EP0857828B1 - Vibrationsstampfer - Google Patents

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EP0857828B1
EP0857828B1 EP98101033A EP98101033A EP0857828B1 EP 0857828 B1 EP0857828 B1 EP 0857828B1 EP 98101033 A EP98101033 A EP 98101033A EP 98101033 A EP98101033 A EP 98101033A EP 0857828 B1 EP0857828 B1 EP 0857828B1
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EP
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axis
tamping device
gravity
bracket
centre
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Arno Dr.-Ing Zürbes
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Bomag GmbH and Co OHG
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Bomag GmbH and Co OHG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/30—Tamping or vibrating apparatus other than rollers ; Devices for ramming individual paving elements
    • E01C19/34—Power-driven rammers or tampers, e.g. air-hammer impacted shoes for ramming stone-sett paving; Hand-actuated ramming or tamping machines, e.g. tampers with manually hoisted dropping weight
    • E01C19/35—Hand-held or hand-guided tools
    • 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
    • B06B1/12—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving reciprocating masses
    • B06B1/14—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving reciprocating masses the masses being elastically coupled
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/046—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
    • E02D3/061—Tampers with directly acting explosion chambers

Definitions

  • the invention relates to a tamper for soil compaction, the by a built-in drive executes vertical vibrations and thereby by one resiliently hinged to the tamper head and one handle end having guide bracket by an operator is to be kept, the mass distribution of the guide bracket reduces vibrations effected at the end of the handle.
  • Rammers come in numerous designs known and have become known for compacting small areas well proven. Through the guide bracket is the Operator able to control the vibrating Tamper with little effort in the desired Direction and speed over the to be compressed To lead floor areas.
  • the task of the present is based on this Invention in the known rammers in that regard to improve that the guide bracket at same compression performance of the rammer even quieter in the hand, so the operator still is less burdened and the business interruptions can be reduced.
  • Vibration phenomena are taken into account more comprehensively and the solution should be suitable for rammers, whose guide bracket is not opposite the handle end Has extension.
  • the leadership or Possibility to control the rammer should be in remain fully protected.
  • guide bracket is understood to mean the bracket including its attachments (tank, handle, bracket etc.).
  • the quotient for the aforementioned regularity the weight distribution between about 0.9 to 1.3, especially about 1.0 to 1.15.
  • the guide bracket carries a weight to to realize the desired mass distribution.
  • This Weight can advantageously be in the form of brackets, Design handles, protective frames or spacers.
  • FIG. 1 shows a essential conventional vibration rammer 1, whose tamper foot 2 by a fuel engine 3 in about vertical vibrations. For that drives the Motor 3 on an eccentric, not shown which in turn is supported on a piston rod their lower end over preloaded springs and with the tamper foot 4 is clamped.
  • the lower end of the pounder foot is through a slanted Starnpfer plate 4 formed, so Dar the tamper is slightly inclined forward, in the embodiment at an angle of about 75 °. His Balance is maintained by the fact that both the Drive motor 3 as well as the fuel tank 5 on the other side of the rammer are arranged.
  • the center of gravity 10 of the guide bracket 6 is shifted such that it is located at a distance IV below or above a line through the center between the articulation points 8 and through the handle end 9.
  • the figures show that the guide bracket 10 beyond the articulation point 8 after is extended at the front. He can carry counterweights there through which the desired mass distribution constant bracket geometry in a simple manner can bring about.
  • the mass distribution can be particularly advantageous but can be realized by a bracket 7, the same time as a transport handle, protective frame and / or Spacer is used.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Stampfer zur Bodenverdichtung, der durch einen eingebauten Antrieb etwa vertikale Vibrationen ausführt und dabei durch einen elastisch am Stampferkopf angelenkten und ein Griffende aufweisenden Führungsbügel von einer Bedienungsperson zu halten ist, wobei die Massenverteilung des Führungsbügels eine Reduzierung der Vibrationen am Griffende bewirkt.
Stampfer sind in zahlreichen Ausführungsvarianten bekannt und haben sich bei der Verdichtung kleiner Flächen gut bewährt. Durch den Führungsbügel ist die Bedienungsperson in der Lage, den vibrierenden Stampfer mit geringem Kraftaufwand in der gewünschten Richtung und Geschwindigkeit über die zu verdichtenden Bodenflächen zu führen.
Allerdings übertragen sich die Vibrationen des Stampfers auch auf den Führungsbügel. Die Bedienungsperson ist deshalb je nach Stärke und Frequenz der Vibration und in Abhängigkeit von der Qualität des Dampfungselementes zwischen Führungsbügel und Stampfer mehr oder weniger oft gezwungen, eine Pause einzulegen.
Eine vorteilhafte Lösung zur Dämpfung der auftretenden Vibrationen im Führungsbügel, ist durch die DE 44 36 081 A 1 bekannt geworden. Dabei hat der Stampfer eine über seinen Anlenkpunkt hinauslaufende, dem Griffende entgegengesetzte Verlängerung des Führungsbügels, die unter anderem als Rammschutz oder als zusätzlicher Griff beim Transport dient. Insbesondere wird sie in der genannten Schrift aber dazu herangezogen, um eine Massenverteilung des Führungsbügels einzustellen, die die im Haltegriff auftretenden Vibrationen weitgehend kompensiert.
Hiervon ausgehend liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die bekannten Stampfer dahingehend zu verbessern, daß der Führungsbügel bei gleicher Verdichtungsleistung des Stampfers noch ruhiger in der Hand liegt, die Bedienungsperson also noch weniger belastet wird und die Betriebsunterbrechungen reduziert werden können. Dazu sollen insbesondere Schwingungsphänomene umfassender berücksichtigt werden und die Lösung soll für Stampfer geeignet sein, deren Führungsbügel keine dem Griffende entgegengesetzte Verlängerung aufweist. Die Führungs- bzw. Steuerungsmöglichkeit des Stampfers sollen hierbei in vollem Umfang gewahrt bleiben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Geometrie des Führungsbügels etwa folgenden Gesetzmäßigkeiten gehorcht: Θ s m s (IHG • IH - IV • IV ) = 0,8 bis 1,3, wobei ms = Masse des Führungsbügels, Θs = Massenträgheitsmoment des Führungsbügels um eine Achse durch den Schwerpunkt des Führungsbügels parallel zu einer durch die Anlenkpunkte führenden Achse, IH = Abstand senkrecht zur Stampferachse zwischen der durch die Anlenkpunkte führenden Achse und dem Schwerpunkt, IHG = Abstand senkrecht zur Stampferachse zwischen Griffende und Schwerpunkt und IV = Abstand parallel zur Stampferachse zwischen der durch die Anlenkpunkte führenden Achse und dem Schwerpunkt. Unter Führungsbügel wird vorstehend der Bügel einschließlich seiner Anbauteile (Tank, Griff, Bügel etc.) verstanden.
Soweit der Führungsbügel eine Verlängerung aufweist, wird eine Massenverteilung des Bügels, die zugleich auch der genannten DE 44 36 081 A 1 gehorchen sollte, ausdrücklich vom Schutz der vorliegenden Anmeldung ausgenommen.
Die Anmelderin hat umfangreiche Versuche hinsichtlich der Schwingungsübertragung vom Stampfer auf den Führungsbügel durchgeführt und ist dabei zu der Erkenntnis gekommen, daß weniger die elastische Anlenkung am Stampfer als vielmehr die Position des Anlenkpunktes und/oder die Massenverteilung des Führungsbügels entscheidenden Einfluß auf die Schwingungsübertragung haben. Sie hat dabei festgestellt, daß bei Verlagerung des Schwerpunktes des Führungsbügels nach unten und einer Verteilung seiner Masse in der beschriebenen Art eine deutliche Verringerung der Vibrationen am Griffende des Führungsbügels eintritt, wenn in diesem Fall die Verdreheigenfrequenz des Bügels gegenüber dem Rahmen kleiner als 1/√2 der Arbeitsfrequenz des Stampfers ist. Dadurch werden die dynamischen Drehmomente des Führungsbügels derart beeinflußt, daß sich die translatorischen und rotatorischen Bewegungen, die sich am Griffende überlagern, nahezu aufheben.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung empfiehlt es sich, den Quotienten für die vorgenannte Gesetzmäßigkeit der Gewichtsverteilung etwa zwischen 0,9 bis 1,3, insbesondere etwa 1,0 bis 1,15 zu legen.
Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn der Führungsbügel ein Gewicht trägt, um die gewünschte Massenverteilung zu realisieren. Dieses Gewicht läßt sich vorteilhaft in Form von Bügeln, Griffen, Schutzrahmen oder Abstandshaltern ausbilden.
Durch die erfindungsgemäße Massenverteilung werden insbesondere die vertikalen Bewegungen im Handgriff reduziert. Sehr vorteilhaft ist es deshalb, den Bügel weiterhin so zu gestalten, daß auch die horizontalen Bewegungen deutlich abnehmen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Anlenkpunkt des Führungsbügels am Stampferkopf oberhalb eines vom Griffbereich des Bügels ausgehenden gedachten Lotes auf die Stampferachse angeordnet ist.
Schließlich empfiehlt es sich, die Anlenkung des Führungsbügels am Stampferkopf in an sich bekannter Weise über zumindest ein elastisches Element mit abgestuft progressiver Federkennlinie herbeizuführen. Diese abgestuft progressive Federkennlinie kann durch zusätzliche Dämpfungsflächen des elastischen Elementes realisiert werden, die in Ruhestellung gegenüber dem Haltebügel beabstandet sind und erst nach einer bestimmten Auslenkung des Führungsbügels mit ihm in Wirkverbindung treten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung; dabei zeigt
Figur 1
eine Seitenansicht des Stampfers und
Figur 2
eine schematische Darstellung der Massenverteilung am Führungsbügel.
Die Gesamtansicht in Figur 1 zeigt einen im wesentlichen herkömmlichen Vibrationsstampfer 1, dessen Stampferfuß 2 durch einen Kraftstoff-Motor 3 in etwa vertikale Vibrationen versetzt wird. Dazu treibt der Motor 3 einen nicht näher dargestellten Exzenter an, an dem seinerseits eine Kolbenstange gelagert ist, die an ihrem unteren Ende über vorgespannte Federn und mit dem Stampferfuß 4 verspannt ist.
Das untere Ende des Stampferfußes wird durch eine schräg angesetzte Starnpfer platte 4 gebildet, so dar der Stampfer leicht nach vorn geneigt steht, im Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von etwa 75°. Sein Gleichgewicht ist dadurch gewahrt, daß sowohl der Antriebsmotor 3 wie auch der Kraftstofftank 5 an der anderen Seite des Stampfers angeordnet sind.
Wesentlich ist nun zum einen, daß der Führungsbügel 6 eine bestimmte Massenverteilung aufweist, die der weiter oben angegebenen Gesetzmäßigkeit gehorcht. Um diese Gesetzmäßigkeit zu erreichen, sind beidseits am Führungsbügel 6 nach unten verlaufende Bügel 7 angeordnet.
Zur Erläuterung der einzelnen Massen und Hebelarme wird auf Figur 2 verwiesen. Dort ist der Führungsbügel 6 mit einem elastischen Element 8a mit abgestuft progressiver Federkennlinie gezeigt, wobei über einen Anlenkpunkt 8 die Vibrationen vom Stampfer in den Bügel eingeleitet werden. Diese Vibrationen verlaufen nicht genau vertikal, sondern längs einer komplizierten Kurvenbahn. Daher ist das Griffende 9 nicht nur Bewegungen in Vertikalrichtung, sondern auch in Horizontalrichtung ausgesetzt. Im wesentlichen werden durch die erfindungsgemäße Massenverteilung die vertikalen Bewegungen reduziert bzw. eliminiert, da bei dieser die Verdreheigenfrequenz des Führungsbügels gegenüber dem Maschinenrahmen kleiner als 1/√2 der Arbeitsfrequenz ist.
Um dies zu gewährleisten, ist der Schwerpunkt 10 des Führungsbügels 6 so verlagert, daß er sich um den Abstand IV unterhalb oder oberhalb einer durch die Mitte zwischen den Anlenkpunkten 8 und durch das Griffende 9 gedachten Linie befindet.
Weiterhin muß das Massenträgheitsmoment des Führungsbügels um eine Achse durch den Schwerpunkt 10 parallel zu den beiden Anlenkpunkten 8, insbesondere bei leerem Tank, in der folgenden Relation zu Masse des Führungsbügels und den bezeichneten Abständen stehen: Θ s m s (IHG • IH - IV • IV ) = 0,8 bis 1,3, wobei insbesondere:
ms =
Masse des Führungsbügels 6 nebst Anbauteilen;
Θs =
Massenträgheitsmoment des Führungsbügels 6 um eine senkrecht zur Fortbewegungsrichtung des Stampfers 1 verlaufende Horizontalachse durch den Schwerpunkt 10 des Führungsbügels;
IH =
Länge der Projektion des Abstandes zwischen dem Schwerpunkt 10 und einer durch die Anlenkpunkte 8 gedachten Achse auf eine durch Anlenkpunkte 8 und Griffende 9 verlaufende Ebene;
IHG =
Länge der Projektion des Abstandes zwischen dem Schwerpunkt 10 und dem Griffende 9 auf die durch Anlenkpunkte 8 und Griffende 9 verlaufende Ebene;
IV =
Abstand des Schwerpunktes 10 von der durch Anlenkpunkte 8 und Griffende 9 verlaufenden Ebene.
Wird diese Gesetzmäßigkeit eingehalten, so ist die Bewegung am Griffende 9 des Führungsbügels 6 in der Bewegungsrichtung des Maschinenrahrnens sowie auch quer dazu kaum noch spürbar.
Des weiteren zeigen die Figuren, daß der Führungsbügel 10 über den Anlenkpunkt 8 hinaus nach vorn verlängert ist. Er kann dort Gegengewichte tragen, durch die sich die gewünschte Massenverteilung bei gleichbleibender Bügelgeometrie in einfacher Weise herbeiführen läßt.
Besonders vorteilhaft kann die Massenverteilung aber durch einen Bügel 7 realisiert werden, der gleichzeitig als Transportgriff, Schutzrahmen und/oder Abstandshalter dient.
Sollen neben den vertikalen auch die horizontalen Bewegungen des Griffendes wesentlich vermindert werden, so hat man ferner den Anlenkpunkt (8) des Führungsbügels (6) am Stampferkopf oberhalb eines vom Griffende (9) des Bügels (6) ausgehenden gedachten Lotes (L) auf die Stampferachse (A) anzuordnen. Dies ist bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform noch nicht berücksichtigt. Hier befindet sich der Anlenkpunkt (8) genau auf Höhe des Lotes (L).

Claims (6)

  1. Stampfer zur Bodenverdichtung, der durch einen eingebauten Antrieb (3) etwa vertikale Vibrationen ausführt und dabei durch einen elastisch am Stampferkopf angelenkten und ein Griffende (9) aufweisenden Führungsbügel (6) von einer Bedienungsperson zu halten ist, wobei die Massenverteilung des Führungsbügels eine Reduzierung der Vibrationen am Griffende bewirkt,
    dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich Geometrie und Massenverteilung des Führungsbügels folgende Bestimmung erfüllt ist: Θ s m s (IHG • IH - IV • IV ) = 0,8 bis 1,3, mit
    ms =
    Masse des Führungsbügels (6);
    Θ s =
    Massenträgheitsmoment des Führungsbügels (6) um eine Achse durch den Schwerpunkt (10) des Führungsbügels (6), die parallel zu einer durch die Anlenkpunkte (8) führenden Achse verläuft;
    IH =
    Abstand senkrecht zur Stampferashse (A) zwischen der durch die Anlenkpunkte (8) führenden Achse und dem Schwerpunkt (10);
    IHG =
    Abstand senkrecht zur Stampferachse (A) zwischen Griffende (9) und Schwerpunkt (10) und
    IV =
    Abstand parallel zur Stampferachse (A) zwischen der durch die Anlenkpunkte (8) führenden Achse und dem Schwerpunkt (10).
  2. Stampfer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der oben genannte Quotient für die Gewichtsverteilung etwa zwischen 0,9 bis 1,3, insbesondere zwischen 1,0 bis 1,15 liegt.
  3. Stampfer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsbügel (6) zur Realisierung der gewünschten Masseverteilung ein Gewicht trägt.
  4. Stampfer nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht in Form eines Bügels (7), Griffes, Schutzrahmens oder Abstandhalters ausgebildet ist.
  5. Stampfer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Anlenkpunkt (8) des Führungsbügels (6) am Stampferkopf oberhalb eines vom Griffende (9) des Bügels (6) ausgehenden gedachten Lotes (L) auf die Stampferachse (A) angeordnet ist.
  6. Stampfer nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkung des Führungsbügels (6) am Stampferkopf über zumindest ein elastisches Element (8a) mit abgestuft progressiver Federkennlinie erfolgt.
EP98101033A 1997-02-07 1998-01-22 Vibrationsstampfer Expired - Lifetime EP0857828B1 (de)

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