DE4210507A1 - Vorrichtung zur einstellung von wenigstens zwei auf unwuchtwellen umlaufenden unwuchten in ihrer unwuchtlage zueinander - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zur Einstellung von wenigstens zwei auf Unwuchtwellen umlaufenden Unwuchten in ihrer Unwuchtlage zueinander mittels eines die Unwuchtwellen und Einstell- und Umlenkrollen wirkmäßig miteinander verbindenden Riemen- oder Kettentriebes.

Es gibt eine Reihe von Anwendungsfällen, bei denen schwingende und/oder vibrierende Systeme durch rotierende Unwuchten wenigstens teilweise in die entsprechenden Bewegungen versetzt werden. So gibt es unwuchtbeaufschlagte Schwingförderrinnen, Vibrationswalzen, Vibrationsplatten u. dgl. Dabei ist es beispielsweise aus der CH-PS 4 67 112 bekannt, rotierende Unwuchten aus zwei Unwuchtelementen zu bilden, deren Unwuchtschwerpunkte zueinander mittels eines Stellgetriebes einstellbar sind, wobei die rotierenden Unwuchten selbst von einem gemeinsamen Rotor in Rotation versetzt werden. Bei dem bekannten Rotorgerät nach obiger Schweizer Patentschrift werden Umlenkräder in ihrer Lage relativ zu einer Unwuchtachse gegensinnig verstellt, d. h. in dem Maße, in dem das eine Umlenkrad auf die Unwuchtwelle zubewegt wird, wird das andere Umlenkrad davon wegbewegt, wobei diese Bewegungen einmal durch ein Zahnrad, wie auf einer Seite beaufschlagende Zahnstangen, bewirkt wird oder aber über einen um einen Mittelpunkt schwenkbaren Kipphebel, was es nötig macht, für die Kettenspannung jeweils zu sorgen, da der Zahnriemen oder die Kette nur in einer bevorzugten Position genau geführt ist, da ansonsten ein sehr großes Spiel auftritt.

Aus der CH-PS 6 46 620 ist ein Schwingungsregler mit zwei Unwuchten bekannt, wobei die Lage der einen Unwucht zur anderen hydraulisch über einen Kurvenschlitz in einer Hohlwelle erfolgt, mit der über ein Ritzel die andere Unwuchtwelle zur Hohlrille relativ verstellt wird.

Die DD 2 90 497 zeigt die Verstellmöglichkeit zwei auf parallelen Wellen angeordneten Unwuchten, ebenfalls durch ein sich an der einen Welle abrollendes Ritzel und ein formschlüssiges Zugmittel mit einem Zahnrad auf der Ritzelwelle, wobei die Ritzelwelle relativ zu einer Unwuchtwelle über eine schwenkbare Schwinge abrollbar in der Position geändert werden kann.

Mit den bekannten Lösungen ist es zwar möglich, über eine gewisse Bandbreite bei Vibrationsplatten eine Phasenverstellung vorzunehmen, wobei allerdings zusätzliche Einrichtungen vorgesehen werden müssen, um die Kette oder Treibbänder zu spannen oder entgegengesetzt zu bewegen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der unabhängig von einer einachsigen oder parallelachsigen Anordnung der Unwuchten mit ihren Unwuchtwellen eine Regelung und Einstellung der Phasen sowie der Amplituden mit Optimierung der jeweils gewünschten Massenkräfte möglich ist.

Mit einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch zwei auf einem Schieberelement in ihrer Lage zueinander fest angeordnete und zu den Achsen der Unwuchtwellen in ihrer Lage veränderbare Umlenkrollen als Tandemrollen für den Riemen- oder Kettentrieb.

Mit der Vorrichtung ist es möglich, mit sehr einfachen Steuer- und Regeleinrichtungen die jeweiligen Unwuchten stufenlos zueinander zu verstellen, wobei eine den jeweiligen Anwendungsfällen angepaßte Führung des Riemen- und Kettentriebes spielfrei möglich ist. Insbesondere wird dies dadurch erreicht, daß die die Veränderung der jeweiligen ab- und auflaufenden Riemen- und Kettentriebelemente verstellenden Umlenkrollen als in ihrer Lage zueinander fixierte Tandemrollen ausgebildet sind, d. h. sie werden jeweils als Paar verstellt, ohne daß Längenausgleiche notwendig sind.

Zur Regelung und Steuerung ist es dabei von Vorteil, daß die Tandemrollen auf einem Schieberelement angeordnet sind, d. h. hier muß von einer Steuereinrichtung lediglich eine Linearbewegung aufgebracht werden, was gerade bei den extremen Einsatzgebieten der vorliegenden Erfindung von Vorteil ist.

Zweckmäßig ist es, wenn, wie dies die Erfindung in besonderer Ausgestaltung auch vorsieht, die zu- und ablaufenden Riemen- oder Kettenantriebelemente (Trums) zu den Tandemrollen parallel zueinander und fluchtend ausgerichtet sind. Diese spezielle Anordnung bewirkt in besonderer Weise die spielfreie Führung des Riemen- und Kettentriebes.

Nach der Erfindung ist auch vorgesehen, daß das die Tandemrollen tragende Schieberelement mit einer Stell- und Regeleinrichtung versehen ist, wobei diese ihrerseits zweckmäßigerweise von einer Steuerelektronik beaufschlagt ist.

Je nach Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung, etwa als Antrieb für eine Rüttelwalze, eine Rüttelplatte oder aber als Antrieb für eine Förderrinne oder mechanische Siebeinrichtungen werden die Unwuchten koaxial oder parallel zueinander angeordnet, wobei bei der letzteren Anordnung noch zwei gleichsinnigen Umlauf während des Betriebes und gegensinnigem Umlauf unterschieden werden kann.

Um diesen unterschiedlichen Einbau- und Anwendungsgegebenheiten gerecht werden zu können, sieht die Erfindung unterschiedliche Positionierungen der Tandemrollen vor, wie dies in weiteren Unteransprüchen angegeben ist.

Neben der unterschiedlichen Anordnung der Tandemrollen bei koaxial zueinander angeordneten Unwuchten oder bei parallel zueinander angeordneten Unwuchten, liegt eine weitere Besonderheit der Erfindung in der Möglichkeit, automatisch die Unwuchten in eine Ruhelage zurückzuführen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Schieberelement für die Tandemrollen mit einer Rückstellfeder od. dgl. zur Verschiebung beider Unwuchten in eine alle Momente und Fliehkräfte nullstellenden Ruhelage bei Abschalten des Rotationsantriebes ausgerüstet ist. Dies kann beispielsweise durch eine Gasfeder bewirkt werden, die bei Stillstand des Antriebes das Schieberelement mit den Tandemrollen in die gewünschte Nullstellung verschiebt.

Die oben schon erwähnte Steuerung kann mit Einschüben versehbar sein, die für eine automatische Steuerung von Frequenz und Amplitude sorgt, was bei allen Verdichtungs- oder Fördersystemen besonders zweckmäßig ist. So können etwa bei Förderrinnen bei wechselndem zu fördernden Gut durch Austausch eines solchen Einschubes die Schwingparameter geändert werden oder aber bei einer Walze kann die für die Verdichtung notwendige Frequenz geregelt werden, die je nach zu verdichtendem Material sehr unterschiedlich sein muß. So kann mit der Erfindung vermieden werden, daß es bei falschen Verdichtungsparametern nicht zu der gewünschten Verdichtung, sondern zu einer Lockerung des Materials kommt. Bei bindenden Materialien muß beispielsweise auch die Fahrgeschwindigkeit geringer sein als bei nicht bindenden Materialien, bei großen Amplituden muß mit kleinerer Geschwindigkeit gefahren werden als bei kleinen Amplituden, auch dies zu regeln ist Sinn der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausgestaltung.

Um eine optimale Regelung zu ermöglichen ist auch vorgesehen, daß am Vorrichtungsrahmen Resonanz- und/oder Schwingungsaufnehmer vorgesehen sind zur Abgabe eines Ist-Wertes als Regelgröße an die Steuerelektronik.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. diese zeigt in

Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Aufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit koaxial angeordneten Unwuchtwellen,

Fig. 2 in gleicher Darstellung ein anderes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit parallel zueinander angeordneten Unwuchtwellen,

Fig. 3 eine Prinzipaufsicht auf eine Ausführungsform gemäß Fig. 1,

Fig. 4 die vereinfachte symbolische Seitenansicht einer Rüttelplatte,

Fig. 5 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel in ähnlicher Darstellung wie Fig. 4,

Fig. 6 eine vereinfachte räumliche Darstellung einer Rüttelwalze,

Fig. 7 die räumliche Darstellung eines gekoppelten Vibrationsantriebes,

Fig. 8 die räumliche Darstellung einer abgewandelten Einstellvorrichtung für eine Rüttelplatte,

Fig. 9 die vereinfachte Darstellung einer Schwingrinne sowie in

Fig. 10 ein vereinfachtes Schaltbild einer vollautomatischen elektrohydraulischen Unwuchtregelung.

Die allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zur Einstellung von wenigstens zwei auf Unwuchtwellen 2 und 3 angeordneten Unwuchten 4 und 5, wobei beim Beispiel gemäß Fig. 1 die Unwuchtwellen 2 und 3 koaxial, d. h. in einer Achse, dort mit 6 bezeichnet, angeordnet sind.

Die Unwuchten 4 und 5 werden von einem Motor 7, in den Figuren nur angedeutet, über einen allgemein mit 8 bezeichneten endlosen Riemen- und Kettentrieb in Rotationsbewegung versetzt, wobei im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Riementrieb 8 unmittelbar das Unwuchtrad 10 der Unwucht 5 antreibt und mittelbar das Unwuchtrad 9 der Unwucht 4, wobei letzteres über einen zusätzlichen Riemen- und Kettentrieb 11 rotiert wird, der seinerseits von einem Doppelrad 12 angetrieben wird.

Um die Lage der Unwuchten 4 und 5 zueinander zu verstellen, etwa aus der durchgezogenen Position in Fig. 1 in die gestrichelte, ist der Riemen- und Kettentrieb 8 über zwei in der entsprechenden, hier nicht dargestellten Gesamtvorrichtung ortsfeste Umlenkrollen 13 und 14 geführt sowie über zwei auf einem Schieberelement 15 in ihrer Lage relativ zueinander veränderbare, aber insgesamt verschiebbare Tandemrollen 16, wobei die Position der einzelnen, in Fig. 1 nicht näher bezeichneten Achsen und Durchmessergrößen der eingesetzten Rollen so gewählt ist, daß die zu- und ablaufenden Elemente des Riemen- und Kettentriebes, in Fig. 1 mit 8a bis 8d bezeichnet, parallel zueinander liegen und jeweils paarweise fluchten, wie sich dies auch aus Fig. 3 ergibt.

Die Wirkungsweise einer Verstelleinrichtung gemäß Fig. 1 bzw. gemäß Fig. 3 sei anhand von Fig. 3 hier näher erläutert:

Wird unterstellt, daß sich die Tandemrollen 16 in der in Fig. 3 wiedergegebenen Mittellage befinden und wird der Schieber 15 gemäß Pfeil 16 in Fig. 3 nach oben bewegt, wobei z. B. die Bewegung des Triebes 11 als feststehend angenommen ist, wird die Unwucht 5 nach links in die links gestrichelte Position verschoben relativ zu der in ihrer Position verharrenden Unwucht 4. Wird der Schieber 15 nach unten verschoben, erfolgt eine entgegengesetzte Positionierung der Unwucht nach rechts. Die Verstellung kann auch relativ andersherum erfolgen, nämlich indem die Bewegung der Unwucht 5 bei der Verstellung als feststehend angenommen wird, dann wird die Unwucht 4 über den Kettentrieb 8, die Doppelrolle 12 und den Kettentrieb 11 verstellt. Tatsächlich verdrehen sich aber die Unwuchten 4 und 5 gleichzeitig.

In Fig. 2 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt. Hier weisen die Unwuchten 4 und 5a an den Wellen 2a und 3a Unwuchtrollen 9a und 10a auf, die von einem Riemen- und Kettentrieb 8 beaufschlagt sind. Alle funktionsmäßig gleichen Teile wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bzw. 3 tragen im übrigen ansonsten die gleichen Bezugszeichen. Die Verstellung der Tandemrollen 16 erfolgt in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Punktiert ist in Fig. 2 allerdings noch die Möglichkeit dargestellt, durch eine zusätzliche Umlenkrolle 18 die Riemen- und Kettentriebbeaufschlagung der Unwuchtrolle 9a derart zu ändern, daß sich die Rotationsrichtung im Betrieb aus einer gleichsinnigen Rotation (in durchgezogenen Linie) in eine gegensinnige Rotation gemäß punktiertem Pfeil zu ändern.

In Fig. 2 ist noch die Möglichkeit angedeutet, den Schieber beispielsweise mit einer Gasfeder 19 an einer Seite auszurüsten, um beispielsweise bei Stillstand des Antriebes mittels der Gasfeder die Unwucht 4a, 4b auf die entgegengesetzte Fliehkraftstellung zu verschwenken, was in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist, um von dem in durchgezogenen Linien dargestellten maximalen Unwucht-Drehmoment auf ein Drehmoment 0 zu kommen, was die Anfahr-Motorleistung stark verringert, da nur das Beschleunigungsmoment und nicht auch noch das Unwucht-Drehmoment aufgebracht werden muß.

Fig. 4 zeigt eine allgemein mit 20 bezeichnente Rüttelplatte mit einer Vorrichtung 1a nach der Gestaltung gemäß Fig. 2, wobei die Tandemrollen 16 über einen Bowdenzug 21 mittels eines Handhebels 22 entsprechend verstellt werden können, um Frequenz und Vortrieb einstellen zu können.

In Fig. 5 ist ein abgewandeltes Beispiel dargestellt, um für eine entgegengesetzte Rotation der Unwuchten 4a′ und 5a′ zu sorgen. Hier treibt der Motor 7′ zwei Zahn- bzw. Kettentriebe 8′ und 11′ über ein entsprechendes Doppelantriebsrad 13′. Ein Doppelumlenkrad 14′ ist dabei derart lose gelagert, daß die eine Umlenkscheibe für den einen Trieb entgegengesetzt zur koaxialen Umlenkscheibe für den anderen Trieb rotieren kann.

In Fig. 6 ist eine allgemein mit 23 bezeichnete Rüttelwalze dargestellt, wobei der dortige Vibrationsantrieb dem grundsätzlichen Aufbau nach Fig. 1 entspricht, so daß dort die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 eingesetzt wurden.

Fig. 7 zeigt vereinfacht wiedergegeben einen doppelten Exzenterantrieb mit der koaxialen Anordnung über eine Wellenkupplung 25 zweier Vorrichtungen 1 gemäß Fig. 1, so daß auch hier wiederum die gleichen Bezugszeichen für gleiche Bauteile eingesetzt sind. Ein Steuerhebel 26, der beispielsweise ein Ritzel 27 und nicht näher dargestellte Steuerzahnstangen 28 treibt, ist in Fig. 7 symbolisch wiedergegeben. Über diesen Steuerhebel 26 können z. B. zwei Bowdenzüge 21a und 21b betätigt werden, die die Tandemrollen 16a bzw. 16b verstellen können und damit die Unwuchten 4 und 5. Diese sind auf einer Innenwelle bzw. auf einer Hohlwelle angeordnet, was in der Figur nur angedeutet ist.

Fig. 8 zeigt die Möglichkeit der Kombination von koaxialer Unwuchtanordnung mit paralleler Unwuchtanordnung mit einer entsprechenden Verstellung. Hier sind koaxial zwei Unwuchten 4e und 5e angeordnet, während zusätzlich eine weitere Unwucht 4f dazu parallel angeordnet ist. Die Übertragung der Verstellbewegung wird hierbei mittels Kegelradpaaren 29 und 30 bewirkt, der Antrieb erfolgt von einem Motor 7′. Auch hier sind Bowdenzüge 21c und 21d zur Verstellung der Tandemrollenpaare 16a und 16b vorgesehen.

In Fig. 9 ist vereinfacht der Schwingantrieb 1 einer Förderrinne 31 gelagert an Dämpfungselementen 32 dargestellt. Auch hier sind wiederum die Unwuchten 4 und 5 in der Gestaltungsvariante gemäß Fig. 1 angeordnet, die Verstellung der Position der Tandemrollen 16 erfolgt hier über einen Handhebel 33.

In Fig. 10 ist schließlich eine mögliche vollautomatische, elektrohydraulische und rechnergestützte Regelung einer Vibrationswalze 23 dargestellt. Die weitere Beschreibung beginnt mit dem Bezugszeichen 40. Eine verstellbare Vibrationspumpe 40 wird über einen Proportionalverstärker 41, einen Regler 42 in Abhängigkeit eines feststehenden Drehzahlaufnehmers 43 geregelt. Der Drehzahlaufnehmer 43 erhält seine Impulse von einer an der Bandage der Walze 23 angebrachte Lochscheibe 44 und über das Rechenprogramm, wobei hier symbolisch ein Rechner 45 angedeutet ist, der z. B. über Einschübe 46 von außen vorprogrammierbar ist.

An der mit 47 bezeichneten Bandage der Walze 23 ist ein Beschleunigungsaufnehmer 48 vorgesehen, der über einen Verstärker 49 den Rechner 45 beaufschlagt. Eine Drehzahlsollwertvorgabe ist mit 50 bezeichnet, ein Amplitudensollwert ist mit 51 bezeichnet. Über den Regler 52 und einem Proportionalverstärker 53 stellt das Programm ein Proportionalregelventil 54, das seinerseits den Verstellzylinder 55 beaufschlagt, der in Abhängigkeit sowohl den einen Lageraufnehmer 56 als auch eine Geberdose 57 für die Steuerung 58 betätigt.

Der Lageraufnehmer 56 übermittelt seine Werte zur Abstimmung des Sollwertes 51 an das Rechenprogramm, das Fallgeschwindigkeit, Amplitude u. dgl. regelt. Bei manchen Einsatzfällen ist es wünschenswert, die jeweiligen Arbeiten zu dokumentieren, hierfür kann am Rechner 45 ein Schreiber 59 vorgesehen sein. Zur Eingabe von Fallgeschwindigkeiten von Hand ist ein entsprechender Geschwindigkeitsregler 60 vorhanden.

Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. Neben der hier gerade bei Walzen sich anbietenden hydraulischen/elektronischen Verstellmöglichkeiten können auch andere Verstellungen vorgenommen werden, etwa durch Beaufschlagung des Trägers 15 der Tandemwalzen 16 mit einer elektromotorisch angetrieben Verstellspindel u. dgl. mehr.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Einstellung von wenigstens zwei auf Unwuchtwellen umlaufenden Unwuchten in ihrer Unwuchtlage zueinander mittels eines die Unwuchtwellen und Einstell- und Umlenkrollen wirkmäßig miteinander verbindenden Riemen- oder Kettentriebes, gekennzeichnet durch zwei auf einem Schieberelement (15) in ihrer Lage zueinander fest angeordnete und zu den Achsen (6, 6a, 6b) der Unwuchtwellen (2, 3) in ihrer Lage veränderbare Umlenkrollen als Tandemrollen (16) für den Riemen- oder Kettentrieb (8).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu- und ablaufenden Riemen- oder Kettenantriebelemente (Trums) (8a-8d) zu den Tandemrollen (16) parallel zueinander und fluchtend ausgerichtet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Tandemrollen (16) tragende Schieberelement (15) mit einer Stell- und Regeleinrichtung versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stell- und Regeleinrichtung mit einer Steuerelektronik versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit koaxial angeordneten Unwuchten, dadurch gekennzeichnet, daß die Tandemrollen (16) in ihrer Mittelebene zwischen vier fixen Achsen verschiebbar geführt sind, wobei eine Achse (6) die der zueinander verdrehbaren Unwuchten (4, 5), eine Achse die Antriebsachse beider Unwuchten und die beiden anderen Achsen diejenigen der Umlenkrollen (13, 14) für den Riemen- und Kettentrieb (8) bilden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit parallel zueinander angeordneten Unwuchten, dadurch gekennzeichnet, daß die Tandemrollen (16) in einer Mittelebene zwischen vier fixen Achsen verschiebbar geführt sind, wobei zwei Achsen (6a, 6b) diejenigen der zueinander verdrehbaren Unwuchten (4a, 4b) und die beiden anderen Achsen diejenigen der Umlenkrollen (13, 14) für den Riemen- und Kettentrieb (8) bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur gegensinnigen Drehbeaufschlagung der beiden Unwuchten (4a, 5a) einer Unwucht (4a) eine zusätzliche weitere Umlenkrolle (18) im Riemen- und Kettentrieb zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb einer Unwucht (5) über den auch die Einstellung bewirkenden Kettentrieb (8) und der Antrieb der anderen Unwucht (4) über einen weiteren Riemen- oder Kettentrieb (11) erfolgt.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberelement (15) für die Tandemrollen (16) mit einer Rückstellfeder (19) od. dgl. zur Verschiebung beider Unwuchten (4, 5) in eine alle Momente und Fliehkräfte nullstellenden Ruhelage bei Abschalten des Rotationsantriebes (7) ausgerüstet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungselektronik mit Einschüben versehbar ist, die eine automatische Steuerung von Frequenz und/oder Amplitude nach dem zu fördernden und/oder zu verdichtenden Material oder die notwendige Fahrgeschwindigkeit bewirken.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Vorrichtungsrahmen Resonanz- und/oder Schwingungsaufnehmer vorgesehen sind zur Abgabe eines Ist-Wertes als Regelgröße an die Steuerelektronik.