EP3578273A1 - Anbauverdichter - Google Patents

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EP3578273A1
EP3578273A1 EP19178095.6A EP19178095A EP3578273A1 EP 3578273 A1 EP3578273 A1 EP 3578273A1 EP 19178095 A EP19178095 A EP 19178095A EP 3578273 A1 EP3578273 A1 EP 3578273A1
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EP
European Patent Office
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drive shaft
rotating mass
add
compressor
compactor
Prior art date
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Application number
EP19178095.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3578273B1 (de
Inventor
Rainer Schrode
Tobias BERNER
Frank Edmaier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTS Schrode AG
Original Assignee
MTS Maschinentechnik Schrode AG
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=66751990&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP3578273(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by MTS Maschinentechnik Schrode AG filed Critical MTS Maschinentechnik Schrode AG
Publication of EP3578273A1 publication Critical patent/EP3578273A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3578273B1 publication Critical patent/EP3578273B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/046—Improving by compacting by tamping or vibrating, e.g. with auxiliary watering of the soil
    • E02D3/074—Vibrating apparatus operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/10—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
    • B06B1/16—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • B06B1/161—Adjustable systems, i.e. where amplitude or direction of frequency of vibration can be varied
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/18—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency wherein the vibrator is actuated by pressure fluid
    • B06B1/186—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency wherein the vibrator is actuated by pressure fluid operating with rotary unbalanced masses
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/30—Tamping or vibrating apparatus other than rollers ; Devices for ramming individual paving elements
    • E01C19/34—Power-driven rammers or tampers, e.g. air-hammer impacted shoes for ramming stone-sett paving; Hand-actuated ramming or tamping machines, e.g. tampers with manually hoisted dropping weight
    • E01C19/38—Power-driven rammers or tampers, e.g. air-hammer impacted shoes for ramming stone-sett paving; Hand-actuated ramming or tamping machines, e.g. tampers with manually hoisted dropping weight with means specifically for generating vibrations, e.g. vibrating plate compactors, immersion vibrators
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/96—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements for alternate or simultaneous use of different digging elements
    • E02F3/967—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with arrangements for alternate or simultaneous use of different digging elements of compacting-type tools

Definitions

  • the invention relates to a mounted compressor with the features of the preamble of claim 1.
  • Cultivation compressors of the type mentioned are known from the prior art, for example. From going back to the applicant DE 10 2009 018 490 B4 , With such a cultivation compactor a broad range of applications is created in the compaction of soils, since both cohesive and non-cohesive soils can be compacted, without any reconstruction work on the excavator or attached compactor are required. This is based on the fact that such a cultivation compressor has rotating masses which are relative to the Drive shaft of the unbalance generator are movable, wherein a first eccentricity results in a first direction of rotation and a second eccentricity in a second direction of rotation, so that different stroke frequencies and impact forces can be generated.
  • This add-on compactor can be operated in several different operating modes, but its adaptability is limited to this. In addition, a corresponding switching time is required to switch the add-on compactor between the different operating modes. Therefore, there is potential for optimization.
  • the invention has for its object to further improve the operation of a mounted compactor.
  • the attachment compressor is characterized in that the rotating mass is mounted about a transverse to the axis of rotation of the drive shaft oriented axis (pivot axis) pivotally mounted on the drive shaft, wherein the pivoting position of rotating mass relative to the drive shaft by means of an adjustment is adjustable, in particular continuously.
  • the rotating mass can be changed in its orientation relative to the drive shaft, in particular inclined.
  • the rotating mass can be adjusted by means of the adjusting device in its pivoting position between a starting position (no or only negligible eccentricity or imbalance) and an end position (maximum eccentricity or imbalance) adjusted or adjusted.
  • the central longitudinal axis of the rotating mass to the axis of rotation of the drive shaft may be parallel or congruent (rotating mass unswung).
  • the central longitudinal axis and the axis of rotation of the drive shaft enclose an angle with an amount of> 0 ° (greater than zero degrees) (rotating mass pivoted to a maximum).
  • Such an embodiment has the advantage that the centrifugal force or impact force of the unbalance generator resulting from the eccentricity can be adjusted or adjusted at constant rotational speeds of the drive shaft (setting between 0 and 100 percent possible). To adapt the centrifugal force or impact force no speed change of the drive shaft is required. Thereby, a timely adjustment of the centrifugal force can be done in an energetically favorable manner, since braking or acceleration of the drive shaft for adjusting the centrifugal force can be avoided. Only the pivoting position of the rotating mass is to be adjusted by means of the adjusting device.
  • the relative to the drive shaft pivotable rotating mass in an initial position is still without or with only negligible centrifugal force.
  • no or only minimal vibrations which affect the carrier device, for example.
  • a Excavator, a wheel loader or the like transferred. Only when the rotating mass is pivoted relative to the drive shaft, the centrifugal force increases with increasing pivot position (increasing eccentricity), so that imbalance is then generated. This imbalance can be used to compact soil.
  • the transverse to the axis of rotation of the drive shaft oriented axis about which the rotating mass is pivotable is in particular oriented orthogonal to the axis of rotation of the drive shaft (pivot axis intersects axis of rotation).
  • the drive shaft can also be referred to as "exciter unit" in addition to the drive shaft mounted and co-rotating components.
  • a carrier device for example, an excavator, a wheel loader, a lift truck or the like can be used.
  • the rotating mass may be formed as a rotational body, which surrounds the drive shaft to the outside (over an axial portion of the drive shaft away) completely.
  • the rotating mass may be annular. This has the advantage that when the rotating mass is in the un-pivoted position, no or only negligible small imbalance is generated. This reduces the burden of the unbalance generator.
  • the rotating mass may have an axial passage for the passage of the drive shaft.
  • the axial passage may have internal dimensions that are larger than the outer dimensions of the section the drive shaft, which surrounds the rotating mass at least partially. In this way, the rotating mass can be pivoted in a simple manner relative to the drive shaft.
  • the passage (seen in the central longitudinal direction of the rotating mass) may be slit-shaped (passage has a slot-shaped cross-section) or the passage may be conical (inner circumferential surface of the passage is conical).
  • the rotating mass can be inclined more strongly relative to the drive shaft (larger pivot positions).
  • a slit-shaped configuration is sufficient for pivoting, since the rotating mass is non-rotatably coupled to the shaft ("rotating mass rotates together with the shaft").
  • the rotating mass may also be referred to as a "swash plate” or "wobble shaft”.
  • the rotating mass can be mounted on the drive shaft by means of a spherical plain bearing, in particular by means of a radial spherical plain bearing. In this way, a structurally simple and stable pivotable storage with sufficiently large adjustment is created.
  • the center of gravity of the rotating mass of the transverse to the axis of rotation of the drive shaft oriented axis may be spaced, in particular independent of the pivotal position of the rotating mass. In other words, that cuts Swivel axis the center of gravity of the rotating mass not.
  • pivoting the rotating mass a sufficiently high eccentricity and thus a sufficiently high imbalance can be generated. If the rotating mass is in the starting position (rotating mass is not pivoted relative to the drive shaft), the center of gravity of the rotating mass can be located on the axis of rotation of the drive shaft, but at an axial distance from the pivot axis. If the rotating mass is pivoted out of the starting position, the center of gravity of the rotating mass moves away from the axis of rotation of the drive shaft, in accordance with the pivoting movement predetermined by the spherical bearing.
  • the adjusting device may comprise a shim and an actuator, wherein the shim is slidably mounted on the drive shaft and coupled to the rotating mass (hinged) and wherein the shim is displaceable by means of the actuator along the axis of rotation of the drive shaft.
  • This is a structurally favorable Aktuation for adjusting the pivot position of the rotating mass and thus created to adjust the centrifugal force, since the shim is slidably mounted on the drive shaft (guide and support) and the actuator only has to perform a translatory adjusting movement.
  • the adjustment as an actuator actuator, a hydraulic actuator, for example.
  • the actuator may be formed as a force acting on the dial manual actuator, for example.
  • a structurally simple product variant can be provided.
  • the adjustment may be such that the adjustment between the starting position and the maximum pivoted end position is low, for example. Less than two seconds, preferably less than a second.
  • a measuring device can be provided on the setting device, so that the pivoting position of the rotating mass can be monitored and possibly regulated or varied by activation or manual actuation (for example by means of a manual adjusting element) of the adjusting device, in particular by means of a control of the attachments compressor.
  • the measuring device may be formed as a path measuring device, for example. In the form of a Wegmessskala or in the form of a potentiometer.
  • one, two or more adjustable end stops can be provided on the measuring device.
  • two adjustable limit stops can be provided, one of which defines a minimum eccentricity setting (minimum imbalance) and the other defines a maximum eccentricity setting (maximum imbalance).
  • the measuring device can be designed, for example, as a displacement measuring device (displacement measuring scale).
  • the measuring device is arranged on the actuator or integrated in the actuator. As a result, an assembly can be formed and the measuring device optionally protected in the actuator.
  • a serving for connection of the attachment to a hydraulic supply valve block can be made simpler.
  • the hydraulic device of the add-on compactor can be simplified as a whole, since only one direction of rotation of the drive or the drive shaft is required due to the adjustable by adjusting the pivoting position centrifugal force.
  • the drive may have a drive motor which is coupled by means of a freewheel with the drive shaft.
  • a freewheel is a clutch that acts only in one direction (overrunning clutch).
  • a sensor device may be provided on the attachment compressor, in particular with an acceleration sensor and / or a load sensor, so that the operating state of the add-on compactor (compaction use, hovering or moving the add-on compactor) is detected and, if necessary, the pivoting position of the rotating mass controlled by activation of the setting device can be, in particular by means of a control of the attached compactor.
  • This facilitates the handling of the attached compactor during operation, since the rotating mass can be automatically brought into the appropriate pivoting position according to the operating state of the add-on compactor (automatic activation or deactivation of the unbalance generator by controlling the pivoting position of the rotating mass depending on the operating state of the add-on compactor).
  • the rotating mass in the Starting position are pivoted so that no or only a small imbalance is generated.
  • the add-on compactor does not need any (sensory) information from the outside, for example from the carrier device, since the add-on compressor determines the operating state on the basis of the preferably self-powered sensor device (eg by generator on the attachment compactor). Only a supply of hydraulic energy via the carrier device is required.
  • the add-on compactor may comprise a controller which cooperates with the adjusting device such that the pivoting position of the rotating mass is controllable relative to the drive shaft, in particular depending on conditions prevailing in the working area of the add-on compactor.
  • a controller which cooperates with the adjusting device such that the pivoting position of the rotating mass is controllable relative to the drive shaft, in particular depending on conditions prevailing in the working area of the add-on compactor.
  • This facilitates adaptation of the add-on compactor to the respective compaction situation.
  • the impact force of the unbalance generator or the excitation unit can be adjusted by means of the control, for example, be reduced.
  • attachments can be independently detected by the controller and the corresponding control functions can be made available, for example.
  • a bus system eg CAN bus
  • a distributed by the applicant under the name "MTS Control" control can be used.
  • the controller may have a display which is set up such that the pivoting position of the rotating mass is adjusted by an operator of the add-on compactor (eg an excavator or wheel loader driver) and / or information about operating parameters is output to an operator of the add-on compactor can.
  • an operator of the add-on compactor eg an excavator or wheel loader driver
  • the following functions can be activated or adjusted, for example via control elements: Adjustment of the impact force after the compression situation above the pipe apex, near the building, by soil type, and / or by pipe material or pipe size (PVC pipes, reinforced concrete pipes, clay pipes).
  • PVC pipes reinforced concrete pipes, clay pipes
  • the add-on compactor may have a runflat operating condition that enables emergency operation of the add-on compactor in the event of failure of electronic or mechanical components of the add-on compactor, for example the controller or adjuster of the add-on compactor.
  • the cultivation compressor can continue be operated, so that, for example, a completion of a construction site is possible.
  • the setting device can be manually actuated to obtain an emergency operating state.
  • an operator can operate the adjustment and thus adjust the pivot position of the rotating mass.
  • the rotating mass and the shim are coupled together by means of a particular tab-like connecting element.
  • the shim can be mounted on the drive shaft by means of a sliding bush (axial sliding bushing).
  • the shim may have an axially projecting collar, which is surrounded by a rolling bearing, in particular a four-point bearing, on the radially outside a particular annular intermediate element is present, which cooperates with the actuator of the adjusting device.
  • FIG. 1 shows a cultivation compressor, which is generally designated by the reference numeral 10.
  • the cultivation compressor 10 has an unbalance generator 12, which is coupled to a hydraulic drive 14 in the form of a hydraulic motor 15 and driven by this.
  • the hydraulic motor 15 is connected to the hydraulic system of a carrier (not shown).
  • a carrier device for example, an excavator or a wheel loader can be used.
  • an attachment tool 16 can be set in vibration by the unbalance generator 12, for example a compressor plate 16.
  • the attachment tool 16 is over Connecting elements 18 and buffer devices 20, in particular metal rubber buffer, with an upper part 22 of the attachment compressor 10 elastically connected.
  • the attachment compressor 10 can be fastened via a receptacle 24 on an arm 26 of a carrier device, for example an excavator arm 26.
  • the receptacle 24 can be designed as a quick-change system. As a result, a mechanical and hydraulic connection to the carrier device can be produced in a simple manner.
  • a rotary motor 28 can connect, via which the attachment compressor 10 can be rotated with respect to the arm 26 of the carrier device.
  • the hydraulic motor 15 is connected with the interposition of a valve block 30 via hydraulic lines 32 and the receptacle 24 with the hydraulic system of the carrier device. Via the valve block 30, the volume flow that passes from the excavator to the hydraulic motor 14 can be adjusted.
  • Cultivation compressor 10 also has a sensor device 70, which may have an acceleration sensor and / or a load sensor.
  • the cultivation compressor 10 has a controller 72 with a display 74 (screen).
  • the Figures 2-5 show the imbalance generator 12 in an enlarged view.
  • the unbalance generator 12 has a multi-part housing 34, on which on one side the hydraulic motor 15 is attached.
  • the unbalance generator 12 also has a drive shaft 36 which by means of Rolling bearings 38, 40, for example.
  • By means of cylindrical roller bearings 38, 40, is rotatably mounted on the housing 34.
  • the housing 34 is sealed by means of shaft seals 35 to the outside.
  • a rotating mass 42 is arranged, which is mounted about an orthogonal to the rotation axis 44 of the drive shaft 36 oriented axis 46 (pivot axis 46) pivotally mounted on the drive shaft 36 (pivot axis 46 protrudes in FIG. 2 and 3 orthogonal out of the plane).
  • the rotating mass 42 can move between a non-pivoted initial position (no or only slight eccentricity or imbalance; FIG. 2 ) and a maximum pivoted end position (maximum eccentricity or imbalance; FIG. 3 ) are pivoted.
  • the center of gravity of the rotating mass 42 (center of gravity not shown) is spaced from the axis 46 (pivot axis 46) oriented transversely to the axis of rotation 44 of the drive shaft 36, as described above (the center of gravity of the rotating mass 42 would be in FIG Fig.2 spaced to the left of the pivot axis 46).
  • the pivoting position of the rotating mass 42 relative to the drive shaft 36 is infinitely adjustable by means of an adjusting device 48.
  • the rotating mass 42 can be inclined relative to the drive shaft 36. Due to the changes or adjustment of the pivoting position of the rotating mass 42, the centrifugal force and thus the impact of the Cultivation compressor continuously variable between 0 and 100%.
  • the rotating mass 42 is annular in the present embodiment and surrounds the drive shaft 42 radially outward (see FIG. 2 and 3 ).
  • the rotating mass 42 has a passage 43 through which the drive shaft 36 is guided.
  • the inner circumferential surface 45 of the passage 43 may be formed, for example, conical.
  • the configuration of the passage 43 with slit-shaped cross section is also conceivable (not shown).
  • the rotating mass 42 is pivotally mounted on the drive shaft 36 by means of a spherical bearing 50 (radial spherical plain bearings).
  • a key 37 couples the outer ring of the pivot bearing 50 (no reference numeral) with the rotating mass 42nd
  • the adjusting device 48 has a dial 52 and an actuator 54.
  • the shim 52 is slidably mounted on the drive shaft 36 and coupled to the rotating mass 42 articulated.
  • the shim 52 is displaceable by means of the actuator 54 along the axis of rotation 44 of the drive shaft 36. By shifting the dial 52, the rotating mass 42 can be pivoted in different pivot positions.
  • the actuator 54 is located outside the housing 34 of the unbalance generator 12 and is rotationally decoupled from the rotating mass 42.
  • the shim 52 is slidably mounted on the drive shaft 36 by means of an axial sliding bushing 56.
  • the Axialgleitbuchse 56 is radially inward with the outer shell of the drive shaft 36 and radially outward with an axially projecting collar 58 of the shim 52 in contact.
  • the dial 52 is pivotally coupled via a tab-like connecting member 60 to the rotating mass 42, which allows pivotal movement of the dial 52 and the rotating mass 42 relative to each other.
  • the axially projecting collar 58 of the dial 52 is surrounded by a further rolling bearing 62 radially outwardly, namely by a four-point bearing 62.
  • the four-point bearing 62 is surrounded radially outwardly by an intermediate member 64 which is in contact with the actuator 54.
  • the actuator 54 is designed as a hydraulically operating actuator 54 and in the present case has two hydraulic cylinders 66 (see FIG FIG. 5 ).
  • a measuring device is provided (not shown), so that the pivot position of the rotating mass 42 monitored and controlled by the adjusting device 48 can be controlled, in particular by means of the controller 72 of the add-on compactor 10 (see FIG. 1 ). In this way, a regulation of the centrifugal force or the impact force of the add-on compactor can be carried out in critical compression situations, as described above.
  • the measuring device is arranged on the actuator 54, in particular on one of the hydraulic cylinders 66, or integrated therein.
  • the measuring device is designed in particular as a path measuring device.
  • the unbalance generator 12 is configured such that in a supply line 32 'for supplying hydraulic oil to the hydraulic drive 14 (drive motor 15) and / or in a discharge line 32 "for discharging hydraulic oil from the hydraulic drive 14 (drive motor 15) no reversing valve for reversing the Hereby, lower back pressure is generated and the valve block 30 can be easily configured.
  • the hydraulic device can be simplified.
  • the drive 14 has a drive motor 15 (hydraulic motor 15), which is coupled by means of a freewheel 68 with the drive shaft 36. This is, for example, at a conversion of the cultivation compressor 10 lost only little rotational energy. In addition, a leakage (shutdown) of the unbalance generator 12 is favored.
  • the operating state of the attachment compressor 10 (compression use, levitation or repositioning) detected and the pivot positions of the rotating mass 42 are controlled by controlling the adjustment 48, in particular by means of the controller 72 of the add-on compactor 10th
  • the sensor device 70 may include an acceleration sensor and / or a load sensor.
  • the imbalance generator 12 can be automatically activated or deactivated by adjusting the pivotal positions of the rotating mass 42 depending on the operating state of the attachment compressor 10, as described above.
  • the controller 72 of the add-on compactor 12 interacts with the adjusting device 48 in such a way that the pivoting positions of the rotating mass 42 can be regulated relative to the drive shaft 36, in particular as a function of the conditions prevailing in the working area of the add-on compactor 10, for example in the working area existing pipelines in the ground or adjacent buildings. This facilitates the operation of the attachment compressor 10 in critical compression situations, as described above.
  • the controller 72 has a display 74, which is set up such that the information about operating parameters can be output to an operator of the add-on compactor 10 (see FIG FIG. 1 ). This greatly facilitates the operation and configuration of the attachment compressor 10.
  • the add-on compressor 10 has an emergency operating mode which, in the event of failure of electronic or mechanical components of the add-on compressor 10, for example the controller 72 or the adjusting device 48 of the add-on compressor 10, enables emergency operation of the add-on compressor 10.
  • the attachment seal 10 can thus continue to operate, so that the site can be completed.
  • the adjuster 48 may be manually operable as described above.
  • the operation of the add-on compactor 10 can proceed as follows: starting from a standstill of the add-on compactor 10 or the unbalance generator 12, the drive 14 can first be activated by switching on the drive motor 15.
  • the drive motor 15 acts via the freewheel 68 on the drive shaft 36, so that it is accelerated. In this case, the components mounted on the drive shaft 36 are also accelerated with the drive shaft 36.
  • the rotating mass 42 is in this state, in particular in the unverschwenkten initial position (see FIG. 2 ).
  • the center of gravity of the rotating mass 42 is located then on or at least close to the axis of rotation 44 of the drive shaft 36. An imbalance does not take place or only in a negligible manner.
  • the controller 72 actuates the actuator 54, which actuates the adjustment disk 52 of the adjustment device 48 and displaces it toward the actuator 54 (in FIG FIG. 3 to the right).
  • the drive motor 15 can be switched off manually and the rotatable mass 42 returned to the starting position (see FIG FIG. 2 ).
  • the sensor device 70 and the controller 72 the Suspended state of the attachment compressor 10 detects, the adjustment device 48 is driven so that the rotating mass 42 is moved to the starting position.
  • the drive shaft 36 rotates in addition to the components mounted thereon (exciter unit), but this generates due to the rotating mass 42 in the initial position, no imbalance, whereby the carrier device is spared.
  • the drive motor 15 can be activated so that the (possibly still rotating) drive shaft 36, together with components mounted thereon, accelerates and adjusts the setting device 48 after reaching the nominal rotational speed and the rotating mass 42 can be spent in the required pivot position for the compaction task. This can be done automatically by the sensor device 70 and the controller 72 analogously to the sequence before a conversion of the add-on compactor 10. The compaction task can then be performed.
  • the drive motor 15 can be turned off by the operator. Due to the freewheel 68, the exciter unit may leak slowly. A deceleration is not required.

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Abstract

Ein Anbauverdichter (10), der an ein Trägergerät ankuppelbar ist, mit einem vorzugsweise durch einen hydraulischen Antrieb (14) angetriebenen Unwuchterzeuger (12), der eine Antriebswelle (36) und eine auf der Antriebswelle (36) angeordnete rotierende Masse (42) aufweist, ist im Hinblick darauf, einen den Betrieb des Anbauverdichters weiter zu verbessern, derart ausgestaltet und weitergebildet, dass die rotierende Masse (42) um eine quer zur Rotationsachse (44) der Antriebswelle (36) orientierte Achse (46) schwenkbar an der Antriebswelle (36) gelagert ist, wobei die Schwenkstellung der rotierenden Masse (42) relativ zur Antriebswelle (36) mittels einer Einstelleinrichtung (48) einstellbar ist, insbesondere stufenlos.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Anbauverdichter mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
  • Anbauverdichter der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt, bspw. aus der auf die Anmelderin zurückgehenden DE 10 2009 018 490 B4 . Mit einem solchen Anbauverdichter ist bei der Verdichtung von Erdböden ein breiter Einsatzbereich geschaffen, da sowohl bindige als auch nichtbindige Böden verdichtet werden können, und zwar ohne dass Umbauarbeiten am Bagger oder am Anbauverdichter erforderlich sind. Dies beruht darauf, dass ein solcher Anbauverdichter rotierende Massen aufweist, die relativ zur Antriebswelle des Unwuchterzeugers beweglich sind, wobei sich bei einer ersten Drehrichtung eine erste Exzentrizität und bei einer zweiten Drehrichtung eine zweite Exzentrizität ergibt, so dass unterschiedliche Schlagfrequenzen und Schlagkräfte generiert werden können. Dieser Anbauverdichter kann in mehreren unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden, ist in seiner Anpassbarkeit jedoch hierauf begrenzt. Zudem ist zum Umschalten des Anbauverdichters zwischen den verschiedenen Betriebsmodi eine entsprechende Umschaltzeit erforderlich. Daher besteht Optimierungspotential.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb eines Anbauverdichters weiter zu verbessern.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Anbauverdichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach zeichnet sich der Anbauverdichter dadurch aus, dass die rotierende Masse um eine quer zur Rotationsachse der Antriebswelle orientierte Achse (Schwenkachse) schwenkbar an der Antriebswelle gelagert ist, wobei die Schwenkstellung der rotierenden Masse relativ zur Antriebswelle mittels einer Einstelleinrichtung einstellbar ist, insbesondere stufenlos.
  • Mit anderen Worten kann die rotierende Masse in ihrer Ausrichtung relativ zur Antriebswelle verändert, insbesondere geneigt, werden. Im Konkreten kann die rotierende Masse mittels der Einstelleinrichtung in ihrer Schwenkstellung zwischen einer Ausgangsstellung (keine oder nur vernachlässigbar geringe Exzentrizität bzw. Unwucht) und einer Endstellung (maximale Exzentrizität bzw. Unwucht) verstellt bzw. eingestellt werden. In der Ausgangsstellung kann die Mittellängsachse der rotierenden Masse zur Rotationsachse der Antriebswelle parallel oder kongruent sein (rotierende Masse unverschwenkt). In der Endstellung schließen die Mittellängsachse und die Rotationsachse der Antriebswelle einen Winkel mit einen Betrag von >0° (größer null Grad) ein (rotierende Masse maximal verschwenkt).
  • Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die aus der Exzentrizität resultierende Zentrifugalkraft bzw. Schlagkraft des Unwuchterzeugers bei konstanten Drehzahlen der Antriebswelle verstellt bzw. eingestellt werden kann (Einstellung zwischen 0 und 100 Prozent möglich). Zur Anpassung der Zentrifugalkraft bzw. Schlagkraft ist keine Drehzahländerung der Antriebswelle erforderlich. Dadurch kann eine zeitnahe Einstellung der Zentrifugalkraft auf energetisch günstige Weise erfolgen, da ein Abbremsen oder Beschleunigen der Antriebswelle zur Einstellung der Zentrifugalkraft vermieden werden kann. Lediglich die Schwenkstellung der rotierenden Masse ist mittels der Einstelleinrichtung anzupassen.
  • So ist die relativ zur Antriebswelle verschwenkbare rotierende Masse in einer Ausgangsstellung (unverschwenkt bzw. relativ zur Antriebswelle zentriert) noch ohne oder mit nur vernachlässigbar geringer Zentrifugalkraft. In dieser Stellung entstehen keine oder nur minimale Schwingungen, die sich auf das Trägergerät, bspw. einen Bagger, einen Radlader oder dgl., übertragen. Erst wenn die rotierende Masse relativ zur Antriebswelle verschwenkt wird, nimmt die Zentrifugalkraft mit steigender Schwenkstellung zu (steigende Exzentrizität), so dass dann Unwucht erzeugt wird. Diese Unwucht kann zur Verdichtung von Erdböden genutzt werden.
  • Die quer zur Rotationsachse der Antriebswelle orientierte Achse, um die die rotierende Masse verschwenkbar ist (Schwenkachse), ist insbesondere orthogonal zur Rotationsachse der Antriebswelle orientiert (Schwenkachse schneidet Rotationsachse). Die Antriebswelle kann nebst auf der Antriebswelle gelagerten und mitrotierenden Komponenten auch als "Erregereinheit" bezeichnet werden. Als Trägergerät kann bspw. ein Bagger, ein Radlader, ein Hublader oder dergleichen eingesetzt werden.
  • Die rotierende Masse kann als Rotationskörper ausgebildet sein, der die Antriebswelle nach außen hin (über einen axialen Abschnitt der Antriebswelle hinweg) vollständig umgibt. Die rotierende Masse kann ringförmig ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass dann, wenn sich die rotierende Masse in der unverschwenkten Stellung befindet, keine oder nur vernachlässigbar geringe Unwucht erzeugt wird. Dies reduziert die Belastungen des Unwuchterzeugers.
  • Die rotierende Masse kann einen axialen Durchgang zur Durchführung der Antriebswelle aufweisen. Der axiale Durchgang kann Innenabmessungen aufweisen, die größer dimensioniert sind als die Außenabmessungen des Abschnitts der Antriebswelle, den die rotierende Masse zumindest teilweise umgibt. Auf diese Weise kann die rotierende Masse auf einfache Weise relativ zur Antriebswelle verschwenkt werden.
  • Optional kann der Durchgang (in Mittellängsrichtung der rotierenden Masse gesehen) schlitzförmig ausgebildet sein (Durchgang weist schlitzförmigen Querschnitt auf) oder der Durchgang kann konisch ausgebildet sein (innere Mantelfläche des Durchgangs ist konisch). Dadurch kann die rotierende Masse relativ zur Antriebswelle stärker geneigt werden (größere Schwenkstellungen). Eine schlitzförmige Ausgestaltung reicht zum Verschwenken aus, da die rotierende Masse drehfest mit der Welle gekoppelt ist ("rotierende Masse dreht sich zusammen mit der Welle"). Die rotierende Masse kann auch als "Schrägscheibe" oder "Taumelwelle" bezeichnet werden.
  • Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann die rotierende Masse mittels eines Gelenklagers, insbesondere mittels eines Radial-Gelenklagers, an der Antriebswelle gelagert sein. Auf diese Weise ist eine konstruktiv einfache und stabile verschwenkbare Lagerung mit hinreichend großem Verstellbereich geschaffen.
  • In zweckmäßigerweise kann der Schwerpunkt der rotierenden Masse von der quer zur Rotationsachse der Antriebswelle orientierten Achse (Schwenkachse) beabstandet sein, insbesondere unabhängig von der Schwenkstellung der rotierenden Masse. Anders ausgedrückt schneidet die Schwenkachse den Schwerpunkt der rotierenden Masse nicht. Somit kann durch Verschwenken der rotierenden Masse eine hinreichend hohe Exzentrizität und damit eine hinreichend hohe Unwucht generiert werden. Befindet sich die rotierende Masse in der Ausgangsstellung (rotierende Masse relativ zur Antriebswelle unverschwenkt), kann sich der Schwerpunkt der rotierenden Masse auf der Rotationsachse der Antriebswelle befinden, allerdings mit axialem Abstand zur Schwenkachse. Wird die rotierende Masse aus der Ausgangsstellung heraus verschwenkt, bewegt sich der Schwerpunkt der rotierenden Masse von der Rotationsachse der Antriebswelle weg, und zwar entsprechend der vom Gelenklager vorgegebenen Schwenkbewegung.
  • In vorteilhafter Weise kann die Einstelleinrichtung eine Einstellscheibe und einen Aktuator aufweisen, wobei die Einstellscheibe verschieblich an der Antriebswelle gelagert und mit der rotierenden Masse (gelenkig) gekoppelt ist und wobei die Einstellscheibe mittels des Aktuators entlang der Rotationsachse der Antriebswelle verlagerbar ist. Hiermit ist eine konstruktiv günstige Aktuation zur Einstellung der Schwenkstellung der rotierenden Masse und somit zur Einstellung der Zentrifugalkraft geschaffen, da die Einstellscheibe verschieblich an der Antriebswelle gelagert ist (Führung und Abstützung) und der Aktuator lediglich eine translatorische Stellbewegung ausführen muss.
  • In zweckmäßiger Weise kann die Einstelleinrichtung als Aktuator einen hydraulischen Aktuator, bspw. einen Hydraulikzylinder, oder einen elektrisch arbeitenden Aktuator aufweisen, bspw. einen Elektromotor oder einen elektrisch arbeitenden Linearmotor. Für eine konstruktiv einfache Lösung kann der Aktuator als ein auf die Einstellscheibe wirkendes manuelles Stellelement ausgebildet sein, bspw. eine Gewindestange mit einer Rändelmutter. Hiermit ist eine manuelle Einstellung der Einstelleinrichtung ermöglicht. Hiermit kann eine konstruktiv einfache Produktvariante bereitgestellt werden.
  • Unabhängig davon kann die Einstelleinrichtung derart ausgebildet sein, dass die Verstelldauer zwischen der Ausgangsstellung und der maximal verschwenkten Endstellung gering ist, bspw. geringer als zwei Sekunden, vorzugsweise weniger als eine Sekunde.
  • Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann an der Einstelleinrichtung eine Messeinrichtung vorgesehen sein, so dass die Schwenkstellung der rotierenden Masse überwacht und ggf. durch Ansteuerung oder manuelle Betätigung (bspw. mittels manuellem Stellelement) der Einstelleinrichtung geregelt oder variiert werden kann, insbesondere mittels einer Steuerung des Anbauverdichters. Hiermit ist eine genaue Einstellung der rotierenden Masse und somit eine genaue Einstellung der Zentrifugal- bzw. Schlagkraft des Anbauverdichters gewährleistet. Im Konkreten kann die Messeinrichtung als Wegmesseinrichtung ausgebildet sein, bspw. in Form einer Wegmessskala oder in Form eines Potentiometers.
  • Zur Bereitstellung einer konstruktiv einfachen Ausführung können an der Messeinrichtung ein, zwei oder mehrere einstellbare Endanschläge vorgesehen sein. Vorzugsweise können zwei einstellbare Endanschläge vorgesehen sein, von denen einer eine Einstellung mit minimaler Exzentrizität (minimale Unwucht) und der andere eine Einstellung mit maximaler Exzentrizität (maximale Unwucht) definiert. Die Messeinrichtung kann hierzu bspw. als Wegmesseinrichtung (Wegmessskala) ausgebildet sein.
  • Bei Über- oder Unterschreiten von, bspw. in der Steuerung gespeicherten, Grenzwerten kann eine entsprechende Anpassung der Schwenkstellung der rotierenden Masse erfolgen. Es ist denkbar, dass die Messeinrichtung am Aktuator angeordnet oder in den Aktuator integriert ist. Dadurch kann eine Baugruppe gebildet und die Messeinrichtung ggf. im Aktuator geschützt werden.
  • Da der Antrieb des Unwuchterzeugers nur eine Drehrichtung vorsieht bzw. benötigt, kann auf ein die Strömungsrichtung des Hydraulikventils umkehrendes Hydraulikventil verzichtet werden (kein Umkehrventil erforderlich). Auf diese Weise kann bei aktiviertem Unwuchterzeuger (Einstellung "Hammerhydraulik") das Hydrauliköl des Trägergerätes des Anbauverdichters, bspw. einem Bagger, einem Radlader oder dgl. von der Druckseite direkt in einen Tank des Trägergeräts zurückfließen, ohne ein Umkehrventil zu passieren. Dadurch kann ein bei einem Passieren eines Ventils üblicherweise entstehender Rückstaudruck zumindest reduziert werden. Dies ist energetisch effizient, da das Druckniveau zum Betreiben des Anbauverdichters geringer ist. Zudem kann ein zum Anschluss des Anbaugerätes an eine Hydraulikversorgung dienender Ventilblock einfacher gestaltet werden. Die hydraulische Einrichtung des Anbauverdichters lässt sich dadurch insgesamt vereinfachen, da auf Grund der durch Einstellung der Schwenkstellung regelbaren Zentrifugalkraft nur eine Drehrichtung des Antriebs bzw. der Antriebswelle erforderlich ist.
  • Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Antrieb einen Antriebsmotor aufweisen, der mittels eines Freilaufs mit der Antriebswelle gekoppelt ist. Ein Freilauf stellt eine Kupplung dar, die lediglich in einer Drehrichtung wirkt (Überholkupplung). Dadurch kann der Unwuchterzeuger bzw. die Erregereinheit bei Verwendung des Anbauverdichters am Trägergerät (bspw. einem Bagger oder Radlader) ohne Unterbrechung weiterrotieren. Dies hat energetische Vorteile, da der Unwuchterzeuger nicht regelmäßig aus dem Stillstand heraus beschleunigt werden muss, bspw. von 0 auf 60 Hz. Durch den Freilauf baut sich selbst bei stehendem Antriebsmotor die kinetische Energie nur langsam ab, da die Antriebswelle nebst darauf gelagerten und mitrotierenden Komponenten (Erregereinheit) weiter rotieren kann.
  • Erfahrungsgemäß erfordert ein Umsetzen des Verdichters ca. 10 - 15 Sekunden (Umsetzzeit), bis ein erneuter Verdichtungsvorgang stattfinden kann. In dieser Zeit verliert der Unwuchterzeuger bzw. die Erregereinheit nur wenig Rotationsenergie, so dass zur Beschleunigung auf Betriebsdrehzahl nur ein Bruchteil der zur Beschleunigung aus dem Stillstand erforderlichen Energie notwendig ist. Zudem ermöglicht der Freilauf der Erregereinheit ein langsames Auslaufen (Abschaltvorgang) weitgehend ohne Vibration. Dies bedeutet, dass die Einheit nicht abgebremst werden muss, was das Risiko einer Kavitation des Hydraulikmotors reduziert. Die Ventiltechnik kann aufgrund des Freilaufs konstruktiv einfacher und kostengünstiger ausgelegt werden. Gleichzeitig können die hydraulischen Komponenten geschont und eine Gegensteuerung durch Fehlbedienung ausgeschlossen werden.
  • In vorteilhafter Weise kann am Anbauverdichter eine Sensoreinrichtung vorgesehen sein, insbesondere mit einem Beschleunigungssensor und/oder einem Auflastsensor, so dass der Betriebszustand des Anbauverdichters (Verdichtungseinsatz, Schweben oder Umsetzen des Anbauverdichters) erkannt und ggf. die Schwenkstellung der rotierenden Masse durch Ansteuerung der Einstelleinrichtung geregelt werden kann, insbesondere mittels einer Steuerung des Anbauverdichters. Dies erleichert die Handhabung des Anbauverdichters im Betrieb, da die rotierende Masse entsprechend dem Betriebszustand des Anbauverdichters automatisch in die entsprechende Schwenkstellung gebracht werden kann (automatische Aktivierung bzw. Deaktivierung des Unwuchterzeugers durch Regelung der Schwenkstellung der rotierenden Masse in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Anbauverdichters).
  • So kann bei einem Schweben oder Umsetzen des Anbauverdichters die rotierende Masse in die Ausgangsstellung verschwenkt werden, so dass keine oder nur eine geringe Unwucht erzeugt wird. Dies schont das Trägergerät (bspw. einen Bagger oder Radlader) und erleichtert die Handhabung des Anbauverdichters, da eine Bedienperson (z.B. Bagger- oder Radladerführer), den Unwuchterzeuger bspw. bei einem Umsetzen nicht manuell aktivieren bzw. deaktivieren muss. Dabei benötigt der Anbauverdichter keine (sensorischen) Informationen von außen, bspw. vom Trägergerät, da der Anbauverdichter den Betriebszustand anhand der vorzugsweise eigens versorgten Sensoreinrichtung (bspw. durch Generator am Anbauverdichter), selbst ermittelt. Lediglich eine Bereitstellung hydraulischer Energie über das Trägergerät ist erforderlich.
  • In zweckmäßiger Weise kann der Anbauverdichter eine Steuerung aufweisen, die mit der Einstelleinrichtung derart zusammenwirkt, dass die Schwenkstellung der rotierenden Masse relativ zur Antriebswelle regelbar ist, insbesondere in Abhängigkeit von im Arbeitsbereich des Anbauverdichters herrschenden Bedingungen. Dies erleichtert eine Anpassung des Anbauverdichters an die jeweilige Verdichtungssituation. Insbesondere in kritischen Verdichtungssituationen, bspw. einem Rohrscheitel oder bei Gebäudenähe im Arbeitsbereich, kann die Schlagkraft des Unwuchterzeugers bzw. der Erregereinheit mittels der Steuerung angepasst, bspw. reduziert werden. Dabei ist von Vorteil, wenn Anbaugeräte durch die Steuerung selbstständig erkannt und die entsprechenden Steuerfunktionen zur Verfügung gestellt werden können, bspw. unter Anwendung eines Bus-Systems (z.B. CAN-Bus). Hierzu kann eine von der Anmelderin unter der Bezeichnung "MTS Control" vertriebene Steuerung eingesetzt werden.
  • Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Steuerung ein Display aufweisen, welches derart eingerichtet ist, dass die Schwenkstellung der rotierenden Masse durch eine Bedienperson des Anbauverdichters (z.B. ein Bagger- oder Radladerführer) eingestellt und/oder Informationen über Betriebsparameter an eine Bedienperson des Anbauverdichters ausgegeben werden können. Hiermit sind eine einfache Konfiguration und eine einfache Informationsausgabe an eine Bedienperson ermöglicht. Folgende Funktionen können, bspw. über Bedienelemente, aktiviert bzw. eingestellt werden: Einstellung der Schlagkraft nach Verdichtungssituation oberhalb des Rohrscheitels, in Gebäudenähe, nach Bodenart, und/oder nach Rohrmaterial oder Rohrgröße (PVC-Rohre, Stahlbetonrohre, Steinzeugrohre). Zudem können Informationen zu Betriebsparametern ausgegeben werden.
  • In zweckmäßiger Weise kann der Anbauverdichter einen Notlaufbetriebszustand aufweisen, der bei Ausfall von elektronischen oder mechanischen Komponenten des Anbauverdichters, bspw. der Steuerung oder der Einstelleinrichtung des Anbauverdichters, einen Notbetrieb des Anbauverdichters ermöglicht. Dadurch ist gewährleistet, dass bei Ausfall von elektrotechnischen und/oder mechanischen Komponenten, eine eingeschränkte Funktion vorhanden ist. Somit kann der Anbauverdichter weiter betrieben werden, so dass bspw. eine Fertigstellung einer Baustelle ermöglicht ist. Bspw. kann die Einstelleinrichtung zum Erhalt eines Notlaufbetriebszustands manuell betätigbar sein, bspw. durch ein auf die Einstellscheibe wirkendes manuelles Stellelement, bspw. eine Gewindestange mit einer Rändelmutter. Über das Stellelement kann eine Bedienperson die Einstelleinrichtung betätigen und damit die Schwenkstellung der rotierenden Masse anpassen.
  • Außerdem ist denkbar, dass die rotierende Masse und die Einstellscheibe mittels eines insbesondere laschenartigen Verbindungselements miteinander gekoppelt sind. Die Einstellscheibe kann mittels einer Gleitbuchse (Axialgleitbuchse) an der Antriebswelle gelagert sein. Die Einstellscheibe kann einen axial vorstehenden Bund aufweisen, welcher durch ein Wälzlager, insbesondere ein Vierpunktlager, umgeben ist, an dem radial außen ein insbesondere ringförmiges Zwischenelement anliegt, welches mit dem Aktuator der Einstelleinrichtung zusammenwirkt.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert, wobei gleiche oder funktional gleiche Elemente ggf. lediglich einmal mit Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:
    • Fig.1
    ein Ausführungsbeispiel eines Anbauverdichters in einer schematischen Seitenansicht;
    Fig.2
    den Unwuchterzeuger des Anbauverdichters aus Figur 1 in einer Ausgangsstellung (rotierende Masse unverschwenkt) in einer geschnittenen Ansicht;
    Fig.3
    den Unwuchterzeuger des Anbauverdichters aus Figur 1 in einer Endstellung (rotierende Masse vollständig verschwenkt) in einer geschnittenen Ansicht;
    Fig.4
    den Unwuchterzeuger des Anbauverdichters entsprechend der Darstellung in Figur 3 in einer geschnittenen perspektivischen Ansicht; und
    Fig.5
    den Unwuchterzeuger des Anbauverdichters aus Figur 1 entlang einer in Figur 2 eingezeichneten Schnittachse A-A.
  • Figur 1 zeigt einen Anbauverdichter, der insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Der Anbauverdichter 10 weist einen Unwuchterzeuger 12 auf, der mit einem hydraulischen Antrieb 14 in Form eines Hydraulikmotors 15 gekoppelt und durch diesen antreibbar ist. Der Hydraulikmotor 15 ist mit dem Hydrauliksystem eines Trägergeräts verbunden (nicht dargestellt). Als Trägergerät kann bspw. ein Bagger oder ein Radlader eingesetzt werden.
  • Durch den Unwuchterzeuger 12 kann im Betrieb ein Anbauwerkzeug 16 in Schwingung versetzt werden, bspw. eine Verdichterplatte 16. Das Anbauwerkzeug 16 ist über Verbindungselemente 18 und Puffereinrichtungen 20, insbesondere Metallgummipuffer, mit einem Oberteil 22 des Anbauverdichters 10 elastisch verbunden. Der Anbauverdichter 10 ist über eine Aufnahme 24 an einem Arm 26 eines Trägergeräts, bspw. einem Baggerarm 26, befestigbar. Die Aufnahme 24 kann als Schnellwechselsystem ausgebildet sein. Dadurch kann auf einfache Weise eine mechanische und hydraulische Verbindung zum Trägergerät hergestellt werden. Unterhalb der Aufnahme 24 kann sich ein Drehmotor 28 anschließen, über den der Anbauverdichter 10 bezüglich des Arms 26 des Trägergeräts verdreht werden kann.
  • Der Hydraulikmotor 15 ist unter Zwischenschaltung eines Ventilblocks 30 über Hydraulikleitungen 32 und die Aufnahme 24 mit dem Hydrauliksystem des Trägergeräts verbunden. Über den Ventilblock 30 kann der Volumenstrom, der vom Bagger zum Hydraulikmotor 14 gelangt, eingestellt werden.
  • Der Anbauverdichter 10 weist ferner eine Sensoreinrichtung 70 auf, die einen Beschleunigungssensor und/oder einen Auflastsensor aufweisen kann. Zudem weist der Anbauverdichter 10 eine Steuerung 72 mit einem Display 74 (Bildschirm) auf.
  • Die Figuren 2-5 zeigen den Unwuchterzeuger 12 in vergrößerter Darstellung. Der Unwuchterzeuger 12 weist ein mehrteiliges Gehäuse 34 auf, an dem an einer Seite der Hydraulikmotor 15 befestigt ist. Der Unwuchterzeuger 12 weist zudem eine Antriebswelle 36 auf, die mittels Wälzlagern 38, 40, bspw. mittels Zylinderrollenlagern 38, 40, drehbar am Gehäuse 34 gelagert ist. Das Gehäuse 34 ist mittels Wellendichtringen 35 nach außen abgedichtet.
  • Auf der Antriebswelle 36 ist eine rotierende Masse 42 angeordnet, die um eine orthogonal zur Rotationsachse 44 der Antriebswelle 36 orientierte Achse 46 (Schwenkachse 46) schwenkbar an der Antriebswelle 36 gelagert ist (Schwenkachse 46 ragt in Figur 2 und 3 orthogonal aus der Zeichenebene heraus). Die rotierende Masse 42 kann zwischen einer unverschwenkten Ausgangsstellung (keine oder nur geringe Exzentrizität bzw. Unwucht; siehe Figur 2) und einer maximal verschwenkten Endstellung (maximale Exzentrizität bzw. Unwucht; siehe Figur 3) verschwenkt werden.
  • Der Schwerpunkt der rotierenden Masse 42 (Schwerpunkt nicht dargestellt) ist von der quer zur Rotationsachse 44 der Antriebswelle 36 orientierten Achse 46 (Schwenkachse 46) beabstandet, wie oben beschrieben (der Schwerpunkt der rotierenden Masse 42 würde sich in Fig.2 beabstandet links von der Schwenkachse 46 befinden).
  • Die Schwenkstellung der rotierenden Masse 42 relativ zur Antriebswelle 36 ist mittels einer Einstelleinrichtung 48 stufenlos einstellbar. Anders ausgedrückt kann die rotierende Masse 42 relativ zur Antriebswelle 36 geneigt werden. Durch die Veränderungen bzw. Einstellung der Schwenkstellung der rotierenden Masse 42 kann die Zentrifugalkraft und damit die Schlagkraft des Anbauverdichters stufenlos zwischen 0 und 100 % geregelt werden.
  • Die rotierende Masse 42 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet und umgibt die Antriebswelle 42 nach radial außen (siehe Figur 2 und 3). Dabei weist die rotierende Masse 42 einen Durchgang 43 auf, durch den die Antriebswelle 36 geführt ist. Die innere Mantelfläche 45 des Durchgangs 43 kann bspw. konisch ausgebildet sein. Die Ausgestaltung des Durchgangs 43 mit schlitzförmigem Querschnitt ist ebenfalls denkbar (nicht dargestellt).
  • Die rotierende Masse 42 ist mittels eines Gelenklagers 50 (Radial-Gelenklager) schwenkbar an der Antriebswelle 36 gelagert. Eine Passfeder 37 koppelt den Außenring des Gelenklagers 50 (ohne Bezugszeichen) mit der rotierenden Masse 42.
  • Die Einstelleinrichtung 48 weist eine Einstellscheibe 52 und einen Aktuator 54 auf. Die Einstellscheibe 52 ist verschieblich an der Antriebswelle 36 gelagert und mit der rotierenden Masse 42 gelenkig gekoppelt. Die Einstellscheibe 52 ist mittels des Aktuators 54 entlang der Rotationsachse 44 der Antriebswelle 36 verlagerbar. Durch Verlagerung der Einstellscheibe 52 kann die rotierende Masse 42 in unterschiedliche Schwenkstellungen verschwenkt werden. Der Aktuator 54 sitzt außerhalb des Gehäuses 34 des Unwuchterzeugers 12 und ist rotatorisch von der rotierenden Masse 42 entkoppelt.
  • Die Einstellscheibe 52 ist mittels einer Axialgleitbuchse 56 verschieblich an der Antriebswelle 36 gelagert. Die Axialgleitbuchse 56 ist nach radial innen mit dem Außenmantel der Antriebswelle 36 und nach radial außen mit einem axial abragenden Bund 58 der Einstellscheibe 52 in Kontakt.
  • Die Einstellscheibe 52 ist über ein laschenartiges Verbindungselement 60 mit der rotierenden Masse 42 gelenkig gekoppelt, welches eine Schwenkbewegung der Einstellscheibe 52 und der rotierenden Masse 42 relativ zueinander zulässt.
  • Der axial abragende Bund 58 der Einstellscheibe 52 wird von einem weiteren Wälzlager 62 nach radial außen umgeben, und zwar von einem Vierpunktlager 62. Das Vierpunktlager 62 wird nach radial außen von einem Zwischenelement 64 umgeben, welches mit dem Aktuator 54 in Kontakt ist. Dadurch kann die Stellbewegung des Aktuators 54 über das Zwischenelement 64 und das Vierpunktlager 62 auf die Einstellscheibe 52 übertragen werden, welche aufgrund der Kopplung mit der rotierenden Masse 42 mittels des laschenartigen Verbindungselements 60 die Schwenkstellung der rotierenden Masse 42 einstellt.
  • Der Aktuator 54 ist als hydraulisch arbeitender Aktuator 54 ausgebildet und weist vorliegend zwei Hydraulikzylinder 66 auf (siehe Figur 5).
  • An der Einstelleinrichtung 48 ist eine Messeinrichtung vorgesehen (nicht dargestellt), so dass die Schwenkstellung der rotierenden Masse 42 überwacht und durch Ansteuerung der Einstelleinrichtung 48 geregelt werden kann, insbesondere mittels der Steuerung 72 des Anbauverdichters 10 (siehe Figur 1). Auf diese Weise kann eine Regelung der Zentrifugalkraft bzw. der Schlagkraft des Anbauverdichters in kritischen Verdichtungssituationen erfolgen, wie oben beschrieben.
  • Die Messeinrichtung ist am Aktuator 54, insbesondere an einem der Hydraulikzylinder 66, angeordnet oder in diesen integriert. Die Messeinrichtung ist insbesondere als Wegmesseinrichtung ausgebildet.
  • Der Unwuchterzeuger 12 ist derart eingerichtet, dass in einer Zuführleitung 32' zur Zuführung von Hydrauliköl zum hydraulischen Antrieb 14 (Antriebsmotor 15) und/oder in einer Abführleitung 32" zur Abführung von Hydrauliköl vom hydraulischen Antrieb 14 (Antriebsmotor 15) kein Umkehrventil zur Umkehrung der Fließrichtung des Hydrauliköls angeordnet ist. Hiermit wird geringerer Rückstaudruck erzeugt und der Ventilblock 30 kann einfach ausgestaltet werden.
  • Da der Unwuchterzeuger 12 aufgrund der Einstellung der Exzentrizität bzw. Unwucht der rotierenden Masse 42 nur eine Drehrichtung vorsieht, kann die hydraulische Einrichtung vereinfacht werden.
  • Der Antrieb 14 weist einen Antriebsmotor 15 (Hydraulikmotor 15) auf, der mittels eines Freilaufs 68 mit der Antriebswelle 36 gekoppelt ist. Hiermit geht bspw. bei einem Umsetzen des Anbauverdichters 10 nur wenig Rotationsenergie verloren. Zudem ist ein Auslaufen (Abschaltvorgang) des Unwuchterzeugers 12 begünstigt.
  • Mittels der am Anbauverdichter 10 angeordneten Sensoreinrichtung 70 kann der Betriebszustand des Anbauverdichters 10 (Verdichtungseinsatz, Schweben oder Umsetzen) erkannt und die Schwenkstellungen der rotierenden Masse 42 durch Ansteuerung der Einstelleinrichtung 48 geregelt werden, insbesondere mittels der Steuerung 72 des Anbauverdichters 10.
  • Die Sensoreinrichtung 70 kann einen Beschleunigungssensor und/oder einen Auflastsensor aufweisen. Somit kann der Unwuchterzeuger 12 durch Einstellung der Schwenkstellungen der rotierenden Masse 42 abhängig vom Betriebszustand des Anbauverdichters 10 automatisch aktiviert oder deaktiviert werden, wie oben beschrieben.
  • Die Steuerung 72 des Anbauverdichters 12 wirkt mit der Einstelleinrichtung 48 derart zusammen, dass die Schwenkstellungen der rotierenden Masse 42 relativ zur Antriebswelle 36 regelbar ist, insbesondere in Abhängigkeit von den im Arbeitsbereich des Anbauverdichters 10 herrschenden Bedingungen, bspw. im Arbeitsbereich vorhandenen Rohrleitungen im Erdboden oder angrenzenden Gebäuden. Dies erleichtert den Betrieb des Anbauverdichters 10 in kritischen Verdichtungssituationen, wie oben beschrieben.
  • Die Steuerung 72 weist ein Display 74 auf, welches derart eingerichtet ist, dass die Informationen über Betriebsparameter an eine Bedienperson des Anbauverdichters 10 ausgegeben werden können (siehe Figur 1). Dies erleichtert die Bedienung und Konfiguration des Anbauverdichters 10 erheblich.
  • Der Anbauverdichter 10 weist einen Notlaufbetriebszustand auf, der bei Ausfall von elektronischen oder mechanischen Komponenten des Anbauverdichters 10, bspw. der Steuerung 72 oder der Einstelleinrichtung 48 des Anbauverdichters 10, einen Notlaufbetrieb des Anbauverdichters 10 ermöglicht. Der Anbaudichter 10 lässt sich somit weiterbetreiben, so dass die Baustelle fertiggestellt werden kann. Bspw. kann die Einstelleinrichtung 48 manuell betätigbar sein, wie oben beschrieben.
  • Der Betrieb des Anbauverdichters 10 kann wie folgt ablaufen: Ausgehend von einem Stillstand des Anbauverdichters 10 bzw. des Unwuchterzeugers 12 kann zunächst der Antrieb 14 durch Einschalten des Antriebsmotors 15 aktiviert werden. Dabei wirkt der Antriebsmotor 15 über den Freilauf 68 auf die Antriebswelle 36, so dass diese beschleunigt wird. Dabei werden auch die auf der Antriebswelle 36 gelagerten Komponenten mit der Antriebswelle 36 beschleunigt.
  • Die rotierende Masse 42 befindet sich in diesem Zustand insbesondere in der unverschwenkten Ausgangsstellung (siehe Figur 2). Der Schwerpunkt der rotierenden Masse 42 befindet sich dann auf oder jedenfalls nahe an der Rotationsachse 44 der Antriebswelle 36. Eine Unwuchterzeugung findet nicht oder nur in vernachlässigbarer Weise statt.
  • Nach Abschluss des Beschleunigungsvorgangs (Erreichen der Betriebsdrehzahl) kann, sobald der Anbauverdichter 10 im Arbeitsraum positioniert ist, ein Verdichtungsvorgang stattfinden. Durch die Steuerung 72 erfolgt eine Ansteuerung des Aktuators 54, der die Einstellscheibe 52 der Einstelleinrichtung 48 betätigt und diese zum Aktuator 54 hin verlagert (in Figur 3 nach rechts).
  • Durch die Kopplung der Einstellscheibe 52 mit der rotierenden Masse 42 mittels des laschenartigen Verbindungselements 60 wird die rotierende Masse 42 verschwenkt (siehe Figur 3). Dadurch bewegt sich der Schwerpunkt der rotierenden Masse 42 von der Rotationsachse 44 der Antriebswelle 36 weg (Exzentrizität nimmt zu). Hierdurch erfolgt eine Erzeugung von Unwucht, und zwar umso stärker, je weiter die rotierende Masse 42 um die Schwenkachse 46 verschwenkt wird. Somit kann im Arbeitsbereich des Anbauverdichters 10 eine Verdichtung von Erdböden erfolgen.
  • Wird der Anbauverdichter 10 durch das Trägergerät 26, bspw. einen Bagger oder Radlader 26, angehoben oder umgesetzt (Schwebezustand), so kann der Antriebsmotor 15 manuell ausgeschalten und die rotierbare Masse 42 zurück in die Ausgangsstellung (siehe Figur 2) verbracht werden. Durch die Sensoreinrichtung 70 und die Steuerung 72, die den Schwebezustand des Anbauverdichters 10 erkennt, wird die Einstelleinrichtung 48 so angesteuert, dass die rotierende Masse 42 in die Ausgangsstellung verbracht wird. Die Antriebswelle 36 rotiert nebst den darauf gelagerten Komponenten (Erregereinheit) weiter, erzeugt hierbei aufgrund der rotierenden Masse 42 in Ausgangsstellung jedoch keine Unwucht, wodurch das Trägergerät geschont wird.
  • Befindet sich der Anbauverdichter 10 nach einem Umsetzen in einer neuen Arbeitsposition, kann der Antriebsmotor 15 aktiviert werden, so dass die (ggf. noch rotierende) Antriebswelle 36 nebst darauf gelagerter Komponenten beschleunigt und nach Erreichen der Nenndrehzahl die Einstelleinrichtung 48 angesteuert und die rotierende Masse 42 in die für die Verdichtungsaufgabe erforderliche Schwenkstellung verbracht werden kann. Dies kann analog zum Ablauf vor einem Umsetzen des Anbauverdichters 10 durch die Sensoreinrichtung 70 und die Steuerung 72 automatisch erfolgen. Die Verdichtungsaufgabe kann dann durchgeführt werden.
  • Nach Beenden der Verdichtungsaufgabe kann der Antriebsmotor 15 durch die Bedienperson ausgeschaltet werden. Aufgrund des Freilaufs 68 kann die Erregereinheit langsam auslaufen. Ein Abbremsen ist nicht erforderlich.

Claims (12)

  1. Anbauverdichter (10), der an ein Trägergerät ankuppelbar ist, mit einem vorzugsweise durch einen hydraulischen Antrieb (14) angetriebenen Unwuchterzeuger (12), der eine Antriebswelle (36) und eine auf der Antriebswelle (36) angeordnete rotierende Masse (42) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Masse (42) um eine quer zur Rotationsachse (44) der Antriebswelle (36) orientierte Achse (46) schwenkbar an der Antriebswelle (36) gelagert ist, wobei die Schwenkstellung der rotierenden Masse (42) relativ zur Antriebswelle (36) mittels einer Einstelleinrichtung (48) einstellbar ist, insbesondere stufenlos.
  2. Anbauverdichter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Masse (42) mittels eines Gelenklagers (50) an der Antriebswelle (36) gelagert ist.
  3. Anbauverdichter (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwerpunkt der rotierenden Masse (42) von der quer zur Rotationsachse (44) der Antriebswelle (36) orientierten Achse (46) beabstandet ist.
  4. Anbauverdichter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Masse (42) als Rotationskörper ausgebildet ist, der die Antriebswelle (36) nach außen hin umgibt.
  5. Anbauverdichter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (48) eine Einstellscheibe (52) und einen Aktuator (54) aufweist, wobei die Einstellscheibe (52) verschieblich an der Antriebswelle (36) gelagert und mit der rotierenden Masse (42) gekoppelt ist und wobei die Einstellscheibe (52) mittels des Aktuators (54) entlang der Rotationsachse (44) der Antriebswelle (36) verlagerbar ist.
  6. Anbauverdichter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (48) einen hydraulisch arbeitenden Aktuator (54) oder einen elektrisch arbeitenden Aktuator aufweist oder dass der Aktuator (54) als ein auf die Einstellscheibe (52) wirkendes manuelles Stellelement ausgebildet ist.
  7. Anbauverdichter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Einstelleinrichtung (48) eine Messeinrichtung vorgesehen ist, so dass die Schwenkstellung der rotierenden Masse (42) überwacht und durch Ansteuerung oder manuelle Betätigung der Einstelleinrichtung (48) geregelt oder variiert werden kann, insbesondere mittels einer Steuerung (72) des Anbauverdichters (10) .
  8. Anbauverdichter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (14) einen Antriebsmotor (15) aufweist, der mittels eines Freilaufs (68) mit der Antriebswelle (36) gekoppelt ist.
  9. Anbauverdichter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Anbauverdichter (10) eine Sensoreinrichtung (70), insbesondere mit einem Beschleunigungssensor und/oder einem Auflastsensor, vorgesehen ist, so dass der Betriebszustand des Anbauverdichters (10) erkannt und die Schwenkstellung der rotierenden Masse (42) durch Ansteuerung der Einstelleinrichtung (48) geregelt werden kann, insbesondere mittels einer Steuerung (72) des Anbauverdichters (10).
  10. Anbauverdichter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbauverdichter (10) eine Steuerung (72) aufweist, die mit der Einstelleinrichtung (48) derart zusammenwirkt, dass die Schwenkstellung der rotierenden Masse (42) relativ zur Antriebswelle (36), insbesondere in Abhängigkeit von den im Arbeitsbereich des Anbauverdichters (10) herrschenden Bedingungen, regelbar ist.
  11. Anbauverdichter (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (72) ein Display (74) aufweist, welches derart eingerichtet ist, dass Informationen über Betriebsparameter an eine Bedienperson des Anbauverdichters (10) ausgegeben werden können.
  12. Anbauverdichter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Notlaufbetriebszustand vorgesehen ist, der bei Ausfall von elektronischen oder mechanischen Komponenten des Anbauverdichters (10), insbesondere der Steuerung (72) oder der Einstelleinrichtung (48) des Anbauverdichters (10), einen Notlaufbetrieb des Anbauverdichters (10) ermöglicht.
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