DE4000011A1 - Vorrichtung zur schwingungserregung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Schwingungserregung mit in einem Gestell gelagert angeordneten umlaufenden Unwuchten, insbesondere solche Vorrichtungen, bei denen mehrere Unwuchtkörper mit gleich großen Teil-Fliehmomenten (in SI-Einheiten mit mKg zu definieren) derart zum Synchronlauf, z. B. durch den Einsatz von Zahnrädern, gezwungen sind, daß sich ihre Fliehkräfte in einer ersten Richtung aufheben und nur in einer zweiten, zur ersten Richtung senkrecht stehenden Richtung, wirksam sind.

Derartige Schwingungserregervorrichtungen, die auch mit einer größeren Anzahl von synchron umlaufenden Unwuchtkörpern ausgerüstet sein können, sind - kombiniert mit einem Schwingungsisolator - auch als Vibratoren bekannt. Mit solchen Vibratoren werden überwiegend Rammarbeiten, z. B. zum Einrammen von Spundbohlen, durchgeführt. Vibratoren nach dem derzeitigen Stand der Technik sind z. B. durch ein Prospekt "Müller-Vibratoren", Auflage 05/98 der Fa. Dr.-Ing. Ludwig Müller & Söhne, D-3550 Marburg, belegt.

Die Antriebsmotoren von Vibrator-Erregerzellen sind mit beachtlichem Leistungsvermögen ausgestattet, wobei während der Rammarbeit der Hauptanteil der aufgebrachten Leistung über das schwingende Rammgut in den Boden eingeleitet wird. Die Schwingungsamplitude kann bei konstanter Antriebsdrehzahl der Unwuchtkörper unterschiedlich sein und hängt von den Reibungskräften im Boden und von den insgesamt an der Schwingungsbewegung beteiligten Massen ab.

Aus verschiedenen Gründen wäre es wünschenswert, die von den Antriebsmotoren maximal abgebbare Leistung bei unterschiedlich hohen, bis hin zu sehr hohen Schwingungsfrequenzen in den Boden abgeben zu können, was im Bereich von hohen Schwingungsfrequenzen in der Regel jedoch zwangsläufig eine Verkleinerung der Erregerkräfte und damit eine Reduzierung der wirksamen Fliehmomente M erfordert.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist die Anwendung eines Prinzips bekannt, wonach man das Fliehmoment M eines Unwuchtkörpers dadurch verändern kann, daß man anstelle eines einzigen Unwuchtkörpers zwei (oder mehrere) vorsieht und die Teil-Unwuchtkörper mit dem Teil- Fliehmoment M/2 unter Veränderung eines zwischen ihnen einstellbaren Verdrehwinkels derart anordnet, daß in der einen Extremlage sich die Teil-Fliehmomente M/2 zu dem Gesamt-Fliehmoment M (resultierendes Fliehmoment) addieren und in der anderen Extremlage sich die Teil- Fliehmomente gegenseitig aufheben (M=O).

Da eine derartige Anordnung zur Änderung des Fliehmomentes M eines Unwuchtkörpers im einfachsten Falle mit zwei Teil-Unwuchtkörpern mit den Teil- Fliehmomenten M/2 realisiert werden kann, soll - ungeachtet der Tatsache, daß das Fliehmoment M auch in 3 oder mehr unterschiedlichen Teil-Unwuchtkörpern untergebracht sein kann - der Einfachheit halber nachfolgend nur von Teil-Unwuchtkörpern mit dem Teil- Fliehmoment M/2 die Rede sein, und zwei zusammengehörige Teil-Unwuchtkörper mit dem Teil- Fliehmoment M/2, mit welchen ein resultierendes Fliehmoment zwischen M=1 und M=0 erzeugt werden kann, sollen nachfolgend "Unwuchtkörper erster Art" und "Unwuchtkörper zweiter Art" benannt, und beide zusammen sollen als Unwuchtkörper-Paar bezeichnet werden.

Zum Aufbau einer Vorrichtung zur Schwingungserregung mit einer relativ zum Vorrichtungsgestell gleichbleibenden Schwingrichtung mit Hilfe von Unwuchtkörpern erster und zweiter Art benötigt man minimal zwei Unwuchtkörper erster Art und zwei Unwuchtkörper zweiter Art (also zwei Unwuchtkörper- Paare), wobei die resultierenden Fliehmomente beider Paare spiegelbildlich angeordnet sein müssen bezüglich einer Spiegelebene, die mittig zwischen den Drehachsen beider Paare verläuft (siehe auch Fig. 1). Die resultierenden Fliehmomente beider Paare bilden ein neues resultierendes Fliehmoment für die Erzeugung einer resultierenden gerichteten Beschleunigung des Vorrichtungsgestells. Dabei können die Drehachsen der Unwuchtkörper erster und zweiter Art auf unterschiedlichen Ebenen liegen oder auch koaxial angeordnet sein, und die Drehrichtung der Unwuchtkörper eines Paares kann gleichsinnig oder gegensinnig sein.

Es sind Schwingungserreger-Vorrichtungen im praktischen Einsatz, bei denen Unwuchtkörper erster und zweiter Art bezüglich ihrer Drehachsen koaxial und bezüglich ihrer Relativlage winkelverstellbar angeordnet sind, wobei jedoch beide Unwuchtkörper stets in einer bestimmten Winkel-Relativlage fest miteinander verbunden sind.

Nicht nur wegen der umständlichen Umrüstung derartiger Vorrichtungen, sondern auch wegen damit erzielbarer Verfahrensvorteile besteht ein Bedarf von Vorrichtungen mit während des Betriebes kontinuierlich veränderbaren resultierenden Fliehmomenten.

In der DE-PS 32 39 266 ist ein Prinzip erläutert, mit Hilfe dessen zwei bezüglich ihrer Drehachse koaxial angeordnete Unwuchtkörper erster und zweiter Art (1, 2) um einen bestimmten Relativ-Stellwinkel verstellt werden können. Die Verstellung des Stellwinkels wird über einen an jedem Unwuchtkörper wirkenden Keiltrieb von der Verstellbewegung einer koaxial zur gemeinsamen Drehachse beider Unwuchtkörper angeordneten und axialverschieblichen Kolbenstange (14) abgeleitet.

Die gegensinnige Anordnung der Keilnuten (9 und 10) hat zur Folge, daß über den Einstellstab (13) kein Drehmoment auf die Kolbenstange (14) übertragen werden kann; wohl aber hat die gegensinnige Anordnung der Keilnuten keinen Einfluß darauf, daß beim Auftreten von zwischen beiden Unwuchtkörpern (1, 2) wirkenden, dynamisch bedingten Gegendrehmomenten eine der Steigung der Keilnuten entsprechende Axialkraft über die Kolbenstange (14) aufgenommen werden muß, welche diese gegen nicht mitumlaufende Bauteile über ein Axiallager (in diesem Falle durch den Hydraulikkolben realisiert) abstützen muß.

Um die für die eingangs beschriebene Gattung von Schwingungserreger-Vorrichtungen mit minimal 4 Unwuchtkörpern erwünschte kontinuierliche Verstellbarkeit der resultierenden Fliehmomente herzustellen, liegt es nahe, ein Prinzip, ähnlich wie in der DE-PS 32 39 266 erläutert, zur Anwendung zu bringen.

Eine derartige Lösung sei demzufolge für die weiteren Betrachtungen als Stand der Technik angenommen. Inwieweit eine derartige Anordnung die an sie gestellten Anforderungen erfüllen kann, soll nachfolgend untersucht werden.

Nach neueren, nicht veröffentlichten Erkenntnissen, muß als maßgebliches Beurteilungskriterium für die Eignung aller in Frage kommenden Prinzipien die Beherrschung der dynamischen Reaktionsdrehmomente herangezogen werden. Diese Reaktionsdrehmomente treten zwischen beiden Unwuchtkörpern erster und zweiter Art wirkend dann auf, wenn die Drehachsen selbst in Richtung der Schwingungsausschläge beschleunigt werden und wenn dabei die als Vektor aufzufassenden Teil-Fliehmomente eine Komponente senkrecht zum resultierenden Fliehmoment des Unwuchtkörper-Paares aufweist.

Derartige queraxiale Beschleunigungen sind bei einem Anwendungsfall des Verstellprinzips, wie in der DE-PS 32 39 266 vorgesehen (Vibrationswalze), sehr gering ausgebildet, da einmal keine ausgeprägte Schwingrichtung des Gestells vorhanden ist, und zum an­ deren das Verhältnis der Erregerkraft zu der zu beschleunigenden Masse gering ist. Offensichtlich liegt die queraxiale Beschleunigung unter dem Wert der Erdbeschleunigung, da die Vibrationswalze sicherlich nicht vom Erboden abheben soll.

Anders dagegen liegen die Verhältnisse bei Ramm- Vibratoren oder ähnlich beanspruchten Vibrationsgeräten, wo bei ausgeprägten transversalen Schwingbewegungen des gesamten Gestells die queraxialen Beschleunigungen mehr als das 30fache der Erdbeschleunigung betragen können. Bei den üblichen großen Fliehmomenten derartiger Geräte wären demzufolge riesige Reaktionsdrehmomente zu verkraften, die bei Anwendung des Verstellprinzips gemäß der DE-PS 32 39 266 - insbesondere auch in Anbetracht gleichzeitig vorhandener großer Drehzahlen - entweder

• - bei beherrschbarer Axialkraft sehr hohe Steigungen der Keilgetriebe (Schraubgetriebe) mit sehr großen axialen Verstellwegen erfordern, oder
• - bei akzeptablen axialen Verstellwegen zu praktisch nicht realisierbaren Axiallager- Konstruktionen führen.

Daraus folgt, daß das erwähnte bekannte Prinzip für die Verstellung der resultierenden Fliehmomente bei einer Schwingungserregervorrichtung derjenigen Gattung, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, ausgesprochen ungeeignet ist.

Um das Wesen der Erfindung weiter aufzuhellen, soll anhand der weiter hinten erläuterten Fig. 1 ein weiterer, scheinbar naheliegender Lösungsweg aufgezeigt werden.

Das Druckbegrenzungsventil 124 sei zunächst auf den Druck Null eingestellt. Gemäß einer (durchaus auch erklärbaren) Eigenheit einer Anordnung nach Fig. 1 stellen sich die Unwuchtkörper-Paare dabei von selbst auf den Relativ-Stellwinkel β=180° als stabilen Zustand ein. Es liegt nun nahe, zwecks Erzielung eines Relativ-Stellwinkels β <180° eine Drehmomenten- Differenz der Hydraulik-Motoren durch Einstellung eines bestimmten Begrenzungsdruckes am Druckbegrenzungsventil 124 zu erzeugen. Mit einer sich einstellenden Drehmomenten-Differenz erfolgt dann eine gewisse Winkelverstellung in Richtung eines Relativ- Stellwinkels β <180°.

Durch diese Winkelverstellung wird zugleich erstmals ein kleines resultierendes Fliehmoment aufgebaut, welches am Gestell Beschleunigungen in Richtung des Doppelpfeiles 126 erzeugt. Bedingt durch diese Beschleunigungen treten an den Unwuchtkörpern Reaktionsdrehmomente MR mit im Unwuchtkörper erster und zweiter Art gegensinniger Richtung auf, welche mit dem Motor-Differenzdrehmoment im Gleichgewicht stehen.

Die Reaktionsdrehmomente sind jedoch von erheblicher Größe und ihre (vom Winkel β abhängigen) Maximalwerte machen ein Mehrfaches des Arbeits-Drehmomentes aus, welches zur Nutzung eines derart aufgebauten Gerätes (im üblichen Rahmen) am Unwuchtkörper aufzubringen ist, Als sehr nachteilige Folge dieser Gegebenheit wäre durch den am Druckbegrenzungsventil 124 aufzubauenden Differenzdruck beim Nutz-Betrieb des Gerätes eine Energiemenge zu vernichten, welche ebenfalls ein Mehrfaches der eigentlichen, in den Boden zu leitenden Arbeitsenergie ausmacht. Aus dieser Erkenntnis ergibt sich, daß diese scheinbar naheliegende Lösung nicht praktikabel ist.

Um einen weiteren Ausblick auf die bei einer Anordnung gemäß Fig. 1 bei einer Betriebsweise mit in Richtung des Doppelpfeiles 126 schwingendem Gestell 100 auftretenden kinetischen Effekte zu geben, sei darauf hingewiesen, daß bei Vorhandensein eines resultierenden Fliehmomentes <Null eine Energie- bzw. Leistungsüber­ tragung durch das Gestell von einem Unwuchtkörper der einen Art zum Unwuchtkörper der anderen Art wie bei einem elektrischen Transformator erfolgt. Die Leistung gemäß dem Produkt aus sich einstellendem Reaktionsdrehmoment MR und der vorhandenen Winkel­ geschwindigkeit w (wegen der winkelabhängigen Schwankungen beider Größen ist die Leistung als gemitteltes Leistungs-Integral über eine Umdrehung eines Unwuchtkörpers aufzufassen) könnte nach einmal in Gang gebrachtem Schwingungsvorgang auch nach Unterbrechung des Antriebes von Motor 116 (und entsprechender Leistungserhöhung am Motor 114) noch an dem Unwuchtkörper 105 abgenommen werden, z. B. mittels einer Kardanwelle.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine gattungsgleiche Schwingungserregungsvorrichtung einen verbesserten Stellantrieb für die Erzeugung eines Relativ-Stellwinkels zwischen Unwuchtkörpern erster und zweiter Art bereit zu stellen, welcher die Nachteile der beiden zuvor beschriebenen Lösungsprinzipien nicht mehr aufweist und welcher darüber hinaus imstande ist, seine Aufgabe bei allen Drehzahlen, insbesondere sehr hohen Drehzahlen, bei allen Relativ-Stellwinkeln, bei allen praktisch vorkommenden Schwingungsamplituden, sowie bei allen möglichen Betriebssituationen bezüglich der Abgabe von Nutzleistung durch das Vorrichtungsgestell nach außen zu erfüllen.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung kann in ihrer allgemein geltenden Form durch eine Vorrichtung erbracht werden, die die Kombination folgender Merkmale vereinigt:

- Die Energiewandlung von hydraulischer oder elektrischer Energie in die mechanische Stellenenergie findet zwischen dem Rotor und dem das Reaktionsmoment des Rotors aufnehmenden Stator des Stellmotors statt und die gewandelte Stellenergie wird dem Rotor als Produkt eines Motor-Drehmoments und eines Relativdrehwinkels (Stellenergie als Energie-Integral über dem Relativdrehwinkel) zwischen Stator und Rotor mitgeteilt, wobei wenigstens der Rotor des Stellmotors spätestens nach Beendigung des Stellvorgangs in festem Übersetzungsverhältnis synchron mit den Unwuchtkörpern mitumläuft.

- Die Unwuchtkörper der ersten und zweiten Art sind jeweils mit mindestens noch einem zusätzlichen, selbständigen, Leistung durch Drehbewegung übertragenden Maschinenelement drehmomentübertragend verbunden, und es ist ein Leistungsfluß auf wenigstens einem in sich geschlossenen Transportweg von dem wenigstens einen Maschinenelement zu dem wenigstens anderen Maschinenelement vorgesehen, wobei der Leistungsfluß eine Blindleistung transportiert, die dem Produkt der einzelnen Reaktionsdrehmomente mit den Win­ kelgeschwindigkeiten (Blindleistung als gemitteltes Leistungs-Integral über eine Umdrehung) der zugehörigen Unwuchtkörper entspricht.

In dem erstgenannten Kritierium ist dasjenige Lösungsmerkmal enthalten, durch welches die Nachteile bekannter Bauarten vermieden werden, bei welchen die Zuführung der Stellenergie auf die umlaufenden Bauteile in einer solchen Energieform erfolgt, bei welcher die Stellenergie das Produkt aus einer Stellkraft und einem translatorischen Stellweg ist.

Das definierte Lösungsmerkmal erlaubt natürlich auch eine Anordnung, derart, daß Stator und Rotor des Stellmotors mitumlaufend sind und die Stellenergie über Drehdurchführungen zugeführt wird.

Die Forderung nach einer (möglichst verlustfrei arbeitenden) Umleitung von Blindleistungen ist nicht trivial. Sie folgert vielmehr aus der bislang unbekannten Erkenntnis über die Existenz, Entstehung und vor allem Größenordnung der Reaktionsdrehmomente (deren Berechenbarkeit inzwischen ihren Niederschlag in der Praxis gefunden hat). Gemäß den bisher vorhandenen, eher verschwommenen Vorstellungen über für eine Verstellung eines Relativ-Stellwinkels aufzubringende Kräfte hätte man die Verstellung nach dem bisherigen Erkenntnisstand auch mit einer vertretbaren Verlustleistung bewerkstelligen können.

Die Übertragung der Blindleistung über weitere, mitumlaufende Bauteile kann auf unterschiedlichen Wegen erreicht werden. Die geringsten Verluste bei der Umleitung der Blindleistung entstehen bei der Leistungsübertragung über Zahnräder über ein im Vor­ richtungsgestell unterbringbares Überlagerungsgetriebe (Fig. 2b). Mit geringeren Gestehungskosten kann eine Version realisiert werden, bei welcher die ohnehin für die Aufbringung der Arbeitsleistung benötigten An­ triebsmotoren gleichzeitig auch als Stellantriebe genutzt werden (Fig. 2b). Bei einer derartigen Anordnung mit hydraulischen Antriebsmotoren wird die Blindleistung repräsentiert durch das Produkt des durch die Motoren fließenden Volumenstromes und des für das Stelldrehmoment aufzubringenden Differenzdruckes.

Der mit dem zuvor geschilderten generellen Erfindungsgedanken erzielbare Vorteil besteht vor allem darin, daß beträchtliche Energiemengen eingespart und die Baumaße erheblich verkleinert werden können.

Ein weiteres, nicht unbedeutendes Merkmal der Erfindung ist die in allen nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen mögliche Nutzung des Reaktionsdrehmomentes als Rückstellung für den Verstellvorgang des Relativstellwinkels. Der Einsatz des Reaktionsdrehmomentes als Rückstellmoment (als Ersatz z. B. für eine Rückstellfeder) erlaubt eine spielfreie und praktisch hysteresefreie Umkehrung des Verstellvorganges, sowie eine erhebliche Aufwandsminderung, insbesondere bei der Ansteuerung des Stellantriebes als Glied einer Steuerstrecke über eine Steuereinrichtung mit offenem Wirkungsablauf.

Um einen vorgebbaren Relativ-Stellwinkel sicher einstellen und aufrechterhalten zu können, ist der Einsatz eines geschlossenen Regelkreises von großem Vorteil. Für die Realisierung eines Regelkreises ist es unumgänglich, ein Signal zu erzeugen, welches den Ist-Wert des Relativ-Stellwinkels zwischen den Unwuchtkörpern erster und zweiter Art repräsentiert. Da die Stellenergie für die Verstellung des Relativ- Stellwinkels nur über rotierende Energieübertragungsmittel auf die mitumlaufenden Teile übertragen werden soll und da die Unwuchtkörper selbst ebenfalls umlaufen, ist eine Erfassung des vorhandenen Relativ-Stellwinkels ohne weiteres nicht möglich. Ein besonderer Gesichtspunkt bei der Auswahl der Mittel für den Aufbau eines Regelkreises ist der Umstand, daß Vorrichtungen zur Schwingungserregung für jedwede Mittel zur Durchführung der Regelfunktion ein denkbar ungünstiges Umfeld bieten, in welchem insbesondere elektrotechnische Komponenten stark gefährdet sind. Hinzu kommt noch die Tatsache, daß Schwingungserregungsvorrichtungen im praktischen Einsatz über sehr lange Leitungen mit der Bedienperson bzw. einer speziellen Leitstation verbunden sein können.

Da ohnehin in der Regel hyraulische Antriebsmotoren für derartige Geräte vorgesehen werden, und da sich hydraulisch beschriebene, mechanische Komponenten bei einer Integration in diese Geräte bewährt haben, ist es günstig, die komplette Regeleinrichtung hydraulisch zu betreiben und unmittelbar in die Struktur der Vorrichtung zu integrieren, sowie auch, den Soll-Wert für den Relativ-Stellwinkel auf hydraulische Weise vorgeben zu können. Für die Umsetzung dieses Vorhabens wird ein Stellwinkel-Signal benötigt, welches durch die Weg- oder Winkelverstellung eines relativ zum Vorrichtungsgestell stationären, also nichtmit­ umlaufenden Gliedes, dargestellt wird.

Die Erfindung sieht für dieses Problem eine besonders vorteilhafte Lösung in Form eines Meßgetriebes vor, welches in seiner bevorzugten Ausführungsform aus einem mitumlaufenden Keilgetriebe, z. B. aus einer mitumlaufenden Gewindespindel mit Mutter besteht, wobei die Drehbewegungen von Gewindespindel und Mutter jeweils mit der Drehbewegung der Unwuchtkörper erster und zweiter Art formschlüssig synchronisiert sind und wobei der jeweils axiale Relativabstand von Spindel und Mutter - abgreifbar z. B. über ein Axialwälzlager - ein Maß für den Ist-Verstellwinkel ist. Als zusätzlicher Vorteil erweist sich dabei, daß die abgreifbare Signalgröße sofort in der physikalischen Größe "Weg" vorliegt, mit welcher sich in der mecha­ nisch auszuführenden Regeleinrichtung in einfacher Weise der Soll-Istwert-Vergleich bzw. auch die Stellglied-Funktion ohne Hinzunahme von Hilfsenergie durchführen läßt.

Die Erfindung erstreckt sich auf auf denjenigen Grenzfall, bei welchem der Relativ-Stellwinkel theoretisch=Null (praktisch wegen der stets gegenwärtigen Toleranzen ungefähr=Null) eingestellt werden soll. Da in diesem Falle die Blindleistung extrem klein gehalten werden kann, ist ihre Übertragung auf hydraulischem Wege sehr ökonomisch, und die hydraulischen Arbeitsantriebs-Motoren können gleichzeitig als Stellantriebs-Motoren genutzt werden, wobei zur Aufrechterhaltung des Relativ-Stellwinkels= Null vorteilhafterweise die zuvor beschriebene Regeleinrichtung eingesetzt werden kann.

Eine derartige Grenzfall-Anwendung kann z. B. dann sinnvoll zum Einsatz gelangen, wenn der Wunsch besteht, sich möglicherweise unkontrolliert ergebende resultierende Fliehmomente konstant zu halten, für den Fall, daß man auf synchronisierende und Arbeitsleistung übertragende Zahnräder verzichten möchte. Dies ist durchaus von praktischer Bedeutung, da man auf diese Weise eine bedeutende Geräuschreduzierung erreichen könnte. Den Nachteil einer größeren notwendigen Anzahl von Arbeitsantriebs-Motoren könnte man z. B. dadurch ausgleichen, daß man preiswertere Zahnradmotoren zum Einsatz brächte.

Da es sich bei diesem speziellen Fall praktisch um die Synchronisierung mehrerer einzelangetriebener Unwuchtkörper (auch solcher Unwuchtkörper, die nicht ein eingangs definiertes Unwuchtkörper-Paar bilden) handelt, hat man eine ganz bestimmte Drehachse, die auch identisch mit einer Unwuchtkörper-Drehachse sein kann, als Bezugs-Drehachse aufzufassen, relativ zu welcher die Relativ-Stellwinkel aller übrigen Drehachsen einzustellen sind.

Ein weiteres, besonderes, erfinderisches Merkmal ist vorgesehen zur Lösung eines Problems, welches durch die Verstellbarkeit zweier Unwuchtkörper zur Bildung eines damit ebenfalls verstellbaren resultierenden Fliehmomentes selbst erst entsteht.

Es geht hierbei darum, daß bei der Anwendung der Ausführungsvariante zur Übertragung der Blindleistung unter Einsatz eines Überlagerungsgetriebes (siehe auch Fig. 2b) die Möglichkeit geschaffen sein muß, eine Verstellung des Relativ-Stellwinkels auch dann durchführen zu können, wenn die Vorrichtung mit hoher Drehzahl der Unwuchtkörper betrieben und gleichzeitig keine Arbeit durch die Vorrichtung nach außen (an den Boden) abgegeben wird.

In diesem Falle wird die Vorrichtung im Leerlauf betrieben und über die Arbeitsantriebe 270, 272 (siehe Fig. 2b) wird eine Leistung Drehmoment ML mal Winkelgeschwindigkeit wL in die Vorrichtung eingebracht, welche gerade der Leerlaufleistung (Ge­ triebeverluste, Lagerverluste) entspricht. Jede Erhöhung des Drehmomentes ML hätte eine nicht gewollte Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit wL zur Folge.

Eine aus dieser Situation heraus vorzunehmende Verstellung des Relativ-Stellwinkels mit Hilfe eines Überlagerungsgetriebes 256 und eines Stellmotors 244 mit relativ zum Vorrichtungsgestell 222 stationären Stator 256 erfordert ein vom Stellmotor über den Rotor 248 in die Vorrichtung einzubringendes Stelldrehmoment MS, welches bereits während der Verstellung des Relativ-Stellwinkels auch auf die Unwuchtkörper einwirkt und - je nach Größe der Reaktionsdrehmomente - lediglich eine Beschleunigung der Drehung der Unwuchtkörper vornimmt, anstatt eine Verstellung zu bewirken. Diese Wirkung tritt ein unter der Voraussetzung, daß die Arbeitsantriebe 236, 240 keine Bremswirkung ausüben, d. h., kein dem Stelldrehmoment MS entgegengerichtetes gleichgroßes Drehmoment entwickeln, wofür die Arbeitsantriebe in der Regel auch nicht eingerichtet sind. Als Lösung dieses Problems der Nichtverstellbarkeit des Relativ-Stellwinkels böte sich zunächst eine gleichzeitige Absenkung des Drehmomentes ML der Antriebsmotoren an. Diese Lösung wäre jedoch nur unter derjenigen Bedingung praktikabel, daß das vom Rotor 248 des Stellmotors 244 notwendigerweise aufzubringende Drehmoment MS kleiner ist als ML.

In Anbetracht der sehr hohen Reaktionsdrehmomente, welche bei hohen Drehzahlen ein Vielfaches des pro Unwuchtkörper aufzubringenden Leerlaufdrehmomentes ausmachen, läßt sich diese Bedingung jedoch nur dadurch erfüllen, daß man einen Stellmotor mit einem sehr kleinen Stelldrehmoment MS vorsieht, welches kleiner ist als das Leerlaufdrehmoment (bei z. B. 2/3 der Maximaldrehzahl) der Summe der durch den Stellmotor zu verstellenden Unwuchtkörper, und daß man dieses Stelldrehmoment MS anschließend durch einen Drehmomentwandler, der z. B. im Überlagerungsgetriebe 256 realisiert sein kann, wieder um ein Vielfaches verstärkt.

Diese erfinderische Lösung (zu diesem im übrigen bisher noch nicht aufgetauchten oder erkannten Problem) ist nicht naheliegend, z. B. schon deshalb nicht, da der Aufwand für die Installation eines kleinen Motors zusammen mit einem Untersetzungsgetriebe mit hohem Untersetzungsverhältnis erheblich höher ist als der Einsatz eines größeren Stellmotors anstelle eines kleinen.

Beim praktischen Einsatz von erfindungsgemäßen Schwingungserregervorrichtungen genügt es in vielen Fällen auch, eine Verstellung des Relativ-Stellwinkels nur um einen festen, vorgegebenen Betrag vorzunehmen. Da die beiden Winkel-Endlagen (z. B. β=0° und β=180°) durch Anschläge begrenzt werden können, ist der Aufwand für das Erreichen und Einhalten dieser Winkel-Endlagen viel kleiner als bei einer solchen Ausführung, bei welcher beliebig vorgebbare Relativ-Stellwinkel unter Zuhilfenahme einer Regeleinrichtung eingestellt und eingehalten werden müssen. Um beide Ausführungsvarianten möglichst ökonomisch, d. h., mit möglichst vielen gleichen Teilen aufbauen zu können, ist durch ein weiteres Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß mittels einer Modul-Bauweise erreicht wird, daß die komfortablere Version (mit Regelkreis) aus der einfachen Version durch Austausch und/oder Hinzufügen von Teilen (auch nachträglich noch) entwickelt werden kann.

Im Rahmen der Erfindung ist auch eine spezielle Ausführungs-Variante vorgesehen, bei welcher der mit Stator und Rotor mitumlaufende Motor für die Verstellung des Relativ-Stellwinkels als ein Schraubgetriebe-Motor arbeitet.

Bei einer derartigen Ausführung kann z. B. die Schraubgewindespindel unmittelbar als Kolben in einem Hydraulikzylinder arbeiten. Dies hat den Vorteil, daß die Schraubgewindespindel neben einer Axialbewegung auch noch eine Rotationsbewegung relativ zum Zylinder ausführen kann, womit ein sonst fälliges Axiallager eingespart wird. Unter Mitwirkung der Schraubgewindemutter wird die Axialbewegung in eine Drehbewegung für die Verstellung des Relativ- Stellwinkels umgewandelt.

Vorzugsweise kommt hier ein Wälzlager-Schraubgetriebe zum Einsatz, bei welchem die Umwandlung einer Axialbewegung in eine Drehbewegung verlustarm und auch noch bei kleinen Gewindesteigungen durchführbar ist. Bei einem derart arbeitenden mitumlaufenden Schraubengewinde- Motor ist zugleich die Funktion eines Schraubgewinde- Meßgetriebes für den Relativ-Stellwinkel realisiert, so daß die axiale Relativverschiebung zwischen Gewindespindel und Gewindemutter sogleich ein in der physikalischen Form eines Weges vorliegendes und mechanisch abgreifbares Signal für die "Regelgröße" (Größe des Relativ-Stellwinkels) ist.

Die Verstellung von Relativ-Stellwinkeln von Unwuchtkörpern muß nicht zwangsläufig nur der Verstellung einer resultierenden Beschleunigung des Vorrichtungsgestells in immer der gleichen Wirkrichtung relativ zum Vorrichtungsgestell dienen.

Durch den Einsatz der erfinderischen Lösungsmittel, insbesondere derjenigen zur Erfassung des Ist-Wertes des Relativ-Stellwinkels und zur Durchführung des Stellantriebes können Relativ-Stellwinkel auch derart gezielt verändert werden, daß damit eine resultierende Beschleunigung in veränderlichen, vorgebbaren Richtungen relativ zum Vorrichtungsgestell erzeugt wird, bzw. auch, daß veränderliche, vorgebbare Winkelbeschleunigungen am Vorrichtungsgestell wirksam werden.

Mit der Erzeugung derartiger Effekte können z. B. beim Einsatz von erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Schwingungserregung bei der Bodenverdichtung dem Vorrichtungsgestell gleichzeitig noch horizontale Vorschubbewegungen eingeprägt werden.

In den Patentansprüchen und bei der Erläuterung der Ausführungs-Beispiele werden - soweit es sich um die Beschreibung von Vorgängen und Geräten der Regelungstechnik oder Steuerungstechnik handelt - Begriffe und Benennungen gemäß der DIN-Norm 19 226 (Ausgabe 1968) verwendet.

Die Lösung der gestellten Aufgabe durch die Erfindung ist in den unabhängigen Patentansprüchen definiert. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert

Fig. 1 zeigt schematisch die mögliche Anordnung zweiter Unwuchtkörper-Paare in einem Getriebekasten.

Fig. 2a zeigt schematisch eine andere Anordnung zweier Unwuchtkörper-Paare mit einem gemeinsamen Stellantrieb mit Kennzeichnung einer Schnittführung für die Darstellung in Fig. 2b.

Fig. 2b ist eine Schnitt-Darstellung durch einen Getriebekasten mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Schnittführung gemäß der Linien C-D in Fig. 2a.

Fig. 3 zeigt den Schnitt durch einen Getriebeksten, ähnlich wie in Fig. 2b, jedoch mit einer andersartigen Variante einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Schwingungserregung mit zwei Paaren von relativ zueinander verstellbaren Teil-Unwuchtkörpern mit einem Antriebssystem mit gemeinsamen Komponenten für Stellantrieb und Arbeitsantrieb. Ein mit Masse behafte­ tes Vorrichtungsgestell 100 weist Lagerstellen 102 auf zur Lagerung der drehbaren Körper 104 bis 109 und ist dank der gewählten Anordnung imstande, zusammen mit den drehbaren Körpern Schwingungen in Richtung des Doppelpfeiles 126 auszuführen.

Die Kreise 110 an den Armen 111 symbolisieren die Teil- Fliehmomente M/2 mit ihrer Winkellage mit dem Relativ- Stellwinkel β, und die Kreise 112 deuten die Zwangssynchronisierung der zugehörigen Teil- Unwuchtkörper durch Zahnräder an. Die Teil-Unwucht­ körper 107 und 108 bzw. 104 und 105 sind zwei Unwuchtkörper erster Art bzw. zweiter Art. Die Teil- Unwuchtkörper 104 und 107 bzw. 105 und 108 bilden jeweils ein zusammengehöriges Unwuchtkörper-Paar, deren Teil-Fliehmomente je nach Größe des eingenommenen Relativ-Stellwinkels β ein unterschiedliches, resultierendes Fliehmoment (=M bei β=0° und =Null bei β=180°) erzeugen.

Über die Zahnräder 109 bzw. 106 sind die Unwuchtkörper erster Art bzw. zweiter Art getrennt von je einem Hydraulikmotor 114 bzw. 116 angetrieben. Beide Hydraulikmotoren werden von einer gemeinsamen Druckquelle 122 gespeist und über geeignete Regelorgane 118, 120 durch Erzeugung eines gleichgroßen Mengenflusses zum Synchronlauf gezwungen, womit auch die Unwuchtkörper erster und zweiter Art in der mit w gekennzeichneten Richtung synchron umlaufen.

Mit eines einstellbaren Druckbegrenzungsventil 124 kann das durch den Hydraulikmotor 116 nutzbare Druckgefälle verändert werden. Bei einem für beide Hydraulikmotoren gleichen Schluckvolumen kann durch diese Maßnahme erreicht werden, daß das vom Hydraulikmotor 116 abgebbare Drehmoment kleiner ist als das des anderen Motors, womit eine Veränderung des Relativ-Stellwinkels β erreicht werden kann.

Wie weiter vorne bereits ausgeführt wird, ist die hier gezeigte Lösung zur Erzeugung einer Verstellbewegung jedoch nicht vorteilhaft, und die Fig. 1 dient daher in erster Linie zur Veranschaulichung der Begriffe und der Funktionsproblematik einer Gattung von Vorrichtungen, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht. Hinzuweisen ist noch auf den in Fig. 1 dargestellten Sachverhalt, daß die gerichteten Teil-Fliehmomente M/2 beider Unwuchtkörper-Paare 104/107 bzw. 105/108 stets spiegelbildlich angeordnet sein müssen bezüglich einer Ebene 134, die mittig zwischen den Drehachsen 128, 130 bzw. 136, 138 liegt.

In Fig. 2a ist das Getriebe-Schema der Haupt- Getriebeteile des Getriebekastens nach Fig. 2b wiedergegeben. Es sind, ähnlich wie in Fig. 1, vier Teil-Unwuchtkörper vorgesehen, von denen je zwei, 214 + 218 bzw. 216+220, zu einem Unwuchtkörper-Paar ge­ hören und mit ihren Teil-Fliehmomenten ein variables resultierendes Fliehmoment bilden können. Der Relativ- Stellwinkel β ist im gezeichneten Beispiel (gemäß der Definition nach Fig. 1) β=0°.

Die Unwuchtkörper erster Art 214, 216 und die Unwuchtkörper zweiter Art 218, 220 sind jeweils durch Zahnräder 206/208 bzw. 210/212 entsprechend den Drehrichtungspfeilen 214 bzw. 216 zum gegenläufigen Synchronlauf gezwungen. Wie durch die Dreh­ richtungspfeile 217 bzw. 219 zum Ausdruck gebracht wird, laufen die Unwuchtkörper je eines Unwuchtkörper-Paares jedoch gleichsinnig um.

Die Zahnräder 206/208 bzw. 210/212 liegen in unterschiedlichen Ebenen. Um die Drehachse 221 laufen in unterschiedlichen Ebenen zwei Zahnräder 204 und 205 um, wobei Zahnrad 204 mit Zahnrad 206 und Zahnrad 205 mit Zahnrad 210 im Eingriff steht. Zwischen den beiden Zahnrädern 204 und 205 ist ein (nur in Fig. 2b erkennbares) Überlagerungsgetriebe angeordnet, mit Hilfe dessen die beiden Zahnräder 204 und 205 gegeneinander verdreht werden können und dessen Überlagerungs-Eingang zur Einführung einer Überlage­ rungsbewegung bzw. einer Überlagerungsenergie als ein Zahnrad 254 (mit gleichem Teilkreis wie Zahnräder 204+ 205) ausgebildet ist, welches zur Einspeisung der Überlagerungsbewegung mit einem Zahnrad 202 in Eingriff steht.

Das Zahnrad 202 erhält seinen Bewegungsantrieb von einem hydraulischen Stellmotor 244. Beide Unwuchtkörper-Paare sind getrennt von zwei hydraulischen Antriebsmotoren 270, 272 angetrieben, de­ ren Motor-Rotoren drehfest mit den Zahnrädern 206 bzw. 212 verbunden sind.

Fig. 2b zeigt im Schnitt einen Getriebekasten 222, dessen Haupt-Getriebeteile bereits in dem Getriebeschema der Fig. 2a aufgezeigt sind, und die Schnittführung durch den Getriebekasten 222 folgt der Schnitt-Linie C-D in Fig. 2a. Bei der näheren Er­ läutrung der Anordnung nach Fig. 2b wird auf die bereits mit Fig. 2a beschriebenen Funktionen derjenigen Bauteile hingewiesen, welche in beiden Figuren mit gleichen Kennziffern ausgewiesen sind. Im Interesse einer vereinfachten Darstellung wurden einige Komponenten und Funktionen schematisch und unter Verwendung von allgemein bekannten Sinnbildern der Fluidik dargestellt; Verbindungselemente, wie Schrauben, Stifte usw., wurden durch Strich-Punkt- Linien angedeutet.

Die zu zwei unterschiedlichen Paaren zugehörigen Unwuchtkörper 214, 220 sind drehfest mit in Wälzlagern gelagerten Wellen 224, 226 verbunden. Zur Übertragung von Arbeitsleistung auf die Unwuchtkörper erster und zweiter Art sind hydraulische Arbeitsantriebs-Motoren 270 bzw. 272 mit Statoren 207 bzw. 208 und mit Rotoren 238 bzw. 242 vorgesehen, wobei die Rotoren drehfest mit den Wellen 224 bzw. 226 gekuppelt sind.

Ein aus mehreren Elementen bestehendes und als Ganzes - in Wälzlagern im Gehäuse gelagert - mitumlaufendes Stellgetriebe 256 für die Verstellung der Unwuchten gegeneinander um einen Relativ-Stellwinkel ist als Überlagerungsgetriebe gebaut. Die Zuführung der Überlagerungsbewegung bzw. Stellbewegung erfolgt über das mit einem Zahnkranz versehene Planetengehäuse 254, wobei der Zahnkranz als Überlagerungseingang bezeichnet werden kann.

Über das Zahnrad 204, welches auch als der Synchronisierungseingang des Überlagerungsgetriebes betrachtet werden kann, ist das Überlagerungsgetriebe 256 mit den Unwuchtkörpern erster Art 214, 216 (Fig. 2a) und über das Zahnrad 205, welches als der Sum­ mierausgang angesehen werden kann, ist das Überlagerungsgetriebe mit den Unwuchtkörpern zweiter Art 218 (Fig. 2a), 220 drehmomentübertragend verbunden.

Die relative Winkelverstellung der Zahnräder 204 und 205 wird durch eine Relativdrehung des Planetengehäuses 254 relativ zum Zahnrad 204 bewirkt, unter Beteiligung der Planetenräder 274, 275 und der Sonnenräder 276, 278 mit großer Untersetzungs-Wirkung. Die Relativdrehung des Planetengehäuses 254 kann erzeugt werden durch eine entsprechende Drehbewegung des Zahnrades 202, welches drehfest auf der in zwei Wälzlagern gelagerten Welle 282 befestigt ist. Mit der Welle 282 ist der Rotor 248 des hydraulischen Stellmotors 244 (mit Stator 246) drehmomentübertragend gekuppelt.

Auf dem Gewindeteil 250 der Welle 282 sitzt ein mit entsprechenden Innengewinde (nicht dargestellt) versehenes Zahnrad 262 mit größerer Axialerstreckung, welches zusammen mit dem Gewindeteil 250 ein Schraubgetriebe bildet. Mit seiner Außenverzahnung mit dem gleichen Teilkreis, wie ihn Zahnrad 202 aufweist, steht das Zahnrad 262 im Eingriff mit Zahnrad 204.

Zahnrad 202 bildet zusammen mit Gewindeteil 250 und Zahnrad 262 ein Meßgetriebe 268, welches wie folgt funktioniert: Für den Fall, daß der zwischen den Unwuchtkörpern erster und zweiter Art einstellbare Relativ-Stellwinkel (β in Fig. 1) konstant bleibt, laufen die Zahnräder 204, 205 und das Planetengehäuse 254 (alle drei mit gleichem Teilkreisdurchmesser versehen) synchron, d. h., ohne eine Relativbewegung zu­ einander, um ihre gemeinsame Drehachse 221 um. Demzufolge findet auch zwischen Zahnrad 202 und Zahnrad 262 keine Relativbewegung statt. Bei einer Veränderung des Relativ-Stellwinkels erfolgt eine Verdrehung des Planetengehäuses 254 relativ zum Zahnrad 204, mithin auch eine Verdrehung des Zahnrades 202 relativ zum Zahnrad 262, was eine entsprechende Axialverlagerung des Zahnrades 262 relativ zum Zahnrad 202 zur Folge hat.

Die Axialverlagerung des Zahnrades 262 kann über ein Wälzlager 284 abgegriffen und auf stationäre Teile übertragen werden.

Nachfolgend soll die Funktion des Meßgetriebes im Zusammenhang mit der Bildung eines Regelkreises gesehen werden. Wie anschließend noch näher zu erläutern ist, soll die von einem Stellmotor oder auch von den Antriebsmotoren abgeleitete Verstell-Drehbewegung für die Verstellung des Relativ-Stellwinkels dem Einfluß eines Regelkreises unterworfen werden, womit letztlich der Relativ-Stellwinkel β selbst als Regelgröße (siehe auch DIN 19226, Ausgabe Mai 1968) geregelt werden soll.

Für den zu bildenden Regelkreis ist die abgreifbare Axialverschiebung 207 des Zahnrades 262 ein analoges Abbild der Regelgröße. Das Meßgetriebe 268 wandelt die als physikalische Größe "Winkel" vorliegende Regelgröße (β) in die physikalische Größe "Weg" um und wirkt daher als ein Signalwandler. Das über das Wälzlager 284 abgreifbare Regelgrößen-Signal wird über einen Hebel 252 und eine Stange 286 einem Wandlerelement 1 288 mitgeteilt, welches mit einem Wandlerelement 2 289 korrespondiert. Im Sinne der Weiterverarbeitung des Regelgrößensignals könnten die Wandlerelemente 1 und 2 mehrfache Funktionen erfüllen:

- Die durch die Wandlerelemente wahrgenommene Funktion könnte darin bestehen, das in der physikalischen Größe Weg vorliegende Signal in ein analoges elektrisches Signal oder in ein hydraulisches Drucksignal zu wandeln, welches am Punkt F abnehmbar wäre,

- die durch die Wandlerelemente wahrgenommene Funktion könnte z. B auch in der Durchführung der Funktion der Regeleinrichtung des Regelkreises bestehen, wobei am Punkt F ein Stellsignal für die Beeinflussung der Regelstrecke zur Verfügung stünde.

Für die Wahrnehmung der Funktion einer Regeleinrichtung wird die Zuführung des Signals Führungsgröße erforderlich. Die Führungsgröße wird dem Wandlerelement 2 289 als physikalische Größe Weg zugeführt, dadurch, daß das ganze Wandlerelement in der Aufnahmebohrung 293 axialverschieblich angeordnet ist und daß ihm die Führungsgröße als Wegverschiebung mitgeteilt wird. Hierfür ist im Inneren des Wandlerelementes 2 ein Stufenkolben 239/291 vorgesehen, welcher sich außerhalb gegen das Gehäuse abstützt. Zwei hydraulische Druckkammern 290, 292 arbeiten mit dem Stufenkolben zusammen. Je nach Beaufschlagung der Druckkammern (auf nicht dargestellte Weise) mit hydraulischem Druck wird das Wandlerelement 2 289 in der einen oder anderen Richtung verschoben. Die Wegverschiebung 228 stellt dann das in der physikalischen Größe Weg vorliegende Signal für die Führungsgröße und damit den Soll-Wert für den Relativ-Stellwinkel dar. Mit der Weggröße 240 ist die Regelabweichung erfaßbar.

Für die nachfolgenden Betrachtungen soll die Funktion der Wandlerelemente 1 und 2 288, 289 vorzugsweise darin bestehen, daß sie die Regeleinrichtung und das Stellglied eines hydraulisch betriebenen Regelkreises zugleich darstellen. In dieser Funktion erzeugen sie einen von der Fluiddruck-Quelle 294 abgeleiteten und am Punkt F entnehmbaren hydraulischen Volumenstrom mit der notwendigen Stellenergie zur Umsetzung in eine Stellbewegung über die hydraulischen Motoren.

Mit den in der Fig. 2b dargestellten Elementen und Funktionen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Schwingungserregung in 3 unterschiedlichen Versionen betrieben werden:

Betriebsversion 1

Die in Reihe geschalteten Arbeits-Antriebsmotoren 272 und 270 werden von einem Druckfluid-Volumenstrom durchströmt und zu beliebigen Arbeitsdrehzahlen angetrieben. Der Druckfluid-Volumenstrom wird einer Druckquelle 295 entnommen und durch ein hydraulisches Steuergerät 296 beeinflußt.

Am Zahnrad 262 sei das Wälzlager 284 mit Hebel 252 entfernt, da die Funktion des daran angeschlossenen Wandlerelementes 1 288 bei Version 1 nicht benötigt wird. Das Meßgetriebe 268 ist im Falle der Version 1 zu einem Stellwinkel-Begrenzer umfunktioniert, derart, daß bei einem Relativ-Stellwinkel β=0° das Zahnrad 262 mit seiner möglichen Axialverschiebung am Bund 280 und bei einem Relativ-Stellwinkel β=180° am Zahnrad 202 einen Anschlag gefunden hat.

Der hydraulische Stellmotor 244 ist am Anschlußpunkt H über ein Steuergerät an eine Druckwelle (beide nicht dargestellt) angeschlossen und über das Steuergerät derart ansteuerbar, daß der Relativ-Stellwinkel β bei beliebigen Drehzahlen der Unwuchtkörper durch Anfahren und Einhalten der beiden Anschlagstellungen des Zahnrades 262 beliebig in eine der beiden Endstellungen eingestellt werden kann.

Es ist dies das besondere Kennzeichen der Betriebsweise nach Version 1, die Vorrichtung lediglich mit 2 Betriebsstellungen des Relativ-Stellwinkels β betreiben zu wollen.

In der Betriebsstellung β=180° wird der Stellmotor 244 am besten mit einem kleinen negativen Drehmoment (als Generator) betrieben. In der Betriebsstellung β=0° wird der Stellmotor mit einem Drehmoment betrieben, welches größer ist als das maximal zur Überwindung der größten, zu erwartenden Reaktionsdrehmomente benötigte Drehmoment, um eine sichere Anschlagslage zu gewähr­ leisten. Die dem in der Anschlaglage β=0° vom Zahnrad 262 und Zahnrad 202 gemeinsam übertragenen Drehmoment entsprechende Leistung des Stellmotors 244 geht nicht etwa verloren, sondern wird als Arbeitsleistung durch die Unwuchtkörper umgesetzt.

Betriebsversion 2

In der Betriebsversion 2 soll der Relativ-Stellwinkel β bei beliebigen Drehzahlen durch Einbeziehung des hydraulischen Stellmotors 244 in die Regelstrecke eines Regelkreises auf beliebige Werte zwischen 0° und 180° einstellbar sein. Für den Antrieb der Arbeitsantriebsmotoren 270, 272 gilt das gleiche, wie für Version 1 beschrieben. Das Meßgetriebe 268 arbeitet wie gezeichnet mit den Wandlerelementen 1 288 und 2 289 zusammen, welche in diesem Falle die Funktion der Regeleinrichtung und des Stellgliedes zugleich erfüllen sollen, so daß an Punkt F ein Druckfluid-Volumenstrom abgenommen werden kann, der durch eine (nicht gezeichnete) Leitung zum Anschlußpunkt H des Stellmotors 244 weitergeleitet, von diesem in die notwendige Stelldrehbewegung umgesetzt wird.

Die Vorgabe des Soll-Wertes für den Winkel β geschieht über die (hydraulisch bewirkte) Axialverstellung des Wandlerelementes 2 289. Der Stellmotor 244 könnte - entgegen der zeichnerischen Darstellung - durch die Regeleinrichtung natürlich auch im 4-Quadranten-Betrieb betrieben sein.

Die zwischen den Unwuchtkörpern erster und zweiter Art bei ihrer Drehung mit der Winkelgeschwindigkeit w und gleichzeitiger Schwingungserregung des Getriebekastens 222 (in einer zur Zeichenebene senkrechten Schwingungsrichtung) aktiv werdenden Reak­ tionsdrehmomente MR entsprechen einer Leistung MR x w, die als Blindleistung von den Unwuchtkörpern der einen Art auf die Unwuchtkörper der anderen Art unter Benutzung eines über die Zahnräder 204, 205 und über das Überlagerungsgetriebe 256 geführten Transportweges geleitet wird.

In Anbetracht der enormen Größe dieser Blindleistungen, die mehrfach größer sein können als die von den Arbeits-Antriebsmotoren maximal aufzubringende Leistung, wird erkennbar, wie günstig - auch im Hinblick auf die Übertragungsverluste - ihre Umleitung durch ein Überlagerungsgetriebe vollzogen wird.

Betriebsversion 3

In der Betriebsversion 3 soll der Relativ-Stellwinkel β bei beliebigen Drehzahlen durch Einbeziehung der Arbeits-Antriebsmotoren 270, 272 in die Regelstrecke eines Regelkreises auf beliebige Werte zwischen 0° und 180° einstellbar sein. In diesem Falle wird der besondere Stellmotor 244 nicht benötigt, und man könnte sich ihn als entfernt vorstellen.

Auch das Überlagerungsgetriebe wird bei der Betriebsversion 3 nicht benötigt, da die Arbeits- Antriebsmotoren diese Funktion mit übernehmen sollen. Aus diesem Grunde wird der Einfachheit halber angenommen, daß für die hier zu beschreibende Betriebs­ version das Planetengetriebe des Überlagerungsgetriebes blockiert ist, während gleichzeitig Zahnrad 204 frei verdrehbar relativ zum Sonnenrad 278 sein soll. In der Betriebsversion 3 sollen die Zahnräder 204 und 205 auch keine Blindleistung mehr übertragen, sondern sie sollen mit ihrer Drehwinkel-Lage lediglich die Verstellung des Relativ-Stellwinkels β zum Meßgetriebe 268 weiterleiten.

Das Meßgetriebe 268 soll seiner Bestimmung gemäß wie bei Version 2 arbeiten.

Die in Serie geschalteten Arbeits-Antriebsmotoren 270, 272 werden durch einen der Druckquelle 295 entnommenen Druckfluid-Volumenstrom angetrieben und mittels eines hydraulischen Steuergliedes 296 bezüglich ihrer Arbeitsdrehzahl gesteuert.

Die durch die Wandlerelemente 1 und 2, 288 und 289 symbolisierte Regeleinrichtung mit angeschlossenem Stellglied stellt in diesem Falle am Ausgang F einen für die Regelung des Winkels β angepaßten Druckfluid- Volumenstrom zur Verfügung, welcher, über eine (nicht gezeichnete) Leitung zum Anschlußpunkt G weiterge­ leitet, zwischen den beiden Hydraulikmotoren 270 und 272 eingespeist wird.

Es wird vorausgesetzt, daß der von der Druckquelle 294 abgeleitete Steuer-Volumenstrom unter einem hydraulischen Druck steht, der stets größer ist als der zwischen den Hydraulikmotoren 270, 272 herrschende Druck. Als Folge des eingespeisten Steuer-Volu­ menstromes stellt sich zwischen den Rotoren 238 und 242 der Hydraulikmotoren und folglich auch zwischen den Unwuchtkörpern erster und zweiter Art ein veränderter Relativ-Stellwinkel ein, dessen absolute Größe durch die Führungsgröße 228 vorgegeben werden kann.

In dem hier geschilderten Falle arbeiten die Arbeits- Antriebsmotoren 270 und 272 also zugleich auch als Stellmotoren. Die Blindleistung wird über die Leitung 297 von den Unwuchtkörpern der einen Art zu den Unwuchtkörpern der anderen Art übertragen, und erfordert selbstverständlich ein beträchtlich vergrößertes Leistungsübertragungsvermögen der beteiligten hydraulischen Komponenten.

Ein Zahlenbeispiel soll die Übertragung der Blindleistung durch die Hydraulikmotoren besser veranschaulichen:

Es wird angenommen, daß bei einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit w der Unwuchtkörper die Übertragung der mechanischen Blindleistung Pb=MR x w durch einen Druckfluidvolumenstron Q mit einem zugehörigen Druck pb=120 bar, also mit der hydraulischen Leistung Pb=Q x pb erfolgen soll. Die mechanische Blindleistung wird am Hydraulikmotor 272 zunächst in die hydraulische Blindleistung umgesetzt, wobei der Motor 272 als Pumpe wirkt, und danach am Hydraulikmotor 270 erneut in eine mechanische Leistung Pb=MR x w umgewandelt.

Als Arbeitsleitung soll eine hydraulische Leistung von Q x pa mit pa=50 bar zu gleichen Teilen auf beide Motoren verteilt werden, was an jedem Motor einen entsprechenden Druckabfall von 25 bar bewirkt.

Für die Arbeitsleistung liefert die Druckquelle 295 einen Druckfluidvolumenstrom Q mit einem Druck von 50 bar, von welchem 25 bar zunächst am Motor 272 aufgezehrt werden. Durch den gleichzeitigen Betrieb des Motors 272 als Pumpe für die hydraulische Blindleistung wird der Volumenstrom Q auf der Pumpenseite des Motors 272 von dem Druckniveau 25 bar um 120 bar auf das Druckniveau 145 bar angehoben, so daß in diesem Falle die Druckquelle 294 über einen Ausgangsdruck von wenigstens pb+pa/2=145 bar verfügen muß.

Am Motor 270 wird eine Gesamtleistung von Q x (pb+pa/2) umgesetzt, entsprechend einem Anteil Q x pb für die Blindleistung und Q x pa/2 für die Arbeitsleistung. Bei einer Änderung der von der Schwingungserreger- Vorrichtung nach außen abzugebenden Arbeitsleistung bei gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit w ist im wesentlichen lediglich eine Änderung des Druckes pa erforderlich, womit sich der am Anschlußpunkt G aufrechtzuerhaltende Druck gemäß der zuvor aufgezeigten Beziehung ebenfalls ändern muß.

In Abänderung der in Fig. 2b für die Betriebsversion 3 vorgesehenen hydraulischen Schaltung könnte auch ein die Druckquelle 295 mit einbeziehender geschlossener Druckfluid-Kreislauf vorgesehen werden oder es könnten die Hydraulikmotoren auch voneinander getrennt durch zwei unterschiedliche Druckquellen versorgt werden, wenn lediglich Vorsorge dafür getroffen wird, daß zwischen dem Ausgang von Motor 272 und dem Eingang von Motor 270 der erforderliche Differenzdruck (im Beispiel 120 bar) für die Blindleistung vorhanden ist.

Eine Abhilfe bezüglich des für die Übertragung der hydraulischen Blindleistung zu vergrößernden Leistungsübertragungsvermögens kann dadurch geschaffen werden, daß die Regeleinrichtung oder eine einfachere Steuereinrichtung, wie später beschrieben, nur immer dann aktiviert wird, wenn es gilt, den Relativ- Stellwinkel auf einen anderen Wert einzustellen. In einem solchen Falle könnte z. B. anstelle des im Überlagerungsgetriebe 256 untergebrachten Planetengetriebes dort zwischen den Zahnrädern 204 und 205 eine schaltbare Kupplung angeordnet sein, welche in dem einen Schaltzustand eine Relativverdrehung der Zahnräder 204 und 205 zuläßt und in dem anderen Schaltzustand nicht. Alternativ könnte auch an anderer Stelle eine andersartig gestaltete, sich jedenfalls aber dem zu ändernden Relativ-Stellwinkel β anpassende Kupplung vorgesehen sein.

Nur während einer Verstellung des Relativ-Stellwinkels β wäre dann der Momentenfluß durch die Kupplung aufzuheben. Beim Arbeiten mit konstantem Winkel β wäre die Kupplung geschlossen, und die Blindleistung würde anstatt über den hydraulischen Weg über den günstigeren mechanischen Weg geleitet.

In Fig. 3 wird eine Schwingungserregervorrichtung gezeigt, welche ähnlich arbeitet wie diejenige nach Fig. 2b, mit der Betriebsversion 2 betriebene. Der Einfachheit halber wird daher nur derjenige Teil der Vorrichtung zeichnerisch wiedergegeben, welcher von der Abänderung betroffen ist.

Es ist ein Überlagerungsgetriebe 304 vorgesehen, dessen Synchronisierungseingang ein mit dem Planetensteg 350 drehfest verbundenes Zahnrad 346, und dessen Summierausgang das mit einem Zahnkranz 354 versehene Planetengehäuse 348 ist. Als Überlagerungseingang dient ein Sonnenrad 352, welches von dem Rotor eines auch mit dem Stator 306 mitumlaufenden Stellmotors 302 angetrieben wird.

Der Stator 306 ist mit dem Planetengehäuse 348 über eine Buchse 356 verbunden und wird mit einem Deckel 358 festgespannt. Ein am Deckel angebrachter zylindrischer Fortsatz bildet die mit Ölkanälen durchsetzte Welle 310 einer Drehdurchführung bekannter Bauart mit 2 Kanälen. Der topfförmig ausgebildete stationäre Teil 312 der Drehdurchführung enthält zwei Anschlußöffnungen, welche über hydraulische Leitungen 360, 362 mit der Regelein­ richtung 338 verbunden sind.

Der in diesem Falle komplett mitumlaufende hydraulische Stellmotor 302 bewirkt - je nach Druckbeaufschlagung in den Leitungen 360, 362 - über das Überlagerungsgetriebe eine Verstellung des Relativ-Stellwinkels β an den Unwuchtkörpern.

Das Meßgetriebe 322 arbeitet ähnlich wie dasjenige in Fig. 2b, und die Regelgröße 344 wird über einen Hebel 366 an einen in der Bohrung eines Buchsenflansches 368 axialverschieblich untergebrachten Zylinder 370 als Verstellweg weitergegeben. Dieser Verstellweg wird von einem Steuerkolben 324 aufgenommen, welcher mit seinen Steuerkanten 326, 328 mit in dem Steuerzylinder 372 eingebrachten Steuerschlitzen 322, 334, 336 in bekannter Weise eine Volumenstromsteuerung zur Bewegungssteuerung des Stellmotors 302 in zwei Richtungen vornimmt.

Bei der Durchführung dieser Funktion fungieren die beiden Elemente Steuerkolben und Steuerzylinder zugleich als Soll-Ist-Wert-Vergleicher und als Stellglied.

Zur Veränderung des vorzugebenden Soll-Wertes des Relativ-Stellwinkels β wird dem dem Signal Regelgröße entsprechenden Weg 344 am Steuerkolben 324 selbst noch ein dem Signal Führungsgröße entsprechender Weg 374 überlagert. Das Signal Führungsgröße in der physikalischen Form eines Weges 374 wird von einem Signal Führungsgröße in der physikalischen Form eines Druckes 376 abgeleitet, da sich ein Drucksignal bei den beim praktischen Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorherrschenden Betriebsbedingungen sehr vorteilhaft erzeugen und weiterleiten läßt.

Die Umformung des Drucksignals 376 in das Wegsignal 374 geschieht durch eine Druck-Federweg-Wandlung im Zylinder 370. Ein am Steuerkolben 324 an seinem linken Ende angebrachter Kolben-Ansatz 380 wird auf der rechten Seite durch eine Feder beaufschlagt, welche den Steuerkolben nach links gegen einen Endanschlag - entsprechend dem Soll-Wert β=0 - zu drücken bemüht ist. Auf seiner linken Seite ist der Kolben-Ansatz 380 mit dem hydraulischen Druck des Drucksignals 376 beaufschlagt, welcher eine Verschiebung des Steuerkolbens 324 nach rechts um einen der Höhe des Druckes entsprechenden Wegbetrag 374 bewirkt. Der Zu­ sammenhang zwischen Druck und Verschiebeweg ist dabei durch die Federkonstante festgelegt.

Die zuvor beschriebenen Möglichkeiten, eine Vorrichtung nach der Erfindung zur gezielten Verstellung des Relativ-Stellwinkels mit einem Regelkreis zu betreiben, führten zu den elegantesten Lösungen. Eine weniger komfortable Lösung mit geringerem Aufwand ist möglich durch eine Steuerung des Verstellvorganges mit den hydraulischen Stellmotoren als Glieder einer offenen Steuerstrecke, wobei die Stellwirkung der Stellmotoren unmittelbar durch den als Stellgröße wirkenden hydraulischen Druck erzielt wird.

Die Größe des hydraulischen Druckes beinhaltet hierbei praktisch auch die Größe des Relativ-Stellwinkels β.

Bei der Vorrichtung gemäß der DE-PS 32 39 266 kann der Relativ-Stellwinkel ebenfalls durch eine Steuerung verstellt werden, wobei dank der dort vorhandenen Rückstellfeder (27) der als Stellgröße wirkende hydraulische Druck linear proportional zu dem Relativ- Stellwinkel sein muß. Diese notwendige Proportionalität läßt sich technisch einfach realisieren.

Bei einer Schwingungserreger-Vorrichtung, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, liegen die Verhältnisse aber ganz anders: Eine erfolgreiche Realisierung einer offenen Steuerkette ist hier nur möglich durch Nutzung der neuartigen Erkenntnis, daß über den ganzen Verstellbereich 0° bis 180° des Relativ-Stellwinkels β ein rückstellendes Reaktionsdrehmoment wirksam ist, dessen Größe u. a. eine Funktion des Relativ-Stellwinkels β und der Winkelgeschwindigkeit w des Unwuchtkörpers ist. Mit Kenntnis der Wirkung der Größen β und w läßt sich zielgerichtet die physikalische Größe Druck der Stellgröße durch eine entsprechende Steuereinrichtung außerhalb des Vorrichtungsgestells einstellen und den Stellmotoren 244, 270, 272, 302 zuführen. Bei dieser Lösung ist bemerkenswert, daß sich die Veränderung des Relativ-Stellwinkels in beiden Richtungen durch die Veränderung nur ein und derselben Stellgröße Druck bewirken läßt.

In der Praxis werden häufig Schwingungserreger- Vorrichtungen benötigt, bei denen eine Vielzahl von Unwuchtkörper-Paaren in dem Vorrichtungsgestell unterzubringen und auch gemeinsam bezüglich des Relativ-Stellwinkels zu verstellen sind. Bedingt durch die mit der Erfindung ermöglichte Bauart der Stellantriebe mit einer Zuführung und Umsetzung der Stellenergie über ausschließlich rotierend bewegte Bauteile ist die Umsetzung eines Druck-Stellsignales in einen zugehörigen Relativ-Stellwinkel mit hoher Reproduziergenauigkeit möglich. Dieser Umstand, verbunden mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Nutzung von aus Massenkräften resultierenden Rückstell- Drehmomenten (Reaktionsdrehmomente an den Unwuchtkörpern), welche eine hysteresefreie Umkehrung des Verstellvorganges bewirken, ist die Voraussetzung für eine präzise Parallelverstellung einer Vielzahl von Unwuchtkörper-Paaren mit mehreren Stellmotoren durch ein und dieselbe Stellgröße in der physikalischen Form eines hydraulischen Druckes.

Diese Ausführungsform der Erfindung bringt Vorteile sowohl in technischer Hinsicht durch die Vermeidung von Erregungsbeschleunigungen in einer nicht gewünschten Richtung als auch in ökonomischer Hinsicht, da für die Erzeugung der gemeinsam genutzten Stellgröße nur eine einzige Regeleinrichtung bzw. Steuereinrichtung vorgesehen werden muß.

Claims (50)

1. Vorrichtung zur Schwingungserregung in einer relativ zum Vorrichtungs-Gestell (100, 222, 300) vorgebbaren Richtung (126) mit den folgenden Merkmalen:

• (a) Die Vorrichtung weist wenigstens ein Paar von mehreren möglichen Paaren von zum Umlauf um eine ihnen zugeordnete Drehachse (128/130; 264, 266) antreibbaren Unwuchtkörpern (132/110; 214/220) erster und zweiter Art auf,
• (b) die Größe und/oder die Wirkrichtung der resultierenden Erregerbeschleunigung wenigstens des einen Paares ist bezüglich eines zwischen ihnen in einer bestimmten Grundstellung definierbaren Relativ- Drehwinkels durch Einwirkung eines zwischen den Unwuchtkörpern wirkenden Verstell-Drehmomentes um einen Relativ-Stellwinkel (β) verstellbar.
• (c) die Unwuchtkörper sind insbesondere zur Abgabe von Schwingungsenergie von der Vorrichtung nach außen über einen Arbeitsantrieb (114/116; 207/208) angetrieben,
• (d) der Ablauf der Drehbewegungen der Unwuchtkörper erfolgt - abgesehen von der Verstelldrehbewegung - synchron,
• (e) die Verstellung des Relativ-Stellwinkels (β) erfolgt mittels eines Stellantriebs, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale:
  • - Die Verstellung um einen Relativ-Stellwinkel (β) ist unter Beteiligung wenigstens eines, eine mechanische Verstellenergie und eine Verstelldrehbewegung erzeugenden Motors (244, 270, 272) bewirkt,
  • - eine Energiewandlung von hydraulischer oder elektrischer Energie in mechanische Verstellenergie ist zwischen dem Rotor (248, 238, 242, 308) und dem das Reaktionsmoment des Rotors aufnehmenden Stator (246, 207, 208, 306) des Motors wirkend erfolgt, und die gewandelte Verstellenergie ist dem Rotor als Produkt eines Motordrehmoments und eines Relativdrehwinkels zwischen Stator und Rotor mitgeteilt, wobei wenigstens der Rotor des Motors spätestens nach Beendigung des Verstellvorganges in festem Übersetzungsverhältnis synchron mit den Unwuchtkörpern umlaufend ist, und wobei das Motordrehmoment ein gemitteltes Motordrehmoment-Integral über den Relativdrehwinkel ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtkörper der ersten und zweiten Art jeweils mit mindestens noch einem zusätzlichen, selbständigen Leistung durch Drehbewegung übertragenden Maschinenelement (238/242; 204/205) drehmomentübertragend verbunden sind, und daß ein Leistungsfluß auf wenigstens einem in sich geschlossenen Transportweg von dem wenigstens einen Maschinenelement zu dem wenigstens anderen Maschinenelement hergestellt ist, wobei durch den Leistungsfluß eine Blindleistung transportiert ist, die der Summe der Produkte der einzelnen Reaktionsdrehmomente zwischen den Unwuchtkörpern eines Paares (214/218) und deren Winkelgeschwindigkeiten entspricht, und wobei die Produkte gemittelte Integralprodukte über eine Umdrehung der Unwuchtkörper sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine, beteiligte Motor ein Hydraulikmotor (244, 270, 272, 302) ist, daß für den Blindleistungsfluß ein Transportweg mit Zahnrädern (204, 206) als Teile des Transportweges vorgesehen ist und daß der Differenzdruck, mit dem der Hydraulikmotor beaufschlagt ist, ein Maß für den Relativ-Stellwinkel (β) bei einer bestimmten Drehzahl der Unwuchtkörper ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verstellung des Relativ-Stellwinkels (β) wenigstens zwei Hydraulikmotoren (270, 272) beteiligt sind, wobei den Unwuchtkörpern erster und zweiter Art jeweils wenigstens ein Hydraulikmotor durch eine drehmomentübertragende Verbindung mit den Unwuchtkörpern zugeordnet ist, daß für den Blindleistungsfluß wenigstens ein Transportweg (297) für eine hydraulische Leistungsübertragung vorgesehen ist, und daß die hydraulisch übertragene Blindleistung abhängig ist von den durch die Hydraulikmotoren zur Aufrechterhaltung des eingestellten Relativ- Stellwinkels (β) aufgebrachten Motordrehmomenten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Hydraulikmotoren (270, 272) zugleich als Arbeitsantriebsmotor (270, 272) und als ein eine Verstelldrehbewegung erzeugender Stellmotor vorgesehen ist, wobei durch den Hydraulikmotor in der Eigenschaft als Stellmotor eine Erhöhung bzw. Absenkung des Druckes des den Hydraulikmotor durchströmenden hydraulischen Volumenstroms proportional zu der Größe der hydraulisch übertragenen Blindleistung bewirkt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Druckerhöhung bzw. Druckabsenkung gekennzeichnete Differenzdruck ein Maß für den Relativ- Stellwinkel bei einer bestimmten Drehzahl der Unwuchtkörper ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmotor (244, 270, 272) Glied einer "Regel"- oder "Steuerstrecke" und der Differenzdruck die "Stellgröße" einer zu den "Strecken" zugehörigen "Regel"- oder "Steuereinrichtung" ist.

8. Vorrichtung zur Schwingungserregung in einer relativ zum Vorrichtungs-Gestell (100, 222, 300) vorgebbaren Richtung (126) mit den folgenden Merkmalen:

• (a) Die Vorrichtung weist wenigstens ein Paar von mehreren möglichen Paaren von zum Umlauf um eine ihnen zugeordnete Drehachse (128, 130; 264, 266) antreibbaren Unwuchtkörpern (132/110; 214/220) erster und zweiter Art auf,
• (b) die Unwuchtkörper wenigstens des einen Paares sind zur Veränderung der durch sie erzeugbaren Erregerwirkung bezüglich eines zwischen ihnen in einer bestimmten Grundstellung definierbaren Relativ- Drehwinkels mittels eines besonderen Stellantriebes (114/116; 244; 302) um einen Relativ-Stellwinkel (β) verstellbar,
• (c) die Unwuchtkörper sind insbesondere zur Abgabe von Schwingungsenergie von der Vorrichtung nach außen über einen Arbeitsantrieb (114/116; 207/208) angetrieben,
• (d) der Ablauf der Drehbewegungen der Unwuchtkörper erfolgt - abgesehen von der Verstelldrehbewegung - synchron, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Stellantrieb vorgesehen ist, welcher Stellantrieb umfaßt,
  • - ein mitumlaufendes Stellgetriebe (256, (304) als Überlagerungsgetriebe, mit einem mit den Unwuchtkörpern erster Art (214) drehmomentübertragend verbundenen Synchronisiereingang (204), mit einem, mit den Unwuchtkörpern zweiter Art (220) drehmomentübertragend verbundenen Summierungsausgang (205) und mit einem Überlagerungseingang (202/254),sowie
  • - einen Stellmotor (244) mit Stator (246) und Rotor (248), dessen Rotor drehmomentübertragend mit dem Überlagerungseingang (202/254) verbunden ist und wobei der Rotor nach durchgeführtem Stellvorgang mit der Drehbewegung des Synchronisiereingangs und des Summierausgangs synchronlaufend gekoppelt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Stator (306) und Rotor (308) des Stellmotors (302) mitumlaufend angeordnet sind und die Stellenergie für den Stellmotor über eine Drehdurchführung (310/312) zugeführt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beträge der vom Stellgetriebe (256) am Summierausgang (205) und Synchronisiereingang (204) übertragenen Drehmomente gleich groß und ihrerseits wiederum größer als der Betrag des gleichzeitig am Überlagerungseingang (202/254) übertragenen Drehmomentes sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Verstellung eines Relativ-Stellwinkels (β) bei einer Unwuchtkörper-Drehzahl größer oder gleich 2/3 der maximalen Betriebsdrehzahl von dem Stellmotor-Rotor (248) aufzubringende Verstell-Drehmoment kleiner ist als das Leerlauf-Drehmoment aller durch den Stellmotor (244) zu verstellenden Unwuchtkörper (214, 220) zu­ sammengenommen, und daß eine Drehmomentenverstärkung des Verstell-Drehmomentes durch einen Drehmomentenwandler vorgesehen ist, wobei das Leerlauf- Drehmoment definiert ist durch die Ankoppelung einer betriebsmäßig vorgesehenen maximalen, mitschwingenden Masse bei Aufhängung der Schwingungserregervorrichtung an einem Schwingungsisolator bei einer Ramm- Leistungsabgabe an den Boden=Null.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Wert des durch den Stellmotor (244, 302) zu verstellenden Relativ-Stellwinkels (β) in bestimmten Grenzen beliebig vorgebbar und bezüglich seines Betrages als Signal "Führungsgröße" in Form einer physikalischen Größe vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ist-Wert des durch den Stellmotor (244, 302) verstellbaren Relativ-Stellwinkels (β) in ein Signal "Regelgröße" in Form einer physikalischen Größe umgeformt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einstellung des Relativ-Stellwinkels (β) ein Regelkreis mit einer "Regeleinrichtung" und mit einer "Regelstrecke" vorgesehen ist, mit dem Stellmotor (244, 302) als ein Glied der "Regelstrecke" und mit der "Regeleinrichtung" zur Verarbeitung der als Eingangssi­ gnale dienenden Signale "Führungsgröße" und "Regelgröße" zu einer den Stellmotor beeinflussenden "Stellgröße".

15. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ist-Wert des Relativ-Stellwinkels (β) in eine analoge, von dem jeweiligen gemeinsamen Drehwinkel der gleichsinnig oder gegensinnig umlaufenden Unwuchtkörper unabhängige Weg-Größe oder Winkel-Größe gewandelt ist durch den Einsatz eines Meßgetriebes (268, 322) mit einem mit Unwuchtkörpern erster Art (214) drehwinkelübertragend verbundenen Getriebeglied 1 (262) und mit einem, mit Unwuchtkörpern zweiter Art (220) drehwinkelübertragend verbundenen Getriebeglied 2 202.

16. Vorrichtung zur Schwingungserregung in einer relativ zum Vorrichtungs-Gestell (100, 222, 300) vorgebbaren Richtung (126) mit den folgenden Merkmalen:

• (a) Die Vorrichtung weist wenigstens ein Paar von mehreren möglichen Paaren von zum Umlauf um eine ihnen zugeordnete Drehachse (128/130; 264, 266) antreibbaren Unwuchtkörpern (132/110; 214/220) erster und zweiter Art auf,
• (b) die Größe und/oder die Wirkrichtung der resultierenden Erregerbeschleunigung wenigstens des einen Paares ist bezüglich eines zwischen ihnen in einer bestimmten Grundstellung definierbaren Relativ- Drehwinkels durch Einwirkung eines zwischen den Unwuchtkörpern wirkenden Verstell-Drehmomentes um einen Relativ-Stellwinkel (β) verstellbar,
• (c) die Unwuchtkörper sind insbesondere zur Abgabe von Schwingungsenergie von der Vorrichtung nach außen über einen Arbeitsantrieb (114/116; 207/208) angetrieben,
• (d) der Ablauf der Drehbewegungen der Unwuchtkörper erfolgt - abgesehen von der Verstelldrehbewegung - synchron,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelkreis zur Regelung eines vorgebbaren Relativ- Stellwinkels (β) mit einer "Regeleinrichtung", mit 2 Eingangssignalen "Führungsgröße" und "Regelgröße" für die "Regeleinrichtung" und mit einer "Regelstrecke" vorgesehen ist, mit den nachfolgenden Merkmalen:

• (e) Das Verstell-Drehmoment ist von den Drehmomenten von auf die Drehung der Unwuchtkörper einwirkenden Motoren (244, 270, 272, 302) abgeleitet und durch den Eingriff in den Energiefluß der Motoren beeinflußbar,
• (f) der Eingriff in den Energiefluß der Motoren ist durch die von der "Regeleinrichtung" ausgegebene "Stellgröße" bewirkt, und die beteiligten Motoren (244, 270, 272, 302) sind Glieder der "Regelstrecke",
• (g) mit dem Eingangssignal "Führungsgröße" ist der Soll-Wert für den Relativ-Stellwinkel (β) in Form einer physikalischen Größe in die "Regeleinrichtung" eingeleitet,
• (h) mit dem Eingangssignal "Regelgröße" ist der Ist- Wert des Relativ-Stellwinkels (β) in Form einer physikalischen Größe in die "Regeleinrichtung" eingeleitet,
• (i) das Signal "Regelgröße" ist in eine analoge, von dem jeweiligen gemeinsamen Drehwinkel der gleichsinnig oder gegensinnig umlaufenden Unwuchtkörper unabhängige Weg-Größe oder Winkel-Größe gewandelt durch den Einsatz eines Signalwandlers in Form eines Meßgetriebes (268, 322) mit einem mit Unwuchtkörpern erster Art (214) drehwinkelübertragend verbundenen Getriebeglied 1 (262) und mit einem mit Unwuchtkörpern zweiter Art (220) drehwinkelübertragend verbundenen Getriebeglied 2 (202).

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die drehwinkelübertragende Verbindung zwischen einem Getriebeglied (202/262; 316/320) des Meßgetriebes (268, 322) und einem Unwuchtkörper (214, 220) über weitere Glieder, insbesondere über Glieder eines Übersetzungs- /Untersetzungsgetriebes oder des Überlagerungs­ getriebes (274, 276, 278) geführt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Weg-Größe oder Winkel-Größe gewandelt ist durch relativ zueinander bewegbare Organe eines als Teil des Meßgetriebes mitumlaufenden Keilgetriebes.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgetriebe (268, 322) ein mitumlaufender Schraubtrieb ist mit einem Schraubtrieb-Teil 1 als Spindel (250, 314) und einem Schraubtrieb-Teil 2 als Mutter (262, 316), wobei die Axialverschiebung von Spindel und Mutter als Weg-Größe ein Maß für die "Regelgröße" ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5 in Verbindung mit einem Meßgetriebe gemäß den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 15 oder 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Blindleistung in Abhängigkeit von der Weg- Größe oder Winkel-Größe am Meßgetriebeausgang geregelt oder gesteuert ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgetriebe als Schraubgetriebe ausgeführt koaxial zur Mittenachse des Überlagerungsgetriebes (256, 304) angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Meßgetriebe (268, 322) gewandelte Ist-Wert des Relativ-Stellwinkels (β) durch einen elektrisch betriebenen Sensor erfaßt und zu einer elektrisch betriebenen "Regeleinrichtung" weitergeleitet ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die "Regeleinrichtung" mechanisch ausgeführt und hydraulisch betrieben ist und daß ein rotatorisch oder translatorisch beweglicher Steuerkolben (324) mit Steuerkanten (326, 328) zum Öffnen oder Schließen von Steuerkanälen (332, 334, 336) vorgesehen ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Weg-Größe oder Winkel-Größe des Signals "Regelgröße" dem Steuerkolben (324) als Bewegung mitgeteilt ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal "Führungsgröße" zunächst in Form der physikalischen Größe Druck (340) vorgegeben und nach einer Signalformung Druck/Federweg in Form der physikalischen Größe Weg der Regeleinrichtung (338) mitgeteilt ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Signal "Führungsgröße" abgeleitete Weg-Größe der Weg-Größe des Signals "Regelgröße" überlagert ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die "Regeleinrichtung" gebildete "Stellsignal" in der physikalischen Größe Druck oder Volumenstrom ausgegeben und weitergeleitet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß Ventile oder Mengenteiler als "Stellglieder" zum Eingriff in den Energiefluß von als Glieder der "Regelstrecke" eingesetzten hydraulischen Motoren (244, 270, 272, 302) vorgesehen sind, welche "Stellglieder" durch Druck- Stellsignale beaufschlagt sind.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß "Regeleinrichtung" und "Stellglied" mit der Vorrichtung baulich vereinigt sind.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das "Stellglied" (324) zum Eingriff in den Volumenstrom von hydraulisch betriebenen motorischen Gliedern (244, 270, 272, 302) der "Regelstrecke" ausgebildet ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß in die "Regelstrecke" miteinbezogene Motoren (244, 270, 272) zugleich auch zur Erzeugung von nach außen abzugebender Schwingungsenergie eingesetzt sind.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die in die "Regelstrecke" miteinbezogenen Motoren (244, 270, 272) als Stellantriebe und Arbeitsantriebe zugleich wirksam sind.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß in den Regelkreis eine Bedienperson miteinbezogen ist, vorzugsweise zur Umsetzung der Funktion der "Regeleinrichtung".

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Regelkreise - zugehörig zu mehreren parallel arbeitenden, in die "Regelstrecken" miteinbezogenen Motoren - gemeinsam an einer Vorrichtung eingesetzt sind, wobei den Regelkreisen ein gemeinsames Führungsgrößen-Signal zugeordnet ist.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die "Regelung" mittels eines geschlossenen "Regelkreises" mit einer "Regeleinrichtung" und mit einer "Regelstrecke" ersetzt ist durch die "Steuerung" mittels einer offenen "Steuerkette" mit einer "Steuereinrichtung" und mit einer "Steuerstrecke", wobei die Stellwirkung der Stellmotoren unmittelbar durch den als "Stellgröße" wirkenden hydraulischen Druck erreicht ist.

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stellmotoren (244, 270, 272, 302), bestimmt für den Stellantrieb von 2 oder mehreren Paaren von Unwuchtkörpern, parallel beaufschlagt sind von ein und derselben "Stellgröße" eines "Regelkreises" oder einer "Steuerkette" in der physikalischen Form eines hydraulischen Druckes.

37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Paare von Unwuchtkörpern, durch formschlüssige Getriebemittel (z. B. Zahnräder) verbunden, durch einen gemeinsamen Stellantrieb um den gleichen Relativ- Stellwinkel (β) verstellbar sind.

38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß Unwuchtkörper erster und zweiter Art um konzentrisch angeordnete Drehachsen antreibbar angeordnet sind.

39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß bei hydraulisch betriebenem Stellantrieb ein Organ (z. B. ein Druckbegrenzungsventil) zur Begrenzung eines maximal zulässigen Verstell-Drehmomentes vorgesehen ist.

40. Vorrichtung nach Anspruch 15, mit einem mit Stator und Rotor mitumlaufenden Stellmotor, mit Energiezuführung über eine Drehdurchführung, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor in das Überlagerungsgetriebe baulich integriert ist, derart, daß der Stator mit dem Synchronisiereingang und der Rotor mit dem Summierausgang gleichgesetzt ist und daß die Drehdurchführung der Überlagerungseingang ist.

41. Vorrichtung nach Anspruch 19 in Verbindung mit Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (244, 302) ein Schraubgetriebe-Motor ist, vorzugsweise mit einem Wälzschraubtrieb ausgerüstet, mit einem Schraubgetriebeteil (z. B. Mutter) als Motor- Stator (306) und einem anderen Schraubgetriebeteil (z. B. Spindel) als Motor-Rotor (308) und daß die Teile des Schraubgetriebe-Motors zugleich wie die Organe eines mitumlaufenden Meßgetriebes in Schraubtrieb- Ausführung (314, 316, 320) wirksam sind, wobei die Axialverschiebung (344) von Motor-Stator und Motor- Rotor als analoges Signal "Regelgröße" abgegriffen ist und die "Regelgröße" als Eingangssignal einer "Regeleinrichtung" eines Regelkreises eingesetzt ist.

42. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß die in die "Regelstrecke" miteinbezogenen Arbeitsantriebs- Motoren (270, 272) hydraulisch betrieben und in Serie geschaltet sind.

43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 42, gekennzeichnet durch eine Modul- Bauweise mit einer Grund-Ausführung und einer Erweiterungs-Ausführung, mit den folgenden Merkmalen:

• - Die Grund-Ausführung umfaßt einen Stellantrieb für die Verstellung des Relativ-Drehwinkels (β) um einen festen Betrag, vorzugsweise um einen Betrag β=180°, einen Verstellbereichs-Anschlag für wenigstens eine Winkel-Endlage, sowie vorbereitete Anschlußstellen für den Anschluß von Austausch- und/oder Erwei­ terungsmodulen,
• - die Erweiterungs-Ausführung ist aus der Grund- Ausführung aufbaubar durch den Anbau von Austausch- und/oder Erweiterungsmodulen, wobei spätestens durch den Anbau alle notwendigen Organe für den Betrieb des Stellantriebs als Glied eines Regelkreises zur Einstellung eines beliebig vorgebbaren Relativ-Dreh- winkels (β) eingesetzt sind.

44. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 32 oder 34 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Einstellung und Einhaltung eines konstanten Relativ-Stellwinkels β=180° zwischen zwei gegensinnig umlaufenden Unwuchtkörpern gleicher Art (107, 108) vorgesehen ist, wobei der Relativ- Stellwinkel bezogen ist auf eine Grundstellung, in welcher die Unwuchtschwerpunkte in der durch beide Drehachsen (128, 136) definierten Ebene liegen.

45. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß eine schaltbare Kupplung oder eine sich anderweitig einem veränderlichen Relativ-Stellwinkel (β) anpassende Kupplung zwischen Unwuchtkörpern erster und zweiter Art zur Übertragung von Reaktionsdrehmomenten bzw. von Blindleistungsanteilen vorgesehen ist.

46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Schwingungserregung maßgebliche Beschleunigung des Vorrichtungsgestells eine resultierende Beschleunigung der vektorischen Teil-Beschleunigungen von wenigstens 4 Unwuchtkörpern zweier durch den zugeordneten Relativ- Stellwinkel gekennzeichneten Unwuchtkörper-Paare gebildet ist.

47. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderung eines Relativ-Stellwinkels zur Veränderung der Wirkrichtung relativ zum Vorrichtungsgestell der resultierenden Beschleunigung der Teil- Beschleunigungen aller Unwuchtkörper vorgesehen ist.

48. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Relativ-Stellwinkels (β) (Fig. 1) in Richtung größerer Winkelwerte im wesentlichen mit Hilfe einer solchen Verstellenergie bewirkt ist, welche aus dem Energieprodukt von Reaktionsdrehmoment und zugehörigem Verstellwinkel abgeleitet ist.

49. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Relativ-Stellwinkels (β) in Richtung kleinerer Winkelwerte im wesentlichen durch eine hydraulische, an den Stellmotoren (244, 270, 272) umgesetzte Energie bewirkt ist durch Zuführung eines hydraulischen Druckes als physikalische Größe der "Stellgröße" eines "Regelkreises" oder einer offenen "Steuerkette" zu den Stellmotoren.