Verfahren zur stufenlosen Regelung der Wuchtkraft von Schwingungserzeugern und Schwingungserzeuger zum Durchführen des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur stufenlosen Regelung der Wachtkraft von Schwingungserzeugern sowie einen zur Durch führung des Verfahrens geeigneten Schwin gungserzeuger. Schwingungserzeuger mit min destens einer umlaufenden Unwuchtmasse sind für die verschiedensten Zwecke zur Verdich tung von Strassenbaumaterialien, Strassen- untergrund sowie sonstigen plastischen oder verformbaren Massen bekannt.
Uni die resultierende Wuehtkraft solcher Schwingungserzeuger zu verändern, hat man bisher zwei verschiedene Wege eingeschlagen, und zwar in dem einen Falle die Drehzahl, im andern Falle die Masse der Unwuchtkörper verändert. Während beim erstgenannten Ver fahren von Naehteil ist, dass besondere Ein- riehtungen zur Regelung der Drehzahl erfor derlieh werden, hat das an zweiter Stelle er wähnte Verfahren den Übelstand, dass der Vibrator erst stillgesetzt werden mass, bevor er auf die verlangte neue Wachtkraft umge stellt werden kann.
Abgesehen davon ist es in vielen Fällen von Bedeutung, eine Änderung der Wacht kräfte bei einer Änderung der Drehzahl der Unwucltvelle zu verhindern und umgekehrt bei einer Änderung der Wachtkräfte die Dreh zahl beizubehalten, und zwar insbesondere aus folgendem Grunde: Die Drehzahl bestimmt die Frequenz eines Schwingungserzeugers und soll der Eigen- schwingung der zu verdichtenden Materialien angepasst werden. Die WNuchtkräfte bestimmen wiederum die Schwingungsweite des Schwin gungserzeugers bei einer bestimmten Drehzahl und verändern damit die Grösse der Beschleu nigung, welche auf die zu verdichtenden Mas senteilchen übertragen wird.
Zweck der Erfindung ist, die Möglichkeit zu schaffen, die Wuehtkraft während des Be triebes beliebig zu ändern, ohne dabei die Antriebsdrehzahl der Unwuchtwelle oder das Gewicht der Unwucltmassen verändern zu müssen. Mit andern Worten soll also bei kon stanter Drehzahl und ohne Betriebsunterbre chung eine stufenlose Änderung der resultie- renden Wachtkraft erreicht werden.
Zu diesem Zwecke sieht das erfindungs- gemässe Verfahren vor, dass der Drehbewe gung eines umlaufenden Teils des Schwin gungserzeugeis eine Verstellbeweagung über- iagert wird, die, ohne die Drehbewegung zu behindern, sich in einer Änderung der Wacht kraft auswirkt.
Der Schwingungserzeuger nach der Erfin dung zeichnet sich dadurch. aus, dass ein um laufender Teil des Schwingungserzeugers in Aeharichtung verschiebbar angeordnet ist und Mittel vorhanden sind, welche die Axialbewe- gung so auf die Unwuchtmasse übertragen. dass eine Änderung der Wachtkraft auftritt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist nachstehend an Hand der beigefügten Zeich- nung beispielsweise beschrieben, in der Aus führungsbeispiele von Schwingungserzeugern zur Durchführung des Verfahrens veranschau licht sind.
Fig. 1 zeigt einen Schwingungserzeuger mit zwei gegeneinander verstellbaren Un- wuehtsmassen im Längsschnitt und Fig. 2 einen Schwingungserzeuger mit einer in einem umlaufenden Gehäuse ver schieblieh geführten Unwuehtnasse, ebenfalls im Längsschnitt.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist der Schwingungserzeuger ein Masehinen- gehäuse 1 auf, das über Zwischenstüeke, bei spielsweise die Gehäusefüsse 2, mit dem in Schwingungen zu versetzenden Körper, bei spielsweise einer Vibrierbohle 3, verbunden ist. Der linksseitige Teil 4 des Maschinen gehäuses ist im Innendurehmesser etwas grösser gehalten als das übrige Gehäuse und an dieser Stelle mit einem Innengewinde 5 vergleichsweise geringer Steigung versehen, in das eine Gewindebichse 6 verstellbar einge schraubt und in der jeweiligen Stellung durch ein auf ein Klemmstück 18 einwirkendes Handrad 17 feststellbar ist. Das Verstellen der Gewindebüchse 6 erfolgt, mittels eines Handrades 16.
Innerhalb der Gewindebüehse ist mittels Kugellager 8, 8' eine Unwuelhtwelle 7 gelagert, die ihrerseits linksseitig eine erste Unwuchtmasse 9 trägt und rechtsseitig mit einem Steilgewinde, beispielsweise einem mehr gängigen Trapezgewinde 10, ausgestattet ist. Dieses Steilgewinde, dessen Steigung ein Viel faches grösser ist als die Steigung des Ge windes 5, greift unter Formschluss in das Innengewinde einer Hülse 11 ein, welch letztere fest mit einer zweiten Unwuchtmaise 13 verbunden ist und gegen das Gehäuse hin über Kugellager 12, 12' abgestützt ist.
Da die Übertragung des Drehmomentes der Unwuchtwelle 7 auf die Hülse 11 nicht nur während des Verstehens der Gewindebiiehse 6, das heisst während des Regelvorganges, son dern auch während des normalen Betriebes einen ständigen, kräftigen Axialdruek auf die Kugellager 8, 8' und 12, 12' zur Folge hätte, sind noch Massnahmen getroffen, um diesen Axialschub möglichst klein zu halten. Zu die sem Zweck ist die Hülse 11 antreibbar ausge bildet und dazu beispielsweise mit einem Bund 11' ausgestattet, der seinerseits zur Aufnahme einer Keilriemenscheibe 11" dient. Es ergibt. sieh dann die Möglichkeit, sowohl die U nwucht- welle 7 als auch die Hülse 11 von einer ge meinsamen, nicht gezeichneten Antriebswelle aus synchron anzutreiben.
Durch diese Mass nahme wird - wie schon gesagt - die seit liche Druekbelastung der Kugellager 8, 8' und 12, 12' erheblich vermindert.
Bei einer Verstellung der Unwuiehtnassen 9 und 13 zueinander wird der Synehronismus zwischen der Unwuehtwelle 7 und der Hülse 11 zwar gestört; jedoch liegt diese Störung innerhalb der Grenzen des normalen Sehlupfes eines Flach- oder Keilriemens, so dass die der Hülse während des Verstellvorganges zusätz- lieh aufgezwungene positive oder negative Drehbewegung mithin letzten Endes durch den gemeinsamen Antrieb beider Unwucht- mnasen nicht behindert wird.
Mit andern Worten muss also der zusätzliche Antrieb der Hülse 11 so beschaffen sein, dass eine dieser Hülse zusätzlich aufgezwungene Drehbewe gung, welche sieh zu der normalen Umlauf bewegung addiert oder von dieser subtrahiert, innerhalb der Toleranz des Übertragungs elementes liegt, das zwischen die gemeinsame Antriebswelle und die Hülse eingeschaltet ist. Mit 14 und 15 sind Staubsehutzdeekel bezeich net, die das Maschinengehäuse nach aussen hin abdecken. Am Deckel 15 ist noch ein Zeiger 19 befestigt, der über einer am Maschinen gestell angebraehten Skala 20 spielt und da- einreh eine Kontrolle der jeweiligen Einstel lung des Gerätes ermöglicht.
Bei einer Verstellung der GeiTindebiieh:se 6 verschiebt sieh die Unwuehtwelle 7 in Rich tung ihrer Achse. Hierbei gleitet. die Gewinde hülse 11, die ihrerseits mittels der Keilriemen scheibe 11" synchron mit der Unwtielit\velle 7 angetrieben wird, in ihrer Gewindeführung und dreht sieh - zusammen mit der Unwueht- masse 13 - relativ zur Unw-tiehtwelle 7 und damit auch relativ zur Un.wuehtmasse 9.
Die unterschiedlichen Winkel-esehwindigkeiten von Unwuchtwelle 7 und Hülse 71 werden während dieses Verstellvorganges durch den Schlupf bzw. die Elastizität des die Hülse 11 antreibenden Flach- oder Keilriemens aufge nommen. Mit der Veränderung der Relativ lage der Unwuchtmassen 13 und 9 ändert sich auch entsprechend die resultierende Wucht kraft des Schwingungserzeugers.
Natürlich kann man auch den beschriebe nen besonderen Antrieb der Hülse 11 fort lassen, muss dann aber eine erheblich höhere Belastung der Kugellager 8, 8' und 12, 12' in Kauf nehmen.
Die auf das Handrad 16 ausgeübte Bewe gung wird durch den Unterschied zwischen den Steigungen der Gewinde 5 und 10 stark untersetzt, so dass ein umgekehrter Bewe gungsfluss infolge Selbstsperrung des Gewin des nicht möglich ist. Da die Hülse 11 wäh rend der Drehbewvegung der Welle 7 ständig umläuft, ist auch ohne weiteres eine Verstel lung der Wuchtkraft während des Maschinen umlaufes zu erreichen.
Entsprechend liegen auch die Verhältnisse bei den Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, nur mit demn Unterschied, dass hier die zur Ver änderung der resultierenden Wuehtkraft be stimmte Verstellbewegung nicht mehr der Drehbewegung der Unwuchtwelle, sondern eines besonderen Teils überlagert wird.
Gemäss Fig. 2 weist der Schwingungserzeu ger wiederum ein Gehäuse 21 auf, das über Füsse 2 mit dem in Schwingungen zu ver- setzenden Körper, beispielsweise einer Vibrier bohle 3, verbunden ist. Rechtsseitig isst das Gehäuse 21 mit einem Innengewinde 22 ver hältnismässig geringer Steigung versehen, in das das Aussengewinde einer Gewindebüchse 23 zügig eingeschraubt ist.
Durch Drehen eines Handrades 24 kann man also die Büchse 23 in axialer Richtung nach beiden Seiten hin verschieben und dann in der jeweils ge- wünsclten Stellung durch ein auf ein Klemm stück 18 einwirkendes Handrad 17 feststellen.
Die jeweilige Stellung der Büchse wird durel einen am Handrad 24 befestigten Zei ger 19 kenntlich gemacht, der zweckmässig eine Lupe mit Fadenkreuz trägt und über einer am Gehäuse 21 befestigten Skala 20 spielt.
Die Abdichtung zwiehen Gehäuse 21 und Büchse 23 erfolgt über einen Staubschutzring 25. Ein Deckel 26 deckt eine Bohrung der Büchse 23 nach aussen hin staubdicht ab.
In der Bohrung der Büchse 23 sitzen kräftig bemessene Wälzlager 27, die einerseits durch den Bund 28 und anderseits durcl den Anschlagring 29 gegen axiales Verschieben gesichert sind. Fest mit den Innenringen die ser Wälzlager ist das eine Ende 30 eines zylindrischen Bolzens 31 verbunden, der am andern Ende derart abgeschrägt ist, dass bei 32 eine ebene Anschnittfläche besteht.
Das linksseitige Ende des Gehäuses 21 dient zur Aufnahme von Wälzlagern 33, 34, die sieh unter Zwischenschaltung einer Distanzbüchse 35 einerseits gegen einen Bund 36 des Maschinengehäuses und anderseits gegen einen Gehäusedeekel 37 abstützen. In diesen Wälzlagern 33, 34 lagert ein trommel artiger Körper 38, dessen nach aussen geführ ter Achsstummel 39 die Antriebswelle des Schwingungserzeugers bildet. Der Antrieb kann beispielsweise über eine mit dem Achs stummel 39 verkeilte Keilriemenscheibe 40 er folgen. Zwischen Achsstummel 39 und Deckel 37 ist zweckmässig ein nicht gezeichneter Dich tungsring eingelegt.
Der trommelartige Körper 38 ist mit zu einand er senkrecht angeordneten Saekbohrun- gen 41 und 42 ausgestattet. Die eine von die sen, nämlich die Axialbohi@ing 41, ist im Durchmesser so bemessen, dass sie dem Bol zen 31 als Führungslager zu dienen vermag. In der andern Bohrung 42 ist eine kolben- artige Unwaehtmasse 43 verschieblich ge führt. Diese Unwuclitmasse des Schwingungs- erzeugers steht unter der dauernden Wirkung einer Drii.ckfeder 44.
Sie ist mit einer Quer bohrung 45 versehen, deren Lä.ngsaehse Dar allel zur Schrägfläche 32 des Bolzens 31 ver läuft. Die untere Partie dieser fluerbohining ist durch eine Fläche 46 abgeflacht, so dass sieh die Schrägfläche 32 des Bolzens 31 satt gegen die Schrägfläche 46 der Bohrung 45 anlegt. Wird der Körper 38 in Umlauf versetzt, so hat die Unwuchtmasse 43 das Bestreben, unter der Wirkung der Fliehkraft und der Feder 44 möglichst weit nach aussen hin zu wandern.
Das Ausmass dieser Bewegung wird jedoch - wie man ohne weiteres erkennt durch den gegen die Schrägfläche 46 der Bohrung 45 formschlüssig anliegenden Bolzen 31 begrenzt, der seinerseits infolge dieses Formschlusses zusammen mit der Unwueht- masse umläuft.
Je tiefer dieser Bolzen 31 in die Bohrung 45 eindringt, um so mehr wird die Lnwucht- masse 43 ihrer Rotationsachse genähert und um so geringer wird demzufolge die resultie rende Wuchtkraft. Beim Ausfahren des Bol zens 31 aus der Bohrung 45 ist der Effekt natürlich umgekehrt.
Man kann also, allgemein gesprochen, durch axiales Verschieben des Bolzens 31 in der einen oder andern Richtung, das heisst durch entsprechende Einstellung der Büchse 23 mittels des Handrades 24, die Lage der Unwuchtmasse 43 in bezug auf ihre Rotations achse und damit auch die resultierende Wuchtkraft in weiten Grenzen variieren. Diese Veränderung der Wuchtkraft erfolgt unter den gleichen Bedingungen wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, nämlich während des Umlaufes der Unwuchtwelle und durch eine Verstellbewegung, die den Um lauf nicht behindert.
Der Schwingungserzeuger nach der Er findung ist nicht auf das Verdichten von Stoffen, beispielsweise im Strassenbau, be schränkt; es sind vielmehr auch andere An wendungsmöglichkeiten gegeben, so zum Bei spiel der Antrieb von Stoss- und Schlagwerk zeugen.
The invention relates to a method for the stepless control of the guard force of vibration generators and a vibration generator suitable for performing the method. Vibration generators with at least one rotating unbalanced mass are known for a wide variety of purposes for the compaction of road construction materials, road subsoil and other plastic or deformable masses.
To change the resulting raging force of such vibration generators, two different approaches have been taken up to now, namely in one case the speed of rotation, in the other the mass of the unbalanced bodies. While with the first-mentioned method it is necessary that special devices for regulating the speed are required, the second-mentioned method has the drawback that the vibrator must first be stopped before it is switched to the required new guard can be.
Apart from this, it is important in many cases to prevent a change in the guard forces when the speed of the Unwucltvelle changes and, conversely, to maintain the speed when the guard forces change, in particular for the following reason: The speed determines the frequency of a vibration generator and should be adapted to the natural vibration of the materials to be compacted. The WNuchtkraft in turn determine the oscillation amplitude of the oscillator at a certain speed and thus change the size of the acceleration that is transmitted to the mass particles to be compressed.
The purpose of the invention is to create the possibility to change the Wuehtkraft during the loading drive without having to change the drive speed of the unbalance shaft or the weight of the Unwucltmassen. In other words, a stepless change in the resulting guard force should be achieved at a constant speed and without interrupting operation.
For this purpose, the method according to the invention provides that an adjustment movement is superimposed on the rotary movement of a rotating part of the oscillation product, which changes the watch force without hindering the rotary movement.
The vibration generator according to the invention is characterized by this. from the fact that a rotating part of the vibration generator is arranged to be displaceable in the Aeharrichtung and means are present which transmit the axial movement to the unbalanced mass. that a change in watchfulness occurs.
The method according to the invention is described below with reference to the accompanying drawing, for example, in which exemplary embodiments of vibration generators for carrying out the method are illustrated.
FIG. 1 shows a vibration generator with two unconventional masses that can be adjusted relative to one another in longitudinal section and FIG. 2 shows a vibration generator with a vibratory mass that is slidably guided in a circumferential housing, likewise in longitudinal section.
In the embodiment according to FIG. 1, the vibration generator has a machine housing 1 which is connected to the body to be vibrated, for example a vibrating beam 3, via intermediate pieces, for example the housing feet 2. The left-hand part 4 of the machine housing is kept slightly larger in the inner diameter than the rest of the housing and provided at this point with an internal thread 5 comparatively low pitch, into which a threaded bush 6 is screwed adjustable and in the respective position by acting on a clamping piece 18 Hand wheel 17 is lockable. The threaded sleeve 6 is adjusted by means of a handwheel 16.
A unbalance shaft 7 is mounted inside the threaded sleeve by means of ball bearings 8, 8 ', which in turn carries a first unbalanced mass 9 on the left and is equipped with a steep thread, for example a more common trapezoidal thread 10, on the right. This coarse thread, the pitch of which is many times greater than the pitch of the Ge thread 5, engages with a form fit in the internal thread of a sleeve 11, which the latter is firmly connected to a second unbalanced corn 13 and against the housing via ball bearings 12, 12 ' is supported.
Since the transmission of the torque of the unbalanced shaft 7 to the sleeve 11 not only during the understanding of the threaded bushes 6, that is, during the control process, but also during normal operation, a constant, strong axial pressure on the ball bearings 8, 8 'and 12, 12 'would result, measures are still taken to keep this axial thrust as small as possible. For this purpose, the sleeve 11 is designed to be drivable and for this purpose is equipped, for example, with a collar 11 ', which in turn serves to accommodate a V-belt pulley 11 ". This then results in the possibility of both the unbalanced shaft 7 and the sleeve 11 to be driven synchronously from a common, not shown drive shaft.
This measure is - as already said - the Liche pressure load on the ball bearings 8, 8 'and 12, 12' significantly reduced.
In the event of an adjustment of the uncomfortable wetnesses 9 and 13 to one another, the synchronization between the uncomfortable shaft 7 and the sleeve 11 is indeed disturbed; However, this disturbance lies within the limits of the normal slip of a flat belt or V-belt, so that the positive or negative rotary movement additionally imposed on the sleeve during the adjustment process is ultimately not hindered by the common drive of both imbalance noses.
In other words, the additional drive of the sleeve 11 must be designed in such a way that an additional rotational movement that is forced on this sleeve, which is added to or subtracted from the normal rotational movement, is within the tolerance of the transmission element that is between the common drive shaft and the sleeve is on. With 14 and 15 Staubsehutzdeekel are designated net that cover the machine housing to the outside. A pointer 19 is also attached to the cover 15 which plays over a scale 20 mounted on the machine frame and in turn enables the respective setting of the device to be checked.
When the GeiTindebiieh: se 6 is adjusted, the unhealthy shaft 7 moves in the direction of its axis. This slides. the threaded sleeve 11, which in turn is driven by means of the V-belt pulley 11 ″ synchronously with the wind shaft 7, in its thread guide and rotates - together with the wind shaft 13 - relative to the wind shaft 7 and thus also relative to the wind shaft .brained mass 9.
The different angular speeds of unbalance shaft 7 and sleeve 71 are taken up during this adjustment process by the slip or the elasticity of the flat or V-belt driving the sleeve 11. With the change in the relative position of the unbalanced masses 13 and 9, the resulting force of the vibration generator also changes accordingly.
Of course, you can also omit the special drive of the sleeve 11 described, but then you have to accept a considerably higher load on the ball bearings 8, 8 'and 12, 12'.
The movement exerted on the handwheel 16 is greatly reduced by the difference between the pitches of the threads 5 and 10, so that a reverse movement flow due to self-locking of the thread is not possible. Since the sleeve 11 rotates continuously during the rotational movement of the shaft 7, an adjustment of the balancing force can be easily achieved during the machine rotation.
The conditions in the embodiment according to FIG. 2 are correspondingly also, with the only difference that here the adjustment movement intended to change the resulting raging force is no longer superimposed on the rotary movement of the unbalance shaft, but on a special part.
According to FIG. 2, the vibration generator in turn has a housing 21 which is connected via feet 2 to the body to be set in vibration, for example a vibrating screed 3. On the right side, the housing 21 is provided with an internal thread 22 ver relatively low pitch, into which the external thread of a threaded bushing 23 is quickly screwed.
By turning a handwheel 24, the bushing 23 can thus be displaced in the axial direction to both sides and then locked in the respectively desired position by a handwheel 17 acting on a clamping piece 18.
The respective position of the sleeve is indicated by a pointer 19 attached to the handwheel 24, which appropriately carries a magnifying glass with crosshairs and plays over a scale 20 attached to the housing 21.
The sealing between the housing 21 and the bushing 23 takes place via a dust protection ring 25. A cover 26 covers a bore of the bushing 23 to the outside in a dust-tight manner.
In the bore of the bushing 23 there are powerfully dimensioned roller bearings 27 which are secured against axial displacement on the one hand by the collar 28 and on the other hand by the stop ring 29. One end 30 of a cylindrical bolt 31 is firmly connected to the inner rings of these roller bearings, which is beveled at the other end in such a way that at 32 there is a flat bevel surface.
The left-hand end of the housing 21 is used to accommodate roller bearings 33, 34 which, with the interposition of a spacer sleeve 35, are supported on the one hand against a collar 36 of the machine housing and on the other hand against a housing cover 37. In these rolling bearings 33, 34 is a drum-like body 38, whose outwardly guided stub axle 39 forms the drive shaft of the vibration generator. The drive can, for example, follow a V-belt pulley 40 wedged with the stub axle 39. Between the stub axle 39 and cover 37, a not shown sealing ring is expediently inserted.
The drum-like body 38 is equipped with Saek bores 41 and 42 arranged perpendicular to one another. One of these, namely the Axialbohi @ ing 41, is so dimensioned in diameter that it is able to serve the Bol zen 31 as a guide bearing. In the other bore 42 a piston-like floating mass 43 is displaceably guided. This unbalanced mass of the vibration generator is under the permanent action of a compression spring 44.
It is provided with a transverse bore 45, the Lä.ngsaehse Dar allele to the inclined surface 32 of the bolt 31 runs ver. The lower part of this fluerbohining is flattened by a surface 46, so that the inclined surface 32 of the bolt 31 lies snugly against the inclined surface 46 of the bore 45. If the body 38 is set in rotation, the unbalanced mass 43 tends to migrate outwards as far as possible under the action of the centrifugal force and the spring 44.
The extent of this movement is limited, however, as can be easily seen, by the bolt 31 which rests in a form-fitting manner against the inclined surface 46 of the bore 45 and which, in turn, rotates together with the unweighting mass as a result of this form-fit connection.
The deeper this bolt 31 penetrates into the bore 45, the closer the unbalanced mass 43 is to its axis of rotation and consequently the lower the resulting balancing force. When extending the Bol zens 31 from the bore 45, the effect is of course reversed.
You can, generally speaking, by axially moving the bolt 31 in one direction or the other, that is, by setting the sleeve 23 by means of the handwheel 24, the position of the unbalance mass 43 with respect to its axis of rotation and thus the resulting balancing force vary within wide limits. This change in the balancing force takes place under the same conditions as in the embodiment of FIG. 1, namely during the revolution of the unbalanced shaft and by an adjustment movement that does not hinder the order.
The vibration generator according to the invention is not limited to the compression of substances, for example in road construction; Rather, there are also other possible uses, for example the drive of pushing and striking tools.