichen vermag und die wegen der nur geringen Verformungen der elastischen Zwischenglieder als lebensdauerfest angesehen werden kann. Im Prinzip könnte auch eine einzige elastische Kupplung, z. B. 22, zum Einsatz gelangen. In diesem Falle würde die Verbindungswelle 34 direkt mit dem Zentrierkörper 28 fest zu verbinden sein.
  • 2 zeigt eine im Vergleich zu 1 andersartige Ausführungsform eines Unwuchtvibrators 41, bei dem nur der linke Unwuchtkörper 4 mit einer im Vergleich zur elastischen Kupplung 22 in 1 anders konstruierten elastischen Kupplung 44 versehen ist, während im Unwuchtkörper 4' im Innern nur ein Zentrierkörper 46 befestigt ist. Die Buchsenflansche 6, 12 und 11 sind identisch mit den gleichbenannten Buchsenflanschen in 1. Die wie in 1 gezeigte, auch hier vorgesehene Übertragung der Fliehkräfte über Kraftübertragungs-Teile (9, 10 in 1) auf einen Schwingtisch 1, ist aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt. Die fest mit dem Unwuchtkörper 4 verbundene elastische Kupplung 44 umfaßt einen metallischen Außenring 48, einen metallischen Innenring 50 und einen zwischen beiden angeordneten und mit beiden fest verbundenen Elastomer-Ring 52. Der Außenring ist fest mit dem linken Unwuchtkörper 4 verbunden. Im rechten Unwuchtkörper 4' ist der Zentrierkörper 46 fest mit mit dem Unwuchtkörper 4' verbunden und weist an seiner rechten Seite einen Wellenstummel 52 auf, über den das Motor-Antriebs-Drehmoment für beide Unwuchtkörper von einem durch einen Pfeil 32 symbolisch dargestellten Antriebsmotor eingeführt wird. Der Zentrierkörper 46 ist an seiner linken Seite starr mit einer schlanken und daher biegsamen und im wesentlichen drehsteifen Welle 54 fest und starr verbunden. Diese Welle 54 ist mit ihrem linken Ende in den metallischen Innenring 50 eingeführt und mit ihm fest verbunden. Die elastische Kupplung 44, die Welle 54 und der Zentrierkörper 46 bilden zusammen die Gelenkwelle 56. Bei einer Achsversetzung beider Unwuchtkörper wird zum einen der Elastomer-Ring 52 elastisch verformt und zum anderen die Welle 54 derart elastisch verformt, daß sie in zwei unterschiedlichen Richtungen gebogen wird (Winkel α). Ein auftretender Linearversatz wird durch eine Verformung des Elastomer-Ringes 52 aufgenommen. Auch bei dieser Ausführungsvariante kann die Gelenkwelle wegen der nur geringen elastischen Verformungen als lebensdauerfest angesehen werden.
  • 3 zeigt eine im Vergleich zu 2 abgewandelte Ausführungsform, bei der die elastische Kupplung 44 durch eine Kupplung 64 ersetzt ist, durch welche die Stelle der drehmomentübertragenden Zusammenführung der an der Übertragung des Antriebs-Drehmomentes von dem einen auf den anderen Unwuchtkörper beteiligten und drehfest mit dem jeweiligen Unwuchtkörper verbundenen Kupplungs-Bauteile 66 und 68 nach außerhalb der beiden Rollenlager des anderen Unwuchtkörpers gelegt ist. Dabei ist das Kupplungs-Bauteil 68 fest mit einer drehsteifen, jedoch elastisch durch Biegung verformbaren Welle 62 verbunden, die ihrerseits mit dem in 2 beschriebenen Zentrierkörper 46 fest verbunden ist. Das Kupplungs-Bauteil 66 ist über seinen Hohlzylinder-Fortsatz 61 mit dem Zentrierkörper 70 und über diesen mit dem Unwuchtkörper 4 fest verbunden, wobei der Innendurchmesser des Kupplungs-Bauteils 66, 61 geringfügig größer als der Durchmesser der Welle 62 ist. Die Kupplung 64, die Welle 62 und der Zentrierkörper 46 bilden in 3 zusammen eine Gelenkwelle 72. In Abänderung der Konstruktion gemäß 3 könnte die Kupplung 64 auch durch eine elastische Kupplung ersetzt werden und das Motor-Antriebs-Drehmoment des zeichnerisch nicht dargestellten Antriebsmotors für beide Unwuchtkörper könnte alternativ auch an der Kupplung 64 eingeführt werden. Des weiteren könnte eine bevorzugt elastische Kupplung durchaus auch außerhalb der Unwuchtkörper-Lagerungen zwischen beiden Unwuchtkörpern selbst eingesetzt werden, insbesondere, wenn die am Kraftfluß des Drehmomentes von einem Unwuchtkörper zum anderen beteiligten beiden äußeren Zentrierkörpern (46 und 70) der ganzen Kupplungs-Einrichtung in den Hohlräumen (74 und 76) der Unwuchtkörper untergebracht wären (wobei die beiden inneren Lager des Unwuchtkörper-Paares vorzugsweise über eigene Buchsenflansche 6, 63 verfügen müßten).
  • Die insgesamt zur Bildung eines Richt-Unwuchtvibrators vorgesehenen vier, sechs oder mehr einzeln mit eigenen Antriebsmotoren und zu synchronem Umlauf angetriebenen Unwuchtkörper-Paare können in bekannter Weise bezüglich ihrer relativen Drehlage zueinander durch eine elektronische Regeleinrichtung derart beeinflußt werden, daß der Richt-Unwuchtvibrator Schwingungsamplituden zwischen Null und einem Maximalwert ausführt. Der Einsatz derartiger erfindungsgemäßer Richt-Unwuchtvibratoren kann an Betonsteinmaschinen zur Durchführung sowohl einer Stoßvibration als auch einer sogenannten harmonischen Vibration erfolgen. Auch der Einsatz an Vibrationsrammen ist möglich, wobei auch mehrere parallel angeordnete Unwuchtkörper-Paare von einem einzigen (z. B. auch hydraulischen) Antriebsmotor angetrieben sein können und wobei die mehrere parallel angeordneten Unwuchtkörper-Paare auch durch (bevorzugt an den Unwuchtkörpern angebrachten) Zahnräder verbunden sein können.
  • Unter elastischen Kupplungen werden hier auch Kupplungen verstanden, die die Knick- oder Biegefunktion nicht mit einem elastischen Zwischenglied mit einem oder mehreren elastischen Elementen (aus Elastomeren) realisieren, sondern mit anderen Gelenkprinzipien, die die Knick- oder Biegefunktion „quasi-elastisch” ausführen. Hierzu gehören z. B. Zahnkupplungen (z. B. der Fa. Flender). Auch Metallbalgkupplungen und Federstegkupplungen (z. B. Fa. ÜV GmbH) gehören zu den hier verwendbaren elastischen Kupplungen bzw. Ausgleichskupplungen bzw. Gelenkwellen.
  • Für alle gezeichneten Ausführungs-Varianten gilt, daß die gezeichneten Strichpunkt-Linien mit Ausnahme der Rotationsachsen 3, 3' (lösbare) Befestigungsmittel wie z. B. Schrauben symbolisieren.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 2004/000850 [0002, 0002]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - ”Die Wälzlagerpraxis”, Brändlein et al., Vereinigte Fachverlage, Dritte Auflage, S. 225 [0013]
    • - ”Die Wälzlagerpraxis”, S. 321 [0013]

Claims (15)

  1. Unwuchtvibrator (5) zur Schwingungserregung einer Arbeitseinrichtung (1), umfassend, – wenigstens ein Paar rotierbarer, linear in Richtung der Rotationsachsen hintereinanderliegend angeordneter Unwuchtkörper mit koaxial angeordneten Rotationsachsen (3, 3'), – zwei einem jeden Unwuchtkörper (4, 4') zugeordnete Rollenlager (7, 7') zur Übertragung der Unwucht-Fliehkräfte von dem Unwuchtkörper auf die Arbeitseinrichtung, – ein Antriebsglied (30, 52) zur Übertragung eines von außen eingeführten Motor-Antriebs-Drehmomentes (32) auf die Unwuchtkörper, – und eine Kupplungs-Einrichtung zur Übertragung eines Antriebs-Drehmomentes von einem der Unwuchtkörper zu dem anderen, dadurch gekennzeichnet, daß – an wenigstens einem Unwuchtkörper (4, 4') wenigstens ein Rollenlager (7, 7') mit seinem Außenring mitrotierend in dem Unwuchtkörper untergebracht ist, während sein nicht rotierbarer Innenring mittels einer ebenfalls nicht rotierbaren Lagerbuchse (13, 14) abgestützt ist, und – die nicht rotierbare Lagerbuchse (13, 14) mit einer bevorzugt zentrischen Durchgangsbohrung (19, 20) versehen ist, durch die hindurch mittels eines mechanischen Bauelementes (30, 34) ein Antriebs-Drehmoment geleitet ist, wobei das mechanische Bauelement integraler Bestandteil eines Unwuchtkörpers oder als gesondertes Bauteil drehmomentübertragend mit einem Unwuchtkörper verbunden sein kann.
  2. Unwuchtvibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einem der beiden Unwuchtkörper (4, 4') ein bevorzugt mit seiner Symmetrieachse konzentrisch zur Rotationsachse (3, 3') des Unwuchtkörpers angeordneter Hohlraum (16, 17) vorgesehen ist, in welchem Hohlraum wenigstens ein Kupplungsteil (24, 28) der ganzen Kupplungs-Einrichtung (40) untergebracht ist, wobei das Kupplungsteil zur Übertragung eines Antriebs-Drehmomentes drehmomentübertragend mit dem Unwuchtkörper verbunden ist,
  3. Unwuchtvibrator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an wenistens einem der beiden Unwuchtkörper (4, 4') an wenigstens einem in achsialer Richtung weisenden seitlichen Ende (18) bei der in Richtung der Rotationsachse ausgebildeten Breite (31), mit der die eigentliche Unwuchtmasse ausgebildet ist, auch die Baubreite (B) eines Rollenlagers (7) mit einbezogen ist.
  4. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Unwuchtkörpern wenigstens das dem benachbarten Unwuchtkörper benachbarte Rollenlager (7') mit seinem Außenring mitrotierend in dem Unwuchtkörper untergebracht ist, während sein nicht rotierbarer Innenring mittels einer ebenfalls nicht rotierbaren Lagerbuchse (14) abgestützt ist, wobei die Lagerbuchse mit einer bevorzugt zentrischen Durchgangsbohrung (20) versehen ist, durch die hindurch mittels eines mechanischen Bauelementes (34) ein von dem einen zu dem anderen Unwuchtkörper zu übertragendes Antriebs-Drehmoment geleitet ist, wobei das mechanische Bauelement integraler Bestandteil eines Unwuchtkörpers oder als gesondertes Bauteil drehmomentübertragend mit wenigstens einem der Unwuchtkörper verbunden sein kann.
  5. Unwuchtvibrator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Bauelement Bestandteile einer elastischen Kupplung (22') oder einer Gelenkwelle (40) ist.
  6. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Unwuchtkörpern (4, 4') ein bevorzugt mit seiner Symmetrieachse konzentrisch zur Rotationsachse des Unwuchtkörpers angeordneter Hohlraum (16, 17) vorgesehen ist, in welchem Hohlraum je ein Kupplungsteil (24, 28) der ganzen Kupplungs-Einrichtung untergebracht und mit dem jeweiligen Unwuchtkörper drehmomentübertragend verbunden ist.
  7. Unwuchtvibrator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Kupplungs-Einrichtung eine elastische Kupplung (22, 22') oder eine Gelenkwelle (40) ist.
  8. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungs-Einrichtung (56) bevorzugt durch eine einzige in einem Hohlraum eines Unwuchtkörpers (4) angeordnete elastische Kupplung (44) realisiert ist, welche elastische Kupplung aus einem mit dem Unwuchtkörper fest verbundenen Kupplungsteil (48), einem elastischen Zwischenglied (52) mit einem oder mehreren elastischen Elementen und einem beweglichen Kupplungsteil (50) besteht, wobei das bewegliche Kupplungsteil fest und drehmomentübertragend mit einer Verbindungswelle (54) verbunden ist, welche Verbindungswelle durch die Durchgangsbohrungen der beiden nicht rotierbaren Lagerbuchsen (14) zu dem anderen Unwuchtkörper (4') geführt und dort drehmomentübertragend befestigt ist.
  9. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht rotierbaren Lagerbuchsen (13, 14) mit einem Übertragungsbauteil (9, 10) zur Übertragung der Unwucht-Fliehkräfte auf die Arbeitseinrichtung, z. B. auf den Schwingtisch (1) einer Betonsteinmaschine, fest verbunden oder integraler Bestandteil des Übertragungsbauteils ist, wobei im Falle der beiden benachbarten nicht rotierbaren Lagerbuchsen (14) zwischen beiden Unwuchtkörpern dieselben mit dem selben Übertragungsbauteil (10) verbunden sein können.
  10. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenlager (7, 7') als Zylinderrollenlager ausgebildet sind.
  11. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Unwuchtvibrator mehrere Paare von Unwuchtkörpern mit zueinander parallelen Rotationsachsen umfaßt, z. B. zwei, oder vier Unwuchtkörper-Paare, wobei alle Unwuchtkörper-Paare Fliehkräfte übertragend fest mit der Arbeitseinrichtung, z. B. mit dem Schwingtisch (1) einer Betonsteinmaschine, verbunden sind, und womit ein Richt-Unwuchtvibrator realisiert ist.
  12. Unwuchtvibrator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mehreren Unwuchtkörper-Paaren jedes Unwuchtkörper-Paar unabhängig von anderen von einem eigenen elektrischen oder hydraulischen Antriebsmotor (32) angetrieben ist, wobei alle Antriebsmotoren unabhängig von einander bezüglich ihrer Drehlage durch eine elektronische Regeleinrichtung regelbar sind, derart, daß durch den Richt-Unwuchtvibrator Schwingungsamplituden zwischen Null und einem Maximalwert ausführbar sind.
  13. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitseinrichtung ein Schwingtisch (1) einer Betonsteinmaschine für die Stoßverdichtung oder für die harmonische Verdichtung ist.
  14. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei der als elastische Kupplung oder als Ausgleichskupplung oder als Gelenkwelle ausgeführten Kupplungs-Einrichtung (40, 56) wenigstens eine Metallbalgkupplung oder Federstegkupplung beteiligt ist.
  15. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplungs-Einrichtung (72) vorgesehen ist, durch welche die Kupplungs-Stelle der drehmomentübertragenden Zusammenfügung (66, 68) von an der Übertragung des Antriebs-Drehmomentes von dem einen (4') auf den anderen (4) Unwuchtkörper beteiligten und drehfest mit dem jeweiligen Unwuchtkörper verbundenen Kupplungs-Bauteilen (66, 68) nach außerhalb der beiden Rollenlager des anderen Unwuchtkörpers (4) gelegt ist.
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