EP1334234A1 - Soil compacting device comprising a vibration generator, and method for controlling the vibration generator - Google Patents

Soil compacting device comprising a vibration generator, and method for controlling the vibration generator

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EP1334234A1
EP1334234A1 EP01985279A EP01985279A EP1334234A1 EP 1334234 A1 EP1334234 A1 EP 1334234A1 EP 01985279 A EP01985279 A EP 01985279A EP 01985279 A EP01985279 A EP 01985279A EP 1334234 A1 EP1334234 A1 EP 1334234A1
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EP
European Patent Office
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amplitude
vibration
oscillation
drive
frequency
Prior art date
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EP01985279A
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German (de)
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EP1334234B1 (en
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Wolfgang Fervers
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Wacker Construction Equipment AG
Original Assignee
Wacker Construction Equipment AG
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Publication date
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Publication of EP1334234B1 publication Critical patent/EP1334234B1/en
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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
    • E01C19/23—Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • E01C19/28—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows
    • E01C19/288—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows adapted for monitoring characteristics of the material being compacted, e.g. indicating resonant frequency, measuring degree of compaction, by measuring values, detectable on the roller; using detected values to control operation of the roller, e.g. automatic adjustment of vibration responsive to such measurements

Definitions

  • the invention relates to a soil compaction device with a vibration exciter acting on a soil contact element and a method for regulating the vibration exciter.
  • Soil compaction devices for example vibrating plates or rollers, are known in which a soil-contacting soil contact element, such as a plate or a roller drum, is acted upon by a vibration generated by a vibration exciter.
  • the soil is compacted by running the soil compaction device over one or more times, which changes the strength of the soil and thus its vibration behavior. If the soil is already heavily compacted and the compaction power delivered by the soil compaction device is high, the soil compaction device can begin to "jump" by the soil contact plate or roller drum lifting off the soil again after each contact with the soil. This is not only a waste of energy, but is also disadvantageous for the compaction that has already taken place, since local loosening of the soil can occur. Jumping of the soil compaction device also leads to a considerable load on the operator operating the device.
  • vibration compressors are known in which the operating state of jumping is automatically reacted to by changing the vibration generated by the vibration exciter.
  • the frequency of the vibration exciter is usually adapted to the previously determined soil properties.
  • the soil condition is determined by complex evaluation of various measurement signals. In particular, this requires the movement of the ground contact element, which is part of a vibrating base. mass is to be determined. Furthermore, the set frequency and the exact position of the vibration exciter must be measured.
  • soil compaction devices are known in which the amplitude of the vibration generated by the vibration exciter is reduced in such a way that jumping of the soil compaction device can no longer occur.
  • the total available drive power for which the vibration exciter is designed can no longer be used to compact the soil. The result is a correspondingly lower work efficiency.
  • FIG. 3 shows a known vibration plate which serves as a soil compaction device and which can be guided by an operator on a drawbar 1.
  • a drive 2 belonging to an upper mass drives a vibration exciter 3 belonging to a lower mass, which generates a vibration acting on a ground contact plate 4.
  • the vibration exciter 3 is usually a one- or two-shaft exciter, in which one or more unbalanced masses are distributed over one or two shafts.
  • the structure of such a vibration plate is known, so that a further description is unnecessary.
  • Vibratory rollers serving as soil compaction devices are also constructed in a similar, known manner.
  • the invention has for its object to provide a soil compaction device with a vibration exciter and a method for regulating the vibration exciter, in which an optimal use of the power provided by the drive is guaranteed.
  • the object is achieved by a soil compaction device according to claim 1 and by a method according to claim 11.
  • the oscillation amplitude is always kept in the limit range for jumping. If this limit changes and it is necessary, for example, that the oscillation amplitude has to be reduced, the frequency control tracks the oscillation frequency by increasing it accordingly in order to use the drive energy released by the reduction in the oscillation amplitude in the form of a higher frequency. As a result, the drive energy can largely be used completely for soil compaction without the soil compaction device starting to jump.
  • the regulation of the amplitude is based on the fact that whenever a jump in a ground contact element is detected, the amplitude is reduced.
  • the check as to whether the ground contact element jumps is carried out continuously or regularly within a predetermined time cycle. After a change in the amplitude, the vibration state of the ground contact element is determined again. If the ground contact element is still jumping, the amplitude is further reduced. However, if no jumping is detected, the amplitude is not kept constant at the existing value, but is increased again - but with a smaller gradient. As a result, the amplitude changes continuously, either by a significant reduction if jumping has been detected or a slight increase if no jumping has been detected. This ensures that the soil compaction device is always moved in the border area between jumping and not jumping.
  • the change in the oscillation amplitude can be carried out continuously and continuously, preferably reducing the Vibration amplitude with a stronger gradient occurs than the enlargement.
  • a timing element can be specified by a timing element during which the vibration state of the ground contact element is determined by the detection device.
  • the oscillation amplitude can be reduced incrementally by a first amplitude difference.
  • the vibration amplitude is incrementally increased by a second, preferably smaller, amplitude difference.
  • the timing can also be set so short that there is a quasi-continuous change in the oscillation amplitude.
  • the regulation of the oscillation frequency according to the invention is based on the idea of always optimally exploiting the predetermined drive power, for example given off by a drive motor, for soil compaction.
  • the drive power delivered to the vibration exciter is determined by a power determination device and compared with a target value, namely the previously defined value for an optimal drive power, the frequency control device keeping the actual drive power determined in the range of the predetermined value by keeping the adapts frequency generated by the vibration exciter accordingly.
  • FIG. 1 shows a block diagram with the control device according to the invention for a soil compaction device
  • Figure 2 shows an example of the control measures of the amplitude control according to the invention
  • FIG. 3 shows schematically the structure of a known soil compactor. device serving vibration plate.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the structure of a control according to the invention for the vibration exciter of a soil compaction device.
  • the control essentially consists of two components arranged parallel to one another, namely an amplitude control device 5 and a frequency control device 6.
  • Both control devices 5, 6 influence an operating state 7 of the soil compaction device, which in turn is essentially represented by the elements drive 2, vibration exciter 3 and ground contact element 4 - already described in connection with FIG. 3.
  • a detection device 8 with which it can be determined whether the ground contact element 4 is jumping, that is to say it is lifting off the ground or not.
  • This operating state of "jumping” can be recognized, for example, using known methods, such as in WO-A-98-17865 or WO-A-95-10664.
  • a detection device is known from DE-A-100 19 806, in which a detection mass is provided which is elastically movable relative to the ground contact element, the movement of the detection mass being measured by a measuring device. If the movement, in particular the oscillation amplitude of the detection mass exceeds a predetermined value, this can be interpreted as jumping of the ground contact element due to excessive impact energy.
  • the information as to whether the ground contact element 4 jumps or not is output by the detection device 8 to a control unit 9.
  • the control unit 9 evaluates the jump information from the detection device 8 and controls an actuating device 10 for setting the vibration amplitude on the vibration exciter 3 in accordance with predetermined rules.
  • the control algorithm comprises two control measures. According to a first standard measure, the vibration amplitude is reduced incrementally by a first amplitude difference kl when the detection device 8 has detected a special vibration condition, namely a jumping of the ground contact element 4.
  • the vibration amplitude is incrementally increased by a second amplitude difference k2.
  • a timing element for generating a timing is provided in or on the control unit 9.
  • the signal from the detection device 8 is evaluated by the control unit 9 and a corresponding measure is initiated by actuating the actuating device 10 in each time cycle, which can be, for example, a fraction of a second. This process repeats itself in the next cycle.
  • the result of this control algorithm is that the oscillation amplitude is changed permanently, that is to say in every cycle. If the oscillation amplitude has been reduced by the first amplitude difference kl and a jump is still detected thereafter, a further reduction by the first amplitude difference kl is initiated. If, on the other hand, no more jumping occurs, the amplitude is no longer reduced, but is increased by the second amplitude difference k2, which is smaller than the first amplitude difference kl, so that there is an interplay between a reduction and an increase in the amplitude. This ensures that the soil compaction device is always moved in the border area between jumping and non-jumping.
  • Figure 2 shows a diagram of the vibration amplitude plotted against the time course.
  • a maximum amplitude is first set. In the present case, it is recognized immediately after starting that the ground contact element 4 has started to jump, so that the vibration amplitude is reduced by the value k1 (first amplitude difference). Then will found that the ground contact element 4 no longer jumps, so that the amplitude is subsequently increased by the second amplitude difference k2 in several steps (in FIG. 2 in three steps) until jumping is again detected, etc.
  • the soil compaction device In the time range marked "a", the soil compaction device obviously runs over a soil that can only absorb impact energy to a limited extent. As a result, the oscillation amplitude has to be reduced twice and ultimately only takes on a comparatively small value. Then there is a recovery with the associated increase in the vibration amplitude.
  • the amplitude control according to the invention enables the soil compaction device to compact the soil with the greatest possible amplitude, the amplitude control device 5 having a structure which is considerably simplified compared to the prior art.
  • the overall control according to the invention shown in FIG. 1 therefore also includes the frequency control device 6, which represents a further control circuit for adapting the frequency of the vibration exciter 3.
  • the idea on which the frequency control device is based is that the existing or predetermined drive power should always be fully utilized for soil compaction.
  • a component of the frequency control device 6 is a power determination device 1 1, with which the drive 2 on the vibration output 3 output can be measured.
  • the measured actual drive power is compared with a predetermined target value. If the measured drive power is below the target value, the frequency of the vibration exciter 3 is increased via an actuating device 13 or reduced in the opposite case.
  • the power determination device 11 can be constructed in various ways. If it is assumed that the drive 2 is a motor, the motor speed and the motor torque can be measured, for example. On the other hand, if the drive 2 is a hydraulic unit and the vibration exciter 3 is driven hydraulically, the pressure prevailing in the hydraulic line can also be used to determine the torque. If the vibration exciter is driven by an electric motor, it is also possible to measure electrical parameters.
  • the performance characteristic of the engine is used to determine the output power, that is to say the actual drive power for the vibration exciter 3.
  • the performance characteristic of the engine is generally known and represents a clear connection between a given engine performance and an engine speed.
  • the drive power delivered by the engine to the vibration exciter 3 can be determined solely with the aid of the relatively easy-to-measure engine speed 2.
  • Regulation of the frequency of the vibration exciter 3 to keep the drive power constant can then be carried out by comparing the measured engine speed and the target engine speed assigned to the predetermined target drive power.
  • the frequency of the vibration exciter 3 that is, the speed of the
  • Vibration exciter 3 provided unbalanced shafts, so that the
  • Motor is relieved and its speed increases to the specified value can. If, on the other hand, the actual engine speed is greater than the target speed, this means that the motor is under-loaded, so that the speed of the unbalanced shafts in the vibration exciter 3 is increased in order to fully utilize the drive power available from the motor.
  • the adjustment of the frequency of the vibration exciter 3, that is to say the change in the speed of the unbalanced shafts arranged in the vibration exciter 3, is carried out by the adjusting device 13.
  • Known construction elements can be used to implement the adjusting device 13.
  • a variable displacement pump or a hydraulic motor with an adjustable speed can be used.
  • bevel disk gearboxes such as Heynau gearboxes or PIV gearboxes are possible, in which torque is transmitted either via a friction ring or push chains, as well as friction wheel gearboxes (PK gearboxes).
  • control devices 5, 6 are characterized by a simple structure, low measurement effort and an efficient soil compaction with maximum performance caused by the control devices 5, 6.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
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Abstract

The invention relates to a soil compacting device comprising a vibration generator (3) that acts upon a soil contact plate (4). A controlling means of the vibration generator (3) comprises an amplitude-controlling unit (5) and a frequency-controlling unit (6). The amplitude-controlling unit (5) diminishes the vibration amplitude by a first amplitude difference when a bouncing of the soil contact plate (4) is detected. When no springing is detected within a clock timing, the amplitude-controlling unit (5) increases the vibration amplitude by a second amplitude difference. The frequency-controlling unit (6) determines the driving power that is output by a drive (3) to the vibration generator (3) and changes the vibration frequency so that the driving power approximately corresponds to a preset value. The amplitude control and the frequency control are advantageously carried out in parallel.

Description

Bodenverdichtungsvorrichtung mit Schwingungserreger und Verfahren zum Regeln des Schwingungserregers Soil compacting device with vibration exciter and method for controlling the vibration exciter
Die Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsvorrichtung mit einem ein Bodenkontaktelement beaufschlagenden Schwingungserreger sowie ein Verfahren zum Regeln des Schwingungserregers.The invention relates to a soil compaction device with a vibration exciter acting on a soil contact element and a method for regulating the vibration exciter.
Es sind Bodenverdichtungsvorrichtungen, zum Beispiel Vibrationsplatten oder -walzen bekannt, bei denen ein den Boden verdichtendes Bodenkontaktelement, wie eine Platte oder eine Walzenbandage, durch eine von einem Schwingungserreger erzeugte Schwingung beaufschlagt werden.Soil compaction devices, for example vibrating plates or rollers, are known in which a soil-contacting soil contact element, such as a plate or a roller drum, is acted upon by a vibration generated by a vibration exciter.
Die Verdichtung des Bodens erfolgt durch ein- oder mehrmaliges Überfahren mit der Bodenverdichtungsvorrichtung, wodurch sich die Festigkeit des Bodens und damit auch sein Schwingungsverhalten ändert. Wenn der Boden bereits stark verdichtet ist und die von der Bodenverdichtungsvorrichtung abgegebene Verdichtungsleistung groß ist, kann die Bodenverdichtungsvorrichtung beginnen zu "springen", indem die Bodenkontaktplatte bzw. -wal- zenbandage nach jedem Bodenkontakt wieder vom Boden abhebt. Dies stellt nicht nur eine Energieverschwendung dar, sondern ist auch für die bereits erfolgte Verdichtung nachteilig, da es zu lokalen Auflockerungen des Bodens kommen kann. Ein Springen der Bodenverdichtungsvorrichtung führt außerdem zu einer erheblichen Belastung des die Vorrichtung führenden Be- dieners.The soil is compacted by running the soil compaction device over one or more times, which changes the strength of the soil and thus its vibration behavior. If the soil is already heavily compacted and the compaction power delivered by the soil compaction device is high, the soil compaction device can begin to "jump" by the soil contact plate or roller drum lifting off the soil again after each contact with the soil. This is not only a waste of energy, but is also disadvantageous for the compaction that has already taken place, since local loosening of the soil can occur. Jumping of the soil compaction device also leads to a considerable load on the operator operating the device.
Aus der WO-A-98- 17865 und der WO-A-95- 10664 sind Vibrationsverdichter bekannt, bei denen auf den Betriebszustand des Springens durch Veränderung der vom Schwingungserreger erzeugten Schwingung automatisch rea- giert wird.From WO-A-98- 17865 and WO-A-95-10664 vibration compressors are known in which the operating state of jumping is automatically reacted to by changing the vibration generated by the vibration exciter.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Geräten bzw. Verfahren wird üblicherweise die Frequenz des Schwingungserregers an die vorher ermittelten Bodeneigenschaften angepaßt. Hierfür wird zum Beispiel bei der WO-A- 98- 17865 der Bodenzustand durch aufwendige Auswertung verschiedener Messsignale ermittelt. Im besonderen ist es hierfür erforderlich, die Bewegung des Bodenkontaktelements, das Bestandteil einer schwingenden Unter- masse ist, zu bestimmen. Weiterhin müssen die eingestellte Frequenz und die genaue Stellung des Schwingungserregers gemessen werden.In the devices or methods known from the prior art, the frequency of the vibration exciter is usually adapted to the previously determined soil properties. For this purpose, for example in WO-A-98- 17865, the soil condition is determined by complex evaluation of various measurement signals. In particular, this requires the movement of the ground contact element, which is part of a vibrating base. mass is to be determined. Furthermore, the set frequency and the exact position of the vibration exciter must be measured.
Darüber hinaus sind Bodenverdichtungsvorrichtungen bekannt, bei denen die Amplitude der vom Schwingungserreger erzeugten Schwingung derart verkleinert wird, dass kein Springen der Bodenverdichtungsvorrichtung mehr auftreten kann. Durch die Begrenzung der Amplitude bei vorgegebener Frequenz kann allerdings nicht mehr die gesamte zur Verfügung stehende Antriebsleistung, für die der Schwingungserreger ausgelegt ist, zur Verdich- tung des Bodens genutzt werden. Eine entsprechend geringere Arbeitseffizienz ist die Folge.In addition, soil compaction devices are known in which the amplitude of the vibration generated by the vibration exciter is reduced in such a way that jumping of the soil compaction device can no longer occur. By limiting the amplitude at a predetermined frequency, however, the total available drive power for which the vibration exciter is designed can no longer be used to compact the soil. The result is a correspondingly lower work efficiency.
Figur 3 zeigt eine bekannte als Bodenverdichtungsvorrichtung dienende Vibrationsplatte, die an einer Deichsel 1 von einem Bediener führbar ist. Ein zu einer Obermasse gehörender Antrieb 2 treibt einen zu einer Untermasse gehörenden Schwingungserreger 3 an, der eine eine Bodenkontaktplatte 4 beaufschlagende Schwingung erzeugt. Bei dem Schwingungserreger 3 handelt es sich üblicherweise um einen Ein- oder Zweiwellenerreger, bei dem entsprechend auf einer oder zwei Wellen eine oder mehrere Unwuchtmassen verteilt sind. Der Aufbau einer derartigen Vibrationsplatte ist bekannt, so dass sich eine weitere Beschreibung erübrigt.FIG. 3 shows a known vibration plate which serves as a soil compaction device and which can be guided by an operator on a drawbar 1. A drive 2 belonging to an upper mass drives a vibration exciter 3 belonging to a lower mass, which generates a vibration acting on a ground contact plate 4. The vibration exciter 3 is usually a one- or two-shaft exciter, in which one or more unbalanced masses are distributed over one or two shafts. The structure of such a vibration plate is known, so that a further description is unnecessary.
In ähnlicher, bekannter Weise sind auch als Bodenverdichtungsvorrichtungen dienende Vibrationswalzen aufgebaut.Vibratory rollers serving as soil compaction devices are also constructed in a similar, known manner.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bodenverdichtungsvorrichtung mit einem Schwingungserreger sowie ein Verfahren zum Regeln des Schwingungserregers anzugeben, bei denen eine optimale Ausnutzung der vom Antrieb bereitgestellten Leistung gewährleistet ist.The invention has for its object to provide a soil compaction device with a vibration exciter and a method for regulating the vibration exciter, in which an optimal use of the power provided by the drive is guaranteed.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Bodenverdichtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst.According to the invention the object is achieved by a soil compaction device according to claim 1 and by a method according to claim 11.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht darin, jeweils eine Regelung für die Amplitude und die Frequenz der durch den Schwingungserreger erzeugten Schwingung vorzusehen und mit einfachen Mitteln zu realisieren. Vor allem im Zusammenspiel der beiden Regelungen ist es möglich, die zur Verfügung stehende Antriebsleistung, zum Beispiel eines Antriebsmotors, optimal auszunutzen, ohne dass das unerwünschte "Springen" der Bodenverdichtungsvorrichtung eintritt.Advantageous further developments of the invention are defined in the dependent claims. The idea on which the invention is based is to provide a control for the amplitude and the frequency of the vibration generated by the vibration exciter and to implement it with simple means. Above all, in the interaction of the two regulations, it is possible to optimally utilize the available drive power, for example a drive motor, without the undesired "jumping" of the soil compaction device occurring.
Bei der erfindungsgemäßen Kombination von Amplituden- und Frequenzre- gelung wird dies dadurch ermöglicht, daß die Schwingungsamplitude stets im Grenzbereich zum Springen gehalten wird. Ändert sich dieser Grenzbereich und macht es zum Beispiel erforderlich, daß die Schwingungsamplitude vermindert werden muß, führt die Frequenzregelung die Schwingungsfrequenz nach, indem sie sie entsprechend erhöht, um die durch die Verminde- rung der Schwingungsamplitude freiwerdende Antriebsenergie in Form einer höheren Frequenz zu nutzen. Dadurch kann die Antriebsenergie weitgehend vollständig zur Bodenverdichtung genutzt werden, ohne dass die Bodenverdichtungsvorrichtung beginnt zu springen.With the combination of amplitude and frequency control according to the invention, this is made possible by the fact that the oscillation amplitude is always kept in the limit range for jumping. If this limit changes and it is necessary, for example, that the oscillation amplitude has to be reduced, the frequency control tracks the oscillation frequency by increasing it accordingly in order to use the drive energy released by the reduction in the oscillation amplitude in the form of a higher frequency. As a result, the drive energy can largely be used completely for soil compaction without the soil compaction device starting to jump.
Die Regelung der Amplitude beruht darauf, dass immer dann, wenn ein Springen eines Bodenkontaktelements erkannt wird, die Amplitude reduziert wird. Die Überprüfung, ob das Bodenkontaktelement springt, erfolgt kontinuierlich oder regelmäßig im Rahmen eines vorgegebenen Zeittakts. Nach einer Änderung der Amplitude erfolgt somit ein erneutes Bestimmen des Schwingungszustandes des Bodenkontaktelements. Wenn das Bodenkontaktelement immer noch springt, erfolgt eine weitere Reduzierung der Amplitude. Wenn jedoch kein Springen erkannt wird, wird die Amplitude nicht etwa auf dem bestehenden Wert konstant gehalten, sondern wieder - jedoch mit geringerem Gradienten - vergrößert. Folglich ändert sich die Amplitude stän- dig, nämlich entweder durch eine deutliche Reduzierung, wenn ein Springen festgestellt worden ist, oder durch eine geringfügige Erhöhung, wenn kein Springen festgestellt worden ist. Hierdurch wird erreicht, dass die Bodenverdichtungsvorrichtung stets im Grenzbereich zwischen Springen und Nicht- springen bewegt wird.The regulation of the amplitude is based on the fact that whenever a jump in a ground contact element is detected, the amplitude is reduced. The check as to whether the ground contact element jumps is carried out continuously or regularly within a predetermined time cycle. After a change in the amplitude, the vibration state of the ground contact element is determined again. If the ground contact element is still jumping, the amplitude is further reduced. However, if no jumping is detected, the amplitude is not kept constant at the existing value, but is increased again - but with a smaller gradient. As a result, the amplitude changes continuously, either by a significant reduction if jumping has been detected or a slight increase if no jumping has been detected. This ensures that the soil compaction device is always moved in the border area between jumping and not jumping.
Die Änderung der Schwingungsamplitude kann kontinuierlich und fortlaufend durchgeführt werden, wobei vorzugsweise die Verkleinerung der Schwingungsamplitude mit stärkerem Gradienten erfolgt als die Vergrößerung. Alternativ dazu kann insbesondere bei einer digitalen Regelung von einem Zeitglied ein Zeittakt vorgegeben werden, währenddem von der Detekti- onseinrichtung der Schwingungszustand des Bodenkontaktelements be- stimmt wird. Wenn der Sonderschwingungszustand erkannt worden ist, läßt sich die Schwingungsamplitude inkremental um eine erste Amplitudendifferenz verkleinern. Wenn in dem Zeittakt jedoch kein Sonderbetriebszustand erkannt worden ist, wird die Schwingungsamplitude inkremental um eine zweite, vorzugsweise geringere Amplitudendifferenz vergrößert. Der Zeittakt kann auch derart kurz eingestellt werden, daß sich eine quasi kontinuierliche Änderung der Schwingungsamplitude einstellt.The change in the oscillation amplitude can be carried out continuously and continuously, preferably reducing the Vibration amplitude with a stronger gradient occurs than the enlargement. As an alternative to this, in particular in the case of digital regulation, a timing element can be specified by a timing element during which the vibration state of the ground contact element is determined by the detection device. When the special oscillation state has been recognized, the oscillation amplitude can be reduced incrementally by a first amplitude difference. However, if no special operating state has been detected in the time cycle, the vibration amplitude is incrementally increased by a second, preferably smaller, amplitude difference. The timing can also be set so short that there is a quasi-continuous change in the oscillation amplitude.
Die erfindungsgemäße Regelung der Schwingungsfrequenz beruht auf dem Gedanken, die vorgegebene, zum Beispiel von einem Antriebsmotor abgege- bene Antriebsleistung zur Bodenverdichtung stets optimal, das heißt maximal auszunutzen. Zu diesem Zweck wird die an den Schwingungserreger abgegebene Antriebsleistung durch eine Leistungsbestimmungseinrichtung bestimmt und mit einem Sollwert, nämlich dem vorher festgelegten Wert für eine optimale Antriebsleistung verglichen, wobei die Frequenzregeleinrich- tung die ermittelte Ist-Antriebsleistung im Bereich des vorgegebenen Werts hält, indem sie die von dem Schwingungserreger erzeugte Frequenz entsprechend anpaßt.The regulation of the oscillation frequency according to the invention is based on the idea of always optimally exploiting the predetermined drive power, for example given off by a drive motor, for soil compaction. For this purpose, the drive power delivered to the vibration exciter is determined by a power determination device and compared with a target value, namely the previously defined value for an optimal drive power, the frequency control device keeping the actual drive power determined in the range of the predetermined value by keeping the adapts frequency generated by the vibration exciter accordingly.
Auch wenn die Amplitudenregelung und die Frequenzregelung jeweils schon alleine für eine deutliche Verbesserung bekannter Regeleinrichtungen und insbesondere für eine Steigerung der Arbeitseffizienz sorgen, ist durch eine Kopplung der beiden Regelungen eine weitere Verbesserung möglich.Even if the amplitude control and the frequency control alone provide a significant improvement in known control devices and in particular an increase in work efficiency, a further improvement is possible by coupling the two controls.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:These and further advantages and features of the invention are explained in more detail below on the basis of preferred embodiments with the aid of the accompanying figures. Show it:
Figur 1 ein Blockdiagramm mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung für eine Bodenverdichtungsvorrichtung; Figur 2 ein Beispiel für die Regelungsmaßnahmen der erfindungsgemäßen Amplitudenregelung; und Figur 3 schematisch den Aufbau einer bekannten, als Bodenverdich- tungsvorrichtung dienenden Vibrationsplatte.FIG. 1 shows a block diagram with the control device according to the invention for a soil compaction device; Figure 2 shows an example of the control measures of the amplitude control according to the invention; and FIG. 3 shows schematically the structure of a known soil compactor. device serving vibration plate.
Figur 1 zeigt als Blockdiagramm den Aufbau einer erfindungsgemäßen Regelung für den Schwingungserreger einer Bodenverdichtungsvorrichtung. Die Regelung besteht im wesentlichen aus zwei parallel zueinander angeordneten Komponenten, nämlich einer Amplitudenregeleinrichtung 5 und einer Frequenzregeleinrichtung 6.Figure 1 shows a block diagram of the structure of a control according to the invention for the vibration exciter of a soil compaction device. The control essentially consists of two components arranged parallel to one another, namely an amplitude control device 5 and a frequency control device 6.
Beide Regeleinrichtungen 5, 6 beeinflussen einen Betriebszustand 7 der Bo- denverdichtungsvorrichtung, der wiederum im wesentlichen durch die - bereits in Zusammenhang mit Figur 3 beschriebenen - Elemente Antrieb 2, Schwingungserreger 3 und Bodenkontaktelement 4 repräsentiert wird.Both control devices 5, 6 influence an operating state 7 of the soil compaction device, which in turn is essentially represented by the elements drive 2, vibration exciter 3 and ground contact element 4 - already described in connection with FIG. 3.
Im folgenden wird der Aufbau der Amplitudenregeleinrichtung 5 sowie ihr Wirkprinzip erläutert.The structure of the amplitude control device 5 and its operating principle are explained below.
Bestandteil der Amplitudenregeleinrichtung 5 ist eine Detektionseinrichtung 8, mit der festgestellt werden kann, ob das Bodenkontaktelement 4 springt, das heißt vom Boden abhebt oder nicht. Dieser Betriebszustand des "Sprin- gens" kann zum Beispiel mit Hilfe von bekannten Verfahren, wie in der WO- A-98- 17865 oder der WO-A-95- 10664 erkannt werden.Part of the amplitude control device 5 is a detection device 8 with which it can be determined whether the ground contact element 4 is jumping, that is to say it is lifting off the ground or not. This operating state of "jumping" can be recognized, for example, using known methods, such as in WO-A-98-17865 or WO-A-95-10664.
Alternativ dazu ist aus der DE-A-100 19 806 eine Detektionseinrichtung bekannt, bei der eine gegenüber dem Bodenkontaktelement elastisch bewegli- ehe Detektionsmasse vorgesehen ist, wobei die Bewegung der Detektions- masse durch eine Messeinrichtung gemessen wird. Wenn die Bewegung, insbesondere die Schwingungsamplitude der Detektionsmasse einen vorgegebenen Wert übersteigt, kann dies als Springen des Bodenkontaktelements aufgrund überhöhter Schlagenergie interpretiert werden.As an alternative to this, a detection device is known from DE-A-100 19 806, in which a detection mass is provided which is elastically movable relative to the ground contact element, the movement of the detection mass being measured by a measuring device. If the movement, in particular the oscillation amplitude of the detection mass exceeds a predetermined value, this can be interpreted as jumping of the ground contact element due to excessive impact energy.
Die Information, ob das Bodenkontaktelement 4 springt oder nicht, wird von der Detektionseinrichtung 8 an eine Regeleinheit 9 abgegeben.The information as to whether the ground contact element 4 jumps or not is output by the detection device 8 to a control unit 9.
Die Regeleinheit 9 wertet die Sprunginformation von der Detektionseinrich- tung 8 aus und steuert eine Stelleinrichtung 10 zum Einstellen der Schwingungsamplitude am Schwingungserreger 3 entsprechend vorgegebener Regeln an. Der Regelalgorithmus umfasst zwei Regelmaßnahmen. Gemäß einer ersten Regelmaßnahme wird die Schwingungsamplitude inkremental um eine erste Amplitudendifferenz kl verkleinert, wenn die Detektionseinrichtung 8 einen Sonderschwingungszustand, nämlich ein Springen des Bodenkontaktele- ments 4 erkannt hat.The control unit 9 evaluates the jump information from the detection device 8 and controls an actuating device 10 for setting the vibration amplitude on the vibration exciter 3 in accordance with predetermined rules. The control algorithm comprises two control measures. According to a first standard measure, the vibration amplitude is reduced incrementally by a first amplitude difference kl when the detection device 8 has detected a special vibration condition, namely a jumping of the ground contact element 4.
Wenn dagegen von der Detektiontselnrichtung 8 erkannt worden ist, dass kein Sonderschwingungszustand, also kein Springen vorliegt, wird die Schwingungsamplitude inkremental um eine zweite Amplitudendifferenz k2 vergrößert.If, on the other hand, it has been detected by the detection direction 8 that there is no special vibration state, ie no jumping, the vibration amplitude is incrementally increased by a second amplitude difference k2.
Zur zeitlichen Steuerung dieser Regelmaßnahmen ist in oder an der Regeleinheit 9 ein Zeitglied zum Erzeugen eines Zeittakts vorgesehen. Jeweils in einem Zeittakt, der zum Beispiel den Bruchteil einer Sekunde betragen kann, wird von der Regeleinheit 9 das Signal der Detektionseinrichtung 8 ausgewertet und eine entsprechende Maßnahme durch Ansteuern der Stelleinrichtung 10 veranlaßt. Dieser Prozeß wiederholt sich im nächsten Zeittakt.In order to control these control measures in time, a timing element for generating a timing is provided in or on the control unit 9. The signal from the detection device 8 is evaluated by the control unit 9 and a corresponding measure is initiated by actuating the actuating device 10 in each time cycle, which can be, for example, a fraction of a second. This process repeats itself in the next cycle.
Im Ergebnis ergibt sich aus diesem Regelalgorithmus, dass die Schwingungsamplitude permanent, das heißt in jedem Takt geändert wird. Wenn die Schwingungsamplitude um die erste Amplitudendifferenz kl verkleinert worden ist und danach immer noch ein Springen detektiert wird, wird eine erneute Verminderung um die erste Amplitudendiffernez kl veranlaßt. Tritt dagegen kein Springen mehr auf, wird die Amplitude nicht mehr vermindert, sondern um die gegenüber der ersten Amplitudendifferenz kl kleinere zweite Amplitudendifferenz k2 vergrößert, so dass sich ein Wechselspiel von Verkleinerung und Vergrößerung der Amplitude einstellt. Hierdurch wird erreicht, dass die Bodenverdichtungsvorrichtung stets im Grenzbereich zwi- sehen Springen und Nichtspringen bewegt wird.The result of this control algorithm is that the oscillation amplitude is changed permanently, that is to say in every cycle. If the oscillation amplitude has been reduced by the first amplitude difference kl and a jump is still detected thereafter, a further reduction by the first amplitude difference kl is initiated. If, on the other hand, no more jumping occurs, the amplitude is no longer reduced, but is increased by the second amplitude difference k2, which is smaller than the first amplitude difference kl, so that there is an interplay between a reduction and an increase in the amplitude. This ensures that the soil compaction device is always moved in the border area between jumping and non-jumping.
Figur 2 zeigt in einem Diagramm die Schwingungsamplitude aufgetragen über den zeitlichen Verlauf. Beim Starten der Bodenverdichtungsvorrichtung wird zunächst eine maximale Amplitude eingestellt. Im vorliegenden Fall wird unmittelbar nach dem Starten erkannt, dass das Bodenkontaktelement 4 zu springen begonnen hat, so dass die Schwingungsamplitude um den Wert kl (erste Amplitudendifferenz) vermindert wird. Anschließend wird festgestellt, dass das Bodenkontaktelement 4 nicht mehr springt, so dass nachfolgend in mehreren Schritten (in Figur 2 in drei Schritten) die Amplitude jeweils um die zweite Amplitudendifferenz k2 vergrößert wird, bis erneut ein Springen festgestellt wird, usw.Figure 2 shows a diagram of the vibration amplitude plotted against the time course. When starting the soil compaction device, a maximum amplitude is first set. In the present case, it is recognized immediately after starting that the ground contact element 4 has started to jump, so that the vibration amplitude is reduced by the value k1 (first amplitude difference). Then will found that the ground contact element 4 no longer jumps, so that the amplitude is subsequently increased by the second amplitude difference k2 in several steps (in FIG. 2 in three steps) until jumping is again detected, etc.
In dem mit "a" gekennzeichneten Zeitbereich überfährt die Bodenverdichtungsvorrichtung offensichtlich einen Boden, der nur noch bedingt Schlagenergie aufnehmen kann. Dadurch muß die Schwingungsamplitude zweimal vermindert werden und nimmt schließlich nur einen vergleichsweise gerin- gen Wert ein. Danach findet eine Erholung mit damit verbundener Erhöhung der Schwingungsamplitude statt.In the time range marked "a", the soil compaction device obviously runs over a soil that can only absorb impact energy to a limited extent. As a result, the oscillation amplitude has to be reduced twice and ultimately only takes on a comparatively small value. Then there is a recovery with the associated increase in the vibration amplitude.
Alternativ zu der beschriebenen inkrementalen Änderung der Schwingungsamplitude, welche sich insbesondere für digital aufgebaute Regelungen eignet, sind auch Regelalgorithmen mit einer kontinuierlichen Änderung der Schwingungsamplitude möglich. Entsprechend würde das Diagramm in Figur 2 keinen gestuften Verlauf, sondern einen wellenförmigen Verlauf einnehmen.As an alternative to the described incremental change in the vibration amplitude, which is particularly suitable for digitally designed controls, control algorithms with a continuous change in the vibration amplitude are also possible. Accordingly, the diagram in FIG. 2 would not take a stepped course, but a wavy course.
Die erfindungsgemäße Amplitudenregelung ermöglicht es, dass die Bodenverdichtungsvorrichtung den Boden jeweils mit größtmöglicher Amplitude verdichtet, wobei die Amplitudenregeleinrichtung 5 einen gegenüber dem Stand der Technik erheblich vereinfachten Aufbau aufweist.The amplitude control according to the invention enables the soil compaction device to compact the soil with the greatest possible amplitude, the amplitude control device 5 having a structure which is considerably simplified compared to the prior art.
Eine alleinige Regelung der Amplitude würde allerdings weiterhin den Nachteil mit sich bringen, dass die von dem Antrieb 2 zur Verfügung gestellte Antriebsleistung nicht immer voll ausgenutzt würde. Daher umfaßt die in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße Gesamtregelung auch noch die Frequenzregeleinrichtung 6, die einen weiteren Regelkreis zur Anpassung der Frequenz des Schwingungserregers 3 darstellt.Controlling the amplitude alone would, however, still have the disadvantage that the drive power made available by the drive 2 would not always be fully utilized. The overall control according to the invention shown in FIG. 1 therefore also includes the frequency control device 6, which represents a further control circuit for adapting the frequency of the vibration exciter 3.
Der der Frequenzregeleinrichtung zugrunde liegende Gedanke besteht darin, dass stets die vorhandene bzw. vorgegebene Antriebsleistung vollständig zur Bodenverdichtung ausgenutzt werden soll.The idea on which the frequency control device is based is that the existing or predetermined drive power should always be fully utilized for soil compaction.
Dazu ist Bestandteil der Frequenzregeleinrichtung 6 eine Leistungsbestim- mungseinrichtung 1 1 , mit der die von dem Antrieb 2 an den Schwingungser- reger 3 abgegebene Leistung gemessen werden kann.For this purpose, a component of the frequency control device 6 is a power determination device 1 1, with which the drive 2 on the vibration output 3 output can be measured.
In einer Regeleinheit 12 wird die gemessene Ist-Antriebsleistung mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Wenn die gemessene Antriebsleistung un- ter dem Sollwert liegt, wird die Frequenz des Schwingungserregers 3 über eine Stelleinrichtung 13 erhöht bzw. im umgekehrten Fall verringert.In a control unit 12, the measured actual drive power is compared with a predetermined target value. If the measured drive power is below the target value, the frequency of the vibration exciter 3 is increased via an actuating device 13 or reduced in the opposite case.
Die Leistungsbestimmungseinrichtung 11 kann in verschiedener Weise aufgebaut sein. Geht man davon aus, dass es sich bei dem Antrieb 2 um einen Motor handelt, kann zum Beispiel die Motordrehzahl und das Motordrehmoment gemessen werden. Handelt es sich dagegen bei dem Antrieb 2 um ein Hydraulikaggregat und wird der Schwingungserreger 3 hydraulisch angetrieben, kann zur Drehmomentbestimmung auch der in der Hydraulikleitung herrschende Druck verwendet werden. Soweit der Schwingungserreger von einem Elektromotor angetrieben wird, ist auch eine Messung elektrischer Kenngrößen möglich.The power determination device 11 can be constructed in various ways. If it is assumed that the drive 2 is a motor, the motor speed and the motor torque can be measured, for example. On the other hand, if the drive 2 is a hydraulic unit and the vibration exciter 3 is driven hydraulically, the pressure prevailing in the hydraulic line can also be used to determine the torque. If the vibration exciter is driven by an electric motor, it is also possible to measure electrical parameters.
Bei einem besonders vorteilhaften Beispiel für die Ausführung der Erfindung wird die Leistungskennlinie des Motors, das heißt der Zusammenhang zwi- sehen der Motorleistung und der Motordrehzahl zur Bestimmung der abgegebenen Leistung, also der Ist-Antriebsleistung für den Schwingungserreger 3 herangezogen. Die Leistungskennlinie des Motors ist im allgemeinen bekannt und stellt einen eindeutigen Zusammenhang zwischen einer vorgegebenen Motorleistung und einer Motordrehzahl dar. Somit läßt sich die vom Motor an den Schwingungserreger 3 abgegebene Antriebsleistung allein mit Hilfe der relativ einfach zu messenden Drehzahl des Antriebsmotors 2 bestimmen.In a particularly advantageous example of the embodiment of the invention, the performance characteristic of the engine, that is to say the relationship between the engine performance and the engine speed, is used to determine the output power, that is to say the actual drive power for the vibration exciter 3. The performance characteristic of the engine is generally known and represents a clear connection between a given engine performance and an engine speed. Thus, the drive power delivered by the engine to the vibration exciter 3 can be determined solely with the aid of the relatively easy-to-measure engine speed 2.
Eine Regelung der Frequenz des Schwingungserregers 3 zur Konstanthal- tung der Antriebsleistung läßt sich dann durch einen Vergleich zwischen der gemessenen Motordrehzahl und der der vorgegebenen Soll-Antriebsleistung zugeordneten Soll-Motordrehzahl durchführen.Regulation of the frequency of the vibration exciter 3 to keep the drive power constant can then be carried out by comparing the measured engine speed and the target engine speed assigned to the predetermined target drive power.
Wenn die Ist-Motordrehzahl kleiner ist als die Soll-Motordrehzahl, wird die Frequenz des Schwingungserregers 3, das heißt die Drehzahl der in demIf the actual engine speed is less than the target engine speed, the frequency of the vibration exciter 3, that is, the speed of the
Schwingungserreger 3 vorgesehenen Unwuchtwellen verringert, so dass derVibration exciter 3 provided unbalanced shafts, so that the
Motor entlastet wird und seine Drehzahl auf den vorgegebenen Wert anstei- gen kann. Ist dagegen die Ist-Motordrehzahl größer als die Soll-Drehzahl, bedeutet das, dass der Motor zu schwach belastet wird, so dass die Drehzahl der Unwuchtwellen in dem Schwingungserreger 3 vergrößert wird, um die vom Motor zur Verfügung stellbare Antriebsleistung voll auszunutzen.Motor is relieved and its speed increases to the specified value can. If, on the other hand, the actual engine speed is greater than the target speed, this means that the motor is under-loaded, so that the speed of the unbalanced shafts in the vibration exciter 3 is increased in order to fully utilize the drive power available from the motor.
Die Verstellung der Frequenz des Schwingungserregers 3, das heißt die Änderung der Drehzahl der im Schwingungserreger 3 angeordneten Unwuchtwellen wird durch die Stelleinrichtung 13 durchgeführt. Bei der Realisierung der Stelleinrichtung 13 kann auf bekannte Konstruktionselemente zurückge- griffen werden. Zum Beispiel kann bei einer hydraulischen Leistungsübertragung vom Antriebsmotor 2 zum Schwingungserreger 3 eine Verstellpumpe oder ein Hydraulikmotor mit verstellbarer Drehzahl eingesetzt werden. Bei mechanischer Leistungsübertragung sind Kegelscheibengetriebe, wie zum Beispiel Heynau-Getriebe oder PIV-Getriebe möglich, bei denen entweder über einen Reibring oder über Schubketten Drehmoment übertragen wird, sowie auch Reibrad -Getriebe (PK-Getriebe).The adjustment of the frequency of the vibration exciter 3, that is to say the change in the speed of the unbalanced shafts arranged in the vibration exciter 3, is carried out by the adjusting device 13. Known construction elements can be used to implement the adjusting device 13. For example, in the case of hydraulic power transmission from the drive motor 2 to the vibration exciter 3, a variable displacement pump or a hydraulic motor with an adjustable speed can be used. For mechanical power transmission, bevel disk gearboxes such as Heynau gearboxes or PIV gearboxes are possible, in which torque is transmitted either via a friction ring or push chains, as well as friction wheel gearboxes (PK gearboxes).
Soweit eine elektrische Leistungsübertragung an den Schwingungserreger 3 erfolgt, ist eine Drehzahländerung mittels eines regelbaren Frequenzumrich- ters möglich.If there is electrical power transmission to the vibration exciter 3, a speed change is possible by means of a controllable frequency converter.
Die Amplitudenregeleinrichtung 5 und die Frequenzeinrichtung 6 erreichen für sich genommen jeweils bereits eine bessere Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Antriebsleistung. Soweit sie parallel angeordnet zusammen- wirken, wird die Effizienz nochmals erhöht. Gegenüber dem Stand der Technik zeichnen sich die Regeleinrichtungen 5, 6 durch einfachen Aufbau, geringen Meßaufwand und eine durch die Regeleinrichtungen 5, 6 bewirkte effiziente Bodenverdichtung mit maximaler Leistung aus. The amplitude control device 5 and the frequency device 6 in each case already achieve better utilization of the available drive power. As far as they interact in parallel, the efficiency is increased even further. Compared to the prior art, the control devices 5, 6 are characterized by a simple structure, low measurement effort and an efficient soil compaction with maximum performance caused by the control devices 5, 6.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Bodenverdichtungsvorrichtung, mit einem Bodenkontaktelement (4); - einem das Bodenkontaktelement (4) beaufschlagenden Schwingungserreger (3); einem Antrieb (2) für den Schwingungserreger (3) ; einer Amplitudenregeleinrichtung (5) zum Regeln der Schwingungsamplitude einer durch den Schwingungserreger (3) erzeugten Schwingung; wobei die Amplitudenregeleinrichtung (5) aufweist:1. Soil compacting device, with a soil contact element (4); - A vibration exciter (3) acting on the ground contact element (4); a drive (2) for the vibration exciter (3); an amplitude control device (5) for controlling the vibration amplitude of a vibration generated by the vibration exciter (3); the amplitude control device (5) having:
+ eine Detektionseinrichtung (8) zum Erkennen eines Sonder- schwingungszustands des Bodenkontaktelements (4);+ a detection device (8) for recognizing a special vibration state of the ground contact element (4);
+ eine Amplitudenstelleinrichtung (10) zum Einstellen der+ an amplitude adjusting device (10) for adjusting the
Schwingungsamplitude; und + eine Amplitudenregeleinheit (9) zum Ansteuern der Amplitudenstelleinrichtung (10) derart, dass in einer ersten Regelmaßnahme die Schwingungsamplitude verkleinerbar ist, wenn die Detektionseinrichtung (8) einen Sonderschwingungszustand erkennt, und in einer zweiten Regelmaßnahme die Schwingungsamplitude vergrößerbar ist, wenn die Detektionsein- richtung (8) keinen Sonderschwingungszustand erkennt; und mit einer Frequenzregeleinrichtung (6) zum Regeln der Schwingungsfrequenz der durch den Schwingungserreger (3) erzeugten Schwingung; wobei die Frequenzregeleinrichtung (6) aufweist:Vibration amplitude; and + an amplitude control unit (9) for controlling the amplitude adjusting device (10) in such a way that in a first control measure the oscillation amplitude can be reduced if the detection device (8) detects a special oscillation state, and in a second control measure the oscillation amplitude can be increased if the detection device direction (8) does not recognize any special vibration condition; and with a frequency control device (6) for controlling the oscillation frequency of the oscillation generated by the oscillation exciter (3); the frequency control device (6) having:
+ eine Leistungsbestimmungseinrichtung (11) zum Bestimmen ei- ner von dem Antrieb (2) abgegebenen Antriebsleistung für den Schwingungserreger (3);+ a power determination device (11) for determining a drive power delivered by the drive (2) for the vibration exciter (3);
+ eine Frequenzstelleinrichtung (13) zum Einstellen der Schwingungsfrequenz; und+ a frequency adjusting device (13) for setting the oscillation frequency; and
+ eine Frequenzregeleinheit (12) zum Ansteuern der Frequenzstel- leinrichtung (13) derart, dass die von der Leistungsbestimmungseinrichtung (1 1) bestimmte Antriebsleistung annähernd auf einem vorgegebenen Wert haltbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitudenregeleinrichtung (5) und die Frequenzregeleinrichtung (6) parallel zueinander angeordnet sind, so dass eine sich aus einer Verkleinerung der Schwingungsamplitude durch die Amplitudenregeleinrichtung (5) ergebende Verminderung der Antriebsleistung für den Schwingungserreger (3) durch eine Erhöhung der Schwingungsfrequenz kompensierbar ist und umgekehrt. + a frequency control unit (12) for actuating the frequency adjusting device (13) in such a way that the drive power determined by the power determining device (11) can be kept approximately at a predetermined value; characterized in that the amplitude control device (5) and the frequency control device (6) are arranged parallel to one another, so that a reduction in the drive power for the vibration exciter (3) resulting from a reduction in the vibration amplitude by the amplitude control device (5) due to an increase in the vibration frequency can be compensated and vice versa.
2. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verkleinerung oder Vergrößerung der Schwingungsamplitude kontinuierlich und fortlaufend derart durchführbar ist, dass sich die Schwingungsamplitude ständig ändert.2. Soil compacting device according to claim 1, characterized in that a reduction or enlargement of the vibration amplitude can be carried out continuously and continuously such that the vibration amplitude is constantly changing.
3. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitudenregeleinrichtung (5) ein Zeitglied zum Erzeugen eines Zeittakts aufweist; und dass - die Amplitudenstelleinrichtung (10) durch die Amplitudenregel einheit3. Soil compacting device according to claim 1, characterized in that the amplitude control device (5) has a timing element for generating a timing; and that - the amplitude adjusting device (10) by the amplitude control unit
(9) derart ansteuerbar ist, dass in der ersten Regelmaßnahme die Schwingungsamplitude inkremental um eine erste Amplitudendifferenz (kl) verkleinerbar ist, wenn in einem Zeittakt die Detektionseinrichtung (8) den Sonderschwingungszustand erkennt, und in der zweiten Regelmaßnahme die Schwingungsamplitude inkremental um eine zweite Amplitudendifferenz(9) can be controlled in such a way that in the first control measure the oscillation amplitude can be reduced incrementally by a first amplitude difference (kl) if the detection device (8) detects the special oscillation state in one time cycle, and in the second control measure the oscillation amplitude incrementally by a second amplitude difference
(k2) vergrößerbar ist, wenn in einem Zeittakt die Detektionseinrichtung (8) keinen Sonderschwingungszustand erkennt.(k2) can be enlarged if the detection device (8) does not detect any special vibration state in one time cycle.
4. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass in jedem Zeittakt eine Regelmaßnahme durchführbar ist.4. Soil compacting device according to claim 3, characterized in that a regular measure can be carried out in each time cycle.
5. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Amplitudendifferenz (kl) größer als die zweite Amplitudendifferenz (k2) ist.5. Soil compacting device according to claim 3 or 4, characterized in that the first amplitude difference (kl) is greater than the second amplitude difference (k2).
6. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sonderschwingungszustand ein Zustand ist, in dem ein Parameter einer Schwingung des Bodenkontaktelements (4) einen vorgegebenen Wert überschreitet.6. Soil compaction device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the special vibration state is a state in which a parameter of an oscillation of the ground contact element (4) exceeds a predetermined value.
7. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitudenregeleinheit (9) derart ausgebildet ist, dass beim Start des Schwingungserregers (3) eine maximale Schwingungsamplitude einstellbar ist.7. Soil compaction device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the amplitude control unit (9) is designed such that a maximum vibration amplitude is adjustable at the start of the vibration exciter (3).
8. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Wert für die Antriebsleis- tung einer von dem Antrieb (2) maximal dauerhaft abgebbaren Leistung entspricht.8. Soil compacting device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the predetermined value for the drive power device corresponds to a maximum output that can be permanently output by the drive (2).
9. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (2) einen Motor aufweist und dass die Leistungsbestimmungseinrichtung (11) eine Drehzahlbestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Drehzahl des Motors aufweist.9. Soil compacting device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the drive (2) has a motor and that the power determination device (11) has a speed determination device for determining the speed of the motor.
10. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (2) eine Hydraulikpumpe aufweist und dass die Leistungsbestimmungseinrichtung (11) eine Druckbestimmungseinrichtung zum Bestimmen des von der Hydraulikpumpe erzeugten Hydraulikdrucks aufweist.10. Soil compacting device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the drive (2) has a hydraulic pump and that the power determination device (11) has a pressure determination device for determining the hydraulic pressure generated by the hydraulic pump.
11. Verfahren zum Regeln eines Schwingungserregers (3) für eine11. Method for controlling a vibration exciter (3) for a
Bodenverdichtungsvorrichtung, die ein von dem Schwingungserreger (3) beaufschlagtes Bodenkontaktelement (4) zum Verdichten eines Bodens aufweist, wobei der Schwingungserreger (3) durch einen Antrieb (2) angetrieben wird, mit einem Verfahren zum Regeln der Schwingungsamplitude des Schwingungserregers (3), mit den Schritten:Soil compacting device, which has a soil contact element (4) acted upon by the vibration exciter (3) for compacting a soil, the vibration exciter (3) being driven by a drive (2) with a method for regulating the vibration amplitude of the vibration exciter (3) the steps:
Bestimmen eines Schwingungszustands des Bodenkontaktelements (4);Determining an oscillation state of the ground contact element (4);
Erkennen eines Sonderschwingungszustands des Bodenkontaktele- ments (4);Recognizing a special vibration state of the ground contact element (4);
Ändern der Schwingungsamplitude derart, dass die Schwingungsamplitude verkleinert wird, wenn ein Sonderschwingungszustand erkannt worden ist, und dass die Schwingungsamplitude vergrößert wird, wenn kein Sonderschwingungszustand erkannt worden ist; und mit einem Verfahren zum Regeln der Schwingungsfrequenz des Schwingungserregers (3), mit den Schritten:Changing the oscillation amplitude such that the oscillation amplitude is reduced when a special oscillation state has been detected and that the oscillation amplitude is increased when no special oscillation state has been detected; and with a method for regulating the vibration frequency of the vibration exciter (3), with the steps:
Bestimmen einer von dem Antrieb (2) abgegebenen Antriebsleistung; Vergleichen der Antriebsleistung mit einem vorgegebenen Wert; Ändern der Schwingungsfrequenz derart, dass die Antriebsleistung annähernd dem vorgegebenen Wert entspricht; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Regeln der Schwingungsamplitude des Schwin- gungserregers (3) und das Verfahren zum Regeln der Schwingungsfrequenz des Schwingungserregers (3) parallel durchgeführt werden.Determining a drive power output by the drive (2); Comparing the drive power with a predetermined value; Changing the oscillation frequency such that the drive power approximately corresponds to the predetermined value; characterized in that the method for regulating the oscillation amplitude of the oscillation tion exciter (3) and the method for regulating the vibration frequency of the vibration exciter (3) are carried out in parallel.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Än- dem der Schwingungsamplitude kontinuierlich und fortlaufend derart durchgeführt wird, dass sich die Schwingungsamplitude ständig ändert.12. The method according to claim 1 1, characterized in that the change of the vibration amplitude is carried out continuously and continuously such that the vibration amplitude is constantly changing.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ändern der Schwingungsamplitude derart durchgeführt wird, dass die Schwin- gungsamplitude um eine erste Amplitudendifferenz (kl) verkleinert wird, wenn der Sonderschwingungszustand erkannt worden ist, und dass die Schwingungsamplitude um eine zweite Amplitudendifferenz (k2) vergrößert wird, wenn kein Sonderschwingungszustand erkannt worden ist.13. The method according to claim 11, characterized in that the changing of the oscillation amplitude is carried out in such a way that the oscillation amplitude is reduced by a first amplitude difference (kl) when the special oscillation state has been recognized, and in that the oscillation amplitude by a second amplitude difference ( k2) is increased if no special vibration condition has been detected.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Amplitudendifferenz (kl) größer als die zweite Amplitudendifferenz (k2) ist.14. The method according to claim 13, characterized in that the first amplitude difference (kl) is greater than the second amplitude difference (k2).
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchführung des Verfahrens oder wenigstens das Ändern der Schwingungsamplitude in durch einen Takt vorgegebenen Zeitbereichen erfolgt.15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that an implementation of the method or at least the changing of the oscillation amplitude takes place in time ranges predetermined by a clock.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Wert für die Antriebsleistung einer von dem Antrieb (2) maximal dauerhaft abgebbaren Leistung entspricht.16. The method according to any one of claims 11 to 15, characterized in that the predetermined value for the drive power corresponds to a maximum permanently output from the drive (2).
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (2) einen Motor aufweist und dass das Bestimmen der Antriebsleistung durch Messen der Drehzahl des Motors erfolgt.17. The method according to any one of claims 11 to 16, characterized in that the drive (2) has a motor and that the drive power is determined by measuring the speed of the motor.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (2) eine Hydraulikpumpe aufweist und dass das Bestimmen der Antriebsleistung durch Messen des von der Hydraulikpumpe erzeugten Hydraulikdrucks erfolgt. 18. The method according to any one of claims 11 to 16, characterized in that the drive (2) has a hydraulic pump and that the drive power is determined by measuring the hydraulic pressure generated by the hydraulic pump.
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