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s chwinqungs erreqe r
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Die Erfindung betrifft einen Schwingungserreger mit einer drehbar
gelagerten und angetriebenen Vibratorwelle und mit mindestens einem in seiner Lage
gegenüber der Vibratorwelle verstellbaren Massekörper, bei dem die Unwucht aufgrund
des Massekörpers stufenlos mittels eines in einem koaxialen Zylinderraum der Vibratorwelle
axial geführten Stellglieds verstellbar ist, das über eine zur Achse geneigte Kurvenbahn
und über zwei achsparallele sich bezüglich der Achse gegenüberliegende Wellenschlitze
in der Vibratorwelle auf den Massekörper einwirkt.
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Ein derartiger Unwucht-Schwingungserreger ist bekannt (DE-OS 29 o9
204) und enthalt zwei achsparallele gleich- oder gegensinnig umlaufende miteinander
formschlüssig drehbar gekoppelte Vibratorwellen, an denen mehrere Massekörper fest
angebracht sind, wobei die Drehlage einer der Wellen über eine Kupplung gegenüber
der anderen der Wellen verstellbar ist, wobei die Kupplung eine eine der Wellen
umgreifende Nabe mit einer Kurvenbahn aufweist und wobei diese Vibratorwelle einen
koaxialen Zylinderraum enthält, in dem mittels eines Stellglieds ein Führungsstift
in achsparallelen Wellenschlitzen und in den gegenüber der Achse geneigt ausgebildeten
Kurvenbahnen der Nabe geführt ist, wodurch die Drehlage einer der Wellen gegenüber
der anderen durch Verschieben des Stellgliedes vernderbar ist, wobei das Verschieben
des Stellgliedes auf hydraulischem Wege erfolgen kann.
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Der bekannte Unwucht-Schwingungserreger muß,zwangsweise zwei Achsen
aufweisen um eine Unwuchtverstellung zu erreichen. insbesondere eine Betriebsart
bei der die Unwucht beseitigt ist, ist äußerst schwierig ansteuerbar.
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Weiter sind Unwucht-Schwingungserreger bekannt, bei denen zwei koaxiale
Achsen, die eine Unwucht tragen gegeneinander silber Steuerkurven verdrehbar sind
(vgl. FR-PS 13 o4 711). Auch bei diesem Schwingungserreger ist der Unwuchtfreie
Zustand schwierig erreichbar.
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Bei den bekannten Schwingungserregern läßt sich eine Unwuchtänderung
meist nur durch Andern der Drehrichtung der beiden Achsen erreichen, wobei außerdem
die Nullage schwierig erreichbar ist. Dies ist von erhehlichem Nachteil, da bei
den bekannten Schwingungserregern, diese, wenn sie an Maschinen, wie Straßenwalzen
vorgesehen sind, zunächst stillgelegt werden müssen um eine einer anderen Unwucht
entsprechende Lage einzunehmen. Somit wirken sich Anlauf- und Auslaufzeiten zunchst
nachteilig auf die Arbeitszeit aus. Weiter wirken sich diese Anlauf- und Auslaufzeiten
bei beispielsweise Straßenwalzen oder anderen Verdichtern nachteilig auf die jeweilige
Verdichtung und auf die benötigte Motorleistung aus.
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In der Anlaufphase entnimmt der Schwingungserreger dem Antriebsmotor
Leistung in nicht unerheblichem Ausmaß. In der Auslaufphase wird diese Leistung
durch Abbremsen in Warme umgesetzt und vernichtet.
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Weiter durchlaufen die Schwingungserreqer während der Anlauf- und
der Auslaufzeit den gesamten Drehzahlbereich, wodurch es zu dem sogenannten schütteln"
der
Arbeitsmaschinen kommen kann, was bei Verdichtern zu Unebenheiten oder Löchern im
zu verdichtenden Untergrund führen kann.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen einfach ausgebildeten Schwingungserreger
anzugeben, bei dem die Unwucht während des Betriebes einstellbar ist, wobei insbesondere
eine Stellung vorliegen soll, in der keine Unwucht vorliegt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gels.
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Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.
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Bei einem erfindungsgemaß ausgebildeten Schwingungserreger kann durch
vorzugsweise hydraulische Verstellung der gesamte Unwuchtbereich durchlaufen werden,
unabhängig davon, ob sich die Vibratorwelle dreht oder nicht, d.h. daß für die Anlauf-
und die Auslaufphase ein unwuchtfreier Zustand gewählt werden kann, sich der Schwingungserreger
also wie eine ausgewuchtete Welle verhält. Somit kann die bisher ungenutzt abgegebene
Energie, die bei Arbeitsmaschinen mit automatischer Vibratorschaltung bei Betriebs
umkehrung (reversieren) durch immer wieder neuerliches Anlaufen des Schwingungserregers
benötigt wurde, eingespart werden. Da der Schwingungserreger bei dieser Arbeitsweise
die volle Drehzahl beibehalten kann, muß er bei einem Wieder-Anlauf nicht mehr neuerlich
beschleunigt werden.
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Schließlich braucht der Schwingungserreger beim Abschalten nicht mehr
abgebremst werden, vielmehr kann er wie eine ausgewuchtete Welle auslaufen, wodurch
bisher bei Arbeitsmaschinen mit Schwingungserregern benötigte Bremseinrichtungen,
wie Bremsventile entfallen können.
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Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 im Schnitt einen Schwingungserreger im unwuchtfreien
Zustand, Fig. 2 im Schnitt den Schwingungserreger gemäß Fig. 1 in seiner maximaler
Unwucht entsprechenden Stellung, Fig. 3 die Ansicht A in Fig. 2.
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Eine Vibratorwelle 1 ist in einem Gehäuse 13 einer Arheitsmaschine
über Wälzlager 15 in üblicher Weise gelagert. Die Vibratorwelle 1 kann mittels eine
ölmotors oder einer ähnlichen Antriebseinrichtung angetrieben, d.h. gedreht werden.
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Die Vibratorwelle 1 enthält einen koaxialen Zylinderraum 2 sowie chsparallele
Wellenschlitze 3 und 4.
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Den Zylinderraum 2 durchsetzend und in den Wellenschlitzen 3, 4 geführt,
ist ein Massekörper 5 vorgesehen, der eine etwa mittige Führungsöffnung 6 aufweist,
die unter einem spitzen Winkel ot zur Achse 14 der Vibratorwelle verläuft und beim
dargestellten Ausführunasbeispiel den Massekörper 5 vollständig durchsetzt. Der
Massekörper 5 ist also, wie sich das auch aus Fiq. 3 ergibt, symmetrisch ausgebildet.
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In die Fhrungsöffnung 6 des Massekörpers 5 greift ein Führungsstift
7 eines Stellglieds 9 ein, wobei bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fiihrungsstift
7 den Massekörper 5 hzw. dessen Fiihrungs-Öffnung 6 durchsetzt und mit einem Ende
22 auf einer Seite herausragt. Auf der anderen Seite ist der Führungsstift 7 fest
mit einem Element 8 des Stellglieds 9 verbunden. Das Element 8 ist undrehbar in
einer Gleitbuchse 1o axial bewegbar, wobei die Gleitbuchse 1o ihrerseits in dem
Zylinderraum 2 drehfest enthalten ist. D.h., das Stellglied 9' bestehend aus dem
Element 8 und dem Führungsstift 7 dreht sich mit der Vibratorwelle 1. Zur axialen
Verschiebung des Stellgliedesvbzw. dessen Elements 8, ist das Ele-.
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ment 8 mit der Kolbenstange 11 eines Hydraulikzylinders 12 als Bewegungseinrichtung
des Stellgliedes 9 verbunden. Der Hydraulikzylinder 12 ist in ansich bekannter und
nicht im Einzelnen dargestellten Weise ., am Gehause 13 ortsfest angebracht. Ein
rundes Ende 18 der Kolbenstange 11, ist mit einem Bundabschnitt 19 des Elements
8 des Stellglieds über ein Radiallager 16 und ein Axiallager 17 verbunden, derart,
daR unabhängig von der Dreh lage und der Drehzahl des Stellglieds9 dessen Elementtaxial
mittels der Kolbenstange 11 bewegbar ist. Zur axialen Bewegung der Kolbenstange
11, d.h. zur Hubbewegung des mit der Kolbenstange 11 verbundenen Kolbens 21 des
Hydraulikzylinders 12, wird ein Hydraulikfluid über eine Steuerleitung 20 zugeführt.
Um eine pronortionale Bewegung des Massekörpers 5 abhängig vom Hub des Kolbens 21
zu erreichen, kann das Hydraulikfluid durch die Steuerleitung 21 in dosierter Weise
gesteuert zuaerhrt werden. Ein Verstellweg eines dazu geeigneten Steuerventils,
wie eines hydraulischen Wegeventils, ist vorzugsweise nroportional dem Hub des Kolbens
21
im Hydraulikzylinder 12.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Endlage des Hubweges des Hydraulikzylinders
12, befindet sich der Schwerpunkt S des Massekorpers 5 bzw. der Anordnung aus Massekörper
5 und Führunqsstift 7, in der Achse 14 der Vibratorwelle 1, weshalb die Vibratorwelle
1 Yfür praktische Zwecke) unwuchtfrei ist.
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Bei der in Fig. 2 darqestellten Lage, befindet sich der Kolben 21
des Hydraulikzylinders 12 in seiner anderen Endlage, wodurch mittels des Führungsstiftes
7 und der Führungsöffnung 6,der Massekörper 5 aus der in Fig. 1 dargestellten in
die in Fig. 2 dargestellte Lage bewegt ist, wobei der Schwerpunkt S des Massekörpers
5 einen Abstand X von der Achse 14 der Vibratorwelle 1 besitzt, wodurch für die
Vibratorwelle 1 die maximale Unwucht erreicht ist.
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Es ergibt sich ohne weiteres, daß die Verstellung des Kolbens 21 im
Hydraulikzylinder und damit die Bewegung des Massekörpers 5 in den Wellenschlitzen
3, 4 der Vibratorwelle 1 unabhängig von der Drehung und der Drehzahl der Vibratorwelle
1 erfolaen kann. Somit kann die Vihratorwellelunwuchtfrei bis zur Soll-Drehzahl
hochgefahren werden und kann dann die Vibratorwelleterst mit der notwendigen Unwucht
versehen werden, damit der mit der Vibratorwelle 1 versehenen Arbeitsmaschine die
notwendigen Schwingungen mitgeteilt werden knnnen. Weiter kann während des Betriebes
unabhangig voneinander sowohl die Drehzahl der Vibratorwelle 1 als auch die notwendige
Unwucht durch Verstellung des Massekörpers 5 mittels des Stellglieds 9 iiber den
Hydraulikzylinder 12 geändert werden.
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Von besonderem Vorteil ist bei dem erfindungsgemMßen Schwingungserreger
die Möglichkeit, daß mehr als ein Massekörper 5 auf gleiche Weise und sogar durch
ein einziges Stellglied 9 in gleicher Weise betätigt werden können. Zu diesem Zweck
ist das Ende 22 des Führungsstifts 7, der hier die Fiihrungsöffnung 6 zwangsweise
durchgreifen muß, mit einem daneben angeordneten Massekörper (nicht dargestellt)
verbunden.
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Bei dem dargestellten AusführungsbeisPiel ist das Ende 22 mit einer
Scheibe 23 über eine Verbindung 25 fest aber lösbar verbunden und weist die Scheibe
23 eine etwa axiale Stange 24 auf, die mit dem zweckmäßig in gleicher Weise ausgebildeten
Stellglied des nächsten Massekörpers verbunden ist. Daran können sich weitere Massekörper
anschließen.
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Damit die mehreren Massekörper bei der Hubbewegung des Hydraulikzylinders
12 zwischen einer Stellung, in der die Vibratorwelle 1 unwuchtfrei ist, und einer
anderen Stellung, in der maximale Unwucht für die Vibratorwelle 1 erreicht ist,
bewegbar ist, fluchten die den verschiedenen Massekörper 5 zugeordneten achsparallelen
Wellenschlitze 3, 4 paarweise, d.h.
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die Wellenschlitze '3 liegen auf einer achsparallelen Mantellinie
und die Wellenschlitze 4 liegen auf einer achsparallelen Mantellinie der Vibratorwelle
1.
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Fig. 3 zeigt einen etwa rechteckförmigen Querschnitt des Massekörpers
5. Jedoch ist dies nicht zwangsweise notwendig; der Massekörper kann auch anderen
Querschnitt, auch Kreisuerschnitt hesitzten. Wesentlich ist lediglich, daß in einer
Lage des Stellgliedes 9 der Massekörper 5 so gegenüber der Vibratorwelle 1 angeordnet
ist, daß keine Unwucht erreicht ist.
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In gleicher Weise ist es nicht unbedingt erforderlich, daß Fiihrungsöffnung
6 und Pührunasstift 7 geradlinig verlaufen. Es ist auch ein gekrümmter Verlauf möglich,
wesentlich ist lediglich, daß durch axiale Bewegung des Stellglieds9oeine Bewequng
des Massekörpers5 derart gegenüber der Vibratorwelle 1 erreicht ist, daß sich der
SchwerpunktS aus der Achse 14 entfernt, also eine Unwucht erreicht wird. Deshalb
müssen sich gegenüberliegende Wellenschlitze 3, 4 nicht unbedingt fluchtend gegenüberliegen.
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Weiter ist von Bedeutung, daß die Kolbenstange 11 des Hydraulikzylinders
12 an einer Drehbewegung gehindert ist, was auch über eine Verdrehsicherung mittels
Profilierung der Kolbenstangeerreicht werden kann. Beispielsweise kann die Kolbenstange
als Vierkant- oder Dreikantprofil ausgebildet sein, um eine Verdrehsicherung zu
erreichen. Dagegen ist wesentlich, daß das Element 8 des Stellglieds 9 sich mit
der Vibratorwelle 1 dreht. Um eine reproduzierbare Einstellung einer Unwucht erreichen
zu können, ist zweckmäßigerweise ein axiales Spiel zwischen der Kolbenstange 11
und dem Element 8 vermieden, was bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels
der Lager 16, 17 sichergestellt ist.
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Schließlich ist noch zu erwähnen, daß Führungen für bewegbare Teile,
insbesondere zwischen Stellglied 9 und Gleitbuchse 10 sowie zwischen Stellglied
9 und Kolbenstange 11 geschmiert sein können.
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Es sQi weiter werwähnt, daß die Verbindung mit einem nächsten Massekörper
nicht notwendigerweise über eine Scheiben/Stanqen-Verbinduno erfolgen muß, vielmehr
kann der dem nächstfolgenden Massekörper zugeordnete
Führungsstift
direkt, beispielsweise über ein gekröpftes Ende, mit dem Ende 22 des Führungsstifts
7 des dem Hubzylinder 12 nächstgelegenen Führungsstifts 7 verstellt werden.
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Selbstverständlich sind noch andere Ausführungsformen möglich.
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