DE2820026A1

DE2820026A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die frequenzsteuerung bzw. frequenzregelung der an einen untergrund angelegten vibrationen fuer ein verdichtungsgeraet und mit einer solchen vorrichtung ausgeruestetes verdichtungsgeraet

Info

Publication number: DE2820026A1
Application number: DE19782820026
Authority: DE
Inventors: Francois Degraeve; Michel Paramythioti
Original assignee: Albaret SA
Current assignee: Albaret SA
Priority date: 1977-05-09
Filing date: 1978-05-08
Publication date: 1978-11-16
Also published as: SE7805069A; FR2390546B1; US4330738A; GB1602252A; FR2390546A1; SE7805069L; SE443173B; JPS53139305A

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen das Verdichten eines Bodens bzw. Untergrundes mit einer Verdichtungsmaschine bzw. einem Verdichter, d.h. das örtliche Aufbringen von Vibrationen auf einen solchen Boden oder Untergrund mit Hilfe eines vibrierenden Elementes, mit dem ein solcher Verdichter zu diesem Zweck versehen ist, und betrifft insbesondere den Fall, in dem das vibrierende Element, bei dem es sich um eine Platte oder um eine Rolle bzw. Walze handelt, zur Vibrationserzeugung der Einwirkung einer sich drehenden Welle unterworfen ist, die mit einer Unwucht versehen ist.

Es ist allgemein bekannt, und Versuche bestätigen dies, daß ein gegebener Untergrund in einem gegebenen Zustand dann, wenn er vermittels eines vibrierenden Elementes, das zu diesem Zweck auf ihn einwirkt, Vibrationen unterworfen wird, in der Weise auf die ent sprechend en,ν on diesem Eleme± ausgehenden Beanspruchungen reagiert, daß sich die Amplitude der "Verschiebung,der die den Boden bildenden Materieteilchen aufgrund dieser Beanspruchungen unterworfen sind, in Abhängigkeit von der Frequenz dieser Beanspruchungen bzw. von der Erregungsfrequenz und in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften der Erregungsvorrichtung verändert, die in diesem Fall das vibrierende Element bildet.

In der Praxis durchläuft die Amplitude dieser Verschiebung ein Maximum bei einer vorgegebenen Erregungsfrequenz, die im allgemeinen als Resonanzfrequenz bezeichnet wird und vom Boden und insbesondere von dem diesen Boden kennzeichnenden Dämpfungskoeffizienten abhängt.

Untersuchungen zeigen im übrigen, daß die Verdichtungswirksamkeit eines Verdichters von der Erregungsfrequenz dieses Verdichters abhängt und daß es daher von Bedeutung ist, diese Erregungsfrequenz als Folge hiervon bezüglich der Resonanzfrequenz einzustellen.

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Weiterhin variiert die Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von den Böden und bei ein und demselben Boden in Abhängigkeit von seinem Verdichtungszustand.

Man sieht also, daß es zunächst schwierig ist, die Erregungsfrequenz eines Verdichters bezüglich der Resonanzfrequenz einzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, diese Schwierigkeiten zu überwinden; auch liegt ihr die Aufgabe zugrunde, eine Verdichtungsmaschine zu schaffen, die mit einer derartigen Vorrichtung ausgestattet ist.

Die Erfindung basiert auf der Feststellung, daß die Verdichtung eines Bodens, bei der die Eigenschaften von Vibrationen Verwendung finden, von allgemeinen Gesetzen beherrscht wird, denen die Wellenerscheinungen gehorchen, und daß neben dem bereits erwähnten Vorhandensein einer oder mehrerer Resonanzfrequenzen eine systematische Verschiebung bzw .Phasenverschiebung zwischen der Wirkung und ihrer Ursache auftritt, d.h. im vorliegenden Fall eine Biasenverschiebung zwischen der Vibrationsamplitude des Bodens und der Erregungskraft, die die Ursache für diese Vibrationen darstellt.

Weiterhin beruht die Erfindung auf der zusätzlichen Erkenntnis, daß ein direkter Zusammenhang zwischen einer solchen Amplitude bei einer gegebenen Frequenz und derPnasenverschiebung bei eben dieser Frequenz besteht.

Erfindungsgemäß wird dieser direkte Zusammenhang zwischen der Amplitude und derEhasenverschiebung ausgenützt, um diese Amplitude einzustellen, d.h. um in der Praxis die Erregungsfrequenz in Abhängigkeit von der Baasenverschiebung einzustellen, die in

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geeigneter Weise zu diesem Zweck gemessen bzw. bestimmt wird.

Für die Frequenzeinstellung bzw. Frequenzregelung der Vibrationen, die vermittels einer Verdichtungsmaschine mit einem der Einwirkung einer sich drehenden, mit einer Unwucht versehenen Welle unterworfenen Element an einen Boden bzw. Untergrund angelegt werden, wird erfindungsgemäß in einem gegebenen Zeitpunkt ein Signal aufgenommen, das mit den Vibrationen der aus dem Vibrationselement und dem durch dieses Vibrationselement bearbeiteten Boden gebildeten Vibrationsgesamtheit verbunden bzw. korreliert ist, wird weiterhin gleichzeitig in dem betrachteten Zeitpunkt ein Signal aufgenommen, das mit der Winkelstellung der Unwucht der drehbaren Welle um deren Achse korreliert ist, wobei diese Winkelstellung direkt in Beziehung zur Richtung der Erregungskraft steht, wird schließlich aus den beiden Meßergebnissen die Hiasenverschiebung zwischen den beiden betreffenden Signalen bestimmt und in Abhängigkeit von dieser Hiasenverschiebung die Drehgeschwindigkeit der die Unwucht tragenden Welle gesteuert bzw. geregelt.

Auch ist es in vorteilhafter Weise möglich, eine solche Frequenzsteuerung bzw. Frequenzregelung selbst dann durchzuführen, wenn man die spezielle Resonanzfrequenz des bearbeiteten Bodens nicht kennt und somit auf sehr einfache Weise die Verdichtungs-Wirksamkeit zu verbessern.

Die angestrebte Frequenzregelung bzw. Frequenzsteuerung kann erfindungsgemäß dadurch von Hand durchgeführt werden, daß man in Abhängigkeit von der Meßanzeige das Steuerorgan des Antriebsmotors für die die Unwucht tragende, sich drehende Welle betätigt.

In vorteilhafter Weise kann jedoch auch eine automatische Regelung erfolgen, wobei eine Regelschleife dieses Steuer-

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organ ausgehend von einem Korrekturglied betätigt, das einerseits ein mit der gemessenen Hiasenverschiebung verknüpftes Signal und andererseits ein Sollwertsignal empfängt und in der Lage ist, ein Fehlersignal zu erzeugen, das mit der Differenz zwischen diesen beiden Eingangssignalen verbunden ist und das somit das Steuerorgan steuern kann.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Figur 1 und Fig. 2 Diagramme, die sich auf die Verdichtung eines Bodens durch ein vibrierendes Element beziehen,

Figur 3 ■ einen Aufriß einer mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgerüsteten Verdichtungsmaschine, wobei bestimmte Teile weggebrochen sind,

Figur Jf in einem anderen Maßstab teils eine Querschnitt-Teilansicht längs der Linie IV-IV aus Fig. 3 und teils eine Seitenansicht dieser Verdichtungsmaschine,

Figur 5 mit noch größerem Maßstab einen Teil aus Fig. l+,

Figur 6 mit einem anderen Maßstab eine Schnittansieht

durch eines der die erfindungsgemäße Vorrichtung bildenden Elemente längs der Linie VI-VI aus

Fig. 3,

Figur 7 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 8 eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung für eine andere Ausführungsform einer solchen Vorrichtung, und

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Figur 9 ein detaillierteres Schema dieser Ausführungsform.

In dem Diagramm der Fig. 1 ist längs der Abszisse das Verhältnis r aufgetragen, das durch folgende Beziehung definiert ist:

wobei oj die Erregungsfrequenz eines Vibrationselementes bezüglich des durch dieses Vibrationselement bearbeiteten Bodens und uj eine Bezugs-Resonanzfrequenz sind.

Längs der Ordinate ist der Koeffizient K aufgetragen, mit dem die Amplitude der Vibrationen der aus dem betreffenden Vibrationselement und dem durch dieses Vibrationselement bearbeiteten Boden gebildeten Vibrationsgesamtheit bei einer gegebenen Erregungsfrequenz uj bezüglich einer theoretischen Bezugsamplitude multipliziert wird, die durch die speziellen Eigenschaften dieses Vibrationselementes definiert ist.

Die verschiedenen wiedergegebenen Kurven entsprechen Böden mit verschiedenen Dämpfungskoeffizienten s in der angegebenen Weise.

Die oben erwähnte Bezugs-Resonanzfrequenz uu>_n entspricht einem Boden mit der Dämpfung Null.

Für alle anderen Böden durchläuft die für den Amplituden-Multiplikationskoeffizienten K repräsentative Kurve ein Maximum bei einer bestimmten Resonanz-Erregungsfrequenz, die bezüglich der Bezugs-Resonanzfrequenz umso mehr nach rechts verschoben ist, je höher der Dämpfungskoeffizient des betrachteten Bodens ist.

In dem Diagramm der Fig. 2 ist längs der Abszisse das oben definierte Verhältnis r und längs der Ordinate die Phasenver-

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Schiebung 0 zwischen der Vibrationsamplitude der von dem betreffenden Vibrationselement und dem durch dieses Vibrationselement bearbeiteten Boden gebildeten Vibrationsgesamtheit einerseits und der Erregungskraft für diese Vibrationen, der das Vibrationselement unterworfen ist, andererseits aufgetragen.

Wie zuvor entsprechen die verschiedenen wiedergegebenen Kurven Böden mit unterschiedlichen Dämpfungskoeffizienten; sie laufen alle durch ein und denselben Punkt: unabhängig von der Beschaffenheit des Bodens ist dann, wenn die Erregungsfrequenz gleich der oben definierten Bezugs-Resonanzfrequenz tu ist, die Phasenverschiebung gleich 90°.

Aus einem Vergleich der beiden Diagramme der Fig. 1 und 2 ergibt sich, daß bei einer gegebenen Frequenz ein direkter Zusammenhang zwischen der Amplitude der Vibrationen der aus dem betreffenden Vibrationselement und dem durch dieses Vibrationselement bearbeiteten Boden gebildeten Vibrationsgesamtheit einerseits und der Blasenverschiebung zwischen diesen Vibrationen und der diese Vibrationen verursachenden Erregungskraft andererseits besteht.

Auf der Erkenntnis dieses Zusammenhangs beruht die Erfindung.

Fig. 3 zeigt als Beispiel eine Verdichtungsmaschine, auf die die Erfindung angewendet werden kann.

Eine solche Verdichtungsmaschine ist als solche allgemein bekannt und bildet an sich keinen Teil der Erfindung; sie wird daher im folgenden nur kurz beschrieben.

In der dargestellten Weise umfaßt diese Verdichtungsmaschine ein Chassis 10, das auf dem Boden einerseits über zwei miteinander gekoppelte Rollen 12, die in der im folgenden beschriebenen

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Weise die Vibrationserregungsorgane bilden, und andererseits über eine Lenkwalze 13 aufliegt.

Wie man insbesondere der Fig. 4 entnimmt, sind die Rollen 12 innerhalb eines Rahmens angeordnet, der von zwei seitlichen längsträgem 18 und einem mittleren Längsträger 19 gebildet ist, der zwischen den beiden Rollen angeordnet ist; dieser Rahmen ist mit dem Chassis 10 über Dämpfungselemente 8, beispielsweise Gummiblöcke verbunden, die zwischen den seitlichen Längsträgern und dem Chassis angeordnet sind.

Die Rollen 12 tragen den Rahmen über innere Zwischenwände I^ vermittels anderer Dämpfungselemente 20, die beispielsweise von Gummiblöcken gebildet werden; mit einer dieser Zwischenwände 14 ist durch ein Dämpfungselement 20 der Rotor eines Hydraulikmotors 9 verbunden, dessen Stator von der entsprechenden Längsstrebe 18 getragen ist und der somit für einen Antrieb der betreffenden Rolle 12 geeignet ist, während eine andere Zwischenwand I4 dieser Rolle vermittels eines anderen Dämpfungselementes 20 mit einem ringförmigen Lagerschild verbunden ist, der durch ein Lager 17 auf einem von der mittleren Längsstrebe 19 getragenen Ring zentriert ist.

Diese Längsstrebe 19 trägt auch einen Motor 11 auf dessen Abtriebswelle für jede Rolle 12 eine drehbare Welle 16 festgeklemmt ist, die zwischen zwei Lagern I5 den Antrieb einer Unwucht 21, d.h. einer exzentrisch angeordneten Masse sicherstellt.

Wie in den Fig. 3 und 4 schematisch dargestellt, ist der Motor 11 ein Hydraulikmotor, dessen Versorgung vermittels einer Leitung 23 durch eine von einem mechanischen Motor 22 angetriebenen Pumpe geschieht; zwei andere Pumpen, die von demselben Motor angetrieben werden, versorgen die Antriebsmotoren 9 der Rollen 12.

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Gemäß der Erfindung ist eine solche Verdichtungsmaschine mit einer Vorrichtung ausgestattet, die dazu dient, die Regelung bzw. Steuerung der Frequenz der Vibrationen zu ermöglichen, mit denen das Vibrationselement 12 dieser Maschine irgendeinen Boden bzw. Untergrund beaufschlagen kann.

In einer grundsätzlichen Weise umfaßt gemäß Fig. 7 diese Vorrichtung einen Vibrationsmeßwertgeber bzw. Vibrationsaufnehmer 25j der auf die Vibrationen der aus dem Vibrationselement 12 und dem durch dieses Vibrationselement bearbeiteten Boden gebildeten Vibrationseinheit anspricht und in der Lage ist, ein periodisches Vibrationssignal V abzugeben, das ein Abbild dieser Vibrationen ist, sowie einen Positionsaufnehmer bzw. Positionsmeßwertgeber 26, der auf die Winkelposition der Unwucht 21 der sich drehenden Welle 16 um die Achse dieser Welle herum anspricht und in der Lage ist, ein periodisches Positionssignal P abzugeben, das ein Abbild dieser Position darstellt, wobei dieses Signal in direkter Weise mit der Position bzw. der Pachtung der Erregungskraft der Vibrationen korreliert ist, sowie einen Phasenmesser 27 an den gleichzeitig das Vibrationssignal V und das Positionssignal P angelegt werden und der in der Lage ist, die Phasenverschiebung zwischen diesen beiden Signalen zu bestimmen.

In der Praxis sind zwischen dem Vibrations-Meßwertgeber 25 und demPüasenmesser 27 einerseits ein Verstärker 28 und andererseits eine Signalformungsvorrichtung 29 vorgesehen, während zwischen dem Positionsaufnehmer 26 und demselben Phasenmesser lediglich eine Signalformungs-Vorrichtung 30 vorgesehen ist.

Bei der in den Fig. 3, k und 6 wiedergegebenen Ausführungsform umfaßt der Vibrationsaufnehmer 25, der von dem Chassis 10 der Verdichtungsmaschine bzw. einem hieran nicht aufgehängten Element getragen ist, einen U-förmigen Magnetkreis J)Z₁ der beispielsweise unter einer Schutzhaube 33 angeordnet ist und,

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gegenüber den freien Enden der Schenkel 3h des Magnetkreises 32 einen aus magnetischem Material bestehenden Abschlußanker 35, der von dem Vibrationselement getragen ist, das hier von der Rolle 12 gebildet wird.

In der Praxis kann in der dargestellten Weise dieser Abschlußanker 35 direkt von dem äußeren Walzenmantel einer Rolle 12 gebildet sein, wobei der Vibrationsaufnehmer zu diesem Zweck gegenüber diesem Walzenmantel angeordnet ist.

Auch ist in der Praxis, wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, der mittlere Teil 36 des Magnetkreises 32 von einem Stapel von Weicheisenblechen gebildet, und die Schenkel 3h dieses Magnetkreises werden jeweils von einem Permanentmagneten gebildet.

Auf dem mittleren Teil 36 des Magnetkreises 32 ist eine Wicklung 37 angebracht und man greift an den Anschlüssen 38 dieser Wicklung das gesuchte Vibrationssignal V ab.

Tatsächlich verändert sich bei einem Verdichtungsvorgang der einen Luftspalt zwischen den Schenkeln 3k- des Magnetkreises 32 und dem Abschlußanker 35 bildende Abstand 1 periodisch, wie dies schematisch mit L in Fig. 6 dargestellt ist, und hieraus ergibt sich, daß an den Anschlüssen 38 der Spule 37 eine Potentialdifferenz auftritt, die zur Verschiebungsgeschwindigkeit des Abschlußankers 35 proportional ist.

In diesem Stadium handelt es sich also um ein Geschwindigkeitssignal.

Dieses Geschwindigkeitssignal kann unmittelbar verwendet werden, da es um einen konstanten Wert, nämlich um 90° gegen das theoretischerweise gewünschte Verschiebungssignal verschoben ist.

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Vorzugsweise wird jedoch das erhaltene Geschwindigkeitssignal integriert, um das gesuchte Verschiebungssignal zu erhalten, wodurch es möglich wird, den Einfluß von eventuell auftretenden hohen Störfrequenzen zu verringern.

Gleichzeitig ist bei dem wiedergegebenen Ausführungsbeispiel wie in Fig. 6 dargestellt der Positionsgeber bzw. Positionsaufnehmer 26 ein Annäherungsdetektor, bei dem als bewegliches Teil irgendeine drehfest mit der drehbaren Welle 16 verbundene Markierung Verwendung findet und der anspricht, wenn dieses Kennzeichen an ihm vorbeigeht.

Bei dem dargestellten Beispiel wird der Positionsgeber 26 vom Motor 11 getragen, der die drehbare Welle 16 einer Rolle 12 antreibt, und die bewegliche Markierung JfO ist ein von einem Flansch 2f 1 in axialer Richtung getragener Vorsprung, der mit der Welle 16 drehfest verbunden ist.

Es handelt sich dabei beispielsweise um eine der Befestigungsschrauben für das Antriebs-Kardangelenk der Welle 16.

Der Aufbau eines Annäherungsschalters, der somit in dem wiedergegebenen Ausführungsbeispiel den Positionsgeber 26 bildet, ist als solcher allgemein bekannt und wird, da er keinen Teil der Erfindung bildet, hier nicht im einzelnen beschrieben.

Es genügt zu erwähnen, das dieser Positionsgeber 26, wie dies schematisch in Fig. 7 dargestellt ist, ein Signal P abgibt, das bei jedem Vorübergehen des beweglichen Elementes ZfO einen Scheitel bzw. eine Spitze aufweist.

Nachdem in den Einheiten 29 bzw. 30 das Vibrationssignal V und das Positionssignal P in eine passende Form gebracht wor-

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den sind, werden sie durch den Phasenmesser 27 analysiert.

Das hierbei erhaltene Ergebnis kann auf einfache Veise dargestellt werden, da der Phasenmesser 27 in an sich bekannter Weise eine für eine solche Darstellung geeignete, in der Figur nicht dargestellte Anzeigevorrichtung umfaßt.

Die Steuerung des Steuerorgans für den Antriebsmotor 22 in Abhängigkeit von der gemessenen bzw. festgestellten Phasenverschiebung erfolgt hierbei von Hand.

Bei einer anderen Ausführungsform (Fig. 8) umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung für eine automatische Steuerung des Steuerurgans eine Regelschleife 45, die das Steuerorgan 46 des Antriebsmotors 22 ausgehend von einem Korrekturglied 47 ansteuert, das einerseits vom Phasenmesser 27 ein von diesem Phasenmesser erzeugtes mit der Phasenverschiebung verknüpftes Signal erhält und an das andererseits ein Sollwertsignal angelegt ist, das zu diesem Zweck an einer Schaltung 48 eingestellt ist bzw. von dieser Schaltung abgegeben wird; das Korrekturglied 47 ist dabei so ausgebildet, daß es ein Fehlersignal erzeugt, das mit der Differenz zwischen den beiden von., ihm empfangenen Signalen verknüpft ist.

Zwischen dem Korrekturglied 47 und dem Steuerorgan 46 ist vorzugsweise ein Umschalter 49 angeordnet, der es ermöglicht, entweder in der dargestellten Veise das Steuerorgan 46 ausgehend von einer Spannungsquelle 50 von Hand zu betätigen oder eine automatische Steuerung des Steuerorgans ausgehend vom Korrekturglied 47 durchzuführen.

Der Aufbau der diese Anordnung bildenden Schaltungselemente ist dem Fachmann im wesentlichen bekannt.

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Es ist daher ausreichend, im folgenden kurz einen solchen
Aufbau unter Bezugnahme auf das Schema in Fig. 9 zu beschreiben, in der die in Rede stehenden Elemente allgemein dieselben Bezugsseichen tragen, wie in den vorausgehenden Figuren.

Bei dieser Ausführungsform wird aus den oben erwähnten Gründen das Vibrationssignal V vor einer Verstärkung in der Schaltung 28 in der Schaltung 52 durch einen Operationsverstärker
integriert, der zu diesem Zweck als Integrator geschaltet ist.

Die Signalformungsschaltungen 29 und 30 sind einfache, als
Trigger geschaltete Operationsverstärker, die beim Null-Durchgang des von ihnen empfangenen Signals Impulse abgeben.

DerEbasenmesser 27 umfaßt im wesentlichen in dem wiedergegebenen Beispiel ein Flip-Flop 53, das ein Signal mit konstanter
Amplitude und einer zeitlichen Länge abgeben kann, die zur
linsenverschiebung zwischen den beiden von ihm empfangenen
Signalen proportional ist.

Bei dem wiedergegebenen Beispiel ist das die Einstellung eines Sollwertes für die gewünschte Blasenverschiebung ermöglichende
Schaltungselement Zf8 ein Potentiometer.

Die an diesem Potentiometer durch dessen Schleifer abgegriffene Bezugsspannung wird mit der vomBiasenmesser 27 abgegebenen
Spannung am Eingang eines Verstärkers^ kombiniert, der das Eingangselement des Korrekturgliedes ^7 bildet.

In dem wiedergegebenen Beispiel ist die Ausgangsspannung dieser Eingangsschaltung 3k ein Abbild des Unterschiedes zwischen der erfaßten Ebasenlage und der Sollphasenlage und -wird einerseits in der Schaltung 33 verstärkt und andererseits in der
Schaltung 56 integriert; die sich aus dieser Verstärkung und

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dieser Integration ergebenden Signale werden hierauf am Eingang eines Ausgangsverstärkers 57 eventuell mit gewissen Gewichtungskoeffizienten summiert, um erforderlichenfalls die Stabilität der gesamten Anordnung sicherzustellen.

Das vom Ausgangsverstärker 57 abgegebene Signal gelangt in dem wiedergegebenen Beispiel zu einem Leistungsverstärker 58 bevor es bei entsprechender Stellung des Umschalters ^9 an das den Motor 22 steuernde Steuerorgan bzw. Stellglied if6 angelegt wird.

Handelt es sich um einen Hydraulikmotor, so kann dieses Stellorgan beispielsweise das Steuer-Servoventil für den von der zugeordneten hydraulischen Pumpe (nicht dargestellt) abgegebenen Durchsatz sein.

Es sind auch noch weitere Schaltungen vorgesehen, insbesondere eine Schaltung zur Versorgung mit geeigneten Spannungen für die oben beschriebene Schaltungsanordnung.

Im übrigen kann, wie dies in Fig. 8 schematisch dargestellt ist, eine Schaltung 60 vorgesehen werden, die als Detektor für einen eventuellen Frequenzfehler geeignet ist. Damit die Messung der zu bewirkenden !Bhasenver Schiebung einwandfrei ist, ist es tatsächlich erforderlich, daß die von den Meßwertgebern 25 bzw. 26 abgegebenen Vibrations- und Positionssignale V und P miteinander kohärent sind.

Die Schaltung 60, die zu diesem Zweck in der dargestellten Weise mit Anzeigevorrichtungen ausgerüstet sein kann, ermöglicht es, einen eventuellen Frequenzfehler anzuzeigen, damit man auf die Regelung bzw. Steuerung der Meßwertgeber 25 und 26 einwirken oder diese abschirmen bzw. abschalten kann.

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Eine solche Schaltung ist für die Erfindung nicht charakteristisch und wird daher im folgenden nicht im einzelnen beschrieben.

Erfindungsgemäß kann auch der Vibrationsmeßwertgeber von einem Beschleunigungsmesser gebildet werden.

Ebenso kann der Positionsmeßwertgeber von einem Geschwindigkeitsmeßwertgeber gebildet sein, dessen Rotor drehfest mit der Welle 16 verbunden ist; alternativ hierzu kann dann, wenn der Antrieb dieser Welle durch einen Hydraulikmotor erfolgt, der Positionsmeßwertgeber von einem Druckmeßwertgeber gebildet werden, der auf den Druck anspricht, welcher in irgendeinem vor dem Motor liegenden Punkt des diesen Motor versorgenden Hydraulikkreises herrscht.

Auch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur dann verwendet werden, wenn das Vibrationselement eine Rolle bzw. Walze ist, sondern auch dann, wenn es sich hierbei beispielsweise um eine Platte handelt.

Gemäß einer anderen Variante kann der Positionsmeßwertgeber 26 ein Annäherungsschalter sein, der einen ähnlichen Aufbau wie der unter Bezugnahme auf die Fig. 6 beschriebene Vibrations-Meßwertgeber 25 besitzt. In diesem Fall ist der bewegliche Anker beispielsweise eine exzentrische Scheibe, die fest mit dem JlanschZfi verbunden ist. Das somit erhaltene Signal ist sinusförmig und stellt ein Abbild der Winkelposition der Unwucht dar.

Diese Variante besitzt den Vorteil, daß die beiden Signale, nämlich das Positionssignal und das Vibrationssignal dieselbe Beschaffenheit besitzen und somit in derselben Weise weiterverarbeitet werden können. Insbesondere kann die Schaltung 52

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aus Fig. 9) die ein Integrator ist, in diesem lall durch, ein sehr leistungsfähiges Euter ersetzt werden, das irgendwelche Störungen noch besser eliminiert als eine Integration. Wenn dann die Verarbeitungskette für das vom Meßwertgeber 26 gelieferte Signal dasselbe Filter umfaßt, sind die auf der Filterung beruhenden Phasenverschiebungen für beide Signale dieselben; hieraus ergibt sich durch Vergleich dieser beiden Signale im Phasenmesser 27 ein Wert, der der gesuchten wirklichen Phasenverschiebung gleich ist.

Es handelt sich also um die Frequenzregelung bzw. Frequenzeinstellung von Vibrationen, die durch einen Verdichter mit einem der Wirkung einer drehbaren, mit einer Unwucht versehenen Welle unterworfenen Vibrationselement an irgendeinen Untergrund angelegt werden. Gemäß der Erfindung wird ein Signal V gewonnen, das mit den Vibrationen der von dem Vibrationselement und dem durch dieses Vibrationselement bearbeiteten Boden gebildeten Vlbrationseinheit verknüpft ist, wird weiterhin gleichzeitig ein Signal P gewonnen, das mit der Winkelposition der Unwucht der sich drehenden Welle um die Achse dieser Welle herum verbunden ist und wird schließlich beispielsweise mit Hilfe eines Phasenmessers 27 die Phasenverschiebung zwischen den Signalen V und P aus diesen beiden Meßergebnissen abgeleitet, um in Abhängigkeit hiervon die Rotationsgeschwindigkeit dieser Welle zu steuern bzw. zu regeln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich für die Verdichtung beliebiger Böden bzw. beliebiger Untergründe verwenden.

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Claims

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

Albaret S.A. München, den 8. Mai 1978

60290 Rantigny/Frankreich P/2/Co-A 3168

Verfahren und Vorrichtung

für die Frequenzsteuerung bzw. Frequenzregelung der an einen Untergrund angelegten Vibrationen für ein Verdichtungsgerät und mit einer solchen Vorrichtung ausgerüstetes

Verdichtungsgerät

Patentansprüche:

Γ 1J Verfahren zur Frequenzeinstellung bzw. Frequenzregelung der Vibrationen, die vermittels einer Verdichtungsmaschine mit einem der Einwirkung einer sich drehenden, mit einer Unwucht versehenen Welle unterworfenen Element an einen Boden bzw. Untergrund angelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man zu einem gegebenen Zeitpunkt ein Signal aufnimmt, das mit den Vibrationen der aus dem Vibrationselement und dem durch dieses Vibrationselement bearbeiteten Boden gebildeten Vibrationsgesamtheit verbunden bzw. verknüpft ist, daß weiterhin gleichzeitig in dem betrachteten Zeitpunkt ein Signal aufgenommen wird, das mit der Winkelstellung der Unwucht der drehbaren Welle um deren Achse verknüpft ist, wobei diese Winkelstellung direkt in Beziehung zur Position der Erregungskraft steht, daß ferner aus den beiden Meßergebnissen die Phasenverschiebung zwischen den beiden betreffenden Signalen bestimmt und in Abhängigkeit von dieser Phasenverschiebung die Drehgeschwindigkeit der die Unwucht tragenden Welle gesteuert bzw. geregelt wird.

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DR. C. MANITZ · DIPL.-INC. M. FINSTERWALD DiPL.-INC. W. G R A M K O W ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN

MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATT) MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270

TE!.. (089) 22 42 11. TELEX 0S-29672PATMF SEELBERCSTR. 23/25. TEL. (0711)56 72 61 POSTSCHECK: MÖNCHEN 77062-805

ORIGINAL IN

2. Vorrichtung zur Frequenzeinstellung bzw. Frequenzregelung der Vibrationen, die vermittels einer Verdichtungsmaschine mit einem der Einwirkung einer sich drehenden, mit einer Unwucht versehenen Welle unterworfenen Element an einen Boden bzw. Untergrund angelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Vibrationsaufnehmer bzw. Vibrationsmeßwertgeber umfaßt, der auf die Vibrationen der aus dem Vibrationselement und dem durch dieses Vibrationselement bearbeiteten Boden gebildeten Vibrationsgesamtheit anspricht und ein periodisches Vibrationssignal abgeben kann, das ein Abbild dieser Vibrationen darstellt, sowie einen Positionsmeßwertgeber, der auf die Winkelposition der Unwucht der drehbaren Welle um die Achse dieser Welle herum anspricht und ein periodisches Positionssignal abgeben kann, das ein Abbild dieser Position darstellt, sowie einen Phasenmesser,^an den gleichzeitig das Vibrationssignal und das Positionssignal angelegt werden und der Phasenverschiebung zwischen diesen beiden Signalen be~ .stimmen bzw- ermitteln kann.

3- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrationsaufnehmer einen von einem an der Verdichtungsmaschine nicht aufgehängten Organ getragenen U-fö'rmigen Magnetkreis umfaßt, auf dessen mittleren Teil eine Spule gewickelten ist, und einen von dem Vibrationselement dieser Maschine gegenüber den freien Enden der Schenkel des Magnetkreises getragenen Anker aus magnetischem Material, wobei das von diesem Meßwertgeber erzeugte Signal an den Anschlüssen der Wicklung abgenommen wird.

if. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Teil des Magnetkreises des Vibrationsmeßwertgebers von einem Stapel aus Weicheisenblechen gebildet ist und daß die Schenkel des Magnetkreises jeweils von einem Permanentmagneten gebildet sind.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder l+, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Integrator umfaßt, der das von dem Vibrationsmeßwertgeber abgegebene Vibrationssignal integrieren kann, bevor es an denHiasenmesser angelegt wird,

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrationsmeßwertgeber ein Beschleunigungsmesser ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionsmeßwertgeber entweder ein auf das Vorübergehen irgendeines mit der Rotation der die Unwucht tragenden Welle verbundenen Abtastelementes empfindlicher Annäherungsschalter oder ein Geschwindigkeitsmeßwertgeber ist, dessen Rotor drehfest mit dieser Welle verbunden ist, oder daß es sich in dem Fall, in dem der Antrieb dieser Welle mit einem Hydraulikmotor bewerkstelligt wird, um einen Druckmeßwertgeber handelt, der auf den Druck anspricht, welcher an irgendeinem in Strömungsrichtung vor dem Motor' liegenden Punkt des diesen Motor versorgenden Hydraulikkreises herrscht.

8. Vorrichtung nach den Ansprüche 3 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß der als Annäherungsmeßwertgeber ausgebildete Positionsmeßwertgeber einen entsprechenden Aufbau wie der Vibrationsmeßwertgeber besitzt, wobei sein Annäherungselement eine exzentrische mit der Drehung der die Unwucht tragenden Welle verbundene Scheibe ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Steuerung des Stellorgans für den Antriebsmotor der die Unwucht tragenden, sich drehenden Welle eine Regelschleife vorgesehen ist, die dieses Stellglied ausgehend von einem Korrekturglied ansteuert, das einerseits vomEbasenmesser ein Signal empfängt, das mit der von diesemHiasenmesser festgestelltenPhasenverschiebung

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_ Zj. _

verknüpft ist, und das andererseits ein Sollwertsignal empfängt und das in der Lage ist, ein Fehlersignal zu erzeugen, das mit der Differenz zwischen den beiden von ihm empfangenen Signalen verknüpft ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Korrekturglied erzeugte Fehlersignal zu dem durch seine Integration entstandenen Signal und/oder zu wenigstens einem Gewichtungskoeffizienten addiert wird, bevor es zum Stellorgan des Antriebsmotors für die sich drehende, die Unwucht tragende Welle weitergeleitet wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schaltung zur Erkennung eines Frequenzfehlers umfaßt, die an ihren Eingängen das an den Phasenmesser angelegte Vibrationssignal und Positionssignal empfängt.

12. Verdichtungsmaschine mit einem Vibrationselement, beispielsweise mit einer Rolle bzw. Walze oder Platte, das der Wirkung einer sich drehenden, mit einer Unwucht bestückten Welle unterworfen ist, dadurch gekennz eichnet, daß sie für die Frequenzeinstellung bzw. Frequenzregelung der an irgendeinen Untergrund durch das Vibrationselement angelegten Vibrationen mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10 ausgestattet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie für eine manuelle Steuerung des Stellgliedes des Antriebsmotors für die drehbare, die Unwucht tragende Welle eine Anzeigevorrichtung umfaßt, die dazu dient, die durch den Phasenmesser bestimmte Phasenverschiebung anzuzeigen.

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