EP1335800A1 - Device for the continuous adjustment of unbalance of steerable vibration plates - Google Patents

Device for the continuous adjustment of unbalance of steerable vibration plates

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EP1335800A1 EP01997363A EP01997363A EP1335800A1 EP 1335800 A1 EP1335800 A1 EP 1335800A1 EP 01997363 A EP01997363 A EP 01997363A EP 01997363 A EP01997363 A EP 01997363A EP 1335800 A1 EP1335800 A1 EP 1335800A1
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    • Y10T74/18552—Unbalanced weight

Abstract

The invention relates to steerable vibration plates that are set vibrating by rotating unbalanced masses. By twisting the unbalanced masses relative to one another the resulting forces and their direction of action can be changed, thereby influencing the travel speed of the vibrating plate and its direction of travel. The inventive vibration plate is characterized in that the unbalanced masses disposed on a common shaft can be adjusted independent of external forces and torques since the adjustment piston (12a; 12b) adjusting the unbalanced masses is braced in the adjustment cylinder to a much higher degree than would be possible with conventional coil springs. To this end, every adjustable unbalanced mass is associated with a double-action hydraulic cylinder (10a; 10b) that comprises two liquid chambers (14a, 16a; 14b, 16b). The connection of said chambers to a storage (30) and a pump (34) can be locked in order to fix the piston (12; 12b) which can be adjusted within the hydraulic cylinder (10a; 10b).

Description

Vorrichtung. zur stufenlosen Unwuchtverstellung bei lenkbaren Contraption. for stepless unbalance adjustment with steerable
Vibrationsplattenvibration plates
Die Erfindung betrifft nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Vorrich- tung zur stufenlosen Unwuchtverstellung bei lenkbaren Nibrationsplatten mit einem als Kolben eines Hydraulikzylinders ausgebildeten, mit der zugeordneten Unwucht in Wirkverbindung stehenden Stellglied, einem Speicher für Hydraulikflüssigkeit und einer eine Förderpumpe für die Hydraulikflüssigkeit umfassenden Druckquelle.According to the preamble of claim 1, the invention relates to a device for stepless unbalance adjustment in steerable vibration plates with an actuator designed as a piston of a hydraulic cylinder and in operative connection with the associated unbalance, a reservoir for hydraulic fluid and a pressure source comprising a feed pump for the hydraulic fluid.
Als Bodenverdichtungsgeräte geeignete Nibrationsplatten werden durch rotierende Unwuchten in Schwingung versetzt. Es ist bekannt, durch Verdrehen der Unwuchten zueinander die auftretenden resultierenden Kräfte und deren Wirkungsrichtung zu verändern und dadurch die Fortbewegungsge- schwindigkeit der Vibrationsplatte und deren Bewegungsrichtung zu beeinflussen. Die Einstellung der beiden Unwuchten erfolgt bisher durch jeweils einen einfachwirkenden Hydraulikzylinder, dem zur Erzeugung der Rück- stellkraft eine Rückstellfeder zugeordnet ist. Damit kann theoretisch die jedem Hydraulikzylinder zugeordnete Stellgröße beliebig eingestellt werden, indem der Druck in jedem der beiden Zylinder soweit erhöht wird, bis die Feder gemäß ihrer Federkennlinie eine definierte Verkürzung erfahren hat und sich in dieser Position an dem im Zylinder beweglichen Kolben ein Gleichgewicht zwischen hydraulischer Kraft und Federkraft einstellt.Vibratory plates that are suitable as soil compaction devices are set in motion by rotating unbalances. It is known to change the resulting forces and their direction of action by rotating the unbalances relative to one another and thereby to influence the speed of movement of the vibration plate and its direction of movement. Up to now, the two unbalances have been set by a single-acting hydraulic cylinder, to which a return spring is assigned to generate the return force. Theoretically, the manipulated variable assigned to each hydraulic cylinder can be set as desired by increasing the pressure in each of the two cylinders until the spring has undergone a defined shortening according to its spring characteristic and in this position the hydraulic piston moving in the cylinder has a balance between hydraulic Sets force and spring force.
im praktischen Betrieb wird dieses Kräftegleichgewicht aber gestört und von Rückstellmomenten überlagert, die weder konstant noch linear und somit auch nicht zu kompensieren sind. Ursachen können beispielsweise Rückstellmomente des Antriebsmotors und/oder Reaktionskräfte des Bodens sein, es kann ein Schwingen der Feder auftreten oder es können Auswirkun- gen der Massenträgheit des Kolbens wirksam werden, wenn die Maschine extremen Schlägen ausgesetzt ist.In practical operation, however, this balance of forces is disturbed and superimposed by restoring torques that are neither constant nor linear and therefore cannot be compensated for. Causes can be, for example, restoring torques of the drive motor and / or reaction forces of the floor, the spring can vibrate or effects of the inertia of the piston can be effective if the machine is exposed to extreme impacts.
Um eine exakte Steuerung einer Vibrationsplatte zu ermöglichen, ist es die Aufgabe der Erfindung, eine stufenlose Verstellung der vorzugsweise auf ei- ner gemeinsamen Welle angeordneten Unwuchten unabhängig von äußeren Kräften und Momenten zu ermöglichen. Hierzu ist es erforderlich, den Stellkolben im Stellzylinder weit steifer einzuspannen, als dies mit der herkömm- licherweise benutzten Schraubenfeder möglich ist.In order to enable precise control of a vibrating plate, the object of the invention is to enable the unbalance, which is preferably arranged on a common shaft, to be steplessly adjusted independently of external forces and moments. To do this, it is necessary to clamp the actuating piston in the actuating cylinder much more rigidly than with the conventional used coil spring is possible.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß Anspruch 1 darin, daß jeder einstellbaren Unwucht ein doppeltwirkender Hydraulikzy- linder mit zwei Flüssigkeitskammern zugeordnet ist, von denen zur Verstellung eines Kolbens wahlweise die eine mit der Förderpumpe und zugleich die andere direkt mit dem Speicher verbindbar ist, während zur Fixierung des Kolbens in seiner Position beide Flüssigkeitskammern zugleich gegenüber Speicher und Pumpe abschließbar sind.The solution to this problem according to the invention consists in that each adjustable imbalance is assigned a double-acting hydraulic cylinder with two liquid chambers, one of which can be connected to the feed pump and the other directly to the accumulator to adjust a piston, while to fix the piston in its position, both liquid chambers can be locked against the accumulator and pump at the same time.
Da die Hydraulikflüssigkeit nur in einem sehr geringen Ausmaß kompressi- bel ist, wird durch das Schließen der Leitungen in den an die Flüssigkeitskammern angrenzenden Leitungsabschnitten die Flüssigkeit unter Aufrechterhaltung des beim Pumpenbetrieb herrschenden hohen Drucks von 35 bis 40 bar eingeschlossen, wodurch die Kolben beiderseits durch eine unter hohem Druck stehende, eingeschlossene Flüssigkeitsmenge fixiert werden. Durch äußere Einwirkungen, Massenkräfte oder Rückstellmomente können die Kolben nicht aus ihrer eingestellten Lage bewegt werden, da solche äußeren Kräfte nicht ausreichen, den vorhandenen Flüssigkeitsdruck zu über- winden. Dabei bietet sich zugleich die Möglichkeit, durch Verwendung einer geeigneten Wegmeßeinrichtung einen geschlossenen Regelkreis zu schaffen, der es erlaubt, beliebige, definierte Kurvenradien und sogar eine Standverdichtung zu realisieren.Since the hydraulic fluid is only compressible to a very small extent, closing the lines in the line sections adjoining the liquid chambers locks the liquid in while maintaining the high pressure of 35 to 40 bar prevailing during pump operation, so that the pistons are sealed on both sides by a enclosed, high-pressure liquid quantity which is under high pressure. The pistons cannot be moved out of their set position by external influences, mass forces or restoring moments, since such external forces are not sufficient to overcome the existing liquid pressure. At the same time, there is the possibility of creating a closed control loop by using a suitable displacement measuring device, which allows any defined curve radii to be realized and even stand compression.
Vorzugsweise ist jedem doppeltwirkenden Zylinder ein 4/3-Wegeventil zugeordnet, das mit einer Druckflüssigkeitsquelle, einem Flüssigkeitsspeicher, und jeder der beiden Flüssigkeitskammern des Zylinders verbunden ist.Each double-acting cylinder is preferably assigned a 4/3-way valve, which is connected to a hydraulic fluid source, a fluid reservoir, and each of the two fluid chambers of the cylinder.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist jede Flüssigkeitskam- mer mit dem 4/ 3 -Wegeventil über ein Drosselrückschlagventil verbunden.According to a particularly advantageous embodiment, each liquid chamber is connected to the 4/3-way valve via a throttle check valve.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Hydraulikschaltung wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail using the hydraulic circuit shown in the drawing.
Das Beispiel zeigt zwei doppeltwirkende Hydraulikzylinder 10a und 10b, die jeweils als Stellmotor dienen, um über eine geeignete mechanische Verbindung die Position einer von einer Welle getragenen Unwucht einer Vibra- tionsplatte wahlweise und stufenlos zwischen zwei Endstellungen verstellen zu können. In den Hydraulikzylindern 10a und 10b ist jeweils ein Kolben 12a bzw. 12b linear beweglich, zu dessen beiden Seiten sich jeweils Flüssigkeitskammern 14a und 16a bzw. 14b und 16b befinden. Jede der Flüssig- keitskammern 14a bis 16b besitzt einen Leitungsanschluß 18a, 20a bzw. 18b, 20b, der über ein Drosselrückschlagventil 22a, 24a bzw. 22b, 24b zu jeweils einem jedem der Zylinder 10a und 10b zugeordneten 4/ 3 -Wegeventil 26a bzw. 26b führt.The example shows two double-acting hydraulic cylinders 10a and 10b, each of which serves as a servomotor in order to use a suitable mechanical connection to determine the position of an unbalance of a vibrating element carried by a shaft. tion plate can be optionally and continuously adjusted between two end positions. In each of the hydraulic cylinders 10a and 10b, a piston 12a or 12b is linearly movable, on the two sides of which there are liquid chambers 14a and 16a or 14b and 16b. Each of the liquid chambers 14a to 16b has a line connection 18a, 20a or 18b, 20b which, via a throttle check valve 22a, 24a or 22b, 24b, to a 4/3-way valve 26a or respectively assigned to each of the cylinders 10a and 10b. 26b leads.
Jedes dieser 4/3-Wegeventile 26a und 26b hat vier Anschlüsse und drei Stellungen. Dargestellt ist die Sperrstellung, in welcher die Leitungsanschlüsse 18a bis 20b unterbrochen sind.Each of these 4/3-way valves 26a and 26b has four connections and three positions. The locked position is shown, in which the line connections 18a to 20b are interrupted.
Wenn die Ventilkörper 28a bzw. 28b nach rechts verschoben werden, werden die Leitungsanschlüsse 18a und 18b mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, das aus einem Speicher 30 durch eine von einem Motor 32 antreibbare Pumpe 34 gefördert wird. Die Förderseite der Pumpe 34 ist über ein Druckbegrenzungsventil 36 mit einem zum Speicher 30 führenden Rücklauf 38 verbunden, sowie über ein Druckregelventil 40 und eine Förderleitung 42 mit den Ventilen 26a und 26b.When the valve bodies 28a and 28b are shifted to the right, the line connections 18a and 18b are acted upon by pressure fluid which is conveyed from a reservoir 30 by a pump 34 which can be driven by a motor 32. The delivery side of the pump 34 is connected via a pressure relief valve 36 to a return line 38 leading to the accumulator 30, and via a pressure control valve 40 and a delivery line 42 to the valves 26a and 26b.
In dieser Stellung der 4/3-Wegeventile 26a und 26b stehen zugleich die Leitungsanschlüsse 20a und 20b mit dem Rücklauf 38 in Verbindung.In this position of the 4/3-way valves 26a and 26b, the line connections 20a and 20b are also connected to the return 38.
Die linken Flüssigkeitskammern 14a und 14b werden mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt, die dadurch die Kolben 12a und 12b nach rechts verschiebt, wodurch die in den Flüssigkeitskammern 16a und 16b befindliche Flüssigkeit verdrängt wird. Die gesamte verdrängte Flüssigkeit muß dabei die Drosselzweige der Ventile 24a bzw. 24b passieren, was einen Widerstand erzeugt, der die Kolbenbewegung in den Zylindern 10a und 10b abbremst. Durch die Dimensionierung der Drosselzweige und des am Ventil 40 eingestellten Förderdrucks läßt sich die Geschwindigkeit der Bewegung der Kolben 12a und 12 beeinflussen.The left liquid chambers 14a and 14b are acted upon by pressurized hydraulic fluid, which thereby displaces the pistons 12a and 12b to the right, as a result of which the liquid in the liquid chambers 16a and 16b is displaced. The entire displaced liquid must pass through the throttle branches of the valves 24a and 24b, which creates a resistance that brakes the piston movement in the cylinders 10a and 10b. The speed of the movement of the pistons 12a and 12 can be influenced by the dimensioning of the throttle branches and the delivery pressure set on the valve 40.
Sobald die Kolben 12a und 12b die gewünschte Stellung erreicht haben, wird das 4/3-Wegeventil 26a bzw. 26b in die gezeigte Sperrstellung überführt, wobei eine weitere Flüssigkeitsbewegung zwischen den 4/3-Wegeven- tilen 26a, 26b und den Zylindern 10a bzw. 10b verhindert wird. Demzufolge sind die Kolben 12a bzw. 12b in der Stellung blockiert, die sie beim Schließen der Ventile 26a bzw. 26b eingenommen haben.As soon as the pistons 12a and 12b have reached the desired position, the 4/3-way valve 26a or 26b is moved into the blocking position shown, with a further fluid movement between the 4/3-way valve. tilen 26a, 26b and the cylinders 10a and 10b is prevented. As a result, the pistons 12a and 12b are blocked in the position which they assumed when the valves 26a and 26b were closed.
Werden die Ventilkörper in den 4/3 -Wegeventilen 26a und 26b aus der Sperrstellung nach links bewegt, wird die Förderleitung 42 mit den rechten Flüssigkeitskammern 16a und 16b verbunden, während nun die linken Flüssigkeitskammern 14a und 14b mit dem Rücklauf verbunden werden. Die Kolben 12a und 12b wandern dann in der Zeichnung solang nach links, bis die 4/ 3 -Wegeventile 26a bzw. 26b wieder in die Sperrstellung gebracht werden.If the valve bodies in the 4/3 directional control valves 26a and 26b are moved to the left from the blocking position, the delivery line 42 is connected to the right liquid chambers 16a and 16b, while the left liquid chambers 14a and 14b are now connected to the return. The pistons 12a and 12b then move to the left in the drawing until the 4/3-way valves 26a and 26b are brought back into the blocking position.
Die Ventilkörper der 4/3-Wegeventile 26a und 26b können völlig unabhängig voneinander verstellt werden, so daß auch die jeweilige Einstellung der Kol- ben 12a und 12b völlig unabhängig voneinander ist. The valve bodies of the 4/3-way valves 26a and 26b can be adjusted completely independently of one another, so that the respective setting of the pistons 12a and 12b is also completely independent of one another.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Vorrichtung zur stufenlosen Unwuchtverstellung bei lenkbaren Vibra- tionsplatten mit einem als Kolben (12a; 12b) eines Hydraulikzylinders (10a;1. Device for stepless unbalance adjustment in the case of steerable vibration plates with a hydraulic cylinder (10a;
10b) ausgebildeten, mit der zugeordneten Unwucht in Wirkverbindung stehenden Stellglied, einem Speicher (30) für Hydraulikflüssigkeit und einer eine Förderpumpe (34) für die Hydraulikflüssigkeit umfassenden Druckquelle, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einstellbaren Unwucht ein doppelt- wirkender Hydraulikzylinder (10a; 10b) mit zwei Flüssigkeitskammern (14a, 16a; 14b, 16b) zugeordnet ist, von denen zur Verstellung eines Kolbens (12a; 12b) wahlweise die eine mit der Förderpumpe und zugleich die andere direkt mit dem Speicher (30) verbindbar ist, während zur Fixierung des Kolbens (12a; 12b) in seiner Position beide Flüssigkeitskammern (14a, 16a; 14b, 16b) zugleich gegenüber Speicher (30) und Pumpe (34) abschließbar sind.10b) trained actuator which is operatively connected to the assigned unbalance, a reservoir (30) for hydraulic fluid and a pressure source comprising a feed pump (34) for the hydraulic fluid, characterized in that each adjustable unbalance has a double-acting hydraulic cylinder (10a; 10b) with two liquid chambers (14a, 16a; 14b, 16b) is assigned, one of which can be connected to the feed pump and at the same time the other directly to the reservoir (30) for adjusting a piston (12a; 12b), while for fixing the Piston (12a; 12b) in its position, both liquid chambers (14a, 16a; 14b, 16b) can be locked against the accumulator (30) and pump (34) at the same time.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem doppeltwirkenden Zylinder (10a; 10b) ein 4/ 3 -Wegeventil zugeordnet ist, das mit der Förderpumpe (34), dem Flüssigkeitsspeicher (30) und jeder der beiden Flüssigkeitskammern (14a, 16a; 14b, 16b) des Zylinders verbunden ist.2. Device according to claim 1, characterized in that each double-acting cylinder (10a; 10b) is assigned a 4/3-way valve, which with the feed pump (34), the liquid reservoir (30) and each of the two liquid chambers (14a, 16a ; 14b, 16b) of the cylinder is connected.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Flüssigkeitskammer (14a, 16a; 14b, 16b) mit dem 4/3-Wegeventil (26a; 26b) über ein Drosselrückschlagventil ( 22a, 24a; 22b, 24b) verbunden ist.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that each liquid chamber (14a, 16a; 14b, 16b) with the 4/3-way valve (26a; 26b) via a throttle check valve (22a, 24a; 22b, 24b) is connected.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das4. The device according to claim 3, characterized in that the
Drosselrückschlagventil (22a, 24a; 22b, 24b) in einer ersten Passage eine Fluiddrossel und in einer zu der ersten Passage parallel geschalteten zwei- ten Passage ein Rückschlagventil aufweist.Throttle check valve (22a, 24a; 22b, 24b) has a fluid throttle in a first passage and a check valve in a second passage connected in parallel with the first passage.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie unter Einbeziehung einer Wegmeßeinrichtung einen geschlossenen Regelkreis bildet. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that it forms a closed control loop including a displacement measuring device.
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