DE2706053A1

DE2706053A1 - Elektromotorisch angetriebener unwuchtvibrator

Info

Publication number: DE2706053A1
Application number: DE19772706053
Authority: DE
Inventors: Philipp Uebel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-02-12
Filing date: 1977-02-12
Publication date: 1978-08-17
Also published as: FR2380079A1; US4199264A; CH616091A5

Description

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Robert Bosch GmbH 28.1.1977

7000 Stuttgart 1

Elektromotorisch angetriebener Unwuchtvibrator

Die Erfindung betrifft einen Unwuchtvibrator mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse einseitig exzentrisch zur Gehäuseachse gelagerten Elektromotor, der ein gegen Drehbewegungen relativ zum Gehäuse gesichertes, den Stator aufnehmendes Motorgehäuse und eine im Motorgehäuse gelagerte, den Rotor tragende Motorwelle aufweist, deren eines Wellenende im Gehäuse derart geführt ist, daß es bei Rotation der Welle die Vibratorgehauseachse umkreist, also eine kreisende Bewegung um diese Achse ausführt.

In einem bekannten Vibrator dieser Art ist neben dem exzentrisch gelagerten Motorwellenende auch das andere Wellenende über das Lagerschild des Gehäuses hinausgeführt und in einem koaxial zur Vibratorgehauseachse fest ange-

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ordneten Pendellager im Vibratorgehäuse gelagert. Zwischen der inneren Oberfläche des Vibratorgehauses und der äußeren Oberfläche des Motorgehäuses sind Ringflansche aus elastischem Material angeordnet, mittels derer das Motorgehäuse sich gegen das Vibratorgehäuse abstützt und gegen Drehbewegungen relativ zum Vibratorgehäuse gesichert ist. Das Vibratorgehäuse weist in seinem Mantel einen Durchbruch auf, durch welche die elektrischen Zuleitungen für die Statorwicklungen des Elektromotors geführt sind.

Wird nunmehr der Elektromotor an ein Wechselspannungs- oder Drehstromnetz mit einer Frequenz von 50 Hz oder mehr gelegt, so wird infolge der Rotation der Motorwelle der Motor eine konische Pendelbewegung ausführen, die durch die Führung des Motorwellenendes im Vibratorgehauses festgelegt ist. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Art der Kabelzuführung für den Stator werden auch diese Kabel mit dem Motorgehäuse schwingen. Da diese Kabel außerhalb des Vibratorgehauses starr mit dem Versorgungsnetz verbunden sind, werden durch die Schwingungen des Motorgehäuses und damit der Kabel diese ständig hin- und hergebogen. Diese Biegebewegungen und die zusätzlichen auf die Kabel übertragenen Vibrationen des Motors bedeuten für die Kabel starke mechanische Belastungen, die nach kurzer Zeit zu Kabelbrüchen führen. Außerdem können wegen dieser Art der Kabelzuführung solchermaßen aufgebaute Unwuchtvibratoren nur als sogenannte Außenrüttler verwendet werden, nicht aber als Innenrüttler, die unmittelbar in das Verdichtungsgut eingebracht werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Vibrator der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine Kabelführung möglich ist, die einerseits nahezu jagliche Biegebewegung und Schwingung der Stromzuführkabel des Stators vermeidet und damit deren Lebensdauer wesentlich erhöht und die es andererseits erlaubt, den Vibrator sowohl wie bisher als Außenrüttler aber auch als Innenrüttler auszuführen.

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Diese Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß das Motorgehäuse an seiner dem im Vibratorgehäuse geführten Wellenende gegenüberliegenden Seite mittels einer koaxial zur Vibratorgehäuseachse angeordneten, Schwenkbewegungen nach allen Richtungen gestattenden Gelenkverbindung im Vibratorgehäuse gehalten ist.

Durch diese gelenkige Befestigung des Motorgehäuses - und nicht, wie bisher, der rotierenden Motorwelle - im Vibratorgehäuse wird zwischen Elektromotor und Vibratorgehäuse ein ruhender Punkt geschaffen. Werden nun die Stromzuleitungen durch diesen Punkt hindurch von dem schwingenden Motorgehäuse in das ruhende Vibratorgehäuse überführt, so erfahren bei den Pendelbewegungen des Motors die Zuleitungen an keiner Stelle die zur Materialermüdung führenden ständigen Biegungen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird eine solche Gelenkverbindung vorteilhaft durch ein Pendellager erzielt. Sie kann aber nach weiteren Ausführungsformen der Erfindung auch als Gelenklager, Kupplung, insbesondere Zahnkupplung, oder als Gummi-Ringelement ausgebildet sein.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Pendellager im Vibratorgehäuse koaxial zur Vibratorgehäuseachse angeordnet ist und das Motorgehäuse an seiner dem im Vibratorgehäuse geführten Wellenende gegenüberliegenden Stirnseite einen zur Motorgehäuseachse koaxialen Lagerzapfen trägt, der im Pendellager aufgenommen ist.

In einer Variante hierzu kann das Pendellager am Motorgehäuse koaxial zur Motorgehäuseachse angeordnet sein und das Vibratorgehäuse an der einen Stirnseite einen ins Innere gerichteten,zur Vibratorgehäuseachse koaxialen Lagerzapfen tragen, der im Pendellager aufgenommen ist.

Anstelle des Pendellagers kann in beiden vorstehend beschriebenen Varianten auch ein Gelenklager verwendet werden.

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Die elektrischen Zuleitungen für den Stator sind im oder in unmittelbarer Nähe des auf der Vibratorgehäuseachse liegenden ruhenden Pendelpunktes des Motorgehäuses vom Motorgehäuse in das Vibratorgehäuse überführt, wozu der Zapfen des Motorgehäuses bzw. in der zweiten Variante der Lagerzapfen des Vibratorgehäuses eine Axialbohrung aufweist, durch welche die elektrischen Statorzuleitungen vom oder von nahe des Pendelpunktes aus axial in das Vibratorgehäuse geführt sind.

Zur Sicherung des Motorgehäuses gegen Drehbewegung relativ zum Vibratorgehäuse tragen der Lagerzapfen des Motorgehäuses bzw. in der zweiten Variante der Lagerzapfen des Vibratorgehäuses einen radial über ihren Umfang vorstehenden Stift, der in eine Ausnehmung im Vibratorgehäuse bzw. in den die Stirnseite des Motors abschließenden Schild eingreift. Bei Verwendung einer Zahnkupplung oder eines Gummiringelementes als Gelenkverbindung anstelle eines Pendel- oder Gelenklagers nehmen die Zähne der Kupplung bzw. der Gummi des Ringelementes die Verdrehkräfteauf, so daß eine solche Verdrehsicherung überflüssig ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das im Vibratorgehäuse geführte Wellenende an einem Wellenstummel oder Exzenterzapfen exzentrische befestigt, wobei der WeIlenstummel von einem im Vibratorgehäuse koaxial zu der Vibratorgehäuseachse angeordneten festen Lager aufgenommen ist. Diese konstruktive Ausführung eignet sich besonders für Vibratoren, die mit sehr hohen Frequenzen betrieben werden und daher sehr hochfrequent schwingen.

Eine Konstruktionsvariante in der Ausbildung des im Vibratorgehäuse geführten Wellenendes zeichnet sich dadurch aus, daß letzteres eine stirnseitige konische Bohrung aufweist und daß das Vibratorgehäuse einen nach innen gerichteten koaxialen Abrollzapfen trägt, dessen konisch abnehmendes Zapfenende in die Wellenbohrung hineinragt, die einen wesentlich größeren Durchmesser als der Zapfen aufweist. Durch axiale Verschiebbarkeit des Zapfens relativ zu der Bohrung im Wellenende wird der Vorteil erzielt, in größerem Umfang die Schwingungszahl und die Unwuchtkräfte des Vibrators den entsprechenden Erfordernissen leicht und schnell anzupassen.

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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt eines als Innenrüttler ausgebildeten Unwuchtvibrators.

Fig. 2 eine konstruktive Variante des Innenrüttlers in Fig.1 und

Fig. 3 einen axialen Längsschnitt eines als Außenrüttler ausgebildeten Vibrators.

Der Unwuchtvibrator oder Innenrüttler in Fig. 1 und 2 hat ein Vibratorgehäuse 1, bestehend aus einem zylindrischen Mantel 2, der stirnseitig abgedeckt ist, und zwar auf der einen Seite durch die sogenannte Rüttlerspitze 3 und auf der anderen Seite durch ein Abschlußstück 4, an welchem der Rüttler in das Verdichtungsgut hineinragend aufgehängt ist. Das Abschlußstück 4 weist eine durchgehende Axialbohrung 5 und an seiner am Mantel 2 anliegenden Stirnseite eine Einsenkung 6 auf. In der Rüttlerspitze 3 gem. Fig. 1 ist in der am Mantel 2 anliegenden Stirnseite eine sich zur Spitze hin kegelförmig erweiternde Bohrung 7 vorgesehen, während die Rüttlerspitze 3 in Fig. 2 an der gleichen Stelle ein festes, koaxial zur Gehäuseachse 24 des Vibrators ausgerichtetes Lager 8 trägt.

Der im Gehäuse 1 pendelartig aufgehängte Elektromotor hat ein zylindrisches Motorgehäuse 9, in welchem stirnseitig je ein Kugellager 10 und 11 zur koaxialen Lagerung der Motorwelle 12 angeordnet ist. Die Motorwelle 12 trägt einen drehfest mit ihr verbundenen Rotor, wobei in den Figuren der vereinfachten Darstellung wegen Rotor und Motorwelle einstückig mit gleichen Durchmessern dargestellt worden sind. Der Rotor dreht sich mit Luftspaltabstand in einem Wechselstrom- bzw. Drehstromwicklungen 13 tragenden Stator 14, der drehfest im Motorgehäuse 9 gehalten ist.

Das Motorgehäuse 9 ist an seiner dem Abschlußstück 4 des Vibratorgehäuses 1 zugewandten Seite mit einem Ringflansch abgedeckt, der einen zur Motorgehäuseachse 25 koaxial angeordneten Hohlzapfen 15 trägt. Dieser Hohlzapfen ist in einem Pendellager 16 gehalten, das unmittelbar vor der Einsenkung 6 des Abschlußstückes 4 im Vibratorgehäuse 1 koaxial

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zur Vibratorgehäuseachse 24 feststehend angeordnet ist. Am in die Ausnehmung 6 hineinragenden Ende des Zapfens 15 ist ein radial über die Oberfläche vorstehender Stift 17 angeordnet, der in eine Ausnehmung 18 im Verschlußstück 4 eingreift und dadurch das Motorgehäuse 9 gegen eine Drehbewegung relativ zum Vibratorgehäuse 1 sichert. Der Stift 18 ist zweckmäßigerweise Teil eines Einsatzstückes 19, das in die freie Stirnseite des Hohlzapfens 15 eingesetzt und gegen Drehung gesichert wird. Das Einsatzstück 19 weist eine Axialbohrung zum Durchtritt der stromführenden Kabel 20 für den Stator auf.

In Fig. 1 ist auf dem der Rüttlerspitze 3 zugewandten Ende der Motorwelle 12 ein Führungszapfen 21 drehfest auf die Motorwelle aufgesetzt. Der Führungszapfen 21 greift mit einem konischen Teil in die konische Bohrung 7 der Rüttlerspitze 3 ein. Der Grundkreisdurchmesser des Zapfenkonus ist kleiner gewählt als der Grundkreis des Bohrungskonus. Das Verhältnis zwischen dem Grundkreisdurchmesser von Zapfen- und Bohrungskonus bestimmt die übersetzung zwischen Motordrehzahl und Pendelbewegung und damit die Schwingungsfrequenz des Rüttlers. Die Spitzen der konischen Oberflächen von Bohrung 7 und Führungszapfen 21 liegen im Zentrum des Pendellagers 16, und zwar in dem auf der Vibratorgehäuseachse 24 liegenden Pendelpunkt 22. Dieser Pendelpunkt ist der einzige ruhende Punkt des Motors während dessen Pendelbewegungen.

In Fig. 2 hingegen ist in dem Rollenlager 8 der Rüttlerspitze 3 ein Exzenterzapfen 23 gelagert, in dem das der Rüttlerspitze zugewandte Ende der Motorwelle 12 exzentrisch starr befestigt ist.

In Fig. 1 und 2 sind die Kabel 20 für die Stromzuführung des Stators 14 so gelegt, daß sie zunächst am Motorgehäuse 9 befestigt werden und unmittelbar, das heißt so nahe wie möglich, am Pendelpunkt 22 in das Innere des Hohlzapfens 15 eintreten und den Hohlzapfen in axialer Richtung verlassen.

Wird nunmehr der Motor an ein Wechsel- bzw. Drehstromspannungsnetz angeschlossen, so wird die Motorwelle 12 infolge

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ihrer exzentrischen Lagerung in der Rüttlerspitze 3 eine konische Bewegung um die Gehäuseachse ausführen, wodurch das Motor- und Vibratorgehäuselje nach Drehzahl der Motorwelle 12 in mehr oder weniger hochfrequente Schwingungen versetzt wird. Da die Kabel 20 für die Statorwicklung 13 durch den während diese Schwingungen einzig ruhenden Pendelpunkt 22 geführt sind, werden Biegungen der Kabel des Motors gänzlich vermieden oder zumindest auf ein völlig unbeachtliches Kaß reduziert.

Der in Figur 3 dargestellte Außenrüttler weist ebenfalls ein Gehäuse 31 atif, das vornehmlich als Traggestell ausgebildet ist und beispielsweise auf einer Rüttlerplatte aufgesetzt ist. In dem Traggestell sind stirnseitig koaxiale Zapfen angeordnet, wobei der in Figur 3 rechte Zapfen als hohler Lagerzapfen 33 und der in Figur 3 linke Zapfen

zum Motor hin als Abrollzapfen 34 mit einem sichl'konisch verjüngenden

34 Zapfenende ausgebildet ist. Der Abrollzapfen/ist mittels eines Gewindes 35 längs der Gehäuseachse 52 des Traggestells verstellbar. Der Motor weist wiederum ein zylindrisches Motorgehäuse 36 auf, das jeweils stirnseitig von einem Lagerschild abgeschlossen ist. Das in Figur 3 linke Lagerschild 37 hält drehfest ein Kugel- oder Walzenlager 38 zur Führung der Motorwelle 39,während das in Figur 3 rechte Lagerschild 40 auf der ins Motorinnere hin gerichteten Seite ein Kugellager 41 zur Führung der Motorwelle 39 und auf der anderen Seite ein Pendellager 42 trägt, das koaxial zur

innen

Motorgehäuseachse 53 feststehend angeordnet ist und'den Lagerzapfen 33 des Traggestelles 31 aufnimmt. Zur Sicherung des Motorgehäuses, gegen Drehbewegung relativ zum Traggestell ist ein Stift 43 in einer Radialbohrung des Lagerzapfens befestigt, der in eine Ausnehmung 44 im Lagerschild 40 eingreift. Üblicherweise ist wiederum an dem Motorgehäuse 36 der Stator 45 mit seinen Wicklungen 46 befestigt, während der nicht gesondert dargestellte Rotor wieder von der Motorwelle 39 drehfest getragen wird. Die in den beiden La-

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gern 38 und 41 im Motorgehäuse ''gelagerte Motorwelle 39 trägt an ihrem dem Abrollzapfen 34 des Traggestelles 31 zugewandten

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Wellenende einen drehfest mit ihr verbundenen hohlen Zapfen 47, der mit einer kegeligen Bohrung 48 versehen ist und den Abrollzapfen 34 umgreift. Der Grundkreis dieser Bohrung ist wesentlich größer als der Durchmesser des Abrollzapfens 34, im vorliegenden Beispiel etwa doppelt so groß, richtet sich aber nach der gewünschten Pendelbewegung des Motors. Durch Axialverschiebung des Abrollzapfens 34 kann dieser mehr oder weniger weit in die Bohrung 48 hineingeschoben und somit der Grundkreis der konischen Bewegung der Motorwelle 39 um die Gehäuseachse 52 des Vibrators geändert werden. Die elektrische Kabel 49 für die Stromzufuhr zu den Statorwicklungen 46 sind am Lagerschild 40 befestigt und werden unmittelbar vor dem Pendelpunkt 50 in das Innere des hohlen Lagerzapfens 33 überführt und von hier aus dem am Vibratorgehäuse befestigten Klemmkasten 51 zugeleitet. Im letzteren erfolgt der Anschluß an das Spannungsnetz.

Die Funktionsweise und Wirkung dieses Außenrüttlers ist die gleiche wie die des vorstehend beschriebenen Innenrüttlers, wobei auch hier wiederum die Kabel 49 für die Stromzuleitung der Statorwicklungen so geführt sind, daß sie während der Schwingungen des Motors keine nennenswerte Eigenbewegungen ausführen.

Die Erfindung ist nicht auf die beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So können auch beispielsweise einzelne beim Innen- bzw. Außenrüttler beschriebene konstruktive Merkmale ausgetauscht und jeweils beim Rüttler der anderen Gattung angewandt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Unwuchtvibrator mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse einseitig exzentrisch zur Gehäuseachse gelagerten Elektromotor, der ein gegen Drehbewegungen relativ zum Gehäuse gesichertes, den Stator aufnehmendes Motorgehäuse und eine im Motorgehäuse koaxial gelagerte, den Rotor tragende Motorwelle aufweist, deren eines Wellenende im Vibratorgehäuse derart geführt ist, daß es bei Rotation der Welle die Vibratorgehäuseachse umkreist, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse (9;36) mit seiner dem im Vibratorgehäuse (1; 31) geführten Wellenende gegenüberliegenden Seite mittels einer koaxial zur Vibratorgehäuseachse (24,-52) angeordneten, Schwenkbewegungen nach allen Richtungen gestattenden Gelenkverbindung (19,42) im Vibratorgehäuse gehalten ist.

2. Vibrator nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindung als Pendellager (16.42) ausgebildet ist.

3. Vibrator nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß das Pendellager (16) im Vibratorgehäuse (1) koaxial zur Vibratorgehäuseachse (24) angeordnet ist und das Motorgehäuse (9) an seiner dem im Vibratorgehäuse geführten Wellenende gegenüberliegenden Stirnseite einen zur Motorgehäuseachse (25) koaxialen Lagerzapfen (15) trägt, der im Pendellager aufgenommen ist.

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4. Vibrator nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß das Pendellager (42) am Motorgehäuse (36) koaxial zur Motorgehäuseachse (53) angeordnet ist und das Vibratorgehäuse (31) an der einen Stirnseite einen ins Innere gerichteten zur Vibratorgehäuseachse (52) koaxialen Lagerzapfen (33) trägt, der im Pendellager aufgenommen ist.

5. Vibrator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendellager (42) an der Außenseite eines das Motorgehäuse (36) stirnseitig abdeckenden Schilds (40) angeordnet ist, der an seiner Innenseite ein festes zur Motorgehäuseachse (53) koaxiales Lager (41) für die Motorwelle (39) trägt.

6. Vibrator nach einem der Ansprüche 2-5,dadurch gekennzeichnet, daß das Pendellager eine den Innenring gegen Drehung relativ zum Außenring sichernde Sperrvorrichtung aufweist.

7. Vibrator nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindung als Gelenklager, als Kupplung, vorzugsweise als Zahnkupplung, oder- als Gummi-Ringelement ausgebildet ist.

8. Vibrator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Zuleitungen (20;49) für die Statorwicklungen (13;46) im auf der Vibratorgehäuseachse (24;52) liegenden ruhenden Pendelpunkt (22;50) des Motorgehäuses (9;36) oder in unmittelbarer Nähe des Pendel-Punktes (22;50) vom Motorgehäuse in das Vibratorgehäuse (1;31) überführt sind.

9. Vibrator nach Anspruch 3 oder 4 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (15) des Motorgehäuses (9) bzw. der Lagerzapfen (33) des Vibratorgehäuses (31) eine Axialbohrung aufweisen und die elektrischen Zuleitungen (20;49) vom Pendelpunkt (22;50) aus oder von seiner Nähe aus axial durch die Bohrungen in das Vibratorgehäuse geführt sind.

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10. Vibrator nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (15) einen über seinen Umfang radial vorstehenden Stift (17) trägt, der in eine Ausnehmung (18) im Vibratorgehäuse (1) eingreift.

11. Vibrator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (33) einen über seinen Umfang radial hinausragenden Stift (43) trägt, der in eine Ausnehmung (44) des Schildes (40) eingreift.

12. Vibrator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im Vibratorgehäuse (1) geführte Motorwellenende als Konus ausgebildet ist, der in eine koaxiale konische Bohrung (7) größeren Grundkreisdurchmessers des Vibratorgehäuses eingreift.

13. Vibrator nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß das im Vibratorgehäuse (1) geführte Wellenende an einem Wellenstimmel (23) exzentrisch befestigt ist und daß der Wellenstummel von einem koaxial im Vibratorgehäuse gehaltenen Lager (8) aufgenommen ist.

14. Vibrator nach einem der Ansprüche 1-12,dadurch gekennzeichnet, daß das im Vibratorgehäuse (31) geführte Wellenende eine stirnseitige koaxiale Bohrung (48) aufweist und daß das Vibratorgehäuse einen nach innen gerichteten koaxialen Abrollzapfen (34) trägt, dessen konisch abnehmendes Zapfenende in die im Durchmesser größere Wellenbohrung (48) hineinragt.

15. Vibrator nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine axiale Verstellbarkeit des Abrollzapfens (34) derart, daß die Länge des in die Wellenbohrung (48) hineinragenden Zapfenendes veränderbar ist.

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