DE19850351A1 - Unbalance shaker for stone molding machines - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Unwuchtrüttler zur Verdichtung von Betonelementen, insbesondere von Pflastersteinen, während ihrer Fertigung, mit einem Rütteltisch, mit an dem Rütteltisch angeordneten Unwuchtwellen, mit den Unwuchtwellen zugeordneten Motoren zum Antrieb der Unwuchtwellen und mit einer Vorrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl oder der relativen Phasenlage der Unwuchtwellen. Um einen solchen Unwuchtrüttler sehr kompakt, schnell regelbar und mit gleichmäßig umlaufenden Unwuchtwellen zu versehen, wird vorgeschlagen, die Unwuchtwellen als Rotorwellen der Motoren auszuführen und die Motoren an dem Rütteltisch zu montieren.The invention relates to an unbalance vibrator for compacting concrete elements, in particular paving stones, during their manufacture, with a vibrating table, with unbalanced shafts arranged on the vibrating table, with motors assigned to the unbalanced shafts for driving the unbalanced shafts and with a device for controlling and / or regulating the speed or the relative phase position of the unbalanced shafts. In order to provide such an unbalance vibrator in a very compact, quickly controllable manner and with uniformly rotating unbalance shafts, it is proposed to design the unbalance shafts as rotor shafts of the motors and to mount the motors on the vibrating table.
Description
Die Erfindung betrifft einen Unwuchtrüttler zur Verdichtung von Betonele menten, insbesondere von Pflastersteinen während ihrer Fertigung zum Einbau in eine Steinformmaschine. Ein solcher Unwuchtrüttler weist übli cherweise einen Rütteltisch auf, an dem Unwuchtwellen angeordnet sind, die über wenigstens einen Motor angetrieben werden, wobei eine Vorrich tung vorgesehen ist zur Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl oder relativen Phasenlage der Unwuchtwellen.The invention relates to an unbalance shaker for compressing concrete elements, in particular of paving stones during their manufacture Installation in a stone molding machine. Such an unbalance shaker has übli a vibrating table on which unbalanced shafts are arranged, which are driven by at least one motor, one Vorrich device is provided for controlling and / or regulating the speed or relative phase position of the unbalanced shafts.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise bekannt aus der DE-U-297 12 242.Such a device is known for example from the DE-U-297 12 242.
Bei derartigen Unwuchtrüttlern wird über die Phasenlage von mehreren Unwuchten zueinander die Rüttelrichtung und -amplitude eingestellt, wobei eine entsprechende Regelung dazu führen kann, daß die durch die Un wuchten am Rütteltisch erzeugten Kräfte sich aufheben und somit der Rütteltisch in Ruhe bleibt.With such unbalance shakers, the phase position of several The direction and amplitude of the vibrations are set to each other, whereby a corresponding regulation can lead to the fact that the Un balancing forces generated at the vibrating table cancel each other out and thus the The vibrating table remains at rest.
Bereits ein leichter Winkelversatz bei den Unwuchtwellen in deren "Neu tralstellung" führt aber bereits zu einem relativ starken unerwünschten Restvibrieren bzw. -schwingen des Rütteltisches, worin ein deutlicher Nachteil gesehen wird.Already a slight angular misalignment with the unbalanced shafts in their "New tralposition "already leads to a relatively strong undesirable Residual vibration or vibration of the vibrating table, in which a clear Disadvantage is seen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgemäß, einen entsprechen den Unwuchtrüttler derart weiterzubilden, daß möglichst keine derartigen Restschwingungen mehr auftreten. The object of the present invention is accordingly to correspond to one to further develop the unbalance shaker in such a way that none of them Residual vibrations occur more.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Unwucht welleri die Rotorwellen der Motoren sind und daß die Motoren an dem Rütteltisch montiert sind.This object is achieved in that the unbalance welleri are the rotor shafts of the motors and that the motors on the Vibrating table are mounted.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß bei ihr die bisher üblichen Kardanwellen entfallen, mit denen die Unwuchtwellen bisher von Motoren angetrieben wurden, die vom Rütteltisch abgekoppelt fest am Bett einer Steinformma schine angebracht waren. Durch den Wegfall dieser mechanischen Kom ponenten wird die Rütteleinrichtung preiswerter und wartungsärmer. Auch benötigten die Kardanwellen selbst einen Teil der Antriebsleistung, so daß durch deren Wegfall die Leistungsaufnahme der Motoren sich reduziert, weil keine unnötige Mechanik mitbewegt werden muß. Bei den erwähnten Kardanwellen tritt aufgrund des Kardanfehlers ständig eine geringe Un gleichförmigkeit zwischen An- und Abtrieb einer derartigen Welle auf, die jetzt umgangen wird. Damit entfällt ein bisher ständig auftretendes aus dieser Ungleichförmigkeit resultierendes Beschleunigen und Verzögern der Unwuchtwelle, was eine Belastung der Motoren verursachte, so daß die Motoren nur noch bei einer vorzunehmenden Winkelverstellung beschleu nigt oder verzögert werden.The invention has the advantage that it uses the conventional cardan shafts with which the unbalanced shafts were previously driven by motors were decoupled from the vibrating table firmly on the bed of a stone form were attached. By eliminating this mechanical com components, the vibrating device becomes cheaper and requires less maintenance. Also the cardan shafts themselves required part of the drive power, so that by eliminating the power consumption of the motors, because no unnecessary mechanics have to be moved. With the mentioned Cardan shafts keep a low Un due to the cardan error uniformity between the input and output of such a shaft on the is bypassed now. This means that there is no constant occurrence this non-uniformity resulting in acceleration and deceleration of the Unbalanced shaft, which caused a load on the motors, so that the Only accelerate motors when the angle is to be adjusted be delayed or delayed.
Durch den Fortfall der mitdrehenden Verbindungsteile kann die Regelung der Drehzahl der Unwuchtwellen auch schneller erfolgen, da sich bei die ser Regelung eine geringere Trägheit der insgesamt rotierenden Massen positiv auswirkt.By eliminating the rotating connecting parts, the regulation the speed of the unbalanced shafts also take place faster, because the This regulation reduces the inertia of the rotating masses has a positive effect.
Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Motoren mit den Unwuchtwellen jeweils paarig an dem Rütteltisch vorgesehen sind und jedes Paar im we sentlichen symmetrisch zur Mitte des Rütteltisches angeordnet ist.Basically, it is advantageous if the motors with the unbalanced shafts are provided in pairs on the vibrating table and each pair in white is arranged symmetrically to the center of the vibrating table.
Aufgrund der paarigen Anordnung können jeweils zwei Motoren mit entge gengesetzter Rotation vorgesehen werden, so daß von diesen jeweils nur eine resultierende Unwuchtkraft in der im wesentlichen erwünschten Verti kalrichtung erzeugt wird. Dabei wird durch die symmetrische Anordnung dieses Paares ein möglichst zentrischer Angriff dieser resultierenden Vi brationskraft gewährleistet.Due to the paired arrangement, two motors can be used opposite rotation can be provided, so that each of these only a resulting unbalance force in the essentially desired verti cal direction is generated. This is due to the symmetrical arrangement of this pair is a centric attack of the resulting Vi guaranteed power.
Um den Gesamtschwerpunkt des Rütteltisches aufgrund der an ihm mon tierten Motoren mit Unwuchtgewichten nicht zu sehr von der Ebene zu entfernen, in der die resultierende Vibrationskraft angreift, wird vorge schlagen, daß die Unwuchtwellen die Rotorwellen des Motors sind, und an ihren beiden Enden aus den Motoren herausragen, wobei sie dort jeweils mit einem gleichgerichteten Unwuchtgewicht versehen sind.To the overall center of gravity of the vibrating table due to the mon not unbalanced motors from the plane remove, in which the resulting vibration force acts, is pre- suggest that the unbalanced shafts are the rotor shafts of the motor and on both ends protrude from the motors, where they each are provided with a rectified unbalance weight.
Für die schnelle Regelung der Unwuchten sind die Motoren mit einer Ro torlageerfassung versehen, die ihre Ergebnisse umgehend an die Steue rung liefern. Bei dieser Rotorlageerfassung kann es sich beispielsweise um Sinus-Cosinus-Geber handeln, die eine erheblich höhere Auflösung haben als übliche Inkrementalgeber. Für entsprechend anspruchsvolle Regelauf gaben erhält man derartige Sinus-Cosinus-Geber mit Auflösungen von über 65.000 Inkrementen je Umdrehung. Damit sind bereits geringste Regelab weichungen erfaßbar und aufgrund der guten Dynamik des vorgeschlage nen Unwuchtrüttlers umgehend ausgleichbar.The motors are equipped with a Ro for fast control of the unbalance door position detection, which immediately sends its results to the tax supply. This rotor position detection can be, for example Act sine-cosine encoders that have a significantly higher resolution than usual incremental encoders. For correspondingly demanding rules Such sine-cosine encoders are obtained with resolutions of over 65,000 increments per revolution. This is the lowest rule Detections can be detected and due to the good dynamic of the proposal unbalance vibrator can be compensated immediately.
Auch ein sogenannter Resolver, der an einem Wellenende montiert ist und eine von der Rotationsstellung abhängige Spannung mit bei Umlauf der Welle sinusförmigen Verlauf erzeugt, kann eingesetzt werden, wobei es hier auch wesentlich ist, daß die Elektronik der Regler in der Lage ist, eine Auflösung von 65.000 Inkrementen je Umdrehung und mehr auszuwerten.Also a so-called resolver, which is mounted on a shaft end and a voltage dependent on the rotational position with the rotation of the Wave generated sinusoidal shape, can be used with it It is also essential here that the electronics of the controller is able to Evaluation of a resolution of 65,000 increments per revolution and more.
Wesentlich ist noch, daß von der Steuerung her ein Motor den Leitantrieb darstellt, während die übrigen Motoren als Folgeantriebe ausgelegt sind.It is also essential that a motor controls the master drive represents, while the other motors are designed as slave drives.
Die Motoren sind dabei über Frequenzumformer drehzahl- und leistungs gesteuert, die gleichzeitig als Lageregler ausgebildet sind. Ein Phasenwin kel von 180° zwischen den Unwuchten kann dabei durch eine Verstellung beider Motorenpaare um +90° bzw. -90° erreicht werden. The motors are speed and power via frequency converters controlled, which are simultaneously designed as a position controller. A live win An angle of 180 ° between the unbalances can be adjusted both motor pairs can be reached by + 90 ° or -90 °.
Es sei dabei erwähnt, daß die Motoren lediglich über elektronische Kom ponenten, Frequenzumformer mit Gleichlaufregelung miteinander gekop pelt sind, so daß keinerlei zusätzliche Mechanik, wie Zahnriemen, Zahnrä der etc. nötig sind.It should be mentioned that the motors only via electronic comm components, frequency converters coupled with synchronous control pelt are, so that no additional mechanics, such as timing belts, Zahnrä which etc. are necessary.
Die Frequenzumformer sind dabei im übrigen so miteinander gekoppelt, daß Winkelabweichungen zwischen den Motoren durch Signallaufzeiten vermieden werden. Insbesondere gibt die Leitachse ihre Lageinformation direkt an den dem Leitantrieb zugeordneten synchron in einem ersten Paar mitlaufenden Motor weiter. Außerdem gibt der Leitantrieb seine Position an einen der anderen Motoren weiter, der in Zusammenhang mit der ihm von der Steuerung zusätzlich übermittelten Winkelinformation synchron nach geführt wird. Dabei gibt dieser nachgeführte Motor seine Lageinformation wiederum an den ihm zugeordneten synchron mitlaufenden Motor in die sem zweiten Paar weiter.The frequency converters are coupled with each other that angular deviations between the motors due to signal propagation times be avoided. In particular, the leading axis gives its position information directly to the master drive assigned synchronously in a first pair running motor further. The master drive also indicates its position one of the other engines that are related to him from the angle information additionally transmitted to the control synchronously to be led. This tracked motor provides its position information turn to the associated synchronous motor in the second pair.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt:Further advantages and features of the invention result from the following description of an embodiment. It shows:
Fig. 1 die schematische Seitenansicht eines Unwuchtrüttlers; Figure 1 is a schematic side view of an unbalance shaker.
Fig. 2 die schematische Unteransicht eines Unwuchtrüttlers. Fig. 2 is a schematic bottom view of an unbalance shaker.
Fig. 3 die schematische Verschaltung der Motoren eines Unwuchtrütt lers. Fig. 3 shows the schematic circuit of the motors of an Unwuchtrütt lers.
In der Fig. 1 erkennt man den Rütteltisch 1 eines Unwuchtrüttlers, der zur Verdichtung von Betonelementen insbesondere von Pflastersteinen in einer Steinformmaschine eingesetzt wird. Mit diesem Rütteltisch werden dabei auf seiner Oberseite aufgesetzte Betonelemente gerüttelt und damit ver dichtet.In Fig. 1, 1 a Unwuchtrüttlers, which is used for the compaction of concrete elements, in particular paving stones in a stone molding machine recognizes the vibrating table. With this vibrating table, concrete elements placed on its top are vibrated and thus sealed.
Zum Rütteln bzw. zur Vibrationserzeugung sind auf der Unterseite des Rütteltisches 1 vier Unwuchtwellen 2 bis 5 vorgesehen, die an ihren äuße ren Enden Unwuchtgewichte 6 bis 9 tragen. For shaking or for generating vibration, four unbalanced shafts 2 to 5 are provided on the underside of the vibrating table 1 , which carry unbalanced weights 6 to 9 at their outer ends.
Wie in der Fig. 1 zu erkennen ist, sind diese Unwuchtwellen mit Unwucht gewichten jeweils in Paaren vorgesehen, nämlich in einem äußeren Paar, bestehend aus den Unwuchtwellen 2 und 5 bzw. einem inneren Paar, be stehend aus den Unwuchtwellen 3 und 4. Diese Unwuchtwellen laufen paarweise jeweils mit der gleichen Drehzahl um in entgegengesetzten Richtungen gemäß den Pfeilen 10. Dadurch erzeugt jedes einzelne Paar Unwuchtwellen 3, 4 und 2, 5 insgesamt nur eine Vibrationskomponente in Vertikalrichtung, da jedes Paar in sich phasensynchron umläuft.As can be seen in FIG. 1, these unbalanced shafts with unbalanced weights are each provided in pairs, namely in an outer pair consisting of unbalanced shafts 2 and 5 or an inner pair, consisting of unbalanced shafts 3 and 4 . These unbalanced shafts run in pairs at the same speed in opposite directions according to arrows 10 . As a result, each individual pair of unbalanced shafts 3 , 4 and 2 , 5 generates a total of only one vibration component in the vertical direction, since each pair rotates in phase synchronization.
Die resultierende Rüttelkraft, die sich aus der Überlagerung der Rüttel kräfte der einzelnen Unwuchtwellenpaare ergibt, kann so zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert variiert werden, indem die Rüttelkräfte der einzelnen Paare in Phase gebracht werden (maximale resultierende Rüttelkraft) bzw. in Gegenphase (minimale resultierende Rüttelkraft = 0).The resulting vibratory force resulting from the superposition of the vibrators forces of the individual unbalanced shaft pairs can be between one Maximum value and a minimum value can be varied by the shaking forces of the individual pairs are brought into phase (maximum resulting Vibrating force) or in the opposite phase (minimum resulting vibrating force = 0).
Im in der Fig. 1 dargestellten Beispiel herrscht - die gleiche Drehzahl für alle Unwuchtwellen vorausgesetzt - gerade dis geringste resultierende Rüttelkraft, da sich die Einzelrüttelkräfte gerade aufheben.In the example shown in FIG. 1, the same resulting speed of rotation for all unbalanced shafts prevails - the lowest resulting vibrating force, since the individual vibrating forces cancel each other out.
Man erkennt im übrigen, daß die einzelnen Paare symmetrisch zur Mittele bene 11 des Rütteltisches angeordnet sind, so daß die von jedem Paar von Unwuchtwellen erzeugte Rüttelkraft aufgrund der Unwucht in dieser Ebene angreift.It can also be seen that the individual pairs are arranged symmetrically to the center plane 11 of the vibrating table, so that the vibrating force generated by each pair of unbalanced shafts acts on this plane due to the unbalance.
In der Fig. 2 ist die Unteransicht des Rütteltisches 1 dargestellt.In FIG. 2, the bottom view of the vibrating table 1 is shown.
Man erkennt, daß die Unwuchtwellen 2 bis 5 die Rotorwellen von Motoren 12 bis 15 sind und daß die Unwuchtwellen 2 bis 5 an ihren beiden Enden aus diesen Motoren 12 bis 15 herausragen. Man erkennt weiter, daß an beiden Enden der Unwuchtwellen 2 bis 5 gleichgerichtete Unwuchtge wichte 6 bis 9 vorgesehen sind, so daß jeder einzelne Motor auch symme trisch ist bezüglich der quer zur Mittelebene 11 laufenden zweiten Mittele bene 16 des Rütteltisches 1. Damit wird erreicht, daß auch bezüglich die ser Mittelebene ein symmetrischer Kraftangriff vorliegt und somit die resul tierende Rüttelkraft als im Schnittpunkt 17 der zwei Mittelebenen 11 und 16 angreifend angenommen werden kann.It can be seen that the unbalanced shafts 2 to 5 are the rotor shafts of motors 12 to 15 and that the unbalanced shafts 2 to 5 protrude from these motors 12 to 15 at both ends. It can also be seen that at both ends of the unbalance shafts 2 to 5 rectified weights Unwuchtge 6 to 9 are provided, so that each individual motor is also symmetrical with respect to the transverse to the center plane 11 second center plane 16 of the vibrating table. 1 This ensures that there is also a symmetrical force attack with respect to the water center plane and thus the resulting vibrating force can be assumed to be attacking at the intersection 17 of the two center planes 11 and 16 .
Die Motoren 12 bis 15 selbst weisen eine Rotorlageerfassung auf und sind insbesondere mit nicht dargestellten Resolvern versehen, über die diese Erfassung sehr präzise erfolgen kann. Dabei fungiert der Motor 12 als Leitantrieb, während die Motoren 13, 14 und 15 als Folgeantriebe ausge legt sind.The motors 12 to 15 themselves have a rotor position detection and are in particular provided with resolvers, not shown, by means of which this detection can be carried out very precisely. The motor 12 acts as a master drive, while the motors 13 , 14 and 15 are laid out as slave drives.
So läuft der Motor 15 immer gegensinnig synchron mit dem Motor 12 um, während die Motoren 13 und 14 je nach Bedarf geregelt werden, um die resultierende Rüttelkraft zu verstärken oder zu verringern. Die Motoren 13, 14 laufen wiederum jeweils gegensinnig synchron um.Thus, the motor 15 always rotates in opposite directions in synchronism with the motor 12 , while the motors 13 and 14 are regulated as required to increase or decrease the resulting vibrating force. The motors 13 , 14 in turn each run in opposite directions synchronously.
Bei allen Motoren handelt es sich um elektrische Asynchronmaschinen, die gegebenenfalls auch im Notbetrieb am normalen Stromnetz betrieben wer den können. Wesentlich ist, daß die Motoren lediglich über elektronische Komponenten miteinander verbunden sind, während keinerlei mechani sche, zusätzliches Gewicht verursachende Bauteile vorhanden sind.All motors are electrical asynchronous machines that if necessary also operated in emergency operation on the normal power grid that can. It is essential that the motors are only electronic Components are connected to each other, while no mechanical there are additional components that cause additional weight.
Diese elektronische Verbindung ist in der Fig. 3 dargestellt. Den Motoren 12, 13, 14, 15 sind zu ihrer Drehzahl- und Leistungssteuerung Frequenz umformer 18, 19, 20 und 21 vorgeschaltet, die die Energie aus dem normalen Stromnetz 22 entnehmen. Dabei wird dem Frequenzumformer 18 von einer übergeordneten Steuerung 23 ein Drehzahlsollwert 24 vorgegeben.This electronic connection is shown in FIG. 3. The motors 12 , 13 , 14 , 15 are upstream of their speed and power control frequency converters 18 , 19 , 20 and 21 , which take the energy from the normal power grid 22 . The frequency converter 18 is given a speed setpoint 24 by a higher-level controller 23 .
Die sich daraus ergebende Rotationsgeschwindigkeit und -position wird von dem den Leitantrieb 12 zuzuordnenden Frequenzumformer 18 an die Frequenzumformer 19 und 21 über Kommunikationsleitungen 25 weiterge geben. Der Frequenzumformer 21 stellt dabei sicher, daß der Motor 15 mit dergleichen Drehzahl aber entgegengesetzt synchron mit dem Leitmotor 12 umläuft. The resulting rotational speed and position is passed on from the frequency converter 18 assigned to the master drive 12 to the frequency converters 19 and 21 via communication lines 25 . The frequency converter 21 ensures that the motor 15 rotates at the same speed but in opposite synchronous with the master motor 12 .
Dem Frequenzumformer 19 wird dem entgegen noch ein Winkelsollwert 26 über die übergeordnete Steuerung 23 vorgegeben, aus dem sich für den Mo tor 13 eine Phasendifferenz zum Leitantrieb 12 ergibt. Der Frequenzumformer 19 gibt dabei seine Rotationsgeschwindigkeit und Rotationsposition über die Verbindungsleitung 27 an den Frequenzumformer 20 weiter, über den der Motor 14 gegengleich synchron mit dem Motor 13 betrieben wird.In contrast, the frequency converter 19 is also given an angle setpoint 26 via the higher-order controller 23 , from which a phase difference to the master drive 12 results for the motor 13 . The frequency converter 19 transmits its rotational speed and rotational position via the connecting line 27 to the frequency converter 20 , via which the motor 14 is operated in synchronism with the motor 13 .
Durch diese direkte Kopplung der Frequenzumformer 18, 19, 20 und 21 untereinander werden kurz Signallaufzeiten erreicht, so daß keine Win kelabweichungen zwischen den Motoren auftreten und die zusammenhän genden Motorenpaare 12 und 15 bzw. 13 und 14 jeweils synchron umlau fen. Dabei ist diese dezentrale Regelung in den Frequenzumformern schneller als sie es bei einer zentralen Auslegung in der übergeordneten Steuerung 23 sein könnte.Through this direct coupling of the frequency converters 18 , 19 , 20 and 21 with each other, short signal delays are achieved, so that no angle deviations occur between the motors and the coherent pairs of motors 12 and 15 or 13 and 14 each synchronously umlau fen. This decentralized control in the frequency converters is faster than it could be with a central design in the higher-level controller 23 .
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- 1999-10-27 EP EP99121397A patent/EP0999020A3/en not_active Withdrawn
- 1999-11-01 CA CA 2287851 patent/CA2287851A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0999020A2 (en) | 2000-05-10 |
| EP0999020A3 (en) | 2002-05-29 |
| CA2287851A1 (en) | 2000-05-02 |
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