JP4058346B2 - 地面締固め装置のアンバランスウエート・調節装置のためのコントローラ - Google Patents

Description

本発明は起振装置内のアンバランスウエート・調節装置のためのコントローラに関する。

この種の起振装置は、特に振動プレートまたは振動ローラのような地面締固め機械に使用されるために知られている。その際、一般的には２つの、またはそれよりも多くのアンバランスシャフトが形状結合式に互いに逆向きに回転駆動され、個々のアンバランスシャフトの遠心力を重ね合わせることにより、合成された力が生ぜしめられ、この力は起振装置の実施形態に基づいてその量および／または方向に関して調節され得る。この種の起振装置は、特に振動プレートの場合、従来から知られているので、これ以上の説明は不要とする。

合成された力ベクトルの、所望の量または方向を調節するためには、アンバランスシャフト相互の相対位置、またはアンバランスウエートの、それを支持しているシャフトに関連した相対位置が変更可能である必要がある。このために、互いに逆方向に回転するアンバランスシャフトはその位相位置に関して互いに調節されるか、またはアンバランスウエートの位置が、それを支持しているシャフト上で変更可能である。この目的のために公知のアンバランスウエート・調節装置の場合、中空軸として形成されたアンバランスシャフト内の調節ピストンにより軸方向で作動可能な直交ピンが、中空軸の内壁に設けられた長手方向スリットを貫通し、かつアンバランスウエートを支持しているボスの内面に設けられた螺旋溝に係入している。直交ピンを軸方向で移動させると、直交ピンは長手方向スリットに案内され、これにより、ボスは螺旋溝の作用に基づいてその相対位置を、ボスを支持しているシャフト上で変更する。これにより、上に説明したような、位相位置の所望の調節が生ぜしめられる。この構造も従来から知られており、例えば欧州特許出願公開第０９６０６５９号明細書に記載されている。

それにより、調節装置は起振装置において、アンバランスウエート相互の位相位置を、進行方向を反転させるかまたはいわゆる「ｍｒ値」を変更するために調節する働きをしている。調節装置は、片面で負荷されるピストンを利用したハイドロリック式の調節に基づいており、ピストンは油圧が下がると、ばね装置を介してまたはアンバランスウエートにより及ぼされる復帰モーメントを介して復帰させられる。

欧州特許出願公開第０９６０６５９号明細書にはアンバランスウエート・調節装置のためのコントローラも記載されており、このコントローラの場合、調節ピストンはハイドロリック式に基準ピストンに連結されている。基準ピストンの位置は切換弁を介して調整される。さらに、切換弁の位置は、弁体に対して２つの面から作用する力、すなわち、一方の面では、オペレータにより設定可能であってばねを介して弁体に導入可能な力により、他方の面では、基準ピストンからばねを介して弁体に供給される力により生ぜしめられる。公知のコントローラは調整が難しく、かつ種々異なる制御アルゴリズムを変更することは不可能である。調整するためもしくは調整を変更するために毎回、弁体を負荷するばねセットの特性線が変更されねばならず、このことは、高い構造上のコストまたは高い組み立てコストを意味する。

位相位置の他にｍｒ値も調節可能であって、それにより事情によっては複数のアンバランスウエート・調節装置が存在している、より複雑な起振装置の場合、調節ピストンのその都度の位置、ひいては調節ピストンによって調節される、起振装置内のアンバランスウエートのその都度の位置についての信頼性のある信号を受け取る必要がある。

本発明の課題は、起振装置内のアンバランスウエート・調節装置のためのコントローラを改良して、調節ピストン位置の正確な検出、および調節ピストン位置の変更時における簡単かつ確実な起動制御を可能にするコントローラを提供することである。さらに、調節ピストンのその都度の位置、ひいては調節ピストンにより起動制御されるアンバランスウエートもしくはアンバランスシャフトのその都度の位置を検出することが可能であるべきである。

上記課題は本発明により、請求項１記載のコントローラによって解決される。本発明の有利な発展は従属請求項から見出せる。

本発明によるコントローラの場合、調節ピストンにハイドロリック式に連結された基準ピストンの位置は信号発生装置により検出され、位置信号の形で伝送される。基準ピストンにはピストンロッドが設けられていることができて、ピストンロッドの位置は基準ピストンの位置に相当し、それにより調節ピストンの位置、ひいては調節ピストンにより負荷されるアンバランスウエートもしくはアンバランスシャフトの位置の正確な逆推理を可能にする。

位置信号は電子式の調整が行われ得る制御装置に送られ、さらに制御装置は、オペレータによって与えられることができる操作信号により印加される。制御装置は、起振装置内のアンバランスウエートの位置に関する実際値に相当する位置信号を、それに対して目標値として見なせる操作信号と比較する。操作信号は、進行方向、または起振装置により発生させたい振動強さに関するオペレータの設定値であることができる。

制御装置はそれに基づいて制御信号を発生し、この制御信号により切換弁が、基準ピストンの第２の面へのオイル流入またはそこからのオイル流出を制御するために起動制御される。それにより、制御装置を介して基準ピストンの位置が変更され、従って調節ピストンの位置も変更される。調節ピストンの位置が基準ピストンの位置の変更を介してのみ変更可能であると有利である。

位置信号、ひいては起振装置内のアンバランスウエートの位置についての確実性の高い情報が存在していることに基づいて、制御装置を利用して、任意の制御アルゴリズムを変更することが可能である。制御装置が電子式のコントローラである場合、このためには、電子的に蓄積されたプログラムの変更が必要となるにすぎない。

本発明の特に有利な実施形態によれば、調節ピストンが起振装置に配置されている一方で、基準ピストンは、起振装置から振動上切り離された領域内に配置されている。この実施形態は特に有利には、例えば振動プレートのような、請求項１２に定義されている地面締固め装置において実現され、この地面締固め装置は駆動装置を備えた上位質量体と、起振装置を支持していて上位質量体にばね装置を介して連結された下位質量体とを有しており、その際、コントローラの調節ピストンは下位質量体に、基準ピストンは上位質量体に配置されている。基準ピストンもしくはそのピストンロッドの位置を検出するために、振動に対して鋭敏な構成部分、例えば近接センサ、誘導コイル、圧力センサまたは光学式のセンサが必要であるので、基準ピストンが地面締め固め装置の、振動の比較的少ない上位質量体に、ただし起振装置の近傍にではなく配置されていると特に有利である。鋭敏な構成部分に対する僅かな負担と、それに由来する測定の高い信頼性および精度とが結果として得られる。
本発明の別の有利な構成では、調節ピストンと基準ピストンとの間の液圧系統の容積が実質的に一定である。

以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。

図１には、本発明によるコントローラが使用される、例えば振動プレートのような地面締固め装置の抜粋が示されている。

上に説明したような自体公知の起振装置１は地面締固め装置の下位質量体に配置されている。さらに、下位質量体には接地プレート（図示せず）が地面の締固めのために設けられている。

下位質量体の上側には、ばね式緩衝器システム（図示せず）により公知の形で分離されて、上位質量体２が存在しており、上位質量体２は例えば駆動装置を有している。

起振装置１に直接、調節ピストン３が配置されており、調節ピストン３の一方の面はばね４により負荷されている。調節ピストン３の他方の面は液圧管路５を介して、上位質量体２に配置された基準ピストン７の第１の面６に接続されている。

シリンダ９内において軸方向で運動可能な基準ピストン７の第２の面８に、ピストンロッド１０が配置されており、ピストンロッド１０はばね１１を介して圧力センサ１２に対して支持されている。信号発生装置として働く圧力センサ１２は、ばね１１つまりは基準ピストン７により及ぼされる圧力を検出し、その圧力を、ピストンロッド１０の位置を示す位置信号１３へと変換する。位置信号１３は制御装置１４に伝送される。制御装置１４はさらに、オペレータの操作プロセス、例えばレバーまたは押しボタンの操作またはリモートコントロールにより惹起される操作信号１５を受信する。

位置信号１３は視覚的または聴覚的な表示器を介して、オペレータに地面締固め装置の挙動について情報を提供するためにアウトプットされることもできる。

位置信号１３と、オペレータの希望を反映する操作信号１５とに関連して、電子式の調整装置として構成された制御装置１４は、オペレータの希望を充足するためには何れの手段が必要であるかを算出する。それに応じて、制御装置１４は制御信号１６を発生し、この制御信号１６は切換弁１８のマグネットコイル１７に送信される。図１に示した、マグネットコイル１７を備えた切換弁１８は説明の目的を果たすだけのものである。もちろん、制御信号１６は多様な形式で弁に送信されることができ、弁の位置を変更することができる。

切換弁１８は３ポート３位置切換弁であって、３つの位置１８ａ，１８ｂ，１８ｃの間で切り換えられることができる。切換弁１８は、圧油源として働くオイルポンプ１９から基準ピストン７の第２の面８へのオイル流入、もしくは第２の面８からオイル戻し流路２０へのオイル流出を制御するために働く。

図１には位置１８ｂにある切換弁１８が示されており、位置１８ｂにある場合、基準ピストン７の第２の面８へのオイル流入および基準ピストン７の第２の面８からのオイル流出は遮断されている。位置１８ａはオイル流入を可能にする一方、位置１８ｃは戻し流路２０へのオイル流出を可能にする。

オイルポンプ１９の吐出側とオイル戻し流路２０との間にはさらに１つの安全弁２１が設けられている。

基準ピストン７の第１の面６は逆止弁２２を介してやはりオイル戻し流路２０に接続されており、その際、逆止弁２２は、基準ピストン７の第１の面６からオイル戻し流路２０へのオイル逆流を阻止するように組み込まれている。

最後に、オイル戻し流路２０には絞り２３が組み込まれている。

液圧管路５内のオイル充填により、調節ピストン３と基準ピストン７とがその運動に関して正確に連結つまり連動されていることが保証されている。調節ピストン３のあらゆる変化が基準ピストン７の変化をも生ぜしめて、この変化はピストンロッド１０および圧力センサ１２を介して検出され、制御装置１４に送信される。

そして、制御装置１４は、オペレータの希望およびその結果としての操作信号１５に関連して適当な手段を、切換弁１８の起動制御により導入する。例えば、基準ピストン７の第２の面へのオイル流入が、位置１８ａにある切換弁を介して接続され、このオイル流入は図１で見て左方向への基準ピストン７の移動を生ぜしめる。これにより、調節ピストン３も左方向に移動する。

逆にピストンの、右側の極端位置が達成されるべきである場合、切換弁１８は位置１８ｃに切り換えられるので、オイルは基準ピストン７の第２の面８からオイル戻し流路２０へと流れることができる。これにより、液圧管路５内のオイルおよび基準ピストン７の第１の面６に作用するオイルは無圧状態になるので、調節ピストン３はばね４の作用により、または調節ピストン３によって支持されたアンバランスウエート（Ｕｎｗｕｃｈｔ）もしくは不平衡おもりの慣性作用により同じく右方向へ、調節ピストンを収容しているシリンダの機械的なストッパに当接して停止するまで摺動させられる。

基準ピストン７はその間、まさにこの停止状態に達するまでこの運動に追従する。液圧管路５内のオイル量と第１の面６に作用するオイル量が、例えば漏れ損失に基づいて、小さすぎる場合、基準ピストン７はその右側の極端位置に到達できない。しかし、オイル戻し流路２０内のオイルは、流動障害を形成している絞り２３によりある程度の残留圧を有しており、この残留圧は逆止弁２２を開放するのに十分である。この際に留意すべきことは、液圧管路５内および第１の面６に実質的に油圧がもはや支配していないことである。それにより、逆止弁２２を介してオイルが基準ピストン７の第１の面６に追加流入して、場合によっては起こり得る漏れ損失を補償することができる。この補償は、基準ピストン７の第１の面６および第２の面８における異なる圧力負荷面積により、基準ピストン７がその右側の極端位置に到達するまで行われる。

本発明によるコントローラのブロック線図である。

Claims (12)

1. 起振装置（１）内のアンバランスウエート・調節装置のためのコントローラにおいて、
   起振装置（１）内のアンバランスウエートの相対位置を変更するための、液圧式に操作可能な調節ピストン（３）が設けられており、
   該調節ピストン（３）の一方の面にハイドロリック式に連結されている第１の面（６）を備えた基準ピストン（７）が設けられており、
   該基準ピストン（７）の位置に関連して位置信号（１３）を発生するための信号発生装置（１２）が設けられており、
   位置信号（１３）と、オペレータにより発信可能な操作信号（１５）とによって印加可能な制御装置（１４）が設けられており、該制御装置（１４）が位置信号（１３）と操作信号（１５）とに関連して制御信号（１６）を発生し、かつ
   基準ピストン（７）に連結された切換弁（１８）が、圧油源（１９）から基準ピストン（７）の第２の面（８）へのオイル流入または第２の面（８）からオイル戻し流路（２０）へのオイル流出を制御するために設けられており、その際、切換弁（１８）の位置が制御装置（１４）の制御信号（１６）に関連して変更可能である
   ことを特徴とする、地面締固め装置のアンバランスウエート・調節装置のためのコントローラ。
2. 調節ピストン（３）の位置が基準ピストン（７）の位置の変更を介してのみ変更可能である、請求項１記載のコントローラ。
3. 調節ピストン（３）と基準ピストン（７）との間の液圧系統の容積が実質的に一定である、請求項１または２記載のコントローラ。
4. 調節ピストン（３）が起振装置（１）に配置されており、かつ基準ピストン（７）が、起振装置（１）の振動から切り離された領域（２）内に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のコントローラ。
5. 信号発生装置が近接センサ、誘導コイル、圧力センサ（１２）または光学式のセンサを有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のコントローラ。
6. 信号発生装置（１２）の位置信号（１３）が視覚的または聴覚的な表示器を介して出力可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載のコントローラ。
7. 位置信号（１３）が実際値を形成し、操作信号（１５）が、制御装置内に存在する調整装置のための目標値を形成し、調整装置が実際値および目標値に関連して制御信号（１６）を発生する、請求項１から６までのいずれか１項記載のコントローラ。
8. 基準ピストン（７）の第１の面（６）が逆止弁（２２）を介してオイル戻し流路（２０）に接続されており、その際、逆止弁（２２）が、基準ピストン（７）の第１の面（６）からオイル戻し流路（２０）へのオイル流出を阻止するように配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のコントローラ。
9. オイル戻し流路（２０）内に流動障害または絞り（２３）が配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のコントローラ。
10. 基準ピストン（７）にピストンロッド（１０）が設けられており、かつ該ピストンロッド（１０）の位置に関連して位置信号（１３）を発生するために信号発生装置（１２）が形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のコントローラ。
11. ピストンロッド（１０）が基準ピストン（７）の第２の面（８）に配置されている、請求項１０記載のコントローラ。
12. 地面締固め装置において、
    駆動装置を備えた上位質量体（２）と、
    駆動装置により駆動される起振装置（１）を備えていて、上位質量体（２）にばね装置を介して連結された下位質量体と、
    請求項１から１１までのいずれか１項に記載された、起振装置（１）を制御するためのコントローラと
    が設けられており、その際、コントローラの調節ピストン（３）が下位質量体に、基準ピストン（７）が上位質量体（２）に配置されていることを特徴とする地面締固め装置。

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