DE19913074A1

DE19913074A1 - Bodenverdichtungsvorrichtung mit Servosteuerung

Info

Publication number: DE19913074A1
Application number: DE19913074A
Authority: DE
Original assignee: Wacker Werke GmbH and Co KG
Current assignee: WACKER CONSTRUCTION EQUIPMENT AG, 80809 MUENCHEN, DE
Priority date: 1999-03-23
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-10-19
Anticipated expiration: 2019-03-24
Also published as: DE19913074C2; JP2003524714A; WO2000056984A1; DE50008421D1; EP1163396A1; US8123432B1; EP1163396B1

Abstract

An einer als Bodenverdichtungsvorrichtung dienenden Vibrationsplatte ist am Ende eines Führungsbügels (7) ein Bedienelement (8) angebracht, das relativ zu dem Führungsbügel (7) beweglich ist. Die jeweilige Stellung des Bedienelements (8) wird durch eine Sensoreinrichtung (11) erfaßt, die ein entsprechendes Signal an eine Hydrauliksteuerung (10) weiterleitet, wodurch die Phasenlage von Unwuchtmassen (3, 4) veränderbar ist, was zu einer Beeinflussung der Fahrtrichtung der Vibrationsplatte führt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsvorrichtung gemäß dem Ober begriff von Patentanspruch 1.

Derartige Bodenverdichtungsvorrichtungen, z. B. eine Vibrationsplatte mit der Typenbezeichnung "Wacker DPU 7060", sind bekannt und haben sich in der Praxis, insbesondere zur Verdichtung von überwiegend grobkörnigen oder schwachbindigen Böden, hervorragend bewährt. Dabei ist auf einer Boden kontaktplatte ein von einem Motor angetriebener Schwingungserreger ange bracht, der die Bodenkontaktplatte in eine Vertikalschwingung versetzt, die dann auf den Boden übertragen wird. Die erzeugte Schwingung weist üblicher weise eine konstante oder auch veränderbare horizontale Kraftkomponente auf, die für eine Vorwärts-, Rückwärts- oder Lenkbewegung der Vibrationsplatte sorgt. Die Horizontalbewegung der Vibrationsplatte wird dabei vom Bediener über eine Führungsdeichsel oder einen Führungsbügel unterstützt. An der Führungsdeichsel kann ein mit Hydraulikventilen gekoppelter Bedienhebel vor gesehen sein, mit dem sich durch eine Stellhydraulik die Bewegungsrichtung der Vibrationsplatte einstellen läßt. Weiterhin ist es bekannt, die Lenk- und Richtungsfunktionen über eine Fernsteuerung durchzuführen. Gerade bei fern gesteuerten Platten erfolgt die Lenkung im Regelfall dadurch, daß der Schwingungserreger geteilte Unwuchten aufweist, die im Lenkfall gegeneinander arbeitend eingestellt werden und eine Kreis- bzw. Gierbewegung der Maschine bewirken.

Auch bei ferngesteuerten Vibrationsplatten kann der Bediener jederzeit manuell in den Bewegungs- bzw. Lenkvorgang eingreifen, indem er an dem Führungs bügel zieht. Der Bediener muß dazu gleichzeitig Knöpfe an der Fernsteuerung drücken und am Führungsbügel zerren. Dies erfordert jedoch hohe Kräfte, da der Führungsbügel von ferngesteuerten Maschinen gegenüber den Führungs deichseln von nicht ferngesteuerten Maschinen stark verkürzt ist. Da der Bediener gleichzeitig noch Bedienelemente der Steuerung wie Steuerknüppel, Druckknöpfe o. ä. betätigen muß, kann er den Führungsbügel nur mit einer Hand halten. Diese Art der Bedienung ist für den Bediener sehr anstrengend und daher dem Arbeitsfortschritt nicht zuträglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bodenverdichtungsvorrichtung anzugeben, die auch bei Vorhandensein einer Fernsteuerung oder Druckknöpfen an einem Bedienungspult durch den Bediener leicht manuell lenkbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bodenverdichtungsvorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklun gen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Sensoreinrichtung zum Ermitteln der Stellung von wenigstens einem Bedienelement vorgesehen ist, durch die ein Signal zum Ansteuern einer Stelleinrichtung für den Schwingungserreger erzeugbar ist. Dies ermöglicht es, daß der Bediener über das Bedienelement die Stelleinrichtung betätigen kann, ohne daß - wie beim Stand der Technik - zusätzliche kostenintensive und wartungsaufwendige Hydraulikventile am Bedienelement vorgesehen sein müssen.

Bei einer besondes vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung sind das Bedienelement und die Sensoreinrichtung an einem Führungsbügel der Boden verdichtungsvorrichtung angebracht. Betätigt der Bediener nun ohne großen Kraftaufwand das bewegliche Bedienelement und verlagert es somit aus einer Ausgangsstellung, wird die Stellungsänderung von der Sensoreinrichtung erfaßt und ein entsprechendes Signal an die Stelleinrichtung abgegeben. Die Stellein richtung verändert in an sich bekannter Weise die Stellung bzw. Phasenlage der rotierenden Unwuchtmassen zueinander, wodurch sich die Horizontalkom ponente einer resultierenden Gesamtkraft ändert und ein geändertes Richtungs verhalten der Vibrationsplatte erzeugt wird.

Als Bedienelemente eignen sich - je nach Ausstattung der Vibrationsplatte - ein oder zwei Handbügel, die zusammen oder getrennt voneinander bewegbar sind. Weiterhin kann das Bedienelement auch in Form eines "Joy Sticks" ausgeführt sein.

Besonders vorteilhaft wird die Erfindung bei Vibrationsplatten mit Fern steuerung eingesetzt, bei der - wenn überhaupt - an dem Gerät selbst lediglich Druckknöpfe zum direkten Beaufschlagen von Hydraulikventilen der hydrau lischen Stelleinrichtung sowie ein nur kurzer Führungsbügel vorgesehen sind. Die Bereitstellung eines zusätzlichen beweglichen Bedienelements mit Sensoreinrichtung gewährleistet, daß der Bediener die Vibrationsplatte wie eine Vibrationsplatte ohne Fernsteuerung bequem führen kann.

Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher er läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bodenverdichtungsvorrichtung;

Fig. 2 eine Draufsicht der Bodenverdichtungsvorrichtung; und

Fig. 3 eine schematische Ausschnittsvergrößerung des Bedienbereichs von Fig. 2.

Fig. 1 zeigt in schematischer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Bodenver dichtungsvorrichtung als Vibrationsplatte, deren Grundaufbau allerdings be kannt ist und im folgenden nur kurz dargelegt wird.

Ein nicht dargestellter Motor treibt über einen Antrieb zwei Wellen 1, 2 entspre chend der Pfeilrichtung in Fig. 1 gegenläufig an, auf denen jeweils Unwuchtmas sen 3, 4 angeordnet sind. Die Rotation der Unwuchtmassen erzeugt eine im we sentlichen vertikal gerichtete Schwingung, die über eine Bodenkontaktplatte 5 auf den zu verdichtenden Boden übertragen wird.

Die Wellen 1, 2 sowie die Unwuchtmassen 3, 4 können jeweils in axialer Richtung geteilt sein, um - bei entsprechender Phasenlage - ein Giermoment zu erzeugen, das die Vibrationsplatte auf der Stelle kreisen oder - bei gleichzeitiger Vorwärtsbewegung - einen Kurvenradius fahren läßt.

Die Veränderung der Phasenlagen der Wellen 1 und 2 zueinander sowie der Pha senlagen von zwei auf einer Welle angeordneten Unwuchtmassen erfolgt über eine an sich bekannte Stelleinrichtung, bei der geeignete nicht dargestellte Stellglieder über eine ebenfalls zu der Stelleinrichtung gehörende Hydraulik 6 verstellt werden.

Der Fluidstrom in der Hydraulik 6 kann gemäß dem Stand der Technik in verschiedener Weise beeinflußt werden:

So sind Vibrationsplatten bekannt, bei denen am Ende einer Führungsdeichsel 7 bzw. eines Führungsbügels 7 ein als Bedienelement dienender Steuerbügel 8 vorgesehen ist, der am Ende der Führungsdeichsel 7 schwenkbar angeordnet ist und direkt ein zu der Hydraulik 6 gehörendes Hydraulikventil betätigt.

Bei einer fernsteuerbaren Vibrationsplatte ist eine Empfangseinheit 9 an der Vibrationsplatte vorgesehen, die Funk- oder Infrarotsignale von einer nicht dar gestellten Sendeeinheit empfängt. Üblich ist auch der Empfang von elektrischen Signalen über eine Kabel-Fernsteuerung. Die Signale werden in der Empfangs einheit 9 gewandelt und beaufschlagen über eine Hydrauliksteuerung 10 in der Hydraulik 6 vorgesehene elektromagnetische Ventile.

Vor allem bei derartigen fernsteuerbaren Vibrationsplatten ist die Führungs deichsel 7 nur als kurzer Führungsbügel ausgeführt. An der Vibrationsplatte selbst sind darüber hinaus oftmals keine zusätzlichen Bedienelemente vor gesehen, da die Bedienung ausschließlich über die Sendeeinheit erfolgen soll. Bei Kabelfernsteuerungen sind jedoch Vibrationsplatten bekannt, bei denen die Sendeeinheit in eine entsprechende Aufnahme der Vibrationsplatte eingesetzt werden kann und dann als Bedienpult dient.

Bei einer manuellen Korrektur der Bewegung der Vibrationsplatte muß der Bediener mit einer Hand an dem kurzen Führungsbügel zerren und gleichzeitig mit der anderen Hand die Fernbedienung bzw. geeignete Druckknöpfe am Bedienungspult betätigen, um die gewünschte Bewegung der Vibrationsplatte zu erreichen.

Um dem Bediener diese Arbeit zu erleichtern, ist erfindungsgemäß auch an dem kurzen Führungsbügel 7 ein beweglicher Steuerbügel 8 vorgesehen, dessen Lageveränderung durch den Bediener jedoch nicht direkt eine Änderung der Stellung eines Hydraulikventils bewirkt, sondern über eine ebenfalls am Ende des Führungsbügels 7 angeordnete Sensoreinrichtung 11 erfaßt wird.

Die Sensoreinrichtung 11 kann in Form eines Hall-Generators, eines Nähe rungsschalters oder unter Verwendung von Reed-Kontakten aufgebaut sein und wandelt die jeweilige Stellung des Steuerbügels 8 in ein elektrisches Signal, das der Hydrauliksteuerung 10 zugeführt wird. Als Sensoren für die Sensoreinrich tung 11 eignen sich grundsätzlich kapazitive, induktive und resistive Sensoren, die in der Nähe des Steuerbügels 8 anzuordnen sind.

In der Hydrauliksteuerung 10 wird das Signal elektromechanisch gewandelt, z. B. mittels eines elektromagnetischen Stellglied, das auf die Hydraulik 6 einwirkt und damit die Phasenlage der Wellen 1, 2 bzw. Unwuchten 3, 4 im Schwin gungserreger beeinflußt.

Die Lenkung der Vibrationsplatte erfolgt somit über eine Art Servosteuerung.

Die Fig. 2 und 3 zeigen schematisch eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vibrationsplatte, wobei Fig. 3 eine Ausschnittsvergrößerung von Fig. 2 ist.

Am Ende der Führungsdeichsel 7 sind zwei als Bedienelemente dienende Steuer bügel 8 vorgesehen, an denen der Bediener die Maschine führen kann. Jeder der Steuerbügel 8 ist relativ zu der Führungsdeichsel 7 verdrehbar, wodurch sich das Bewegungs- bzw. Lenkverhalten der Vibrationsplatte ändert. Anstelle der Führungsdeichsel 7 können die Steuerbügel 8 auch an einem kürzeren Füh rungsbügel angeordnet sein.

Jeder Steuerbügel 8 ist in die Sensoreinrichtung 11 eingesteckt und weist an seinem Ende einen Gebermagnet 12 auf, dem gegenüber Hall-Sensoren 13 ange ordnet sind. Durch die Bewegung des Gebermagnets 12 vor den Hall-Sensoren 13 wird eine elektrische Spannung erzeugt, die als Signal über eine Leitung 14 an die Hydrauliksteuerung 10 geführt wird.

Zur Dämpfung der Schwenkbewegung des Steuerbügels 8 können noch Gummielement 15 manschettenartig angebracht sein.

Anstelle des beschriebenen Hall-Sensors 13 sind auch andere Sensoreinrichtun gen möglich, z. B. Näherungsschalter, Reed-Kontakte u. ä.

Wenn, wie in Fig. 2 gezeigt, zwei unabhängig voneinander bewegbare Steuer bügel 8 vorgesehen sind, kann nicht nur die Fahrtrichtung (vorwärts, rück wärts, Stillstand) der Vibrationsplatte verstellt werden, sondern auch eine Lenk- bzw. Kreisbewegung, soweit der Schwingungserreger entsprechend ausgestattet ist.

Der Steuerbügel 8 kann darüber hinaus durch eine nicht dargestellte Feder beaufschlagt werden, um bei Nichtbetätigung in einer Nullstellung gehalten zu werden, so daß die Vibrationsplatte bei Nullstellung stets in einen sicheren Zustand verfällt, in dem sie keine Eigenbewegung außer der vertikalen Schwingungsbewegung durchführt. In der Nullstellung heben sich die durch die Unwuchten erzeugten Horizontalkräfte derart auf, daß die resultierende Gesamtkraft keine Horizontalkomponente aufweist.

Claims

1. Bodenverdichtungsvorrichtung, mit

- einer Bodenkontaktplatte (5);
- einem die Bodenkontaktplatte (5) beaufschlagenden Schwingungserreger (1, 2, 3, 4), der wenigstens zwei gegeneinander rotierende Unwuchtmassen (3, 4) aufweist, deren Phasenlage durch eine Stelleinrichtung (6, 10) relativ zueinan der verstellbar ist; und mit
- wenigstens einem beweglichen Bedienelement (8) zum Ansteuern der Stelleinrichtung (6, 10);

dadurch gekennzeichnet, daß eine Sensoreinrichtung (11) zum Ermitteln der Stellung des wenigstens einen Bedienelements (8) und Erzeugen eines Signals zum Ansteuern der Stelleinrichtung (6) vorgesehen ist.

2. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Bedienelement (8) und die Sensoreinrichtung (11) an einem Füh rungsbügel (7) der Bodenverdichtungsvorrichtung angebracht sind.

3. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (11) wenigstens einen kapa zitiven, induktiven oder resistiven Sensor aufweist.

4. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (11) wenigstens einen Hall-Sensor (13) oder einen Reed-Kontakt sowie ein an dem Bedienelement (8) angebrachtes Geberelement (12) aufweist.

5. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung (11) wenigstens einen Näherungs schalter aufweist.

6. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (6) eine fluidbetätigte Kolben-/Zylindereinheit aufweist, sowie ein von dem Signal der Sensoreinrich tung (11) angesteuertes elektromechanisches Ventil zum Steuern eines Fluid stroms an der Kolben-/Zylindereinheit.

7. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bedienelemente (8) vorgesehen sind, die unabhängig voneinander beweglich sind, und durch die jeweils die Phasenlage einer Gruppe von rotierenden Unwuchtmassen (3, 4) veränderbar ist.

8. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Bedienelemente (8) gegen eine Federwirkung aus einer Nullstellung auslenkbar sind, in welcher Nullstellung eine aus den rotierenden Unwuchtmassen (3, 4) resultierende Gesamtkraft keine Horizontalkomponente aufweist.

9. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Bedienelementen (8) eine Fernsteuerungseinrichtung vorgesehen ist, mit einer räumlich von der Boden verdichtungsvorrichtung trennbaren Sendeeinheit und einer an der Boden verdichtungsvorrichtung angebrachten Empfangseinheit (9), wobei durch die Empfangseinheit (9) ein Signal zum Ansteuern der Stelleinrichtung (6) erzeugbar ist.