WO1992020466A1 - Rüttelvorrichtung - Google Patents

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WO1992020466A1
WO1992020466A1 PCT/DE1992/000340 DE9200340W WO9220466A1 WO 1992020466 A1 WO1992020466 A1 WO 1992020466A1 DE 9200340 W DE9200340 W DE 9200340W WO 9220466 A1 WO9220466 A1 WO 9220466A1
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speed
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Inventor
Manfred Anderl
Gerhard Bogun
Winfried Burkhard
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Hess Maschinenfabrik Gmbh & Co. Kg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/08—Producing shaped prefabricated articles from the material by vibrating or jolting
    • B28B1/087—Producing shaped prefabricated articles from the material by vibrating or jolting by means acting on the mould ; Fixation thereof to the mould
    • B28B1/0873—Producing shaped prefabricated articles from the material by vibrating or jolting by means acting on the mould ; Fixation thereof to the mould the mould being placed on vibrating or jolting supports, e.g. moulding tables
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a vibrating device with a vibrating table, with arranged in the vibrating table, driven and each provided with an imbalance imbalance shafts, which are assigned to one another in pairs, and with an adjusting device, via which
  • Vibration frequency and the angular position of the unbalance body to one another can be changed.
  • An adjustable and controllable vibrating device of the type mentioned serves the purpose of optimally compacting concrete elements during their production. This is achieved by program-controlled adaptation of the operating parameters of the vibrating device to the product-specific requirements during the production process.
  • Transversely movable braces are arranged, which are connected via a helical toothed connecting rod to an actuating device located outside the vibrator (DE magazine "Betonwerk + Fertigteil-Technik” issue 10/1988 pp. 48 to 50).
  • a phase adjustment is adjustable by means of an electromechanical one
  • Concrete elements are optimally compacted using a vibrating device if the following adjustment and control tasks are solved: a) change in the vibrator frequency by changing the vibrator shaft speed;
  • the invention is based on the object of carrying out the adjustment of the operating parameters required for generating the optimal vibrating effect in accordance with a new principle in a vibrating device of the type mentioned at the outset. According to the invention, this object is achieved in that each unbalanced shaft is driven individually by a motor which rotates in synchronization with the other motors at a predetermined speed, and an electronic controller is provided as the actuating device, by means of which each motor can be controlled in an angle-synchronized manner so that to change the vibration frequency, the speed of the unbalanced shafts and to change the
  • Circuit symbols 1 shows a vibrating table with four unbalanced shafts and individual drive for each shaft;
  • Fig. 2 shows a two-part vibrating table with eight unbalanced shafts, of which two shafts are coupled to each other, and with an individual drive for each shaft, also the
  • FIG. 3 shows a two-part vibrating table with eight unbalanced shafts and individual drive for each shaft;
  • Fig. 4 shows the operation of the phase adjustment of the
  • Vibrating table 1 is provided in FIG. 2.
  • Each motor M1 to M4 and each resolver R1 to R4 is electrically connected to a drive converter A1 to A4, which
  • Phase adjustment of the unbalance bodies U1 to U4 is necessary to a value that corresponds to the desired vibration effect. This is done in such a way that the
  • Motors M3 and M4 briefly at a reduced speed compared to motors M1 and M2, but rotate in synchronization with each other until the desired one
  • Phase adjustment is reached - Fig. 4, e.g. 100% in Fig. 3 and 70% in Fig. 2 - in order to then immediately rotate again at the same speed as the motors M1 and M2, so that the set position of the unbalances U1 to U4 is retained for the duration of the vibrating process.
  • the reset to the zero position takes place in the opposite manner.
  • Each unbalanced shaft W1 to W4 is individually driven by one of the motors M1 to M4.
  • the motor M1 to M4 runs at the specified speed in synchronism with the other motors.
  • an actuating device via which the vibrating frequency and the angular position of the unbalance bodies U1 to U4 can be changed relative to one another, is a
  • the unbalance bodies U1 to U4 are assigned to each other
  • Unbalance shafts W1 to W4 have an angular position of 180 ° to each other. Driving the one of the two mutually assigned unbalanced shafts W1 to W4
  • Motors M1 to M4 is the one unbalanced shaft driven briefly at a reduced speed, after reaching the desired new angular position that deviates from 180 ° again at the same speed as the motor driving the assigned unbalanced shaft.
  • the regulation of the motors M1 to M4 is via the
  • Motor control circuits K1 to K4 and the rotor position controller 2 made.
  • the rotor position control is the
  • Motor control circuits K1 to K4 overriding.
  • Each motor M1 to M4 are one of the mechanically coupled ones
  • the drive converter A1 to A4 changes depending on the output signals sin-fiöt and cos ⁇ t from the resolver R1 to R4 and
  • Operating parameters include, for example, setpoint angle, vibrating time and positioning time.
  • One of the motors M1 is designed as a master drive, the other motors M2 to M4 are provided as slave drives. For the master drive is dependent on the
  • the setpoint for the slave drives is calculated using a PI positioning algorithm from their deviation from the setpoint position.
  • the PI positioning algorithm is:
  • the invention can be used commercially in the

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

In einem Rütteltisch (1) sind Unwuchtwellen (W1 bis W4) angeordnet. Jede der paarweise einander zugeordneten Unwuchtwellen (W1 bis W4) ist einzeln durch einen Motor (M1 bis M4) angetrieben, der mit vorgegebener Drehzahl im Gleichlauf mit den anderen Motoren umläuft. Jede Unwuchtwelle (W1 bis W4) ist mit je einem Unwuchtkörper (U1 bis U4) versehen. Über einen elektronischen Regler ist jeder Motor (M1 bis M4) winkelsynchron so regelbar, daß zur Änderung der Rüttelfrequenz die Drehzahl der Unwuchtwellen (W1 bis W4) und zur Änderung der Winkellage der Unwuchtkörper (U1 bis U4) zueinander die Drehzahl zumindest der einen der beiden einander zugeordneten Unwuchtwellen (W1 bis W4) kurzzeitig veränderbar ist.

Description

Rüttelvorrichtung
Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft eine Rüttelvorrichtung mit einem Rütteltisch, mit in dem Rütteltisch angeordneten, angetriebenen und mit je einem Unwuchtkörper versehenen Unwuchtwellen, die paarweise einander zugeordnet sind, und mit einer Stelleinrichtung, über die die
Rüttelfrequenz und die Winkellage der Unwuchtkörper zueinander veränderbar ist.
Eine verstell- und regelbare Rüttelvorrichtung der genannten Art dient dem Zweck, Betonelemente bei ihrer Produktion optimal zu verdichten. Dies wird erreicht durch programmgesteuerte Anpassung der Betriebsparameter der Rüttelvorrichtung an die produktspezifischen Erfordernisse während des Produktionsvorganges. Stand der Technik:
Für die Programmsteuerung finden sich im Stand der Technik folgende Lösungen: Eine mechanische Verstellung einer Unwuchtmasse aus der Nullage bis zu einem
Maximalwert erfolgt bei Außen- oder bei Gegenlaufvibratoren dadurch, daß auf den Unwuchtwellen
querbewegliche Zahnspangen angeordnet sind, die über eine schrägverzahnte Schubstange mit einer außerhalb des Vibrators befindlichen Stelleinrichtung verbunden sind (DE-Zeitschrift "Betonwerk + Fertigteil-Technik" Heft 10/1988 S. 48 bis 50). Eine Phasenverstellung ist mittels eines elektromechanisch verstellbaren
Überlagerungsgetriebes (DE 37 08 922 AI); oder mittels eines Phasenverstellgetriebes möglich
(DE 37 09 112 Cl).
Darstellung der Erfindung: Der Erfindung liegt folgende Überlegung zugrunde:
Optimal erfolgt die Verdichtung von Betonelementen mit einer Rüttelvorrichtung, wenn folgende Verstell- und Regelaufgaben gelöst werden: a) Veränderung der Rüttlerfrequenz durch Änderung der Rüttlerwellendrehzahl;
b) Veränderung der Rüttelkraft zwischen Null und
Maximum durch Phasenverstellung von mindestens zwei umlaufenden Unwuchtmassen zueinander;
c) Veränderung der Schwingungsamplitude durch
Kombination der unter a) und b) genannten
Maßnahmen. Danach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Rüttelvorrichtung der eingangs genannten Art die zur Erzeugung des optimalen Rütteleffektes erforderliche Anpassung der Betriebsparameter nach einem neuen Prinzip durchzuführen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Unwuchtwelle einzeln durch einen Motor angetrieben ist, der mit vorgegebener Drehzahl im Gleichlauf mit den anderen Motoren umläuft, und als Stelleinrichtung ein elektronischer Regler vorgesehen ist, über den jeder Motor winkelsynchron so regelbar ist, daß zur Änderung der Rüttelfrequenz die Drehzahl der Unwuchtwellen und zur Änderung der
Winkellage der Unwuchtkörper zueinander die Drehzahl zumindest der einen der beiden einander zugeordneten Unwuchtwellen kurzzeitig veränderbar ist.
Bei der Erfindung wird die Synchronisierung der
einzelnen Unwuchtwellen durch eine elektronische, winkelsynchrone Regelung der Unwuchtantriebe erreicht. Die Intensität des Rütteleffekts wird gesteuert durch eine elektronische Veränderung des Rotorlagewinkels der einzelnen Unwuchtantriebe zueinander.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im einzelnen beschrieben. Es zeigen in der Darstellung mit
Schaltsymbolen Fig. 1 einen Rütteltisch mit vier Unwuchtwellen und Einzelantrieb für jede Welle;
Fig. 2 einen zweiteiligen Rüttteltisch mit acht Unwuchtwellen, von denen je zwei Wellen miteinander gekuppelt sind, und mit Einzelantrieb für jede Welle, wobei auch der
Regelkreis für die Einzelantriebe dargestellt ist;
Fig. 3 einen zweiteiligen Rütteltisch mit acht Unwuchtwellen und Einzelantrieb für jede Welle;
Fig. 4 die Wirkungsweise der Phasenverstellung der
Unwuchtmassen;
Fig. 5 als Ausschnitt aus Fig. 2 den Regelkreis für einen der Einzelantriebe mit Angabe des
Signalflusses.
Weg zur Ausführung der Erfindung:
Vier in einem Rütteltisch 1 angeordnete Unwuchtwellen W1 bis W4 werden einzeln durch zugeordnete Motoren M1 bis M4 über Gelenkwellen G1 bis G4 angetrieben. Die Unwuchtwellen W1 bis W4 sind mit Hilfe von Wälzlagern L1 bis L4 in dem Rütteltisch 1 gelagert. Mit jedem Motor M1 bis M4 ist über eine Kupplung C1 bis C4 ein Resolver R1 bis R4 mechanisch verbunden. Kupplungen sind auch zwischen den Wellen des zweiteiligen
Rütteltisches 1 in Fig. 2 vorgesehen. Jeder Motor M1 bis M4 und jeder Resolver R1 bis R4 ist elektrisch mit einem Antriebsumrichter A1 bis A4 verbunden, der
Bestandteil eines Motorregelkreises K1 bis K4 ist. Den Motorregelkreisen K1 bis K4 übergeordnet ist ein
Rotorlagerregler 2. Alle vier Motoren M1 bis M4 drehen ständig mit
vorgegebener Drehzahl in absolutem Gleichlauf. Auf den Wellen befestigte Unwuchtkörper U1 bis U4 stehen so zueinander, daß sich die Zentrifugalkräfte gegenseitig aufheben und keine Rüttelwirkung vorhanden ist - Fig. 4, Bild 1 -. Soll gerüttelt werden, ist eine
Phasenverstellung der Unwuchtkörper U1 bis U4 auf einen Wert notwendig, der der gewünschten Rütttelwirkung entspricht. Dies geschieht in der Weise, daß die
Motoren M3 und M4 kurzzeitig mit verringerter Drehzahl gegenüber den Motoren M1 und M2, aber im Gleichlauf miteinander drehen, bis die gewünschte
Phasenverstellung erreicht ist - Fig. 4, z.B. 100% in Bild 3 und 70% in Bild 2 -, um dann sofort wieder mit der gleichen Drehzahl wie die Motoren M1 und M2 zu rotieren, sodaß die eingestellte Lage der Unwuchten U1 bis U4 für die Dauer des Rüttelvorgangs erhalten bleibt. Die Rückstellung in die Nullage erfolgt in entgegengesetzt gleicher Weise. Die in Fig. 3
dargestellte Anordnung ermöglicht den gleichzeitigen Betrieb der Rütteltischhälften mit unterschiedlichen Frequenzen und Rüttelkräften.
Jede Unwuchtwelle W1 bis W4 ist einzeln durch einen der Motoren M1 bis M4 angetrieben. Der Motor M1 bis M4 läuft mit vorgegebener Drehzahl im Gleichlauf mit den anderen Motoren um. Als Stelleinrichtung, über die die Rüttelfrequenz und die Winkellage der Unwuchtkörper U1 bis U4 zueinander veränderbar ist, ist ein
elektronischer Regler vorgesehen. Über den
elektronischen Regler ist jeder Motor M1 bis M4
winkelsynchron so regelbar, daß zur Änderung der Rüttelfrequenz die Drehzahl der Unwuchtwellen W1 bis W4 und zur Änderung der Winkellage der Unwuchtkörper U1 bis U4 zueinander die Drehzahl zumindest der einen der beiden einander zugeordneten Unwuchtwellen W1 bis W4 kurzzeitig veränderbar ist.
Die Unwuchtkörper U1 bis U4 einander zugeordneter
Unwuchtwellen W1 bis W4 weisen eine Winkellage von 180° zueinander auf. Über den einen der beiden einander zugeordnete Unwuchtwellen W1 bis W4 antreibenden
Motoren M1 bis M4 ist die eine Unwuchtwelle kurzzeitig mit verringerter Drehzahl, nach Erreichen der von 180° abweichenden, gewünschten neuen Winkellage wieder mit derselben Drehzahl angetrieben wie der die zugeordnete Unwuchtwelle antreibende Motor.
Die Regelung der Motoren M1 bis M4 ist über die
Motorregelkreise K1 bis K4 und den Rotorlageregler 2 vorgenommen. Die Rotorlageregelung ist den
Motorregelkreisen K1 bis K4 übergeordnet. Jedem Motor M1 bis M4 sind einer der mechanisch gekuppelten
Resolver R1 bis R4 und als Bestandteil eines der
Motorregelkreise K1 bis K4 einer der Antriebsumrichter A1 bis A4 zugeordnet. Der Antriebsumrichter A1 bis A4 verändert in Abhängigkeit von Ausgangssignalen sin-fiöt und cosωt aus dem Resolver R1 bis R4 und
Sollwertsignalen aus dem Rotorlageregler 2 über die Betriebsfrequenz f die Drehzahl des Motors M1 bis M4. Dem Rotorlageregler 2 sind aus den Motorregelkreisen K1 bis K4 Istwerte der Rotorlagen der Motoren M1 bis M4 und Betriebsparameter zugeführt. Zu den
Betriebsparametern gehören beispielsweise Sollwinkel, Rütteldauer und Stellzeit. Einer der Motoren M1 ist als Leitantrieb, die übrigen Motoren M2 bis M4 sind als Folgeantriebe vorgesehen. Für den Leitantrieb ist in Abhängigkeit von der
gewählten Drehzahl eine feste Sollwertvorgabe
vorgesehen, und der Sollwert für die Folgeantriebe wird über einen Pl-Stellalgorithmus aus deren Abweichung von der Sollage errechnet ist. Der Pl-Stellalgorithmus lautet:
Figure imgf000009_0001
mit
Yn = Stellgröße für den Zyklus n
Xdn = Regeldifferenz im Zyklus n
Xdn - 1 = Regeldifferenz im Zyklus n - 1
TA\ = Abtastzeit
TN = Nachstellzeit
TV = Vorhaltezeit
Kp = Proportionalkonstante.
Gewerbliche Verwertbarkeit:
Die Erfindung ist gewerblich verwertbar bei der
Produktion von Betonelementen, die verdichtet werden,

Claims

Patentansprüche
1. Rüttelvorrichtung mit einem Rütteltisch (1), mit in dem Rütteltisch (1) angeordneten, angetriebenen und mit je einem Unwuchtkörper (U1 bis U4) versehenen Unwuchtwellen (W1 bis W4), die paarweise einander zugeordnet sind, und mit einer Stelleinrichtung, über die die Rüttelfrequenz und die Winkellage der Unwuchtkörper (U1 bis U4) zueinander veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Unwuchtwelle (W1 bis W4) einzeln durch einen Motor (M1 bis M4) angetrieben ist, der mit vorgegebener Drehzahl im
Gleichlauf mit den anderen Motoren umläuft, und als Stelleinrichtung ein elektronischer Regler
vorgesehen ist, über den jeder Motor (M1 bis M4) winkelsynchron so regelbar ist, daß zur Änderung der Rüttelfrequenz die Drehzahl der Unwuchtwellen
(W1 bis W4) und zur Änderung der Winkellage der Unwuchtkörper (U1 bis U4) zueinander die Drehzahl zumindest der einen der beiden einander zugeordneten Unwuchtwellen (W1 bis W4) kurzzeitig veränderbar ist.
2. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß- vier Unwuchtwellen (W1 bis W4) in dem Rütteltisch (1) angeordnet sind.
3. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtkörper (U1 bis U4) einander zugeordneter Unwuchtwellen (W1 bis W4) eine Winkellage von 180° zueinander aufweisen, und daß über den einen der beiden einander zugeordnete
Unwuchtwellen (W1 bis W4) antreibenden Motoren
(M1 bis M4) die eine Unwuchtwelle kurzzeitig mit verringerter Drehzahl und nach Erreichen der von 180° abweichenden gewünschten neuen Winkellage wieder mit einer Drehzahl angetrieben ist, die derjenigen des die zugeordnete Unwuchtwelle
antreibenden Motors entspricht.
4. Rüttelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichent, daß die Regelung der Motoren (M1 bis M4) über Motorregelkreise (K1 bis K4) und einen den Motorregelkreisen übergeordneten Rotorlageregler (2) erfolgt.
5. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichent, daß jedem Motor (M1 bis M4) ein mechanisch gekoppelter Resolver (R1 bis R4) und als Bestandteil des Motorregelkreises (K1 bis K4) ein Antriebsumrichter (A1 bis A4) zugeordnet sind, der in Abhängigkeit von Ausgangssignalen (sinö)t; coaüt) aus dem Resolver (R1 bis R4) und Sollwertsignalen aus dem Rotorlageregler (2) über die
Betriebsfrequenz (f) die Drehzahl des Motors (M1 bis M4) verändert.
6. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichent, daß dem Rotorlageregler (2) aus den Motorregelkreisen (K1 bis K4) Istwerte der
Rotorlagen der Motoren (M1 bis M4) und
Betriebsparameter zugeführt werden.
7. Rüttelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichent, daß einer der Motoren (M1) als Leitantrieb, die übrigen Motoren (M2 bis M4) als Folgeantriebe vorgesehen sind.
8. Rüttelvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß für den Leitantrieb in
Abhängigkeit von der gewählten Drehzahl eine feste Sollwertvorgabe vorgesehen ist und der Sollwert für die Folgeantriebe über einen PI-Stellalgorithmus aus deren Abweichung von der Sollage errechnet wird.
PCT/DE1992/000340 1991-05-22 1992-04-29 Rüttelvorrichtung WO1992020466A1 (de)

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