DE3611219A1 - Ruettelantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rüttelantrieb, insbesondere für Betonsteinformmaschinen, mit wenigstens einer von einem An­ triebsmotor antreibbaren Antriebswelle, deren Lagerung auf dem zu rüttelnden Bauteil abstützbar ist, auf der eine innere Un­ wuchtmasse radial zur Drehachse versetzt befestigt und ein Drehkörper mit einer radial zur Drehachse versetzten äußeren Unwuchtmasse und einem ersten und einem zweiten Anschlag für die innere Unwuchtmasse drehbar gelagert ist, und bei dem sich die innere Unwuchtmasse in der Schwingungsenergie abgebenden Arbeitsstellung gegen den ersten Anschlag des Drehkörpers an­ legt und etwa die gleiche Drehstellung wie die äußere Unwucht­ masse einnimmt und somit die Unwucht verdoppelt, und sich die innere Unwuchtmasse in der keine Schwingungsenergie abgebenden Ruhestellung gegen den zweiten Anschlag des Drehkörpers anlegt und um eine um etwa 180° gegenüber der Drehstellung der äußeren Unwuchtmasse versetzte Drehstellung (Kompensationsstellung) einnimmt und somit die Unwucht zu Null macht.

Ein derartiger Rüttelantrieb, wie er von der Firma Dynco, Inc., Phoenix, Arizona, USA. vertrieben wird, wirkt derart, daß durch Abschalten des Antriebsmotors die innere Unwuchtmasse in die quasistabile Kompensationsstellung gelangt, so daß keine Vibra­ tionsenergie an das in Schwingungen zu versetzende bzw. zu rüttelnde Bauteil mehr abgegeben wird. Aufgrund der Dämpfung des Systems und von Reibungsverlusten fällt die Drehzahl des Rüttelantriebs schnell bis auf etwa Null ab. Die Abschaltzeit beträgt bei Steinformmaschinen im allgemeinen etwa 5 bis 20 Sek. Danach ist, nachdem eine neue Steinform mit Beton gefüllt wur­ de, die durch Rütteln mit 50 bis 100 Hz zu verdichten ist, der Rüttelantrieb für 2 bis 8 Sek. wieder eingeschaltet. Nach dem Wiedereinschalten vergeht eine größere Zeit, meist 0,5 bis 1 Sek., bis der Rüttelantrieb wieder seine Nenndrehzahl in der Arbeitsstellung erreicht hat. Um diese Zeit zu verkürzen, wird ein sehr starker Antriebsmotor oder werden mehrere kleinere Antriebsmotoren eingesetzt. Dennoch lassen sich mit wirtschaft­ lichem Aufwand keine kürzeren Wiederanlaufzeiten als etwa 0,4 Sek. erzielen. Im Interesse eines wirtschaftlichen Betriebs der Formmaschinen ist man dennoch bestrebt, die Anlaufzeiten zu verkürzen, dabei aber nicht die Kompensationsstellung in den Ruhephasen, in denen die verdichteten Formsteine ausgeschalt und die Form neu gefüllt werden, zu gefährden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genann­ ten Rüttelantrieb dahingehend weiterzuentwickeln, daß er schnel­ ler als bisher aus der Ruhe- bzw. Kompensationsstellung, in der keine Schwingungsenergie abgegeben wird, in die Arbeitsstellung, in der Schwingungsenergie abgegeben wird, gebracht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei dem gattungs­ gemäßen bekannten Rüttelantrieb vor, daß er in der Ruhestellung, in der die innere Unwuchtmasse und die äußere Unwuchtmasse um 180° gegeneinander drehversetzt sind, mit 80 bis 100%, insbes. etwa 100%, der Nenndrehzahl der Arbeitsstellung antreibbar ist.

Erfindungsgemäß erfolgt also in der Ruhe- bzw. Kompensations­ stellung weiterhin ein Antrieb mit erheblich verminderter Antriebsleistung derart, daß die Drehzahl des Rüttelantriebs höchstens bis etwa 80% der Nenndrehzahl der Arbeitsstellung ab­ fällt, die bei üblichen Steinformmaschinen bei 3000 bis 6000 Upm liegt. Nach dem Ein- bzw. Umschalten des Antriebsmotors aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung ist die Nenndrehzahl in der Arbeitsstellung, in der Schwingungsenergie abgegeben wird, in 0,1 bis 0,2 Sek. erreichbar. Mit dem Einschalten des Antriebsmo­ tors legt sich die innere Unwuchtmasse in weniger als 0,1 Sek. gegen den ersten Anschlag, so daß sowohl die äußere als auch die innere Unwuchtmasse als solche wirken und Schwingungsenergie nach außen abgeben. Der oder die Antriebsmotoren können sehr klein gehalten werden, brauchen also nur eine kleinere Nennleis­ tung, da in der Einschaltphase keine erhöhte Antriebsenergie zur Überwindung der Trägheit zur Ruhe gekommener Massen erfor­ derlich ist. Außerdem hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, daß der Rüttelantrieb nach jedem Umschalten, d.h. nach dem Abschalten bzw. Einschalten des Antriebsmotors, nicht mehr den Resonanzzustand durchfährt. Übliche Antriebsleistungen der Antriebsmotoren betragen 2 bis 10 kW. In der Arbeitsstellung beträgt die mittlere Amplitude des Rüttelantriebs etwa 2 mm und im Resonanzzustand ein Vielfaches hiervon.

Für die Verwirklichung des Antreibens des Rüttelantriebs in der Ruhestellung schlägt die Erfindung eine mechanische und eine elektrische Ausführungsform vor.

Die mechanische Ausführungsform sieht vor, daß der Drehkörper mit der äußeren Unwuchtmasse koaxial zur Antriebswelle mit der inneren Unwuchtmasse eine Antriebswelle aufweist, die in der Ruhestellung von einem weiteren Motor mit 80 bis 100% der Nenndrehzahl antreibbar ist. Es erfolgt also in der Ruhestel­ lung der Antrieb der äußeren Unwuchtmasse über den Drehkörper. Beim Wiedereinschalten des Rüttelantriebs zur Abgabe von Schwingungsenergie wird der weitere Motor abgeschaltet, während der Antriebsmotor für die Antriebswelle wieder eingeschaltet wird. Dabei legt sich die innere Unwuchtmasse sofort wieder gegen den ersten Anschlag und nimmt den Drehkörper mit. Insge­ samt wird also der Rüttelantrieb in der Arbeitsstellung vom normalen Antriebsmotor mit normaler Antriebsleistung über die Antriebswelle und in der Ruhestellung vom weiteren Motor mit erheblich verminderter Leistung über den Drehkörper angetrie­ ben.

Bei der elektrischen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Antriebswelle mit der inneren Unwuchtmasse nach kurzzeitigem Abschalten des Antriebsmotors und Übergang in die Ruhestellung in dieser mit derart verminderter Energie antreibbar ist, daß die quasistabile Kompensationsstellung der inneren Unwuchtmasse stabil erhalten bleibt. Es wird also nach Nulldurchgang An­ triebsenergie wieder vermindert zugeführt, aber darauf ge­ achtet, daß die innere Unwuchtmasse ihre Anlage am zweiten An­ schlag und damit die Kompensationsstellung nicht verläßt.

Die Antriebsstelle wird hier vom Antriebsmotor praktisch stets angetrieben, jedoch in der Ruhestellung mit stark verminderter Antriebsenergie, wobei diese so gesteuert wird, daß die Dreh­ zahl zwischen 80 bis 100% der Nenndrehzahl, vorzugsweise etwa 100% Nenndrehzahl, bleibt und die Unwuchtmassen relativ zueinander in der Kompensationsstellung stabil verharren.

Eine solche Steuerung des Antriebsmotors läßt sich in vorteil­ hafter Weise durch eine Steuerschaltung im Betriebsstromkreis des Antriebsmotors verwirklichen, mit der die Drehzahl nach einem Abfall auf höchstens 80% der Nenndrehzahl langsam und ohne Antriebsruck, der ein Verlassen der Kompensationsstellung der beiden Unwuchtmassen relativ zueinander bewirken könnte, bis auf etwa die Nenndrehzahl wieder hochsteuerbar ist. Die Steuerschaltung ist vorzugsweise als Phasenanschnitt-Thyristor- Steuerschaltung ausgebildet. Diese an sich bekannte Thyristor- Steuerschaltung hat den Vorteil, daß keine Drehzahlmessung über Sensoren oder gesonderte Drehzahlmesser an der Antriebswelle erforderlich sind. Die bekannten Drehzahlmesser würden dem rauhen Betrieb nicht ausreichend lange widerstehen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt:

Fig. 1 den Grundaufbau eines gattungsgemäßen Rüttelantriebs im Längsschnitt,

Fig. 2a und 2b eine Querschnittsansicht des Rüttelantriebs in der Arbeitsstellung (2 a) und der Ruhestellung (2 b),

Fig. 3 eine Längsansicht eines erfindungsgemäßen Rüttel­ antriebs mit Antrieb der äußeren Unwuchtmasse durch einen weiteren Motor, und

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Rüttelantrieb mit einer Steuerschaltung für den Antriebsmotor.

Der Rüttelantrieb 1 gemäß Fig. 1 umfaßt in bekannter Weise im wesentlichen eine Antriebswelle 2 mit einer auf ihr außerhalb der Drehachse befestigten inneren Unwuchtmasse 3 sowie einen diese umgebenden zylindrischen Drehkörper 5 mit einer radial nach innen versetzten äußeren Unwuchtmasse 6. Der Drehkörper 5 ist auf der Antriebswelle 2 mittels Lagern 7 drehbar gelagert. Wie den Schnittdarstellungen in den Fig. 2a und 2b entnehmbar, weist der Drehkörper 5 auf seiner Innenseite zu beiden Seiten einer horizontalen Mittelebene nahe der äußeren Unwuchtmasse 6 einen ersten Anschlag 10 und symmetrisch zu der Mittelebene, jedoch in der unteren Hälfte, einen zweiten Anschlag 11 für die innere Unwuchtmasse 3 auf.

In der in Fig. 2a dargestellten Arbeitsstellung liegt die innere Unwuchtmasse 3 am oberen, ersten Anschlag 10 an. In dieser Arbeitsstellung verdoppelt die innere Unwuchtmasse 3 die durch die äußere Unwuchtmasse 6 gegebene Unwucht, so daß der Rüttelantrieb 1 bei Antrieb der Antriebswelle 2 und voller Motorleistung die größte Rüttelkraft erzeugt und die größte Schwingungsenergie abgegeben wird. Nach Abschalten des Antriebs der Antriebswelle 2 verlangsamt sich deren Drehzahl ruckartig, so daß die innere Unwuchtmasse 3 die in Fig. 2b dargestellte Ruhestellung einnimmt, in welcher sie gegenüber der äußeren Unwuchtmasse 6 um 180° versetzt ist und die Unwucht des Rüttel­ antriebs zu Null macht. Die Größe der inneren und äußeren Unwuchtmasse ist entsprechend gewählt.

Der Rüttelantrieb 1 umfaßt eine Grundplatte 15 mit zwei Lager­ stützen 16 zu beiden Seiten des Trägerkörpers, die an ihrem oberen Ende Wellenlager 17 zur drehbaren Aufnahme der Antriebs­ welle 2 aufweisen. Bei Drehung des Rüttelantriebs in der Ar­ beitsstellung wird die erzeugte Schwingung bzw. Rüttelkraft über die Wellenlager 17 und Lagerstützen 16 auf die Grundplatte 15 übertragen. Diese ist mit dem zu rüttelnden Bauteil der Maschine, beispielsweise dem Rütteltisch für eine Steinform, verbunden. Beim Wiedereinschalten des Antriebs wird aufgrund des Anlaufrucks die innere Unwuchtmasse 3 sogleich wieder gegen den ersten Anschlag 10 angelegt und erzeugt zusammen mit der äußeren Unwuchtmasse 6 oszillierende Schwingkraft.

Durch einfaches Ein- bzw. Ausschalten eines Antriebsmotors für die Antriebswelle 2 nimmt der Rüttelantrieb 1 die in Fig. 2a dargestellte Arbeitsstellung bzw. die in Fig. 2b dargestellte Ruhe- oder Kompensationsstellung ein.

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäß abgewandelten Rüttelantrieb 20, bei welchem der äußere Drehkörper 5 an der einen Seite mit einer hohlen weiteren Antriebswelle 22 ausgestattet ist, welche ihrerseits mit einem Wellenlager 23 auf der Lagerstütze 16′ ge­ lagert ist. Die Antriebswelle 2 ist auf der einen Seite des Drehkörpers 5 außerhalb von diesem im Wellenlager 2 und auf der anderen Seite innerhalb der Antriebswelle 22 gelagert.

Der Rüttelantrieb 20 wird durch einen Antriebsmotor 25 angetrie­ ben. Dazu ist seine Antriebswelle mit der Antriebswelle 2 des Rüttelantriebs 20 über eine elastische Kupplungsscheibe 26 ver­ bunden. Der Antriebsmotor 25 dient zum Antrieb in der Antriebs­ stellung und ist entsprechend leistungsstark ausgebildet.

In der Ruhe- bzw. Kompensationsstellung ist der Antriebsmotor 25 ausgeschaltet. Es wird aber der äußere Drehkörper 5 mit der äußeren Unwuchtmasse 6 von einem weiteren Motor 28 angetrieben. Dessen Antriebswelle ist über eine elastische Kupplungsscheibe 29 mit der hohlen Antriebswelle 22 des Drehkörpers 5 verbunden. Dieser weitere Motor 28 hat eine geringere Leistung, da der Drehkörper 5 nur während der Ruhe- bzw. Kompensationsstellung so angetrieben wird, daß gerade 80 bis 100% der Nenndrehzahl der Arbeitsstellung aufrecht erhalten bleiben.

Der Rüttelantrieb 20 sowie die Motoren 25 und 28 sind mit ihren Grundplatten jeweils auf einer gemeinsamen Rüttelplatte 30 mon­ tiert. Mit dieser Rüttelplatte 30 steht das anzutreibende bzw. zu rüttelnde Bauteil der Betonsteinmaschine in Verbindung.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform des Rüttelan­ triebs wird von einem Rüttelantrieb 1 gemäß Fig. 1 Gebrauch gemacht, der vom Antriebsmotor 25, der stationär im Maschinen­ rahmen 31 abgestützt ist, über einen Keilriementrieb 32 ange­ trieben. Die Antriebswelle 2 des Rüttelantriebs 1 ist entspre­ chend seitlich und vertikal gegenüber der Antriebswelle des Antriebsmotors 25 versetzt. Auf diese Weise werden keinerlei Rüttelkräfte auf den Motor 25 übertragen, der maschinenfest abgestützt ist, während der Rüttelantrieb 1 wiederum über seine Grundplatte 15 starr mit dem in Schwingungen zu versetzenden Bauteil der Steinformmaschine verbunden ist.

Die Stromzufuhr und Steuerung des Antriebsmotors 25 erfolgt in der Ruhestellung, die nach kurzzeitigem Abschalten des Anstriebs­ motors erreicht ist, über eine Steuerschaltung 35. Hier handelt es sich um einen Thyristor-Regler zur Phasenanschnittsteuerung des induktiven Drehstromverbrauchers in Form des Antriebsmotors 25. Die Steuerschaltung ist als Drehzahlsteller ausgebildet. Die Ausgangsspannung steigt nach dem Einschalten von einem einstellbaren Minimalwert, der wenigstens 80% der Nenndrehzahl des Rüttelantriebs im Rüttelbetrieb beträgt, in einer einstell­ baren Zeit auf die Netzspannung an, bei welcher wieder die Nenndrehzahl erreicht ist. Die Anstiegzeit wird so eingestellt, daß die Antriebswelle 2 mit der inneren Unwuchtmasse 3 ruckfrei und so langsam hochläuft, daß sie ihre Ruhestellung, bei welcher sie am zweiten Anschlag 11 anliegt, beibehält. Beim erneuten Einschalten des Antriebsmotors 25 in die Arbeitsstellung wird der Regelkreis der Steuerschaltung abgeschaltet, damit die volle Betriebsspannung sogleich auf den Antriebsmotor 25 ge­ langt und er so schnell anzieht, daß die innere Unwuchtmasse 3 augenblicklich in die Arbeitsstellung gemäß Fig. 2 umschlägt und die ganze Antriebsleistung zur Drehung des Unwucht-Rüttel­ antriebs 1 zur Verfügung steht. Beim erneuten Umschalten des Antriebsmotors über ein Ausschalten in die Ruhestellung erfolgt die Stromzufuhr nur noch über die Steuerschaltung derart, daß die Drehzahl nicht unter 80% der Nenndrehzahl abfallen kann. Vorzugsweise wird der Thyristor-Regler so eingestellt, daß der Antrieb der Antriebswelle 2 stets auf etwa die Nenndrehzahl hochregelt.

Claims (6)

1. Rüttelantrieb, insbesondere für Betonsteinformmaschinen, mit wenigstens einer von einem Antriebsmotor (25) antreibbaren Antriebswelle (2), deren Wellenlager (17) auf dem zu rüttelnden Bauteil abstützbar ist, auf der eine innere Unwuchtmasse (3) radial zur Drehachse versetzt befestigt und ein Drehkörper (5) mit einer radial zur Drehachse versetzten äußeren Unwuchtmasse (6) und einem ersten und einem zweiten Anschlag (10, 11) für die innere Unwuchtmasse (3) drehbar gelagert ist, und bei dem sich die innere Unwuchtmasse in der Schwingungs­ energie abgebenden Arbeitsstellung gegen den ersten Anschlag (10) des Drehkörpers (5) anlegt und etwa die gleiche Drehstel­ lung wie die äußere Unwuchtmasse (6) einnimmt und somit die Unwucht verdoppelt, und sich die innere Unwuchtmasse (3) in der keine Schwingungs­ energie abgebenden Ruhestellung gegen den zweiten Anschlag (11) des Drehkörpers (5) anlegt und etwa um eine um 180° gegenüber der Drehstellung der äußeren Unwuchtmasse versetzte Drehstel­ lung (Kompensationsstellung) einnimmt und somit die Unwucht zu Null macht, dadurch gekennzeichnet, daß der Rüttelantrieb (1, 20) in der Ruhestellung, in der die innere Unwuchtmasse (3) und die äußere Unwucht (6) um 180° gegeneinander drehversetzt sind, mit 80 bis 100% der Nenn­ drehzahl der Arbeitsstellung antreibbar ist.

2. Rüttelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er in der Ruhestellung mit etwa 100% der Nenndrehzahl antreibbar ist.

3. Rüttelantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (5) mit der äußeren Unwuchtmasse (6) koaxial zur Antriebswelle (2) mit der inneren Unwuchtmasse (3) eine Antriebswelle (22) aufweist, die in der Ruhestellung von einem weiteren Motor (28) mit 80 bis 100% der Nenndrehzahl antreib­ bar ist.

4. Rüttelantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2) mit der inneren Unwuchtmasse (3) nach kurzzeitigem Abschalten des Antriebsmotors (25) und Übergang in die Ruhestellung in dieser mit derart verminderter Energie antreibbar ist, daß die Kompensationsstellung der inneren Unwuchtmasse (3) stabil erhalten bleibt.

5. Rüttelantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebsstromkreis des Antriebsmotors (25) eine Steuer­ schaltung (35) vorgesehen ist, mit der die Drehzahl nach einem Abfall auf höchstens 80% der Nenndrehzahl langsam ohne An­ triebsruck, der ein Verlassen der Kompensationsstellung der beiden Unwuchtmassen relativ zueinander bewirken könnte, bis auf etwa die Nenndrehzahl wieder hochsteuerbar ist.

6. Rüttelantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (35) als Phasenanschnitt-Thyristor- Steuerschaltung ausgebildet ist.