EP4183924B1 - Bodenbearbeitungswalze und verfahren zum betreiben einer bodenbearbeitungswalze - Google Patents

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EP4183924B1
EP4183924B1 EP22202044.8A EP22202044A EP4183924B1 EP 4183924 B1 EP4183924 B1 EP 4183924B1 EP 22202044 A EP22202044 A EP 22202044A EP 4183924 B1 EP4183924 B1 EP 4183924B1
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EP
European Patent Office
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unbalanced
mass
unbalance
roller
drive motor
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EP4183924A1 (de
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Josef DAGNER
Stefan BRAUNSCHLÄGER
Stefan Bäuml
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Hamm AG
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Hamm AG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/22—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for consolidating or finishing laid-down unset materials
    • E01C19/23—Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • E01C19/28—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows
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    • E01C19/23—Rollers therefor; Such rollers usable also for compacting soil
    • E01C19/28—Vibrated rollers or rollers subjected to impacts, e.g. hammering blows
    • E01C19/286—Vibration or impact-imparting means; Arrangement, mounting or adjustment thereof; Construction or mounting of the rolling elements, transmission or drive thereto, e.g. to vibrator mounted inside the roll
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a soil cultivation roller which can be used in a soil cultivation machine, for example a soil compactor, to cultivate soil, in particular to compact it.
  • the invention further relates to a method for operating such a soil cultivation roller or a soil cultivation machine having such a soil cultivation roller.
  • a soil tillage roller which can be used as a compactor roller in a soil tillage machine designed as a soil compactor, for example, can have an unbalance arrangement with at least one unbalanced mass that can rotate about an unbalanced axis of rotation. If the unbalanced axis of rotation corresponds to the axis of rotation of the soil tillage roller, the at least one rotating unbalanced mass exerts a force oriented orthogonally to the roller's axis of rotation on the soil tillage roller, thus setting the soil tillage roller into a periodic vibration movement that is essentially orthogonal to the axis of rotation of the soil tillage roller.
  • an unbalanced electric drive motor can be provided in association with a soil tillage roller, by means of which the at least one unbalanced mass is driven to rotate. can be.
  • the unbalance arrangement When the unbalance arrangement is deactivated and the unbalance electric drive motor is therefore not excited, it generates neither a drive torque nor a braking torque, so that an unbalanced mass that is basically driven to rotate by this will position itself in a rest position of minimal potential energy, in which the center of gravity of such an unbalanced mass is positioned essentially vertically below the unbalance axis of rotation.
  • An unbalanced mass will move into this rest position if, starting from an operating state in which the unbalanced mass rotates at an operating speed about the associated unbalance axis of rotation, the associated unbalance electric drive motor is deactivated.
  • an unbalanced mass that is basically not subjected to a braking torque oscillates around the rest position at a comparatively low frequency and with decreasing amplitude, which is noticeable by a corresponding vibration on the soil tillage roller or the soil tillage machine.
  • a soil tillage machine with a soil tillage roller is known, to which an unbalance arrangement designed to generate vibration excitation is assigned.
  • the unbalance arrangement comprises an unbalance mass that can be driven by an electric motor to rotate about an unbalance axis of rotation.
  • the electric motor can be operated as a generator that slows down the unbalance mass that continues to rotate in order to convert the released kinetic energy into electrical energy for storage in an energy storage device.
  • a soil cultivation roller for a soil cultivation machine in particular a soil compactor, comprising a roller shell which is elongated in the direction of a roller rotation axis and surrounds a roller interior, and an unbalance arrangement arranged at least partially in the roller interior, wherein the unbalance arrangement comprises at least one unbalance mass which can be rotated about an unbalance axis of rotation and has a center of mass which is eccentric to the unbalance axis of rotation, and an unbalance drive system with at least one unbalance electric drive motor for driving the at least one unbalance mass to rotate about the unbalance axis of rotation, wherein when the unbalance arrangement is deactivated, the at least one unbalance mass is essentially in a rest position, wherein the unbalance drive system is designed to operate the at least one unbalance electric drive motor when the unbalance arrangement is deactivated in an unbalance return phase such that the at least one unbalance mass is moved
  • the swinging of an unbalanced mass when the unbalance arrangement is deactivated i.e. when it goes into a rest state
  • the at least one unbalanced mass is moved in a defined manner into the rest position, i.e. the state of minimal potential energy, by appropriately operating the unbalanced electric drive motor.
  • No swinging movement occurs, but the at least one unbalanced mass is moved from a state of higher potential energy, i.e. a state in which the center of mass of the at least one unbalanced mass is higher than in the rest position, in an essentially continuous lowering movement towards the rest position.
  • the unbalance drive system is designed to move the at least one unbalance mass from a deflection position to the rest position when the unbalance arrangement is deactivated.
  • the at least one unbalance mass is thus moved between two positions, namely the deflection position on the one hand and the rest position on the other hand, by operating the associated unbalance electric drive motor without Pendulum motion brought into the state of lower or minimal potential energy.
  • the center of mass of the at least one unbalanced mass is positioned in a vertical direction substantially vertically below the unbalanced axis of rotation, thus assuming the state of minimal potential energy, while in the deflection position the center of mass of the at least one unbalanced mass is deflected with a deflection angle from the rest position.
  • the unbalance drive system is designed to operate the at least one unbalanced electric drive motor to generate a holding torque when the unbalance arrangement is deactivated, in particular at the beginning of the unbalance return phase.
  • the unbalance drive system can be designed to pass a holding current through the at least one unbalance electric drive motor in order to generate the holding torque.
  • the braking torque is greater than the holding torque.
  • the braking torque can be in the range of the maximum braking torque that can be generated by the unbalance electric drive motor.
  • the unbalance drive system can be designed to operate the at least one unbalance electric drive motor to generate the holding torque when a transition speed is reached and/or when a predetermined braking time has elapsed since the start of the unbalance braking phase.
  • the transition speed can be zero, for example. This means that in the unbalance braking phase, at least one unbalance mass is practically brought to a standstill and at the end of the unbalance braking phase is positioned in the deflection position or only executes a movement at a very low speed in the area of the deflection position.
  • the holding torque corresponds to a torque generated by the at least one unbalance mass when positioning the at least one unbalance mass at a reference deflection angle, wherein the reference deflection angle is preferably in the range of 90° with respect to the rest position. In this way, a sudden fall of the at least one unbalance mass due to an insufficient holding torque is prevented.
  • the unbalanced drive system can be designed to operate the at least one unbalanced electric drive motor to reduce the torque generated by the at least one unbalanced electric drive motor, starting from the holding torque, when at least one unbalanced mass is positioned in the deflection position.
  • Reducing the torque, starting from the holding torque can be achieved, for example, by the unbalance drive system being designed to reduce the current conducted through the unbalance electric drive motor, starting from the holding current.
  • the unbalanced rotation axis of at least one unbalanced mass can correspond to the roller rotation axis. If a soil tillage roller is to be set in an oscillating movement, it can be provided alternatively or additionally that the unbalanced rotation axis of at least one unbalanced mass, preferably each unbalanced mass, is offset from the roller rotation axis and arranged parallel.
  • the invention further relates to a soil cultivation machine, preferably a soil compactor, comprising at least one soil cultivation roller constructed according to the invention.
  • a soil cultivation machine designed as a soil compactor is generally designated with 10.
  • the soil cultivation machine 10 comprises on a rear carriage 12 a soil cultivation roller 14 which can be rotated about a roller rotation axis D 1 and has a roller casing 18 which encloses a roller interior 16.
  • An operating station 30 is also provided on the rear carriage 12, from which an operator can operate the soil cultivation machine 10, for example to move it over a soil to be compacted, such as asphalt material.
  • both soil tillage rollers 14 can be driven to rotate about their roller rotation axes D 1 , D 2 .
  • an electro-hydraulic drive system with a travel hydraulic pump driven by an electric motor and a travel hydraulic motor associated with each soil tillage roller 14 can be provided.
  • the unbalance arrangement 32 associated with the soil tillage roller 14 comprises at least one unbalance mass 36 which can be driven to rotate about an unbalance rotation axis U corresponding to the roller rotation axis D 1 in the example shown, with a mass centre of gravity M eccentric to the unbalance rotation axis U.
  • the unbalanced mass 36 is shown positioned in two rotational positions, which will be explained below, around the unbalanced axis of rotation U. It should also be noted that, for example, several such unbalanced masses 36 can be arranged one after the other in the direction of the unbalanced axis of rotation U in the roller interior 16.
  • the unbalanced mass 36 is assigned an unbalanced electric drive motor 38, which is also arranged in the roller interior 16, for example. This can be fed from a battery provided on the soil compactor 10, a fuel cell or the like and can drive the assigned unbalanced mass 36 to rotate about the unbalanced axis of rotation U during soil processing operation, for example when compacting asphalt material or the like.
  • the unbalanced electric drive motor 38 can be provided to drive several unbalanced masses 36 arranged one after the other, for example in the direction of the unbalanced axis of rotation U.
  • the unbalanced electric drive motor 38 is preferably a three-phase electric motor which is controlled by an inverter and is supplied with the required voltage or current by means of the inverter for rotation at a desired speed or a desired torque.
  • the unbalance electric drive motor 38 drives the unbalance mass 36 to rotate about the unbalance rotation axis U at up to several thousand revolutions per minute.
  • a force that is essentially orthogonal to the roller rotation axis D 1 is exerted on the soil tillage roller 14 and this is set into a periodic vibration movement.
  • the unbalance electric drive motor 38 can, for example, be operated as a generator in order to generate electrical energy from the decreasing kinetic energy of the unbalance mass 36 and to feed this into an energy storage device, for example a battery provided on the soil tillage machine 10.
  • the unbalance electric drive motor 38 can be operated in a braking mode in which a braking torque counteracting the rotation of the unbalance mass 36 is generated by energizing it.
  • the unbalance mass 36 At the end of the unbalance braking phase, i.e. when a transition speed in the range of zero is reached, the unbalance mass 36 is in a fundamentally unknown deflection position.
  • the unbalance mass 36 or its center of mass could be in a Fig.2 below, in which the center of mass M of the unbalanced mass 36 is positioned substantially vertically under the roller rotation axis D 1.
  • the unbalanced mass 36 is positioned at the end of the Unbalance braking phase would be positioned in a deflection position not corresponding to the rest position and would be held in this deflection position if the unbalance electric drive motor 38 is continued to be controlled under the specification that the target speed of the unbalance mass 36 should be zero.
  • an unbalanced drive system 40 comprising, for example, the unbalanced electric drive motor 38 and an associated control unit goes into an unbalance return phase in order to prevent the unbalanced mass 36 from swinging back and swinging out.
  • the unbalanced mass 36 would execute a pendulum movement about the unbalanced axis of rotation U, i.e. would no longer move past a top dead center of the circular movement.
  • This pendulum motion would continue with decreasing amplitude until the unbalance mass 36 reaches the Fig.2 takes the position shown below, in which the center of mass M of the unbalanced mass 36 is positioned in the direction of a vertical line V, i.e. in the direction of gravity, directly, i.e.
  • the unbalanced mass 36 is or remains in this position, which corresponds to the rest position of the unbalanced mass 36, even when the unbalance arrangement 32 or the unbalanced drive system 40 is deactivated.
  • the unbalanced electric drive motor 38 is energized during the transition to the unbalance return phase in such a way that it generates a defined holding torque.
  • the holding torque is generally smaller than the maximum braking torque generated or that can be generated in the unbalance braking phase and is, for example, set in such a way that the unbalanced mass 36 remains or can be held in the deflected position deflected from the rest position when the holding torque is generated by the unbalanced electric drive motor 38.
  • a torque is generated as the holding torque which is so large that the unbalanced mass 26 will not move towards the rest position even if the deflected position has a reference deflection angle of 90° with respect to the rest position.
  • the unbalanced mass 36 is positioned in such a way that its center of mass M lies on a horizontal line H intersecting the unbalanced axis of rotation U. This is a state in which, due to a maximum effective lever E between the unbalance rotation axis U and the center of mass M in the gravitational field, the unbalance mass 36 generates a maximum torque that counteracts or corresponds to the holding torque.
  • the unbalanced mass will initially remain in the deflection position. Starting from this state, the torque generated by the unbalanced electric drive motor 38 is then gradually reduced in the unbalance return phase, starting from the holding torque. This is done by reducing the electrical current conducted through the unbalanced electric drive motor 38. Due to the torque or current being reduced, for example linearly, the unbalanced mass 36 will gradually move downwards towards the rest position, starting from the initially assumed deflection position, and will then be in the rest position when the torque generated by the unbalanced electric drive motor 38 has been reduced to a value of zero.
  • the Unbalanced mass 36 When the torque provided by the unbalance electric drive motor 38 is reduced from the holding torque to a value of zero, the Unbalanced mass 36 is gradually and essentially continuously returned to the rest position without any pendulum movement, so that essentially no overshoot or no movement beyond the rest position takes place. The unbalanced mass 36 is therefore returned to the rest position without any pendulum movement perceptible on the soil tillage machine 10.
  • the operation of the unbalanced drive system 40 is stopped or the unbalanced electric drive motor 38 is no longer supplied with voltage, so that it is de-energized and does not generate any torque acting on the unbalanced mass 36.
  • the unbalanced mass 36 will remain in its rest position due to gravity, in which it or its center of mass M assumes the position of minimal potential energy.
  • a particular advantage of the inventive design of a soil tillage roller 14 or 24 is that the transfer of an unbalanced mass 36 to a rest position can take place regardless of whether the soil tillage machine 10 is on a ground that is horizontally oriented in the field of gravity or on an inclined ground.
  • the unbalanced mass 36 In the rest position and with the unbalanced electric drive motor 38 deactivated, the unbalanced mass 36 will always assume the state of lowest potential energy in which its center of mass M is positioned vertically, i.e. in the direction of gravity under the unbalanced axis of rotation U. No sensors are required to provide information about the inclination of the ground on which the soil tillage machine 10 is located.
  • the holding torque to be generated by the unbalanced electric drive motor 38 can, for example, also be smaller than that required to hold an unbalanced mass 36 in the Fig.2 illustrated state with maximum torque generated by it.
  • the duration of the unbalance recovery phase can also be shortened by, for example, deviating from a linear reduction of the torque, starting from Holding torque, initially at the beginning of the unbalance return phase the torque or the current conducted by the unbalance electric drive motor 38 is reduced more quickly than at the end of the unbalance return phase.
  • the holding torque is generated at the beginning of the unbalance return phase in the direction around the unbalance rotation axis U, which ensures that the unbalance mass 36 does not fall back into the rest position or is accelerated towards the rest position.
  • the holding torque is therefore generated in a clockwise direction in the deflection position shown. If the unbalance mass 36 were in Fig. 2 positioned to the right of the unbalance rotation axis U, the holding torque would be generated in the counterclockwise direction.
  • the principles of the present invention can be applied not only to an unbalance arrangement intended to generate a vibrating movement, but also, for example, to an unbalance arrangement in which, for example, two unbalance masses with an unbalance axis of rotation offset and parallel to the roller axis of rotation are arranged diametrically opposite one another with respect to the roller axis of rotation. Even with such unbalance axes of rotation eccentric to the roller axis of rotation, the unbalance masses will position themselves in a state of minimal potential energy if the unbalance electric drive motor or motors are not activated. Even with such arrangements, the procedure described above can be used to avoid a swinging movement of the unbalance masses.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bodenbearbeitungswalze, welche in einer Bodenbearbeitungsmaschine, zum Beispiel Bodenverdichter, dazu eingesetzt werden kann, einen Boden zu bearbeiten, insbesondere zu verdichten. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Bodenbearbeitungswalze bzw. einer eine derartige Bodenbearbeitungswalze aufweisenden Bodenbearbeitungsmaschine.
  • Eine Bodenbearbeitungswalze, welche beispielsweise in einer als Bodenverdichter aufgebauten Bodenbearbeitungsmaschine als Verdichterwalze eingesetzt werden kann, kann eine Unwuchtanordnung mit wenigstens einer um eine Unwuchtdrehachse drehbaren Unwuchtmasse aufweisen. Entspricht die Unwuchtdrehachse der Drehachse der Bodenbearbeitungswalze, wird durch die wenigstens eine rotierende Unwuchtmasse eine zur Walzendrehachse orthogonal orientierte Kraft auf die Bodenbearbeitungswalze ausgeübt und somit die Bodenbearbeitungswalze in eine zur Drehachse der Bodenbearbeitungswalze im Wesentlichen orthogonale, periodische Vibrationsbewegung versetzt. Sind beispielsweise zwei Unwuchtmassen mit zur Drehachse der Bodenbearbeitungswalze versetzten und parallel angeordneten, bezüglich der Drehachse der Bodenbearbeitungswalze einander diametral gegenüberliegenden Unwuchtdrehachsen vorgesehen, kann durch die rotierenden Unwuchten ein bezüglich der Drehachse der Bodenbearbeitungswalze im Wesentlichen tangential orientiertes, periodisch sich änderndes Drehmoment auf die Bodenbearbeitungswalze ausgeübt werden, um die Bodenbearbeitungswalze in eine periodische Oszillationsbewegung zu versetzen.
  • Um in derartigen Bodenbearbeitungsmaschinen den Einsatz fossiler Brennstoffe zu vermeiden bzw. den Verbrauch fossiler Brennstoffe zu mindern, kann in Zuordnung zu einer Bodenbearbeitungswalze ein Unwucht-Elektroantriebsmotor vorgesehen sein, durch welchen die wenigstens eine Unwuchtmasse zur Drehung angetrieben werden kann. Bei deaktivierter Unwuchtanordnung und somit nicht erregtem Unwucht-Elektroantriebsmotor erzeugt dieser weder ein Antriebsdrehmoment, noch ein Bremsdrehmoment, so dass eine durch diesen grundsätzlich zur Drehung anzutreibende Unwuchtmasse sich in einer Ruhelage minimaler potentieller Energie positionieren wird, in welchem der Massenschwerpunkt einer derartigen Unwuchtmasse im Wesentlichen vertikal unter der Unwuchtdrehachse positioniert ist. In diese Ruhelage wird eine Unwuchtmasse sich bewegen, wenn, ausgehend von einem Betriebszustand, in welchem die Unwuchtmasse mit einer Betriebsdrehzahl um die zugeordnete Unwuchtdrehachse rotiert, der zugeordnete Unwucht-Elektroantriebsmotor deaktiviert wird. Am Ende des Übergangs in den Ruhezustand bzw. der Bewegung in die Ruhelage pendelt eine grundsätzlich nicht mit einem Bremsmoment beaufschlagte Unwuchtmasse mit einer vergleichsweise geringen Frequenz und mit abnehmender Amplitude um die Ruhelage, was durch eine entsprechende Schwingung an der Bodenbearbeitungswalze bzw. der Bodenbearbeitungsmaschine spürbar wird.
  • Aus der DE 10 2019 002 439 A1 ist eine Bodenbearbeitungsmaschine mit einer Bodenbearbeitungswalze bekannt, welcher eine zur Erzeugung einer Vibrationsanregung ausgebildete Unwuchtanordnung zugeordnet ist. Die Unwuchtanordnung umfasst eine durch einen Elektromotor zur Rotationsbewegung um eine Unwuchtdrehachse antreibbare Unwuchtmasse. Um am Ende des Vibrationsbetriebs die Phase, während welcher die Unwuchtmasse nachrotiert, zu verkürzen, kann der Elektromotor als die nachrotierende Unwuchtmasse abbremsender Generator betrieben werden, um die freiwerdende kinetische Energie in elektrische Energie zur Speicherung in einem Energiespeicher umzuwandeln.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bodenbearbeitungswalze für eine Bodenbearbeitungsmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Bodenbearbeitungswalze vorzusehen, mit welchen das Auftreten einer Pendelbewegung einer Unwuchtmasse bei Deaktivierung einer Unwuchtanordnung, also beim Übergang in einen Ruhezustand, vermieden werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Bodenbearbeitungswalze für eine Bodenbearbeitungsmaschine, insbesondere Bodenverdichter, umfassend einen in Richtung einer Walzendrehachse langgestreckten, einen Walzeninnenraum umgebenden Walzenmantel und eine wenigstens teilweise in dem Walzeninnenraum angeordnete Unwuchtanordnung, wobei die Unwuchtanordnung wenigstens eine um eine Unwuchtdrehachse drehbare Unwuchtmasse mit zur Unwuchtdrehachse exzentrischem Massenschwerpunkt und ein Unwuchtantriebssystem mit wenigstens einem Unwucht-Elektroantriebsmotor zum Antreiben der wenigstens einen Unwuchtmasse zur Drehung um die Unwuchtdrehachse umfasst, wobei bei deaktivierter Unwuchtanordnung die wenigstens eine Unwuchtmasse im Wesentlichen in einer Ruhelage ist, wobei das Unwuchtantriebssystem dazu ausgebildet ist, bei Deaktivierung der Unwuchtanordnung in einer Unwucht-Rückführphase den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor derart zu betreiben, dass die wenigstens eine Unwuchtmasse in die Ruhelage bewegt wird.
  • Bei einer erfindungsgemäß aufgebauten Bodenbearbeitungswalze wird das Auspendeln einer Unwuchtmasse bei Deaktivierung der Unwuchtanordnung, also beim Übergang in einen Ruhezustand, dadurch verhindert, dass durch entsprechendes Betreiben des Unwucht-Elektroantriebsmotors die wenigstens eine Unwuchtmasse definiert in die Ruhelage, also den Zustand minimaler potentieller Energie, bewegt wird. Es tritt keine Pendelbewegung auf, sondern die wenigstens eine Unwuchtmasse wird von einem Zustand höherer potentieller Energie, also einem Zustand, in welchem der Massenschwerpunkt der wenigstens einen Unwuchtmasse höher liegt als in der Ruhelage, in einer im Wesentlichen kontinuierlichen Absenkbewegung in Richtung zur Ruhelage bewegt.
  • Das Unwuchtantriebssystem ist dazu ausgebildet, bei Deaktivierung der Unwuchtanordnung die wenigstens eine Unwuchtmasse aus einer Auslenklage in die Ruhelage zu bewegen. Die wenigstens eine Unwuchtmasse wird also durch Betreiben des zugeordneten Unwucht-Elektroantriebsmotors zwischen zwei Stellungen, nämlich der Auslenklage einerseits und der Ruhelage andererseits, ohne Pendelbewegung in den Zustand geringerer bzw. minimaler potentieller Energie gebracht.
  • In der Ruhelage ist der Massenschwerpunkt der wenigstens einen Unwuchtmasse in einer Vertikalrichtung im Wesentlichen vertikal unter der Unwuchtdrehachse positioniert, nimmt also den Zustand minimaler potentieller Energie ein, während in der Auslenklage der Massenschwerpunkt der wenigstens einen Unwuchtmasse mit einem Auslenkwinkel aus der Ruhelage ausgelenkt ist.
  • Um am Beginn der Unwucht-Rückführphase eine definierte Bewegung der wenigstens einen Unwuchtmasse einleiten zu können, wird vorgeschlagen, dass das Unwuchtantriebssystem dazu ausgebildet ist, bei Deaktivierung der Unwuchtanordnung, insbesondere mit Beginn der Unwucht-Rückführphase, den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor zum Erzeugen eines Haltedrehmoments zu betreiben.
  • Hierzu kann beispielsweise das Unwuchtantriebssystem dazu ausgebildet sein, zum Erzeugen des Haltedrehmoments einen Haltestrom durch den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor zu leiten.
  • Um die wenigstens eine Unwuchtmasse, ausgehend von einem normalen Rotationsbetrieb, in einen Zustand zu überführen, in welchem in der Unwucht-Rückführphase diese ohne wesentliche Pendelbewegung zur Ruhelage zurückbewegt wird, kann das Unwuchtantriebssystem dazu ausgebildet sein, in einer der Unwucht-Rückführphase vorangehenden Unwucht-Bremsphase den Unwucht-Elektroantriebsmotor zum Erzeugen eines Bremsdrehmoments zum Senken einer Drehzahl der wenigstens einen Unwuchtmasse, ausgehend von einer Betriebsdrehzahl, zu betreiben. Insbesondere kann diese Unwucht-Bremsphase dazu dienen, die wenigstens eine Unwuchtmasse in die Auslenklage zu bewegen bzw. im Bereich der Auslenklage zu positionieren, so dass die wenigstens eine Unwuchtmasse in der Auslenklage im Wesentlichen zur Ruhe kommt.
  • Um die Unwucht-Bremsphase möglichst kurz zu halten, wird vorgeschlagen, dass das Bremsdrehmoment größer ist als das Haltedrehmoment. Beispielsweise kann das Bremsdrehmoment im Bereich des durch den Unwucht-Elektroantriebsmotor maximal erzeugbaren Bremsdrehmoments liegen.
  • Zum Einleiten der Unwucht-Rückführphase kann das Unwuchtantriebssystem dazu ausgebildet sein, bei Erreichen einer Übergangsdrehzahl oder/und dann, wenn seit Beginn der Unwucht-Bremsphase eine vorbestimmte Bremszeitdauer vergangen ist, den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor zum Erzeugen des Haltedrehmoments zu betreiben.
  • Die Übergangsdrehzahl kann beispielsweise bei Null liegen. Dies bedeutet, dass in der Unwucht-Bremsphase die wenigstens eine Unwuchtmasse praktisch zum Stillstand gebracht wird und am Ende der Unwucht-Bremsphase in der Auslenklage positioniert ist oder im Bereich der Auslenklage lediglich eine Bewegung mit sehr geringer Geschwindigkeit ausführt.
  • Da im Allgemeinen nicht bekannt ist, in welcher Auslenklage am Ende der Unwucht-Bremsphase die wenigstens eine Unwuchtmasse zum Stillstand oder nahezu zum Stillstand gebracht wird, ist es vorteilhaft, wenn das Haltedrehmoment einem durch die wenigstens eine Unwuchtmasse bei Positionierung der wenigstens einen Unwuchtmasse bei einem Referenz-Auslenkwinkel generierten Drehmoment entspricht, wobei vorzugsweise der Referenz-Auslenkwinkel im Bereich von 90° bezüglich der Ruhelage liegt. Auf diese Art und Weise wird ein plötzliches Herabfallen der wenigstens einen Unwuchtmasse aufgrund eines zu geringen Haltedrehmoments verhindert.
  • Zum Bewegen der wenigstens einen Unwuchtmasse in der Unwucht-Rückführphase in die Ruhelage kann das Unwuchtantriebssystem dazu ausgebildet sein, bei in der Auslenklage positionierter wenigstens einer Unwuchtmasse den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor zum Senken des durch den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor erzeugten Drehmoments, ausgehend von dem Haltedrehmoment, zu betreiben.
  • Das Senken des Drehmoments, ausgehend von dem Haltedrehmoment, kann beispielsweise dadurch erreicht werden, das Unwuchtantriebssystem dazu ausgebildet ist, den durch den Unwucht-Elektroantriebsmotor geleiteten Strom, ausgehend von dem Haltestrom, zu senken.
  • Zur Erzeugung einer Vibrationsbewegung einer Bodenbearbeitungswalze kann die Unwuchtdrehachse wenigstens einer Unwuchtmasse, vorzugsweise jeder Unwuchtmasse, der Walzendrehachse entsprechen. Soll eine Bodenbearbeitungswalze in eine Oszillationsbewegung versetzt werden, kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass die Unwuchtdrehachse wenigstens einer Unwuchtmasse, vorzugsweise jeder Unwuchtmasse, zur Walzendrehachse versetzt und parallel angeordnet ist.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Bodenbearbeitungsmaschine, vorzugsweise Bodenverdichter, umfassend wenigstens eine erfindungsgemäß aufgebaute Bodenbearbeitungswalze.
  • Ferner wird die eingangs angegebene Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäß aufgebauten Bodenbearbeitungswalze, vorzugsweise in einer erfindungsgemäß aufgebauten Bodenbearbeitungsmaschine, umfassend die Maßnahmen:
    1. a) bei Deaktivierung der Unwuchtanordnung, Senken der Drehzahl der wenigstens einen Unwuchtmasse in einer Unwucht-Bremsphase, ausgehend von einer Betriebsdrehzahl,
    2. b) in einer auf die Unwucht-Bremsphase folgenden Unwucht-Rückführphase, Erzeugen eines Haltedrehmoments durch den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor und Verringern des durch den Unwucht-Elektroantriebsmotor erzeugten Drehmoments, ausgehend von dem Haltedrehmoment, zum Bewegen der wenigstens einen Unwuchtmasse in die Ruhelage.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht einer als Bodenverdichter ausgebildeten Bodenbearbeitungsmaschine mit zwei Bodenbearbeitungswalzen;
    Fig. 2
    eine prinzipartige Darstellung einer Bodenbearbeitungswalze mit einer dieser zugeordneten Unwuchtanordnung.
  • In Fig. 1 ist eine als Bodenverdichter ausgebildete Bodenbearbeitungsmaschine allgemein mit 10 bezeichnet. Die Bodenbearbeitungsmaschine 10 umfasst an einem Hinterwagen 12 eine um eine Walzendrehachse D1 drehbare Bodenbearbeitungswalze 14 mit einem einen Walzeninnenraum 16 umschließenden Walzenmantel 18. An einem in einem Gelenkverbindungsbereich 20 mit dem Hinterwagen 12 zum Lenken der Bodenbearbeitungsmaschine 10 gelenkig verbundenen Vorderwagen 22 weist die Bodenbearbeitungsmaschine 10 eine weitere Bodenbearbeitungswalze 24 mit einem von einem Walzenmantel 26 umschlossenen Walzeninnenraum 28 auf. Am Hinterwagen 12 ist ferner ein Bedienstand 30 vorgesehen, von welchem aus eine Bedienperson die Bodenbearbeitungsmaschine 10 bedienen kann, beispielsweise um diese über einen zu verdichtenden Boden, wie z. B. Asphaltmaterial, zu bewegen.
  • Bei der Bodenbearbeitungsmaschine 10 können beide Bodenbearbeitungswalzen 14 zur Drehung um deren Walzendrehachsen D1, D2 angetrieben sein. Hierzu kann beispielsweise ein elektrohydraulisches Antriebssystem mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Fahr-Hydraulikpumpe und in Zuordnung zu jeder Bodenbearbeitungswalze 14 einem Fahr-Hydraulikmotor vorgesehen sein.
  • Ferner kann in Zuordnung zu zumindest einer Bodenbearbeitungswalze, vorzugsweise beiden Bodenbearbeitungswalzen, jeweils eine in Fig. 1 anhand einer Strichlinie prinzipartig dargestellte Unwuchtanordnung 32, 34 vorgesehen sein. Der Aufbau und die Wirkungsweise einer derartigen Unwuchtanordnung werden anhand der der Bodenbearbeitungswalze 14 des Hinterwagens 12 zugeordneten Unwuchtanordnung 32 nachfolgend detailliert beschrieben. Es ist darauf hinzuweisen, dass dann, wenn bei beiden Bodenbearbeitungswalzen 14, 24 derartige Unwuchtanordnungen 32 bzw. 34 vorgesehen sind, diese zueinander gleich aufgebaut sein können und in gleicher Art und Weise betrieben werden können.
  • Die der Bodenbearbeitungswalze 14 zugeordnete Unwuchtanordnung 32 umfasst zumindest eine um eine im dargestellten Beispiel der Walzendrehachse D1 entsprechende Unwuchtdrehachse U zur Drehung antreibbare Unwuchtmasse 36 mit zur Unwuchtdrehachse U exzentrischem Massenschwerpunkt M. Es ist darauf hinzuweisen, dass in Fig. 2 die Unwuchtmasse 36 in zwei nachfolgend noch erläuterten Drehlagen um die Unwuchtdrehachse U positioniert gezeigt ist. Weiter ist darauf hinzuweisen, dass beispielsweise mehrere derartige Unwuchtmassen 36 in Richtung der Unwuchtdrehachse U aufeinander folgend im Walzeninnenraum 16 angeordnet sein können.
  • Der Unwuchtmasse 36 ist ein beispielsweise ebenfalls im Walzeninnenraum 16 angeordneter Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 zugeordnet. Dieser kann aus einer am Bodenverdichter 10 vorgesehenen Batterie, einer Brennstoffzelle oder dergleichen gespeist werden und im Bodenbearbeitungsbetrieb, also beispielsweise beim Verdichten von Asphaltmaterial oder dergleichen, die zugeordnete Unwuchtmasse 36 zur Drehung um die Unwuchtdrehachse U antreiben. Es ist in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, dass der Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 dazu vorgesehen sein kann, mehrere beispielsweise in Richtung der Unwuchtdrehachse U aufeinander folgend angeordnete Unwuchtmassen 36 anzutreiben. Alternativ könnte dann, wenn mehrere derartige Unwuchtmassen 36 vorgesehen sind, in Zuordnung zu jeder derartigen Unwuchtmasse 36 ein separater, diese antreibender Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 vorgesehen sein. Der Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 ist vorzugsweise ein Drei-Phasen-Elektromotor, welcher unter der Ansteuerung eines Inverters steht und zur Rotation mit einer Soll-Drehzahl bzw. einem Soll-Drehmoment vermittels des Inverters mit der jeweils erforderlichen Spannung bzw. dem jeweils erforderlichen Strom gespeist wird.
  • Im Betrieb der Bodenbearbeitungsmaschine 10 und bei aktivierter, also in Betrieb versetzter Unwuchtanordnung 32 treibt der Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 die Unwuchtmasse 36 zur Drehung um die Unwuchtdrehachse U mit bis zu mehreren tausend Umdrehungen pro Minute an. Dadurch wird eine bezüglich der Walzendrehachse D1 im Wesentlichen orthogonale Kraft auf die Bodenbearbeitungswalze 14 ausgeübt und diese in eine periodische Vibrationsbewegung versetzt.
  • Soll der Betrieb der Unwuchtanordnung 32 beendet werden, diese also deaktiviert werden, wird zunächst beispielsweise mit Beginn der Deaktivierung in einer Unwucht-Bremsphase die Drehzahl der Unwuchtmasse 36 um die Unwuchtdrehachse U gesenkt. Hierzu kann beispielsweise der Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 als Generator betrieben werden, um aus der abnehmenden kinetischen Energie der Unwuchtmasse 36 elektrische Energie zu gewinnen und diese in einen Energiespeicher, also beispielsweise eine an der Bodenbearbeitungsmaschine 10 vorgesehene Batterie, zu speisen. Alternativ kann der Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 in einem Bremsbetrieb betrieben werden, in welchem durch Bestromung desselben ein der Rotation der Unwuchtmasse 36 entgegenwirkendes Bremsdrehmoment erzeugt wird. Grundsätzlich könnte auch in verschiedenen Teilphasen der Unwucht-Bremsphase der Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 im Generatorbetrieb bzw. im Bremsbetrieb betrieben werden. Um die Unwucht-Bremsphase möglichst kurz zu halten, kann in der Unwucht-Bremsphase der Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 beispielsweise zum Erzeugen eines maximal möglichen Bremsdrehmoments angesteuert werden, unter der weiteren Vorgabe, dass als Soll-Drehzahl eine Drehzahl im Bereich von Null zu erreichen ist.
  • Am Ende der Unwucht-Bremsphase, also bei Erreichen einer Übergangsdrehzahl im Bereich von Null, ist die Unwuchtmasse 36 in einer grundsätzlich nicht bekannten Auslenklage. Die Unwuchtmasse 36 bzw. deren Massenschwerpunkt könnte in einer in Fig. 2 unten veranschaulichten Ruhelage sein, in welcher der Massenschwerpunkt M der Unwuchtmasse 36 im Wesentlichen vertikal unter der Walzendrehachse D1 positioniert ist. Im Allgemeinen wird jedoch die Unwuchtmasse 36 am Ende der Unwucht-Bremsphase in einer der Ruhelage nicht entsprechenden Auslenklage positioniert sein und würde bei fortgesetzter Ansteuerung des Unwucht-Elektroantriebsmotors 38 unter der Vorgabe, dass die Soll-Drehzahl der Unwuchtmasse 36 Null sein soll, in dieser Auslenklage gehalten werden.
  • Bei der durch den Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 zur Drehung angetriebenen Unwuchtmasse 36 liegt beispielsweise aus der Ansteuerung des Unwucht-Elektroantriebsmotors 38 oder bereitgestellt durch einen Drehzahlsensor im Allgemeinen Information über die momentane Drehzahl der Unwuchtmasse 36 bzw. des Unwucht-Elektroantriebsmotors 38 vor. Erreicht die ausgehend von der Betriebsdrehzahl gesenkte Drehzahl der Unwuchtmasse 36 die Übergangsdrehzahl, die beispielsweise der für die Unwucht-Bremsphase vorgegebenen Soll-Drehzahl im Bereich von Null entsprechen kann, oder ist seit Beginn der Unwucht-Bremsphase eine ausreichend lange Zeitdauer vergangen, welche sicherstellt, dass die Unwuchtmasse 36 in einer der Ruhelage nicht entsprechenden Auslenklage zur Ruhe gekommen ist, geht ein beispielsweise den Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 und eine zugeordnete Ansteuereinheit umfassendes Unwuchtantriebssystem 40 in eine Unwucht-Rückführphase über, um ein Rückschwingen und Auspendeln der Unwuchtmasse 36 zu vermeiden. Würde in einem derartigen Zustand bei zunächst in einer Auslenklage gehaltener Unwuchtmasse 36 der Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 vollständig deaktiviert, also stromlos geschaltet werden, würde die Unwuchtmasse eine Pendelbewegung um die Unwuchtdrehachse U ausführen, also sich nicht mehr über einen oberen Totpunkt der Kreisbewegung hinweg bewegen. Diese Pendelbewegung würde mit abnehmender Amplitude andauern, bis die Unwuchtmasse 36 die in Fig. 2 unten dargestellte Positionierung einnimmt, in welcher der Massenschwerpunkt M der Unwuchtmasse 36 in Richtung einer Vertikallinie V, also in Schwerkraftrichtung, direkt, also vertikal unter der Unwuchtdrehachse U positioniert ist. In dieser der Ruhelage der Unwuchtmasse 36 entsprechenden Positionierung ist bzw. verbleibt die Unwuchtmasse 36 auch bei deaktivierter Unwuchtanordnung 32 bzw. deaktiviertem Unwuchtantriebssystem 40.
  • Um diese zu spürbaren Schwingungen an der Bodenbearbeitungsmaschine 10 führende Auspendelbewegung der Unwuchtmasse 36 zu vermeiden, wird der Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 beim Übergang in die Unwucht-Rückführphase derart bestromt, dass dieser ein definiertes Haltedrehmoment erzeugt. Das Haltedrehmoment ist grundsätzlich kleiner als das in der Unwucht-Bremsphase erzeugte bzw. erzeugbare maximale Bremsdrehmoment und ist beispielsweise derart festgelegt, dass grundsätzlich bei durch den Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 erzeugtem Haltedrehmoment die Unwuchtmasse 36 in der aus der Ruhelage ausgelenkten Auslenklage positioniert bleibt bzw. gehalten werden kann. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass als Haltedrehmoment ein Drehmoment erzeugt wird, welches so groß ist, dass auch dann, wenn die Auslenklage einen Referenz-Auslenkwinkel bezüglich der Ruhelage von 90° aufweist, die Unwuchtmasse 26 sich nicht in Richtung zur Ruhelage bewegen wird. In dieser Auslenklage ist die Unwuchtmasse 36 derart positioniert, dass der Massenschwerpunkt M derselben auf einer die Unwuchtdrehachse U schneidenden Horizontallinie H liegt. Dies ist ein Zustand, in welchem aufgrund eines maximalen effektiven Hebels E zwischen der Unwuchtdrehachse U und dem Massenschwerpunkt M im Schwerkraftfeld die Unwuchtmasse 36 ein maximales und dem Haltedrehmoment entgegenwirkendes bzw. entsprechendes Drehmoment generiert.
  • Erzeugt der Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 am Beginn der Unwucht-Rückführphase ein derartiges Haltedrehmoment, wird zunächst die Unwuchtmasse in der Auslenklage verbleiben. Ausgehend von diesem Zustand wird in der Unwucht-Rückführphase dann das vom Unwucht-Antriebselektromotor 38 generierte Drehmoment, ausgehend vom Haltedrehmoment, allmählich gesenkt. Dies erfolgt durch Senken des durch den Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 geleiteten elektrischen Stroms. Aufgrund des beispielsweise linear gesenkten Drehmoments bzw. Stroms wird die Unwuchtmasse 36 sich, ausgehend von der zunächst eingenommenen Auslenklage, allmählich nach unten in Richtung zur Ruhelage bewegen und diese dann, wenn das vom Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 erzeugte Drehmoment auf einen Wert von Null gesenkt worden ist, in der Ruhelage sein.
  • Beim Absenken des vom Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 bereitgestellten Drehmoments von dem Haltedrehmoment auf einen Wert von Null wird die Unwuchtmasse 36 ohne Pendelbewegung allmählich und im Wesentlichen kontinuierlich in die Ruhelage zurückgeführt, so dass im Wesentlichen kein Überschwingen bzw. kein Bewegen über die Ruhelage hinaus stattfindet. Die Unwuchtmasse 36 wird also ohne an der Bodenbearbeitungsmaschine 10 wahrnehmbare Pendelbewegung in die Ruhelage zurückgeführt. Ist dieser Zustand erreicht, wird der Betrieb des Unwuchtantriebssystems 40 eingestellt bzw. der Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 nicht mehr mit einer Spannung beaufschlagt, so dass dieser stromlos ist und kein auf die Unwuchtmasse 36 einwirkendes Drehmoment erzeugt. Die Unwuchtmasse 36 wird schwerkraftbedingt in ihrer Ruhelage verbleiben, in welcher diese bzw. deren Massenschwerpunkt M die Lage minimaler potentieller Energie einnimmt.
  • Von besonderem Vorteil ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Bodenbearbeitungswalze 14 bzw. 24, dass das Überführen einer Unwuchtmasse 36 in eine Ruhelage unabhängig davon erfolgen kann, ob die Bodenbearbeitungsmaschine 10 auf einem im Schwerkraftfeld horizontal orientierten Boden oder auf einem geneigten Boden steht. Die Unwuchtmasse 36 wird in der Ruhelage und bei deaktiviertem Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 immer den Zustand geringster potentieller Energie einnehmen, in welchem deren Massenschwerpunkt M vertikal, also in Schwerkraftrichtung unter der Unwuchtdrehachse U positioniert ist. Es ist keine Sensorik erforderlich, um Information über die Neigung des Bodens, auf welchem die Bodenbearbeitungsmaschine 10 sich befindet, bereitzustellen.
  • Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass bei einer erfindungsgemäß aufgebauten Bodenbearbeitungswalze 14, 24 bzw. einem Verfahren zum Betreiben derselben das durch den Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 zu erzeugende Haltedrehmoment beispielsweise auch kleiner sein kann, als das zum Halten einer Unwuchtmasse 36 in dem in Fig. 2 veranschaulichten Zustand mit maximalem durch diese generiertem Drehmoment erforderliche Haltedrehmoment. Dadurch kann die Zeitdauer der Unwucht-Rückführphase verkürzt werden. Grundsätzlich kann die Zeitdauer der Unwucht-Rückführphase auch dadurch verkürzt werden, dass, beispielsweise abweichend von einem linearen Senken des Drehmoments, ausgehend vom Haltedrehmoment, zunächst am Beginn der Unwucht-Rückführphase das Drehmoment bzw. der durch den Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 geleitete Strom schneller gesenkt wird, als am Ende der Unwucht-Rückführphase. Grundsätzlich kann es in der Unwucht-Rückführphase auch Phasen geben, in welchen vorübergehend das vom Unwucht-Elektroantriebsmotor 38 bereitgestellte Drehmoment auf Null bzw. einen Wert im Bereich von Null gesenkt wird, um auf diese Art und Weise vorübergehend eine schnellere Annäherung der Unwuchtmasse 36 an die Ruhelage zu erreichen.
  • Weiter ist darauf hinzuweisen, dass das Haltedrehmoment am Beginn der Unwucht-Rückführphase in der derjenigen Richtung um die Unwuchtdrehachse U erzeugt wird, welche sicherstellt, dass die Unwuchtmasse 36 nicht in die Ruhelage zurückfällt bzw. in Richtung zur Ruhelage beschleunigt wird. Bei Positionierung der Unwuchtmasse 36 in der in Fig. 2 dargestellten Auslenklage wird daher das Haltedrehmoment im Uhrzeigersinn erzeugt. Wäre die Unwuchtmasse 36 in Fig. 2 rechts von der Unwuchtdrehachse U positioniert, würde das Haltedrehmoment im Gegenuhrzeigersinn erzeugt werden.
  • Abschließend ist weiter darauf hinzuweisen, dass die Prinzipien der vorliegenden Erfindung nicht nur bei einer zur Erzeugung einer Vibrationsbewegung vorgesehenen Unwuchtanordnung Anwendung finden können, sondern beispielsweise auch bei einer Unwuchtanordnung, bei welcher beispielsweise zwei Unwuchtmassen mit zur Walzendrehachse versetzter und paralleler Unwuchtdrehachse beispielsweise einander bezüglich der Walzendrehachse diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Auch bei derartigen zur Walzendrehachse exzentrischen Unwuchtdrehachsen werden bei nicht aktiviertem Unwucht-Elektroantriebsmotor bzw. nicht aktivierten Unwucht-Elektroantriebsmotoren die Unwuchtmassen sich im Zustand minimaler potentieller Energie positionieren. Auch bei derartigen Anordnungen kann zum Vermeiden einer Auspendelbewegung der Unwuchtmassen in der vorangehend beschriebenen Art und Weise vorgegangen werden.

Claims (14)

  1. Bodenbearbeitungswalze für eine Bodenbearbeitungsmaschine, insbesondere Bodenverdichter, umfassend einen in Richtung einer Walzendrehachse (D1, D2) langgestreckten, einen Walzeninnenraum (16, 28) umgebenden Walzenmantel (18, 26) und eine wenigstens teilweise in dem Walzeninnenraum (16, 28) angeordnete Unwuchtanordnung (32, 34), wobei die Unwuchtanordnung (32, 34) wenigstens eine um eine Unwuchtdrehachse (U) drehbare Unwuchtmasse (36) mit zur Unwuchtdrehachse (U) exzentrischem Massenschwerpunkt (M) und ein Unwuchtantriebssystem (40) mit wenigstens einem Unwucht-Elektroantriebsmotor (38) zum Antreiben der wenigstens einen Unwuchtmasse (36) zur Drehung um die Unwuchtdrehachse (U) umfasst, wobei bei deaktivierter Unwuchtanordnung (32, 34) die wenigstens eine Unwuchtmasse (36) im Wesentlichen in einer Ruhelage ist, wobei in der Ruhelage der Massenschwerpunkt (M) der wenigstens einen Unwuchtmasse (36) in einer Vertikalrichtung im Wesentlichen vertikal unter der Unwuchtdrehachse (U) positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Unwuchtantriebssystem (40) dazu ausgebildet ist, bei Deaktivierung der Unwuchtanordnung (32, 34) in einer Unwucht-Rückführphase den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor (38) derart zu betreiben, dass die wenigstens eine Unwuchtmasse (36) aus einer Auslenklage in die Ruhelage bewegt wird, wobei in der Auslenklage der Massenschwerpunkt (M) der wenigstens einen Unwuchtmasse (36) mit einem Auslenkwinkel aus der Ruhelage ausgelenkt ist.
  2. Bodenbearbeitungswalze nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Unwuchtantriebssystem (40) dazu ausgebildet ist, bei Deaktivierung der Unwuchtanordnung (32, 34) den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor (38) zum Erzeugen eines Haltedrehmoments zu betreiben.
  3. Bodenbearbeitungswalze nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Unwuchtantriebssystem (40) dazu ausgebildet ist, zum Erzeugen des Haltedrehmoments einen Haltestrom durch den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor (38) zu leiten.
  4. Bodenbearbeitungswalze nach einem der Ansprüche 1-3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Unwuchtantriebssystem (40) dazu ausgebildet ist, in einer der Unwucht-Rückführphase vorangehenden Unwucht-Bremsphase den Unwucht-Elektroantriebsmotor (38) zum Erzeugen eines Bremsdrehmoments zum Senken einer Drehzahl der wenigstens einen Unwuchtmasse (36), ausgehend von einer Betriebsdrehzahl, zu betreiben.
  5. Bodenbearbeitungswalze nach Anspruch 4, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsdrehmoment größer ist als das Haltedrehmoment.
  6. Bodenbearbeitungswalze nach Anspruch 4 oder 5, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Unwuchtantriebssystem (40) dazu ausgebildet ist, bei Erreichen einer Übergangsdrehzahl oder/und dann, wenn seit Beginn der Unwucht-Bremsphase eine vorbestimmte Bremszeitdauer vergangen ist, den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor (38) zum Erzeugen des Haltedrehmoments zu betreiben.
  7. Bodenbearbeitungswalze nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das die Übergangsdrehzahl bei Null liegt.
  8. Bodenbearbeitungswalze nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3-7, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Haltedrehmoment einem durch die wenigstens eine Unwuchtmasse bei Positionierung der wenigstens einen Unwuchtmasse bei einem Referenz-Auslenkwinkel generierten Drehmoment entspricht.
  9. Bodenbearbeitungswalze nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Referenz-Auslenkwinkel im Bereich von 90° bezüglich der Ruhelage liegt.
  10. Bodenbearbeitungswalze nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3-9, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Unwuchtantriebssystem (40) dazu ausgebildet ist, bei in der Auslenklage positionierter wenigstens einer Unwuchtmasse (36) den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor (38) zum Senken des durch den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor (38) erzeugten Drehmoments, ausgehend von dem Haltedrehmoment, zum Bewegen der wenigstens einen Unwuchtmasse (36) aus der Auslenklage in die Ruhelage zu betreiben.
  11. Bodenbearbeitungswalze nach Anspruch 3 und Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Unwuchtantriebssystem (40) dazu ausgebildet ist, zum Senken des durch den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor (38) erzeugten Drehmoments den durch den Unwucht-Elektroantriebsmotor (38) geleiteten Strom, ausgehend von dem Haltestrom, zu senken.
  12. Bodenbearbeitungswalze nach einem der Ansprüche 1-11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Unwuchtdrehachse (U) wenigstens einer Unwuchtmasse, vorzugsweise jeder Unwuchtmasse, der Walzendrehachse (D1, D2) entspricht, oder/und dass die Unwuchtdrehachse (U) wenigstens einer Unwuchtmasse (36), vorzugsweise jeder Unwuchtmasse, zur Walzendrehachse (D1, D2) versetzt und parallel angeordnet ist.
  13. Bodenbearbeitungsmaschine, vorzugsweise Bodenverdichter, umfassend wenigstens eine Bodenbearbeitungswalze (14, 24) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  14. Verfahren zum Betreiben einer Bodenbearbeitungswalze (14, 24) nach einem der Ansprüche 1-12, vorzugsweise in einer Bodenbearbeitungsmaschine (10) nach Anspruch 13, umfassend die Maßnahmen:
    a) bei Deaktivierung der Unwuchtanordnung (32, 34), Senken der Drehzahl der wenigstens einen Unwuchtmasse (36) in einer Unwucht-Bremsphase, ausgehend von einer Betriebsdrehzahl,
    b) in einer auf die Unwucht-Bremsphase folgenden Unwucht-Rückführphase, Erzeugen eines Haltedrehmoments durch den wenigstens einen Unwucht-Elektroantriebsmotor (38) und Verringern des durch den Unwucht-Elektroantriebsmotor (38) erzeugten Drehmoments, ausgehend von dem Haltedrehmoment, zum Bewegen der wenigstens einen Unwuchtmasse (36) in die Ruhelage.
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