EP1335800B1 - Vorrichtung zur stufenlosen unwuchtverstellung bei lenkbaren vibrationsplatten - Google Patents

Vorrichtung zur stufenlosen unwuchtverstellung bei lenkbaren vibrationsplatten Download PDF

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EP1335800B1
EP1335800B1 EP01997363A EP01997363A EP1335800B1 EP 1335800 B1 EP1335800 B1 EP 1335800B1 EP 01997363 A EP01997363 A EP 01997363A EP 01997363 A EP01997363 A EP 01997363A EP 1335800 B1 EP1335800 B1 EP 1335800B1
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piston
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Wacker Construction Equipment AG
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    • 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
    • E02D3/074—Vibrating apparatus operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18544—Rotary to gyratory
    • Y10T74/18552—Unbalanced weight

Definitions

  • the invention relates according to the preamble of claim 1, a device for stepless unbalance adjustment with steerable vibration plates with a trained as a piston of a hydraulic cylinder, with the associated Imbalance in operatively connected actuator, a memory for hydraulic fluid and a pump for the hydraulic fluid comprehensive pressure source.
  • EP-A-0 070 345 is an unbalance vibrator with an adjustable Flyweight known.
  • the Unwuchtrüttler has two opposite to each other rotatable unbalanced shafts, one of which is a fixed flyweight carries and the other a directed transversely to the imbalance cylinder. In the cylinder acting as a flyweight piston is guided.
  • a pressure medium given and the piston thereby pressed in each case into an end position become.
  • the imbalance shaker can be used on a vibrating plate to change the direction of travel in forward and reverse direction.
  • each adjustable imbalance is a double acting hydraulic cylinder associated with two fluid chambers, one of which for adjustment a piston either one with the pump and at the same time another is directly connectable to the memory while fixing the Piston in position both fluid chambers opposite at the same time Memory and pump are lockable.
  • each double-acting cylinder is assigned a 4/3-way valve, that with a pressure fluid source, a liquid storage, and each of the two fluid chambers of the cylinder is connected.
  • each liquid chamber connected to the 4/3-way valve via a throttle check valve.
  • the example shows two double-acting hydraulic cylinders 10a and 10b, the each serve as a servomotor to a suitable mechanical connection the position of an imbalance of a vibrating plate carried by a shaft optionally and continuously adjust between two end positions to be able to.
  • each of the hydraulic cylinders 10a and 10b there is a piston 12a and 12b linearly movable, on both sides of each liquid chambers 14a and 16a and 14b and 16b, respectively.
  • Each of the fluid chambers 14a to 16b has a line connection 18a, 20a or 18b, 20b, via a throttle check valve 22a, 24a and 22b, 24b to each one of each of the cylinders 10a and 10b associated 4/3-way valve 26a and 26b leads.
  • Each of these 4/3-way valves 26a and 26b has four ports and three Positions. Shown is the blocking position in which the line connections 18a to 20b are interrupted.
  • valve bodies 28a and 28b When the valve bodies 28a and 28b are displaced to the right the line ports 18a and 18b pressurized fluid, the from a memory 30 by a motor 32 driven by a pump 34 is promoted.
  • the delivery side of the pump 34 is via a pressure relief valve 36 connected to a leading to the memory 30 return 38, and via a pressure control valve 40 and a delivery line 42 with the Valves 26a and 26b.
  • the left fluid chambers 14a and 14b become more pressurized Hydraulic fluid is applied, thereby the pistons 12 a and 12b shifts to the right, whereby in the liquid chambers 16a and 16b liquid is displaced.
  • the entire repressed Liquid must pass through the throttle branches of the valves 24a and 24b. which creates a resistance which causes the piston movement in the cylinders 10a and 10b decelerates.
  • By dimensioning the choke branches and the set on the valve 40 delivery pressure can be the speed of the Movement of the pistons 12a and 12 influence.
  • the 4/3-way valve 26a and 26b is transferred to the blocking position shown, with another fluid movement between the 4/3-way valves 26a, 26b and the cylinders 10a and 10b is prevented. As a result, the pistons 12a and 12b are blocked in the position they are closing the valves 26a and 26b have taken.
  • valve body of the 4/3-way valves 26a and 26b can be completely independent be adjusted from each other, so that the respective setting of the piston 12a and 12b is completely independent of each other.

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Description

Die Erfindung betrifft nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Vorrichtung zur stufenlosen Unwuchtverstellung bei lenkbaren Vibrationsplatten 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.
Als Bodenverdichtungsgeräte geeignete Vibrationsplatten 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 Fortbewegungsgeschwindigkeit der Vibrationsplatte und deren Bewegungsrichtung zu beeinflussen. Die Einstellung der beiden Unwuchten erfolgt bisher durch jeweils einen einfachwirkenden Hydraulikzylinder, dem zur Erzeugung der Rückstellkraft 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.
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 Auswirkungen der Massenträgheit des Kolbens wirksam werden, wenn die Maschine extremen Schlägen ausgesetzt ist.
Aus der EP-A-0 070 345 ist ein Unwuchtrüttler mit einem verstellbaren Fliehgewicht bekannt. Der Unwuchtrüttler weist zwei zueinander gegenläufig drehbare Unwuchtwellen auf, von denen eine ein fest angebrachtes Fliehgewicht trägt und die andere einen quer zu der Unwuchtwelle gerichteten Zylinder. In dem Zylinder ist ein als Fliehgewicht wirkender Kolben geführt.
Wahlweise kann auf die eine oder die andere Seite des Kolben ein Druckmittel gegeben und der Kolben dadurch jeweils in eine Endstellung gedrückt werden. Bei Druckbeaufschlagung des Kolbens von beiden Seiten lässt sich der Kolben in seiner Mittelstellung hydraulisch verriegeln. Der Unwuchtrüttler lässt sich bei einer Rüttelplatte zum Verändern der Fahrtrichtung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung einsetzen.
Um eine exakte Steuerung einer Vibrationsplatte zu ermöglichen, ist es die Aufgabe der Erfindung, eine stufenlose Verstellung der vorzugsweise auf einer 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 herkömmlicherweise benutzten Schraubenfeder möglich ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß Anspruch 1 darin, daß jeder einstellbaren Unwucht ein doppeltwirkender Hydraulikzylinder 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.
Da die Hydraulikflüssigkeit nur in einem sehr geringen Ausmaß kompressibel 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 überwinden. 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.
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.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist jede Flüssigkeitskammer mit dem 4/3-Wegeventil über ein Drosselrückschlagventil verbunden.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Hydraulikschaltung wird die Erfindung näher erläutert.
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 Vibrationsplatte 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 Flüssigkeitskammern 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.
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.
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.
In dieser Stellung der 4/3-Wegeventile 26a und 26b stehen zugleich die Leitungsanschlüsse 20a und 20b mit dem Rücklauf 38 in Verbindung.
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.
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-Wegeventilen 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.
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.
Die Ventilkörper der 4/3-Wegeventile 26a und 26b können völlig unabhängig voneinander verstellt werden, so daß auch die jeweilige Einstellung der Kolben 12a und 12b völlig unabhängig voneinander ist.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zur stufenlosen Unwuchtverstellung bei lenkbaren Vibrationsplatten, mit
    zwei verstellbaren Unwuchten, die auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind,
    einem Speicher (30) für Hydraulikflüssigkeit, und mit
    einer eine Förderpumpe (34) für die Hydraulikflüssigkeit umfassenden Druckquelle,
    wobei
    jeder der verstellbaren Unwuchten ein doppeltwirkender Hydraulikzylinder (10a; 10b) mit zwei Flüssigkeitskammern (14a, 16a; 14b, 16b) und einem die Flüssigkeitskammern (14a, 16a; 14b, 16b) trennenden Kolben (12a; 12b) zugeordnet ist,
    der Kolben (12a; 12b) als Stellglied mit einer ihm zugeordneten Unwucht in Wirkverbindung steht, und wobei
    zur Verstellung des Kolbens (12a; 12b) wahlweise die eine der Flüssigkeitskammern (14a, 16a; 14b, 16b) 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 dem Speicher (30) und der Förderpumpe (34) abschließbar sind.
  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.
  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.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselrückschlagventil (22a, 24a; 22b, 24b) in einer ersten Passage eine Fluiddrossel und in einer zu der ersten Passage parallel geschalteten zweiten Passage ein Rückschlagventil aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie unter Einbeziehung einer Wegmeßeinrichtung einen geschlossenen Regelkreis bildet.
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