EP3243573B1

EP3243573B1 - Vibration generator

Info

Publication number: EP3243573B1
Application number: EP16168703.3A
Authority: EP
Inventors: Markus MERZHÄUSER
Original assignee: Eurodrill GmbH
Current assignee: Eurodrill GmbH
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2018-07-18
Anticipated expiration: 2036-05-09
Also published as: JP2017202483A; CA2959752A1; DK3243573T3; EP3243573A1; CN107377343A; ES2690986T3; US20170320094A1; PL3243573T3

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungserzeuger mit mindestens einer rotierend antreibbaren Welle, auf welcher mindestens eine Unwuchteinheit angeordnet ist, welche aus mindestens zwei Gewichtselementen aufgebaut ist, von denen ein erstes Gewichtselement fest an der Welle angebracht und ein zweites Gewichtselement radial verstellbar gelagert sind, welches abhängig von der Drehzahl der Welle zwischen einer radial innenliegenden ersten Position und einer radial außenliegenden zweiten Position verstellbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a vibration generator with at least one rotationally driven shaft on which at least one unbalance unit is arranged, which is composed of at least two weight elements, of which a first weight member fixedly mounted on the shaft and a second weight member are mounted radially adjustable, which depends on The rotational speed of the shaft between a radially inner first position and a radially outer second position is adjustable, according to the preamble of claim 1.

Schwingungserzeuger werden etwa bei Vibrationsrammgeräten zum Einrammen und Ziehen von Spundwandbohlen in beziehungsweise aus einem Boden eingesetzt. Durch die erzeugten Schwingungen, welche durch drehend angetriebene Unwuchteinheiten bewirkt werden, wird der Boden in einen quasi flüssigen Zustand versetzt, so dass eine Bohle oder ein Träger mit einem relativ geringen Kraftaufwand in den Boden eingedrückt oder herausgezogen werden kann.Vibration generators are used, for example, in vibration ramming devices for driving in and pulling sheet piles into and out of a ground. By the vibrations generated, which are caused by rotationally driven unbalance units, the soil is placed in a quasi-liquid state, so that a screed or a carrier can be pressed or pulled with a relatively small force in the ground.

Die Unwuchteinheiten sind über einen oder mehrere Drehantriebe mittels Zahnradgetrieben rotierend angetrieben. Die Unwuchteinheiten und das Zahnradgetriebe sind in einem Getriebegehäuse angeordnet, wobei die einzelnen Unwuchteinheiten in ihrem Drehwinkel zueinander mittels einer Verstelleinrichtung verstellt werden können. Solche Schwingungserzeuger sind etwa aus EP 2 085 149 A1 , der EP 0 951 949 A1 oder der US 5,955,964 B bekannt.The unbalance units are driven in rotation via one or more rotary drives by means of gear drives. The imbalance units and the gear transmission are arranged in a transmission housing, wherein the individual imbalance units can be adjusted in their rotational angle to each other by means of an adjusting device. Such vibrators are about out EP 2 085 149 A1 , of the EP 0 951 949 A1 or the US 5,955,964 B known.

Ein gattungsgemäßer Schwingungserzeuger geht aus der EP 0 070 343 A1 hervor. Bei diesen bekannten Schwingungserzeugern ist an einer umlaufenden Unwuchtwelle ein radial beweglich geführtes Fliehgewicht vorgesehen. Weiterhin ist eine auf das Fliehgewicht wirkende Rückholfeder angeordnet, welche das Fliehgewicht in eine radial innenliegende Stellung drückt. Auf diese Weise ergibt sich bei niedrigeren Drehzahlen eine relativ kleine Unwucht, die so das Anlaufdrehmoment des Antriebsmotors gering hält. Mit steigender Drehzahl bewegt sich das Fliehgewicht allmählich unter dem Einfluss der Fliehkraft gegen die Rückholfeder nach außen, so dass erst bei Erreichen der vorgesehenen Betriebsdrehzahl die verlangte Unwucht des Schwingungserzeugers erreicht wird. Die Größe der Unwucht verändert sich somit allmählich mit steigender Drehzahl.A generic vibrator goes out of the EP 0 070 343 A1 out. In these known vibration generators, a radially movable flyweight is provided on a peripheral imbalance shaft. Furthermore, a force acting on the flyweight return spring is arranged, which presses the flyweight in a radially inner position. In this way, at relatively low speeds results in a relatively small imbalance, which keeps the starting torque of the drive motor low. With increasing speed, the flyweight gradually moves under the influence of centrifugal force against the return spring to the outside, so that only when reaching the intended operating speed, the required imbalance of the vibrator is achieved. The size of the imbalance thus changes gradually with increasing speed.

In der US 4,370,894 ist ein Schwingungserzeuger mit einer verstellbaren Unwucht beschrieben. Zum Feststellen der Unwucht ist ein Verriegelungsbolzen vorgesehen, der in die Unwucht eingreift.In the US 4,370,894 is described a vibrator with an adjustable imbalance. To detect the imbalance, a locking bolt is provided, which engages in the imbalance.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungserzeuger anzugeben, bei welchem eine verbesserte Einstellbarkeit der Größe der Unwucht ermöglicht ist.The invention has for its object to provide a vibration generator, in which an improved adjustability of the size of the imbalance is possible.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch einen Schwingungserzeuger mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention by a vibration generator with the features of claim 1. Preferred embodiments are given in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Schwingungserzeuger ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Arretiereinrichtung vorgesehen ist, durch welche das verstellbare zweite Gewichtselement bis zu einer vorgegebenen Auslösedrehzahl der Welle in der ersten Position festgestellt ist und bei Erreichen der Auslösedrehzahl gelöst und verstellbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Schwingungserzeuger kann so die Größe der Unwucht bis zu einer vorgegebenen Auslösedrehzahl festgehalten werden. Dies ermöglicht insbesondere bei einem Anfahren des Schwingungserzeugers eine gleichbleibende Unwucht. Dies kann das Anlaufen des Schwingungserzeugers in einer Startphase erleichtern und stellt ein gleichbleibendes statisches Moment in der Anlaufphase sicher. Es wird dabei auch eine verbesserte Kontrolle erreicht, wenn etwa kritische Resonanzbereiche des Schwingungserzeugers durchlaufen werden. Hierdurch können Belastungen oder Beschädigungen des Schwingungserzeugers vermieden werden.The vibration generator according to the invention is characterized in that a locking device is provided, through which the adjustable second weight element is determined up to a predetermined release speed of the shaft in the first position and is released and adjustable upon reaching the trigger speed. In the vibration generator according to the invention so the size of the imbalance can be held up to a predetermined release speed. This allows a constant imbalance especially when starting the vibrator. This can facilitate start-up of the vibrator in a starting phase and ensures a consistent static torque in the start-up phase. An improved control is also achieved when, for example, critical resonance ranges of the vibration generator are passed through. As a result, stress or damage to the vibrator can be avoided.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungserzeugers besteht darin, dass das zweite Gewichtselement entlang mindestens einer Linearführung verschiebbar gelagert ist, welche quer zu einer Drehachse der Welle gerichtet ist. Die Linearführung kann dabei radial zur Drehachse der Welle oder tangential zu einer zylindrischen Mantellinie um die Drehachse der Welle gerichtet sein. Vorzugsweise können auch zwei oder mehr parallel zueinander verlaufende Linearführungen angeordnet sein. Hierdurch wird eine definierte Lageverschiebung des verstellbaren zweiten Gewichtselementes sichergestellt.A preferred embodiment of the vibration generator according to the invention consists in that the second weight element is displaceably mounted along at least one linear guide, which is directed transversely to a rotation axis of the shaft. The linear guide can be directed radially to the axis of rotation of the shaft or tangentially to a cylindrical surface line around the axis of rotation of the shaft. Preferably, two or more parallel linear guides can be arranged. As a result, a defined positional shift of the adjustable second weight element is ensured.

Der Schwingungserzeuger kann vorzugsweise mehrere Unwuchteinheiten aufweisen. Vorzugsweise sind mindestens ein Paar oder mehrere Paare Unwuchteinheiten vorgesehen, wobei die Unwuchteinheiten eines Paares jeweils auf separaten, parallelen Wellen angeordnet sind. Die Unwuchteinheiten eines Paares werden mit entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben. Die Wellen können dabei über miteinander kämmende Zahnräder in Verbindung stehen. Über eine Verstelleinrichtung, die mechanisch über eine Verstellwelle oder elektronisch ausgebildet ist, kann die Drehstellung der Unwuchteinheiten eines Paares zueinander verändert werden. Hierdurch können die Unwuchten insbesondere in einer vertikalen Richtung addiert und in einer horizontalen Richtung kompensiert werden. In einem Leerlauf ist auch eine Kompensation in vertikaler Richtung möglich.The vibrator may preferably include a plurality of imbalance units. Preferably, at least one pair or more pairs of imbalance units are provided, wherein the imbalance units of a pair are each arranged on separate, parallel shafts. The unbalance units of a pair are driven in opposite directions of rotation. The shafts can be connected via intermeshing gears. About an adjusting device which is mechanically formed via an adjusting or electronically, the rotational position of the imbalance units of a pair can be changed to each other. As a result, the imbalances can be added in particular in a vertical direction and compensated in a horizontal direction. In an idle and a compensation in the vertical direction is possible.

Besonders bevorzugt ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass die Arretiereinrichtung mindestens ein Arretierelement aufweist, welches zwischen einer Arretierposition und einer Freigabeposition verstellbar ist. Das Arretierelement kann dabei ein Arretierstift oder ein Arretierhaken sein. In der Arretierposition ist das Arretierelement mit dem verstellbaren Gewichtselement in Eingriff und fixiert dessen Lage. Bei Erreichen einer Auslösedrehzahl kann das Arretierelement in eine Freigabeposition verschoben oder verschwenkt werden, so dass das zweite Gewichtselement durch die bei der Auslösedrehzahl herrschende Fliehkraft verstellt wird. Die Auslösedrehzahl ist größer als Null und kann vorzugsweise einen Wert zwischen 10% bis 90% der maximalen Betriebsdrehzahl betragen. In der Freigabeposition ist das Arretierelement von dem zweiten Gewichtselement beabstandet, wobei eine freie Verstellbarkeit ermöglicht wird.According to one embodiment of the invention, it is particularly preferred that the locking device has at least one locking element which is adjustable between a locking position and a release position. The locking element may be a locking pin or a locking hook. In the locking position, the locking element is engaged with the adjustable weight element and fixes its position. Upon reaching a trigger speed, the locking element can be moved or pivoted into a release position, so that the second weight element is adjusted by the centrifugal force prevailing at the triggering speed. The triggering speed is greater than zero and may preferably be between 10% and 90% of the maximum operating speed. In the release position, the locking element is spaced from the second weight element, wherein a free adjustability is made possible.

Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass das mindestens eine Arretierelement quer zur Linearführung des zweiten Gewichtselements verstellbar ist. Vorzugsweise ist das Arretierelement ein Arretierstift, welches quer zur Linearführung verschiebbar gelagert ist.It is particularly advantageous according to a development of the invention that the at least one locking element is adjustable transversely to the linear guide of the second weight element. Preferably, the locking element is a locking pin, which is mounted displaceably transversely to the linear guide.

Nach der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, dass das mindestens eine Arretierelement federgespannt in der Arretierposition gehalten ist und in eine Arretierausnehmung an dem verstellbaren zweiten Gewichtselement eingreift. Durch eine Federvorspannung wird das Arretierelement in der Arretierposition gehalten, so dass das zweite Gewichtselement zuverlässig in der radial innenliegenden ersten Position gehalten ist. Das Verschieben des Arretierelementes kann durch einen Aktor, etwa durch einen Elektromagneten, bewirkt werden. In einer besonders robusten Ausführungsform kann die Federvorspannung des Arretierelementes so ausgelegt sein, dass die Federvorspannung des Arretierelementes durch die bei der Auslösedrehzahl herrschenden Fliehkraft überwunden und das Arretierelement in die Freigabeposition gedrückt wird. Das Arretierelement kann an der Welle oder dem Gewichtselement verstellbar gelagert sein.According to the invention, it is particularly advantageous that the at least one locking element is held spring-loaded in the locking position and engages in a locking recess on the adjustable second weight element. By a spring bias the locking element is held in the locking position, so that the second weight element is reliably held in the radially inner first position. The displacement of the locking element can be effected by an actuator, such as an electromagnet. In a particularly robust embodiment, the spring preload of the locking element can be designed so that the spring preload of the locking element overcome by the centrifugal force prevailing at the trigger speed and the locking element is pressed into the release position. The locking element may be adjustably mounted on the shaft or the weight element.

Dabei ist es nach der Erfindung besonders vorteilhaft, dass die Arretierausnehmung eine Einlauf- und/oder eine Auslaufschräge aufweist. Die Einlauf- oder Auslaufschräge kann als eine Art Keilschiebemechanismus dienen, bei welcher die auf das verstellbare zweite Gewichtselement wirkende Fliehkraft in eine Gegenkraft übersetzt wird, welche das Arretierelement aus der Arretierposition in die Freigabeposition drückt. Eine Spitze des Arretierelements ist entsprechend mit einer Schräge oder Abrundung ausgebildet.
Eine besonders zuverlässige Arretierung des zweiten Gewichtselementes wird nach einer Ausführungsvariante der Erfindung dadurch erzielt, dass zwei Arretierelemente vorgesehen sind, welche entgegengesetzt gerichtet und verschiebbar sind. Es ist somit eine doppelte Arretierung und Feststellung des zweiten Gewichtselementes in der Arretierposition gegeben.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass mindestens eine Rückstellfeder vorgesehen ist, durch welche das zweite Gewichtselement in die radial innen liegende erste Position rückstellbar ist. Die Rückstellfeder ist dabei vorzugsweise mit einer relativ geringen Rückstellfederkraft ausgebildet, so dass das Gewichtselement nach dem Lösen der Arretiereinrichtung zügig die radial außen liegende zweite Position einnehmen und erst bei Erreichen einer relativ geringen Rückstelldrehzahl, welche vorzugsweise kleiner als die Auslösedrehzahl ist, wieder zurück in die radial innen liegende erste Position gestellt wird. Bei dieser Rückstellung kann das Gewichtselement dann auch wieder durch die Arretiereinrichtung in der ersten Position festgestellt werden.It is particularly advantageous according to the invention that the Arretierausnehmung has an inlet and / or an outlet slope. The inlet or outlet slope may serve as a type of wedge-sliding mechanism, in which the centrifugal force acting on the adjustable second weight element is translated into a counter force which presses the locking element from the locking position to the release position. A tip of the locking element is formed in accordance with a slope or rounding.
A particularly reliable locking of the second weight element is achieved according to a variant of the invention in that two locking elements are provided, which are oppositely directed and displaceable. It is thus given a double locking and determination of the second weight element in the locking position.
According to one embodiment of the invention, it is advantageous that at least one return spring is provided, by means of which the second weight element can be reset in the radially inner first position. The return spring is preferably formed with a relatively low return spring force, so that the weight element after releasing the locking device rapidly occupy the radially outer second position and only upon reaching a relatively low reset speed, which is preferably less than the trigger speed, back to the radially inner first position is provided. In this provision, the weight element can then also be determined by the locking device in the first position.

Um bei einer steigenden Drehzahl eine übermäßige Erhöhung der Unwucht zu begrenzen, ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung zweckmäßig, dass die Unwucht der Unwuchteinheit durch das Verstellen des zweiten Gewichtselementes in die radial außen liegende Position verringert ist. Bei dieser Anordnung sind das erste Gewichtselement und das zweite Gewichtselement in Bezug auf die Welle gegengerichtet zueinander angeordnet. Bei Erreichen der radial außen liegenden zweiten Position kompensiert somit das zweite Gewichtselement die durch das erste Gewichtselement bewirkte Unwucht.In order to limit an excessive increase in the imbalance at an increasing speed, it is expedient according to a variant of the invention that the imbalance of the imbalance unit is reduced by the adjustment of the second weight element in the radially outer position. In this arrangement, the first weight member and the second weight member are arranged with respect to the shaft counter to each other. Upon reaching the radially outer second position thus compensated for the second weight element caused by the first weight element unbalance.

Alternativ kann es nach einer Ausbildung der Erfindung zweckmäßig sein, dass die Unwucht der Unwuchteinheit durch das Verstellen des zweiten Gewichtselements in die radial außen liegende zweite Position erhöht ist. Diese Anordnung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn zum Anlaufen des Schwingungserzeugers in einer Startphase nur eine geringe oder gar keine Unwucht an der Welle gegeben sein soll. Dabei ist es bei einem relativ geringen Anlaufdrehmoment möglich, sehr schnell eine gewünschte Betriebsdrehzahl zu erreichen. Bei Überschreiten der Auslösedrehzahl wird das zweite Gewichtselement verstellt, wobei die maßgebliche Unwucht an der Welle gebildet wird. Dabei kann ein maximales statisches Moment an der Welle der Unwuchteinheit erzeugt werden.Alternatively, it may be expedient according to an embodiment of the invention that the imbalance of the imbalance unit is increased by the adjustment of the second weight element in the radially outer second position. This arrangement is particularly useful when the start of the vibrator in a start phase, only a small or no imbalance should be given to the shaft. It is possible at a relatively low starting torque to reach a desired operating speed very quickly. When the trigger speed is exceeded, the second weight element is adjusted, wherein the relevant imbalance is formed on the shaft. In this case, a maximum static torque can be generated on the shaft of the imbalance unit.

Grundsätzlich kann der erfindungsgemäße Schwingungserzeuger in unterschiedlichen Bereichen angewendet werden. Insbesondere kann der Schwingungserzeuger auch zur Bodenverdichtung in einem Bodenverdichter eingesetzt werden.In principle, the vibration generator according to the invention can be used in different areas. In particular, the vibration generator can also be used for soil compaction in a soil compactor.

Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass ein Vibrationsrammgerät mit einem Trägergerät vorgesehen ist, an welchem ein erfindungsgemäßer Schwingungserzeuger vertikal verstellbar gelagert ist. Das Trägergerät kann dabei insbesondere ein Raupenfahrzeug sein, an welchem der Schwingungserzeuger entlang eines Mastes verfahrbar oder an einem Kranausleger an einem Seil vertikal verstellbar angehängt ist. Der Schwingungserzeuger weist dabei eine Halteeinrichtung, insbesondere eine Spannzange auf, mit welcher ein in den Boden einzubringender Träger, insbesondere eine Spundwandbohle oder ein H-Träger, fest einspannbar ist. Über die Halteeinrichtung kann die vom Schwingungserzeuger erzeugte Schwingung auf das Eindringmedium übertragen werden, welches wiederum die Schwingung auf den Boden überträgt.It is particularly preferred according to the invention that a vibratory pile driver is provided with a carrier device on which a vibration generator according to the invention is mounted vertically adjustable. The carrier device can in particular be a tracked vehicle, on which the vibrator along a mast movable or attached to a crane boom on a rope vertically adjustable. The vibration generator in this case has a holding device, in particular a collet, with which a carrier to be introduced into the soil, in particular a sheet pile or an H-beam, is firmly clamped. About the holding device, the vibration generated by the vibrator can be transmitted to the penetration medium, which in turn transmits the vibration to the ground.

Weiterhin ist nach der Erfindung ein Bohrgerät mit einem Bohrantrieb vorgesehen, durch welchen ein Bohrgestänge drehend antreibbar ist, wobei ein erfindungsgemäßer Schwingungserzeuger vorgesehen ist. Mit einem derartigen Bohrgerät kann die drehende Bohrbewegung mit einer axialen Schwingbewegung überlagert werden. Hierdurch kann ein Vibrationsbohren oder auch ein sogenanntes Sonic-Drilling durchgeführt werden. Bei einem derartigen Vibrationsbohren kann aufgrund der überlagernden Vibrationsbewegung ein erhöhter Bohrfortschritt erreicht werden. Der Schwingungserzeuger ist vorzugsweise an dem Bohrantrieb angeordnet.Furthermore, according to the invention, a drill with a drill drive is provided, through which a drill pipe is rotationally driven, wherein an inventive vibration generator is provided. With such a drill, the rotating drilling movement can be superimposed with an axial swinging motion. As a result, a vibration drilling or a so-called sonic drilling can be performed. In such a vibration drilling increased drilling progress can be achieved due to the superimposed vibration movement. The vibration generator is preferably arranged on the drill drive.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles erläutert, welches schematisch in den Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schwingungserzeugers;
Fig. 2: eine Querschnittsansicht durch eine Unwuchteinheit eines erfindungsgemäßen Schwingungserzeugers, bei der ein verstellbares Gewichtselement sich in einer radial innen liegenden ersten Position befindet; und
Fig. 3: eine Querschnittsansicht der Unwuchteinheit gemäß Fig. 2, wobei sich das zweite Gewichtselement in einer radial außen liegenden zweiten Position befindet.

The invention is explained below with reference to a preferred embodiment, which is shown schematically in the drawings. In the drawings show:

Fig. 1: a schematic representation of a vibration generator according to the invention;
Fig. 2: a cross-sectional view through an imbalance unit of a vibration generator according to the invention, in which an adjustable weight member is located in a radially inner first position; and
Fig. 3: a cross-sectional view of the imbalance unit according to Fig. 2 , wherein the second weight member is in a radially outer second position.

In Fig. 1 ist stark schematisiert der Aufbau eines erfindungsgemäßen Schwingungserzeugers 10 mit zwei Paaren von Unwuchteinheiten 20 dargestellt. Dabei wird ein erstes Paar von Unwuchteinheiten 20 über einen ersten Antrieb 14, welcher als ein Hydraulikmotor ausgebildet ist, drehend angetrieben. Die beiden Unwuchteinheiten 20 des ersten Paares sind über nicht dargestellte Zahnräder drehend miteinander verbunden, wobei eine erste Unwucht 20 mit der Drehrichtung D1 im Uhrzeigersinn und eine zweite Unwuchteinheit 20 mit entgegengesetzter Drehrichtung D2 drehend angetrieben werden. Durch diese Anordnung können sich die Unwuchten der beiden Unwuchteinheiten 20 eines Unwuchtpaares in vertikaler Richtung summieren, während sie sich in horizontaler Richtung kompensieren. In entsprechender Weise ist ein zweites Paar mit Unwuchteinheiten 20 angeordnet und durch einen zweiten Antrieb 14, welcher ebenfalls ein Hydraulikmotor ist, drehend angetrieben. Die beiden Paare von Unwuchteinheiten 20 sind über eine nur schematisch angedeutete Phasenverstelleinrichtung 18 gekoppelt, durch welche ein Drehwinkel der beiden Paare von Unwuchteinheiten 20 zueinander verstellbar ist.In Fig. 1 the structure of a vibration generator 10 according to the invention with two pairs of imbalance units 20 is shown very schematically. In this case, a first pair of imbalance units 20 via a first drive 14, which is designed as a hydraulic motor, driven in rotation. The two imbalance units 20 of the first pair are rotationally connected to each other via gears, not shown, wherein a first imbalance 20 with the rotational direction D1 in a clockwise direction and a second imbalance unit 20 are driven in rotation with opposite direction D2. By this arrangement, the imbalances of the two imbalance units 20 of an imbalance pair can sum in the vertical direction, while compensating in the horizontal direction. In a corresponding manner, a second pair of unbalanced units 20 is arranged and driven in rotation by a second drive 14, which is also a hydraulic motor. The two pairs of imbalance units 20 are coupled via an only schematically indicated phase adjustment device 18, by which a rotational angle of the two pairs of imbalance units 20 is adjustable to one another.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Unwuchteinheiten 20 ist näher im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 dargestellt und erläutert. Zum Bilden einer Unwuchteinheit 20 ist an einer Welle 12, welche drehend um eine Drehachse 13 angetrieben ist, ein erstes Gewichtselement 22 asymmetrisch zur Welle 12 angeordnet. Durch die asymmetrische Anordnung des ersten Gewichtselementes 22 wird bei einem drehenden Antrieb der Unwuchteinheit 20 eine Unwucht erzeugt. Zum Reduzieren der Größe der Unwucht ist ein zweites Gewichtselement 24 verstellbar relativ zur Welle 12 und dem ersten Gewichtselement 22 gelagert. Das zweite Gewichtselement 24 weist zwei parallel gerichtete Führungsbohrungen 25 auf, mit welchen das zweite Gewichtselement 24 auf zwei quer zur Welle 12 gerichtete bolzenförmige Linearführungen 26 an dem ersten Gewichtselement 22 verschiebbar aufgesetzt ist. Dabei ragen die Linearführungen 26 jeweils in einen offenen zylindrischen Aufnahmeraum 27 hinein, welche an dem zweiten Gewichtselement 24 ausgebildet sind. In dem Aufnahmeraum 27 ist jeweils eine Rückstellfeder 28 angeordnet, welche sich einerseits an einem Grund des Aufnahmeraumes 27 des zweiten Gewichtselementes 24 und andererseits an einem Stützring 23 abstützt. Der Stützring 23 ist jeweils an einem freien Ende der bolzenförmigen Linearführung 26 angeordnet und wird durch ein schraubenmutterartiges Befestigungselement fixiert.The construction according to the invention of the imbalance units 20 is closer in connection with the FIGS. 2 and 3 illustrated and explained. To form an imbalance unit 20, a first weight element 22 is arranged asymmetrically with respect to the shaft 12 on a shaft 12 which is rotationally driven about an axis of rotation 13. As a result of the asymmetrical arrangement of the first weight element 22, an imbalance is generated during a rotating drive of the imbalance unit 20. To reduce the size of the unbalance, a second weight member 24 is adjustably mounted relative to the shaft 12 and the first weight member 22. The second weight member 24 has two parallel guide bores 25, with which the second weight member 24 is slidably mounted on two transverse to the shaft 12 directed bolt-shaped linear guides 26 on the first weight member 22. In this case, the linear guides 26 each protrude into an open cylindrical receiving space 27, which are formed on the second weight member 24. In the receiving space 27, a return spring 28 is arranged, which is supported on the one hand on a base of the receiving space 27 of the second weight member 24 and on the other hand on a support ring 23. The support ring 23 is arranged in each case at a free end of the bolt-shaped linear guide 26 and is fixed by a screw nut-like fastening element.

An dem ersten Gewichtselement 22 ist in einer Aufnahmebohrung eine Arretiereinrichtung 30 mit zwei stiftförmigen Arretierelementen 32 angeordnet. Die stiftförmigen Arretierelemente 32 weisen an ihrem freien Ende einen gerundeten Kopf 36 auf. Die quer zur Welle 12 gerichteten Arretierelemente 32 werden durch eine Spannfeder 34 nach außen gespannt. Die Spannfedern 34 stützen sich dabei jeweils nach innen an einem Mittelteil 31 ab. Durch die Spannfedern 34 werden die beiden Arretierelemente 32 mit ihrem jeweiligen Kopf 36 in eine im Querschnitt etwa dreieckige Arretierausnehmung 40 gedrückt, welche an dem angrenzenden verstellbaren zweiten Gewichtselement 24 ausgebildet ist. Hierdurch wird das zweite Gewichtselement 24 gemäß Fig. 2 in einer radial innen liegenden ersten Position arretiert.On the first weight element 22, a locking device 30 with two pin-shaped locking elements 32 is arranged in a receiving bore. The pin-shaped locking elements 32 have at their free end a rounded head 36. The transverse to the shaft 12 directed locking elements 32 are tensioned by a tension spring 34 to the outside. The tension springs 34 are each supported inwardly on a central part 31. By the tension springs 34, the two locking elements 32 are pressed with their respective head 36 in a cross-sectionally approximately triangular locking recess 40 which is formed on the adjacent adjustable second weight member 24. As a result, the second weight element 24 according to Fig. 2 locked in a radially inner first position.

Mit zunehmender Drehzahl der Welle 12 erhöht sich eine Fliehkraft auf das zweite Gewichtselement 24. Bei Erreichen einer Auslösedrehzahl werden die Arretierstifte 32 entgegen der Spannkraft der Spannfeder 34 durch eine keilförmige Einlaufschräge 42 und eine keilförmige Auslaufschräge 44 an der Arretierausnehmung 40 zurück in die Aufnahmebohrung des ersten Gewichtselementes 22 gedrückt. Damit ist das zweite Gewichtselement 24 nunmehr in radialer Richtung freigesetzt und verstellbar. Aufgrund der anliegenden Fliehkraft kann das zweite Gewichtselement 24 eine radial außen liegende zweite Position einnehmen, welche in Fig. 3 dargestellt ist. Bei dieser radial außen liegenden zweiten Position wird das Gewicht des zweiten Gewichtselementes 24 derart radial nach außen verschoben, dass die asymmetrische Gewichtsverteilung des ersten Gewichtselementes 22 teilweise kompensiert und damit die Unwucht reduziert ist.With increasing rotational speed of the shaft 12, a centrifugal force on the second weight element 24 increases. Upon reaching a release speed, the locking pins 32 against the clamping force of the tension spring 34 by a wedge-shaped inlet slope 42 and a wedge-shaped outlet bevel 44 on the Arretierausnehmung 40 back into the receiving bore of the first Weight element 22 pressed. Thus, the second weight element 24 is now released and adjustable in the radial direction. Due to the applied centrifugal force, the second weight element 24 occupy a radially outer second position, which in Fig. 3 is shown. In this radially outer second position, the weight of the second weight element 24 is displaced radially outward in such a way that the asymmetrical weight distribution of the first weight element 22 is partially compensated and thus the imbalance is reduced.

Beim radialen nach außen Schieben wird die Rückstellfeder 28 komprimiert und gespannt. Bei einer Reduktion der Drehzahl der Welle 12 kann so das zweite Gewichtselement 24 wieder zurück in die radial innen liegende erste Position gemäß Fig. 2 gedrückt werden. Bei Erreichen der ersten Ausgangsposition werden dann auch wieder die stiftförmigen Arretierelemente 32 durch die jeweiligen Spannfedern 34 nach außen in die gegenüberliegenden Arretierausnehmungen 40 am zweiten Gewichtselement 24 gedrückt.When pushing radially outward, the return spring 28 is compressed and tensioned. With a reduction in the rotational speed of the shaft 12, the second weight element 24 can thus be returned to the radially inner first position according to FIG Fig. 2 be pressed. When the first initial position is reached, the pin-shaped locking elements 32 are pressed outwards into the opposite locking recesses 40 on the second weight element 24 by the respective tension springs 34.

Claims

Vibration generator,
having at least one shaft (12) which can be driven in a rotating manner and on which at least one unbalanced unit (20) is arranged that is constructed of at least two weight elements (22, 24), of which a first weight element (22) is firmly mounted on the shaft (12) and a second weight element (24) is supported in a radially adjustable manner which is adjustable between a radially internal first position and a radially external second position,
wherein a locking means (30) with at least one locking element (32) is provided which is adjustable between a locking position and a release position, and wherein the at least one locking element (32) is held in a spring-tensioned manner in the locking position and engages in a locking recess (40) on the adjustable second weight element (24),
characterized in that
the locking recess (40) has a run-in and/or run-out slope (42, 44) for the locking element (32), and
that the second weight element (24) is adjustable depending on the speed of rotation of the shaft (12),
wherein the adjustable second weight element (24) is secured in the first position up to a predetermined triggering speed of rotation of the shaft (12) and, on reaching the triggering speed of rotation, is released and adjustable.
Vibration generator according to claim 1,
characterized in that
the second weight element (24) is supported in a displaceable manner along at least one linear guide (26) which is directed transversely to an axis of rotation (13) of the shaft (12).
Vibration generator according to claim 2,
characterized in that
the at least one locking element (32) is adjustable transversely to the linear guide (26) of the second weight element (24).
Vibration generator according to any one of claims 1 to 3,
characterized in that
two locking elements (32) are provided which are directed and displaceable in opposite directions.
Vibration generator according to any one of claims 1 to 4,
characterized in that
at least one resetting spring (28) is provided, through which the second weight element (24) can be reset into the radially internal first position.
Vibration generator according to any one of claims 1 to 5,
characterized in that
the unbalance of the unbalanced unit (20) is reduced by adjusting the second weight element (24) into the radially external second position.
Vibration generator according to any one of claims 1 to 5,
characterized in that
the unbalance of the unbalanced unit (20) is increased by adjusting the second weight element (24) into the radially external second position.
Vibratory pile driver having a carrier implement, on which a vibration generator is supported in a vertically adjustable manner,
characterized in that
a vibration generator (10) according to any one of claims 1 to 7 is provided.
Drilling apparatus having a drill drive, by which a drill rod can be driven in a rotating manner,
characterized in that
a vibration generator (10) according to any one of claims 1 to 7 is provided.