DE112017008229T5

DE112017008229T5 - Steuerung der verdichtung eines substrates durch eine oberflächenverdichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112017008229T5
Application number: DE112017008229.3T
Authority: DE
Inventors: Christopher Grove; Robert Heinl; Chad Fluent
Original assignee: Volvo Construction Equipment AB
Current assignee: Volvo Construction Equipment AB
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2020-08-20
Also published as: WO2019103723A1; CN111356807A; US20210395959A1; CN111356807B; US11286626B2

Abstract

Eine Oberflächenverdichtungsvorrichtung umfasst eine verdichtende Oberfläche zum Verdichten eines Substrats, einen ersten Motor, einen zweiten Motor, eine Stützanordnung und eine Steuerung. Der erste Motor rotiert eine erste Exzenterwelle. Der zweite Motor rotiert eine zweite Exzenterwelle. Die Stützanordnung ist mit den ersten und zweiten Exzenterwellen verbunden, um Vibrationskräfte auf die verdichtende Oberfläche zu übertragen. Die Steuerung steuert die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren, so dass eine Drehzahl der zweiten Exzenterwelle um ein Vielfaches einer ganzen Zahl, größer als 1, höher ist als die Drehzahl der ersten Exzenterwelle, um eine zusammengesetzte Verschiebungswellenform zu erzeugen, die die verdichtende Oberfläche aufwärts und abwärts in Vibration versetzt, wobei die zusammengesetzte Verschiebungswellenform eine Null-Amplituden-Koordinate umfasst sowie einen Wellenabschnitt, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, und einen Wellenabschnitt, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet und relativ zu dem Wellenabschnitt, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, asymmetrisch ist.

Description

TECHNISCHES ANWENDUNGSGEBIET
Die erfinderischen Konzepte beziehen sich auf Oberflächenverdichter, die exzentrische Massen rotieren lassen, um Vibrationskräfte zu erzeugen, die eine mechanische Verdichtung eines Substrats bewirken.
HINTERGRUND
Oberflächenverdichter werden zum Verdichten einer Vielzahl von Substraten wie Erde, Asphalt oder anderen Materialien eingesetzt. Oberflächenverdichter sind zu diesem Zweck mit einer oder mehreren verdichtenden Oberflächen ausgestattet. Zum Beispiel kann ein Walzenverdichter mit einer oder mehreren zylindrischen Walzen versehen sein, die verdichtende Oberflächen für die Verdichtung von Substraten bereitstellen.
Walzenverdichter nutzen das Gewicht des Verdichters, das durch Walztrommeln aufgebracht wird, um eine Oberfläche des zu walzenden Substrats zu verdichten. Zusätzlich können eine oder mehrere der Walzen einiger Walzenverdichter durch ein Vibrationssystem in Vibrationen versetzt werden, um eine zusätzliche mechanische Verdichtung des zu walzenden Substrats zu bewirken. Das Vibrationssystem kann eine oder mehrere exzentrische Massen enthalten, die in Rotation versetzt werden, um eine Vibrationskraft zu erzeugen, die die verdichtende Oberfläche der Walze anregt. Wie das zu verdichtende Substrat auf die Kraft der Walze reagiert, hängt von mehreren Variablen ab, wie z. B. den Abmessungen der Walze, der Zeit, in der die Walze Kraft ausübt, der Vibrationsamplitude, der Vibrationsfrequenz und den Eigenschaften des Substrats, wie z. B. seiner Dichte und Temperatur.
Bekannte Walzenverdichter müssen einen Asphaltuntergrund in der Regel 5 bis 7 Mal wiederholt überfahren, um eine typischerweise gewünschte Verdichtungsdichte zu erreichen. Eine höhere Verdichtung des Untergrundes kann bei jeder Überfahrt erreicht werden, indem mehr Kraft von der Walzenoberfläche aufgebracht wird. Zu den Faktoren, die die Kraftaufbringung bei jeder Überfahrt begrenzen, gehören jedoch die Notwendigkeit, Bugwellen des Substratmaterials zu vermeiden, die sich vor der Walze bilden, eine Längsverschiebung des Substrats zu vermeiden, ein Brechen eines Aggregats des Substrats zu vermeiden und das Hinterlassen von Abdrücken auf dem Substrat entlang der Kanten der Walze zu vermeiden.
Beispielsweise kann sich während der Verdichtung eine Bugwelle bilden, wenn sich ein Haufen des Substratmaterials aufbaut und von der Walze in Längsrichtung geschoben wird. Eine Bugwelle kann von einem Verdichter erzeugt werden, der für einen vorgesehenen Walzendurchmesser ein zu hohes Verdichtungsgewicht aufweist, was die Höhe des Verdichtungsgewichts und den einsetzbaren Walzendurchmesser einschränkt. Eine Bugwelle kann auch dadurch erzeugt werden, dass ein Substrat verdichtet wird, während es sich in einer empfindlichen Zone befindet, z.B. wenn ein Asphaltuntergrund eine zu hohe Verdichtungstemperatur aufweist. Ein Ansatz, mit dem versucht wird, die Entstehung von Bugwellen zu vermeiden, ist die anfängliche Verdichtung eines Substrats mit einem luftbereiften Oberflächenverdichter oder mit einem statischen Walzenzug-Oberflächenverdichter, da diese Oberflächenverdichter kein Vibrationssystem zur Verdichtung verwenden. Die Bereitstellung eines oder mehrerer dieser zusätzlichen Typen von Oberflächenverdichtern auf einer Baustelle kann jedoch die Kosten, den Zeitaufwand und/oder die Komplexität einer Aufgabe erhöhen.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Ausführungsform der erfinderischen Konzepte ist auf eine Oberflächenverdichtungsvorrichtung gerichtet, die eine verdichtende Oberfläche zum Verdichten eines Substrats, aufweist, einen ersten Motor, einen zweiten Motor, eine Stützanordnung und eine Steuerung umfasst. Der erste Motor rotiert eine erste Exzenterwelle. Der zweite Motor rotiert eine zweite Exzenterwelle. Die Stützanordnung ist mit den ersten und zweiten Exzenterwellen verbunden, um Vibrationskräfte auf die verdichtende Oberfläche zu übertragen. Die Steuerung steuert die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren, so dass eine Drehzahl der zweiten Exzenterwelle um ein Vielfaches einer ganzen Zahl, größer als 1, höher ist als die Drehzahl der ersten Exzenterwelle, um eine zusammengesetzte Verschiebungswellenform zu erzeugen, die die verdichtende Oberfläche aufwärts und abwärts in Vibration versetzt, wobei die zusammengesetzte Verschiebungswellenform eine Null-Amplituden-Koordinate, einen Wellenabschnitt, der oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist, und einen Wellenabschnitt, der unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist und relativ zu dem Wellenabschnitt, der oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist, asymmetrisch ist, umfasst.
Eine weitere Ausführungsform der erfinderischen Konzepte bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb einer Oberflächenverdichtungsvorrichtung, die eine verdichtende Oberfläche zum Verdichten eines Substrats sowie einen ersten Motor, der eine erste Exzenterwelle rotiert, einen zweiten Motor, der eine zweite Exzenterwelle rotiert, und eine mit der ersten und zweiten Exzenterwelle verbundene Stützanordnung zum Übertragen von Vibrationskräften auf die verdichtende Oberfläche aufweist. Das Verfahren umfasst den Betrieb einer Steuerung, um die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so zu steuern, dass eine Drehzahl der zweiten Exzenterwelle um ein Vielfaches einer ganzen Zahl, größer als 1, höher ist als eine Drehzahl der ersten Exzenterwelle, um eine zusammengesetzte Verschiebungswellenform zu erzeugen, die die verdichtende Oberfläche aufwärts und abwärts in Vibrationen versetzt, wobei die zusammengesetzte Verschiebungswellenform eine Null-Amplituden-Koordinate, einen Wellenabschnitt, der oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist, und einen Wellenabschnitt, der unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist und relativ zu dem Wellenabschnitt, der oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist, asymmetrisch ist, umfasst.
Eine weitere Ausführungsform der erfinderischen Konzepte bezieht sich auf ein Steuersystem für eine Oberflächenverdichtungsvorrichtung, die eine verdichtende Oberfläche zum Verdichten eines Substrats, einen ersten Motor, der eine erste Exzenterwelle rotiert, einen zweiten Motor, der eine zweite Exzenterwelle rotiert, und eine mit der ersten und zweiten Exzenterwelle verbundene Stützanordnung zum Übertragen von Vibrationskräften auf die verdichtende Oberfläche aufweist. Das Steuersystem enthält eine Steuerung, um die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so zu steuern, dass eine Drehzahl der zweiten Exzenterwelle um ein Vielfaches einer ganzen Zahl, größer als 1, höher ist als eine Drehzahl der ersten Exzenterwelle, um eine zusammengesetzte Verschiebungswellenform zu erzeugen, die die verdichtende Oberfläche aufwärts und abwärts in Vibrationen versetzt, wobei die zusammengesetzte Verschiebungswellenform eine Null-Amplituden-Koordinate, einen Wellenabschnitt, der oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist, und einen Wellenabschnitt, der unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist und relativ zu dem Wellenabschnitt, der oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist, asymmetrisch ist, umfasst.
Andere Oberflächenverdichtungsvorrichtungen, -verfahren und - steuerungssysteme entsprechend den Ausführungsformen werden demjenigen, der im Fachgebiet erfahren ist, bei Durchsicht der folgenden Figuren und detaillierten Beschreibungen offensichtlich sein oder offensichtlich werden. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen zusätzlichen Oberflächenverdichtungsvorrichtungen, -verfahren und -steuerungssysteme in dieser Beschreibung eingeschlossen sind und durch die begleitenden Ansprüche geschützt werden. Darüber hinaus ist beabsichtigt, dass alle hierin offengelegten Ausführungsformen separat oder in irgendeiner Weise und/oder Kombination implementiert werden können
ASPEKTE
Gemäß einem Aspekt umfasst eine Oberflächenverdichtungsvorrichtung eine verdichtende Oberfläche zum Verdichten eines Substrats, einen ersten Motor, einen zweiten Motor, eine Stützanordnung und eine Steuerung. Der erste Motor rotiert eine erste Exzenterwelle. Der zweite Motor rotiert eine zweite Exzenterwelle. Die Stützanordnung ist mit der ersten und zweiten Exzenterwelle verbunden, um Vibrationskräfte auf die verdichtende Oberfläche zu übertragen. Die Steuerung steuert die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so, dass eine Drehzahl der zweiten Exzenterwelle um ein Vielfaches einer ganzen Zahl, größer als 1, höher ist als die Drehzahl der ersten Exzenterwelle, um eine zusammengesetzte Verschiebungswellenform zu erzeugen, die die verdichtende Oberfläche aufwärts und abwärts in Vibration versetzt. Die zusammengesetzte Verschiebungswellenform enthält eine Null-Amplituden-Koordinate. Ein Wellenabschnitt befindet sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate, und ein Wellenabschnitt befindet sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate, der in Bezug auf den Wellenabschnitt, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, asymmetrisch ist.
In einem weiteren Aspekt umfasst der Wellenabschnitt, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, eine Abfolge einer ersten auftretenden Abwärtsspitze, einer zweiten auftretenden Aufwärtsspitze und einer dritten auftretenden Abwärtsspitze, die eine größere Abwärtsamplitude aufweist als die erste auftretende Abwärtsspitze.
In einem weiteren Aspekt ist die maximale Aufwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, größer als die maximale Abwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet.
In einem weiteren Aspekt kann die erste Exzenterwelle eine größere Masse aufweisen als die zweite Exzenterwelle. Die erste und die zweite Exzenterwelle können entlang ihrer Rotationsachsen koaxial ausgerichtet sein, und mindestens ein Teil der zweiten Exzenterwelle kann von der ersten Exzenterwelle umschlossen sein.
In einigen weiteren Aspekten kann die Steuerung so konfiguriert werden, um die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so zu steuern, dass ein Massenmittelpunkt der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz vor einem Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle in Drehrichtung der ersten und zweiten Exzenterwellen aufweist, wenn der Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat liegt. Die erste Exzenterwelle kann eine größere Masse als die zweite Exzenterwelle aufweisen, und die Steuerung kann die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so steuern, dass die Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz in einem Bereich von etwa 5 Grad bis etwa 45 Grad vor der Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle aufweist, wenn sich die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet. Die Steuerung kann die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so steuern, dass die Drehzahl der zweiten Exzenterwelle zweimal höher ist als die Drehzahl der ersten Exzenterwelle und dass der Massenmittelpunkt der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz von etwa 15 Grad vor dem Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle hat, wenn der Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet. Die Steuerung kann die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren steuern, um den vorderen Drehwinkelversatz vom Massenmittelpunkt der zweiten Exzenterwelle zum Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle zu steuern, wenn sich der Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet, um einen Wert darzustellen, der basierend darauf bestimmt wird, welcher Betriebsmodus aus einer Vielzahl von Betriebsmodi der Steuerung als eine Auswahl durch einen Bediener der Oberflächenverdichtungsvorrichtung elektrisch signalisiert wurde.
In einigen weiteren Aspekten kann die Oberflächenverdichtungsvorrichtung ein Walzenverdichter sein, und die verdichtende Oberfläche kann eine zylindrische Walze sein, die mit der Stützanordnung verbunden ist und die primäre und sekundäre Exzenterwelle umschließt. Die Oberflächenverdichtungsvorrichtung kann ferner einen ersten Phasenwinkelsensor enthalten, der so konfiguriert ist, dass er ein erstes Signal ausgibt, das einen Drehwinkel der ersten Exzenterwelle anzeigt, und einen zweiten Phasenwinkelsensor, der so konfiguriert ist, dass er ein zweites Signal ausgibt, das einen Drehwinkel der zweiten Exzenterwelle anzeigt. Die Steuerung kann so konfiguriert werden, dass er die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren als Reaktion auf eine Differenz zwischen den durch die ersten und zweiten Signale angezeigten Drehwinkeln steuert.
Gemäß einem anderen Aspekt ist ein Verfahren zum Betreiben einer Oberflächenverdichtungsvorrichtung vorgesehen, die eine verdichtende Oberfläche zum Verdichten eines Substrats, einen ersten Motor, der eine erste Exzenterwelle rotiert, einen zweiten Motor, der eine zweite Exzenterwelle rotiert, und eine mit der ersten und zweiten Exzenterwelle verbundene Stützanordnung zum Übertragen von Vibrationskräften auf die verdichtende Oberfläche aufweist. Das Verfahren umfasst den Betrieb einer Steuerung, um die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so zu steuern, dass eine Drehzahl der zweiten Exzenterwelle um ein Vielfaches einer ganzen Zahl, größer als 1, höher ist als eine Drehzahl der ersten Exzenterwelle, um eine zusammengesetzte Verschiebungswellenform zu erzeugen, die die verdichtende Oberfläche aufwärts und abwärts in Vibration versetzt. Die zusammengesetzte Verschiebungswellenform enthält eine Null-Amplituden-Koordinate. Ein Wellenabschnitt befindet sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate, und ein Wellenabschnitt befindet sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate, der in Bezug auf den Wellenabschnitt, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, asymmetrisch ist.
In einem weiteren Aspekt umfasst der Wellenabschnitt unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate eine Abfolge einer ersten auftretenden Abwärtsspitze, einer zweiten auftretenden Aufwärtsspitze und einer dritten auftretenden Abwärtsspitze, die eine größere Abwärtsamplitude hat als die erste auftretende Abwärtsspitze.
In einem weiteren Aspekt ist die maximale Aufwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, größer als die maximale Abwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet.
In einigen weiteren Aspekten kann das Verfahren die Steuerung so betreiben, dass sie die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so steuert, dass ein Massenmittelpunkt der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz vor einem Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle in einer Drehrichtung der ersten und zweiten Exzenterwellen aufweist, wenn der Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat liegt. Die erste Exzenterwelle kann eine größere Masse als die zweite Exzenterwelle aufweisen, und das Verfahren kann die Steuerung so betreiben, dass die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so gesteuert wird, dass die Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz in einem Bereich von etwa 5 Grad bis etwa 45 Grad vor der Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle aufweist, wenn sich die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet. Das Verfahren kann die Steuerung so betreiben, dass die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so gesteuert wird, dass die Drehzahl der zweiten Exzenterwelle zweimal höher ist als die Drehzahl der ersten Exzenterwelle und dass der Massenmittelpunkt der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz von etwa 15 Grad vor dem Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle aufweist, wenn sich die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet. Das Verfahren kann die Steuerung so betreiben, dass sie die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren steuert, um den vorderen Drehwinkelversatz von der Lage des Massenmittelpunks der zweiten Exzenterwelle zur Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle zu steuern, wenn sich die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet, um einen Wert zu bestimmen, der darauf basiert, welcher Betriebsmodus aus einer Vielzahl von Betriebsmodi der Steuerung als eine Auswahl durch einen Bediener der Oberflächenverdichtungsvorrichtung elektrisch signalisiert wurde.
In einem weiteren Aspekt kann die Oberflächenverdichtungsvorrichtung außerdem einen ersten Phasenwinkelsensor enthalten, der so konfiguriert ist, dass er ein erstes Signal ausgibt, das einen Drehwinkel der ersten Exzenterwelle anzeigt, und einen zweiten Phasenwinkelsensor, der so konfiguriert ist, dass er ein zweites Signal ausgibt, das einen Drehwinkel der zweiten Exzenterwelle anzeigt. Das Verfahren kann die Steuerung so betreiben, dass sie die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren als Reaktion auf eine Differenz zwischen den durch die ersten und zweiten Signale angezeigten Drehwinkeln steuert.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Steuersystem für eine Oberflächenverdichtungsvorrichtung vorgesehen, die eine verdichtende Oberfläche zum Verdichten eines Substrats, einen ersten Motor, der eine erste Exzenterwelle rotiert, einen zweiten Motor, der eine zweite Exzenterwelle rotiert, und eine mit der ersten und zweiten Exzenterwelle verbundene Stützanordnung zum Übertragung von Vibrationskräften auf die verdichtende Oberfläche aufweist. Das Steuersystem umfasst eine Steuerung, um die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so zu steuern, dass eine Drehzahl der zweiten Exzenterwelle um ein Vielfaches einer ganzen Zahl, größer als 1, höher ist als die Drehzahl der ersten Exzenterwelle, um eine zusammengesetzte Verschiebungswellenform zu erzeugen, die die verdichtende Oberfläche aufwärts und abwärts in Vibration versetzt. Die zusammengesetzte Verschiebungswellenform enthält eine Null-Amplituden-Koordinate. Ein Wellenabschnitt befindet sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate, und ein Wellenabschnitt befindet sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate, der in Bezug auf den Wellenabschnitt, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, asymmetrisch ist.
In einem weiteren Aspekt umfasst der Wellenabschnitt unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate eine Abfolge einer ersten auftretenden Abwärtsspitze, einer zweiten auftretenden Aufwärtsspitze und einer dritten auftretenden Abwärtsspitze, die eine größere Abwärtsamplitude hat als die erste auftretende Abwärtsspitze.
In einem weiteren Aspekt ist die maximale Aufwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, größer als die maximale Abwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet.
In einigen weiteren Aspekten kann die Steuerung so konfiguriert werden, dass sie die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so steuert, dass ein Massenmittelpunkt der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz vor einem Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle in einer Drehrichtung der ersten und zweiten Exzenterwelle aufweist, wenn der Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat liegt. Die erste Exzenterwelle kann eine größere Masse als die zweite Exzenterwelle aufweisen, und die Steuerung kann die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so steuern, dass die Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz in einem Bereich von etwa 5 Grad bis etwa 45 Grad vor der Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle aufweist, wenn sich die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet. Die Steuerung kann die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so steuern, dass die Drehzahl der zweiten Exzenterwelle zweimal höher ist als die Drehzahl der ersten Exzenterwelle und dass der Massenmittelpunkt der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz von etwa 15 Grad vor dem Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle aufweist, wenn der Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat liegt. Die Steuerung kann die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren steuern, um den vorderen Drehwinkelversatz vom Massenmittelpunkt der zweiten Exzenterwelle zum Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle zu steuern, wenn sich der Massenmittelpunkt der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet, um einen Wert zu bestimmen, der darauf basiert, welcher Betriebsmodus aus einer Vielzahl von Betriebsmodi der Steuerung als eine Auswahl durch einen Bediener der Oberflächenverdichtungsvorrichtung elektrisch signalisiert wurde.
In einem weiteren Aspekt umfasst die Oberflächenverdichtungsvorrichtung ferner einen ersten Phasenwinkelsensor, der so konfiguriert ist, dass er ein erstes Signal ausgibt, das einen Drehwinkel der ersten Exzenterwelle anzeigt, und einen zweiten Phasenwinkelsensor, der so konfiguriert ist, dass er ein zweites Signal ausgibt, das einen Drehwinkel der zweiten Exzenterwelle anzeigt. Die Steuerung ist so konfiguriert, dass sie die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren als Reaktion auf eine Differenz zwischen den durch die ersten und zweiten Signale angezeigten Drehwinkeln steuert.
Figurenliste
Die begleitenden Figuren, die zum besseren Verständnis der Offenbarung beigefügt sind und die in diese Anmeldung aufgenommen wurden und einen Teil dieser Anmeldung bilden, veranschaulichen bestimmte nicht einschränkende Ausführungsformen erfinderischer Konzepte. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht einer Oberflächenverdichtungsvorrichtung nach einigen Ausführungsformen erfinderischer Konzepte;
2 eine perspektivische Ansicht einer Vibrationsbaugruppe mit primären und sekundären Exzenterwellen, die von einem Paar von Motoren rotiert werden und die mit der Oberflächenverdichtungsvorrichtung aus 1 gemäß einigen Ausführungsformen erfinderischer Konzepte verwendet werden kann;
3 ein Blockdiagramm eines Steuersystems, das zur Steuerung der Drehung der primären und sekundären Exzenterwellen von 2 gemäß einigen Ausführungsformen erfinderischer Konzepte verwendet werden kann;
4 eine perspektivische Ansicht der primären Exzenterwelle von 2 gemäß einigen Ausführungsformen erfinderischer Konzepte;
5 eine perspektivische Ansicht der sekundären Exzenterwelle von 2 gemäß einigen Ausführungsformen erfinderischer Konzepte;
6 Diagramme der vertikalen Verschiebung der Exzenterwellen im Zeitverlauf, die der vertikalen Verschiebung der Walze aufgrund der von den primären und sekundären Exzenterwellen von 2 erzeugten Vibrationskräfte entsprechen kann;
7 Diagramme der vertikalen Verschiebung der primären und sekundären Exzenterwellen im Zeitverlauf, die der vertikalen Verschiebung der Walze aufgrund von Vibrationskräften entsprechen kann, die von den primären und sekundären Exzenterwellen von 2 erzeugt werden, während sie vom Controller von 3 gemäß einigen Ausführungsformen erfinderischer Konzepte gesteuert werden;
8A Diagramme der vertikalen Lage des Massenmittelpunkts der primären und sekundären Exzenterwellen aus 2, während sie durch den Controller aus 3 gesteuert wird, um die in 7 gezeigte Verschiebung gemäß einigen Ausführungsformen erfinderischer Konzepte bereitzustellen;
8B eine seitliche Querschnittsansicht der primären und sekundären Exzenterwelle aus 2, die den vorderen Drehwinkelversatz des Massenmittelpunkts der sekundären Exzenterwelle relativ zur primären Exzenterwelle gemäß einigen Ausführungsformen erfinderischer Konzepte zeigt;
9 Diagramme von zusammengesetzten Verschiebungswellenformen, die der vertikalen Verschiebung der Walze aufgrund von Vibrationskräften entsprechen können, die von den primären und sekundären Exzenterwellen in 2 erzeugt werden, während sie durch den Controller in 3 gesteuert werden, um den dargestellten Bereich der vorderen Drehwinkelverschiebungen gemäß einigen Ausführungsformen erfinderischer Konzepte bereitzustellen; und
10 Diagramme der vertikalen Verschiebung der primären und sekundären Exzenterwellen im Zeitverlauf, die der vertikalen Verschiebung der Walze aufgrund von Vibrationskräften entsprechen kann, die von den primären und sekundären Exzenterwellen von 2 erzeugt werden, während sie vom Controller von 3 gemäß einigen Ausführungsformen erfinderischer Konzepte gesteuert werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 veranschaulicht eine selbstfahrende Walzen-Oberflächenverdichtungsvorrichtung 10 nach einigen Ausführungsformen erfinderischer Konzepte. Die Oberflächenverdichtungsvorrichtung 10 kann ein Fahrgestell 16, 18, drehbare Walzen 12 an der Vorder- und Rückseite des Fahrgestells sowie einen Fahrerplatz mit einem Sitz 14 und einem Lenkmechanismus (z.B. ein Lenkrad) zum Steuern der Verdichtungsvorrichtung durch den Fahrer umfassen. Darüber hinaus kann jede Walze über eine entsprechende Gabel 17, 19 mit dem Fahrgestell 16, 18 gekoppelt werden. Eine oder beide Walzen 12 können von einem Antriebsmotor im Fahrgestell durch die Kontrolle des Fahrers betätigt werden, um die Oberflächenverdichtungsvorrichtung 10 anzutreiben. Eine gelenkige Kupplung 11 kann im Fahrgestell vorgesehen werden, um die Lenkung um eine vertikale Achse herum zu erleichtern. Die Walzen 12 weisen eine zylindrische Außenfläche auf, die eine verdichtende Oberfläche zum Verdichten eines Untergrundes wie Asphalt, Kies, Erde usw. bildet. Eine oder beide der Walzen 12 schließen jeweils primäre und sekundäre Exzenterwellen ein, die wie unten beschrieben rotiert werden, um Vibrationskräfte zu erzeugen, die die Verdichtung des Untergrunds unterstützen.
Verschiedene Ausführungsformen werden hier anhand von nicht einschränkenden Beispielen im Zusammenhang mit der Walzen-Oberflächenverdichtungsvorrichtung 10 beschrieben. Es ist zu verstehen, dass die Ausführungsformen nicht auf die hier angegebenen besonderen Konfigurationen beschränkt sind und darüber hinaus mit anderen Typen von Oberflächenverdichtungsvorrichtungen, einschließlich Vibrationsplatten-Oberflächenverdichtungsvorrichtungen, verwendet werden können.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Vibrationsbaugruppe 200 mit primären und sekundären Exzenterwellen 230 und 500 (5), die von einem Paar von Motoren 220 und 210 rotiert werden und die mit der Oberflächenverdichtungsvorrichtung aus 1 gemäß einigen Ausführungsformen von erfinderischen Konzepten verwendet werden kann. Die sekundäre Exzenterwelle 500 ist gemäß einigen Ausführungsformen zumindest teilweise in einem hohlen Innenraum der primären Exzenterwelle 230 eingeschlossen.
4 ist eine perspektivische Ansicht der primären Exzenterwelle 230 aus 2, die gemäß einigen Ausführungsformen von erfinderischen Konzepten konfiguriert ist. 5 ist eine perspektivische Ansicht der sekundären Exzenterwelle 500 aus 2, die entsprechend einigen Ausführungsformen von erfinderischen Konzepten konfiguriert ist. Ein erster Motor 220 ist über eine Getriebebaugruppe 222 und eine Welle 234 verbunden, um die primäre Exzenterwelle 230 zu drehen. Ein zweiter Motor 210 ist über eine Welle 232 verbunden, um die sekundäre Exzenterwelle 500 zu drehen. In einer Ausführungsform ist der erste Motor 220 ein Hydraulikmotor, der in der Lage ist, die primäre Exzenterwelle 230 zu drehen, und der zweite Motor 210 ist ein Elektromotor, der in der Lage ist, die sekundäre Exzenterwelle 500 mit einer höheren Drehzahl als die primäre Exzenterwelle 230 zu drehen.
Die primären und sekundären Exzenterwellen 230 und 500 haben jeweils einen Massenmittelpunkt, der radial versetzt zu ihrer Rotationsachse liegt. In der Ausführungsform der 2, 4 und 5 sind die primären und sekundären Exzenterwellen 230 und 500 koaxial entlang ihrer Rotationsachsen ausgerichtet und können auch koaxial mit der Rotationsachse der Walze 12, in der sie sich befinden, ausgerichtet oder radial zu dieser versetzt sein. Die Motoren 210 und 220 können an einem Innenraum der Walze 12 oder außerhalb der Walze 12 montiert werden, z.B. an der entsprechenden Gabel 17,19. Die primäre Exzenterwelle 230 hat eine größere Masse und ein größeres resultierendes statisches Moment um ihre Drehachse als die sekundäre Exzenterwelle 500. Die Drehung der primären und sekundären Exzenterwelle 230 und 500 erzeugt Vibrationskräfte, die über eine Stützanordnung auf die zylindrische Walzenoberfläche der Walzen 12 übertragen werden und eine verdichtende Oberfläche bilden, die das Substrat verdichtet. Die Stützanordnung umfasst Seitenwände der Walzen 12 und Kupplungen zu den Motoren 220 und 210 und/oder den Wellen 234 und 232.
6 veranschaulicht drei Diagramme, die durch Simulation der vertikalen Verschiebung der Exzenterwellen im Zeitverlauf erzeugt wurden. Diese kann der vertikalen Verschiebung der Walze 12 entsprechen, die durch Vibrationskräfte verursacht wird, die von den primären und sekundären Exzenterwellen 230 und 500 mit bestimmten Massen- und Größenkonfigurationen erzeugt werden. Unter Bezugnahme auf 6 veranschaulicht Diagramm 600 die vertikale Verschiebungsamplitude der primären Exzenterwelle 230 im Zeitverlauf, die der vertikalen Verschiebung der Walze 12 aufgrund von Vibrationskräften entsprechen kann, die durch die Rotation der primären Exzenterwelle 230 erzeugt werden (d.h. ohne Kraftbeitrag der sekundären Exzenterwelle 500). Diagramm 610 veranschaulicht die relativ kleinere vertikale Verschiebungsamplitude der sekundären Exzenterwelle 500 im Zeitverlauf, die der vertikalen Verschiebung der Walze 12 aufgrund von Vibrationskräften entspricht, die durch die Rotation der sekundären Exzenterwelle 500 erzeugt werden (d.h. ohne Kraftbeitrag der primären Exzenterwelle 230). Diagramm 620 veranschaulicht die kombinierte vertikale Verschiebung der primären Exzenterwelle 230 und der sekundären Exzenterwelle 500 im Zeitverlauf, die der vertikalen Verschiebung der Walze 12 aufgrund der kombinierten Vibrationskräfte entsprechen kann, die durch die Rotation der primären Exzenterwelle 230 und der sekundären Exzenterwelle 500 erzeugt werden. Es ist zu beobachten, dass die primären und sekundären Exzenterwellen 230 und 500 mit der gleichen Drehzahl rotieren und in der Drehphase ausgerichtet werden, was zu einer additiven Wirkung ihrer Vibrationskräfte und einer erhöhten resultierenden vertikalen Verschiebung der Walze 12 führt, wie in Diagramm 620 dargestellt. Die hohe Drehzahl und hohe Amplitude der sinusförmigen Abwärtsverschiebung der Walze 12, wie in 6 dargestellt, kann zur Bildung einer Bugwelle des Substratmaterials, die sich vor der Walze 12 bildet, zur Längsverschiebung des Materials von dem Substrat, zum Brechen eines Aggregats des Substrats und/oder zur Bildung von Abdrücken auf dem Substrat entlang der Kanten der zylindrischen Oberfläche der Walze 12 führen.
Einige Ausführungsformen, die hier offengelegt werden, ergeben sich aus der gegenwärtigen Erkenntnis, dass die relative Drehzahl und Phase zwischen den rotierenden Exzenterwellen einer Oberflächenverdichtungsvorrichtung so gesteuert werden kann, dass die Drehzahl, mit der die Walze 12 nach unten verschoben wird, und die Form dieser Verschiebung im Zeitverlauf beeinflusst werden kann, um eines oder mehrere der Probleme zu vermeiden, die beim Verdichten eines Substrats auftreten können. Wie im Folgenden erläutert wird, ist ein Steuersystem vorgesehen, das so konfiguriert ist, dass es die Drehzahl- und Drehwinkelbeziehungen zwischen den primären und sekundären Exzenterwellen 230 und 500 gemäß verschiedenen definierten Beziehungen und Bereichen steuert, um zu formen, wie sich die Walze 12 oder eine andere sich verdichtende Oberfläche im Zeitverlauf nach unten bewegt, um ein Substrat zu verdichten, und das die Bildung von Bugwellen, Längsverschiebungen des Materials von dem Substrat, Brechen des Aggregats eines Substrats und/oder von Abdrücken auf dem Substrat minimieren oder vermeiden kann.
3 ist ein Blockdiagramm eines Steuerungssystems, mit dem die Drehung der primären und sekundären Exzenterwellen 230 und 500 von 2 entsprechend einigen Ausführungsformen erfinderischer Konzepte gesteuert werden kann. Unter Bezugnahme auf 3 enthält das Steuersystem eine Steuerung 300, welche die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren 220 und 210 so steuert, dass die Drehzahl der sekundären Exzenterwelle 500 um ein Vielfaches einer ganzen Zahl, größer als 1, höher ist als die Drehzahl der primären Exzenterwelle 230, um eine zusammengesetzte Verschiebungswellenform zu erzeugen, die die verdichtende Oberfläche aufwärts und abwärts in Vibration versetzt, wobei die zusammengesetzte Verschiebungswellenform eine Null-Amplituden-Koordinate, einen Wellenabschnitt oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate und einen Wellenabschnitt unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate enthält, der relativ zu dem Wellenabschnitt oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate asymmetrisch ist.
Wie weiter unten näher erläutert wird, steuert die Steuerung 300 in einigen Ausführungsformen die Drehzahl so, dass der Wellenabschnitt unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate eine Abfolge aus einer ersten auftretenden Abwärtsspitze, einer zweiten auftretenden Aufwärtsspitze und einer dritten auftretenden Abwärtsspitze mit einer größeren Abwärtsamplitude als die erste auftretende Abwärtsspitze enthält. Die Drehzahl kann so gesteuert werden, dass die maximale Aufwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, größer ist als die maximale Abwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet. Die Drehzahl kann so gesteuert werden, dass ein Massenmittelpunkt der sekundären Exzenterwelle 500 einen vorderen Drehwinkelversatz vor einem Massenmittelpunkt der primären Exzenterwelle 230 aufweist, wenn der Massenmittelpunkt der primären Exzenterwelle 230 in seiner maximalen Entfernung von dem zu verdichtenden Untergrund (z.B. dem darunter liegenden Asphalt, Kies, Erde usw.) liegt.
Das Steuersystem kann ferner einen ersten Phasenwinkelsensor 302 einschließen, der so konfiguriert ist, dass er ein erstes Signal ausgibt, das einen Drehwinkel der primären Exzenterwelle 230 anzeigt (z.B. durch Überwachen der Welle 303 in 3), und einen zweiten Phasenwinkelsensor 304, der so konfiguriert ist, dass er ein zweites Signal ausgibt, das einen Drehphasenwinkel der sekundären Exzenterwelle 500 anzeigt (z.B. durch Überwachen der Welle 305 in 3). Die Steuerung 300 kann so konfiguriert werden, dass sie die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren 210 und 220 als Reaktion auf eine Differenz zwischen den durch die ersten und zweiten Signale angezeigten Drehwinkeln steuert.
In einigen Ausführungen steuert die Steuerung 300 die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren 220 und 210 so, dass die Drehzahl der sekundären Exzenterwelle 500 zweimal höher ist als die Drehzahl der primären Exzenterwelle 230 und so, dass die Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz in einem Bereich von etwa 5 Grad bis etwa 45 Grad vor der Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle aufweist, wenn sich die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung von dem Substrat befindet.
7 zeigt drei Diagramme, die durch Simulation der vertikalen Verschiebung der primären und sekundären Exzenterwellen 230 und 500 im Zeitverlauf mit den gleichen Massen- und Formkonfigurationen, die für die in 6 dargestellten Diagramme verwendet wurden, erzeugt wurden, wobei die vertikale Verschiebung jener der Walze 12 entsprechen kann. Im Gegensatz zu den Diagrammen der vertikalen Verschiebung in 6 im Zeitverlauf steuert die Steuerung 300 zum Erzeugen der Diagramme der vertikalen Verschiebung im Zeitverlauf in 7 die sekundäre Exzenterwelle 500 so, dass sie zweimal schneller rotiert als die primäre Exzenterwelle 230 und so, dass die Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz von etwa 15 Grad vor der Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle in einer Drehrichtung der primären und zweiten Exzenterwellen 230, 500 aufweist, wenn sich die Lage des Massenmittelpunkts der primären Exzenterwelle 230 in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet.
Unter Bezugnahme auf 7 zeigt Diagramm 700 die vertikale Verschiebungsamplitude der primären Exzenterwelle 230 im Zeitverlauf, die der vertikalen Verschiebung der Walze 12 aufgrund der durch die Rotation der primären Exzenterwelle 230 erzeugten Vibrationskräfte entsprechen kann (d.h. ohne Krafteinwirkung der sekundären Exzenterwelle 500). Diagramm 710 veranschaulicht die relativ kleinere vertikale Verschiebung der sekundären Exzenterwelle 500 im Zeitverlauf, die der vertikalen Verschiebung der Walze 12 aufgrund der durch die Rotation der sekundären Exzenterwelle 500 erzeugten Vibrationskräfte entsprechen kann (d.h. ohne Krafteinwirkung der primären Exzenterwelle 230). Diagramm 720 zeigt eine zusammengesetzte Verschiebungswellenform, die durch die kombinierten Vibrationskräfte erzeugt wird, welche durch die Drehung sowohl der primären Exzenterwelle 230 als auch der sekundären Exzenterwelle 500 erzeugt werden und die die verdichtende Oberfläche aufwärts und abwärts in Vibration versetzt. Die zusammengesetzte Verschiebungswellenform der Diagramm 720 enthält eine Null-Amplituden-Koordinate (d.h. einen Wert von 0 entlang der Y-Achse), einen Wellenabschnitt oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate (d.h. einen Wellenabschnitt oberhalb der X-Achse) und einen Wellenabschnitt unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate (d.h. einen Wellenabschnitt unterhalb der X-Achse), der in Bezug auf den Wellenabschnitt oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate asymmetrisch ist.
In der zusammengesetzten Verschiebungswellenform von Diagramm 720, die in 7 dargestellt ist, enthält der Wellenabschnitt unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate eine Abfolge einer ersten auftretenden Abwärtsspitze, einer zweiten auftretenden Aufwärtsspitze und einer dritten auftretenden Abwärtsspitze, die eine größere Abwärtsamplitude als die erste auftretende Abwärtsspitze aufweist. Darüber hinaus ist in der dargestellten Ausführungsform die maximale Aufwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, größer als die maximale Abwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet.
Dadurch, dass die Steuerung 300 die sekundäre Exzenterwelle 500 zweimal schneller als die primäre Exzenterwelle 230 und mit einem vorderen Drehwinkelversatz von etwa 15 Grad rotiert, bewirkt die erzeugte zusammengesetzte Verschiebungswellenform des Diagramms 720, dass sich die Walze 12 langsamer nach unten bewegt, um das Substrat über eine größere Zeitdauer zu verdichten, als wenn die Walze 12 gemäß dem in 6 dargestellten vertikalen Verschiebungsdiagramm 620 bewegt wurde. Die langsamere Rate der Substratverdichtung, die durch die zusammengesetzte Verschiebungswellenform des Diagramms 720 bereitgestellt wird, kann das Bilden einer Bugwelle des Substratmaterials vor der Walze 12, die Längsverschiebung des Materials vom Substrat, das Brechen eines Aggregats des Substrats und/oder das Bildung von Abdrücken auf dem Substrat entlang der Kanten der zylindrischen Oberfläche der Walze 12 vermeiden.
8A zeigt ein Diagramm 800, das die zyklische vertikale Lage des Massenmittelpunkts der primären Exzenterwelle 230 während der Rotation zeigt, und ein weiteres Diagramm 810, das die zyklische vertikale Lage des Massenmittelpunkts der sekundären Exzenterwelle 500 während der Rotation zeigt. Die grafisch dargestellten Drehungen der primären und sekundären Exzenterwelle 230 und 500 ergaben die entsprechenden vertikalen Verschiebungsdiagramme 700 bis 720, die in 7 dargestellt sind. Unter Bezugnahme auf 8A steuert die Steuerung 300 die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren 220 und 210 so, dass der Massenmittelpunkt der sekundären Exzenterwelle 500 einen Drehwinkelversatz von etwa 15 Grad vor dem Massenmittelpunkt der primären Exzenterwelle 230 in Drehrichtung der primären und sekundären Exzenterwelle 230, 500 aufweist, wenn sich der Massenmittelpunkt der primären Exzenterwelle 230 in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet (d.h. an der niedrigsten Y-Position in 810). Der vordere Drehphasenwinkel von etwa 15 Grad wird als der Spalt 830 zwischen den markierten minimalen Y-Positionen der Lage des Massenmittelpunkts der primären und sekundären Exzenterwellen 230 und 500 dargestellt.
8B zeigt eine vereinfachte seitliche Querschnittsansicht der primären und sekundären Exzenterwelle von 2, die den vorderen Drehwinkelversatz des Massenmittelpunkts der sekundären Exzenterwelle 500 relativ zur primären Exzenterwelle 230 in einer Drehrichtung der primären und sekundären Exzenterwelle 230, 500 gemäß einigen Ausführungsformen erfinderischer Konzepte zeigt. Unter Bezugnahme auf 8B hat die Lage des Massenmittelpunkts (angegeben durch den Punkt entlang der gestrichelten Radiallinie) der sekundären Exzenterwelle 500 einen Drehwinkelversatz von etwa 15 Grad vor der Lage des Massenmittelpunkts (angegeben durch den Punkt entlang der durchgezogenen vertikalen Radiallinie) der primären Exzenterwelle 230, wenn sich die Lage des Massenmittelpunkts der primären Exzenterwelle 230 in seiner maximalen Entfernung vom Substrat (d.h. an ihrer niedrigsten vertikalen Position) befindet.
Wenn die Verdichtungsvorrichtung 10 die Richtung umkehrt, können die primären und sekundären Exzenterwellen 230, 500 so gesteuert werden, dass sie in einer Drehrichtung arbeiten, die der in 8B gezeigten entgegengesetzt ist. Die Steuerung 300 steuert dann als Reaktion darauf die relative Drehzahl des ersten und zweiten Motors 220, 210, um ein gespiegeltes Bild entlang der Y-Achse von 8 in Bezug auf den vorderen Drehwinkelversatz von der sekundären Exzenterwelle 500 zur primären Exzenterwelle 230 in Drehrichtung der primären und sekundären Exzenterwelle 230, 500 zu erzeugen. Mit anderen Worten, die Steuerung 300 kann auf eine Drehrichtungsumkehr der Walze 12 mit einer Drehrichtungsumkehr der primären und sekundären Exzenterwelle 230, 500 reagieren. Die Steuerung kann dann die relative Drehzahl der primären und sekundären Exzenterwelle 230, 500 so steuern, dass die Drehzahl der zweiten Exzenterwelle 500 zweimal höher ist als die Drehzahl der ersten Exzenterwelle 230 und dass der Schwerpunkt der zweiten Exzenterwelle 500 einen Drehwinkelversatz (in Drehrichtung der Walze 12) von etwa 15 Grad vor dem Schwerpunkt der ersten Exzenterwelle 230 aufweist, wenn der Schwerpunkt der ersten Exzenterwelle sich in maximaler Entfernung vom Substrat befindet.
Obwohl die Steuerung der relativen Drehzahl von einem oder beiden Motoren 210 und 220 zum Erzielen eines vorderen Drehwinkelversatzes von etwa 15 Grad in der Drehrichtung der primären und sekundären Exzenterwelle 230, 500 vorteilhaft die oben besprochene zusammengesetzte Verschiebungswellenform in Bezug auf die Ausführungsform von Diagramm 720 bereitstellen kann, wurde festgestellt, dass die Steuerung der relativen Drehzahl zum Erzielen eines vorderen Drehwinkelversatzes, vom Massenmittelpunkt der sekundären Exzenterwelle 500 zum Massenmittelpunkt der primären Exzenterwelle 230, d.h. in einem Bereich von etwa 5 Grad bis etwa 45 Grad, auch eine rampenförmige zusammengesetzte Verschiebungswellenform im Zeitverlauf bereitstellt, die das Bilden einer Bugwelle des Substratmaterials vor der Walze 12, sowie eine Längsverschiebung des Materials von dem Substrat, das Brechen eines Aggregats des Substrats und/oder das Bilden von Abdrücken auf dem Substrat entlang der Kanten der zylindrischen Oberfläche der Walze 12 verhindern kann.
9 zeigt vier durch Simulation von zusammengesetzten Verschiebungswellenformen erzeugte Diagramme, die der vertikalen Verschiebung der Walze 12 aufgrund von Vibrationskräften entsprechen können, die durch die primäre und sekundäre Exzenterwelle 230, 500 erzeugt werden, die die gleichen Drehzahl-, Massen- und Formkonfigurationen aufweisen wie die in den 7 und 8 dargestellten Diagramme, jedoch mit einem durch die Steuerung 300 gesteuerten Versatz des vorderen Drehwinkels von 5 Grad für Diagramm 900, 15 Grad für Diagramm 910, 30 Grad für Diagramm 920 und 45 Grad für Diagramm 930. In Bezug auf diese Diagramme ist zu beobachten, dass ein Drehwinkelversatz von 45 Grad eine stark geneigte zusammengesetzte Verschiebungswellenform ergibt, die der schnellen Abwärtsverschiebung der Walze 12 im Zeitverlauf bis zum Erreichen des Ausmaßes ihrer maximalen vertikalen Abwärtsverschiebung entsprechen kann. Im Gegensatz dazu liefert eine vorlaufende Drehwinkelverschiebung von 30 Grad eine weniger geneigte zusammengesetzte Verschiebungswellenform, die der langsameren Abwärtsverschiebung der Walze 12 im Zeitverlauf bis zum Erreichen des Ausmaßes ihrer maximalen vertikalen Abwärtsverschiebung entsprechen kann. In ähnlicher Weise stellt eine führende Drehwinkelverschiebung von 15 Grad eine noch weniger geneigte Wellenform der zusammengesetzten Verschiebung bereit, was einer weiteren Verlangsamung der Abwärtsverschiebung der Walze 12 im Zeitverlauf bis zum Erreichen des Ausmaßes ihrer maximalen vertikalen Verschiebung nach unten entsprechen kann, und eine führende Drehwinkelverschiebung von 5 Grad verringert die Neigung der zusammengesetzten Verschiebungswellenform weiter und verlangsamt die Abwärtsverschiebung der Walze 12 im Zeitverlauf.
Der vordere Drehwinkelversatz kann durch die Steuerung 300 auf der Grundlage einer Drehzahl der Oberflächenverdichtungsvorrichtung 10 entlang einer Oberfläche des Substrats bestimmt werden. Die Steuerung der Neigung der zusammengesetzten Verschiebungswellenform, die der Abwärtsverdichtungsbewegung der Walze 12 im Zeitverlauf entsprechen kann, auf der Grundlage der Drehzahl der Oberflächenverdichtungsvorrichtung 10 kann eines oder mehrere der hier beschriebenen Probleme im Zusammenhang mit der Verdichtung eines Substrats vorteilhaft vermeiden. Zum Beispiel kann der vordere Drehwinkelversatz zwischen den primären und sekundären Exzenterwellen 230 und 500 durch die Steuerung 300 so gesteuert werden, dass er sich in Richtung eines Endes eines definierten Bereichs des vorderen Drehwinkelversatzes bewegt (z.B. 5 Grad bis etwa 45 Grad), basierend darauf, dass die Drehzahl der Oberflächenverdichtungsvorrichtung 10 unter einem oder mehreren definierten Schwellenwerten liegt. Im Gegensatz dazu kann der vordere Drehwinkelversatz zwischen den primären und sekundären Exzenterwellen 230 und 500 durch die Steuerung 300 so gesteuert werden, dass er sich in Richtung des entgegengesetzten Endes des definierten Bereichs des vorderen Drehwinkelversatzes bewegt (z.B. 5 Grad bis etwa 45 Grad), basierend darauf, dass die Drehzahl der Oberflächenverdichtungsvorrichtung 10 über einem oder mehreren definierten Schwellenwerten liegt. Der vordere Drehwinkelversatz kann durch die Steuerung 300 auf der Grundlage einer gegenwärtig ermittelten Drehzahl der Oberflächenverdichtungsvorrichtung 10 kontinuierlicher variiert werden.
Die Steuerung 300 kann so konfiguriert werden, dass sie die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren 220 und 210 steuert, um den vorderen Drehwinkelversatz auf einen Wert zu steuern, der auf der Grundlage dessen bestimmt wird, welcher Betriebsmodus aus einer Vielzahl von Betriebsmodi die Steuerung 300 als Auswahl durch einen Bediener der Oberflächenverdichtungsvorrichtung 10 elektrisch signalisiert worden ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung 300 so konfiguriert werden, dass sie steuert, wie viel höher die Drehzahl der sekundären Exzenterwelle 500 im Vergleich zur Drehzahl der primären Exzenterwelle 230 ist, auf Grundlage dessen, welcher Betriebsmodus aus einer Vielzahl von Betriebsmodi der Steuerung 300 als eine Auswahl durch einen Bediener der Oberflächenverdichtungsvorrichtung 10 elektrisch signalisiert wurde.
Bei der vorstehenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist zu verstehen, dass die hier verwendete Terminologie nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen dient und nicht als Beschränkung der Erfindung gedacht ist. Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die gleiche Bedeutung, wie sie üblicherweise von demjenigen, der in dem Fachgebiet erfahren ist, zu dem diese Offenbarung gehört, verstanden wird. Es wird ferner davon ausgegangen, dass Begriffe, wie sie in allgemein gebräuchlichen Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, dass sie eine Bedeutung haben, die mit ihrer Bedeutung im Zusammenhang mit dieser Spezifikation und dem betreffenden Fachgebiet übereinstimmt, und dass sie nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn interpretiert werden, es sei denn, dies wird hier ausdrücklich so definiert.
Obwohl die Diagramme der 6 bis 9 durch Simulationen entwickelt wurden, bei denen die Drehzahl der sekundären Exzenterwelle 500 zweimal höher ist als die Drehzahl der primären Exzenterwelle 230, wie oben erläutert, kann die Drehzahl der sekundären Exzenterwelle 500 so gesteuert werden, dass sie eine beliebige ganze Zahl größer als 1 ist (z.B. 2, 3, 4 usw.), also zweimal höher als die Drehzahl der primären Exzenterwelle 230. In 10 sind Diagramme der vertikalen Verschiebung der primären und sekundären Exzenterwelle 230 und 500 im Zeitverlauf dargestellt, die der vertikalen Verschiebung der Walze 12 aufgrund von Vibrationskräften entsprechen kann, die von den primären und sekundären Exzenterwellen 230 und 500 aus 2 erzeugt werden, während sie von der Steuerung 300 aus 3 so gesteuert werden, dass sie eine höhere Drehzahldifferenz aufweisen. Für die Diagramme in 10 steuert die Steuerung 300 die sekundäre Exzenterwelle 500 so, dass sie dreimal schneller rotiert als die primäre Exzenterwelle 230 und so, dass die Lage des Massenmittelpunkts der sekundären Exzenterwelle 500 einen vorderen Drehwinkelversatz vor der Lage des Massenmittelpunkts der primären Exzenterwelle 230 in der Drehrichtung der primären und sekundären Exzenterwelle 230 und 500 aufweist, wenn die Lage des Massenmittelpunkts der primären Exzenterwelle 230 sich in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet.
Diagramm 1000 veranschaulicht die vertikale Verschiebungsamplitude der primären Exzenterwelle 230 im Zeitverlauf, die der vertikalen Verschiebung der Walze 12 aufgrund der durch die Rotation der primären Exzenterwelle 230 erzeugten Vibrationskräfte entsprechen kann (d.h. ohne Krafteinwirkung der sekundären Exzenterwelle 500). Diagramm 1010 veranschaulicht die relativ kleinere vertikale Verschiebungsamplitude der sekundären Exzenterwelle 500 im Zeitverlauf, die der vertikalen Verschiebung der Walze 12 aufgrund der durch die Rotation der sekundären Exzenterwelle 500 erzeugten Vibrationskräfte entsprechen kann (d.h. ohne Krafteinwirkung der primären Exzenterwelle 230). Diagramm 1020 zeigt eine zusammengesetzte Verschiebungswellenform, die durch die kombinierten Vibrationskräfte erzeugt wird, die durch die Drehung sowohl der primären Exzenterwelle 230 als auch der sekundären Exzenterwelle 500 erzeugt werden, welche die verdichtende Oberfläche aufwärts und abwärts in Vibration versetzt.
In 10 ist zu erkennen, dass durch eine dreimal schnellere Drehung der sekundären Exzenterwelle 500 als der primären Exzenterwelle 230 und mit dem vorderen Drehwinkelversatz die zusammengesetzte Verschiebungswellenform von Diagramm 1020 eine Null-Amplituden-Koordinate (d.h. Wert 0 entlang der Y-Achse), einen Wellenabschnitt oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate (d.h. Wellenabschnitt oberhalb der X-Achse) und einen Wellenabschnitt unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate (d.h. Wellenabschnitt unterhalb der X-Achse) enthält. Unter Bezugnahme auf die zusammengesetzte Verschiebungswellenform des Diagramms 1020 enthält der Wellenabschnitt unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate eine Folge einer ersten auftretenden Abwärtsspitze, einer zweiten auftretenden Aufwärtsspitze und einer dritten auftretenden Abwärtsspitze, die eine größere Abwärtsamplitude als die erste auftretende Abwärtsspitze aufweist.
Die Form der zusammengesetzten Verschiebungswellenform des Diagramms 1020 bewirkt, dass sich die Walze 12 langsamer nach unten bewegt, um das Substrat über eine größere Zeitdauer zu verdichten, verglichen mit der Art und Weise, wie die Walze 12 bewegt wurde, wenn sie gemäß dem in 6 gezeigten vertikalen Verschiebungsdiagramm 620 arbeitet. Die langsamere Rate der Substratverdichtung, die durch die zusammengesetzte Verschiebungswellenform des Diagramms 1020 bereitgestellt wird, kann das Bilden einer Bugwelle des Substratmaterials vor der Walze 12, die Längsverschiebung des Materials vom Substrat, das Brechen eines Aggregats des Substrats und/oder das Bilden von Abdrücken auf dem Substrat entlang der Kanten der zylindrischen Oberfläche der Walze 12 vermeiden.
Wenn ein Element als „verbunden“, „gekoppelt“, „ansprechbar“, „montiert“ oder Varianten davon mit einem anderen Element bezeichnet wird, kann es direkt mit dem anderen Element verbunden, gekoppelt, ansprechbar oder montiert sein oder es können dazwischenliegende Elemente vorhanden sein. Wenn dagegen ein Element als „direkt verbunden“, „direkt gekoppelt“, „direkt ansprechbar“, „direkt montiert“ oder Varianten davon mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Gleiche Zahlen beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente. Wie hier verwendet, sollen die Singularformen „ein“, „eine“, „der“, „die“ und „das“ auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor. Bekannte Funktionen oder Konstruktionen werden aus Gründen der Kürze und/oder Klarheit möglicherweise nicht im Detail beschrieben. Der Begriff „und/oder“ und seine Abkürzung „/“ schließen alle Kombinationen von einem oder mehreren der damit verbundenen aufgelisteten Punkte ein.
Es wird davon ausgegangen, dass die Begriffe „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. hier zwar zur Beschreibung verschiedener Elemente/Operationen verwendet werden können, diese Elemente/Operationen jedoch nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element/eine Operation von einem anderen Element/einer anderen Operation zu unterscheiden. So könnte ein erstes Element/eine Operation in einigen Ausführungsformen als ein zweites Element/eine Operation in anderen Ausführungsformen bezeichnet werden, ohne von den Lehren der gegenwärtigen erfinderischen Konzepte abzuweichen. Dieselben Referenzzahlen oder dieselben Referenzbezeichner bezeichnen dieselben oder ähnliche Elemente in der gesamten Spezifikation.
In der hier verwendeten Form sind die Begriffe „umfasst“, „umfassen“, „schließt ein“, „einschließen“, „haben“, „hat“ oder Varianten davon ergebnisoffen und schließen ein oder mehrere angegebene Merkmale, ganze Zahlen, Elemente, Stufen, Komponenten oder Funktionen ein, schließen aber das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Elemente, Stufen, Komponenten, Funktionen oder Gruppen davon nicht aus. Darüber hinaus kann, wie hier verwendet, die gebräuchliche Abkürzung „z.B.“, die sich von dem Ausdruck „zum Beispiel“ ableitet, verwendet werden, um ein allgemeines Beispiel oder Beispiele für einen zuvor erwähnten Punkt einzuführen oder zu spezifizieren, und ist nicht als Einschränkung eines solchen Punktes gedacht. Die gebräuchliche Abkürzung „i.e.“, die sich von dem lateinischen Ausdruck „id est“ ableitet, kann verwendet werden, um einen bestimmten Punkt aus einer allgemeineren Rezitation zu spezifizieren.
Diejenigen, die im Fachgebiet erfahren sind, werden erkennen, dass bestimmte Elemente der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Weise kombiniert oder eliminiert werden können, um weitere Ausführungsformen zu schaffen, und dass solche weiteren Ausführungsformen in den Anwendungsbereich und die Lehre erfinderischer Konzepte fallen. Es wird auch für diejenigen mit gewöhnlicher Kunstfertigkeit offensichtlich sein, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ganz oder teilweise kombiniert werden können, um zusätzliche Ausführungsformen innerhalb des Geltungsbereichs und der Lehren erfinderischer Konzepte zu schaffen. Obwohl hier zu Illustrationszwecken spezifische Ausführungsformen und Beispiele für erfinderische Konzepte beschrieben werden, sind daher verschiedene äquivalente Modifikationen innerhalb des Umfangs erfinderischer Konzepte möglich, wie es diejenigen, die in dem betreffenden Fachgebiet erfahren sind, erkennen werden. Dementsprechend wird der Umfang der erfinderischen Konzepte aus den beigefügten Ansprüchen und deren Äquivalenten bestimmt.

Claims

Oberflächenverdichtungsvorrichtung, umfassend: eine verdichtende Oberfläche zum Verdichten eines Substrats; einen ersten Motor, der eine erste Exzenterwelle rotiert; einen zweiten Motor, der eine zweite Exzenterwelle rotiert; eine Stützanordnung, die mit den ersten und zweiten Exzenterwellen verbunden ist, um Vibrationskräfte auf die verdichtende Oberfläche zu übertragen; und eine Steuerung, um die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so zu steuern, dass eine Drehzahl der zweiten Exzenterwelle um ein Vielfaches einer ganzen Zahl, größer als 1, höher ist eine Drehzahl der ersten Exzenterwelle, um eine zusammengesetzte Verschiebungswellenform zu erzeugen, die die verdichtende Oberfläche aufwärts und abwärts in Vibration versetzt, wobei die zusammengesetzte Verschiebungswellenform eine Null-Amplituden-Koordinate umfasst sowie einen Wellenabschnitt, der oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist, und einen Wellenabschnitt, der unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist und relativ zu dem Wellenabschnitt, der oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist, asymmetrisch ist.
Oberflächenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Wellenabschnitt, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, eine Abfolge einer ersten auftretenden Abwärtsspitze, einer zweiten auftretenden Aufwärtsspitze und einer dritten auftretenden Abwärtsspitze einschließt, die eine größere Abwärtsamplitude als die erste auftretende Abwärtsspitze aufweist.
Oberflächenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die maximale Aufwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, größer ist als die maximale Abwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet.
Oberflächenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die erste Exzenterwelle eine größere Masse als die zweite Exzenterwelle aufweist.
Oberflächenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei: die primären und sekundären Exzenterwellen koaxial entlang ihrer Rotationsachsen ausgerichtet sind; und mindestens ein Teil der zweiten Exzenterwelle von der ersten Exzenterwelle umschlossen ist.
Oberflächenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Steuerung die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so steuert, dass eine Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle in einer Drehrichtung der ersten und zweiten Exzenterwellen einen vorderen Drehwinkelversatz vor einer Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle aufweist, wenn die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle sich in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet.
Oberflächenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei: die erste Exzenterwelle eine größere Masse aufweist als die zweite Exzenterwelle; und die Steuerung die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so steuert, dass die Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz in einem Bereich von etwa 5 Grad bis etwa 45 Grad vor der Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle aufweist, wenn die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle sich in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet.
Oberflächenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei: die Steuerung die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so steuert, dass die Drehzahl der zweiten Exzenterwelle zweimal höher ist als die Drehzahl der ersten Exzenterwelle und so, dass die Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz von etwa 15 Grad vor der Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle aufweist, wenn sich die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet.
Oberflächenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Steuerung die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren steuert, um den vorderen Drehwinkelversatz von der Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle zur Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle zu steuern, wenn die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle sich in seiner maximalen Entfernung von dem Substrat befindet, um einen Wert darzustellen, der auf der Grundlage bestimmt wird, welcher Betriebsmodus aus einer Vielzahl von Betriebsmodi der Steuerung als eine Auswahl durch einen Bediener der Oberflächenverdichtungsvorrichtung elektrisch signalisiert worden ist.
Oberflächenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Oberflächenverdichtungsvorrichtung einen Walzenverdichter umfasst; die verdichtende Oberfläche eine zylindrische Walze umfasst, die mit der Stützanordnung verbunden ist und die primäre und sekundäre Exzenterwelle umschließt.
Oberflächenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend: einen ersten Phasenwinkelsensor, der konfiguriert ist, um ein erstes Signal auszugeben, das einen Drehwinkel der ersten Exzenterwelle anzeigt; und einen zweiten Phasenwinkelsensor, der konfiguriert ist, um ein zweites Signal auszugeben, das einen Drehwinkel der zweiten Exzenterwelle anzeigt, wobei die Steuerung die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren als Reaktion auf eine Differenz zwischen den durch die ersten und zweiten Signale angezeigten Drehwinkeln steuert.
Verfahren zum Betreiben einer Oberflächenverdichtungsvorrichtung mit einer verdichtenden Oberfläche zum Verdichten eines Substrats, einem ersten Motor, der eine erste Exzenterwelle rotiert, einem zweiten Motor, der eine zweite Exzenterwelle rotiert, und einer Stützanordnung, die mit den ersten und zweiten Exzenterwellen verbunden ist, um Vibrationskräfte auf die verdichtende Oberfläche zu übertragen, wobei das Verfahren umfasst: Betreiben einer Steuerung, um die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so zu steuern, dass eine Drehzahl der zweiten Exzenterwelle um ein Vielfaches einer ganzen Zahl, größer als 1, höher ist als eine Drehzahl der ersten Exzenterwelle ist, um eine zusammengesetzte Verschiebungswellenform zu erzeugen, die die verdichtende Oberfläche aufwärts und abwärts in Vibration versetzt, wobei die zusammengesetzte Verschiebungswellenform eine Null-Amplituden-Koordinate umfasst sowie einen Wellenabschnitt, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, und einen Wellenabschnitt, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet und relativ zu dem Wellenabschnitt, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, asymmetrisch ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei: der Wellenabschnitt, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, eine Abfolge einer ersten auftretenden Abwärtsspitze, einer zweiten auftretenden Aufwärtsspitze und einer dritten auftretenden Abwärtsspitze einschließt, die eine größere Abwärtsamplitude als die erste auftretende Abwärtsspitze aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei: die maximale Aufwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, größer ist als die maximale Abwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Betreiben der Steuerung, um die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so zu steuern, dass eine Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz vor einer Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle in einer Drehrichtung der ersten und zweiten Exzenterwellen aufweist, wenn die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle sich in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die erste Exzenterwelle eine größere Masse als die zweite Exzenterwelle aufweist, und ferner umfassend: Betreiben der Steuerung, um die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so zu steuern, dass die Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz in einem Bereich von etwa 5 Grad bis etwa 45 Grad vor der Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle aufweist, wenn die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle sich in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend; Betreiben der Steuerung, um die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so zu steuern, dass die Drehzahl der zweiten Exzenterwelle zweimal höher ist als die Drehzahl der ersten Exzenterwelle und dass die Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz von etwa 15 Grad vor der Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle aufweist, wenn sich die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend; Betreiben der Steuerung zum Steuern der Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren, um den vorderen Drehwinkelversatz von der Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle zur Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle zu steuern, wenn sich die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet, um einen Wert darzustellen, der auf der Grundlage bestimmt wird, welcher Betriebsmodus aus einer Vielzahl von Betriebsmodi der Steuerung als Auswahl durch einen Bediener der Oberflächenverdichtungsvorrichtung elektrisch signalisiert wurde.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend; Bereitstellen eines ersten Signals an die Steuerung, das von einem ersten Phasenwinkelsensor ausgegeben wird und einen Drehwinkel der ersten Exzenterwelle anzeigt; und Bereitstellen eines zweiten Signals an die Steuerung, das von einem zweiten Phasenwinkelsensor ausgegeben wird und einen Drehwinkel der zweiten Exzenterwelle anzeigt; und Betreiben der Steuerung zum Steuern der Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren als Reaktion auf eine Differenz zwischen den durch die ersten und zweiten Signale angezeigten Drehwinkeln.
Steuersystem für eine Oberflächenverdichtungsvorrichtung mit einer verdichtenden Oberfläche zum Verdichten eines Substrats, einem ersten Motor, der eine erste Exzenterwelle rotiert, einem zweiten Motor, der eine zweite Exzenterwelle rotiert, und einer Stützanordnung, die mit den ersten und zweiten Exzenterwellen verbunden ist, um Vibrationskräfte auf die verdichtende Oberfläche zu übertragen, wobei das Steuersystem umfasst: eine Steuerung, welche die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so steuert, dass eine Drehzahl der zweiten Exzenterwelle eine ganze Zahl, größer als 1, mal schneller als eine Drehzahl der ersten Exzenterwelle ist, um eine zusammengesetzte Verschiebungswellenform zu erzeugen, die die verdichtende Oberfläche aufwärts und abwärts in Vibration versetzt, wobei die zusammengesetzte Verschiebungswellenform eine Null-Amplituden-Koordinate umfasst sowie einen Wellenabschnitt, der oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist, und einen Wellenabschnitt, der unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist und relativ zu dem Wellenabschnitt, der oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate angeordnet ist, asymmetrisch ist.
Steuersystem nach Anspruch 20, wobei: der Wellenabschnitt, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, eine Abfolge einer ersten auftretenden Abwärtsspitze, einer zweiten auftretenden Aufwärtsspitze und einer dritten auftretenden Abwärtsspitze einschließt, die eine größere Abwärtsamplitude als die erste auftretende Abwärtsspitze aufweist.
Steuersystem nach Anspruch 20, wobei: die maximale Aufwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich oberhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet, größer ist als die maximale Abwärtsamplitude des Wellenabschnitts, der sich unterhalb der Null-Amplituden-Koordinate befindet.
Steuersystem nach Anspruch 20, wobei: die Steuerung die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so steuert, dass eine Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz vor einer Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle in einer Drehrichtung der ersten und zweiten Exzenterwellen aufweist, wenn die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle sich in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet.
Steuersystem nach Anspruch 23, wobei: die erste Exzenterwelle eine größere Masse aufweist als die zweite Exzenterwelle; und die Steuerung die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so steuert, dass die Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz in einem Bereich von etwa 5 Grad bis etwa 45 Grad vor der Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle aufweist, wenn die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle sich in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet.
Steuersystem nach Anspruch 24, wobei: die Steuerung die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren so steuert, dass die Drehzahl der zweiten Exzenterwelle zweimal höher ist als die Drehzahl der ersten Exzenterwelle und so, dass die Lage des Massenmittelpunkts der zweiten Exzenterwelle einen vorderen Drehwinkelversatz von etwa 15 Grad vor der Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle aufweist, wenn sich die Lage des Massenmittelpunkts der ersten Exzenterwelle in seiner maximalen Entfernung vom Substrat befindet.
Steuersystem nach Anspruch 20, weiter umfassend; einen ersten Phasenwinkelsensor, der konfiguriert ist, um ein erstes Signal auszugeben, das einen Drehwinkel der ersten Exzenterwelle anzeigt; und einen zweiten Phasenwinkelsensor, der konfiguriert ist, um ein zweites Signal auszugeben, das einen Drehwinkel der zweiten Exzenterwelle anzeigt, wobei die Steuerung die Drehzahl von mindestens einem der ersten und zweiten Motoren als Reaktion auf eine Differenz zwischen den durch die ersten und zweiten Signale angezeigten Drehwinkeln steuert.