DE2420127A1

DE2420127A1 - Vibrationswalze

Info

Publication number: DE2420127A1
Application number: DE19742420127
Authority: DE
Inventors: Alan Barsby
Original assignee: MARSHALL FOWLER Ltd
Current assignee: MARSHALL FOWLER Ltd
Priority date: 1973-05-03
Filing date: 1974-04-25
Publication date: 1974-11-21
Also published as: FR2228137B2; FR2228137A2

Description

Herne, : ₈000 München 40,

Freiligrathstraße 19 - ■ ι ι η υ η ·. Eisenacher Straße 17

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München

MARSHALL-FOWLER LIMITED, Gainsborough, Lincolnshire,

England

VIBRATIONSViALZE

Zusatz zur Patentanmeldung P 23 04 942.5

Im Hauptpatent P 23 04 942.5 sind die Schwierigkeiten der Steuerung von durch einen Fußgänger gesteuerten Mehrtromraelvibrationswalzen beschrieben und es sind neuartige Ausführungsformen von Vibrationswalzen mit Zwillingswalzen beschrieben, die jeweils dadurch gesteuert werden, daß die Phasenbeziehung zwischen einem im Abstand angeordneten Paar von gegenläufigen Unwuchtmassen geändert wird, die auf dem Rahmen der Walze montiert sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf weitere Ausführungsformen einer Vibrationswalze mit anderen Möglichkeiten der Vibration des Walzenrahmens, wiederum mit dem Ziel der Steuerung oder wenigstens der Unterstützung der Steuerung der Walze.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Vibrationswalze einen Rahmen, zwei oder mehrere Bodenwalzen, die drehbar am Rahmen montiert sind, wenigstens eine drehbar auf der Walze montierte Masse, Einrichtungen, mit denen die oder jede Masse exzentrisch in Umlauf versetzt werden können, um Drehschwingungen auf wenigstens einen Teil der Walze zu übertragen sowie vom Fahrer betätigte Steuereinrichtungen, zur Änderung der Wirkung der Drehung und des Umlaufes des oder jeder Masse zur Ausbildung einer Steuerkraft, die wiederum auf den Rahmen um eine vertikale Achse wirkt.

Die Einwirkung des Umlaufes der oder jeder Masse kann geändert werden durch unmittelbare Änderung ihrer Umlaufgeschwindigkeit und/oder ihrer Exzentrizität oder Unwucht. Vorzugsweise ist wenigstens ein Satz von zwei im Abstand angeordneten Massen vorgesehen, eine vordere Masse und eine rückwärtige Masse oder eine linke Masse und eine rechte Masse, wobei die beiden Massen des oder jedes Satzes in entgegengesetzten Richtungen, wenn man sie eine hinter der anderen ansieht, umlaufen. Die zwei Massen eines Satzes können um eine gemeinsame Achse umlaufen. Die Achse oder die Achsen können unter irgendeiner Neigung relativ zu einer Achse einer Bodenwalze stehen. Der Umlauf der beiden Masse in dem oder jedem Satz oder der Umlauf nur einer Masse in dem oder jedem Satz können durch Steuereinrichtungen geändert werden.

Selbstverständlich gibt es eine sehr große Anzahl unterschiedlicher Konstruktionen von Vibrationswalzen, die in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen.

Beispielsweise sollen im folgenden mehrere Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert werden.

Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1, 2, 3

und 6 Ansichten von Vibrationswalzen,

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Fig. 4 und 5 Einrichtungen zur Änderung der Exzentrizität

oder Unwuchtes einer Masse oder eines Massenpaares; und in

Fig. 7 eine Art des Betriebes, bei dem eine um eine

senkrechte Achse umlaufende Steuermasse verwendet ist.

Eine besonders einfache Ausführungsform einer Walze gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 wiedergegeben. Die ¥alze enthält ein Paar von Bodenwalzen R^ und R₂> die in einem nicht gezeichneten Rahmen drehbar montiert sind. Die Walze ist ferner mit einer einzelnen drehbaren Unwuchtmasse 1 versehen, die im Abstand von einer senkrechten Achse angeordnet ist, um die sich die Walze während der Steuerung der Walze drehen kann. Nach Fig. sitzt die Masse 1 in der Nähe der vorderen Bodenwalze R^ und wird exzentrisch um eine Welle 2 in irgendeiner Richtung mit Hilfe von nicht gezeichneten Einrichtungen unter der Kontrolle des Fahrers sowohl hinsichtlich der Drehgeschwindigkeit als auch der Drehrichtung der Masse 1 gedreht.

Der einfachste mögliche Fall einer Walze nach Fig. 1 besteht darin, daß die Masse 1 eine Doppelfunktion übernimmt. Sie erzeugt schwingende Schlagkräfte, welche auf die Bodenwalzen R^ und R₉ wirken, und wirkt außerdem zur Erzeugung von Steuerkräften. Die Steuerkräfte ergeben sich aus der Tatsache, daß in dem Zeitpunkt, in dem der Massenmittelpunkt der Masse 1 durch die senkrechte Ebene läuft, die die Achse der Welle 2 enthält, und zwar in Richtung von links nach rechts (gesehen von der Vorderseite der Walze nach Fig. 1), der durch die vordere Bodenwalze R^ auf den Boden ausgeübte Druck sich von dem Druck unterscheidet, der zwischen dieser Bodenwalze und dem Boden immer dann existiert, wenn der Massenmittelpunkt der Masse 1 durch die senkrechte Ebene in der Richtung von rechts nach links läuft. Obwohl somit beträchtliche seitliche Kräfte nach links und nach rechts erzeugt werden, hat einer dieser Kräfte die größere Wirkung, da bei ihrer Wirkung die vordere Bodenwalze R^ den Boden weniger hart berührt, als wenn die entgegengesetzt berichtete Seitenkraft angelegt ist. Somit ergibt sich bei dieser

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einfachsten Anordnung die Steuerung nur dadurch, daß sich die Drehrichtung der Hasse 1 ändert. Ein Nachteil dieser einfachen Ausführungsform besteht darin, daß die Schlagvibration nicht erhalten werden kann ohne eine Komponente der Steuerkraft und dies führt zu einem Nachteil, wenn man versucht, die Walze für eine geradlinige Arbeit zu verwenden. Es hat sich herausgestellt, daß die Größe der Steuerkraft nach links oder rechts eine Funktion der Drehzahl der Masse 1 ist.

Eine brauchbarere Weiterbildung der Anordnung nach Fig. 1 verwendet weitere Einrichtungen außer der Masse 1 für die Erzeugung der gewünschten Schlagschwingungen der Boden-walzen R₁ und R^.

Läuft die Masse 1 im Uhrzeigersinn (nach Fig. 1) und init einer Drehzahl um, die nicht synchron mit derjenigen der Schlagschwingungen ist, dann wird in dem Teil der Walze in der Nähe der Masse 1 eine Rotationsschwingbewegung induziert. Diese Rotationsschwingbewegung erfolgt im gleichen Sinn, d. h. im Uhrzeigersinn nach Fig. 1 (wobei der Schwerpunkt des Rahmens gegenüber dem der Unwuchtmasse um 180 versetzt ist^L Das Ergebnis dieser Rotationsschwingbewegung besteht darin, daß der Teil der Walze veranlaßt wird, sich in Richtung des Pfeiles A zu bewegen. Ein Umlauf der Masse 1 in der entgegengesetzten Richtung führt zu einer Rotationsschwingbe\^egung im umgekehrten Sinn und damit zu einer Bewegung dieses Teiles der Walze in Richtung entgegengesetzt zum Pfeil A. Mit dieser Art der Steuerung ist die Steuerrichtung eine Funktion der Drehrichtung der Masse 1 und kann somit durch den Fahrer gesteuert werden.

Eine etwas unterschiedliche Arbeitsweise ergibt sich jedoch, wenn die Drehgeschwinigkeit der Masse 1 synchron mit der Schlagschwingung der Walze ist. Betrachtet man den Fall, bei dem die Vibration des Rahmens der Vialze derart ist, daß die vorderen und hinteren Bodenwalzen abwechselnd einen maximalen Druck auf den Boden ausüben, dann kann eine vorne montierte

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Steuermasse 1 eine Steuerbewegung nach links oder nach rechts (unabhängig von der Drehrichtung der Masse 1) auf der Basis der Phasenbeziehung der Masse 1 und der Schlagschwingung der vorderen Bodenwalze erzeugen. Die Richtung, in welche die Steuerkraft erzeugt wird, hängt davon ab, ob der Massenmittelpunkt der Masse 1 von links nach rechts oder von rechts nach links in der vertikalen Ebene durch die Welle 2 in dem Augenblick läuft, wenn die vordere Bodenwalze "leicht" statt "schwer" ist. Somit ist in dem besonderen Fall, in welchem die Drehzahl der Masse 1 auf die Schlagschwingung der vorderen Bodenwalze R^ abgestimmt ist, die Steuerung nur eine Phaseneinstellung ohne Rücksicht auf die eigentliche Drehrichtung der Masse 1.

Um die bereits diskutierten Steuereffekte zu verbessern,kann die Ausführungsform nach Fig. 1 mit einer zweiten Welle 3 versehen v/erden, die mit der Welle 2 koaxial sein kann, aber nicht koaxial zu sein braucht und die mit einer weiteren exzentrisch'montierten Masse oder Unwuchtsmasse 4 versehen ist. Die Welle 3 wird entgegengesetzt zur Welle 2 in Umlauf gesetzt, wenn die beiden Wellen eine hinter der anderen angesehen werden. Die Masse 4 wirkt in ähnlicher Weise,wie bereits im Zusammenhang mit der Masse 1 beschrieben und verstärkt den Effekt der letzteren dadurch, daß ein Drehmoment um eine vertikale Achse erzeugt wird, die durch die Walze zwischen den Bodenwalzen R^ und Rp verläuft, welches erlaubt, die Walze um engere Kurven zu steuern als es der Fall ist, wenn man nur die Masse 1 verx^endet.

Unter geeigneten Bedingungen führt unter Verwendung der beiden Massen 1 und 4 dies dazu, daß die vordere Bodenwalze eine Steuerkraft in Richtung des Pfeiles A erfährt, während die hintere Bodenwalze eine Kraft erfährt, die sie in Richtung des Pfeiles B bewegt. Eine Änderung der Drehrichtungen der beiden Massen (oder im oben diskutierten Spezialfall eine Änderung der Phasenbeziehung) führt zu einer Steuerung der Kräfte in entgegengesetzten Richtungen.

Eine abgeänderte Ausführungsform einer Vibrationswalze ist in Fig. 2 wiedergegeben. Diese Ausführungsform ist ähnlich derjenigen, die in dem Hauptpatent beschrieben ist. Zwei Paare von

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Unvnjchtmassen 8, 10 und 7, 9 sind in Fig. 2 erkennbar, wobei die beiden Massen 7, 8 auf einer Welle 5 und die anderen beiden Massen 9, 10 auf einer parallel dazu verlaufenden, jedoch im entgegengesetzten Sinn umlaufenden Welle 6 umlaufen. Alternativ dazu können die gegenläufigen Wellen auch koaxial montiert werden, wie man es bei 5A bzw. 6A in Fig. 3 erkennt, wo die Massenpaare als 8A, 10A und 7A, 9A wiedergegeben sind. Im Falle der Ausführungsformen nach Fig. 2 oder Fig. 3 können die Uromchtmassen leicht die gewünschten Steuerkräfte und die gesamten Schlag- oder Vibrationskräfte der Walze erzeigen. Um eine Unterstützung der Steuerung zu erhalten, kann man die Erzeugung von Schwingkräfte einer Masse (beisOielsweise 10 oder 1OA) oder einer !Tasse und der am abrewendeten Ende der anderen Welle sitzenden Hasse (beispielsvreise 10 und 7 oder 1OA oder 7A) unterdrücken oder reduzieren.

Die Unterdrückung oder Reduktion der Schwingkraft von einer unlaufenden Unwuchtmasse kann man auf verschiedene Weise erhalten. Beispielsweise kann die Masse vorübergehend zum Stillstand gebracht werden. Dieses System hat jedoch den Nachteil, daß diese Masse am Ende des Steuervorgangs wieder anlaufen muß,und zwar synchron mit den verbleibenden Massen der Walze Eine andere Methode besteht darin, die Exzentrizität einer oder mehrerer Massen entweder teilweise zu reduzieren oder ganz auf Null zu stellen.·

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Reduktion in der Exzentrizität zu erreichen, von denen eine in Fig. 4 wiedergegeben ist, gemäß der eine Masse 11 über Lenker 12 und 13 an einer festen Nabe 14 und einer gleitenden Nabe 15 auf einer Welle 16 montiert ist. Durch das Verschieben der gleitenden Nabe 15 axial längs der Welle 16 läßt sich die Exzentrizität der Masse deutlich regeln.

Soll die Steuerung erreicht werden durch Reduzierung der Exzentrizität der Massen 7 und 10 nach Fig. 2, gemäß der die Massen 7 und 10 die gesamte Schlagvibration erzeugen, dann wird auch die im Vibrationssystem absorbierte Kraft reduziert

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und es wird weniger wirksame Vibrationsschlagkraft erzeugt. Infolgedessen ist es möglich, das System nach Fig. 4 so anzu-Oassen, daß die Exzentrizität einer Masse an einem Ende einer ¥elle vergrößert wird, während die Exzentrizität der Masse am anderen Ende der Welle reduziert v/ird. Fig. 5 gibt ein Beispiel dafür, wie dies durchgeführt werden kann. In diesem Falle nimmt, wenn die Nabe 15 in Richtung der festen Nabe 14 bewegt v/ird, die Exzentrizität" der Masse 11 zu und diejenige der Masse 18 ab. Wenn zwei der Massen, beispielsweise 7 und 10 auf Null-Exzentrizität reduziert sind, dann nimmt die Exzentrizität der Massen 8 und 9 zu, wodurch noch die voll verfügbare Leistung absorbiert v/ird.

Es können auch noch weitere alternative Anordnungen ztim Einsatz kommen. So braucht beispielsweise die Drehachse der Unwuchtmasse oder Unwuchtmassen nicht senkrecht zu den Achsen der Bodenrollen zu stehen, wie es in den Fig. 1 bis 3 angedeutet ist. Fig. 6 zeigt beispielsweise eine Walze mit Wellen 19 und 20, auf denen Unwuchtmassen 21 bzw. 22 montiert sind, wobei die Achsen der Wellen parallel zu denjenigen der Bodenwalzen verlaufen. Die Wirkung der Drehung der Unwuchtmassen 21 und 22 erzeugt Kreisbewegungen in jeder Seite der Walze in entsprechend entgegengesetzten Richtungen. Wenn die Wellen 19 und 20 in den in Fig. 6 wiedergegebenen Richtungen umlaufen, dann wird eine Bewegung in den Seiten der Walze induziert, wie es durch die Pfeile P, Q angedeutet ist, so daß sich eine Drehbewegung um die Achse X-X ergibt.

Fig. 7 zeigt in Draufsicht zwei Bodenwalzen R^ und Rp. Die vorderen bzw. hinteren Enden dieser beiden Bodenwalzen sind in Fig. 7 durch den großen Buchstaben "A" angedeutet. Vom Rahmen der Walze erstreckt sich nach oben, typisch in einer Lage koaxial mit der vertikalen Mittellinie der Walze, eine angetriebene Welle, die eine einzige Unwuchtmasse trägt. Die Unwuchtmasse ist gestrichelt bei 30 in Fig. 7 angedeutet. Die Unwuchtmasse v/ird synchron mit den Vibrationen der Walze in Umlauf versetzt und bewirkt eine allgemeine Orbital- oder Kreisbewegungen des Rahmens der Walze, v/ie es durch die vier Kreise angedeutet ist, die an jeder Ecke der Draufsicht in Fig. 7 eingezeichnet sind.

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Infolge dieser Orbital- oder Kreisbewegung bewegt sich die Walze aufeinanderfolgend in die Lagen BBBB, CCCC und DDDD. Nimmt man an, daß die vordere und hintere Bodenwalze mit der üblichen wechselseitigen Phasenverschiebung von 180 in Vibration versetzt v/erden, dann ergibt sich, daß, wenn die Phasenbeziehung zwischen den Orbital- und Schlagschwingungcn derart ist, daß in den Stellungen BBBB die vordere Bodenwalze R^ hart gegen den Boden gepreßt wird, während die hintere Bodenwalze Rp nur leicht auf den Boden liegt, die hintere Walze die Neigung hat, sich in Richtung des Pfeiles X zu bewegen, während die vordere Walze tatsächlich unbewegt bleibt, weil hier ein größerer Reibungswiderstand vorhanden ist. Kurz darauf wird die vordere Bodenwalze "leicht" und die hintere Bodenwalze "schwer" und sobald dies auftritt, wenn der Orbitaleffekt derart ist, daß die Walze sich in der Lage DDDD befindet, dann hat die vordere Bodenwalze die Neigung, sich in Richtung des Pfeiles Y zu bewegen. Verbindet man diese beiden Bewegungen miteinander, dann ergibt sich, daß durch Synchronisieren der Orbitalschwingung in Bezug auf die Schlagschwingung die Walze um die vertikale Achse steuerbar ist, auf der die Hasse 30 umläuft, und zwar im Uhrzeigersinn bzw. gegen den Uhrzeigersinn lediglich durch Andern der Phase der Unwuchtmasse 30 zu derjenigen der Kompakt- bzw. Schlagvibrationen. Somit gibt die Anordnung nach Fig. 7 eine einfache Steuerung unter Verwendung der einen Unwuchtmasse, wobei die Steuerung erfolgt durch Änderung der Phase der Unwuchtmasse 30 relativ zur Kqpakt- oder Schlagschwingung oder -vibration der Walze.

Es ist erkennbar, daß es eine sehr große Vielfalt von Möglichkeiten der Anordnung der vibrierenden Masse oder vibrierenden Massen gemäß der vorliegenden Erfindung gibt, so daß die beschriebene und dargestellten Ausführungsformen lediglich Ausführungsbeispiele sind.

Es kann irgendeine bequeme Steuereinrichtung für die Betätigung durch den Fahrer der Walze zur Anwendung kommen. Fig. 6 zeigt beispielsweise einen einzelnen Hebel 23, der eine Verlängerung des normalen Handgriffes der "falze bildet. Dieser Hebel ist nach

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links bzw» rechts aus einer Mittelsteilung verschwenkbar, die nit dem Handgriff fluchtet. Die Verbindung des Hebels 23 nit der Einrichtung zur Änderung der Drehung der Unwuchtmassen 21 und 22 igt so angeordnet, dai3 bei Bewegung des Hebels nach rechts die Walze nach rechts steuert und umgekehrt .

- Patentansprüche: -

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Claims

Patentansprüche

Vibrationswalze mit einem Rahmen, zwei oder mehreren, drehbar am Rahmen befestigten Bodenwalzen, wenigstens eine drehbar auf der Walze montierte Masse und mit Einrichtungen zum exzentrischen Drehen der oder jeder l-iasse zur übertragung von Drehs chv/ingungen auf wenigstens einem Teil der Walze, gekennzeichnet durch eine vom Fahrer betätigte Steuersinrichtung (22) zur Änderung der Wirkung der Drehung der oder jeder Hasse (1, 4, 7 bis 10, 7k bis 1OA, 21, 22, 30) die auf der Walze derart angeordnet ist, daß Änderungen ihrer Drehung die Ausbildung von Steuerkräften zur Folge haben, die den Rahmen um eine senkrechte Achse (X-X) drehen.

2. Walze nach Anspruch 1, bei der wenigstens eine exzentrisch montierte erste Ilasse zur Erzeugung von Kompakt- oder Schlags chv/ingungen an den Dodenwalzen verwendet ist, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine exzentrisch montierte zweite Masse, die um eine Achse(2, 3, 5, 6, 5A) senkrecht zur Achse der Bodenwalzen umläuft, vorgesehen ist, wobei die vom Fahrer betätigte Steuerung die Drehgeschwindigkeit der oder jeder zweiten Masse ändert.

3. Walze nach Anspruch 1, bei der wenigstens eine exzentrisch montierte erste Masse zur Übertragung von Kompakt- oder Schlagschwingungen auf die Bodenwalze verwendet ist, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine exzentrisch montierte zweite Masse, die um eine Achse senkrecht zur Achse der Bodenwalzen umläuft, vorgesehen ist, wobei die von dem Fahrer betätigte Steuerung die Exzentrizität der oder jeder zweiten Masse ändert.

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k. V.^ralze nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß eine einzelne zweite Hasse (30) drehbar um eine senkrechte Achse vorgesehen ist.

5. Walze nach Anspruch 1, bei der wenigstens eine exzentrisch montierte erste Masse zur übertragung von Kompakt- oder Schlagschwingungen auf die Bodenwalzen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß ein Satz von zwei exzentrisch montierten zweiten Massen (21, 22) vorgesehen ist, die um Achsen (19, 20) drehbar sind, welche parallel zu den Drehachsen der Bodenwalzen (IL· , Up) verlaufen.

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