DE10046336A1 - Bodenverdichtungsvorrichtung mit Schwingungserreger und Verfahren zum Regeln des Schwingungserregers - Google Patents

Bodenverdichtungsvorrichtung mit Schwingungserreger und Verfahren zum Regeln des Schwingungserregers

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Abstract

Eine Bodenverdichtungsvorrichtung weist einen eine Bodenkontaktplatte (4) beaufschlagenden Schwingungserreger (3) auf. Eine Regelung des Schwingungserregers (3) umfaßt eine Amplitudenregeleinrichtung (5) und eine Frequenzregeleinrichtung (6). Die Amplitudenregeleinrichtung (5) vermindert die Schwingungsamplitude um eine erste Amplitudendifferenz, wenn ein Springen der Bodenkontaktplatte (4) erkannt wird. Wenn innerhalb eines Zeittakts kein Springen erkannt wird, erhöht die Amplitudenregeleinrichtung (5) die Schwingungsamplitude um eine zweite Amplitudendifferenz. Die Frequenzregeleinrichtung (6) ermittelt die von einem Antrieb (2) an den Schwingungserreger (3) abgegebene Antriebsleistung und ändert die Schwingungsfrequenz, derart, dass die Antriebsleistung annähernd einem vorgegebenen Wert entspricht. Die Amplitudenregelung und die Frequenzregelung werden vorteilhafterweise parallel durchgeführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodenverdichtungsvorrichtung mit einem ein Boden­ kontaktelement beaufschlagenden Schwingungserreger sowie ein Verfahren zum Regeln des Schwingungserregers.
Es sind Bodenverdichtungsvorrichtungen, zum Beispiel Vibrationsplatten oder - walzen bekannt, bei denen ein den Boden verdichtendes Bodenkontaktelement, wie eine Platte oder eine Walzenbandage, durch eine von einem Schwingungser­ reger erzeugte Schwingung beaufschlagt werden.
Die Verdichtung des Bodens erfolgt durch ein- oder mehrmaliges Überfahren mit der Bodenverdichtungsvorrichtung, wodurch sich die Festigkeit des Bodens und damit auch sein Schwingungsverhalten ändert. Wenn der Boden bereits stark verdichtet ist und die von der Bodenverdichtungsvorrichtung abgegebene Ver­ dichtungsleistung groß ist, kann die Bodenverdichtungsvorrichtung beginnen zu "springen", indem die Bodenkontaktplatte bzw. -walzenbandage nach jedem Bo­ denkontakt wieder vom Boden abhebt. Dies stellt nicht nur eine Energiever­ schwendung dar, sondern ist auch für die bereits erfolgte Verdichtung nachtei­ lig, da es zu lokalen Auflockerungen des Bodens kommen kann. Ein Springen der Bodenverdichtungsvorrichtung führt außerdem zu einer erheblichen Bela­ stung des die Vorrichtung führenden Bedieners.
Aus der WO-A-98-17865 und der WO-A-95-10664 sind Vibrationsverdichter be­ kannt, bei denen auf den Betriebszustand des Springens durch Veränderung der vom Schwingungserreger erzeugten Schwingung automatisch reagiert wird.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Geräten bzw. Verfahren wird üb­ licherweise die Frequenz des Schwingungserregers an die vorher ermittelten Bo­ deneigenschaften angepaßt. Hierfür wird zum Beispiel bei der WO-A-98-17865 der Bodenzustand durch aufwendige Auswertung verschiedener Messsignale er­ mittelt. Im besonderen ist es hierfür erforderlich, die Bewegung des Bodenkon­ taktelements, das Bestandteil einer schwingenden Untermasse ist, zu bestim­ men. Weiterhin müssen die eingestellte Frequenz und die genaue Stellung des Schwingungserregers gemessen werden.
Darüber hinaus sind Bodenverdichtungsvorrichtungen bekannt, bei denen die Amplitude der vom Schwingungserreger erzeugten Schwingung derart verkleinert wird, dass kein Springen der Bodenverdichtungsvorrichtung mehr auftreten kann. Durch die Begrenzung der Amplitude bei vorgegebener Frequenz kann al­ lerdings nicht mehr die gesamte zur Verfügung stehende Antriebsleistung, für die der Schwingungserreger ausgelegt ist, zur Verdichtung des Bodens genutzt werden. Eine entsprechend geringere Arbeitseffizienz ist die Folge.
Fig. 3 zeigt eine bekannte als Bodenverdichtungsvorrichtung dienende Vibrati­ onsplatte, die an einer Deichsel 1 von einem Bediener führbar ist. Ein zu einer Obermasse gehörender Antrieb 2 treibt einen zu einer Untermasse gehörenden Schwingungserreger 3 an, der eine eine Bodenkontaktplatte 4 beaufschlagende Schwingung erzeugt. Bei dem Schwingungserreger 3 handelt es sich üblicherwei­ se um einen Ein- oder Zweiwellenerreger, bei dem entsprechend auf einer oder zwei Wellen eine oder mehrere Unwuchtmassen verteilt sind. Der Aufbau einer derartigen Vibrationsplatte ist bekannt, so dass sich eine weitere Beschreibung erübrigt.
In ähnlicher, bekannter Weise sind auch als Bodenverdichtungsvorrichtungen dienende Vibrationswalzen aufgebaut.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bodenverdichtungsvorrichtung mit einem Schwingungserreger sowie ein Verfahren zum Regeln des Schwin­ gungserregers anzugeben, bei denen eine optimale Ausnutzung der vom Antrieb bereitgestellten Leistung gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Bodenverdichtungsvorrichtungen ge­ mäß den Ansprüchen 1, 8 und 12 sowie die Verfahren 13, 18 und 22 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü­ chen definiert.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht darin, jeweils eine Rege­ lung für die Amplitude und die Frequenz der durch den Schwingungserreger er­ zeugten Schwingung vorzusehen und mit einfachen Mitteln zu realisieren. Vor allem im Zusammenspiel der beiden Regelungen ist es möglich, die zur Verfü­ gung stehende Antriebsleistung, zum Beispiel eines Antriebsmotors, optimal auszunutzen, ohne dass das unerwünschte "Springen" der Bodenverdichtungsvorrichtung eintritt.
Bei der erfindungsgemäßen Kombination von Amplituden- und Frequenzregelung wird dies dadurch ermöglicht, daß die Schwingungsamplitude stets im Grenzbe­ reich zum Springen gehalten wird. Ändert sich dieser Grenzbereich und macht es zum Beispiel erforderlich, daß die Schwingungsamplitude vermindert werden muß, führt die Frequenzregelung die Schwingungsfrequenz nach, indem sie sie entsprechend erhöht, um die durch die Verminderung der Schwingungsamplitu­ de freiwerdende Antriebsenergie in Form einer höheren Frequenz zu nutzen. Da­ durch kann die Antriebsenergie weitgehend vollständig zur Bodenverdichtung genutzt werden, ohne dass die Bodenverdichtungsvorrichtung beginnt zu sprin­ gen.
Die Regelung der Amplitude beruht darauf, dass immer dann, wenn ein Springen eines Bodenkontaktelements erkannt wird, die Amplitude reduziert wird. Die Überprüfung, ob das Bodenkontaktelement springt, erfolgt kontinuierlich oder regelmäßig im Rahmen eines vorgegebenen Zeittakts. Nach einer Änderung der Amplitude erfolgt somit ein erneutes Bestimmen des Schwingungszustandes des Bodenkontaktelements. Wenn das Bodenkontaktelement immer noch springt, er­ folgt eine weitere Reduzierung der Amplitude. Wenn jedoch kein Springen er­ kannt wird, wird die Amplitude nicht etwa auf dem bestehenden Wert konstant gehalten, sondern wieder - jedoch mit geringerem Gradienten - vergrößert. Folg­ lich ändert sich die Amplitude ständig, nämlich entweder durch eine deutliche Reduzierung, wenn ein Springen festgestellt worden ist, oder durch eine gering­ fügige Erhöhung, wenn kein Springen festgestellt worden ist. Hierdurch wird er­ reicht, dass die Bodenverdichtungsvorrichtung stets im Grenzbereich zwischen Springen und Nichtspringen bewegt wird.
Die Änderung der Schwingungsamplitude kann kontinuierlich und fortlaufend durchgeführt werden, wobei vorzugsweise die Verkleinerung der Schwin­ gungsamplitude mit stärkerem Gradienten erfolgt als die Vergrößerung. Alterna­ tiv dazu kann insbesondere bei einer digitalen Regelung von einem Zeitglied ein Zeittakt vorgegeben werden, währenddem von der Detektionseinrichtung der Schwingungszustand des Bodenkontaktelements bestimmt wird. Wenn der Son­ derschwingungszustand erkannt worden ist, läßt sich die Schwingungsamplitu­ de inkremental um eine erste Amplitudendifferenz verkleinern. Wenn in dem Zeittakt jedoch kein Sonderbetriebszustand erkannt worden ist, wird die Schwingungsamplitude inkremental um eine zweite, vorzugsweise geringere Am­ plitudendifferenz vergrößert. Der Zeittakt kann auch derart kurz eingestellt wer­ den, daß sich eine quasi kontinuierliche Änderung der Schwingungsamplitude einstellt.
Die erfindungsgemäße Regelung der Schwingungsfrequenz beruht auf dem Ge­ danken, die vorgegebene, zum Beispiel von einem Antriebsmotor abgegebene An­ triebsleistung zur Bodenverdichtung stets optimal, das heißt maximal auszunut­ zen. Zu diesem Zweck wird die an den Schwingungserreger abgegebene Antriebs­ leistung durch eine Leistungsbestimmungseinrichtung bestimmt und mit einem Sollwert, nämlich dem vorher festgelegten Wert für eine optimale Antriebslei­ stung verglichen, wobei die Frequenzregeleinrichtung die ermittelte Ist-Antriebs­ leistung im Bereich des vorgegebenen Werts hält, indem sie die von dem Schwin­ gungserreger erzeugte Frequenz entsprechend anpaßt.
Auch wenn die Amplitudenregelung und die Frequenzregelung jeweils schon al­ leine für eine deutliche Verbesserung bekannter Regeleinrichtungen und insbe­ sondere für eine Steigerung der Arbeitseffizienz sorgen, ist durch eine Kopplung der beiden Regelungen eine weitere Verbesserung möglich.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend an­ hand bevorzugter Ausführungsformen unter Zuhilfenahme der begleitenden Fi­ guren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung für eine Bodenverdichtungsvorrichtung;
Fig. 2 ein Beispiel für die Regelungsmaßnahmen der erfindungsgemäßen Amplitudenregelung; und
Fig. 3 schematisch den Aufbau einer bekannten, als Bodenverdichtungs­ vorrichtung dienenden Vibrationsplatte.
Fig. 1 zeigt als Blockdiagramm den Aufbau einer erfindungsgemäßen Regelung für den Schwingungserreger einer Bodenverdichtungsvorrichtung. Die Regelung besteht im wesentlichen aus zwei parallel zueinander angeordneten Komponen­ ten, nämlich einer Amplitudenregeleinrichtung 5 und einer Frequenzregelein­ richtung &.
Beide Regeleinrichtungen 5, 6 beeinflussen einen Betriebszustand 7 der Boden­ verdichtungsvorrichtung, der wiederum im wesentlichen durch die - bereits in Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen - Elemente Antrieb 2, Schwingungs­ erreger 3 und Bodenkontaktelement 4 repräsentiert wird.
Im folgenden wird der Aufbau der Amplitudenregeleinrichtung 5 sowie ihr Wirk­ prinzip erläutert.
Bestandteil der Amplitudenregeleinrichtung 5 ist eine Detektionseinrichtung 8, mit der festgestellt werden kann, ob das Bodenkontaktelement 4 springt, das heißt vom Boden abhebt oder nicht. Dieser Betriebszustand des "Springens" kann zum Beispiel mit Hilfe von bekannten Verfahren, wie in der WO-A-98- 17865 oder der WO-A-95-10664 erkannt werden.
Alternativ dazu ist aus der DE-A-10 01 9806 eine Detektionseinrichtung be­ kannt, bei der eine gegenüber dem Bodenkontaktelement elastisch bewegliche Detektionsmasse vorgesehen ist, wobei die Bewegung der Detektionsmasse durch eine Messeinrichtung gemessen wird. Wenn die Bewegung, insbesondere die Schwingungsamplitude der Detektionsmasse einen vorgegebenen Wert über­ steigt, kann dies als Springen des Bodenkontaktelements aufgrund überhöhter Schlagenergie interpretiert werden.
Die Information, ob das Bodenkontaktelement 4 springt oder nicht, wird von der Detektionseinrichtung 8 an eine Regeleinheit 9 abgegeben.
Die Regeleinheit 9 wertet die Sprunginformation von der Detektionseinrichtung 8 aus und steuert eine Stelleinrichtung 10 zum Einstellen der Schwingungsampli­ tude am Schwingungserreger 3 entsprechend vorgegebener Regeln an.
Der Regelalgorithmus umfasst zwei Regelmaßnahmen. Gemäß einer ersten Re­ gelmaßnahme wird die Schwingungsamplitude inkremental um eine erste Ampli­ tudendifferenz k1 verkleinert, wenn die Detektionseinrichtung 8 einen Sonder­ schwingungszustand, nämlich ein Springen des Bodenkontaktelements 4 er­ kannt hat.
Wenn dagegen von der Detektiontseinrichtung 8 erkannt worden ist, dass kein Sonderschwingungszustand, also kein Springen vorliegt, wird die Schwingungsamplitude inkremental um eine zweite Amplitudendifferenz k2 vergrößert.
Zur zeitlichen Steuerung dieser Regelmaßnahmen ist in oder an der Regeleinheit 9 ein Zeitglied zum Erzeugen eines Zeittakts vorgesehen. Jeweils in einem Zeit­ takt, der zum Beispiel den Bruchteil einer Sekunde betragen kann, wird von der Regeleinheit 9 das Signal der Detektionseinrichtung 8 ausgewertet und eine ent­ sprechende Maßnahme durch Ansteuern der Stelleinrichtung 10 veranlaßt. Die­ ser Prozeß wiederholt sich im nächsten Zeittakt.
Im Ergebnis ergibt sich aus diesem Regelalgorithmus, dass die Schwingungsam­ plitude permanent, das heißt in jedem Takt geändert wird. Wenn die Schwin­ gungsamplitude um die erste Amplitudendifferenz k1 verkleinert worden ist und danach immer noch ein Springen detektiert wird, wird eine erneute Verminde­ rung um die erste Amplitudendiffernez k1 veranlaßt. Tritt dagegen kein Springen mehr auf, wird die Amplitude nicht mehr vermindert, sondern um die gegenüber der ersten Amplitudendifferenz k1 kleinere zweite Amplitudendifferenz k2 ver­ größert, so dass sich ein Wechselspiel von Verkleinerung und Vergrößerung der Amplitude einstellt. Hierdurch wird erreicht, dass die Bodenverdichtungsvor­ richtung stets im Grenzbereich zwischen Springen und Nichtspringen bewegt wird.
Fig. 2 zeigt in einem Diagramm die Schwingungsamplitude aufgetragen über den zeitlichen Verlauf. Beim Starten der Bodenverdichtungsvorrichtung wird zu­ nächst eine maximale Amplitude eingestellt. Im vorliegenden Fall wird unmittel­ bar nach dem Starten erkannt, dass das Bodenkontaktelement 4 zu springen be­ gonnen hat, so dass die Schwingungsamplitude um den Wert k1 (erste Amplitu­ dendifferenz) vermindert wird. Anschließend wird festgestellt, dass das Boden­ kontaktelement 4 nicht mehr springt, so dass nachfolgend in mehreren Schrit­ ten (in Fig. 2 in drei Schritten) die Amplitude jeweils um die zweite Amplitu­ dendifferenz k2 vergrößert wird, bis erneut ein Springen festgestellt wird, usw.
In dem mit "a" gekennzeichneten Zeitbereich überfährt die Bodenverdichtungs­ vorrichtung offensichtlich einen Boden, der nur noch bedingt Schlagenergie auf­ nehmen kann. Dadurch muß die Schwingungsamplitude zweimal vermindert werden und nimmt schließlich nur einen vergleichsweise geringen Wert ein. Da­ nach findet eine Erholung mit damit verbundener Erhöhung der Schwin­ gungsamplitude statt.
Alternativ zu der beschriebenen inkrementalen Änderung der Schwingungsam­ plitude, welche sich insbesondere für digital aufgebaute Regelungen eignet, sind auch Regelalgorithmen mit einer kontinuierlichen Änderung der Schwin­ gungsamplitude möglich. Entsprechend würde das Diagramm in Fig. 2 keinen gestuften Verlauf, sondern einen wellenförmigen Verlauf einnehmen.
Die erfindungsgemäße Amplitudenregelung ermöglicht es, dass die Bodenver­ dichtungsvorrichtung den Boden jeweils mit größtmöglicher Amplitude verdich­ tet, wobei die Amplitudenregeleinrichtung 5 einen gegenüber dem Stand der Technik erheblich vereinfachten Aufbau aufweist.
Eine alleinige Regelung der Amplitude würde allerdings weiterhin den Nachteil mit sich bringen, dass die von dem Antrieb 2 zur Verfügung gestellte Antriebslei­ stung nicht immer voll ausgenutzt würde. Daher umfaßt die in Fig. 1 darge­ stellte erfindungsgemäße Gesamtregelung auch noch die Frequenzregeleinrich­ tung 6, die einen weiteren Regelkreis zur Anpassung der Frequenz des Schwin­ gungserregers 3 darstellt.
Der der Frequenzregeleinrichtung zugrunde liegende Gedanke besteht darin, dass stets die vorhandene bzw. vorgegebene Antriebsleistung vollständig zur Bo­ denverdichtung ausgenutzt werden soll.
Dazu ist Bestandteil der Frequenzregeleinrichtung 6 eine Leistungsbestim­ mungseinrichtung 11, mit der die von dem Antrieb 2 an den Schwingungserreger 3 abgegebene Leistung gemessen werden kann.
In einer Regeleinheit 12 wird die gemessene Ist-Antriebsleistung mit einem vor­ gegebenen Sollwert verglichen. Wenn die gemessene Antriebsleistung unter dem Sollwert liegt, wird die Frequenz des Schwingungserregers 3 über eine Stellein­ richtung 13 erhöht bzw. im umgekehrten Fall verringert.
Die Leistungsbestimmungseinrichtung 11 kann in verschiedener Weise aufge­ baut sein. Geht man davon aus, dass es sich bei dem Antrieb 2 um einen Motor handelt, kann zum Beispiel die Motordrehzahl und das Motordrehmoment ge­ messen werden. Handelt es sich dagegen bei dem Antrieb 2 um ein Hydraulikag­ gregat und wird der Schwingungserreger 3 hydraulisch angetrieben, kann zur Drehmomentbestimmung auch der in der Hydraulikleitung herrschende Druck verwendet werden. Soweit der Schwingungserreger von einem Elektromotor angetrieben wird, ist auch eine Messung elektrischer Kenngrößen möglich.
Bei einem besonders vorteilhaften Beispiel für die Ausführung der Erfindung wird die Leistungskennlinie des Motors, das heißt der Zusammenhang zwischen der Motorleistung und der Motordrehzahl zur Bestimmung der abgegebenen Lei­ stung, also der Ist-Antriebsleistung für den Schwingungserreger 3 herangezogen. Die Leistungskennlinie des Motors ist im allgemeinen bekannt und stellt einen eindeutigen Zusammenhang zwischen einer vorgegebenen Motorleistung und ei­ ner Motordrehzahl dar. Somit läßt sich die vom Motor an den Schwingungserre­ ger 3 abgegebene Antriebsleistung allein mit Hilfe der relativ einfach zu messen­ den Drehzahl des Antriebsmotors 2 bestimmen.
Eine Regelung der Frequenz des Schwingungserregers 3 zur Konstanthaltung der Antriebsleistung läßt sich dann durch einen Vergleich zwischen der gemes­ senen Motordrehzahl und der der vorgegebenen Soll-Antriebsleistung zugeordne­ ten Soll-Motordrehzahl durchführen.
Wenn die Ist-Motordrehzahl kleiner ist als die Soll-Motordrehzahl, wird die Fre­ quenz des Schwingungserregers 3, das heißt die Drehzahl der in dem Schwin­ gungserreger 3 vorgesehenen Unwuchtwellen verringert, so dass der Motor entla­ stet wird und seine Drehzahl auf den vorgegebenen Wert ansteigen kann. Ist da­ gegen die Ist-Motordrehzahl größer als die Soll-Drehzahl, bedeutet das, dass der Motor zu schwach belastet wird, so dass die Drehzahl der Unwuchtwellen in dem Schwingungserreger 3 vergrößert wird, um die vom Motor zur Verfügung stellba­ re Antriebsleistung voll auszunutzen.
Die Verstellung der Frequenz des Schwingungserregers 3, das heißt die Ände­ rung der Drehzahl der im Schwingungserreger 3 angeordneten Unwuchtwellen wird durch die Stelleinrichtung 13 durchgeführt. Bei der Realisierung der Stel­ leinrichtung 13 kann auf bekannte Konstruktionselemente zurückgegriffen wer­ den. Zum Beispiel kann bei einer hydraulischen Leistungsübertragung vom An­ triebsmotor 2 zum Schwingungserreger 3 eine Verstellpumpe oder ein Hydrau­ likmotor mit verstellbarer Drehzahl eingesetzt werden. Bei mechanischer Lei­ stungsübertragung sind Kegelscheibengetriebe, wie zum Beispiel Heynau-Getrie­ be oder PIV-Getriebe möglich, bei denen entweder über einen Reibring oder über Schubketten Drehmoment übertragen wird, sowie auch Reibrad-Getriebe (PK- Getriebe).
Soweit eine elektrische Leistungsübertragung an den Schwingungserreger 3 er­ folgt, ist eine Drehzahländerung mittels eines regelbaren Frequenzumrichters möglich.
Die Amplitudenregeleinrichtung 5 und die Frequenzeinrichtung 6 erreichen für sich genommen jeweils bereits eine bessere Ausnutzung der zur Verfügung ste­ henden Antriebsleistung. Soweit sie parallel angeordnet zusammenwirken, wird die Effizienz nochmals erhöht. Gegenüber dem Stand der Technik zeichnen sich die Regeleinrichtungen 5, 6 durch einfachen Aufbau, geringen Meßaufwand und eine durch die Regeleinrichtungen 5, 6 bewirkte effiziente Bodenverdichtung mit maximaler Leistung aus.

Claims (22)

1. Bodenverdichtungsvorrichtung, mit
einem Bodenkontaktelement (4);
einem das Bodenkontaktelement (4) beaufschlagenden Schwingungserre­ ger (3); und mit
einer Amplitudenregeleinrichtung (5) zum Regeln der Schwingungsampli­ tude einer durch den Schwingungserreger (3) erzeugten Schwingung; wobei die Amplitudenregeleinrichtung (5) aufweist:
eine Detektionseinrichtung (8) zum Erkennen eines Sonderschwingungs­ zustands des Bodenkontaktelements (4);
eine Stelleinrichtung (10) zum Einstellen der Schwingungsamplitude: und
eine Regeleinheit (9) zum Ansteuern der Stelleinrichtung (10) derart, dass in einer ersten Regelmaßnahme die Schwingungsamplitude verkleinerbar ist, wenn die Detektionseinrichtung (8) einen Sonderschwingungszustand erkennt, und in einer zweiten Regelmaßnahme die Schwingungsamplitude vergrößerbar ist, wenn die Detektionseinrichtung (8) keinen Sonderschwingungszustand er­ kennt.
2. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass eine Verkleinerung oder Vergrößerung der Schwingungsamplitude kontinuierlich und fortlaufend derart durchführbar ist, dass sich die Schwin­ gungsamplitude ständig ändert.
3. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, dass
die Amplitudenregeleinrichtung (5) ein Zeitglied zum Erzeugen eines Zeit­ takts aufweist; und dass
die Stelleinrichtung (10) durch die Regeleinheit (9) derart ansteuerbar ist, dass in der ersten Regelmaßnahme die Schwingungsamplitude inkremental um eine erste Amplitudendifferenz (k1) verkleinerbar ist, wenn in einem Zeittakt die Detektionseinrichtung (8) den Sonderschwingungszustand erkennt, und in der zweiten Regelmaßnahme die Schwingungsamplitude inkremental um eine zweite Amplitudendifferenz (k2) vergrößerbar ist, wenn in einem Zeittakt die Detekti­ onseinrichtung (8) keinen Sonderschwingungszustand erkennt.
4. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, dass in jedem Zeittakt eine Regelmaßnahme durchführbar ist.
5. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die erste Amplitudendifferenz (k1) größer als die zweite Amplitudendifferenz (k2) ist.
6. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, dass der Sonderschwingungszustand ein Zustand ist, in dem ein Parameter einer Schwingung des Bodenkontaktelements (4) einen vorge­ gebenen Wert überschreitet.
7. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, dass die Regeleinheit (9) derart ausgebildet ist, dass beim Start des Schwingungserregers (3) eine maximale Schwingungsamplitude einstellbar ist.
8. Bodenverdichtungsvorrichtung, mit
einem Bodenkontaktelement (4);
einem das Bodenkontaktelement (4) beaufschlagenden Schwingungserre­ ger (3);
einem Antrieb (2) für den Schwingungserreger (3); und mit
einer Frequenzregeleinrichtung (6) zum Regeln der Schwingungsfrequenz der durch den Schwingungserreger (3) erzeugten Schwingung;
wobei die Frequenzregeleinrichtung (6) aufweist:
eine Leistungsbestimmungseinrichtung (11) zum Bestimmen einer von dem Antrieb (2) abgegebenen Antriebsleistung für den Schwingungserreger (3);
eine Stelleinrichtung (13) zum Einstellen der Schwingungsfrequenz;
eine Regeleinheit (12) zum Ansteuern der Stelleinrichtung (13) derart, dass die von der Leistungsbestimmungseinrichtung (11) bestimmte Antriebslei­ stung annähernd auf einem vorgegebenen Wert haltbar ist.
9. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, dass der vorgegebene Wert für die Antriebsleistung einer von dem Antrieb (2) maximal dauerhaft abgebbaren Leistung entspricht.
10. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Antrieb (2) einen Motor aufweist und dass die Leistungsbe­ stimmungseinrichtung (11) eine Drehzahlbestimmungseinrichtung zum Bestim­ men der Drehzahl des Motors aufweist.
11. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Antrieb (2) eine Hydraulikpumpe aufweist und dass die Lei­ stungsbestimmungseinrichtung (11) eine Druckbestimmungseinrichtung zum Bestimmen des von der Hydraulikpumpe erzeugten Hydraulikdrucks aufweist.
12. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und ei­ nem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass
die in den Ansprüchen 1 bis 7 definierte Amplitudenregeleinrichtung (5) und
die in den Ansprüchen 8 bis 11 definierte Frequenzregeleinrichtung (6) parallel zueinander angeordnet sind, so dass eine sich aus einer Verkleinerung der Amplitude durch die Amplitudenregelung (5) ergebende Verminderung der Antriebsleistung für den Schwingungserreger (3) durch eine Erhöhung der Schwingungsfrequenz kompensierbar ist und umgekehrt.
13. Verfahren zum Regeln der Schwingungsamplitude eines Schwingungserre­ gers (3) für eine Bodenverdichtungsvorrichtung, die ein von dem Schwingungser­ reger (3) beaufschlagtes Bodenkontaktelement (4) zum Verdichten eines Bodens aufweist, mit den Schritten:
  • - Bestimmen eines Schwingungszustands des Bodenkontaktelements (4);
  • - Erkennen eines Sonderschwingungszustands des Bodenkontaktelements (4);
  • - Ändern der Schwingungsamplitude derart, dass die Schwingungsamplitu­ de verkleinert wird, wenn ein Sonderschwingungszustand erkannt worden ist, und dass die Schwingungsamplitude vergrößert wird, wenn kein Sonderschwin­ gungszustand erkannt worden ist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ändern der Schwingungsamplitude kontinuierlich und fortlaufend derart durchgeführt wird, dass sich die Schwingungsamplitude ständig ändert.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Ändern der Schwingungsamplitude derart durchgeführt wird, dass die Schwingungsam­ plitude um eine erste Amplitudendifferenz (k1) verkleinert wird, wenn der Son­ derschwingungszustand erkannt worden ist, und dass die Schwingungsamplitu­ de um eine zweite Amplitudendifferenz (k2) vergrößert wird, wenn kein Sonder­ schwingungszustand erkannt worden ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Amplitudendifferenz (k1) größer als die zweite Amplitudendifferenz (k2) ist.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchführung des Verfahrens oder wenigstens das Ändern der Schwin­ gungsamplitude in durch einen Takt vorgegebenen Zeitbereichen erfolgt.
18. Verfahren zum Regeln der Schwingungsfrequenz eines Schwingungserre­ gers (3) für eine Bodenverdichtungsvorrichtung, die ein von dem Schwingungser­ reger (3) beaufschlagtes Bodenkontaktelement (4) zum Verdichten eines Bodens aufweist, wobei der Schwingungserreger (3) durch einen Antrieb (2) angetrieben wird, mit den Schritten:
  • - Bestimmen einer von dem Antrieb (2) abgegebenen Antriebsleistung;
  • - Vergleichen der Antriebsleistung mit einem vorgegebenen Wert;
  • - Ändern der Schwingungsfrequenz derart, dass die Antriebsleistung annä­ hernd dem vorgegebenen Wert entspricht.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der vorge­ gebene Wert für die Antriebsleistung einer von dem Antrieb maximal dauerhaft abgebbaren Leistung entspricht.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (2) einen Motor aufweist und dass das Bestimmen der Antriebsleistung durch Messen der Drehzahl des Motors erfolgt.
21. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (2) eine Hydraulikpumpe aufweist und dass das Bestimmen der An­ triebsleistung durch Messen des von der Hydraulikpumpe erzeugten Hydraulik­ drucks erfolgt.
22. Verfahren zum Regeln eines Schwingungserregers, dadurch gekennzeich­ net, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17 zum Regeln der Schwingungsamplitude des Schwingungserregers (3) und ein Verfahren nach ei­ nem der Ansprüche 18 bis 21 zum Regeln der Schwingungsfrequenz des Schwin­ gungserregers (3) parallel durchgeführt werden.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004090232A1 (de) 2003-04-14 2004-10-21 Wacker Construction Equipment Ag System und verfahren zur automatisierten bodenverdichtung
DE102007018743A1 (de) * 2007-04-22 2008-10-23 Bomag Gmbh Verfahren und System zur Steuerung von Verdichtungsmaschinen
DE102008011408A1 (de) * 2008-02-27 2009-09-10 Manroland Ag Druckmaschine und Verfahren zur Inbetriebnahme einer Druckmaschine

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050100417A1 (en) * 2003-11-07 2005-05-12 Geopartner Sp. Z O.O Method of deep soil compacting from a surface
DE102005029432A1 (de) * 2005-06-24 2006-12-28 Wacker Construction Equipment Ag Bodenverdichtungsvorrichtung mit automatischer oder bedienerintuitiver Verstellung des Vorschubvektors
DE102006041784A1 (de) * 2006-09-06 2008-03-27 Wacker Construction Equipment Ag Schwingungserreger
DE102007048980A1 (de) * 2007-10-12 2009-04-23 Wacker Construction Equipment Ag Bodenstampfvorrichtung mit adaptiver Antriebsregelung
US8142103B2 (en) * 2009-02-20 2012-03-27 Caterpillar Trimble Control Technologies Llc Wireless sensor with kinetic energy power arrangement
CN101649596B (zh) * 2009-09-17 2011-06-01 长安大学 满足横向振动均匀性的摊铺机熨平板
DE102010052243A1 (de) * 2010-11-23 2012-05-24 Wacker Neuson Produktion GmbH & Co. KG Stampfvorrichtung mit Synchronisationseinrichtung und Verfahren dafür
US8965638B2 (en) 2011-06-30 2015-02-24 Caterpillar Paving Products, Inc. Vibratory frequency selection system
SE543161C2 (en) * 2018-09-28 2020-10-13 Dynapac Compaction Equipment Ab Method of controlling operation of a vibratory roller
CN114924012A (zh) * 2022-03-07 2022-08-19 徐州市九州生态园林股份有限公司 一种山体生态修复用土壤检测装置及其使用方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3308476A1 (de) * 1982-04-01 1983-10-13 Dynapac Maskin AB, 17122 Solna Verfahren und vorrichtung zum optimieren der schwingungsamplitude bei vibrationswalzen
DE3421824A1 (de) * 1984-06-13 1985-12-19 Losenhausen Maschinenbau AG & Co KG, 4000 Düsseldorf Vorrichtung zur kontrolle der verdichtung bei vibrationsverdichtungsgeraeten
WO1995010664A1 (en) * 1993-10-14 1995-04-20 Geodynamik H. Thurner Ab Control of a compacting machine with a measurement of the characteristics of the ground material
WO1998017865A1 (de) * 1996-10-21 1998-04-30 Ammann Verdichtung Ag Verfahren zur messung mechanischer daten eines bodens sowie zu dessen verdichtung und mess- bzw. bodenverdichtungsvorrichtung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE443591B (sv) * 1981-10-28 1986-03-03 Dynapac Ab Anordning for kontinuerlig omstellning av vibrationsamplituden hos ett roterbart excenterelement
DE69003529T2 (de) * 1990-05-28 1994-04-28 Caterpillar Paving Prod Einrichtung und Verfahren zur Überwachung einer Schwingungsvorrichtung.
ES2045844T3 (es) * 1990-05-28 1994-01-16 Caterpillar Paving Prod Aparato y metodo para controlar la frecuencia de vibracion de una apisonadora.
DE19731731A1 (de) * 1997-07-23 1999-02-25 Wacker Werke Kg Bodenverdichtungsvorrichtung mit veränderbaren Schwingungseigenschaften
DE10019806B4 (de) * 2000-04-20 2005-10-20 Wacker Construction Equipment Bodenverdichtungsvorrichtung mit Schwingungsdetektion
DE10028949A1 (de) * 2000-06-16 2002-03-07 Bomag Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Verdichtungsgrades bei der Bodenverdichtung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3308476A1 (de) * 1982-04-01 1983-10-13 Dynapac Maskin AB, 17122 Solna Verfahren und vorrichtung zum optimieren der schwingungsamplitude bei vibrationswalzen
DE3421824A1 (de) * 1984-06-13 1985-12-19 Losenhausen Maschinenbau AG & Co KG, 4000 Düsseldorf Vorrichtung zur kontrolle der verdichtung bei vibrationsverdichtungsgeraeten
WO1995010664A1 (en) * 1993-10-14 1995-04-20 Geodynamik H. Thurner Ab Control of a compacting machine with a measurement of the characteristics of the ground material
WO1998017865A1 (de) * 1996-10-21 1998-04-30 Ammann Verdichtung Ag Verfahren zur messung mechanischer daten eines bodens sowie zu dessen verdichtung und mess- bzw. bodenverdichtungsvorrichtung

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004090232A1 (de) 2003-04-14 2004-10-21 Wacker Construction Equipment Ag System und verfahren zur automatisierten bodenverdichtung
DE102007018743A1 (de) * 2007-04-22 2008-10-23 Bomag Gmbh Verfahren und System zur Steuerung von Verdichtungsmaschinen
DE102008011408A1 (de) * 2008-02-27 2009-09-10 Manroland Ag Druckmaschine und Verfahren zur Inbetriebnahme einer Druckmaschine

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