SE513571C2 - Anordning för alstring av mekaniska vibrationer - Google Patents

Description

513 571 Amplituden på vibrationen ändras genom att masscentrum for excentervikten förskjuts relativt excentems rotationscentrum.

Vibrationsfrekvensen ställs in med rotationshastigheten på den roterande excentem.

Detta sker idag med någon typ av mekaniskt system.

System med två excentrar : Se US-patent 5,797,699 Process and apparatus for dynamic soil compaction.

En linjär krafivektor erhålles genom att de två excentrarna roterar med olika rotationsriktning och helt synkront, d.v.s. med samma rotationshastighet.

Genom att fasforskjuta excentrama så att riktningen där excentrarna passerar varandra ändras, kan krañvektom styras till att verka i olika riktningar.

Fasforskjutningen av excentrarna sker med ett mekaniskt system.

Vibrationsfrekvensen ställs in med rotationshastigheten på de roterande excentrarna.

Kännetecknande for nuvarande vibrationssystem är att de tillåter endast någon specifik vibrationsform och att det krävs komplicerade mekaniska anordningar.

Avsikten med föreliggande uppfinning är att optimera packningen med hänsyn till att många olika material skall packas av ett och samma redskap.

Figur 1 och 2 är principritningar for anordningen och figur 3 är en utfóringsforrn.

Uppfinningen kännetecknas därav, att vibrationsalstringen sker med ett system l av två eller flera s.k. krafivektorceller 2 och där en roterande excenter 10 i varje krafivektorcell alstrar en cirkulärt roterande kraftvektor.

Samtliga krafivektorceller 2 alstrar en krañvektor som verkar i form av en resulterande kraftvektor på den gemensamma massan 3.

Varje excenter 10 roteras av ett separat elektriskt styrbart drivorgan ll t.ex. elmotor, hydraulmotor och där varje excentems vinkelläge, relativt en referensriktning, mätes med en vinkelgivare 12 med elektrisk utsignal 9.

Varje excenters rotation avseende rotationsfrekvens, rotationsriktning och fasläge kontrolleras med ett styr- och reglersystem 5 genom en styrsignal 8 till drivorganet ll. 1.15 513 571 Med styrsignal 6 bestämmer ett överordnat styrorgan 4 signal 7, som innehåller en rotationsfrekvens, en rotationsriktning och ett fasläge for varje krañvektorcell 2 för att erhålla ett bestämt resulterande kraftvektordiagram.

Styrorganen 4 och 5 är idag baserade på mikrodatorer for avancerad styrning och reglering och enkel omprogrammering av vibrationsegenskapema.

Genom att välja lämpligt antal excentrar 10, excentramas centrifiigalkrafi, frekvens, rotationsriktning och fasläge kan ett kraftvektordiagram med lämplig form, i rummet och tiden, alstras.

Med en och samma konfiguration av krafivektorceller 2, kan många olika typer av kraftvektordiagram erhållas.

Formen på det resulterande dynamiska krañvektordiagrammet kan enkelt optimeras avseende faktorer såsom tex. graden av packning, det packande redskapets rörelseriktning och den statiska kraftvektom från redskapets tyngd.

Uppfinningen medger även att krafivektordiagrammet kan ”moduleras” genom att rotationshastigheten och fasläget på excentrama varieras i tiden.

För packningen av vissa materialtyper kan optimering ske då vibrationen är sammansatt av flera olika frekvenser (multifrekvensvibration).

Den beskrivna uppfinningen medger också att ett befintligt redskap lätta kan ”omprogrammeras” till krañvektordiagram som utprovats i framtiden och for nya typer av material, som skall packas.

Se figur 4 - 7 på några typiska kraftvektordiagram som kan realiseras I Figur 4 : Cirkulärt kraftvektordiagram med ställbar amplitud : Vibrationssystemet består av 2 st. krafivektorceller, där excentrama roterar i samma riktning och med samma rotationshastighet och där fasskillnaden kan ställas.

Detta resulterar i en cirkulär kraftvektor med en amplitud som är ställbar mellan 0 och max. beroende på fasskillnaden mellan excentrama.

Figuren visar amplituden på den roterande krafivektom for fasskillnaden O, 135 och l80°.

LIS 513 571 Figur 5 : Kraftvektor med ställbar riktning och fast amplitud, Vibrationssystemet består av 2 st. krañvektorceller, där excentrama roterar i motsatt riktning med samma rotationshastighet och där deras fasläge kan ställas.

Detta resulterar i en linjär kraftvektor som verkar i endast en riktning(+/-) och med fast amplitud. Riktningen på krañvektom blir beroende på när centrifugalkrafien från de båda excentrama samverkar i en riktning for varje van/_ Figuren visar hur krafivektom kan vridas genom att forskjuta fasläget 0, 90 och 45°, relativt referensriktningen.

Figur 6 : Krañvektor med ställbar riktning och fast amplitud, Vibrationssystemet består av 2 st. krafivektorceller , där excentrama roterari motsatt riktning och där excenter 2 roterar med dubbla rotationshastigheten jämfört excenter 1.

Genom att ge excenter 2 olika fasläge kan ett lcrañvektordiagram med olika kombinationer av djup- och ytverkan erhållas.

Figur 7A : Vibrationssystemet består av 3 st. krañvektorceller , där excentrama 1 och 3 roterari samma riktning och excenter 2 i motsatt riktning Rotationshastigheten for excenter 1 = 4Hz, excenter 2=8Hz, excenter 3=12Hz.

Amplituden for excenter 1 = 0.5, excenter 2 = 0.41, excenter 3 = 0.18 .

Med dessa inställningar erhålles en krafivektor som verkar under kort tid i djupled.

Riktningen kan vridas genom att ändras fasläget for excentrama.

Figur 7B : Vibrationssystemet består av 3 st. kraftvektorceller , där excentrarna l och 3 roterari samma riktning och excenter 2 i motsatt riktning Rotationshastigheten for excenter 1 = 4Hz, excenter 2=8Hz, excenter 3=12Hz.

Amplituden for excenter 1 = 0.5, excenter 2 = 0.5, excenter 3 = 0.5 .

Med dessa inställningar erhålles en kraftvektor som har kombinerad yt- och djupverkan.

Riktningen kan vridas genom att ändras fasläget for excentrarna. 1.15 513 571 Utforingsformen enligt figur 3, är en anordning med två krañvektorceller 2a,2b, där excentrama är koaxialt placerade. Detta innebär att den yttre excentem 10a roterar runt den inre excentem 10b. Denna placering gör att excentrarnas masscentrum (tyngdpunkt) har samma rotationsaxel 17 och samma rotationsplan 18, vilket är av betydelse for den resulterande krafivektorn for de båda excentrama.

Axlarna 14a och 14b är lagrade med ett antal lager 16 så att de kan rotera fritt i förhållande till varandra och till hâllaren 15.

Principen med koaxiellt placerade excentrar kan även användas vid 3 eller flera excentrar.

Cellerna är monterade på en gemensam platta 3 vars massa skall vibrera for att packa det underliggande materialet.

Excentrama 10a, 10b roteras med respektive axeln 14a och 14b, som är gemensam för respektive elmotor lla, Ilb och respektive vinkelgivare l2a, l2b.

Motorn l1a,l1b matas från styrorganet Sa,5b med en spänning 8a,8b som bestämmer rotationsriktningen och rotationshastigheten på axeln 14a, 14b.

Från vinkelgivare l2a,12b kommer en signal 9a,9b som är vinkelvärdet for excentem 10a,10b relativt en referensriktningen, som kan vara t.ex. horisontalplanet..

Signalen 7a,7b från styrorganet 4 är bor-värdet avseende rotationsriktning, rotationshastighet och fasläge for excentem 10a,10b.

Ur signalen 9a,9b från vinkelgivaren l2a,12b beräknar styrorganet Sa,5b värdet på den verkliga rotationsriktning, rotationshastighet och fasläge for excentem 10a,10b. Dessa värden bildar alltså är-värdet i reglersystemet.

Styrorganet Sa,5b reglerar med spänningen 8a,8b elmotorn l la, 1 lb så att bör- och är- värdet blir lika.

Signalen 6 ger parametrarna for driñsfallet till styrorganet 4.

Parametrarna kan vara tex. frekvenserna for vibrationen, form på krañvektordiagrammet och modulation. 1.15

Claims (4)

513 571 PATENTKRAV

1. Anordning for alstring av mekaniska vibrationer med roterande excentrar (10) k ä n n e t e c k n a d a v ett system (1) med två eller flera krañceller (2) med roterande krañvektor, där den resulterande krañvektom fiån samtliga kraftceller verkar på en massa (3) och där varje krañcell (2) består av en roterande excenter ( 10) driven av ett separat elektriskt styrbart drivorgan (11) som är mekaniskt kopplad till en vinkelgivare (12) for mätning av respektive excenters vinkelläge relativt en referensriktning.

2. Anordning enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att ett överordnat styrorgan (4) ger en signal (7) till ett for varje kraftcell separat styr- och reglersystem (5) for inställning av respektive excenters fasta eller variabla rotationsriktning, rotationshastighet och fasläge relativt en referensexcenter. Styr- och reglersystemet (5) erhåller genom en utsignal (9) från vinkelgivaren (12) information om excentems vinkelläge och beräknar excenterns rotationsriktning, rotationshastighet och fasläge och medelst signalen (7) regleras rätt rotationsriktning, rotationshastighet och fasläge genom en signal (8) till respektive excenters drivorgan (11).

3. Anordning enligt krav 1 och 2 k ä n n e t e c k n a d a v att det överordnade styrorganet (4) erhåller information om parametrarna for ett specifikt krafrvektordiagram genom en styrsignal (6) och bestämmer excentrarnas rotationsriktning, rotationshastighet och fasläge vilka värden överförs till samtliga styr- och reglersystemen (5) genom signalen (7).

4. Anordning enligt krav 1-3 k ä n n et e c k n a d a v att masscentrum för excentrarna (10) har ungefär samma geometriska rotationsaxel (17) och att masscentrum for excentrarna (10) roterar i ungefär i samma geometriska plan (18). plc-Z :J