DE3806897A1 - Schwingungserreger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwingungserreger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Schwingungserreger dieser Art sind bekannt (DE-PS 29 09 204).

Bei den bekannten Schwingungserregern können zwar die Fre­ quenz der erregten Schwingung durch Ändern der Drehzahl des Antriebsmotors und die Richtung des Vektors der gerichteten Schwingung durch Verschieben des Stiftes bezüglich der Nabennut verändert werden, doch ist der m · r-Wert unverän­ dert vorgegeben. Häufig ist es erwünscht, nicht nur mit einer wählbaren, vorgegebenen Schwingungsfrequenz und einer wählbaren vorgegebenen Schwingungsrichtung zu arbeiten, sondern auch mit einem wenigstens zwischen zwei ver­ schiedenen Werten wählbaren vorbestimmten Schwingungshub des Verdichtungsorgans, das an den Schwingungserreger an­ geschlossen ist. Der Schwingungshub s hängt von der Masse M des Verdichtungsorgans und dem m · r-Wert des Schwingungs­ erregers nach der Beziehung

ab, worin m die schwingungswirksame Masse des Erregers und r der Abstand des Schwerpunktes dieser Masse von der Mit­ telachse der Unwuchtwelle sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungs­ erreger gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei dem auch der m · r-Wert zwischen einem vorbe­ stimmten Minimalwert und einem vorbestimmten Maximalwert verändert werden kann.

Die vorstehende Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungs­ teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Schwingungserreger liegen die frei drehbaren Unwuchtteile auf den beiden Unwuchtwellen je nach deren Antriebsrichtung entweder jeweils an dem einen oder an dem anderen Anschlag, und zwar von Unwuchtwelle zu Unwuchtwelle jeweils an für gleichen m · r-Wert der einzel­ nen Wellen einander entsprechenden Anschläge an, so daß sich für die eine Antriebsrichtung - bezogen auf die ge­ richtete Schwingung - ein maximaler resultierender m · r-Wert und für die andere Antriebsrichtung ein minimaler m · r-Wert ergibt, ohne daß dies auf die über die Stellung des Stiftes bezüglich der Nabennut gewählte Schwingungsrichtung einen Einfluß hätte.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungserreger gemäß Anspruch 1 so zu gestalten, daß der doppelwirkende Stellmotor mit möglichst geringem Raum­ bedarf in den Schwingungserreger integriert werden kann. Dies wird durch die im Kennzeichnungsteil des Patent­ spruchs 2 genannten Merkmale erreicht. Die in den Patent­ ansprüchen 3 und 4 genannten Merkmale begünstigen diesen raumsparenden Einbau noch weiter.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispieles noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Schwingungserreger in Draufsicht, teil­ weise im Schnitt parallel zur Zeichenebene durch die Mittelachsen der Unwuchtwellen,

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführung des doppelwirkenden Stellmotors zur willkürlichen Betätigung des Stellgliedes,

Fig. 3, 4 und 5 jeweils schematische Darstellungen der relativen Lage der Unwuchtmassen bei verschiedenen Dreh­ richtungen der Unwuchtwellen und unterschiedlichen Winkelstellungen auf den letzteren.

Der Schwingungserreger nach Fig. 1 weist ein Gehäuse 1 auf, in dem parallel zueinander zwei Unwuchtwellen 2 und 3 drehbar gelagert sind. Die Unwuchtwelle 2 ist mittels eines Hydromotors 4 antreibbar und trägt in ihrer Längs­ mitte ein drehfest mit ihr verbundenes Zahnrad 5. Auf die Unwuchtwelle 3 ist etwa in der Längsmitte drehbar aber axial unverschiebbar eine von einem starr mit ihr verbundenen Zahnrad 6 um­ gebene Nabe 7 aufgeschoben. Das Zahnrad 6 kämmt mit dem Zahnrad 5. Die Unwuchtwelle 3 ist als Hohlwelle ausge­ führt und im Bereich der Nabe mit gegenüberliegenden, zueinander parallelen, sich parallel zur Achsrichtung erstreckenden Schlitzen 8 versehen, die die Wellenwan­ dung durchsetzen. Die Nabe 7 weist eine sich über die Länge der Schlitze 8 erstreckende, zu diesen jedoch schräg verlaufende, vorzugsweise schraubenförmige Nut 9 auf. Dies deuten die beiden zueinander parallelen Striche 9 a in Fig. 1 schematisch an.

In dem Hohlraum 3 a der Welle 3 ist im Bereich der Nabe 7 ein Stellglied 10 gleitbar , das mit einem zur Wellen­ achse senkrechten Stift 11 versehen ist, der die Längs­ schlitze 8 mit Gleitpassung durchsetzt und mit seinen Enden in die Nabennut 9 gleitbar hineinragt.

Das Stellglied 10 ist mittels eines doppelwirkenden hydraulischen Stellmotors in Achsrichtung der Welle 3 gewillkürt verschiebbar. Bei der Ausführung nach Fig. 1 umfaßt dieser Stellmotor zwei durch die Welle hindurch auf der einen bzw. anderen Seite am Stell­ glied 10 angreifende , drehbar mit diesem verbundene Kolbenstangen 12, die wellenaußenseitig an starr mit ihnen verbundenen Kolben 13 enden, die ihrerseits je­ weils in einem Zylinder 14 gleitbar sind, der auf der einen bzw. anderen Seite stirnseitig zur Welle 3 dieser gegen­ über an das Gehäuse 1 angebaut ist. Wenn sich der eine Kolben 13 in seinem Zylinder 14 welleneinwärts bewegt, verschiebt er über die zugehörige Kolbenstange 12 und das Stellglied 10 die andere Kolbenstange 12 mit ihrem Kolben 13 wellenauswärts, so daß die ganze Kolben/Zylin­ der-Anordnung wie ein doppelwirkender Arbeitszylinder funktioniert. Bei der damit einhergehenden Verschiebung des Stellgliedes 10 wird mittels des Stiftes 11 die Winkelposition zwischen der Nabe 7 und der Unwuchtwelle 3 geändert. Aufgrund der durch die Zahnräder 5 und 6 ge­ schaffenen drehungssynchronen Verbindung zwischen der Unwuchtwelle 2 und der Nabe 7 ist dies gleichbedeutend mit einer Änderung der relativen Winkelposition zwischen den Unwuchtwellen 2 und 3.

Die Unwuchtwelle 3 ist beiderseits der Nabe 7 mit ge­ teilten Unwuchten 15 versehen. Jede Unwucht 15 besteht aus zwei außenseitigen Unwuchtteilen 15 a, die drehfest mit der Unwuchtwelle 3 verbunden sind und einem da­ zwischen befindlichen Unwuchtteil 15 b, die drehbar auf der Unwuchtwelle 3 gelagert und mit einem Anschlag­ stift 16 versehen ist, der mit den Gegenanschlagflächen aufweisenden Unwuchtteilen 15 a zusammenwirkt und die Drehbarkeit des Unwuchtteiles 15 b gegenüber den dreh­ starr mit der Welle verbundenen Unwuchtteilen 15 a auf etwa 180° begrenzt. Zwischen diesen Endpositionen ist der Unwuchtteil 15 b gegenüber den Unwuchtteilen 15 a frei drehbar, so daß zwischen ihm und den letzteren nur eine durch den Anschlagstift 16 vermittelte Schleppver­ bindung bestehen kann. In der einen Endposition ist der mittlere Unwuchtteil 15 b, wie in Fig. 1 dargestellt, zwischen die Unwuchtteile 15 a hineingeschoben und ver­ größert damit die wirksame Unwuchtmasse der Unwucht 15, während er in der anderen Endposition zwischen den Un­ wuchtteilen 15 a herausgedreht ist und so die wirksame Unwuchtmasse verkleinert. Welche von den beiden Endlagen der mittlere Unwuchtteil 15 b gegenüber dem äußeren (15 a) einnimmt, hängt von der Drehrichtung der Unwuchtwelle 3 ab. Die in Fig. 1 eingezeichnete Stellung ergibt sich, wenn sich die Unwuchtwelle 3 in der in Fig. 1 beim obersten rechten Unwuchtteil 15 a eingezeichneten Richtung dreht, die andere, zwischen den Unwuchtteilen 15 a herausgedrehte Endposition bei Drehung der Unwuchtwelle 3 in der Gegen­ richtung.

Aus Übersichtlichkeitsgründen ist nur für die in Fig. 1 rechts oben zu sehende Unwucht 15 die Bezeichnung mit Bezugszahlen vorgenommen. Die geschilderten Verhältnisse und Bezeichnungen gelten auch für die andere Unwucht 15 sowie für entsprechende Unwuchten 15 gleicher Konstruk­ tion und Masse, die in gleicher Längsposition auf der Unwuchtwelle 2 angeordnet sind.

Da sich die Unwuchtwellen 2 und 3 aufgrund der Kopplung durch die Zahnräder 5 und 6 in Gegenrichtung drehen, haben die Unwuchten 15 hinsichtlich der relativen Lage ihres mittleren Unwuchtteils 15 b gegenüber den beiden äußeren 15 a jeweils die gleiche Einstellung. Die Unwuchtteile 15 b sind also alle entweder zwischen die letzteren hineingedreht oder daraus herausgedreht, so daß die Unwuchten 15 un­ tereinander auch stets gleiche wirksame Masse haben, also abhängig von der Wellendrehrichtung entweder den Maximalwert oder den Minimalwert. Ihre relative Phasen­ lage von der einen Unwuchtwelle zur anderen hängt hier­ bei jedoch von der veränderbaren Phasenlage zwischen der Nabe 7 und der Unwuchtwelle 3 ab.

Die Drehrichtung der Unwuchtwellen 2 und 3 hängt von der umkehrbaren Drehrichtung des Hydromotors 4 ab, der auch mit einer veränderbaren Drehzahl ausgerüstet sein kann. Zur Verschiebung des Stellgliedes 10 wird jeweils dem einen Zylinder Druckmittel zugeführt und gleichzeitig aus dem anderen Druckmittel abgelassen. Je nach dem wel­ cher der beiden Zylinder 14 mit Druck beaufschlagt wird, findet die Verschiebung in der einen bzw. anderen Richtung statt. Die damit gegenüber der in Fig. 1 darge­ stellten Position erreichbare Phasenverschiebung der Unwuchtwelle 3 gegenüber der Nabe 7 und damit der auf dieser angeordneten Unwuchten 15 gegenüber den Unwuchten 15 auf der Unwuchtwelle 2 im positiven oder negativen Sinne hängt von der Länge und der Steigung der Nabennut 9 beiderseits der dargestellten Mittelposition ab.

Die Druckmittelzufuhr und der Druckmittelablaß aus den Zylindern 14 ist mittels eines Steuerventils 16 mit drei Schaltpositionen steuerbar, das die Druckleitung und die Rückführleitung einer Druckmittelquelle in veränderba­ rer Weise mit den Anschlüssen an den Zylindern 14 in der in Fig. 1 dargestellten Weise parallel oder über Kreuz verbindet und in der Mittelstellung von diesen voll­ ständig trennt, wodurch die Kolben 13 und mit diesen das Stellglied 10 nach Erreichen einer gewünschten Einstel­ lung hydraulisch verriegelt werden.

Die Fig. 2 zeigt eine Variante des doppekwirkenden hydraulischen Stellmotors. Bei dieser Ausführung ist nur eine einzige Kolbenstange 12′ vorgesehen, die von nur einer Seite her durch die hohle Unwuchtwelle 3 zum Stellglied 10 geführt und drehbar mit diesem verbunden ist und an einem Kolben 13′ endet, der in einem zwei Druckmittelkammern aufweisenden Zylinder als Trennwand zwischen den Zylinderkammern 14 a′ und 14 b′ verlagerbar ist. Je nach der gewünschten Bewegungsrichtung der Kolbenstange 12′ findet die Druckmittelzufuhr in die eine oder andere Zylinderkammer statt, während die jeweils andere Zylinderkammer auf Abfluß geschaltet ist. Die Schaltung kann durch ein Druckmittelsteuer­ ventil besorgt werden, das in gleicher Weise aufgebaut ist wie das in Fig. 1 zu sehende Druckmittelsteuerventil 16.

Die Fig. 3 gibt in Stirnansicht wieder, welche Posi­ tionen die mittleren Unwuchtteile 15 b bei welchen Dreh­ richtungen gegenüber den zugehörigen Unwuchtteilen 15 a einnehmen. Die Schnittdarstellung entspricht dem Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 1.

Die Fig. 4 und 5 geben jeweils für die eine bzw. andere der beiden in Fig. 3 eingetragenen Drehrichtungen drei verschiedene, mittels des Stellgliedes 10 wählbare Phasenlagen zwischen den Unwuchtwellen 2 und 3 und den zugehörigen Vektor V der resultierenden gerichteten Schwingung nach Größe und Richtung wieder. Die Vektor­ richtung ist kontinuierlich veränderbar, während die Vektorgröße bei fester Drehzahl und vorgegebenen Unwuch­ ten nur zwei vorgegebene Festwerte annehmen kann. Hier­ von abweichende Werte sind nur über eine Drehzahler­ höhung oder -minderung gegenüber der vorgenannten festen Drehzahl erreichbar. Viele Verdichtungsarbeiten ver­ langen eine vorbestimmte Vibratorfrequenz und die Mög­ lichkeit, hierbei mit unterschiedlichen m · r-Werten ar­ beiten zu können, ist von größtem Vorteil.

Claims (4)

1. Schwingungserreger mit zwei achsparallelen, form­ schlüssig gegensinnig drehbar miteinander gekoppel­ ten Unwuchtwellen, von denen eine von einem Antriebs­ motor angetrieben ist und die zum kontinuierlichen gegenseitigen Verdrehen zwecks Änderung der Phasen­ lage der Unwuchten über eine Nabe gekoppelt sind, die auf einer der Unwuchtwellen drehbar aber achs­ fest angeordnet ist und in der die Welle umschlies­ senden Wandung eine sich entlang der Unwuchtwelle erstreckende Nabennut aufweist, in die ein bezüglich der Unwuchtwelle drehfest gehaltener Stift gleitbar eingreift, der in einem sich entlang der Unwuchtwelle erstreckenden, schräg zur Nabennut verlaufenden Schlitz der Unwuchtwelle mittels eines koaxial in dieser angeordneten, von einem Stellmotor willkürlich betätigbaren Stellgliedes verschiebbar ist, ge­ kennzeichnet durch die Kombination der für sich bekannten Merkmale,

• a) daß die Antriebsrichtung der angetriebenen Un­ wuchtwelle umkehrbar ist,
• b) jede Unwuchtwelle einen starr an ihr angebrach­ ten Unwuchtteil und einen auf ihr über einen vorbe­ stimmten Winkelbereich zwischen durch Anschläge begrenzten Endlagen frei drehbaren Unwuchtteil auf­ weist und die Anschläge bezüglich des starren Un­ wuchtteils so angeordnet sind, daß die Gesamtunwucht aus dem starren Unwuchtteil und dem beweglichen Unwuchtteil in der einen Endlage des letzteren einen Maximalwert und in der anderen Endlage einen Minimal­ wert hat und die drehbaren Unwuchtteile auf beiden Unwuchtwellen jeweils die gleiche von der Antriebs­ richtung abhängige Endlage einnehmen, und
• c) der Stellmotor doppeltwirkend ausgeführt ist.

2. Schwingungserreger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der doppeltwirkende Stellmotor aus zwei einfachwirkenden Stellmotoren mit in Bezug aufeinander gegensinniger Wirkungsrichtung besteht, von denen der eine von dem einen Ende der Unwuchtwel­ le her und der andere von dem anderen Ende der Un­ wuchtwelle her an dem Stellglied angreift.

3. Schwingungserreger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor bzw. die Stellmo­ toren hydraulische Arbeitszylinder sind.

4. Schwingungserreger nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume der einfachwir­ kenden Arbeitszylinder wenigstens teilweise in die Unwuchtwelle hineinragen.