DE1279988B - Unwuchtruettelantrieb - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 06 b

Deutsche Kl.: 42 s-1/16

Nummer: 1 279 988

Aktenzeichen: P 12 79 988.1-24 (W 40899)

Anmeldetag: 9. Februar 1966

Auslegetag: 10. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen Unwuchtrüttelantrieb zur Erzeugung von Schwingungen mit im Betrieb auf einfache und wirtschaftliche Weise veränderlicher Schwingweite, insbesondere für Schwingförderer, Schwingsiebe, Rütteltische, Bodenverdichter od. dgl., bei dem der Unwuchtmotor als Teil einer aus mindestens zwei Einzelmassen bestehenden Freimasse über vorgespannte gegeneinander wirkende Koppelfedern an die Nutzmasse gekoppelt ist und die Abstimmung des aus Nutz- und Freimasse gebildeten Zweimassenschwingsystems gleich oder annähernd gleich 1 ist und als Unwuchtmotor ein normaler Drehstromkurzschlußläufermotor verwendet wird.

Bei einer bereits bekannten Ausführung stützt sich der Unwuchtmotor über vorgespannte gegeneinander wirkende Federn gegen die Nutzmasse ab. Die Federn sind dabei als Hohlfedern mit Luftfüllung ausgebildet. Durch Änderung der Luftfüllung läßt sich die Federhärte und damit die Schwingweite regeln. Diese Ausführung erfordert jedoch neben dem Unwuchtmotor noch ein Druckerzeugungsaggregat zur Veränderung der Luftfüllung in den Hohlfedern, wodurch der Betrieb nicht nur wesentlich verteuert, sondern auch störanfälliger wird. Auch ist das Dichtungsproblem dieser Hohlfedern bei den im Schwingförderer- und Schwingsiebbau üblichen Frequenzen und Schwingweiten noch nicht gelöst, so daß ein wirtschaftlicher Betrieb bisher nicht möglich ist.

Bei einer anderen bekannten Ausführung stützt sich der Unwuchtmotor über Federn mit nicht linearer Kennlinie gegen die Nutzmasse ab, wobei Mittel vorgesehen sind, die eine Zusammendrückung der Federn während des Betriebes und damit eine Regelung der Schwingweite erlauben. Diese Ausführung hat vornehmlich bei großen Geräten den Nachteil, daß zur Überwindung der Federkräfte zusätzliche Übersetzungsgetriebe erforderlich sind, die den Rüttler wesentlich verteuern und störanfällig machen.

Es ist weiterhin eine Ausführung bekannt, bei der der Unwuchtmotor über vorgespannte gegeneinander wirkende Federn an die Nutzmasse angeschlossen ist, wobei die Federn so ausgelegt sind, daß Rüttelmotor und Nutzschwingmasse zum Zweck einer Verringerung der Erregerkraft ein Zweimassenresonanzsystem bilden.

Hierbei ist jedoch einmal die Schwingweite nicht während des Betriebes regelbar, und zum anderen wird die Montage dadurch erschwert, daß Rüttelmotor und Federn einzeln an der Nutzschwingmasse angebracht werden müssen.

Auch ist eine Ausführung bekannt, bei der zwischen Motor und Unwuchtwelle ein Regelgetriebe Unwuchtrüttelantrieb

Anmelder:

Dr.-Ing. Karl-Heinz Wehmeier,

3000 Hannover, Wedemeyerstr. 16

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Karl-Heinz Wehmeier, 3000 Hannover

vorgesehen ist, wodurch die Drehzahl der Unwuchtwelle und damit die Fliehkraft verändert werden kann. Um die in der Praxis erforderlichen Schwingweitenänderungen zu erzielen, ist hierbei ein Regeltrieb mit großem Regelbereich erforderlich. Derartige Regeltriebe stellen jedoch sehr aufwendige und störanfällige Mechanismen dar, vor allem dann, wenn sie noch einer Schwingbeanspruchung unterworfen sind. Auch ergibt sich bei dieser bekannten Ausführung keine geschlossene Bauart, da der Antriebsmotor und der Regeltrieb getrennt aufgestellt sind und die in dem Schwinggerät angebrachten Unwuchtmassen über Zwischenglieder angetrieben werden müssen.

Dagegen ist es vielfach wünschenswert, den Schwingantrieb als geschlossenes Aggregat an dem Schwinggerät anzubringen, da hierdurch einmal die dynamischen Fundamentkräfte auf einfache Weise kleingehalten werden können und zum anderen eine einfache Montage und Demontage möglich ist. Versuche, bei dieser Ausführung den Regeltrieb durch Regelmotoren zu ersetzen, führten ebenfalls nicht zu dem gewünschten Erfolg, da hierfür ebenfalls Regelmotoren mit großem Regelbereich benötigt werden. Derartige Regelmotoren mit großem Regelbereich sind jedoch sehr teuer und bei einer Schwingbeanspruchung auch störanfällig, so daß sie für einen wirtschaftlichen Betrieb von Schwingförderern, Schwingsieben, Rütteltischen und Bodenverdichtern, die im allgemeinen für einen robusten Betrieb und geringe Wartung auszulegen sind, nicht in Frage kommen.

Es ist weiterhin ein Unwuchtrüttelantrieb bekannt, bei dem sich der Motor ebenfalls über Federn gegen die Nutzmasse abstützt und als Antrieb Motoren verwendet werden, deren eingestellte Leistung sich im praktisch verwendeten Drehzahlbereich wenig ändert und die Verstellung der Schwingweite durch eine Einstellung der Motorleistung vorgenommen wird. Hierbei muß der Motor eine derartige Kennlinie haben, daß sich seine Drehzahl solange selbsttätig steigert, bis ein den gegebenen Betriebsverhältnissen entsprechender Betriebspunkt auf der Resonanzkurve er-

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reicht ist. Diese Eigenschaften haben Elektromotoren durch eine Feldschwächung erzielen, wobei es sich mit Hauptschlußcharakteristik, z. B. Gleichstrom- in diesem Fall mehr um eine Schlupfregelung als um hauptschlußmotoren, Drehstromasynchronmotoren eine Drehzahlregelung handelt und die Schlupfvermit Widerständen im Läuferkreis, Kollektor- oder luste infolge der geringfügigen Drehzahl-bzw. Schlupf-Schleifringläufermotoren sowie Verbrennungsmotoren. 5 änderungen so klein bleiben, daß auch bei normalen

Derartige Motoren scheiden jedoch im allgemeinen handelsüblichen Kurzschlußläufermotoren die Motorais Antriebe für Schwingarbeitsgeräte — wie Schwing- erwärmung selbst bei einer Regelung der Schwingförderer oder Schwingsiebe — aus, da der erforder- weite über einen großen Regelbereich (z. B. 1:15) in liehe technische Aufwand in keinem Verhältnis zu dem zulässigen Grenzen bleibt, besonders wenn im unterwirtschaftlichen Nutzen steht oder ein störungsfreier io kritischen Resonanzbereich gearbeitet wird, wo mit Betrieb bei einer Schwingbeanspruchung der Motoren zunehmendem Schlupf die Schwingweite und damit infolge direkten Anschlusses an die Nutzschwingmasse die erforderliche elektrische Leistung kleiner wird,
nach dem heutigen Stand der Technik noch nicht mög- Wird gleichzeitig die Freimasse, zu der auch der

lieh ist. So lassen sich Motoren mit Kollektoren und Unwuchtmotor gehört, in zwei annähernd gleiche SchleifringenbeidenimSchwingförderer-undSchwing- 15 Teilmassen aufgeteilt, die sich über vorgespannte, siebbauüblichenMaschinenbeschleunigungenundFre- gegeneinander wirkende Koppelfedern an einen mit quenzen bei direktem Anschluß an die Nutzschwing- einem Anschlußflansch versehenen Tragkörper abmasse nicht verwenden, da Bürsten und Kollektoren stützen, so lassen sich bei Anschluß des gesamten hierbei in kürzester Zeit verschleißen und erfahrungs- Aggregates auch unter einem bestimmten Winkel zur gemäß ständig Anlaß zu Betriebsstörungen geben. a° Vertikalen (wie dies bei Schwingförderern und Gleichstrommotoren scheiden außerdem im allgemei- Schwingsieben erforderlich ist) unerwünschte Kippnen wegen des erforderlichen Aufwandes hinsichtlich schwingungen der Frei- und Nutzmasse vermeiden der Gleichrichtung des heute überwiegend vorhan- und exakt gerichtete Schwingungen sowohl der Nutzdenen Drehstromes ohnehin aus. Auch Verbren- masse als auch der Freimasse erzielen,
nungsmotoren sind für derartige Schwingbeanspru- as Auf Grund dieser Erkenntnisse erschließt nun die chungen nicht geeignet. Zudem sind alle diese Moto- vorliegende Erfindung der Technik die Möglichkeiten ren teuer in der Anschaffung. Eine einfache und zum Betrieb eines in seiner Schwingweite während wirtschaftliche, auch unter rauhen Betriebsbedingun- des Laufes auf einfache und wirtschaftliche Weise gen betriebssichere Regelung der Schwingweite ist regelbaren Unwuchtrüttelantriebes. Als Antriebsmit allen bisher bekannten Mitteln nicht möglich. 30 motoren werden normale Drehstromkurzschlußläu-

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, fermotoren verwendet, die sich gegenüber anderen einen Unwuchtrüttelantrieb zu schaffen, der die Nach- Antriebsmotoren durch besonders einfache und bilteile der bisher bekannten Ausführungen nicht auf- Hge Bauweise sowie hohe Betriebssicherheit auch weist, der insbesondere eine einfache, wirtschaftliche unter besonders rauhen Betriebsbedingungen und und betriebssichere stufenlose Verstellung der Schwing- 35 schwingender Beanspruchung auszeichnen. Die Feldweite während des Betriebes erlaubt, in einfacher stärke und damit der Schlupf der Motoren kann auf Weise wie die bekannten Unwuchtschwingmotoren einfache Weise über Vorwiderstände, Regeltransformit nicht während des Betriebes regelbarer Schwing- matoren od. dgl. geregelt werden, wodurch selbst bei weite als geschlossenes Aggregat an den verschieden- sehr kleinen Drehzahl- bzw. Schlupf änderungen große sten Schwinggeräten angebracht werden kann und 4° Schwingweitenänderungen erzielt werden können,
weder komplizierte Regeltriebe noch Motoren mit Selbstverständlich kann die geringe erforderliche

großem Drehzahlregelbereich oder sonstige Spezial- Drehzahlveränderung auch mit einem Regeltrieb ermotoren erfordert. zielt werden, wobei der Regeltrieb wegen des bei die-

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Un- ser Ausführung sehr kleinen erforderlichen Regelwuchtmotor in Form eines normalen Drehstromkurz- 45 bereiches gegenüber den bisher bekannten Ausfühschlußläufermotors sich als Teil einer Freimasse mit rungen wesentlich vereinfacht werden kann. Auch ist einem zweiten annähernd gleich großen Teil der Frei- die Verwendung von regelbaren Gleichstrommotoren masse im Inneren eines geschlossenen, mit einem möglich, die über Gleichrichter an das Wechsel-Anschlußflansch versehenen Gehäuses über vorge- stromnetz angeschlossen werden und mit einfachen spannte gegeneinander wirkende Federn gegen dieses 50 Mitteln, z. B. einem Vorwiderstand geringfügig dreh-Gehäuse abstützt und die Drehzahl des Unwucht- zahlregelbar sind, wohingegen bei den bisher bekannkurzschlußläufermotors nur geringfügig veränder- ten Ausführungen die Verwendung von über Vorbar ist. widerstände gesteuerten Gleichstrommotoren wegen

Eigene Versuche haben nämlich gezeigt, daß bei des großen erforderlichen Regelbereiches und der einer Koppelung des Unwuchtmotors über vorge- 55 demzufolge großen ohmschen Verlustleistung nicht die spannte gegeneinander wirkende Federn an die Nutz- erforderliche Schwingweitenverstellung ermöglichte, masse und einer Abstimmung des Schwingungs- Da die anmeldungsgemäße Aufgabe durch die Ge-

systems auf Resonanz eine stufenlose Regelung der samtheit der im Hauptanspruch gekennzeichneten Schwingweite von Null bis zum Maximum auch mit Merkmale zu lösen ist, erstreckt sich das Patent-Drehstromkurzschlußläufermotoren möglich ist, da 60 begehren auf die Gesamtheit dieser Merkmale,
hierfür — wie diese Versuche ergaben — lediglich Die Erfindung soll an Hand von zwei schematisch

Drehzahländerungen von nur etwa 10 % von der dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Nenndrehzahl des Motors erforderlich sind. Obwohl werden. Es zeigt

die Drehzahl eines Kurzschlußläufermotors bekann- F i g. 1 einen Unwuchtrüttelantrieb mit schlupf-

termaßen durch die Netzfrequenz des Drehstroms 65 regelbarem Drehstrommotor,

und die Polpaarzahl des Motors bestimmt wird, las- F i g. 2 einen Unwuchtrüttelantrieb mit über Motor

sen sich derartig kleine Abweichungen von der Nenn- und Regeltrieb mit kleinem Regelbereich angetriedrehzahl auf einfache und wirtschaftliche Weise bener Unwuchtwelle im Schnitt,

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 in der Draufsicht.

In F i g. 1 ist der Unwuchtmotor 1, der auf seinen beiden Wellenenden Unwuchtscheiben 2 trägt, auf der Platte 3 befestigt. Eine zweite Platte 4 stützt sich über gegeneinander wirkende Federn 5, die mittels Schraubenbolzen 6 vorgespannt werden, sowohl gegen die Platte 3, als auch gegen einen Tragkörper 7 ab. Der Tragkörper 7 weist einen Anschlußflansch 8 mit Bohrungen 9 auf und bildet mit dem Anschlußdeckel 10, der mittels Schrauben 11 an dem Tragkörper 7 befestigt wird, ein geschlossenes Gerät, das auf einfache Weise an beliebige Schwinggeräte angeschraubt werden kann, wobei dann die Masse des in Schwingungen zu versetzenden Schwinggerätes zusammen mit dem Tragkörper 7 und dem Abschlußdeckel 10 die Nutzmasse und die Massen der Platten 3 und 4 sowie des Unwuchtmotors 1 die Freimasse des so entstandenen Zweimassen-Freischwingsystems bilden. Die Federzahl der Koppelfedern 5 wird so gewählt, ao daß die Eigenfrequenz des Zweimassen-Freischwingsystems gleich oder annähernd gleich der Nennfrequenz des Unwuchtmotors 1 ist. Hierdurch kann gegenüber den normalen Unwucht-Schwingmotoren die erforderliche Erregerkraft und damit die Größe des Unwuchtmotors wesentlich verringert werden. Gleichzeitig ist es bei dieser Anordnung möglich, mit Hilfe eines einzigen Unwuchtmotors mit ungerichteter Fliehkraft die Nutzmasse in eine gerichtete Schwingung zu versetzen. Durch Zusatzplatten 12, die zweckmäßig in gleicher Weise auch an der Platte 3 angebracht werden, kann das Schwingungssystem bei unterschiedlichen Nutzschwingmassen noch entsprechend abgestimmt werden, außerdem ist eine nachträgliche Abstimmung des Schwingungssystems beispielsweise durch Verwendung von Koppelfedern 5 mit nichtlinearer Federkennlinie möglich, indem die Vorspannung durch Anziehen der Schrauben 6 verändert wird. Der Unwuchtmotor 1 ist ein normaler Drehstromkurzschlußläufermotor in schwingfester Ausführung. Über Vorwiderstände, Regeltransformatoren, Thyristoren od. dgl. kann eine Feldschwächung vorgenommen werden, wodurch sich der Schlupf des Motors geringfügig ändert. Hierdurch wird das Resonanzsystem verstimmt und die Schwingweite der Nutzschwingmasse verringert. Je nach Größe der Feldschwächung läßt sich die Schwingweite während des Betriebes auf einfache Weise stufenlos regeln. Da Unwuchtmotor und Außengehäuse im Betrieb gegensinnige Schwingungen ausführen, erfolgt der elektrische Anschluß in bekannter Weise über hochflexible Kabel oder stromführende Federn 13 zwischen Gehäuseklemmkasten 14 und Motorklemmkasten 15.

In F i g. 2 und F i g. 3 ist der Unwuchtmotor durch eine Unwuchtmassen 16 tragende Welle 17 ersetzt, die von einem separaten Motor 18 über einen Keiloder Zahnriemen 19 angetrieben wird. Die Keilriemenscheibe 20 auf der Motorwelle 21 ist in bekannter Weise als zweiteilige Spreizscheibe ausgebildet, so daß sich durch mehr oder weniger starkes Eindrücken der Spannrolle 22 mittels Spannspindel 23, die im Gehäusedeckel oder in der Freimasse geführt werden kann (wobei eine Führung in der Freimasse bei sehr großen Schwingweiten vorzuziehen ist), der wirksame Durchmesser der Spreizscheibe 20 verändern läßt.

Auf diese Weise läßt sich die Drehzahl der Unwuchtwelle geringfügig verändern und das Resonanzsystem soweit verstimmen, daß eine stufenlose Schwingweitenregelung vom Maximum bis annähernd O möglich ist. Bei unterkritischer Abstimmung, bei der die Erregerfrequenz immer unter der Eigenfrequenz des Zweimassensystems liegt, entspricht die ausgezogene Stellung dem Nennbetrieb mit großer Drehzahl der Unwuchtwelle und entsprechend großer Schwingweite der Nutzmasse. In der gestrichelten Stellung hat die Unwuchtwelle eine kleinere Drehzahl und die Nutzmasse eine kleine Schwingweite. Zur klareren Darstellung ist eine wesentlich stärkere Eindrückung des Keilriemens gezeichnet als in Wirklichkeit benötigt wird. Bei überkritischer Abstimmung, bei der die Erregerfrequenz stets größer als die Eigenfrequenz des Zweimassensystems ist, wird die Schwingweite mit zunehmender Drehzahl der Unwuchtwelle kleiner. In den weitaus meisten Fällen empfiehlt sich jedoch eine unterkritische Abstimmung, da in diesem Bereich im allgemeinen ein stabileres Betriebsverhalten erzielt werden kann.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Unwuchtrüttelantrieb mit während des Betriebes regelbarer Schwingweite, bei dem der Unwuchtmotor als Teil einer aus mindestens zwei Einzelmassen bestehenden Freimasse über vorgespannte gegeneinander wirkende Koppelfedern an die Nutzmasse gekoppelt ist und die Federkonstante der Koppelfedern so groß ist, daß die Abstimmung des aus Nutz- und Freimasse gebildeten Zweimassenschwingsystems gleich oder annähernd gleich 1 ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Unwuchtmotor (1) ein normaler Drehstromkurzschlußläufermotor ist und sich als Teil der Freimasse (3) zusammen mit einem zweiten Teil (4, 12) der Freimasse über vorgespannte gegeneinander wirkende Koppelfedern (5) gegen einen mit einem Anschlußflansch (8) versehenen Tragkörper (7) abstützt, daß die beiden Teilmassen (1, 3) und (4, 12) annähernd gleich groß sind und daß die Drehzahl des Unwuchtkurzschlußläufermotors (1) zum Zwecke der Resonanzverstimmung geringfügig veränderbar ist.

2. Unwuchtrüttelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geringfügige Drehzahlveränderung des Drehstromkurzschlußläufermotors (1) durch eine Feldschwächung und damit eine Veränderung des Motorschlupfes erfolgt (Fig.l).

3. Unwuchtrüttelantrieb nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des Unwuchtmotors Unwuchtmassen (16) von einem separaten, ebenfalls einen Teil der Freimasse bildenden Drehstromkurzschlußläufermotor (18) unter Zwischenschaltung eines Regeltriebes (19, 22, 23) mit sehr kleinem Regelbereich angetrieben sind (F i g. 2 und 3).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1118 103;
deutsche Patentanmeldung Sch 8139 IXb/42s
(bekanntgemacht am 29.10. 1953).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 620/361 9.68 ® Bundesdruckerei Berlin