KR20140043093A - 표면 콤팩터 및 그 작동 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면 콤팩터 및 표면 콤팩터를 작동하는 방법에 관한 것이다. 표면 콤팩터에 기질을 다지기 위한 적어도 하나의 다짐 표면 및 기질의 다짐률을 증가시키기 위하여 다짐 동안에 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 가진 시스템을 포함한다.
Description
본 발명은 적어도 하나의 다짐 표면(compacting surface) 및 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키는 실질적으로 방형파 진동력(square wave vibrational force)을 발생시키는 가진 시스템(excitation system)이 제공되는 표면 콤팩터에 관한 것이다.
아스팔트와 토양을 포함하는 다양한 기질을 다지기 위하여 표면 콤팩터들이 사용된다. 이러한 목적을 위하여 표면 콤팩터들에 하나 또는 그 이상의 다짐 표면이 제공된다. 예로써, 아스팔트 포장기계(asphalt paver)에 아스팔트가 포장 표면 상에 증착된 후에 적어도 부분적으로 아스팔트를 다지는 스크리드(screed) 상에 다짐 표면이 제공될 수 있다. 또 다른 예로써, 롤러 콤팩터에 토양, 아스팔트, 또는 다른 재료들을 다지기 위한 롤러 다짐 표면이 제공될 수 있다.
표면 상에 충분한 다짐력을 발생시키기 위하여 표면 콤팩터의 질량의 적어도 일부에 의존하는 것에 더하여, 종종 다짐 표면을 진동시키는 것이 바람직할 수 있는데 그 이유는 기질이 다져지기 때문이다. 통상의 지식을 가진 자들은 다짐 표면의 진동이 다짐 효율과 다짐력을 증가시키고 따라서 표면 콤팩터가 작동되어야만 하는 시간을 감소시킨다는 것을 이해할 것이다.
이러한 목적을 위하여 많은 가진 시스템들이 개발되었으나, 롤러 콤팩터의 맥락에서, 종래 방법은 회전 편심 질량(rotating eccenting mass)과 관련되었다. 통상의 지식을 가진 자들은 편심 질량이 회전하기 때문에 진동하는 진동력이 발생된다는 것을 이해할 것이다. 통상의 지식을 가진 자들은 가변 진폭 능력을 제공하기 위하여, 이러한 기본 디자인의 개량은 미국특허 제 3,909,147에 개시된 것과 같은, 두 개의 편심 질량의 사용을 포함한다는 것을 이해할 것이다.
최근에, 두 개 또는 그 이상의 서로 다른 주파수, 진폭, 및 위상에서 진동을 발생시키기 위한 수단으로서 미국특허 제 6,742,960에 개시된 것과 같은, 선형 액츄에이터들이 제안되었다. 평판 콤팩터들에는 실용적이나, 크기 제약들이 롤러 콤팩터들에서 선형 액츄에이터들의 상업화를 어렵게 하였다.
가진 시스템들에서 많은 제안된 개량들이 진폭, 주파수, 및 위상을 포함하는 변이와 관련되었으나, 본 발명은 가진 시스템에 의해 발생되는 파형의 형태를 향상시키는 것에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따라 표면 콤팩터는 기질을 다지기 위한 적어도 하나의 다짐 표면 및 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 가진 시스템을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 기질을 다지기 위한 적어도 하나의 다짐 표면 및 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키는 가진 시스템이 제공되는 표면 콤팩터를 작동하는 방법은 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키고 기질을 다지는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 가진 시스템을 사용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 양상에 따라 표면 콤팩터는 기질을 다지기 위한 적어도 하나의 다짐 표면 및 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 가진 시스템을 포함한다.
바람직하게는, 표면 콤팩터는 제 1 및 제 2 롤러가 제공되는 롤러 콤팩터이고, 적어도 하나의 다짐 표면은 각각의 제 1 및 제 2 롤러의 외부 원주(circumferential) 표면 상에 위치되는 제 1 및 제 2 다짐 표면을 포함하며, 가진 시스템은 제 1 다짐 표면을 진동시키는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키며, 또 다른 가진 시스템은 제 2 다짐 표면을 진동시키는 또 다른 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시킨다.
바람직하게는, 가진 시스템은 제 1 정현파 진동력을 발생시키는 제 1 가진기(first exciter), 제 2 정현파 진동력을 발생시키는 제 2 가진기, 및 제 3 정현파 진동력을 발생시키는 제 3 가진기를 더 포함하며, 제 1 정현파 진동력, 제 2 정현파 진동력, 및 제 3 정현파 진동력은 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 결합된다.
바람직하게는, 가진 시스템은 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기, 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기, 및 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 더 포함하되, 제 1 편심 질량은 제 1 정현파 진동력을 발생시키도록 제 1 회전 샤프트와 함께 회전하며, 제 2 편심 질량은 제 2 정현파 진동력을 발생시키도록 제 2 회전 샤프트와 함께 회전하며, 제 3 편심 질량은 제 3 정현파 진동력을 발생시키도록 제 3 회전 샤프트와 함께 회전하며, 제 1 정현파 진동력, 제 2 정현파 진동력, 및 제 3 정현파 진동력은 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 결합된다.
바람직하게는, 가진 시스템은 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기, 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기, 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기, 및 제 1 , 제 2, 제 3 샤프트와 제 1, 제 2, 제 3 편심 질량에 회전을 전달하기 위하여 제 1, 제 2, 및 제 3 샤프트에 토크를 적용하는 기어식 벨트로 구동되는 구동 시스템(geared belt driven drive system)을 더 포함하되, 제 1 편심 질량은 제 1 정현파 진동력을 발생시키도록 제 1 회전 샤프트와 함께 회전하며, 제 2 편심 질량은 제 2 정현파 진동력을 발생시키도록 제 2 회전 샤프트와 함께 회전하며, 제 3 편심 질량은 제 3 정현파 진동력을 발생시키도록 제 3 회전 샤프트와 함께 회전하며, 그렇게 함으로써, 제 1 정현파 진동력, 제 2 정현파 진동력, 및 제 3 정현파 진동력은 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 결합된다.
바람직하게는, 가진 시스템은 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기, 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기, 및 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 더 포함하되, 제 1 편심 질량은 제 1 편심 모멘트와 제 1 주파수를 발생시키도록 제 1 회전 샤프트와 함께 회전하며, 제 2 편심 질량은 제 2 편심 모멘트와 제 2 주파수를 발생시키도록 제 2 회전 샤프트와 함께 회전하며, 제 3 편심 질량은 제 3 편심 모멘트와 제 3 주파수를 발생시키도록 제 3 회전 샤프트와 함께 회전하며, 제 1 편심 모멘트 대 제 2 편심 모멘트의 비율은 3 대 1이고, 제 2 주파수 대 제 1 주파수의 비율은 3 대 1이며, 제 1 편심 모멘트 대 제 3 편심 모멘트의 비율은 5 대 1이며, 제 3 주파수 대 제 1 주파수의 비율은 5 대 1이며, 제 1 정현파 진동력, 제 2 정현파 진동력, 및 제 3 정현파 진동력은 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 결합된다.
바람직하게는, 가진 시스템은 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기, 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기, 및 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 더 포함하되, 제 1 편심 질량은 제 1 편심 모멘트와 제 1 주파수를 발생시키도록 제 1 회전 샤프트와 함께 회전하며, 제 2 편심 질량은 제 2 편심 모멘트와 제 2 주파수를 발생시키도록 제 2 회전 샤프트와 함께 회전하며, 제 3 편심 질량은 제 3 편심 모멘트와 제 3 주파수를 발생시키도록 제 3 회전 샤프트와 함께 회전하며, 제 1 편심 모멘트 대 제 2 편심 모멘트의 비율은 27 대 1이고, 제 2 주파수 대 제 1 주파수의 비율은 3 대 1이며, 제 1 편심 모멘트 대 제 3 편심 모멘트의 비율은 125 대 1이며, 제 3 주파수 대 제 1 주파수의 비율은 5 대 1이며, 제 1 정현파 진동력, 제 2 정현파 진동력, 및 제 3 정현파 진동력은 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 결합된다.
본 발명의 또 다른 양상에 따라, 기질을 다지기 위한 적어도 하나의 다짐 표면 및 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키는 가진 시스템이 제공되는 표면 콤팩터를 작동하는 방법은 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키고 기질을 다지는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 가진 시스템을 사용하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 표면 콤팩터는 또 다른 가진 시스템을 포함하고, 표면 콤팩터는 제 1 및 제 2 롤러가 제공되는 롤러 콤팩터이며, 적어도 하나의 다짐 표면은 각각의 제 1 및 제 2 롤러의 외부 원주 표면 상에 위치되는 제 1 및 제 2 다짐 표면을 포함하며, 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 가진 시스템을 사용하는 단계는 제 1 다짐 표면을 진동시키고 기질을 다지는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 가진 시스템을 사용하는 단계를 포함하며, 방법은 제 2 다짐 표면을 진동시키고 기질을 다지는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 또 다른 가진 시스템을 사용하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 가진 시스템은 제 1 가진기, 제 2 가진기, 및 제 3 가진기를 더 포함하며, 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키고 기질을 다지는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 가진 시스템을 사용하는 단계는 제 1 정현파 진동력을 발생시키도록 제 1 가진기를 사용하는 단계, 제 2 정현파 진동력을 발생시키도록 제 2 가진기를 사용하는 단계, 제 3 정현파 진동력을 발생시키도록 제 3 가진기를 사용하는 단계, 및 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 제 1 정현파 진동력, 제 2 정현파 진동력, 및 제 3 정현파 진동력을 결합하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 가진 시스템은 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기, 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기, 및 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 더 포함하되, 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키고 기질을 다지는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 가진 시스템을 사용하는 단계는 제 1 정현파 진동력을 발생시키도록 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트를 회전시키는 단계, 제 2 정현파 진동력을 발생시키도록 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트를 회전시키는 단계, 제 3 정현파 진동력을 발생시키도록 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트를 회전시키는 단계, 및 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 제 1 정현파 진동력, 제 2 정현파 진동력, 및 제 3 정현파 진동력을 결합하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 가진 시스템은 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기, 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기, 및 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 더 포함하되, 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키고 기질을 다지는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 가진 시스템을 사용하는 단계는 제 1 정현파 진동력을 발생시키도록 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트를 회전시키는 기어식 벨트로 구동되는 구동 시스템을 사용하는 단계, 제 2 정현파 진동력을 발생시키도록 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트를 회전시키는 기어식 벨트로 구동되는 구동 시스템을 사용하는 단계, 제 3 정현파 진동력을 발생시키도록 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트를 회전시키는 기어식 벨트로 구동되는 구동 시스템을 사용하는 단계, 및 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 제 1 정현파 진동력, 제 2 정현파 진동력, 및 제 3 정현파 진동력을 결합하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 가진 시스템은 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기, 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기, 및 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 더 포함하되, 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키고 기질을 다지는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 가진 시스템을 사용하는 단계는 제 1 편심 모멘트와 제 1 주파수를 발생시키도록 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트를 회전시키는 단계, 제 2 편심 모멘트와 제 2 주파수를 발생시키도록 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트를 회전시키는 단계, 제 3 편심 모멘트와 제 3 주파수를 발생시키도록 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트를 회전시키는 단계, 제 1 편심 모멘트 대 제 2 편심 모멘트의 비율을 3 대 1로 선택하는 단계, 제 2 주파수 대 제 1 주파수의 비율을 3 대 1로 선택하는 단계, 제 1 편심 모멘트 대 제 3 편심 모멘트의 비율을 5 대 1로 선택하는 단계, 제 3 주파수 대 제 1 주파수의 비율을 5 대 1로 선택하는 단계, 및 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 제 1 정현파 진동력, 제 2 정현파 진동력, 및 제 3 정현파 진동력을 결합하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 가진 시스템은 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기, 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기, 및 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 더 포함하되, 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키고 기질을 다지는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 가진 시스템을 사용하는 단계는 제 1 편심 모멘트와 제 1 주파수를 발생시키도록 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트를 회전시키는 단계, 제 2 편심 모멘트와 제 2 주파수를 발생시키도록 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트를 회전시키는 단계, 제 3 편심 모멘트와 제 3 주파수를 발생시키도록 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트를 회전시키는 단계, 제 1 편심 모멘트 대 제 2 편심 모멘트의 비율을 27 대 1로 선택하는 단계, 제 2 주파수 대 제 1 주파수의 비율을 3 대 1로 선택하는 단계, 제 1 편심 모멘트 대 제 3 편심 모멘트의 비율을 125 대 1로 선택하는 단계, 제 3 주파수 대 제 1 주파수의 비율을 5 대 1로 선택하는 단계, 및 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 제 1 정현파 진동력, 제 2 정현파 진동력, 및 제 3 정현파 진동력을 결합하는 단계를 포함한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 표면 콤팩터의 측면도를 도시한다.
도 2는 표면 콤팩터 상의 롤러의 단면도를 도시하고 일 실시 예에 따른 배경도를 도시한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 가진 시스템의 배경도를 도시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 가진 시스템의 배경도를 도시한 롤러의 부분 투명도를 도시한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 제 1 가진기에 의해 발생되는 진동을 나타내는 플롯을 도시한다.
도 6은 일 실시 예에 따른 제 2 가진기에 의해 발생되는 진동을 나타내는 플롯을 도시한다.
도 7은 일 실시 예에 따른 제 3 가진기에 의해 발생되는 진동을 나타내는 플롯을 도시한다.
도 8은 일 실시 예에 따른 제 1 가진기, 제 2 가진기, 및 제 3 가진기에 의해 발생되는 진동을 결합하여 생성되는 결합된 실질적으로 방형파 진동을 나타내는 플롯을 도시한다.
도 2는 표면 콤팩터 상의 롤러의 단면도를 도시하고 일 실시 예에 따른 배경도를 도시한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 가진 시스템의 배경도를 도시한다.
도 4는 일 실시 예에 따른 가진 시스템의 배경도를 도시한 롤러의 부분 투명도를 도시한다.
도 5는 일 실시 예에 따른 제 1 가진기에 의해 발생되는 진동을 나타내는 플롯을 도시한다.
도 6은 일 실시 예에 따른 제 2 가진기에 의해 발생되는 진동을 나타내는 플롯을 도시한다.
도 7은 일 실시 예에 따른 제 3 가진기에 의해 발생되는 진동을 나타내는 플롯을 도시한다.
도 8은 일 실시 예에 따른 제 1 가진기, 제 2 가진기, 및 제 3 가진기에 의해 발생되는 진동을 결합하여 생성되는 결합된 실질적으로 방형파 진동을 나타내는 플롯을 도시한다.
이제 도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 표면 콤팩터(10)가 도시된다. 도시된 것과 같이, 표면 콤팩터(10)는 제 1 및 제 2 롤러(16, 17)가 제공되는 롤링 콤팩터(15)이다. 본 발명의 일 양상에 따라, 롤러들(16, 17)은 아스팔트, 흙, 또는 돌맹이들과 같은, 다져지는 기질(7)을 따라 롤링 콤팩터(15)를 추진시킨다. 본 발명의 또 다른 양상에 따라, 롤러들(16, 17)은 다짐력을 기질(7)에 적용하도록 구성된다.
도 1에 도시된 것과 같이, 롤링 콤팩터에 실린더 형태이고 롤러들(16, 17)의 외부 원주 표면 상에 위치되는 다짐 표면들(18, 19)이 제공된다. 통상의 지식을 가진 자들은 롤러들(16, 17)이 기질(7)을 따라 롤링 콤팩터(15)를 추진함에 따라 다짐 표면들(18, 19)은 기질(7)을 다지기 위하여 기질(7) 상에 무거운 다짐력을 가한다.
본 발명의 일 양상에 따라, 다짐 표면들(18, 19)에 진동력이 적용된다. 본 발명의 또 다른 양상에 따라, 기질(7)의 다짐률을 향상시키기 위하여 다짐 표면들(18, 19)이 진동된다.
도 2-4를 참조하면, 도시된 것과 같이, 롤링 콤팩터(15)는 각각의 롤러(16, 17) 내의 내부로 위치되는 가진 시스템(25)을 포함한다. 본 실시 예의 일 양상에 따라, 가진 시스템(25)은 제 1 가진기(30), 제 2 가진기(31), 및 제 3 가진기(32)를 포함하는, 복수의 가진기를 포함한다. 본 실시 예의 또 다른 양상에 따라, 각각의 가진기(30, 31, 및 32)에 편심 질량(30a, 31a, 또는 32a)이 제공된다. 본 발명의 또 다른 양상에 따라, 각각의 가진기(30, 31, 및 32)는 회전 샤프트(30b, 31b, 또는 32b)를 포함한다.
본 실시 예의 또 다른 양상에 따라, 가진 시스템(25)은 예로서, 그러나 이에 한정되지 않는, 도시된 것과 같이, 기어식 벨트로 구동되는 구동 시스템일 수 있는, 구동 시스템(35)을 포함한다. 본 실시 예의 일 양상에 따라, 구동 시스템(35)은 회전을 회전 샤프트들(30b, 31b, 및 32b)에 전달하기 위하여 토크를 회전 샤프트들(30b, 31b, 및 32b)에 적용한다. 본 실시 예의 또 다른 양상에 따라, 편심 질량들(30a, 31a, 및 32b)이 회전 샤프트들(30b, 31b, 및 32b)에 장착되고 그것과 함께 회전한다.
통상의 지식을 가진 자들은 편심 질량들(30a, 31a, 및 32b)이 회전함에 따라 다짐 표면들(16, 17)에 진동력이 적용된다는 것을 이해할 것이다. 특히, 통상의 지식을 가진 자들은 편심 질량들(30a, 31a, 및 32b)은 각각의 편심 모멘트들((me)1, (me)2, 및 (me)3)을 발생시킨다는 것을 이해할 것이다. 통상의 지식을 가진 자들은 편심 질량들(30a, 31a, 및 32b)의 회전이 각각의 주파수(ω1, ω2, 및 ω3)를 발생시킨다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 주어진 방향에서 시간(t)의 함수로서 총 진동력은 다음의 방정식에 따라 결정될 수 있다:
F = (me)1(ω1 2)sin(ω1t) + (me)2(ω2 2)sin(ω2t) + (me)3(ω3 2)sin(ω3t)
바람직하게는, 본 실시 예의 가진 시스템(25)은 비-정현파(non-sinusoidal)인 파형을 발생시키도록 구성된다. 본 실시 예의 또 다른 양상에 따라, 가진 시스템(25)은 실질적으로 방형파 형태인 진동 파형을 발생시킨다.
바람직하게는, 편심 질량들(30a, 31a, 및 32a)의 회전에 의해 발생되는 주파수들과 편심 모멘트들을 제어함으로써, 가진 시스템(25)에 의해 실질적으로 방형파가 발생될 수 있다. 특히, 개별 편심 질량들(30a, 31a, 및 32a)에 의해 발생되는 적절한 편심 모멘트들과 주파수들을 선택함으로써, 가진 시스템(25)에 의해 실질적으로 방형파가 발생될 수 있다. 예로써, 방형파 변위는 다음의 주파수와 편심 모멘트 비율을 선택함으로써 생산될 수 있다:
(me)1/(me)2 = ω2 /ω1 = 3 및 (me)1/(me)3 = ω3 /ω1 = 5,
여기서, 가장 무거운 편심 질량은 주파수 ω1에서 구동하는 (me)1이고, 두 번째로 무거운 편심 질량은 주파수 ω2에서 구동하는 (me)2이며, 세 번째로 무거운 편심 질량은 주파수 ω3에서 구동하는 (me)3이다.
또 다른 예로써, 다음의 주파수와 편심 모멘트 비율을 선택함으로써 방형파력이 생산될 수 있다:
(me)1/(me)2 = 27, ω2 /ω1 = 3, (me)1/(me)3 = 125, ω3 /ω1 = 5,
여기서, 가장 무거운 편심 질량은 주파수 ω1에서 구동하는 (me)1이고, 두 번째로 무거운 편심 질량은 주파수 ω2에서 구동하는 (me)2이며, 세 번째로 무거운 편심 질량은 주파수 ω3에서 구동하는 (me)3이다.
통상의 지식을 가진 자들은 편심 질량들(30a, 31a, 및 32a)에 도 2-4에 도시된 질량들(30a, 31a, 및 32a)의 크기 차이에 의해 도시된 것과 같이, 서로 다른 무게들을 제공함으로써 적절한 편심 모멘트 비율이 달성될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 통상의 지식을 가진 자들은 서로 다른 속도들로 샤프트들(30n, 31b, 및 32b)을 회전시킴으로써 적절한 편심 모멘트 비율이 달성될 수 있으며, 이는 예로써, 그러나 이에 한정되지 않고 도 3에 도시된 구동 시스템(25)에 도시된 서로 다르게 크기화된 기어들에 의해 달성될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
예로써, 하나 또는 그 이상의 전자장치(도시되지 않음)가 도 5에 도시된 것과 같이, 제 1 정현 파형 진동력이 발생되는, 가장 무거운 질량(30a)의 회전율을 제어하도록 사용될 수 있다. 예로써, 하나 또는 그 이상의 전자장치(도시되지 않음)가 도 6에 도시된 것과 같이, 제 2 정현 파형 진동력이 발생되는, 두 번째로 무거운 질량(30a)의 회전율을 제어하도록 사용될 수 있다. 예로써, 하나 또는 그 이상의 전자장치(도시되지 않음)가 도 7에 도시된 것과 같이, 제 3 정현 파형 진동력이 발생되는, 가장 덜 무거운 질량(30a)의 회전율을 제어하도록 사용될 수 있다.
바람직하게는, 도 8에 도시된 것과 같이, 도 5-7에 도시된 파형들이 동시에 발생될 때, 그것들은 종래의 진동 당 정현 파형(61) 진동력과 비교하여, 피크 또는 피크 근처의 진폭이 다짐 표면들(16, 17)에 적용되는 시간의 양을 증가시키는 주기적인 실질적으로 방형파(60) 진동 변위를 발생시키도록 결합한다. 바람직하게는, 진동 당, 피크 또는 피크 근처의 진폭이 다짐 표면들(16, 17)에 적용되는 시간의 양의 증가는 다짐 효율을 증가시키고 다짐 시간을 감소시킬 수 있다.
위의 실시 예들의 상세한 설명들은 본 발명의 범위 내에 존재하도록 발명자들에 의해 고려되는 모든 실시 예들의 완전한 설명들은 아니다. 예로써, 비록 롤러 콤팩터(15)의 맥락에서 설명되었으나, 통상의 지식을 가진 자들은 스크리드 다짐 표면이 제공되는 평판 콤팩터 및 아스팔트 포장기계들을 포함하나, 이에 한정되지 않는 다른 형태의 표면 콤팩터들에 적용하는 것이 본 발명의 범위 내에 존재한다는 것을 이해할 것이다. 게다가, 편심 질량들(30a, 31a, 및 32a)을 사용하는 가진 시스템(25)의 맥락에서 설명되었으나, 통상의 지식을 가진 자들은 본 발명의 원리들은 선형 진동들을 사용하는 것들을 포함하나, 이에 한정되지 않는, 다른 형태의 가진 시스템들에 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 설명은 통상의 지식을 가진 자들에 본 발명의 최선의 방식을 만들고 사용하는 방법을 알려주기 위하여 특정 실시 예들을 도시한다. 통상의 지식을 가진 자들은 이러한 실시 예들로부터의 진동들이 본 발명의 범위 내에 포함된다는 것을 이해할 것이다. 통상의 지식을 가진 자들은 또한 일부 종래 양상들이 단순화되거나 생략되었다는 것을 이해할 것이다. 예로써, 하나 또는 그 이상의 질량(30a, 31a, 및 32a)의 회전 동안에, 잘량들((30a, 31a, 및 32a), 특히 가장 가벼운 질량(32a)을 급속 회전 동안에 소멸하는 열이 양을 증가시키는 냉각 핀들(33) 또는 다른 배치가 제공되는 하우징과 연관시키는 것이 바람직할 수 있다.
통상의 지식을 가진 자들은 위에 설명된 실시 예들과 예들의 특정 구성요소들은 또 다른 실시 예들을 생성하도록 결합되거나 제거될 수 있으며, 그러한 또 다른 실시 예들은 본 발명의 범위 내에 포함된다는 것을 이해할 것이다. 또한 위에 설명된 실시 예들은 본 발명의 범위와 원리 내에서 추가적인 실시 예들을 생성하도록 전체 또는 일부가 결합될 수 있다는 것은 통상의 지식을 가진 자들에게 자명하다. 따라서, 여기에 설명의 목적을 위하여 본 발명의 특정 실시 예들과 예들이 설명되었으나, 통상의 지식을 가진 자들이 이해할 수 있는 것과 같이, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형들이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들 및 그것들의 등가물에 의해 결정된다.
7 : 기질
10 : 표면 콤팩터
15 : 롤링 콤팩터
16 : 제 1 롤러
17 : 제 2 롤러
18, 19 : 다짐 표면
25 : 가진 시스템
30 : 제 1 가진기
30a : 편심 질량
30b : 회전 샤프트
31 : 제 2 가진기
31a : 편심 질량
31b : 회전 샤프트
32 : 제 3 가진기
32a : 편심 질량
32b : 회전 샤프트
35 : 구동 시스템
60 : 방형파
61 : 정현 파형
10 : 표면 콤팩터
15 : 롤링 콤팩터
16 : 제 1 롤러
17 : 제 2 롤러
18, 19 : 다짐 표면
25 : 가진 시스템
30 : 제 1 가진기
30a : 편심 질량
30b : 회전 샤프트
31 : 제 2 가진기
31a : 편심 질량
31b : 회전 샤프트
32 : 제 3 가진기
32a : 편심 질량
32b : 회전 샤프트
35 : 구동 시스템
60 : 방형파
61 : 정현 파형
Claims (14)
- 기질을 다지기 위한 적어도 하나의 다짐 표면; 및
상기 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 가진 시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 콤팩터.
- 제 1항에 있어서,
상기 표면 콤팩터는 제 1 및 제 2 롤러가 제공되는 롤러 콤팩터이고,
상기 적어도 다짐 표면은 각각의 상기 제 1 및 제 2 롤러의 외부 원주 표면 상에 위치되는 제 1 및 제 2 다짐 표면을 포함하며,
상기 가진 시스템은 상기 제 1 다짐 표면을 진동시키는 상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키고, 또 다른 가진 시스템은 상기 제 2 다짐 표면을 진동시키는 또 다른 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 것을 특징으로 하는 표면 콤팩터.
- 제 1항에 있어서, 상기 가진 시스템은:
제 1 정현파 진동력을 발생시키는 제 1 가진기;
제 2 정현파 진동력을 발생시키는 제 2 가진기;
제 3 정현파 진동력을 발생시키는 제 3 가진기;를 더 포함하며,
상기 제 1 정현파 진동력, 상기 제 2 정현파 진동력, 및 상기 제 3 정현파 진동력은 상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 결합되는 것을 특징으로 하는 표면 콤팩터.
- 제 1항에 있어서, 상기 가진 시스템은:
제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기를 구비하되, 상기 제 1 편심 질량은 상기 제 1 회전 샤프트와 함께 제 1 정현파 진동력을 발생시키도록 회전하며;
제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기를 구비하되, 상기 제 2 편심 질량은 상기 제 2 회전 샤프트와 함께 제 2 정현파 진동력을 발생시키도록 회전하며; 및
제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 구비하되, 상기 제 3 편심 질량은 상기 제 3 회전 샤프트와 함께 제 3 정현파 진동력을 발생시키도록 회전하며;를 더 포함하며,
상기 제 1 정현파 진동력, 상기 제 2 정현파 진동력, 및 상기 제 3 정현파 진동력은 상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 결합되는 것을 특징으로 하는 표면 콤팩터.
- 제 1항에 있어서,
상기 가진 시스템은:
제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기를 구비하되, 상기 제 1 편심 질량은 상기 제 1 회전 샤프트와 함께 제 1 정현파 진동력을 발생시키도록 회전하며;
제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기를 구비하되, 상기 제 2 편심 질량은 상기 제 2 회전 샤프트와 함께 제 2 정현파 진동력을 발생시키도록 회전하며;
제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 구비하되, 상기 제 3 편심 질량은 상기 제 3 회전 샤프트와 함께 제 3 정현파 진동력을 발생시키도록 회전하며; 및
상기 제 1, 상기 제 2, 상기 제 3 샤프트 및 상기 제 1, 상기 제 2, 상기 제 3 편심 질량에 회전을 전달하기 위하여, 상기 제 1, 상기 제 2, 및 상기 제 3 샤프트에 토크를 적용하는 기어식 벨트로 구동되는 구동 시스템;을 더 포함하며,
이렇게 함으로써 상기 제 1 정현파 진동력, 상기 제 2 정현파 진동력, 및 상기 제 3 정현파 진동력은 상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 결합되는 것을 특징으로 하는 표면 콤팩터.
- 제 1항에 있어서, 상기 가진 시스템은:
제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기를 구비하되, 상기 제 1 편심 질량은 상기 제 1 회전 샤프트와 함께 제 1 편심 모멘트와 제 1 주파수를 발생시키도록 회전하며;
제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기를 구비하되, 상기 제 2 편심 질량은 상기 제 2 회전 샤프트와 함께 제 2 편심 모멘트와 제 2 주파수를 발생시키도록 회전하며;
제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 구비하되, 상기 제 3 편심 질량은 상기 제 3 회전 샤프트와 함께 제 1 편심 모멘트와 제 1 주파수를 발생시키도록 회전하며;를 더 포함하며,
상기 제 1 편심 모멘트 대 상기 제 2 편심 모멘트의 비율은 3 대 1이고,
상기 제 2 주파수 대 상기 제 1 주파수의 비율은 3 대 1이고,
상기 제 1 편심 모멘트 대 상기 제 3 편심 모멘트의 비율은 5 대 1이며,
상기 제 3 주파수 대 상기 제 1 주파수의 비율은 5 대 1이며,
상기 제 1 정현파 진동력, 상기 제 2 정현파 진동력, 및 상기 제 3 정현파 진동력은 상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 결합되는 것을 특징으로 하는 표면 콤팩터.
- 제 1항에 있어서, 상기 가진 시스템은:
제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기를 구비하되, 상기 제 1 편심 질량은 상기 제 1 회전 샤프트와 함께 제 1 편심 모멘트와 제 1 주파수를 발생시키도록 회전하며;
제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기를 구비하되, 상기 제 2 편심 질량은 상기 제 2 회전 샤프트와 함께 제 2 편심 모멘트와 제 2 주파수를 발생시키도록 회전하며;
제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 구비하되, 상기 제 3 편심 질량은 상기 제 3 회전 샤프트와 함께 제 1 편심 모멘트와 제 1 주파수를 발생시키도록 회전하며;를 더 포함하며,
상기 제 1 편심 모멘트 대 상기 제 2 편심 모멘트의 비율은 27 대 1이고,
상기 제 2 주파수 대 상기 제 1 주파수의 비율은 3 대 1이고,
상기 제 1 편심 모멘트 대 상기 제 3 편심 모멘트의 비율은 125 대 1이며,
상기 제 3 주파수 대 상기 제 1 주파수의 비율은 5 대 1이며,
상기 제 1 정현파 진동력, 상기 제 2 정현파 진동력, 및 상기 제 3 정현파 진동력은 상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 결합되는 것을 특징으로 하는 표면 콤팩터.
- 기질을 다지기 위한 적어도 하나의 다짐 표면 및 상기 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키는 가진 시스템이 제공되는 표면 콤팩터를 작동하는 방법에 있어서,
상기 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키고 상기 기질을 다지는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 상기 가진 시스템을 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 콤팩터를 작동하는 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 표면 콤팩터는 또 다른 가진 시스템을 포함하고, 상기 표면 콤팩터는 제 1 및 제 2 롤러가 제공되는 롤러 콤팩터이며, 상기 적어도 다짐 표면은 각각의 상기 제 1 및 상기 제 2 롤러의 외부 원주 표면 상에 위치되는 제 1 및 제 2 다짐 표면을 포함하며, 상기 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키는 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 상기 가진 시스템을 사용하는 단계는 상기 제 1 다짐 표면을 진동시키고 상기 기질을 다지는 상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 상기 가진 시스템을 사용하는 단계를 포함하며, 방법은:
상기 제 2 다짐 표면을 진동시키고 상기 기질을 다지는 또 다른 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 또 다른 가진 시스템을 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 콤팩터를 작동하는 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 가진 시스템은 제 1 가진기, 제 2 가진기, 및 제 3 가진기를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키고 상기 기질을 다지는 상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 상기 가진 시스템을 사용하는 단계는:
제 1 정현파 진동력을 발생시키도록 상기 제 1 가진기를 사용하는 단계;
제 2 정현파 진동력을 발생시키도록 상기 제 2 가진기를 사용하는 단계;
제 3 정현파 진동력을 발생시키도록 상기 제 3 가진기를 사용하는 단계; 및
상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 상기 제 1 정현파 진동력, 상기 제 2 정현파 진동력, 및 상기 제 3 정현파 진동력을 결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 콤팩터를 작동하는 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 가진 시스템은 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기, 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기, 및 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키고 상기 기질을 다지는 상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 상기 가진 시스템을 사용하는 단계는:
제 1 정현파 진동력을 발생시키도록 상기 제 1 편심 질량과 상기 제 1 회전 샤프트를 회전시키는 단계;
제 2 정현파 진동력을 발생시키도록 상기 제 2 편심 질량과 상기 제 2 회전 샤프트를 회전시키는 단계;
제 3 정현파 진동력을 발생시키도록 상기 제 3 편심 질량과 상기 제 3 회전 샤프트를 회전시키는 단계; 및
상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 상기 제 1 정현파 진동력, 상기 제 2 정현파 진동력, 및 상기 제 3 정현파 진동력을 결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 콤팩터를 작동하는 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 가진 시스템은 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기, 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기, 및 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키고 상기 기질을 다지는 상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 상기 가진 시스템을 사용하는 단계는:
제 1 정현파 진동력을 발생시키도록 상기 제 1 편심 질량과 상기 제 1 회전 샤프트를 회전시키는 기어식 벨트로 구동되는 구동 시스템을 사용하는 단계;
제 2 정현파 진동력을 발생시키도록 상기 제 2 편심 질량과 상기 제 2 회전 샤프트를 회전시키는 기어식 벨트로 구동되는 구동 시스템을 사용하는 단계;
제 3 정현파 진동력을 발생시키도록 상기 제 3 편심 질량과 상기 제 3 회전 샤프트를 회전시키는 기어식 벨트로 구동되는 구동 시스템을 사용하는 단계; 및
상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 상기 제 1 정현파 진동력, 상기 제 2 정현파 진동력, 및 상기 제 3 정현파 진동력을 결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 콤팩터를 작동하는 방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 가진 시스템은 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기, 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기, 및 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키고 상기 기질을 다지는 상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 상기 가진 시스템을 사용하는 단계는:
제 1 편심 모멘트와 제 1 주파수를 발생시키도록 상기 제 1 편심 질량과 상기 제 1 회전 샤프트를 회전시키는 단계;
제 2 편심 모멘트와 제 2 주파수를 발생시키도록 상기 제 2 편심 질량과 상기 제 2 회전 샤프트를 회전시키는 단계;
제 3 편심 모멘트와 제 3 주파수를 발생시키도록 상기 제 3 편심 질량과 상기 제 3 회전 샤프트를 회전시키는 단계;
상기 제 1 편심 모멘트 대 상기 제 2 편심 모멘트의 비율을 3 대 1로 선택하는 단계;
상기 제 2 주파수 대 상기 제 1 주파수의 비율을 3 대 1로 선택하는 단계;
상기 제 1 편심 모멘트 대 상기 제 3 편심 모멘트의 비율을 5 대 1로 선택하는 단계;
상기 제 3 주파수 대 상기 제 1 주파수의 비율을 5 대 1로 선택하는 단계; 및
상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 상기 제 1 정현파 진동력, 상기 제 2 정현파 진동력, 및 상기 제 3 정현파 진동력을 결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 표면 콤팩터를 작동하는 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 가진 시스템은 제 1 편심 질량과 제 1 회전 샤프트가 제공되는 제 1 가진기, 제 2 편심 질량과 제 2 회전 샤프트가 제공되는 제 2 가진기, 및 제 3 편심 질량과 제 3 회전 샤프트가 제공되는 제 3 가진기를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 다짐 표면을 진동시키고 상기 기질을 다지는 상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키는 상기 가진 시스템을 사용하는 단계는:
제 1 편심 모멘트와 제 1 주파수를 발생시키도록 상기 제 1 편심 질량과 상기 제 1 회전 샤프트를 회전시키는 단계;
제 2 편심 모멘트와 제 2 주파수를 발생시키도록 상기 제 2 편심 질량과 상기 제 2 회전 샤프트를 회전시키는 단계;
제 3 편심 모멘트와 제 3 주파수를 발생시키도록 상기 제 3 편심 질량과 상기 제 3 회전 샤프트를 회전시키는 단계;
상기 제 1 편심 모멘트 대 상기 제 2 편심 모멘트의 비율을 27 대 1로 선택하는 단계;
상기 제 2 주파수 대 상기 제 1 주파수의 비율을 3 대 1로 선택하는 단계;
상기 제 1 편심 모멘트 대 상기 제 3 편심 모멘트의 비율을 125 대 1로 선택하는 단계;
상기 제 3 주파수 대 상기 제 1 주파수의 비율을 5 대 1로 선택하는 단계; 및
상기 실질적으로 방형파 진동 변위 또는 힘을 발생시키도록 상기 제 1 정현파 진동력, 상기 제 2 정현파 진동력, 및 상기 제 3 정현파 진동력을 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 표면 콤팩터를 작동하는 방법.
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