EP4275802B1 - Mobiles bodenverdichtungssystem mit arbeitsmaschine mit elektrisch angetriebenem plattenverdichter - Google Patents

Mobiles bodenverdichtungssystem mit arbeitsmaschine mit elektrisch angetriebenem plattenverdichter

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EP4275802B1
EP4275802B1 EP23171016.1A EP23171016A EP4275802B1 EP 4275802 B1 EP4275802 B1 EP 4275802B1 EP 23171016 A EP23171016 A EP 23171016A EP 4275802 B1 EP4275802 B1 EP 4275802B1
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EP
European Patent Office
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unbalance
working machine
compaction system
attachment
electrical energy
Prior art date
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Application number
EP23171016.1A
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English (en)
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EP4275802A1 (de
Inventor
Tom Geiger
Thomas Schweinsberg
Michael Steffen
Walter Unverdorben
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.)
Weidemann GmbH
Original Assignee
Weidemann GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4275802A1 publication Critical patent/EP4275802A1/de
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Publication of EP4275802B1 publication Critical patent/EP4275802B1/de
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    • 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
    • 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
    • B06B1/166—Where the phase-angle of masses mounted on counter-rotating shafts can be varied, e.g. variation of the vibration phase
    • 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
    • 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/3604—Devices to connect tools to arms, booms or the like
    • E02F3/3609—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat
    • E02F3/3654—Devices to connect tools to arms, booms or the like of the quick acting type, e.g. controlled from the operator seat with energy coupler, e.g. coupler for hydraulic or electric lines, to provide energy to drive(s) mounted on the tool
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2058—Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2095—Control of electric, electro-mechanical or mechanical equipment not otherwise provided for, e.g. ventilators, electro-driven fans

Definitions

  • the invention relates to a mobile soil compaction system according to claim 1, in particular a soil compaction system with a mobile working machine and an attachment tool for soil compaction.
  • Soil compaction devices such as vibratory plates or shaker plates are well known and are typically driven by combustion engines in construction sites to provide high performance independently of a power source from a power grid or a generator.
  • Mobile work machines are also known and can be used, for example, as wheel loaders, telescopic handlers, or excavators.
  • Such work machines have a vehicle frame and a chassis that supports the frame for moving it. They also have a drive system, such as a hydraulic drive, which can serve both as a drive for travel and as a drive for working.
  • soil compaction devices for such machinery, enabling the machinery to also be used for soil compaction.
  • These soil compaction devices are also known as attachment or plate compactors and are generally hydraulically operated.
  • a hydraulic motor is provided on the attachment compactor, which serves as the implement.
  • This motor is supplied by the machinery's hydraulic system and drives an unbalanced exciter belonging to the attachment compactor.
  • the resulting centrifugal or vibrational forces are transmitted to a soil contact plate, which compacts the soil to be compacted. By moving the machinery, the soil can thus be compacted over a larger area.
  • Hydraulically driven compactors have poor efficiency and controllability.
  • the frequent connecting and disconnecting of the hydraulic drive poses a risk of hydraulic oil leakage and environmental damage.
  • a known excavator is equipped with a detachably attached compactor attachment.
  • the compactor attachment is hydraulically driven.
  • Sensors or signaling devices of the compactor attachment can be connected via Electrical connecting cables are connected to the excavator's on-board electrical system.
  • the invention is based on the objective of providing an attachment tool and a soil compaction system utilizing the attachment tool, with which the disadvantages of the prior art can be overcome.
  • a mobile soil compaction system according to claim 1, comprising a mobile work machine with an attachment tool for mounting on the work machine.
  • Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
  • a tool attachment for mounting on a working machine comprising a ground contact plate for compacting soil, an unbalance exciter that applies unbalance forces to the ground contact plate, an electric drive for powering the unbalance exciter, a mechanical coupling device for connecting the tool attachment to the working machine, and an electrical power interface for connecting to an electrical power supply.
  • the attachment is essentially a soil compaction device, such as a plate compactor.
  • the attachment is electrically driven by an electric drive, in particular an electric motor.
  • the machine used is not part of the attachment and therefore not the subject of claim 1.
  • the electric motor drives the unbalance exciter.
  • the electric motor can drive the unbalance exciter directly, such that the motor shaft of the electric motor is directly coupled to an unbalance shaft of the unbalance exciter.
  • the motor shaft and the unbalance shaft can be a single component.
  • the electric motor it is also possible for the electric motor to drive the unbalance exciter indirectly, e.g., via a belt drive or a gearbox.
  • the unbalance exciter can have at least one unbalance shaft, which is driven by the electric drive.
  • two unbalance shafts arranged parallel to each other can be provided, which can be driven in opposite directions.
  • the unbalance exciter can have at least two exciter units which together form the unbalance exciter and, in particular, through their interaction enable the compaction effect described above, but also the compensation of forces in the horizontal direction.
  • Each excitation unit can have an unbalanced shaft that can be driven directly by an electric motor. This means that each excitation unit can have its own electric motor. By appropriately controlling or synchronizing the electric motors, the desired compression effect in the vertical direction can be achieved, especially with opposing directions of rotation.
  • the electric motor and the unbalance shaft can form a single unit, in that the unbalance shaft and the motor shaft coincide.
  • the unbalance mass provided on the unbalance shaft can thus be located directly on the motor shaft.
  • the unbalance mass can be located at one end of the motor shaft or at both ends. In the latter case, the actual electric motor, with its rotor and stator, is positioned between the two unbalance masses at its shaft ends.
  • the motor shaft When integrating a motor shaft and an unbalanced shaft, the motor shaft itself may also be asymmetrically constructed, resulting in an imbalance effect.
  • two excitation units can be arranged in the direction of travel of the machine.
  • the unbalanced shafts of the excitation units can The two shafts rotate in opposite directions, so that the centrifugal or unbalanced forces in or against the direction of travel cancel each other out. Instead, there is only one direction of action in the vertical direction, i.e., upwards or downwards. It has been found that no mechanical coupling or electronic control is required to achieve synchronization of the two unbalanced shafts. Rather, synchronization occurs automatically through self-synchronization.
  • the imbalance agent can also have more than two agent units in order to achieve higher performance.
  • the unbalance exciter and its excitation units can all be provided and installed on the attachment. In this case, only a power supply from the machine to the attachment is necessary (especially direct current). Special converters to provide a suitable current for the electric motors of the excitation units are not required on the machine.
  • the converters and control units can all be located on the attachment, particularly on its upper mass (explained below) to protect against vibrations on the lower mass.
  • the electrical power supply for the electric drive can be provided externally, in particular by the working machine via the electrical power interface, as will be explained below.
  • a signal interface may be provided for transmitting control data between an external operating device and the electric drive.
  • "External” in this context means that the operating device is physically separate from the attachment.
  • Signal transmission between the operating device and the electric drive can be wired or wireless, e.g., via radio or Bluetooth.
  • the control data can switch the electric drive, and thus the unbalance exciter, on or off. Furthermore, the control data can also... Allows adjustment or change of the speed or frequency of the electric drive and the unbalance exciter.
  • the attachment tool can have an upper mass to which at least one component of the mechanical coupling device can be arranged, wherein the unbalanced exciter and the ground contact plate form a lower mass, and the lower mass can be movable relative to the upper mass.
  • a vibration decoupling device can be arranged between the lower mass and the upper mass.
  • a mobile soil compaction system comprising a mobile working machine and an attachment tool of the type described above, wherein the working machine has a vehicle frame, a chassis supporting the vehicle frame for moving to the vehicle frame, a drive motor for driving the chassis, an electrical energy storage device, and a tool holding device held on the vehicle frame, wherein the attachment tool is detachably held on the tool holding device, and wherein the electric drive of the attachment tool is supplied with electrical energy by the electrical energy storage device.
  • the mobile work machine can be, in particular, a wheel loader, a telescopic handler, an excavator, or similar equipment. Articulated loaders are also suitable as loading vehicles.
  • the drive motor can be an internal combustion engine or an electric motor.
  • the chassis can have wheels, which are arranged particularly on two or more axles. At least one wheel can be driven to make the machine mobile. Likewise, an entire axle or several axles can be driven. It is also possible for the chassis to have a chain drive, which is powered by the drive motor.
  • the electrical energy storage device can be supported by the vehicle frame.
  • it can be a battery located in the rear part of the vehicle frame, opposite the tool holder with respect to the vehicle's longitudinal axis, thus forming a stabilizing counterweight to the tool holder and the attached tool.
  • the tool holding device can be designed for the detachable coupling of the mechanical coupling device of the attachment tool, and thus for the detachable coupling of the attachment tool to the machine.
  • the detachable coupling process makes it possible to equip the machine with various tools, of which the soil compaction attachment according to the invention is merely one alternative.
  • a detachable electrical power interface may be provided for the releasable connection of the attachment's electric drive to the electrical energy storage system of the machine. Accordingly, the power interface may include components present on the attachment as well as components present on the machine.
  • the attachment and the machine can be moved completely independently of each other, as the respective components remain attached to the attachment and the machine. Only when connected is the power interface closed, enabling the desired power transmission.
  • the power interface is provided in the area of the tool holding device or in the vicinity of the tool holding device, in order to be able to establish the electrical connection when the attachment tool is coupled.
  • the drive motor of the machine is an electric motor, which is supplied with electrical energy by the machine's electrical energy storage system. In this case, a complete electrical supply for the machine and the attachment is possible.
  • An operating device may be provided for specifying parameters for the electric drive and thus for the device driven by the electric drive.
  • the vibratory exciter is operated by an operator.
  • the operator has the option of switching the vibratory exciter on and off as desired, or changing the vibration parameters of the vibratory exciter, in particular the rotational frequency of the electric drive, via a suitably designed operating device, for example with levers, buttons and indicators or a touch-sensitive display.
  • the control unit can be located in a driver's cab mounted on the vehicle frame. This makes it very convenient for the operator, who is in the cab and driving the machine, to directly control the unbalance exciter on the attachment.
  • Signal transmission can be wired or wireless (e.g., via radio, such as Bluetooth).
  • a control unit may be provided to control the electric drive and thus the unbalance exciter, whereby the control unit can be controlled by the operating device.
  • the control unit can accordingly be arranged on the machine or on the attachment. It serves to receive control commands from the operating device and to control the electric drive or electric motor at the unbalance exciter in a machine-compatible manner.
  • the attachment tool can be pushed and moved over the soil to be compacted by the working machine.
  • the attachment tool is connected to the working machine via a detachable interface, which may include an electrical power interface and/or a signal interface.
  • the electrical energy storage device in the machine can include overcurrent and short-circuit protection.
  • a control device e.g., in the form of a control unit, can be provided on the tool and/or machine side.
  • the electrically driven mobile soil compaction system allows for significant energy savings compared to conventional systems, especially compared to systems with hydraulically driven vibratory vibrators. Furthermore, the electric drive of the vibratory vibrator enables improved performance. Controllability and simpler and cleaner connections where no pollutants (hydraulic oil) can escape through leakage.
  • the mobile soil compaction system comprises a mobile working machine 1 and an attachment tool 2 carried by the working machine 1.
  • the work machine 1 could be, for example, a wheel loader (as in Fig. 1
  • the wheel loader could be a telescopic handler or an excavator. It may have a steerable axle. It could also be an articulated loader.
  • the excavator could be wheeled or tracked.
  • the work machine 1 has a vehicle frame 3, which is supported by a chassis 4.
  • the chassis 4 has two wheel axles 5, each carrying wheels 6, at least one of which is driven to move the chassis 4 and thus the work machine 1.
  • the off-road capability of the work machine 1 is increased by driving several wheels 6 or, if necessary, all wheels 6.
  • a driver's cab 7 is built on the vehicle frame 3, which protectively encloses a driver's seat 8.
  • a drive motor (not shown) is provided for powering the working machine 1 and is arranged in the vehicle frame 3.
  • the drive motor can be an internal combustion engine or an electric motor.
  • the vehicle frame 3 also supports an electrical energy storage device 10, e.g., a battery or accumulator.
  • a protective device 11 is provided to protect the electrical energy storage device against overcurrent and short circuits.
  • the energy storage device 10 can supply electrical energy to the attachment 2, which will be described in detail later.
  • the electrical energy storage device 10 can provide energy for the drive motor of the machine 1 if it is an electric motor.
  • a lifting device 12 is provided in the front area of the machine 1 in a known manner.
  • the lifting device 12 can be configured in various ways and has a tool holding device 13 at its front end.
  • the lifting device 12 can include hydraulic cylinders, electric or pneumatic actuators, linear drives, struts, and joints to achieve the desired mobility of the lifting device 12 so that a tool attached to the tool holding device 13 can be moved and guided in the manner intended for operation.
  • the tool holder 13 holds the attachment tool 2.
  • the attachment tool 2 has a mechanical interface 14 serving as a mechanical coupling device, which can be coupled to the tool holder 13.
  • the attachment tool 2 is an electrically driven plate compactor for soil compaction.
  • the attachment tool 2 has an upper mass 15 and a lower mass 16.
  • the lower mass 16 is held movable relative to the upper mass 15 and is connected to the upper mass 15 by vibration decoupling elements 17, e.g., rubber buffers.
  • an unbalance exciter 18 with two counter-rotating unbalance shafts is arranged on the base 16.
  • the unbalance exciter is mounted on a ground contact plate 19, which also belongs to the base 16.
  • vibration forces are generated by the centrifugal forces of the unbalance shafts in a known manner. These vibration forces can be transmitted into the ground contact plate 19 and thus into the soil to be compacted.
  • At least one electric motor (not shown) is provided to drive the unbalance exciter 18, in particular to drive the counter-rotating unbalance shafts. It is also possible to drive both unbalance shafts 18 separately by their own electric motors. Furthermore, an unbalance exciter 18 can be used with only one unbalance shaft or with more than two. For example, in a large plate compactor, it is possible to arrange and operate four unbalance shafts in parallel.
  • the electric motor for the unbalance exciter 18 can be mounted directly on the unbalance shafts or drive them directly. Alternatively, the electric motor can be mounted on the upper mass 15 and its torque transmitted to the unbalance exciter 18 via a belt drive.
  • the upper mass 15 is coupled to the mechanical interface 14 via a swing arm or boom 14a, so that the attachment tool 2 is attached to the tool holding device 13 at its upper mass 15.
  • An electrical line 20 is provided for transmitting electrical current from the electrical energy storage device 10 of the machine 1 to the electric motor in the attachment 2.
  • the electrical line 20 can be disconnected at an electrical power interface 21. This makes it possible to detach the attachment 2 from the machine 1 not only mechanically by disconnecting the mechanical interface 14 from the tool holder 13, but also electrically by disconnecting the electrical power interface 21.
  • a signal line 22 can be provided for transmitting control commands to the attachment tool 2, in particular to its electric motor, as well as for providing feedback of signals from the attachment tool 2, e.g. from the unbalance exciter 18.
  • corresponding sensors or transducers can be provided on the attachment tool 2.
  • the signal line 22 can be routed to an operating unit 23 located in the driver's cab 7, via which the operator can control the attachment 2, in particular the electric motor and the unbalance exciter 18 provided therein. Information about the attachment 2 can also be transmitted to the operator via the operating unit 23.
  • the signal line 22 can also be disconnectable to allow the attachment tool 2 to be detached.
  • the electrical power interface 21 can also be configured as a signal interface 24.
  • the electrical power interface 21 and the signal interface 24 can also be provided in a common physical unit and, for example, use the same housings (e.g., with plug and socket).
  • wired signal line 22 and the signal interface 24 it is also possible to provide a wireless connection, in particular a radio connection such as Bluetooth.
  • the corresponding control units or line connections can be provided on the upper mass 15 at a connection device 25.
  • a control unit 26 can be provided with which the commands from the operating device 23 can be converted or transmitted in a suitable manner for the drive motor of the working machine 1 or for the electric motor of the attachment tool 2.
  • the imbalance pathogen 18 can, for example, in two Fig. 2
  • the units 18a shown are constructed similarly to an external vibrator and can be used on the attachment tool 2.
  • the number of units 18a can be varied depending on the application or dimensions of the attachment tool 2.
  • FIGS. 2 and 3 show an example of a unit 18a (pathogen unit) of such an imbalance pathogen 18.
  • the unit 18a has a housing 30 which can be attached to the ground contact plate 19 by means of screw connections 31 in order to effectively use the vibrations generated by the unbalance exciter 18 for soil compaction through the ground contact plate 19.
  • an unbalanced shaft 32 is arranged inside the housing 30, which is rotatably mounted in the housing 30 by means of bearings 33.
  • An electric motor 34 is arranged between the two bearings 33.
  • the electric motor 34 has a rotor 35 and a stator 36.
  • the rotor 35 is in The stator 36 is suitably attached to the unbalance shaft 32, for example by press-fitting.
  • the unbalance shaft 32 also simultaneously serves as the motor shaft of the electric motor 34.
  • the stator 36 is pressed into the interior of the housing 30. In this way, the electric motor 34 with the unbalance shaft 32 can be installed inside the housing 30 in a very simple manner.
  • Partial unbalance masses 37 are arranged at each end of the unbalance shaft 32.
  • the total effect of the partial unbalance masses 37 can correspond to the unbalance effect of a single unbalance mass.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein mobiles Bodenverdichtungssystem gemäß Anspruch 1, insbesondere ein Bodenverdichtungssystem mit einer mobilen Arbeitsmaschine und einem Anbauwerkzeug zur Bodenverdichtung.
  • Bodenverdichtungsvorrichtungen wie z.B. Vibrationsplatten oder Rüttelplatten sind bekannt und werden im Baustellenbereich typischerweise von Verbrennungsmotoren angetrieben, um eine hohe Leistung unabhängig von einer Stromquelle eines Stromversorgungsnetzes bzw. von einem Generator bereitstellen zu können.
  • Auch mobile Arbeitsmaschinen sind bekannt und können z.B. als Radlader, Teleskoplader oder Bagger eingesetzt werden. Derartige Arbeitsmaschinen weisen einen Fahrzeugrahmen und ein den Fahrzeugrahmen tragendes Fahrwerk zum Verfahren des Fahrzeugrahmens auf. Zudem ist ein Antrieb, z.B. ein Hydraulikantrieb, vorgesehen, der einerseits als Fahrantrieb und andererseits als Arbeitsantrieb dienen kann.
  • Es ist bekannt, für derartige Arbeitsmaschinen Bodenverdichtungsvorrichtungen vorzusehen, mit denen die Arbeitsmaschinen auch zur Bodenverdichtung genutzt werden können. Derartige Bodenverdichtungsvorrichtungen werden auch als Anbau- oder Plattenverdichter bezeichnet und in der Regel hydraulisch betrieben. Zu diesem Zweck ist an dem als Anbauwerkzeug dienenden Anbauverdichter ein Hydraulikmotor vorgesehen, der durch das Hydrauliksystem der Arbeitsmaschine versorgt wird und einen zu dem Anbauverdichter gehörenden Unwuchterreger antreibt. Die dabei entstehenden Flieh- bzw. Vibrationskräfte werden in eine Bodenkontaktplatte eingeleitet, die den zu verdichtenden Boden verdichtet. Durch Verfahren der Arbeitsmaschine kann auf diese Weise der Boden über eine größere Fläche verdichtet werden.
  • Anbauverdichter mit hydraulischem Antrieb weisen einen schlechten Wirkungsgrad und eine schlechte Steuerbarkeit auf. Durch das An- und Abkoppeln des hydraulischen Antriebs besteht die Gefahr, dass Hydrauliköl austritt und die Umwelt schädigt.
  • Aus der EP 3 219 855 A1 ist ein Bagger mit einem lösbar daran gehaltenen Anbauverdichter bekannt. Der Anbauverdichter wird dabei hydraulisch angetrieben. Sensoreinrichtungen oder Signaleinrichtungen des Anbauverdichters können über elektrische Verbindungsleitungen mit dem Bordnetz des Baggers verbunden werden.
  • Andere, jedoch mit einem den Verdichter jeweils tragenden Fahrwerk fest gekoppelte und daher nicht ohne großen Montageaufwand lösbare Anbauverdichter sind in US 3 181 442 A , DE 18 43 591 U sowie GB 933 021 A beschrieben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anbauwerkzeug und ein das Anbauwerkzeug nutzendes Bodenverdichtungssystem anzugeben, mit dem die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein mobiles Bodenverdichtungssystem gemäß Anspruch 1, mit einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Anbauwerkzeug zum Befestigen an der Arbeitsmaschine. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Es wird ein Anbauwerkzeug zum Befestigen an einer Arbeitsmaschine angegeben, mit einer Bodenkontaktplatte zum Verdichten eines Bodens, mit einem die Bodenkontaktplatte mit Unwuchtkräften beaufschlagenden Unwuchterreger, mit einem Elektroantrieb zum Antreiben des Unwuchterregers, mit einer mechanischen Kopplungsvorrichtung zum Ankoppeln des Anbauwerkzeugs an die Arbeitsmaschine, und mit einer elektrischen Leistungsschnittstelle zum Ankoppeln an eine elektrische Energieversorgung.
  • Bei dem Anbauwerkzeug handelt es sich prinzipiell um eine Bodenverdichtungsvorrichtung, wie z.B. einen Plattenverdichter. Das Anbauwerkzeug wird durch einen Elektroantrieb, insbesondere durch einen Elektromotor, elektrisch angetrieben. Die Arbeitsmaschine ist hierbei nicht Teil des Arbeitswerkzeugs und dementsprechend nicht Gegenstand von Anspruch 1.
  • Insbesondere treibt der Elektromotor den Unwuchterreger an. Dazu kann der Elektromotor bei einer Variante den Unwuchterreger direkt antreiben, derart, dass die Motorwelle des Elektromotors unmittelbar mit einer Unwuchtwelle des Unwuchterregers gekoppelt ist. Bei einer Weiterentwicklung dieser Variante können die Motorwelle und die Unwuchtwelle ein gemeinsames Bauteil sein. Alternativ ist es auch möglich, dass der Elektromotor den Unwuchterreger mittelbar antreibt, z.B. über einen Riementrieb oder ein Getriebe.
  • Der Unwuchterreger kann wenigstens eine Unwuchtwelle aufweisen, die von dem Elektroantrieb drehend angetrieben wird. Dabei können auch zwei parallel zueinander angeordnete Unwuchtwellen vorgesehen sein, die insbesondere gegenläufig drehbar angetrieben sein können. Bei einem derartigen Aufbau ist es möglich, dass sich die Horizontalkomponenten der durch die Rotation der Unwuchtwellen bewirkten Fliehkräfte aufheben, während sich die Vertikalkraftkomponenten addieren. Auf diese Weise kann ein resultierender Kraftvektor in Vertikalrichtung erzeugt werden, der eine starke Verdichtungswirkung über die Bodenkontaktplatte erlaubt, während in Horizontalrichtung keine oder nur geringe Kräfte wirken, die von dem Anbauwerkzeug und - bei entsprechender Ankopplung an die Arbeitsmaschine - von der Arbeitsmaschine aufgenommen werden müssen.
  • Bei einer Variante kann der Unwuchterreger wenigstens zwei Erregereinheiten aufweisen, die zusammen den Unwuchterreger bilden und insbesondere durch ihr Zusammenwirken die vorstehend beschriebene Verdichtungswirkung, aber auch die Kompensation der Kräfte in Horizontalrichtung ermöglichen.
  • Jede der Erregereinheiten kann eine Unwuchtwelle aufweisen, die direkt von einem Elektromotor angetrieben werden kann. Das bedeutet, dass jede der Erregereinheiten einen eigenen Elektromotor aufweisen kann. Durch entsprechende Ansteuerung der Elektromotoren bzw. Synchronisation der Elektromotoren kann - insbesondere bei gegenläufiger Drehrichtung - die gewünschte Verdichtungswirkung in Vertikalrichtung erzielt werden.
  • Der Elektromotor und die Unwuchtwelle können dabei eine Einheit bilden, dahingehend, dass die Unwuchtwelle und die Motorwelle zusammenfallen. Die an der Unwuchtwelle vorgesehen Unwuchtmasse kann somit direkt auf der Motorwelle angeordnet sein. So kann die Unwuchtmasse z.B. an einem Wellenende der Motorwelle oder auch an beiden Wellenenden der Motorwelle angeordnet sein. Im letzteren Fall ist somit der eigentliche Elektromotor mit Rotor und Stator zwischen den beiden Unwuchtmassen an seinen Wellenenden angeordnet.
  • Bei einer Integration von Motorwelle und Unwuchtwelle kann auch die Motorwelle selbst unsymmetrisch aufgebaut sein, so dass sich daraus eine Unwuchtwirkung ergibt.
  • Bei einer Ausführungsform können zwei Erregereinheiten in Fahrtrichtung der Arbeitsmaschine angeordnet sein. Die Unwuchtwellen der Erregereinheiten können gegenläufig laufen, so dass sich die Zentrifugal- bzw. Unwuchtkräfte in bzw. gegen die Fahrtrichtung aufheben. Stattdessen ergibt sich nur eine Wirkrichtung in Vertikalrichtung, also nach oben oder unten. Es hat sich herausgestellt, dass dabei keine mechanische Kopplung bzw. elektronische Steuerung zum Erreichen einer Synchronisation der beiden Unwuchtwellen erforderlich ist. Die Synchronisation ergibt sich vielmehr automatisch durch Selbstsynchronisation.
  • Anstelle oder ergänzend zu einer Synchronisation ist auch eine gezielte Phasenverschiebung der Drehstellungen der beiden Unwuchtwellen möglich, so dass sich Kräfte in oder entgegen der Fahrtrichtung ergeben bzw. die resultierenden Fliehkräfte eine Horizontalkomponente erhalten.
  • Der Unwuchterreger kann auch mehr als zwei Erregereinheiten aufweisen, um eine höhere Leistungsfähigkeit zu erreichen.
  • Der Unwuchterreger bzw. seine Erregereinheiten können sämtlich auf dem Anbauwerkzeug vorgesehen und installiert sein. Es ist dann lediglich eine Stromzuführung von der Arbeitsmaschine zum Anbauwerkzeug notwendig (insbesondere Gleichstrom). Spezielle Umformer zum Bereitstellen eines geeigneten Stroms für die Elektromotoren der Erregereinheiten sind an der Arbeitsmaschine nicht erforderlich. Die Umformer bzw. Steuergeräte können sämtlich auf dem Anbauwerkzeug, insbesondere auf dessen Obermasse (wird unten noch erläutert) zum Schutz vor Schwingungen an der Untermasse angeordnet sein.
  • Die elektrische Energieversorgung des Elektroantriebs kann von extern erfolgen, insbesondere von der Arbeitsmaschine über die elektrische Leistungsschnittstelle, wie nachfolgend noch erläutert wird.
  • Es kann eine Signalschnittstelle vorgesehen sein, zum Übertragen von Steuerdaten zwischen einer externen Bedieneinrichtung und dem Elektroantrieb. Dabei bedeutet "extern", dass die Bedieneinrichtung räumlich getrennt von dem Anbauwerkzeug vorgesehen ist. Die Signalübertragung zwischen der Bedieneinrichtung und dem Elektroantrieb kann dabei kabelgebunden oder kabellos, z.B. per Funk bzw. Bluetooth, erfolgen.
  • Die Steuerdaten können das Ein- oder Ausschalten des Elektroantriebs und damit des Unwuchterregers bewirken. Zudem können die Steuerdaten auch eine Einstellung bzw. Veränderung der Drehzahl bzw. Frequenz des Elektroantriebs und des Unwuchterregers ermöglichen.
  • Ebenso ist es auch möglich, das Ein- bzw. Ausschalten des Elektroantriebs direkt über die Leistungsschnittstelle zu bewirken, insbesondere durch Unterbrechen bzw. Trennen der von der elektrischen Energieversorgung bereitgestellten Stromversorgung.
  • Das Anbauwerkzeug kann eine Obermasse aufweisen, an der wenigstens eine Komponente der mechanischen Kopplungsvorrichtung angeordnet sein kann, wobei der Unwuchterreger mit der Bodenkontaktplatte eine Untermasse bilden und die Untermasse relativ zu der Obermasse beweglich sein kann. Dabei kann zwischen der Untermasse und der Obermasse eine Schwingungsentkopplungseinrichtung angeordnet sein. Dieses Prinzip einer Vibrationsplatte bzw. Rüttelplatte ist an sich bekannt und vielfach bewährt.
  • Es wird ein mobiles Bodenverdichtungssystem angegeben, mit einer mobilen Arbeitsmaschine und mit einem Anbauwerkzeug gemäß der vorstehend beschriebenen Art, wobei die Arbeitsmaschine aufweist einen Fahrzeugrahmen, ein den Fahrzeugrahmen tragendes Fahrwerk zum Verfahren zum Fahrzeugrahmens, einen Antriebsmotor zum Antreiben des Fahrwerks, einen elektrischen Energiespeicher, und eine an dem Fahrzeugrahmen gehaltene Werkzeughaltevorrichtung, wobei das Anbauwerkzeug an der Werkzeughaltevorrichtung lösbar gehalten ist, und wobei der Elektroantrieb des Anbauwerkzeugs durch den elektrischen Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt wird.
  • Bei der mobilen Arbeitsmaschine kann es sich insbesondere um einen Radlader, einen Teleskoplader, einen Bagger oder ähnliches handeln. Als Laderfahrzeuge eignen sich auch knickgelenkte Lader. Dabei kann der Antriebsmotor ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor sein.
  • Das Fahrwerk kann Räder aufweisen, die insbesondere an zwei oder mehr Radachsen angeordnet sind. Dabei kann wenigstens ein Rad antreibbar sein, um die Arbeitsmaschine verfahrbar zu machen. Ebenso können auch eine gesamte Radachse oder auch mehrere Radachsen antreibbar sein. Auch ist es möglich, dass das Fahrwerk einen Kettenantrieb aufweist, der entsprechend durch den Antriebsmotor angetrieben wird.
  • Der elektrische Energiespeicher kann von dem Fahrzeugrahmen getragen werden. Insbesondere kann es sich dabei um einen Akku handeln, der im hinteren Teil des Fahrzeugrahmens, bezüglich der Längsachse des Fahrzeugs gegenüberliegend zur Werkzeughaltevorrichtung angeordnet ist und auf diese Weise ein stabilisierendes Gegengewicht zu der Werkzeughaltevorrichtung und dem daran befestigten Anbauwerkzeug bilden.
  • Die Werkzeughaltevorrichtung kann ausgebildet sein zum lösbaren Ankoppeln der mechanischen Kopplungsvorrichtung des Anbauwerkzeugs und damit zum lösbaren Ankoppeln des Anbauwerkzeugs an die Arbeitsmaschine. Durch die Lösbarkeit des Kopplungsvorgangs ist es möglich, dass die Arbeitsmaschine mit verschiedenen Werkzeugen ausgestattet wird, von denen das erfindungsgemäße Anbauwerkzeug zur Bodenverdichtung lediglich eine Alternative darstellt.
  • Es kann eine trennbare elektrische Leistungsschnittstelle vorgesehen sein zum lösbaren Verbinden des Elektroantriebs des Anbauwerkzeugs mit dem elektrischen Energiespeicher der Arbeitsmaschine. Die Leistungsschnittstelle kann dementsprechend Komponenten aufweisen, die an dem Anbauwerkzeug vorhanden sind, sowie Komponenten, die an der Arbeitsmaschine vorhanden sind.
  • Bei einer Trennung der Leistungsschnittstelle können damit das Anbauwerkzeug und die Arbeitsmaschine vollständig unabhängig voneinander bewegt werden, indem die jeweiligen Komponenten an dem Anbauwerkzeug und der Arbeitsmaschine verbleiben. Nur im verbundenen Zustand ist die Leistungsschnittstelle geschlossen und ermöglicht die gewünschte Stromübertragung.
  • Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die Leistungsschnittstelle im Bereich der Werkzeughaltevorrichtung vorgesehen ist bzw. in der Nähe der Werkzeughaltevorrichtung, um bei einem Ankoppeln des Anbauwerkzeugs auch die elektrische Verbindung herstellen zu können.
  • Der Antriebsmotor der Arbeitsmaschine ist ein Elektromotor, wobei der Elektromotor durch den elektrischen Energiespeicher der Arbeitsmaschine mit elektrischer Energie versorgt wird. In diesem Fall ist eine vollständige elektrische Versorgung der Arbeitsmaschine und des Anbauwerkzeugs möglich.
  • Es kann eine Bedieneinrichtung vorgesehen sein, zum Vorgeben von Parametern für den Elektroantrieb und damit für den von dem Elektroantrieb angetriebenen Unwuchterreger durch einen Bediener. Der Bediener hat die Möglichkeit, über eine geeignet gestaltete Bedieneinrichtung, zum Beispiel mit Hebeln, Tasten und Anzeigen bzw. einem berührungsempfindlichen Display, den Unwuchterreger in einer gewünschten Weise ein- und auszuschalten oder auch die Vibrationsparameter des Unwuchterregers, insbesondere die Drehfrequenz des Elektroantriebs, zu verändern.
  • Die Bedieneinrichtung kann in einem auf dem Fahrzeugrahmen angeordneten Führerstand angeordnet sein. Damit ist es für den sich in dem Führerstand aufhaltenden und die Arbeitsmaschine verfahrenden Bediener sehr bequem, unmittelbar auch den Unwuchterreger auf dem Anbauwerkzeug ansteuern zu können. Die Signalübertragung kann kabelgebunden oder kabellos (z.B. per Funk, wie z.B. Bluetooth) erfolgen.
  • Es kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, zum Ansteuern des Elektroantriebs und damit zum Ansteuern des Unwuchterregers, wobei die Steuereinrichtung durch die Bedieneinrichtung ansteuerbar sein kann. Die Steuereinrichtung kann dementsprechend an der Arbeitsmaschine oder am Anbauwerkzeug angeordnet sein. Sie dient zum Empfang der Steuerbefehle von der Bedieneinrichtung und zum maschinentauglichen Ansteuern des Elektroantriebs bzw. Elektromotors an dem Unwuchterreger.
  • Bei einem erfindungsgemäßen mobilen Bodenverdichtungssystem kann das Anbauwerkzeug durch die Arbeitsmaschine über den zu verdichtenden Boden geschoben und bewegt werden. Das Anbauwerkzeug ist neben der mechanischen Kopplung über eine trennbare Schnittstelle mit der Arbeitsmaschine verbunden, wobei die trennbare Schnittstelle eine elektrische Leistungsschnittstelle und/oder eine Signalschnittstelle aufweisen kann.
  • Der in der Arbeitsmaschine vorhandene elektrische Energiespeicher kann eine Schutzeinrichtung für Überstrom und Kurzschluss aufweisen. Eine Steuereinrichtung, z.B. in Form eines Steuergeräts, kann werkzeug- und/oder maschinenseitig vorgesehen sein.
  • Das elektrisch angetriebene mobile Bodenverdichtungssystem erlaubt eine hohe Energieeinsparung im Vergleich zu konventionellen Systemen, insbesondere im Vergleich zu Systemen mit hydraulisch angetriebenen Unwuchterregern. Zudem erlaubt der elektromotorische Antrieb des Unwuchterregers eine bessere Steuerbarkeit und einfachere und sauberere Verbindungen, bei denen keine Schadstoffe (Hydrauliköl) durch Leckage austreten können.
  • Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der Figur näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in schematischer Seitenansicht ein erfindungsgemäßes mobiles Bodenverdichtungssystem;
    Fig. 2
    in Perspektivansicht eine Erregereinheit eines Unwuchterregers für das Bodenverdichtungssystem; und
    Fig. 3
    einen Vertikalschnitt durch die Erregereinheit von Fig. 2.
  • Das mobile Bodenverdichtungssystem weist eine mobile Arbeitsmaschine 1 und ein von der Arbeitsmaschine 1 getragenes Anbauwerkzeug 2 auf.
  • Bei der Arbeitsmaschine 1 kann es sich z.B. um einen Radlader (wie in Fig. 1 gezeigt), einen Teleskoplader oder auch um einen Bagger handeln. Der Radlader kann eine lenkbare Radachse aufweisen. Es kann sich bei dem Radlader auch um einen Lader mit Knicklenkung handeln. Der Bagger kann auf Rädern oder auch auf einem Kettenfahrwerk verfahrbar sein.
  • Die Arbeitsmaschine 1 weist einen Fahrzeugrahmen 3 auf, der von einem Fahrwerk 4 getragen wird. Das Fahrwerk 4 weist zwei Radachsen 5 auf, die jeweils Räder 6 tragen, von denen wenigstens ein Rad 6 antreibbar ist, um das Fahrwerk 4 und damit die Arbeitsmaschine 1 zu verfahren. Die Geländegängigkeit der Arbeitsmaschine 1 wird erhöht, indem auch mehrere Räder 6 oder gegebenenfalls alle Räder 6 angetrieben werden.
  • Auf dem Fahrzeugrahmen 3 ist eine Fahrerkabine 7 aufgebaut, die einen Führerstand 8 schützend umschließt.
  • Zum Antrieb der Arbeitsmaschine 1 ist ein im Fahrzeugrahmen 3 angeordneter, nicht dargestellter Antriebsmotor vorgesehen. Der Antriebsmotor kann ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor sein.
  • Von dem Fahrzeugrahmen 3 wird weiterhin ein elektrischer Energiespeicher 10 getragen, z.B. eine Batterie oder ein Akku. Zum Schutz des elektrischen Energiespeichers gegen Überstrom und Kurzschluss ist eine Schutzeinrichtung 11 vorgesehen. Der Energiespeicher 10 kann zur elektrischen Energieversorgung des später noch im Detail erläuterten Anbauwerkzeugs 2 dienen. Ebenso kann der elektrische Energiespeicher 10 die Energie für den Antriebsmotor der Arbeitsmaschine 1 bereitstellen, wenn dieser als Elektromotor ausgebildet ist.
  • Im vorderen Bereich der Arbeitsmaschine 1 ist eine Hubvorrichtung 12 in bekannter Weise vorgesehen. Die Hubvorrichtung 12 kann in vielfältiger Weise ausgestaltet sein und weist an ihrem vorderen Ende eine Werkzeughaltevorrichtung 13 auf. Insbesondere kann die Hubvorrichtung 12 Hydraulikzylinder, elektrische oder pneumatische Stellglieder, Linearantriebe, Streben und Gelenke aufweisen, um die gewünschte Beweglichkeit der Hubvorrichtung 12 zu erreichen, damit ein an der Werkzeughaltevorrichtung 13 befestigtes Werkzeug in einer betriebsgemäß vorgesehenen Weise bewegt und geführt werden kann.
  • An der Werkzeughaltevorrichtung 13 ist das Anbauwerkzeug 2 gehalten. Zu diesem Zweck weist das Anbauwerkzeug 2 eine als mechanische Kopplungsvorrichtung dienende mechanische Schnittstelle 14 auf, die an die Werkzeughaltevorrichtung 13 ankoppelbar ist.
  • Bei dem Anbauwerkzeug 2 handelt es sich um einen elektrisch angetriebenen Plattenverdichter zur Bodenverdichtung.
  • Das Anbauwerkzeug 2 weist eine Obermasse 15 und eine Untermasse 16 auf. Die Untermasse 16 ist relativ zu der Obermasse 15 beweglich gehalten und durch Schwingungsentkopplungselemente 17, z.B. Gummipuffer, mit der Obermasse 15 verbunden.
  • Auf der Untermasse 16 ist ein Unwuchterreger 18 mit zwei gegenläufig drehbar gelagerten Unwuchtwellen angeordnet. Der Unwuchterreger ist auf einer ebenfalls zur Untermasse 16 gehörenden Bodenkontaktplatte 19 angebracht. Bei Betrieb des Unwuchterregers 18 werden in bekannter Weise durch die Fliehkräfte der Unwuchtwellen bewirkte Vibrationskräfte erzeugt, die in die Bodenkontaktplatte 19 und damit in den zu verdichtenden Boden eingeleitet werden können.
  • Zum Antrieb des Unwuchterregers 18, insbesondere zum drehenden Antrieb der gegenläufig drehenden Unwuchtwellen, ist wenigstens ein nicht dargestellter Elektromotor vorgesehen. Ebenso ist es auch möglich, beide Unwuchtwellen 18 separat voneinander durch eigene Elektromotoren anzutreiben. Zudem kann auch ein Unwuchterreger 18 mit nur einer Unwuchtwelle oder auch mit mehr als zwei Unwuchtwellen eingesetzt werden. Zum Beispiel ist es möglich, bei einem großen Plattenverdichter vier Unwuchtwellen parallel zueinander anzuordnen und zu betreiben.
  • Der Elektromotor für den Unwuchterreger 18 kann direkt an den Unwuchtwellen sitzen bzw. diese direkt antreiben. Ebenso ist es möglich, den Elektromotor an der Obermasse 15 anzuordnen und das Drehmoment des Elektromotors über einen Riemenantrieb auf den Unwuchterreger 18 zu übertragen.
  • Die Obermasse 15 ist über eine Schwinge bzw. einen Ausleger 14a mit der mechanischen Schnittstelle 14 gekoppelt, so dass das Anbauwerkzeug 2 an seiner Obermasse 15 an der Werkzeughaltevorrichtung 13 befestigt ist.
  • Es ist eine elektrische Leitung 20 vorgesehen, zum Übertragen von elektrischem Strom von dem elektrischen Energiespeicher 10 der Arbeitsmaschine 1 zu dem Elektromotor im Anbauwerkzeug 2. Die elektrische Leitung 20 ist an einer elektrischen Leistungsschnittstelle 21 trennbar. Dadurch ist es möglich, das Anbauwerkzeug 2 von der Arbeitsmaschine 1 nicht nur mechanisch durch Trennung der mechanischen Schnittstelle 14 von der Werkzeughaltevorrichtung 13, sondern auch elektrisch durch Trennen der elektrischen Leistungsschnittstelle 21 zu lösen.
  • Weiterhin kann eine Signalleitung 22 vorgesehen sein, zum Übertragen von Steuerbefehlen zu dem Anbauwerkzeug 2, insbesondere zu dessen Elektromotor, sowie zur Rückmeldung von Signalen von dem Anbauwerkzeug 2, z.B. von dem Unwuchterreger 18. Dazu können an dem Anbauwerkzeug 2 entsprechende Sensoren oder Messaufnehmer vorgesehen sein.
  • Die Signalleitung 22 kann zu einer in der Fahrerkabine 7 angeordneten Bedieneinrichtung 23 geführt sein, über die der Bediener das Anbauwerkzeug 2, insbesondere den dort vorgesehenen Elektromotor und den Unwuchterreger 18 ansteuern kann. Ebenso können dem Bediener über die Bedieneinrichtung 23 Informationen zu dem Anbauwerkzeug 2 übermittelt werden.
  • Auch die Signalleitung 22 kann trennbar sein, um eine Abkopplung des Anbauwerkzeugs 2 zu ermöglichen. Dazu kann die elektrische Leistungsschnittstelle 21 auch als Signalschnittstelle 24 ausgebildet sein. Insbesondere können die elektrische Leistungsschnittstelle 21 und die Signalschnittstelle 24 auch in einer gemeinsamen physischen Einheit vorgesehen sein und z.B. die gleichen Gehäuse (beispielsweise mit Stecker und Steckdose) nutzen.
  • Anstelle der kabelgebundenen Signalleitung 22 und der Signalschnittstelle 24 ist es auch möglich, eine kabellose Verbindung, insbesondere eine Funkverbindung wie z.B. Bluetooth, vorzusehen.
  • Die entsprechenden Steuergeräte oder auch Leitungsanschlüsse können an der Obermasse 15 an einer Anschlusseinrichtung 25 vorgesehen sein.
  • Werkzeug- oder maschinenseitig kann ein Steuergerät 26 vorgesehen sein, mit dem die Befehle von der Bedieneinrichtung 23 in geeigneter Weise für den Antriebsmotor der Arbeitsmaschine 1 oder für den Elektromotor des Anbauwerkzeugs 2 umgeformt bzw. übertragen werden können.
  • Bei einer Variante kann der Unwuchterreger 18 z.B. zwei in Fig. 2 gezeigte Einheiten 18a aufweisen, die ähnlich wie ein Außenrüttler aufgebaut sind und auf dem Anbauwerkzeug 2 zum Einsatz kommen können. Die Anzahl der Einheiten 18a kann je nach Anwendungszweck oder Dimensionierung des Anbauwerkzeugs 2 variiert werden.
  • Die Figuren 2 und 3 zeigen ein Beispiel für eine Einheit 18a (Erregereinheit) eines derartigen Unwuchterregers 18.
  • Die Einheit 18a weist ein Gehäuse 30 auf, das mithilfe von Schraubverbindungen 31 auf der Bodenkontaktplatte 19 befestigt werden kann, um auf diese Weise die von dem Unwuchterreger 18 erzeugten Schwingungen wirksam zur Bodenverdichtung durch die Bodenkontaktplatte 19 nutzen zu können.
  • Wie Fig. 3 zeigt, ist im Inneren des Gehäuses 30 eine Unwuchtwelle 32 angeordnet, die durch Lager 33 im Gehäuse 30 drehbar gelagert ist.
  • Zwischen den beiden Lagern 33 ist ein Elektromotor 34 angeordnet. Der Elektromotor 34 weist einen Rotor 35 und einen Stator 36 auf. Der Rotor 35 ist in geeigneter Weise auf der Unwuchtwelle 32 befestigt, zum Beispiel durch Aufpressen. Somit stellt die Unwuchtwelle 32 auch gleichzeitig die Motorwelle des Elektromotors 34 dar. Der Stator 36 ist in das Innere des Gehäuses 30 eingepresst. Auf diese Weise kann in sehr einfacher Weise im Inneren des Gehäuses 30 der Elektromotor 34 mit der Unwuchtwelle 32 eingebaut werden.
  • An den Enden der Unwuchtwelle 32 sind jeweils Teilunwuchtmassen 37 angeordnet. Die Teilunwuchtmassen 37 können in ihrer Gesamtwirkung der Unwuchtwirkung einer einzelnen Unwuchtmasse entsprechen.

Claims (8)

  1. Mobiles Bodenverdichtungssystem, mit
    - einer mobilen Arbeitsmaschine (1); und mit
    - einem Anbauwerkzeug (2);
    wobei die Arbeitsmaschine (1) aufweist
    - einen Fahrzeugrahmen (3);
    - ein den Fahrzeugrahmen (3) tragendes Fahrwerk (4) zum Verfahren des Fahrzeugrahmens (3);
    - einen Antriebsmotor zum Antreiben des Fahrwerks (4);
    - einen elektrischen Energiespeicher (10); und
    - eine an dem Fahrzeugrahmen (3) gehaltene Werkzeughaltevorrichtung (13); wobei das Anbauwerkzeug (2) aufweist
    - eine Bodenkontaktplatte (19) zum Verdichten eines Bodens;
    - einen die Bodenkontaktplatte (19) mit Unwuchtkräften beaufschlagenden Unwuchterreger (18);
    - einen Elektroantrieb zum Antreiben des Unwuchterregers (18);
    - eine mechanischen Kopplungsvorrichtung (14) zum Ankoppeln des Anbauwerkzeugs an die Arbeitsmaschine (1); und
    - eine elektrischen Leistungsschnittstelle (21) zum Ankoppeln an eine elektrische Energieversorgung;
    wobei
    - das Anbauwerkzeug (2) an der Werkzeughaltevorrichtung (13) lösbar gehalten ist;
    - der Elektroantrieb des Anbauwerkzeugs (2) durch den elektrischen Energiespeicher (10) mit elektrischer Energie versorgt wird;
    - der Antriebsmotor der Arbeitsmaschine (1) ein Elektromotor ist; und wobei
    - der Elektromotor durch den elektrischen Energiespeicher (10) mit elektrischer Energie versorgt wird.
  2. Mobiles Bodenverdichtungssystem nach Anspruch 1, wobei eine Signalschnittstelle (24) vorgesehen ist, zum Übertragen von Steuerdaten zwischen einer externen Bedieneinrichtung (23) und dem Elektroantrieb.
  3. Mobiles Bodenverdichtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei
    - eine Obermasse (15) vorgesehen ist, an der wenigstens eine Komponente der mechanischen Kopplungsvorrichtung (14) angeordnet ist;
    - der Unwuchterreger (18) mit der Bodenkontaktplatte (19) eine Untermasse (16) bilden;
    - die Untermasse (16) relativ zu der Obermasse (15) beweglich ist; und wobei
    - zwischen der Untermasse (16) und der Obermasse (15) eine Schwingungsentkopplungseinrichtung (17) angeordnet ist.
  4. Mobiles Bodenverdichtungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Werkzeughaltevorrichtung (13) ausgebildet ist zum lösbaren Ankoppeln der mechanischen Kopplungsvorrichtung (14) des Anbauwerkzeugs (2) und damit zum lösbaren Ankoppeln des Anbauwerkzeugs (2) an die Arbeitsmaschine (1).
  5. Mobiles Bodenverdichtungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine trennbare elektrische Leistungsschnittstelle (21) vorgesehen ist zum lösbaren Verbinden des Elektroantriebs des Anbauwerkzeugs (2) mit dem elektrischen Energiespeicher (10) der Arbeitsmaschine (1).
  6. Mobiles Bodenverdichtungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Bedieneinrichtung (23) vorgesehen ist zum Vorgeben von Parametern für den Elektroantrieb und damit für den Unwuchterreger (18) durch einen Bediener.
  7. Mobiles Bodenverdichtungssystem nach Anspruch 6, wobei die Bedieneinrichtung (23) in einem auf dem Fahrzeugrahmen (3) angeordneten Führerstand (8) angeordnet ist.
  8. Mobiles Bodenverdichtungssystem nach Anspruch 7, wobei
    - eine Steuereinrichtung (26) vorgesehen ist, zum Ansteuern des Elektroantriebs und damit zum Ansteuern des Unwuchterregers (18); und wobei
    - die Steuereinrichtung (26) durch die Bedieneinrichtung (23) ansteuerbar ist.
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