EP0801596B1 - Kompensation von querschwingungen an unwuchtvibratoren - Google Patents

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EP0801596B1
EP0801596B1 EP95927702A EP95927702A EP0801596B1 EP 0801596 B1 EP0801596 B1 EP 0801596B1 EP 95927702 A EP95927702 A EP 95927702A EP 95927702 A EP95927702 A EP 95927702A EP 0801596 B1 EP0801596 B1 EP 0801596B1
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EP
European Patent Office
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unbalanced
drive motor
regulating
vibration
control
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP95927702A
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English (en)
French (fr)
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EP0801596A1 (de
Inventor
Hubert Bald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gedib Ingenieurbuero und Innovationsberatung GmbH
Original Assignee
Gedib Ingenieurbuero und Innovationsberatung GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
    • B06B1/16—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • B06B1/161—Adjustable systems, i.e. where amplitude or direction of frequency of vibration can be varied
    • B06B1/166—Where the phase-angle of masses mounted on counter-rotating shafts can be varied, e.g. variation of the vibration phase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/18—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency wherein the vibrator is actuated by pressure fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/18—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency wherein the vibrator is actuated by pressure fluid
    • B06B1/186—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency wherein the vibrator is actuated by pressure fluid operating with rotary unbalanced masses

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for compensating transverse vibrations on unbalance vibrators with a predetermined direction of vibration.
  • the resulting excitation force F E which determines the direction of vibration, is generated by two synchronously and oppositely rotating groups of partial unbalance bodies, in the simplest case each group having only a single partial unbalance body.
  • each group has at least one own drive motor and that both groups among themselves, at least but two partial unbalance bodies belonging to a different group not with each other, or at least not constantly via mechanical drive means are positively synchronized to a certain rotational angular position to adhere to.
  • Such vibrators are used for various tasks, the synchronous operation in the simplest case being created by the so-called “self-synchronization", which is easy to achieve under the following conditions:
  • the dynamic mass m to be set into vibration by the resulting acceleration or the resulting unbalance force dyn must be able to swing unhindered (e.g. supported by springs) and a straight line through the center of gravity in the direction of oscillation must be the perpendicular to such a distance that extends in the plane of the rotating unbalance centers of gravity from one axis of rotation to the other.
  • Such vibrators are also used for ramming.
  • the Circumstance that between two groups of partial unbalance bodies on one Forced synchronization by mechanical drive means can be dispensed with can be regarded as a special functional advantage, e.g. because of the Contribution to noise reduction. Because the invention is special here can be used advantageously, it will be related below described with ram vibrators.
  • the vibrating dynamic mass m dyn which also includes the mass of the pile, is always connected to a special carrier device (e.g. leader or crane) via vibration-isolating devices, such as spring yokes is.
  • a special carrier device e.g. leader or crane
  • vibration-isolating devices such as spring yokes
  • vibration path components can occur on the dynamic mass transverse to the intended direction of vibration in one Size occur that proper work with the vibrator fails is more possible.
  • Such transverse vibrations can arise from the incorrect alignment of the resulting excitation force F E of the partial unbalance body itself.
  • the resulting excitation force is kinetically coupled to the dynamic mass and can therefore also be influenced, for example, as a function of the disturbance of the oscillating movement of the dynamic mass by external disturbing forces.
  • transverse vibrations can also occur directly disturbing forces attacking the dynamic mass are excited.
  • asymmetrical loading of the pile asymmetrical suspension of the dynamic mass
  • non-horizontal alignment of the exciter body force excitations the coupling of the exciter body to the spring yoke or to the leader.
  • This directional oscillator according to DE-PS 41 16 647 comprises two two-shaft vibrators, which one has to imagine as being placed on top of each other, whereby the each interacting (conceivable one above the other) partial unbalance body one have a direction of rotation that is opposite to is that of the other.
  • the person skilled in the art knows that these interacting partial unbalance bodies can also circulate in the same direction, as with the later discussed WO 93/01693 is realized; both types are equivalent to each other.
  • EP-A-0 467 758 discloses a directional vibrator, also with two superimposed two-shaft vibrators, their respective Imbalances are coupled via gears and are therefore positively synchronized.
  • the phase position of the two vibrators is relative to one another via one Superimposition gearbox hydraulically adjustable, but because of the Forced synchronization cannot change the direction of vibration.
  • the object of the invention is to compare one with the closest State of the art to create simpler and more robust device with Help those of all kinds of unwanted transverse vibrations in their Size can be reduced or even avoided.
  • the desired improvement should come closer to robustness on solutions using only hydraulic drive motors may restrict.
  • the expected solution is said to be simpler to such an extent be that it is possible, for example, at least two hydraulic Drive motors that are assigned to different groups may be acted upon by a common pressure source (characteristic of the Preamble of claims 1 and 10).
  • the advantage of the solution according to the invention can be seen in the fact that the regulating Intervention in the rotary drive to influence the direction of the resulting excitation force only refers to throttle measures that can be realized with little equipment and for what, for example the pressure of the pressure source does not have to be changed.
  • the one in Purchase depending on the size of the transverse vibrations Throttle losses are low since the transverse vibrations in principle prevent it become.
  • the chosen principle of influencing the direction of the resulting excitation force more than the complex Technology according to the closest prior art cited.
  • the principle according to the invention is capable of Direction of the resulting excitation force too (in the manner of a Overcompensation) in a direction that deviates from the specified vibration direction To steer direction. This can help with the control process achieved reduction of the transverse vibrations to minimum values, for example generates an internal acceleration (generated by unbalance forces) which of the external (excitation for transverse vibration) acceleration is opposite.
  • the two independent claims 1 and 10 are based on the same general inventive concept. Thereafter, the undesirable transverse vibrations of the dynamic mass m dyn are not combated with passive means (damping), but are compensated with an active measure in such a way that depending on the value of a physical quantity to be measured or taken into account, which is functionally related to the Transverse oscillation stands, makes a correction to the direction of the resulting excitation force by influencing the resultant torque causing the rotation of the unbalance bodies (that is the sum of driving and braking torques) in at least one group.
  • the path s Q of the transverse oscillation movement itself, or the quantities derived therefrom, such as, for example, s Q 'or s Q '', is indicated as the physical quantity to be measured or evaluated the relative angle of rotation of the partial unbalance bodies generating the excitation forces.
  • the "relative angle of rotation” is an angle that has to be determined by comparing the angle of rotation position of two partial unbalance bodies.
  • the frame 100 represents the housing of an unbalance vibrator 101, which is operated with two partial unbalance bodies 106 and 108 attached to the two shafts 102 and 104, driven by two hydraulic motors M1 and M2.
  • the center of gravity of the dynamic mass is identified by the cross 114. If the vibrator is used to ram rammed material, the center of gravity of the rammed material coincides with the center of gravity 114 and the rammed material mass belongs to the dynamic mass m dyn .
  • the two equally large hydraulic motors M1 and M2 are shared by one Pressure source 116 is subjected to variable pressure. After the starting of the motors marked with arrows 118 and 120 opposite direction of rotation is due to the proposed arrangement of the center of gravity 114 a self-synchronization of the rotary movement both partial unbalance bodies 106 and 108, so that these in opposite directions circulate synchronously.
  • the centrifugal forces compensate each other in a plane that can be laid through the center lines of the shafts 102 and 104, while in a direction perpendicular to the plane of the drawing they add to the resulting excitation force F E , which excitation force has to be imagined through the center of gravity 114.
  • the rotating part unbalance bodies develop special "synchronous guidance torques" in conjunction with mass forces guided via the bearings 122, 124 and generated by the oscillating dynamic mass m dyn , which synchronize the synchronism within a certain range of disturbing forces Ensure the two partial unbalance bodies without these having to be positively synchronized by mechanical drive means such as gears.
  • Circumferential feature carriers 126, 128 are connected to the shafts 102, 104, which carry position features 130, 132 on their circumference, the are detected by the position sensors 134, 136 during the circulation, the sensors emitting signals via the signal lines 138, 140. These signals are processed in the regulating or control device RSE1, such that there are deviations from a predetermined relative angular position both partial unbalance bodies as "relative rotation angle" according to their Course and their direction can be determined.
  • a relative angle of rotation ⁇ deviating from the real synchronous position is shown in position sensor 136, which originates from an advance of partial unbalance body 108 in the direction of arrow 120. If such a relative rotation angle ⁇ deviates from the value zero, it can be assumed that the direction of the resulting excitation force F E is deflected from its desired direction and that consequently transverse vibrations occur with a travel component s Q (142). With the aid of the correction actuating device 178, which in addition to the regulating or control device RSE1 also includes the actuator 144, the relative angle of rotation should then be brought back to the value zero.
  • the actuator 144 has a throttle device 146, by means of which the volume flows emerging from motors M1 and M2 are optionally throttled can be.
  • the throttling of one or the other volume flow happens through that made in the direction of the double arrow 148 Displacement of the control piston 150 from the center position shown out.
  • the control edge narrows 152 the inlet duct 156 of the volume flow originating from engine M1, with a shift to the right, the inlet channel 158 of the from Motor M2 emerging volume flow reduced. From the shift of the control piston, the drain channel 160 leading to the tank 162 is not affected, so that the unrestricted volume flow is unimpeded at all times can drain off.
  • the control piston 150 is displaced by the difference of one force generated by a compression spring 166 on the one hand and one by Pressure in the control pressure chamber 164, on the other hand, generated hydraulic Force.
  • the hydraulic pressure in the control pressure chamber is determined by the outlet pressure an electrically controllable pressure control valve 168, with which the pressure predetermined by a constant pressure source 170 can be regulated down to any presettable pressures at outlet 172 can.
  • the size of the regulated outlet pressure that can be set at outlet 172 is performed with the cooperation of the electrical control element 174 the control or output signal supplied via line 176 Control device RSE1 determined.
  • a sensor 180 for detecting the acceleration s Q ′′ assigned to the oscillation travel s Q (142) is attached to the frame 100, the signal of which is supplied to the regulating or control device RSE2 via the signal line 182.
  • the information of the input signal is processed in such a way that the output signal, which is fed to the electrical control element 174 via the line 184, contains the necessary information about the value and direction of the quantity measured by the sensor 180, so that about the Pressure control valve 168 and the throttle device 146 on the motors M1 and M2 can be caused similar reactions as can be achieved by the influence of the output signal from RSE1.
  • a correction-setting process is carried out as follows: In the simplest case, when a relative angle of rotation ⁇ or an oscillation path component s Q occurs, the regulating or control devices RSE1 or RSE2 cause an adjustment of the throttle device 146 via their output signals and thus the generation of a setting torque on one of the motors proportional to the measured value of the disturbance ⁇ or s Q.
  • the regulating or control device RSE1 will ensure that the spool 150 is shifted to the right, which the Torque of the motor M2 is reduced and what is compared to the motor M1 builds a torque, with the help of the relative angle of rotation ⁇ is reduced again.
  • the regulating or control devices RSE1 and RSE2 can, however, with other additional functions, which you can use depending on the operating situation the vibrator. This includes e.g. an integration function in terms of control technology, to ensure that the faults are also free of residual errors to be able to compensate, or an algorithm based on predetermined criteria, the output signals individually or together Effect.
  • an unbalance vibrator 201 is shown, which has the same Properties as that shown in Figure 1 should have, as far as the Features 200 to 220 and the motors M1 and M2 are concerned. Wear it same characteristics in both figures their identifiers with identical Combinations of the last two digits.
  • the sensor part 230 is formed by 2 control rotors 232 and 234 with Control groove and control edges on the circumference of their outer cylinders 244, 246 and by two control stators 236 and 238 with control openings the circumference of their inner cylinders 240, 242.
  • the two control rotors 232 and 234 are designed as cylindrical bodies, which (in a manner not shown) rotatably with the shafts 202 and 204 are connected and thus with these and the partial unbalance bodies circulate synchronously.
  • the outer cylinders 244, 246 of the control rotors 232, 234 are with a narrow cylindrical sealing gap in the inner cylinder 240, 242 of the control stators 236, 238 fitted so that the through this leakage leakage can be neglected.
  • a control groove 252 is let into the outer cylinder 244, through which 2 control edges 252 and 254 are formed.
  • the area of the tax groove 252 can be connected to a pressure source 258 via the control opening 248 become.
  • the control edge 256 is just about to open the control 250 to connect with the control groove 252.
  • This connection exists through an angle of rotation ⁇ until the control edge 254 closes the control opening 248 again.
  • the control opening 250 is with the throttle bodies 260 and 262 with the output signals of the regulating or control device 228 leading control lines 264 and 266 connected. Due to this, stands the pressure in the control opening 250 also in the control lines 264, 266, unless one of these control lines is influenced of control rotor 234 is connected to the unpressurized tank 268.
  • control piston 280 In the actuator 226 there is a control piston 280, the side of which Movement through the control edges 282, 284 inlet channels 286, 288 blocked or can be throttled while a central drainage channel 290 to the unpressurized tank 297 always remains open. With the throttling the volume flows flowing through the inlet ducts from the engines can have the same effects with regard to the generation of actuating torques can be achieved, as explained in connection with Figure 1 has been.
  • a change in the pulse length on one or the other control line depending on the relative angle of rotation of both partial unbalance bodies or both control rotors is the task of the control edges 274, 276, the formed by the control groove 278 on the outer cylinder of the control rotor 234 become.
  • the zero value of a relative angle of rotation corresponds, has - taking into account the direction of rotation 220 - the Control edge 274 just closed the control opening 272 while the Control edge 276 the control openings 280 after the further rotation of both Control rotors begin to release the angle ⁇ , but too straight no pressure from the control port 280 at this time pressure pulses generated by the control rotor 232 are present.
  • This directional pulse ⁇ I which acts on the actuator 226, can also be regarded as the information content of the output signal of the regulating or control device 228 which is passed on via both control lines 264 and 266.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Kompensation von Querschwingungen an Unwuchtvibratoren mit vorgegebener Schwingrichtung. Bei der hier betroffenen Gattung von Vibratoren wird die die Schwingrichtung bestimmende resultierende Erregerkraft FE durch zwei synchron und gegenläufig umlaufende Gruppen von Teil-Unwuchtkörpern erzeugt, wobei im einfachsten Falle jede Gruppe nur einen einzigen Teil-Unwuchtkörper aufweist.
Ein weiteres Merkmal der die Erfindung betreffenden Gattung von Vibratoren besteht darin, daß jede Gruppe über wenigstens einen eigenen Antriebsmotor verfügt, und daß beide Gruppen untereinander, wenigstens aber zwei jeweils einer anderen Gruppe angehörende Teil-Unwuchtkörper untereinander nicht, oder wenigstens nicht ständig über mechanische Antriebsmittel zwangssynchronisiert sind, um eine bestimmte Dreh-Winkellage einzuhalten. In der einfachsten Ausführungsart besteht ein Vibrator dieser Art aus zwei gegenläufig und synchron um zwei parallel zueinander angeordnete Achsen umlaufende Teil-Unwuchtkörper, von denen jeder durch einen eigenen Motor angetrieben wird.
Solche Vibratoren werden für diverse Aufgaben eingesetzt, wobei der Synchronlauf im einfachsten Falle durch die sogenannte "Selbstsynchronisierung" entsteht, welche unter den nachfolgenden Bedingungen leicht zu erreichen ist: Die durch die resultierende Beschleunigung bzw. durch die resultierende Unwuchtkraft in Schwingung zu versetzende dynamische Masse mdyn muß ungehindert schwingen können (z.B. durch Federn abgestützt) und eine durch den Massenschwerpunkt in Schwingrichtung gelegte Gerade muß die Mittelsenkrechte auf eine solche Strecke sein, welche sich in der Ebene der rotierenden Unwucht-Schwerpunkte von einer Drehachse zu der anderen erstreckt.
Derartige Vibratoren werden auch zum Rammen eingesetzt. Dabei wird der Umstand, daß zwischen beiden Gruppen von Teil-Unwuchtkörpern auf eine Zwangssynchronisierung durch mechanische Antriebsmittel verzichtet werden kann, als besonderer funktioneller Vorteil angesehen, z.B. wegen des Beitrages zur Geräuschverminderung. Da die Erfindung hier besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann, wird sie nachfolgend im Zusammenhang mit Rammvibratoren beschrieben.
Zur Erinnerung sei an dieser Stelle angemerkt, daß bei den Rammvibratoren die in Schwingungen versetzte dynamische Masse mdyn, zu der auch die Masse des Rammgutes gehört, stets über schwingungsisolierende Spezialeinrichtungen, wie z.B. Federjoche, mit einem besonderen Trägergerät (z.B. Mäkler oder Kran) verbunden ist. Über diese schwingungsisolierende Spezialeinrichtung wird die gesamte Gewichtskraft der dynamischen Masse in das Trägergerät eingeleitet. Bei Zieharbeiten wird der zu übertragenden Gewichtskraft auch noch zusätzlich die Ziehkraft überlagert.
Bei der Konstruktion von Rammvibratoren der bewußten Gattung achtet man darauf, daß die in Richtung der Längsachse des Rammgutes in Schwingung zu versetzende dynamische Masse mdyn derart symmetrisch verteilt ist, daß der Schwerpunkt der dynamischen Masse auf einer Symmetrielinie liegt, welche durch den Flächenschwerpunkt der bei einem Schnitt senkrecht zur Längsachse entstehenden Profilfläche des Rammgutes läuft.
Trotz Befolgung dieser Regel können an der dynamischen Masse Schwingwegkomponenten quer zur vorgesehenen Schwingrichtung in einer solchen Größe auftreten, daß eine ordnungsgemäße Arbeit mit dem Vibrator nicht mehr möglich ist.
Derartige Querschwingungen können einmal aus der unkorrekten Ausrichtung der resultierenden Erregerkraft FE der Teil-Unwuchtkörper selbst herrühren. Die resultierende Erregerkraft ist mit der dynamischen Masse kinetisch verkoppelt und kann daher z.B. auch in Abhängigkeit von der Störung der Schwingbewegung der dynamischen Masse durch externe Störkräfte mit beeinflußt werden.
Querschwingungen können andererseits aber auch unmittelbar durch an der dynamischen Masse angreifende Störkräfte angeregt werden. Für die Entstehung solcher Störkräfte kommen in Frage: Unsymmetrische Belastung des Rammgutes, unsymmetrische Aufhängung der dynamischen Masse, nicht-horizontale Ausrichtung des Erregerkörpers, Kraftanregungen aus der Ankopplung des Erregerkörpers am Federjoch oder am Mäkler.
Bei dem Versuch der Ermittlung des nächstgelegenen Standes der Technik sind solche Vibratoren zu betrachten, welche nach der Lehre der DE-PS 41 16 647 arbeiten. Bei derartigen Vibratoren ist jedem Teil-Unwuchtkörper ein eigener Antriebsmotor zugeordnet, wobei in bemerkenswerter Weise jeder Motor einen eigenen Antriebsregler benötigt und jedem Antriebsregler wiederum ein eigenes Winkel-Meßsystem zur Erfassung der Ist-Drehwinkel-Lage des jeweils zugehörigen Teil-Unwuchtkörpers zugeordnet ist. Zusätzlich benötigt die zugehörige Steuerung noch einen übergeordneten Lageregler, welcher nach dem Prinzip "Leitmotor und Folgemotor" jedem Antriebsregler die jeweils momentan gültige Drehwinkel-Lage zuweist.
Eine solche Lösung ist jedoch sehr kostenintensiv und gerätetechnisch sehr aufwendig und daher unter anderem auch besonders störanfällig. Für den Einsatz bei z.B. im rauhen Baubetrieb laufenden Ramm-Vibratoren kommt eine solche Lösung daher nicht in Betracht. Motorisch geregelte Vibratoren gemäß der DE-PS 41 16 647 sind im Prinzip auch nicht für den Zweck der Kompensation von Querschwingungen gedacht, da es die Aufgabe aller Antriebsregler ist, die Teil-Unwuchtkörper derart zu synchronisieren, als seien sie über ein Zahnradgetriebe synchronisiert. Die resultierende Beschleunigung wird stets in der gleichen, vorgegebenen Richtung eingeregelt. Von außen angeregte Querschwingungen der dynamischen Masse kann ein derart geregelter Vibrator also nicht kompensieren.
Dieser Richtschwinger gemäß DE-PS 41 16 647 umfaßt zwei Zwei-Wellen-Vibratoren, die man sich als aufeinandergelegt vorzustellen hat, wobei die jeweils zusammenwirkenden (übereinanderliegend vorstellbaren) Teil-Unwuchtkörper des einen einen Drehsinn aufweisen, der entgegengesetzt zu dem des anderen ist. Der Fachmann weiß, daß diese zusammenwirkenden Teil-Unwuchtkörper auch gleichsinnig umlaufen können, wie das bei der später erörterten WO 93/01693 realisiert ist; beide Bauarten sind einander äquivalent.
EP-A-0 467 758 offenbart einen Richtschwinger, ebenfalls mit zwei übereinander angeordneten Zwei-Wellen-Vibratoren, deren jeweilige Unwuchten über Zahnräder gekuppelt und damit zwangssynchronisiert sind. Die Phasenlage der beiden Vibratoren ist relativ zueinander über ein Überlagerungsgetriebe hydraulisch verstellbar, doch wegen der Zwangssynchronisierung kann die Schwingrichtung nicht verändert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine im Vergleich zu dem nächstgelegenen Stand der Technik einfachere und robustere Einrichtung zu schaffen, mit Hilfe derer alle Arten von unerwünschten Querschwingungen in ihrer Größe reduziert oder gar vermieden werden können. Um der gewünschten Robustheit näher zu kommen, soll sich die gesuchte Verbesserung dabei auf Lösungen unter Einsatz von lediglich hydraulischen Antriebsmotoren beschränken dürfen. Die erwartete Lösung soll in einem solchen Maße einfacher sein, daß es beispielsweise möglich ist, wenigstens zwei hydraulische Antriebsmotoren, die unterschiedlichen Gruppen zugeordnet sein dürfen, durch eine gemeinsame Druckquelle zu beaufschlagen (Merkmal des Oberbegriffes der Ansprüche 1 und 10).
Die Lösung der Aufgabe ist in den beiden unabhängigen Patentansprüchen 1 und 10 definiert. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß der regelnde Eingriff in den Drehantrieb zur Beeinflussung der Richtung der resultierenden Erregerkraft sich nur auf Drossel-Maßnahmen bezieht, die mit geringem Geräte-Aufwand zu realisieren sind und wofür beispielsweise nicht der Druck der Druck-Quelle verändert werden muß. Die dabei in Kauf zu nehmenden, von der Größe der Querschwingungen abhängigen Drosselverluste sind gering, da die Querschwingungen im Prinzip ja verhindert werden. Darüberhinaus leistet das gewählte Prinzip der Beeinflussung der Richtung der resultierenden Erregerkraft mehr als die aufwendige Technik gemäß dem zitierten nächstgelegenen Stand der Technik. Anders als beim Stand der Technik vermag das erfindungsgemäße Prinzip die Richtung der resultierenden Erregerkraft auch (nach der Weise einer Überkompensation) in eine von der vorgegebenen Schwingrichtung abweichenden Richtung zu lenken. Dadurch kann bei durch den Regelvorgang erreichter Reduzierung der Querschwingungen auf Minimalwerte beispielsweise eine innere (durch Unwuchtkräfte erzeugte) Beschleunigung erzeugt werden, welche der äußeren (zur Querschwingung anregenden) Beschleunigung entgegengesetzt ist.
Den beiden unabhängigen Ansprüchen 1 und 10 liegt der gleiche generelle Erfindungsgedanke zu Grunde. Danach werden die unerwünschten Querschwingungen der dynamischen Masse mdyn nicht mit passiven Mitteln (Dämpfung) bekämpft, sondern mit einer aktiven Maßnahme derart kompensiert, daß man in Abhängigkeit von dem Wert einer zu messenden bzw. zu berücksichtigenden physikalischen Größe, die in funktionellem Zusammenhang mit der Querschwingung steht, eine Korrektur an der Richtung der resultierenden Erregerkraft vornimmt, indem man an wenigstens einer Gruppe das die Drehung der Unwuchtkörper bewirkende resultierende Drehmoment (das ist die Summe aus treibenden und bremsenden Drehmomenten), beeinflußt.
In den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 10 ist als die zu messende bzw. zu bewertende physikalische Größe sowohl der Weg sQ der Querschwingbewegung selbst, bzw., die davon abgeleiteten Größen, wie z.B. sQ' oder sQ'' angegeben als auch der Relativ-Drehwinkel der die Erregerkräfte erzeugenden Teil-Unwuchtkörper. Der "Relativ-Drehwinkel" ist dabei ein Winkel, den man durch einen Vergleich der Drehwinkel-Lage zweier Teil-Unwuchtkörper zu ermitteln hat.
Die Erfindung wird durch die Beschreibung zweier Beispiele anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert:
  • Figur 1 zeigt in schematisierter Weise einen Richtschwinger mit Zwei Teil-Unwuchtkörpern, mit zwei elektrischen Meßeinrichtungen für die Erfassung der Drehwinkel zweier Teil-Unwuchtkörper und für die Erfassung von Schwingwegen und mit einer Korrektur-Stelleinrichtung für die Beeinflussung der Drehmomente zweier Antriebsmotoren,
  • Figur 2 zeigt in schematisierter Weise die gleiche Gesamteinrichtung wie in Fig. 1, mit lediglich dem Unterschied, daß die Meßeinrichtung nur einen Relativ-Drehwinkel mißt, und zwar auf hydraulische Weise.
    • In Fig.1 repräsentiert der Rahmen 100 das Gehäuse eines Unwuchtvibrators 101, welcher mit zwei an den beiden Wellen 102 und 104 befestigten Teil-Unwuchtkörpern 106 und 108, angetrieben von zwei Hydrautikmotoren M1 und M2, betrieben wird. Der Schwerpunkt der dynamischen Masse ist durch das Kreuz 114 gekennzeichnet. Falls der Vibrator zum Rammen von Rammgut eingesetzt wird, fällt der Massenschwerpunkt des Rammgutes mit dem Schwerpunkt 114 zusammen und die Rammgut-Masse gehört mit zur dynamischen Masse mdyn.
    Die beiden gleichgroßen Hydromotoren M1 und M2 werden von einer gemeinsamen Druckquelle 116 mit veränderbarem Druck beaufschlagt. Nach dem Anlaufen der Motoren mit durch die Pfeile 118 und 120 gekennzeichneter gegensinniger Drehrichtung erfolgt wegen der vorgesehenen Anordnung des Massenschwerpunktes 114 eine Selbstsynchronisierung der Drehbewegung beider Teil-Unwuchtkörper 106 und 108, so daß diese gegensinnig synchron umlaufen.
    In einer durch die Mittellinien der Wellen 102 und 104 legbaren Ebene kompensieren sich die Fliehkräfte, während sie sich in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene zur resultierenden Erregerkraft FE addieren, welche Erregerkraft man sich durch den Schwerpunkt 114 verlaufend vorstellen muß. Die resultierende Erregerkraft FE versetzt die dynamische Masse mdyn in eine Schwingbewegung mit der vorbestimmten Schwingrichtung senkrecht zur Zeichenebene und mit der Amplitude A = mdyn / M, mit M als dem maximalen resultierenden Fliehmoment aus den Teil-Fliehmomenten M/2 der beiden Teil-Unwuchtkörper.
    Bei Behinderung der Schwingbewegung der dynamischen Masse entwickeln die umlaufenden Teil-Unwuchtkörper in Verbindung mit über die Lager 122, 124 geführten und von der schwingenden dynamischen Masse mdyn erzeugten Massenkräfte besondere "Synchronführungs-Drehmomente", die innerhalb eines bestimmten Rahmens von Störkräften den Synchronlauf der beiden Teil-Unwuchtköper sicherstellen, ohne, daß diese durch mechanische Antriebsmittel, wie z.B. Zahnräder, zwangssynchronisiert werden müßten.
    Versucht man umgekehrt, den Synchronlauf der Teil-Unwuchtkörper zu ändern, (womit man auch die Richtung der resultierenden Erregerkraft ändert), so erreicht man dies nur, wenn man über die Motoren zusätzliche Stell-Drehmomente erzeugt. Mit den Wellen 102, 104 sind mitumlaufende Merkmalsträger 126, 128 verbunden, welche an ihrem Umfang Positionsmerkmale 130, 132 tragen, die von den Positions-Sensoren 134, 136 während des Umlaufes detektiert werden, wobei die Sensoren über die Signalleitungen 138, 140 Signale abgeben. Diese Signale werden in der Regel- oder Steuereinrichtung RSE1 verarbeitet, derart, daß dort Abweichungen von einer vorgegebenen Relativ-Winkellage beider Teil-Unwuchtkörper als "Relativ-Drehwinkel" nach ihrem Verlauf und ihrer Richtung ermittelt werden können.
    In Figur 1 ist beim Positions-Sensor 136 ein von der echten Synchronlage abweichender Relativ-Drehwinkel β eingezeichnet, welcher von einer Voreilung des Teil-Unwuchtkörpers 108 in Richtung des Pfeiles 120 herrührt. Sofern ein derartiger, vom Wert Null abweichender Relativ-Drehwinkel β vorhanden ist, kann man davon ausgehen, daß die Richtung der resultierenden Erregerkraft FE aus ihrer Soll-Richtung ausgelenkt ist, und daß demzufolge Querschwingungen mit einer Wegkomponente sQ (142) auftreten. Mit Hilfe der Korrektur-Stelleinrichtung 178, zu welcher neben der Regel- oder Steuereinrichtung RSE1 auch noch das Stellglied 144 gehört, soll sodann der Relativ-Drehwinkel wieder auf den Wert Null zurückgeführt werden.
    Das Stellglied 144 verfügt über eine Drosseleinrichtung 146, mit Hilfe derer die aus den Motoren M1 und M2 austretenden Volumenströme wahlweise gedrosselt werden können. Die Drosselung des einen oder anderen Volumenstromes geschieht durch die in Richtung des Doppelpfeiles 148 vorgenommene Verschiebung des Steuerkolbens 150 aus der gezeichneten Mittelstellung heraus. Bei einer Verschiebung nach links verengt die Steuerkante 152 den Einlaßkanal 156 des vom Motor M1 herrührenden Volumenstromes, bei einer Verschiebung nach rechts wird der Einlaßkanal 158 des aus dem Motor M2 austretenden Volumenstromes verkleinert. Von der Verschiebung des Steuerkolbens ist der zum Tank 162 führende Abflußkanal 160 nicht betroffen, so daß der nicht gedrosselte Volumenstrom jederzeit ungehindert abfließen kann.
    Die Verschiebung des Steuerkolbens 150 erfolgt durch die Differenz einer durch eine Druckfeder 166 einerseits erzeugten Kraft und einer durch Druck im Steuerdruck-Raum 164 andererseits erzeugten hydraulischen Kraft. Der hydraulische Druck im Steuerdruck-Raum wird durch den Ausgangsdruck eines elektrisch ansteuerbaren Druckregelventils 168 bestimmt, mit welchem der durch eine Konstantdruck-Quelle 170 vorgegebene Druck auf beliebig vorgebbare Drücke am Ausgang 172 herunter geregelt werden kann. Die Größe des am Ausgang 172 einstellbaren geregelten Ausgangsdruckes wird unter Mitwirkung des elektrischen Steuergliedes 174 durch das über die Leitung 176 zugeführte Ausgangssignal der Regel- oder Steuerungseinrichtung RSE1 bestimmt.
    Am Rahmen 100 ist ein Sensor 180 zur Erfassung der dem Schwingweg sQ (142) zugeordneten Beschleunigung sQ'' angebracht, dessen Signal über die Signalleitung 182 der Regel- oder Steuereinrichtung RSE2 zugeführt wird. In der Regel- oder Steuereinrichtung RSE2 wird die Information des Eingangssignals derart verarbeitet, daß das Ausgangssignal, welches dem elektrischen Steuerglied 174 über die Leitung 184 zugeleitet wird, die nötigen Informationen über Wert und Richtung der vom Sensor 180 gemessenen Größe mitbeinhaltet, so daß über das Druckregelventil 168 und die Drosseleinrichtung 146 an den Motoren M1 und M2 ähnliche Reaktionen veranlaßt werden können, wie sie durch den Einfluß des Ausgangssignals von RSE1 erreichbar sind.
    Die Durchführung eines Korrektur-Stellvorganges geschieht wie folgt: Im einfachsten Falle veranlassen beim Auftreten eines Relativ-Drehwinkels β oder einer Schwingwegkomponente sQ die Regel- oder Steuereinrichtungen RSE1 oder RSE2 über ihre Ausgangssignale eine Verstellung der Drosseleinrichtung 146 und damit die Erzeugung eines Stell-Drehmomentes an einem der Motoren proportional zum gemessenen Wert der Störung β oder sQ.
    Wird z.B. der Relativ-Drehwinkel β zur Kompensation der Querschwingung ausgewertet, so wird die Regel- oder Steuereinrichtung RSE1 dafür sorgen, daß der Steuerkolben 150 nach rechts verschoben wird, womit das Drehmoment des Motors M2 verringert wird und womit sich im Vergleich zum Motor M1 ein Stell-Drehmoment aufbaut, mit dessen Hilfe der Relativ-Drehwinkel β wieder verkleinert wird.
    Die Regel- oder Steuereinrichtungen RSE1 und RSE2 können jedoch mit weiteren Zusatzfunktionen versehen sein, welche sie je nach Betriebssituation des Vibrators zur Anwendung bringen. Hierzu gehört z.B. eine Integrationsfunktion im Sinne der Regeltechnik, um die Störungen auch restfehlerfrei kompensieren zu können, oder ein Algorithmus, welcher nach vorgegebenen Kriterien die Ausgangssignale einzeln oder gemeinsam zur Wirkung gelangen läßt.
    Selbstverständlich kann es auch ausreichend sein, mit einer Korrektur-Stelleinrichtung zu arbeiten, welche ausschließlich nur mit einer der beiden Eingangsgrößen β oder sQ arbeitet.
    In Figur 2 ist ein Unwuchtvibrator 201 dargestellt, der über die gleichen Eigenschaften wie jener in Figur 1 gezeigte verfügen soll, soweit es die Merkmale 200 bis 220 und die Motoren M1 und M2 betrifft. Dabei tragen gleiche Merkmale in beiden Figuren ihre Kennzahlen mit gleichlautenden Kombinationen der beiden letzten Ziffern.
    Die Andersartigkeit des Unwuchtvibrators 201 in Figur 2 gegenüber dem nach 101 in Figur 1 besteht ausschließlich in einer anderen Ausführung der Korrektur-Stelleinrichtung 225. Diese besteht in Figur 2 aus dem Stellglied 226 und der Regel- oder Steuereinrichtung 228 mit dem Sensorteil 230.
    Das Sensorteil 230 wird gebildet durch 2 Steuer-Rotoren 232 und 234 mit Steuernut und Steuerkanten auf dem Umfang ihrer Außenzylinder 244, 246 und durch zwei Steuer-Statoren 236 und 238 mit Steuer-Öffnungen auf dem Umfang ihrer Innenzylinder 240, 242.
    Die beiden Steuer-Rotoren 232 und 234 sind als zylindrische Körper ausgebildet, welche (in nicht dargestellter Weise) drehfest mit den Wellen 202 und 204 verbunden sind und somit mit diesen und den Teil-Unwuchtkörpern synchron umlaufen. Die Außenzylinder 244, 246 der Steuer-Rotoren 232, 234 sind mit einem engen zylindrischen Dichtspalt in die Innenzylinder 240, 242 der Steuer-Statoren 236, 238 eingepaßt, so daß die durch diese Dichtspalte abfließende Leckage vernachlässigt werden kann.
    In den Außenzylinder 244 ist eine Steuernut 252 eingelassen, durch welche 2 Steuerkanten 252 und 254 gebildet sind. Der Raum der Steuernut 252 kann über die Steuer-Öffnung 248 mit einer Druckquelle 258 verbunden werden. In der gezeichneten Grundstellung, zugehörig zu einem Relativ-Drehwinkel = Null, ist die Steuerkante 256 soeben im Begriff, die Steuer-Öffnung 250 mit der Steuernut 252 zu verbinden. Bei einer Weiterdrehung des Steuer-Rotors 232 in Richtung des Pfeiles 218 wird die Steuer-Öffnung 250 mit der Steuer-Öffnung 248 und damit mit der Druckquelle 258 verbunden. Diese Verbindung besteht über einen Drehwinkel α, bis die Steuerkante 254 die Steuer-Öffnung 248 wieder schließt.
    Die Steuer-Öffnung 250 ist unter Einschaltung von Drosselkörpern 260 und 262 mit den die Ausgangssignale der Regel- oder Steuereinrichtung 228 führenden Steuerleitungen 264 und 266 verbunden. Dadurch bedingt, steht der in Steuer-Öffnung 250 vorhandene Druck auch in den Steuerleitungen 264, 266 an, sofern nicht eine dieser Steuerleitungen durch die Einflußnahme von Steuer-Rotor 234 mit dem drucklosen Tank 268 verbunden ist.
    Im Stellglied 226 befindet sich ein Steuerkolben 280, bei dessen seitlicher Bewegung durch die Steuerkanten 282, 284 Einlaßkanäle 286, 288 abgesperrt bzw. gedrosselt werden können, während ein zentraler Abflußkanal 290 zum drucklosen Tank 297 hin stets offen bleibt. Mit der Drosselung der durch die Einlaßkanäle von den Motoren abfließenden Volumenströme können die gleichen Wirkungen bezüglich der Erzeugung von Stell-Drehmomenten erzielt werden, wie dies im Zusammenhang mit Figur 1 erläutert wurde.
    Durch die Wirkung zweier Federn 292, 294 wird der Steuerkolben in der gezeigten Grundstellung gehalten. Für den Fall, daß die Steuerleitungen 264, 266, mit welchen die Steuerdruck-Räume 296, 298 verbunden sind, zur gleichen Zeit die gleichen Drücke mit der gleichen zeitlichen Impulslänge aufweisen, behält der Steuerkolben 280 die gezeigte Grundstellung. Sobald aber bei gleicher Druckhöhe die zeitliche Impulslänge der Druckimpulse auf beiden Seiten des Steuerkolbens geändert wird, verschiebt sich der Steuerkolben 280 nach der einen oder anderen Seite.
    Eine Veränderung der Impulslänge auf der einen oder anderen Steuerleitung in Abhängigkeit vom Relativ-Drehwinkel beider Teil-Unwuchtkörper bzw. beider Steuer-Rotoren ist die Aufgabe der Steuerkanten 274, 276, die durch die Steuernut 278 am Außenzylinder des Steuer-Rotors 234 gebildet werden. In der gezeigten Grundstellung, die dem Wert Null eines Relativ-Drehwinkels entspricht, hat - unter Beachtung des Drehsinnes 220 - die Steuerkante 274 die Steuer-Öffnung 272 gerade verschlossen, während die Steuerkante 276 die Steuer-Öffnungen 280 nach der Weiterdrehung beider Steuer-Rotoren um den Winkel α freizugeben beginnt, wobei aber zu gerade diesem Zeitpunkt an der Steuer-Öffnung 280 kein Druck aus den durch den Steuer-Rotor 232 erzeugten Druckimpulsen mehr ansteht.
    Man erkennt, daß beim Zurückbleiben des dem Teil-Unwuchtkörper 208 zuzuordnenden Drehwinkels - also beim Entstehen eines negativen Relativ-Drehwinkels - die Steuerkante 274 die Steuer-Öffnung 272 zu spät verschließt, so daß durch Abfluß eines Volumenstromes durch die Steuernut 278 und durch die stets unverschlossen bleibende AbflußÖffnung 270 zum drucklosden Tank 268 hin der Druck in der Steuerleitung 264 zeitweilig abgebaut wird, wodurch die Impulslänge des Druckimpulses verkürzt wird. Beim Voreilen des Drehwinkels von Steuer-Rotor 234 - also beim Entstehen eines positiven Relativ-Winkels - gibt die Steuerkante 276 die Steuer-Öffnung 280 zu früh frei, woraus eine Verkürzung der Impulslänge der auf Steuerleitung 266 liegenden Druckimpulse resultiert.
    Summiert man das Produkt aus Impulsdruck p und Impulszeit t1 auf Steuerleitung 264 bzw. Impulszeit t2 auf Steuerleitung 266 über einen bestimmten Zeitraum, so erhält man die Impulse I1 und I2 zu I1 = Σ p*t1 bzw. I2 = Σ p*t2 . Mit der Differenz δI = I1 - I2 erhält man in Abhängigkeit von den Zeiten t1 und t2 einen auf die Flächeneinheit bezogenen richtungsbehafteten Richtimpuls δI, welcher nach Größe und Richtung (zusammen mit der Masse des zu bewegenden Steuerkolbens und der Federkonstanten der mitwirkenden Federn) maßgebend ist für die Verschiebung des Steuerkolbens 280. Dieser auf das Stellglied 226 einwirkende Richtimpuls δI kann auch als Informationsgehalt des über beide Steuerleitungen 264 und 266 weitergeleiteten Ausgangssignals der Regel-oder Steuereinrichtung 228 angesehen werden.
    Folgende vorteilhafte Abwandlungen können an den geschilderten Unwuchtvibratoren vorgenommen werden:
    • Auch die Wegkomponente sQ (142) der Querschwingung könnte mit einem speziellen hydraulischen Sensorteil erfaßt werden, vergleichbar mit der Arbeitsweise des Sensorteiles 230 in Figur 2. Dabei würde die Schwingbeschleunigung eine Hilfsmasse in eine schwingende Bewegung versetzen, durch welche Bewegung Strömungsquerschnitte von hydraulischen Volumenströmen im Sinne einer gewünschten Sperr- oder Drosselwirkung verändert werden. (Anspruch 6).
    • Anstelle der Maßnahme, ein Stell-Drehmoment durch Veränderung von Motor-Drehmomenten herbeizuführen, könnte auch vorgesehen werden, daß kraftbetätigte Bremsorgane zur Erzeugung eines an den Unwuchtwellen bremsend wirkenden Stell-Drehmomentes herangezogen werden, welche Bremsorgane durch die Stellglieder mit Stellenergie zu beaufschlagen wären.
    • Falls man bei den Unwuchtvibratoren 101 und 201 die Teil-Unwuchtkörper samt Wellen und Motoren in doppelter Ausführung anordnet, erhält man zwei Gruppen von Teil-Unwuchtkörpern mit innerhalb der Gruppe gleichem Drehsinn und von Gruppe zu Gruppe entgegengesetztem Drehsinn. Mit einer derartigen Anordnung läßt sich bei entsprechender Ansteuerung der 4 Motoren in bekannter Weise (wie z.B. in der Druckschrift PCT/EP93/01693 gezeigt) zwischen den jeweils gleichsinnig umlaufenden Teil-Unwuchtkörpern ein Relativ-Stellwinkel vorgegebener Größe einstellen, womit auch das gesamte, resultierende Fliehmoment in vorgebbarer Weise eingestellt ist.
    Bei einem derartigen Unwuchtvibrator wird die vorliegende Erfindung besonders dringend benötigt, um die Funktion des Vibrators überhaupt zu gewährleisten. Dazu braucht man nach Art der Figur 1 oder 2 lediglich zwischen jeweils 2 Teil-Unwuchtkörpern verschiedener Gruppen den Relativ-Drehwinkel zu verändern (Anspruch 8).
    Die Ermittlung des Istwertes des bei der Regelung des resultierenden Fliehmomentes (z.B. gemäß der Lehre der Druckschrift PTC/EP93/01693) ebenfalls zu regelnden Relativ-Stellwinkels geschieht unter Einsatz einer Winkel-Meßeinrichtung. Dabei werden bei solchen Vibratoren allein für die Versorgung der Winkel-Meßeinrichtung die Drehwinkel zweier Teil-Unwuchtkörper, die für diesen Fall ein und derselben Gruppe angehören können, laufend digital erfaßt. Es ist daher bei der Kompensation von Querschwingungen an solchen Vibratoren besonders vorteilhaft, für die zur Ermittlung des Relativ-Drehwinkels β benötigte Sensorik und/oder Informationsverarbeitung wenigstens teilweise auch hardware-Komponenten der Winkel-Meßeinrichtung zu nutzen (Anspruch 9).
    • Die Regel- und Steuereinrichtung kann die Funktion eines Integriergliedes enthalten, womit bekanntlich die Regelabweichung, das ist die Differenz zwischen Sollwert und Istwert der Regelgröße, bis auf den Wert Null zurückgeführt werden kann (Anspruch 11).
    • Anstelle der Kompensation unerwünschter Querschwingungen können die beschriebenen Einrichtungen alternativ auch dazu eingesetzt werden, Querschwingungen künstlich zu erzeugen. Dazu müssen die Stellglieder lediglich von einer anderen oder anders arbeitenden Steuereinrichtung beaufschlagt werden.
    Die im Zusammenhang mit der Beschreibung von Funktionen der Steuerungs- und Regelungstechnik benutzten Begriffe sind der Normenvorschrift der DIN 19 226 entnommen oder zumindestens an diese Normbegriffe angelehnt.

    Claims (12)

    1. Unwuchtvibrator mit vorgegebener Schwingrichtung,
      mit zwei Gruppen (106, 108) von umlaufenden Teil-Unwuchtkörpern (106, 108), wobei die Teil-Unwuchtkörper innerhalb einer Gruppe gleichsinnig oder gegensinnig synchron und wobei von den zu unterschiedlichen Gruppen gehörenden Teil-Unwuchtkörpern je zwei gegensinnig und synchron umlaufen,
      mit wenigstens je einem Teil-Unwuchtkörper pro Gruppe,
      mit wenigstens je einem hydraulischen Antriebsmotor (M1, M2) pro Gruppe, wobei wenigstens zwei Antriebsmotoren, die unterschiedlichen Gruppen zugeordnet sind, von einer gemeinsamen Druckquelle beaufschlagt sind oder wenigstens unter Einbehaltung der für sie vorgesehenen prinzipiellen Funktion beaufschlagt werden können,
      mit einem zwischen den Gruppen bei Verzicht auf mechanische Synchronisierungsmittel durch die Wirkung von Massenkräften der schwingenden dynamischen Masse (200) herbeigeführten Synchronlauf,
      gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
      Sensoren (134, 136, 180, 230) enfassen eine als Differenz zwischen Sollwert und Istwert definierbare Regelabweichung "e" einer durch eine Regeleinrichtung (RSE1, RSE2, 228) zu regelnden physikalischen Größe "Relativ-Drehwinkel'' und/oder "Schwingweg", wobei der "Relativ-Drehwinkel" von dem Drehwinkel wenigstens eines Teil-Unwuchtkörpers abgeleitet ist und wobei der "Schwingweg" von der senkrecht zur vorgegebenen Schwingrichtung meßbaren Schwingweg-Komponente sQ abgeleitet ist oder ersetzbar ist durch eine von der zeitlichen Ableitung sQ' bzw. sQ'' herleitbaren anderen physikalischen Größe,
      ein Stellglied (144, 178, 226) der Regeleinrichtung (RSE1, RSE2, 228) wird in Abhängigkeit von der Regelabweichung "e" gesteuert, durch welches Stellglied wenigstens bei einem Antriebsmotor die am Antriebsmotor in ein Drehmoment umsetzbare Druckdifferenz des den Antriebsmotor durchfließenden Fluid-Volumenstromes im Sinne einer Verkleinerung der Regelabweichung "e" beeinflußt ist.
    2. Unwuchtvibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Antriebsmotor in ein Drehmoment umsetzbare Druckdifferenz bei wenigstens je einem Antriebsmotor einer Gruppe durch ein Stellglied beeinflußbar ist.
    3. Unwuchtvibrator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Gruppe wenigstens zwei Teil-Unwuchtkörper vorgesehen sind.
    4. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die am Antriebsmotor in ein Drehmoment umsetzbare Druckdifferenz durch Drosselung des den Antriebsmotor durchfließenden Fluid-Volumenstromes vor dem Eintritt in den Antriebsmotor und/oder nach dem Austritt aus dem Antriebsmotor beeinflußt ist
    5. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die laufende Erfassung der Regelabweichung "e" durch den Sensorteil (230) einer hydraulischen Regel- oder Steuereinrichtung (228) erfolgt ist, wobei die Wandlung des Wertes der der Regelabweichnug "e" entsprechenden Winkelabweichung in ein Ausgangssignal (264, 266) der Regel- oder Steuereinrichtung durch die Einwirkung der Lage des Drehwinkels zweier Teil-Unwuchtkörper (206, 208) auf die Drosselwirkung von ihnen zugeordneten hydraulischen Drosselstellen (248, 250; 272, 280) bewirkt ist.
    6. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die laufende Erfassung der von der Weggröße sQ, sQ' oder sQ'' abgeleiteten Regelabweichung "e" durch den Sensorteil einer hydraulischen Regel- oder Steuereinrichtung erfogt ist, wobei die Wandlung der Weg-Größen in das Ausgangssignal der Regel- oder Steuereinrichtung durch die Einwirkung der senkrecht zur vorgegebenen Schwingrichtung wirksamen Schwingbeschleunigung auf eine bewegliche Hilfsmasse erfolgt ist, welche Hilfsmasse bei ihrer Schwingbewegung die Drosselwirkung einer hydraulischen Drosselstelle beeinflußt.
    7. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die laufende Erfassung der Regelabweichung "e" unter Zuhilfenahme elektrischer Sensoren erfolgt ist, und zwar
      entweder als von der Weggröße sQ bzw. sQ' bzw. sQ'' unter Einsatz eines Weg- bzw. Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungssensors (180) abgeleitet,
      oder als von dem Relativ-Drehwinkel abgeleitet, welcher Relativ-Drehwinkel mittels elektrischer Sensoren aus der Dreh-Lage zweier Teil-Unwuchtkörper ermittelt ist.
    8. Unwuchtvibrator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Gruppe wenigstens 2 Teil-Unwuchtkörper mit ihnen zugeordneten Antriebsmotoren vorgesehen sind, zwischen denen zwecks Verstellung des sogenannten statischen Momentes ein Relativ-Stellwinkel variabel einstellbar ist.
    9. Unwuchtvibrator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Relativ-Stellwinkel definierende Dreh-Lage zweier Teil-Unwuchtkörper durch zu einer Winkel-Meßeinrichtung zugehörige elektrische Sensoren erfaßt ist und daß die Regelabweichung "e" ebenfalls unter Zuhilfenahme von elektrischen Sensoren erfaßt ist, wobei die zur Ermittlung der Regelabweichung "e" benötigte Informationsverarbeitung in einer Steuerungs-hardware durchgeführt ist, mit welcher gleichzeitig auch Aufgaben der Informationsverarbeitung für die Winkel-Meßeinrichtung bearbeitet sind.
    10. Verfahren zur Kompensation von unerwünschten Schwingwegkomponenten quer zur vorgegebenen Schwingrichtung eines Unwuchtvibrators (101, 201) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
      gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensmerkmale:
      Laufende Erfassung (180) der Weg-Größe so der Querschwingung oder der zeitlichen Ableitungen sQ' oder sQ'' bezüglich ihres Wertes und/oder ihrer Richtung,
      und/oder laufende Erfassung (134, 136) des Wertes und/oder der Richtung des durch die Dreh-Lage eines Teil-Unwuchtkörpers aus der einen Gruppe und durch die Dreh-Lage eines Teil-Unwuchtkörpers aus der anderen Gruppe definierbaren Relativ-Drehwinkels (β), wobei der Relativ-Drehwinkel (β) ein Maß oder wenigstens ein Indikator einer quer zur vorgegebenen Schwingrichtung vorhandenen Schwingbewegung ist.
      Umwandlung der erfaßten Werte und/oder Richtungen in einer Regel- oder Steuerungseinrichtung (RSE1, RSE2, 228) derart, daß in den Aus gangssignalen der Regel- oder Steuereinrichtung Informationen über die Werte und/oder die Richtungen der erfaßten Größen enthalten sind,
      Beaufschlagung eines Stellgliedes (144, 178 226) mit den Ausgangssignalen der Regel-oder Steuereinrichtung, welches Stellglied zur Durchführung eines vom Informationsgehalt des Ausgangssignals abhängigen Steilvorganges vorgesehen ist,
      Eingreifen (156, 158; 286, 288) des Stellgliedes bei wenigstens einem der Antriebsmotoren in den ihn durchfließenden Fluid-Volumenstrom zur Beeinflussung des zwischen Eingang und Ausgang des Antriebsmotors meßbaren Differenzdruckes zwecks Erzeugung eines Korrektur-Stell-Drehmomentes und damit gleichzeitig Erzeugung einer Korrektur des Relativ-Drehwinkels im Sinne der Verkleinerung seines Wertes.
    11. Unwuchtvibrator nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 9 oder Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung mit einer Integrier-Funktion versehen ist.
    12. Unwuchtvibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der "Drehwinkel" ein Relativ-Drehwinkel ist, welcher abgeleitet ist von einem Vergleich der Dreh-Lage eines Teil-Unwuchtkörpers aus der einen Gruppe und der Dreh-Lage eines Teil-Unwuchtkörpers aus der anderen Gruppe.
    EP95927702A 1994-07-21 1995-07-20 Kompensation von querschwingungen an unwuchtvibratoren Expired - Lifetime EP0801596B1 (de)

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