DE19920348A1 - Verstelleinrichtung zur Verstellung des resultierenden statischen Momentes von Unwucht-Vibratoren - Google Patents

Abstract

Verstelleinrichtung für einen Unwucht-Richtvibrator mit wenigstens zwei Paaren von zum Umlauf um eine zugeordnete Achse antreibbaren Teil-Unwuchtkörpern, deren vektorisch summierte Teil-Fliehkraftvektoren den resultierenden Fliehkraftvektor bilden. Die Verstellung geschieht zwischen einem minimalen resultierenden Unwuchtmoment (Schwingamplitude = minimal) und einem maximalen resultierenden Unwuchtmoment (Schwingamplitude = maximal) ohne Zwischenstellungen, wobei die zugeordneten beiden Grenz-Phasenwinkel unter Benutzung zweier Anschläge eingestellt werden. Die Verstelleinrichtung ermöglicht auch ein Hochlaufen und eine Stillsetzung des Vibrators mit eingestelltem minimalem Unwuchtmoment. Die Verstelleinrichtung bedient sich wahlweise eines oder zweier Antriebsmotoren zur Verstellung des Phasenwinkels. Wegen der Benutzung von Anschlägen zur Einstellung des Phasenwinkeln kann auf sonst notwendige aufwendige Steuerungsmittel verzichtet werden und eine kompakte Bauweise ist möglich. Anwendung bevorzugt bei Baumaschinen und Baustoffmaschinen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstelleinrichtung zur Verstellung des resultierenden statischen Momentes von Unwucht-Vibratoren zur Erzeugung von gerichteten Schwingun­ gen, welches statische Moment erzeugt wird durch wenigstens zwei Paare von gegeneinan­ der um einen Relativ-Stellwinkel β verstellbaren Teil-Unwuchtkörpern. Eine besondere Gat­ tung von Verstelleinrichtungen für Unwucht-Vibratoren zur Erzeugung von gerichteten Schwingungen wird in dem zum allgemeinen Stand der Technik zu rechnenden Dokument EP 0 506 722 B1 beschrieben. Für die anschließende Beschreibung der vorliegenden Erfin­ dung wurden vereinfachend die in der genannten Druckschrift benutzten Begriffe der Teil- Unwuchtkörper und der ihnen zugeordneten Teil-Fliehkräfte (bzw. Teil-Fliehkraft-Vektoren), der Teil-Unwuchtkörper der einen und der anderen Art, sowie des "Paares" von Teil-Un­ wuchtkörpern übemommen. In Übereinstimmung mit der zitierten Druckschrift wird nachfol­ gend auch der Relativ-Stellwinkel β (anschließend Phasenwinkel β genannt) derart definiert, daß der Wert β = 180° einer Schwingungsamplitude Null und der Wert β = 0° einer maxi­ malen Schwingungsamplitude entspricht.

Der Phasenwinkel β ist theoretisch definiert zwischen den Teil-Fliehkraft-Vektoren der ein­ zelnen Teil-Unwuchtkörper der einen und der anderen Art eines "Paares" von Teil-Unwucht­ körpern. Praktisch kann man den Phasenwinkel β auch definieren zwischen Merkmalen (z. B. geometrischen Merkmalen) der Teil-Unwuchtkörper eines Paares, sofern die Lage des Mas­ senschwerpunktes der exzentrischen Masse bekannt ist. Die Kennzeichnung "MR" wird be­ nutzt für die Reaktions-Drehmomente "MR", welche bei einem Phasenwinkel β ≠ 180° bei jeder Unwucht-Umdrehung um den Rotations-Winkel µ = 2π an den Wellen der Teil-Un­ wuchtkörper zweimal als Wechselmomente auftreten [Diese Wechselmomente haben einen sinoidischen Verlauf mit zwei minimalen und zwei maximalen Werten pro Umdrehung des Teil-Unwuchtkörpers].

Die durchschnittlichen und nur in einer Richtung wirkenden Reaktions-Drehmomente, wel­ che berechnet werden können durch Integration von MR(µ) über den Drehwinkel µ = 2π und durch anschließende Teilung des Integrationswertes durch 2π, werden hier mit "MRQ" be­ zeichnet. Wie der Fachmann sich z. B. aus dem Dokument EP 0 506 722 B1 ableiten kann, wirken diese durchschnittlichen Reaktions-Drehmomente MRQ [die nun ihrerseits eine Funktion des Phasenwinkels β darstellen, also: MRQ(β)] bei einem eingestellten Phasen­ winkel 0° < β < 180° derart an den Teil-Unwuchtkörpern eines Paares, daß die Reaktions- Drehmomente MRQ der einen Art die Drehung der Teil-Unwuchtkörper der einen Art be­ schleunigen möchten und daß die Reaktions-Drehmomente MRQ der anderen Art die Dre­ hung der Teil-Unwuchtkörper der anderen Art verzögern möchten. Diese Wirkungsweise würde bei einem Unwucht-Vibrator gemäß Fig. 1 der Erfindungsbeschreibung, sofern dieser mit einem Phasenwinkel von z. B. β = 90° im Leerlauf arbeiten würde, dazu führen, daß der Motor M2 in einer motorischen Weise und der Motor M1 in einer generatorischen Weise ar­ beiten müßte, wobei beide Motoren (unter Berücksichtigung der Lagerreibungs-Leistung) einen Teil ihrer Leistung als Scheinleistung umsetzen. Die Arbeitsweise von mit Scheinlei­ stungen arbeitenden Vibrator-Motoren wird auch gut veranschaulicht in Fig. 2 des ebenfalls zum allgemeinen Stand der Technik zu zählenden Dokumentes WO 97/19765 (wobei hier eine andersartige Definition des Phasenwinkels β zu beachten ist, derart, daß hier β = 0° gleichgesetzt ist mit einer Schwingungsamplitude = Null). Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß für die Bezeichnung "statisches Moment" dem Fachmann noch andere Bezeichnungen wie z. B. "Fliehmoment" oder "Unwuchtmoment" bekannt sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner speziell auf jene Gattung von bezüglich ihres statischen Momentes verstellbaren und mit hohen Arbeits-Drehfrequenzen arbeitenden Rammvibratoren, welche eingerichtet sind für eine besondere Betriebsart, derart, daß bei ihrem Arbeitseinsatz die Anregung von unterhalb der Arbeits-Drehfrequenz f_o des Vibra­ tors liegenden Resonanzfrequenzen f_R vermieden werden soll. Bei den für diese Betriebs­ art in Frage kommenden Richt-Vibratoren können mittels ihrer Steuerungseinrichtungen während der Vibratordrehung (neben der Einstellung von beliebigen resultierenden stati­ schen Momenten) wahlweise zwei besondere resultierende statische Momente eingestellt werden: Einstellung einer "Minimalstellung" mit einem minimalen resultierenden statischen Moment zu Erzeugung einer Schwingungsamplitude gleich Null und Einstellung einer "Maximalstellung" mit einem maximalen resultierenden statischen Moment zur Erzeugung einer maximalen Schwingungsamplitude. Die Arbeitsweise der besonderen Betriebsweise ist folgende: Verstellung des Phasenwinkels im Stillstand des Vibrators auf die Minimal­ stellung. Hochlauf des Vibrators mit eingestellter Minimalstellung auf die Arbeits-Drehfre­ quenz f_o. Verstellung des Phasenwinkels auf die Maximalstellung und Durchführung der Vibrationsarbeit. Verstellung des Phasenwinkels auf die Minimalstellung. Reduzierung der Vibrator-Drehfrequenz von der Arbeits-Drehfrequenz ausgehend auf Null mit eingehaltener Minimalstellung. Die zuletzt geschilderte besondere Betriebsweise soll nachfolgend auch unter der Bezeichnung "Resonanz-Vermeidungs-Betriebsart" zitiert werden.

Für die Durchführung einer wie zuvor beschriebenen Betriebsweise sind zwei Gattungen von verstellbaren Vibratoren bekannt. Die eine Gattung, die z. B. beschrieben ist in der EP 0 473 449 B1 oder in der EP 524 056 B1, arbeitet zwecks Verstellung des Phasenwinkels mit einem mechanischen Überlagerungsgetriebe, durch welches stets eine drehmoment­ übertragende Verbindung der Teil-Unwuchtkörper der einen Art mit den Teil-Unwuchtkör­ pern der anderen Art über das Überlagerungsgetriebe gegeben ist. Bei der anderen Gat­ tung der "motorisch verstellbaren Vibratoren" wird die Verstellung des Phasenwinkels ohne ein Überlagerungsgetriebe bewerkstelligt, und zwar unter Einsatz von Verstellmotoren, welche zugleich auch Arbeitsmotoren sein können. Die vorliegende Erfindung ist der letzt­ genannten Gattung zuzurechnen, da bei ihr die Verstellung des Phasenwinkels auch unter Miteinbeziehung von Antriebsmotoren vorgenommen wird.

Soweit die motorisch verstellbaren Vibratoren dazu vorgesehen sind, mit Hilfe eines ge­ schlossenen Regelkreises und einer Winkel-Meßeinrichtung den Phasenwinkel kontinuier­ lich auf einen beliebig vorgebbaren Wert zwischen β = 180° und β = 0° einstellen und halten zu können (wie dies z. B. im Falle der EP/515 305 B1, der EP 0 506 722 B1 und der WO 97/19765 vorgesehen ist) sind sie zwar geeignet zur Durchführung der "Resonanz- Vermeidungs-Betriebsart", sie weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie sehr kostenauf­ wendig sind und daß eine Regelung des Phasenwinkels im Bereich von etwa -90° < β < +90° praktisch noch nicht zufriedenstellend möglich ist. Dies hängt zusammen mit dem Verlauf der Funktion des Reaktions-Drehmomentes MRQ(β) bzw. des davon abhängigen notwendigen Motordrehmomentes MD(β) in Abhängigkeit vom Phasenwinkel β (mit einem positiven Kurvengradienten in einem Winkelbereich etwa 0° < β < 90° und mit einem ne­ gativen Kurvengradienten in dem Winkelbereich etwa 90° < β < 180°), wie z. B. aus Fig. 2 der WO 97/19765 entnommen werden kann. Hinzu kommt als Nachteil, daß bei Anwen­ dung der kontinuierlichen Regelung des Phasenwinkels β selbst für den Fall, daß man nur mit der Maximalstellung arbeiten will (Punkt E bzw. E' in Fig. 2 der WO 97/19765), beim Durchfahren des ganzen Verstellbereiches des Phasenwinkels β die Motoren mit weit hö­ heren Drehmomenten als für die Maximalstellung nötig, belasten muß.

Betrachtet man zwei weitere mit der DE 44 39 170 A1 und der WO94/01225 bekanntge­ wordene Lösungen, bei denen die Verstellung des Phasenwinkels β ebenfalls unter Mit­ einbeziehung von Antriebsmotoren möglich sein, und bei denen die Einstellung eines Pha­ senwinkels ohne aufwendige Meß- und Regeleinrichtung möglich sein soll, so kann man generell feststellen, daß die dort vorgesehenen und ohne geschlossenen Regelkreis ar­ beitenden Verstelleinrichtungen zur Verstellung des Phasenwinkels β natürlich erst recht nicht zur Einstellung eines Phasenwinkels β im Bereich von etwa -90° < β < +90° geeignet sind. Weiterhin mangelt es diesen Lösungen an der Fähigkeit der Durchführung einer "Resonanz-Vermeidungs-Betriebsart". Bei genauerer Betrachtung kann man weiterhin fol­ gendes feststellen:
Bei dem mit der DE 44 39 170 A1 vorgestellten Vibrator handelt es sich um eine ganz spezifische Art der Erzeugung einer gerichteten resultierenden Fliehkraft, und zwar unter Benutzung von wenigstens 3 Paaren von Teil-Unwuchtkörpern mit wenigstens 6 einzelnen Teil-Unwuchtkörpern. Aus dieser Konfiguration ergeben sich für einen bezüglich des Pha­ senwinkels (wie in der DE 44 39 170 A1 gezeigt) verstellbaren Vibrator eine Reihe von noch unbekannten physikalischen Effekten. Z. B. die Verhaltensweise dieses Vibrators "bezüglich der Frage, ob, und wenn ja, mit welchen Effekten Reaktions-Drehmomente auf­ treten" (Spalte 4, Zeile 36-38). Wie eine Regelung des Phasenwinkels mit derartigen Ef­ fekten, speziell auch im Bereich -90° < β < +90° fertig werden könnte, ist in der Beschrei­ bung offengelassen. In den Ausführungen zur Aufgabe der Erfindung (Spalte 4, Zeilen 46+) wird generell ausgesagt, daß der Einsatz der Hydromotoren als Antriebs- und Stellmotoren nur im Zusammenhang mit Reglern geschehen soll, um beliebig vorgegebene Werte für den Relativ-Stellwinkel einstellen zu können (was allerdings die Existenz eines Meßsy­ stems voraussetzt). Für den Fall, daß der Vibrator nur mit einer Regelung unter Benutzung eines geschlossenen Regelkreises zu betreiben wäre, würde ein Vibrator gemäß der DE 44 39 170 A1 in die zuletzt beschriebene Gattung von Vibratoren, welche auch zur Durch­ führung der "Resonanz-Vermeidungs-Betriebsart" fähig ist, einzuordnen sein.

Wie in den Ausführungen in Spalte 8, Zeilen 49 bis 56 zum Ausdruck kommt, soll jedoch auch eine Steuerung des Phasenwinkels (offener Steuerungskreis) möglich sein. Diese Steuerung müßte dann, worauf auch die zwischen den hintereinander geschalteten Moto­ ren 40 und 42 einmündende Steuerungsleitung 80 hinweist, in der besonderen Weise funktionieren, wie es in der dort zitierten Druckschrift DE 43 01 368 (entsprechend der WO94/01225) beschrieben ist. Diese besondere Weise beinhaltet unter anderem auch, daß eine Verstellung des Phasenwinkels β nur möglich ist im Bereich 90° < β < 180° (gemäß der Winkeldefinition der vorliegenden Erfindung).

Ein Anschlag zur Begrenzung des Phasenwinkels β zwecks Einstellung einer nicht zu unter­ schreitenden Minimalamplitude ist vorgesehen, um im Falle eines Versagens der Motorre­ gelung eine weitere Veränderung des Phasenwinkels mit Zwangsmitteln verhindern zu kön­ nen. Dies geschieht, weil im Falle einer eingestellten echten Null-Amplitude die Wälzlager aller Unwuchtwellen beschädigt werden würden. Dieser Anschlag dient jedoch nicht der Einhaltung des Phasenwinkels β als Minimalstellung im Sinne der "Resonanz-Vermeidungs- Betriebsart" beim Hochlauf des Vibrators vom Stillstand an bis zur Arbeits-Drehfrequenz. Es ist ebenfalls ein Anschlag für die Einstellung der maximale Amplitude vorgesehen, allerdings nur für den Notfall des Versagens der normalen Regeleinrichtung für den Phasenwinkel β. Zu beachten ist noch, daß in diesem Dokument die Definition des Phasenwinkels β anders­ artig ist, derart, daß β = 0° mit einer Schwingungsamplitude = Null gleichzusetzen wäre.

Die Druckschrift WO94/01225 kann als der nächstgelegene Stand der Technik angesehen werden: Zu beachten ist, daß bei diesem Dokument der Phasenwinkel β entgegen der De­ finition der vorliegenden Erfindung derart festgelegt ist, daß β = 0° einer Nullamplitude ent­ spricht. Wie z. B. aus Fig. 1 hervorgeht, soll bei dem dort beschriebenen Vibrator jeder Teil-Unwuchtkörper von einem eigenen Motor angetrieben werden, wobei je zwei zu unter­ schiedlichen Teil-Unwuchtkörpern zugehörige Hydraulikmotoren hintereinander geschaltet sind. Es kommt eine ganz spezielle, nur für eine Hintereinanderschaltung geeignete An­ steuerung der Motoren (mit offenem Steuerungskreis) zwecks Veränderung des Phasen­ winkels in Frage. Die mit den Teil-Unwuchtkörpern 101 und 102 verbundenen und mitein­ ander kämmenden Zahnräder sollen in diesem Falle aber nur aus Gründen der Sicherheit in Funktion treten für den Fall, daß die im Prinzip durch die Motoren vorzunehmende Syn­ chronisierung durch anderweitige Störkräfte gestört wird. Ein in Fig. 2 und 3 gezeigter Anschlag 228/213 soll speziell dazu dienen, daß ein Phasenwinkel von β = 90° nicht über­ schritten wird. Diese Begrenzung des Phasenwinkels ist hier deshalb als eine Sicherungs­ maßnahme notwendig, weil für diesen Vibrator keine Regelung mit einem geschlossenen Regelkreis vorgesehen ist, und weil der Bereich eines Phasenwinkels β 0° < β < 90° (gemäß der Winkeldefinition der vorliegenden Erfindung) hier ein nicht beherrschbarer Be­ reich ist und daher ausgeschlossen ist [Seite 7, Zeilen 1 bis 21; Seite 11, Zeilen 9 bis 21].

Aus diesem Grunde muß bei dieser Konstruktion auch der Nachteil in Kauf genommen werden, daß bereits bei einem Phasenwinkel von β = 90° das gewünschte maximale resul­ tierende statische Moment erreicht sein muß, was die Anwendung von größeren Un­ wuchtmassen voraussetzt und was zu unnötig hohen Lagerkräften führt. Ein weiterer Nachteil des hier gezeigten Vibrators besteht in der extrem unsymmetrischen Belastung der Motoren. Bei einem Anschlag-Phasenwinkel von β = 90° werden bei Berücksichtigung des "Summendruckes" die ersten Motoren mehr als zweieinhalbmal soviel wie die zweiten Motoren belastet werden. Dabei ist der "Summendruck" die für die Lebensdauer der Moto­ ren maßgebende Summe von Eingangsdruck und Ausgangsdruck am Motor.

Als weiterer Nachteil erweist sich die Tatsache, daß eine eindeutige Zuordnung zwischen den Stell-Drehmomenten der Stellmotoren und den dadurch eingestellten Relativ-Stellwän­ keln β nur dann gegeben ist, wenn der Vibrator bei gleichbleibender Dreh-Frequenz und unter Abgabe einer konstanten Nutzleistung schwingt. Sofem sich der Betrag von einer der letztgenannten Größen in nicht vorbestimmter Weise verändert, wie dies beim Einsatz von Rammvibratoren auftreten kann, wird für die Einstellung oder Einhaltung eines vorbe­ stimmten Relativ-Stellwinkels β der Einsatz einer Regelung notwendig. Das heißt, daß in diesem Falle eine Rückmeldung der Istlage der Drehwinkel der Teil-Unwuchtkörper doch erforderlich ist, um den Relativ-Stellwinkels β auf einen vorbestimmten Wert einzustellen und zu halten (womit dieser Vibrator wieder in die zuletzt beschriebene Gattung einzuord­ nen wäre, bei welcher jeder vorgebbare Phasenwinkel β mittels eines geschlossenen Re­ gelkreises einstellbar ist.). Für den Vibrator nach der vorliegenden Erfindung wird jedoch verlangt, daß die vorgesehene Arbeitsweise auch bei veränderten Werten für die Drehfre­ quenz und für die umgesetzten Nutzarbeiten durchgeführt werden können.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den zitierten Stand der Technik von Vibrato­ ren mit motorischer Winkelverstellung zu verbessern, um bei Vibratoren unterschiedlicher Bauweise eine Verstellung des statischen Momentes zwischen einer Minimalstellung und einer Maximalstellung einfacher und kostengünstiger bewerkstelligen zu können, wobei auch die Durchführung der "Resonanz-Vermeidungs-Betriebsart" möglich sein soll.

Die Lösung der Aufgabe ist definiert durch die unabhängigen Patentansprüche 1 und 7, wobei sich der Patentanspruch 7 mit jener speziellen Ausführungsvariante der Erfindung befaßt, bei welcher an der Verstellung des Phasenwinkels zwei hydraulisch hintereinander geschaltete Hydraulikmotoren beteiligt sind und wobei der Phasenwinkel nur im Bereich +90° < β < +180° einstellbar ist. Das diesen beiden Ansprüchen zugrunde liegende gemein­ same Prinzip besteht darin, daß die Verstellung des Phasenwinkels β von einer Minimal­ stellung auf eine Maximalstellung bewirkt ist durch den Vorgang des Einschattens eines an den Teil-Unwuchtkörpern wirkenden Verstell-Brems-Drehmomentes und/oder Verstell- Beschleunigungs-Drehmomentes, durch deren Einwirkung die Teil-Unwuchtkörper unter­ schiedlicher Art in einer ununterbrochenen Verstellbewegung relativ zueinander verdreht werden, bis die Verstellbewegung durch die Kontaktierung zweier Anschlagflächen eine Anschlages zwangsläufig beendet wird und damit die Maximalstellung eingestellt ist. Wei­ tere vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrie­ ben.

Besondere Vorteile beim Einsatz der Erfindung zeigen sich auch noch bezüglich der fol­ genden Merkmale: Der Aufwand wird insbesondere durch Verzicht auf einen geschlosse­ nen Regelkreis verkleinert. Es wird eine Verringerung der maximalen Motorenbelastung er­ reicht, wodurch Motoren mit kleineren Dimensionen verwendet werden können. Das Pro­ blem der Regelbarkeit des Phasenwinkels im Bereich -90° < β < +90° wird umgangen. Eine automatische Betriebsweise des Vibrators unabhängig von eingestellter Arbeits- Drehfrequenz und abgegebener Nutzleistung kann gewährleistet werden, und zwar ohne Einsatz eines geschlossenem Regelkreis für den Phasenwinkel β. Die Verstellung von ei­ ner Minimalstellung auf eine Maximalstellung (und umgekehrt) kann äußerst schnell erfol­ gen. Bei hydraulisch betriebenen Motoren kann der offene und der geschlossene Kreislauf zur Anwendung kommen. Bei Verwendung von nicht hintereinander geschalteten Hydrau­ likmotoren kann auf die Bereitstellung einer besonderen Energiequelle für die Durchfüh­ rung der Winkelverstellung verzichtet werden.

Die Erfindung wird an vier Beispielen von erfindungsgemäßen Vibratoren mit hydraulisch betriebenen Motoren unter Verwendung der Fig. 1 bis 4 näher erläutert, wobei die Fig. 1 bis 3 jeweils zwei Teilzeichnungen enthalten zur Darstellung der unterschiedlichen Schaltzustände der hydraulischen Schaltung vor der Verstellung und nach der Verstellung des resultierenden statischen Momentes von einer Minimalstellung auf eine Maximalstel­ lung. Dabei zeigen:

• - Die Fig. 1a und 1b das Schema eines Ausführungsbeispiels mit einer Pumpe und zwei Motoren, wobei beim Betrieb des Vibrators mit unterschiedlichen statischen Momenten unterschiedliche Motoren mit Leistung beaufschlagt werden.
• - Die Fig. 2a und 2b das Schema eines Ausführungsbeispiels mit einer Pumpe und zwei Motoren, wobei beim Betrieb des Vibrators mit unterschiedlichen statischen Momenten jeweils beide Motoren mit Leistung beaufschlagt werden.
• - Die Fig. 3a und 3b das Schema eines Ausführungsbeispiels mit einer Pumpe und zwei hintereinander geschalteten Motoren, wobei beim Betrieb des Vibrators mit unterschiedlichen statischen Momenten die dem Vibrator zuzuführende Leistung auf beide Motoren verteilt wird.
• - Die Fig. 4a und 4b ein Ausführungsbeispiel mit auf einer Unwuchtwelle konzentrisch angeordneten Teil-Unwuchtkörpern erster und zweiter Art. Fig. 4b gibt in verkleinertem Maßstab eine in Fig. 4a mit A-A gekennzeichnete Schnittführung wieder.

Im Folgenden werden einige Anmerkungen gemacht, mit denen das Wesen der Erfindung, soweit die Funktion der Verstellung des Phasenwinkels β betroffen ist, noch besser sicht­ bar gemacht werden soll:
Die Erfindung repräsentiert das Ergebnis der Überlegung, daß wenigstens für den Einsatz als Rammvibratoren eine im Vergleich zum Stand der Technik einfachere und kostengünsti­ gere Lösung dadurch entsteht, daß man auf die Möglichkeit zur Einstellung beliebig vorgeb­ barer Phasenwinkel β verzichtet, und sich beschränkt auf die Möglichkeit zur Einstellung einer Minimalstellung und einer Maximalstellung, womit über 90% der praktischen Aufga­ benstellungen erledigt werden können. Allerdings muß die einfachere Lösung zugleich die Durchführung der "Resonanz-Vermeidungs-Betriebsart" ermöglichen, da sich nämlich ge­ zeigt hat, daß der Einsatz verstellbarer Vibratoren überwiegend wegen der letztgenannten Eigenschaft erfolgt.

Die Verstellung des Phasenwinkels β wird vor allem erschwert durch das Phänomen der Reaktions-Drehmomente, welche in unterschiedlicher Weise an den Teil-Unwuchtkörpern unterschiedlicher Art wirksam werden. Das Wirken der durchschnittlichen Reaktions- Drehmomente MRQ bzw. der Verlauf der zur Kompensation der Reaktions-Drehmomente MRQ an den Teil-Unwuchtkörpern in Abhängigkeit von dem Phasenwinkel β aufzubringen­ den Motordrehmomente ΔMD wird anschaulich verdeutlicht in Fig. 2 der WO97/19765. Die Kurven KA und KB repräsentieren hier die Motordrehmomente ΔMD, welche von den Moto­ ren aufzubringen sind, wenn der jeweilige Phasenwinkel β durch die Einwirkung eines ge­ schlossenen Regelkreises eingestellt und eingehalten ist. Um die Deutung des Diagrammes in Fig. 2 zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung für den Spezialfall, daß vier Teil- Unwuchtkörper auf vier eigenen Unwuchtwellen angeordnet sind, zu erleichtern, werden folgenden Annahmen gemacht: In Anpassung an die bei der vorliegenden Erfindung an­ dersartige Definition des Phasenwinkels β sollen in Fig. 2 die Angaben für spezielle Positio­ nen des Phasenwinkels wie folgt geändert angenommen werden: 0° = -180°; 90° -90°; 180° = 0°; 270° = +90°; 360° = +180°. Es wird weiterhin angenommen, daß die Motor­ drehmomente LXMD nur für den Spezialfall des leerlaufenden Vibrators untersucht werden sollen. In diesem Falle verläuft die Kurve KA durch den Punkt K (anstatt E) und verläuft die Kurve KB durch den Punkt K' (anstatt E'), weil die Strecken E-K und E'-K' die anteiligen Motordrehmomente für die Durchführung der (jetzt entfallenden) Nutzarbeit darstellen. Als Ergebnis dieser gedachten Veränderung verschiebt sich die Position der Punkte M und N, das Maximum der Kurve KA liegt bei 90° und das Minimum der Kurve KB liegt ebenfalls bei 90°. Die Kurve KB zum Beispiel entspräche gemäß der neuen Definition im Bereich 0° bis 180° einer solchen, die zustande käme durch eine Superponierung der (geraden) Kurve K'- D' und der Kurve B'-H'-A'.

Die Winkelposition einer Minimalstellung eines Vibrators gemäß der vorliegenden Erfindung liegt bei 180° (neue Definition). Für den angenommenen Fall, daß auch bei der vorliegenden Erfindung eine Einstellung beliebig vorgebbarer Phasenwinkel β unter Verwendung eines geschlossenen Regelkreises möglich wäre, und daß der Winkelbereich von β = 180° (Minimalstellung) langsam und kontinuierlich bis β = 0° (Maximalstellung) durchfahren würde, müßten die Motordrehmomente ΔMD bei jeweils β = 90° ein Minimum bzw. ein Maxi­ mum annehmen. Es ist wichtig, festzustellen, daß ein vorgegebener Phasenwinkel nur dann eingehalten werden kann, wenn die durch beide Kurven gekennzeichneten Motordrehmo­ mente ΔMD an den Motoren eingestellt sind. Wenn abweichend von dieser Bedingung im Winkelbereich 90° < β < 180° zum Beispiel das Drehmoment des Motors der Kurve KB ei­ nen mit Bezug auf einen vorgegebenen Wert des Phasenwinkels β korrekten Wert aufweist, jedoch das (negative) Drehmoment des Motors der Kurve KA einen größeren Wert als den korrekt benötigten aufweist, so stellt sich ein dem realen Drehmoment des Motors der Kurve KB entsprechender Phasenwinkel β ein und das überschüssige (negative) Drehmoment des Motors der Kurve KA wird umgesetzt in eine Verringerung der Drehfrequenz des gesamten Vibrators. Aus diesem Beispiel kann man bereits erkennen, daß die Regelung des Phasen­ winkels mit Hilfe eines geschlossenen Regelkreises im Winkelbereich 90° < β < 180° nicht einfach ist. Problematisch kann sich die Regelung im Winkelbereich -90° < β < +90° aus­ wirken, weshalb man in der Praxis Fälle finden kann, bei denen man im Interesse einer si­ cheren Beherrschung des Phasenwinkels β trotz Anwendung eines geschlossenen Regel­ kreises sich auf den Winkelbereich 90° < β < 180° beschränkt.

Man erkennt weiterhin aus Fig. 2 im Diagramm der Kurve KB, daß bei Benutzung eines ge­ schlossenen Regelkreises und beim (langsamen) Durchfahren des Winkelbereich 0° ≦ β ≦ 180°, bzw. beim Wechsel von der Minimalstellung zur Maximalstellung und bei Einhaltung einer gegebenen Drehfrequenz eine Verstellenergie E_A = E_O + E_F aufgebracht werden muß. Die anteilige Verstellenergie E_O entspricht der Fläche unterhalb der Kurve KB abzüglich der Fläche des Rechteckes A'-B'-K'-D', wobei die letztgenannte Fläche die Lagerreibungsener­ gie E_F repräsentiert. Mit Kenntnis der Formel für die Kurve KB läßt sich der Betrag der antei­ ligen Verstellenergie E_O ermitteln zu: E_O = M_Res ² . ω²/2 m (mit m als schwingende Masse). Dies ist gleichzeitig auch die Formel für die maximale kinetische Energie der schwingenden Masse m bei maximaler Schwingamplitude. Dies kann auch nicht anders sein, weil während der laufenden Verstellung des Phasenwinkels β auch die kinetische Energie der schwingen­ den Massen laufend zunehmen muß. Aus diesem Sachverhalt kann man ableiten, daß auch bei jeder anderweitig ausgeführten Verstellung des Phasenwinkels von der Minimalstellung auf die Maximalstellung eine Verstellenergie E_A zugeführt werden muß.

Während beim Stand der Technik bei angenommener Anwendung eines geschlossenen Regelkreises die Verstellenergie E_A durch die Wirkung des Regelkreises automatisch in der notwendigen Höhe zugeführt wird (auch bei konstant geregelter Arbeits-Drehfrequenz), ge­ schieht dies bei der vorliegenden Erfindung auf anderem Wege, was anschließend für den Fall erläutert wird, "daß die Verstellung des Phasenwinkels β von einer Minimalstellung auf eine Maximalstellung bewirkt ist durch das Einschalten eines an den Teil-Unwuchtkörpern der einen Art wirkenden Verstell-Brems-Drehmomentes" (Anspruch 1): Es wird angenom­ men, daß eine Verstelleinrichtung zum Einsatz kommt, wie sie durch Fig. 2 der vorliegen­ den Erfindung beschrieben ist. Hier wird der Einfachheit halber angenommen, daß nach Erreichen der Arbeits-Drehfrequenz bei eingestellter Minimalstellung ein Positionswechsel des Ventils V4 solange vorgenommen wird (in Fig. 2b, in welcher jetzt die Verbindung von Punkt 270 nach Punkt 272 nicht existent sein soll), bis die Maximalstellung sicher erreicht ist. Durch diesen Schaltvorgang wird der Motor M1 mit einem zum Druck 420 bar proportio­ nalen Bremsmoment abgebremst. Die Teil-Unwuchtkörper U2-1 und U2-2 laufen jedoch mit einer größeren Drehfrequenz wie die der Teil-Unwuchtkörper U1-1 und U1-2 weiter und be­ inhalten zusammen mit den mit ihnen synchron rotierenden Teilen eine im Vergleich zu den Teil-Unwuchtkörpern U1-1 und U1-2 überschüssige kinetische Energie. Diese überschüs­ sige kinetische Energie wird zum größten Teil durch die Verstellung des Phasenwinkels von der Minimalstellung zur Maximalstellung, das heißt zur Umsetzung in die Verstellenergie E_A verbraucht.

Definiert man die bis zur Beendigung des Bremsvorganges angesammelte überschüssige kinetische Energie mit ΔE, so muß für eine erfolgreiche Durchführung der Verstellung gel­ ten: ΔE < E_A. Sofern aber der Wert von ΔE kleiner als der Wert von E_A ausfällt (z. B. anstatt 420 bar nur 200 bar), kommt die Verstellung nicht zustande und der Phasenwinkel fällt nach anfänglicher teilweiser Verstellung wieder auf die Minimalstellung zurück. Bei diesem ange­ nommenen Beispiel wird also die gesamte für die Verstellung benötigte Verstellenergie E_A aus der ursprünglichen kinetischen Energie des Systems der mit U2-1 und U2-2 zusammen rotierenden Teile gewonnen. Dies allein würde bereits begründen, daß in diesem Beispiel die Verstellung des Phasenwinkels von der Minimalstellung in die Maximalstellung mit einer Reduzierung der Drehfrequenz des Vibrators verbunden sein muß. Wenn bei dem beschrie­ benen Beispiel die Verbindung von Punkt 270 nach Punkt 272 vorhanden ist, wird ein Teil der bei der Abbremsung des Motors M1 dem System der mit ihm zusammen rotierenden Teile entnommenen Energie dem Verstellvorgang zwecks Umsetzung in die Verstellenergie E_A wieder zugeführt. Aber auch bei dieser Version muß zwecks Einleitung der Verstellung dem System der mit dem Motor M1 rotierenden Teile anfänglich eine bestimmte Energie entzogen werden.

Das beschriebene Beispiel zeigt auch folgenden Sachverhalt: Sofern man von Beginn der Verstellung an bis zu seinem Ende am Ausgang des Motors M1 einen konstanten Bremsdruck erzeugt, welcher auch in einem bestimmten Verhältnis zu der erzeugten über­ schüssigen kinetischen Energie des Systems der mit dem Motor M2 zusammen rotierenden Teile steht, benötigt man in jedem Falle einen geringeren Druck als er notwendig ist, um bei einer Verstellung mit Verwendung eines geschlossenen Regelkreises den nicht abgebrem­ sten Motor anzutreiben. In dem Diagramm in Fig. 2 der WO 97119765 bedeutet dies, daß der Maximaldruck Δp der Kurve KB nicht erreicht werden muß. Dieser Effekt kann vorteilhaft genutzt werden, um die Motoren kleiner zu dimensionieren.

Für den in der Praxis auftretenden Fall der Abgabe einer Nutzleistung durch den Vibrator ist zu bedenken, daß die Verstellenergie EA größer sein muß als beim Leerlauf des Vibrators. Dies erfordert für das beschriebene Beispiel gemäß der Erfindung, daß die beim Abbremsen des Motors M1 umgesetzte Energie höher ausfallen muß. Um diesen Umstand zu berück­ sichtigen, wird die Abbremsenergie durch eine geeignete, empirisch gefundene Kombination von Abbremszeit und Abbremsdruck derart dosiert, daß damit alle in der Praxis auftretenden Aufgaben berücksichtigt sind. Allein diese Forderung macht bereits den Einsatz eines die Maximalstellung definierenden Anschlages notwendig.

Man erkennt auch, daß das bei einer Verstellung des Phasenwinkels β unter Verwendung eines geschlossenen Regelkreises auftretende Problem der Beherrschung des Winkelberei­ ches -90° < β < +90° bei der vorliegenden Erfindung vermieden wird. Dies geschieht da­ durch, daß dieser Bereich durchfahren wird, unter der Wirkung des Antriebs der kinetische Energie der Verstellbewegung, welche kinetische Energie bereits vor dem Durchfahren des Winkelbereiches -90° < β < +90° in die Teil-Unwuchtkörper der einen und/oder der anderen Art eingebracht wurde. Der in Frage kommende problematische Winkelbereich wird einfach "blind" durchfahren, bis der Anschlag für die Maximalstellung erreicht ist.

Der Maximal-Anschlag hat eine erste Bedeutung darin, daß damit die Maximalstellung defi­ niert wird. Seine zweite Bedeutung liegt darin, daß mit dem Einsatz eines der in Anspruch 3 unter dem Merkmal b) genannten Mittel zur Einhaltung der Maximalstellung die Teil-Un­ wuchtkörper unterschiedlicher Art eines Paares quasi wie ein einziger Verbund-Unwuchtkör­ per wirken können. Dies wirkt sich dynamisch günstig aus, insofern, als daß unter diesen Bedingungen beide Verbund-Unwuchtkörper (beide Paare) im schwingenden Zustand (wie bei einem Zwei-Unwuchten-Richtschwinger) zur Selbst-Synchronisierung neigen, was dem Fachmann bekannt ist. Diese Eigenschaft kann bei einer Anordnung der Teil-Unwuchtkörper unterschiedlicher Art auf einer gemeinsamen Drehachse besonders vorteilhaft genutzt wer­ den, derart, daß man auf jegliche zwangssynchronisierende Zahnräder verzichten kann.

Nachfolgend werden zwei in den Ansprüchen verwendete Begriffe noch weitergehend defi­ niert: Der Begriff "Einschalten" (z. B. eines an den Teil-Unwuchtkörpern der einen Art wir­ kenden Verstell-Brems-Drehmomentes) ist abgeleitet von dem übergeordneten Begriff "Schalten" eines Drehmomentes. Schalten eines Drehmomentes bedeutet in diesem Zu­ sammenhang, daß die Funktion eines Brems- oder Beschleunigungs-Aktuators aktiviert wird, ohne, daß diese Aktivierung abhängig ist vom Ausgangssignal eines geschlossenen Regelkreises zur Regelung des Phasenwinkels β. Ein "Anschlag wird dynamisch herge­ stellt", wenn die Anschlagflächen durch eine Relativbewegung der Teil-Unwuchtkörper un­ terschiedlicher Art aufeinander zugeführt werden, so daß die Relativbewegung im wesentli­ chen durch den Anschlag-Aufprall und nicht durch eine regeltechnische Maßnahme beendet wird.

In Fig. 1a ist mit 100 ein Vibrator gekennzeichnet und mit 150 die hydraulische Schaltung für den Betrieb des Vibrators. Der schematisch dargestellte Vibrator 100 mit zwei Motoren M1 und M2 ist in allen Teilzeichnungen der Fig. 1 bis 3 in identischer Ausführung ver­ wendet und wird daher nur einmal anhand der Fig. 1 beschrieben. In Fig. 1a symbolisiert ein Kreis 102 ein um eine Drehachse 104 drehbares und antreibbares Zahnrad. Durch den ausgefüllten kleinen Kreis 108 ist schematisch der Schwerpunkt eines Teil-Unwuchtkörpers gekennzeichnet und der mit 106 gekennzeichnete Balken symbolisiert den Hebelarm des Schwerpunktes. 106 und 108 zusammen symbolisieren einen um die Drehachse 104 dreh­ baren Teil-Unwuchtkörper, welcher zugleich einen Teil-Fliehkraft-Vektor und ein Teil- Moment des gesamten resultierenden statischen Momentes M_Res repräsentiert. Die durch 102, 106 und 108 gekennzeichneten Merkmale bilden zusammen ein mehrfach verwende­ tes Symbol, welches insgesamt mit U1-1 gekennzeichnet ist. Demzufolge soll eine Zeichen­ kombination, beginnend mit dem Buchstaben U, zusammengefaßt immer bedeuten: Einen Teil-Unwuchtkörper mit dem duch die Lage des Balkens (106) bezüglich seiner Richtung zugleich dargestellten Teil-Fliehkraft-Vektor und ein mit dem Teil-Unwuchtkörper stets drehmomentübertragend verbundenes Zahnrad (102). Insgesamt sind mit den Bezugszei­ chen U1-1, U1-2, U2-1 und U2-2 die vier Teil-Unwuchtkörper eines Richtvibrators darge­ stellt. Je zwei Teil-Unwuchtkörper, nämlich U1-1 und U1-2 einerseits und U2-1 und U2-2 andererseits, sind über ihre dazugehörigen und miteinander kämmenden Zahnräder zu ge­ gensinnigem Umlauf zwangssynchronisiert. Die derart zusammengefaßten Teil- Unwuchtkörper werden nachfolgend auch bezeichnet mit: Teil-Unwuchtkörper erster Art (U1- 1, U1-2) und Teil-Unwuchtkörper zweiter Art (U2-1, U2-2). Sofem die Wirkungsweise der beiden Gruppen von Teil-Unwuchtkörpern ganz allgemein beschrieben werden soll, wird auch von Teil-Unwuchtkörper der einen Art und Teil-Unwuchtkörper der anderen Art gespro­ chen.

Die Umlaufrichtungen bzw. auch die Drehgeschwindigkeiten der Teil-Unwuchtkörper erster Art und zweiter Art sind jeweils durch die Pfeile ω1 und ω2 gekennzeichnet. Die darge­ stellten Teil-Unwuchtkörper können in unterschiedlichen Bauarten von Vibratoren enthalten sein. Zum Beispiel könnten die Teil-Unwuchtkörper auf vier eigenen und parallel zueinan­ der angeordneten Drehachsen angeordnet sein. Verglichen mit den Figuren in der EP 0 506 722 könnten U1-1 und U1-2 den Teil-Unwuchtkörpern 107 und 108 der Fig. 1 und U2-1 und U2-2 den Teil-Unwuchtkörpern 104 und 105 der Fig. 1 entsprechen und auch die dort beschriebene Wirkungsweise entwickeln. Die Teil-Unwuchtkörper könnten z. B. auch mit konzentrisch zusammenfallenden Drehachsen angeordnet sein, wie dies in der EP 0 473 449 B1 dargestellt ist. Hier könnten U1-1 und U1-2 den Teil-Unwuchtkörpern 51B und 52B der Fig. 6 und U2-1 und U2-2 den Teil-Unwuchtkörpern 51A und 52A der Fig. 6 entsprechen. Bei der Darstellung der Wirkungsweise der Teil-Unwuchtkörper in den Fig. 1 bis 3 wird primär davon ausgegangen, daß die Drehachsen der Teil-Unwuchtkörper U1-1 und U2-1 sowie die Drehachsen der Teil-Unwuchtkörper U1-2 und U2-2 konzentrisch zusammenfallen, vergleichbar mit der Anordnung in Fig. 6 der EP 0 473 449 B1. Es ver­ steht sich, daß die Drehachsen stets in einem (nicht gezeichneten) Gestell, vergleichbar mit dem Vibrator gemäß der Fig. 4, gelagert sind. Die Masse des Gestells macht den größten Teil der schwingenden Masse "m" aus.

Die Teil-Unwuchtkörper U1-1 und U2-1 einerseits und U1-2 und U2-2 andererseits definie­ ren bei unterschiedlich ausgebildeter relativer Drehlage den Phasenwinkel β (z. B. = 180° in Fig. 1a) und werden daher auch als "Paare" von Teil-Unwuchtkörpern unterschiedlicher Art bezeichnet.

Die als von gleicher Art gekennzeichneten und durch Zahnräder zwangsweise synchroni­ sierten Teil-Unwuchtkörper erzeugen vektoriell gesehen immer eine resultierende Fliehkraft in vertikaler Richtung mit gleichbleibender Amplitude. Um eine Veränderung der Amplitude des gesamten Vibrator-Gestelles zu erreichen, können die Teil-Unwuchtkörper unter­ schiedlicher Art relativ zueinander um einen bestimmten Phasenwinkel β verdreht werden, wodurch sich der den Vibrator bewegende Gesamt-Fliehkraftvektor aus den resultierenden Fliehkräften der unterschiedlichen Arten durch Superponierung derselben ergibt. In Fig. 1a ist ein Phasenwinkel von β = 180° eingestellt, was einer Minimalstellung entspricht. Die dem Phasenwinkel β = 180° entsprechende Relativlage der Teil-Unwuchtkörper U1-2 und U2-2 wird sichergestellt durch die besondere Anschlag-Kupplung C, welche eine Dop­ pelaufgabe erfüllt. Zum einen gestattet es die Anschlag-Kupplung C, daß die auf einer gemeinsamen Drehachse rotierenden Teil-Unwuchtkörper U1-2 und U2-2 relativ zueinan­ der verdrehbar sind, wobei ihre Relativlage durch zwei Anschläge begrenzt wird derart, daß in einer ersten Anschlagstellung ein Phasenwinkel von β = 180° entsteht (gezeigt im Fig. 1a) und daß in einer zweiten Anschlagstellung ein Phasenwinkel von β = 0° bzw. eine Maximalstellung entsteht (gezeigt in Fig. 1b). Die zweite Funktion der Anschlag- Kupplung C besteht darin, daß sie in den Anschlagstellungen Drehmomente übertragen kann von einem Teil-Unwuchtkörper auf den anderen, wobei die Wirkrichtung der Drehmomente abhängig ist von der eingenommenen Anschlagstellung.

Die Anschlag-Kupplung C weist für die Durchführung dieser Aufgaben besondere Ele­ mente auf: Mit dem Teil-Unwuchtkörper U1-2 ist ein drehmomentübertragendes Teil 110 verbunden, an dessen Ende sich ein erster Anschlaghebel 112 befindet. Mit dem Teil- Unwuchtkörper U2-2 ist ein drehmomentübertragendes Teil 118 verbunden, an dessen Ende sich eine Anschlagkurbel 116 befindet. Mit der schematischen Darstellung in Fig. 1a ist gemeint, daß der erste Anschlaghebel 112 mit der Anschlagkurbel 116 derart einen An­ schlagkontakt bildet, daß ein Drehmoment von dem ersten Anschlaghebel 112 auf die An­ schlagkurbel 116 übertragen wird. Um diesen Sachverhalt für die späteren Erläuterungen besser zu veranschaulichen, ist links neben der Anschlag-Kupplung C eine kleine Teilan­ sicht A1 gezeichnet, welche sich ergibt, wenn man in Richtung des Pfeiles A auf das Ende des Teils 110 schaut. Mit 112' ist der erster Anschlaghebel 112 und mit 116' ist die An­ schlagkurbel 116 symbolisiert. Der Pfeil 120 soll zeigen, daß das Drehmoment von 112' auf 116' übertragen wird.

In Fig. 1b ist der gleiche Vibrator wie in Fig. 1a schematisch dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß die Anschlag-Kupplung C eine andere Stellung eingenommen hat und daß dadurch der Phasenwinkel auf einen Wert β = 0° (entsprechend einer Maximalstel­ lung) eingestellt ist. In Fig. 1b ist ein zweiter Anschlaghebel 114 gezeigt, der ebenso wie der erste Anschlaghebel 112 am Ende des drehmomentübertragenden Teils 110 ange­ bracht ist. In Fig. 1b ist gemeint, daß der zweite Anschlaghebel 114 mit der Anschlagkur­ bel 116 derart einen Anschlagkontakt bildet, daß ein Drehmoment von der Anschlagkurbel 116 auf den zweiten Anschlaghebel 114 übertragen wird. Um diesen Sachverhalt für die späteren Erläuterungen besser zu veranschaulichen, ist links neben der Anschlag-Kupp­ lung C eine kleine Teilansicht A2 gezeichnet, welche sich ergibt, wenn man in Richtung des Pfeiles A auf das Ende des Teils 110 schaut. Mit 114' ist der zweite Anschlaghebel 114 und mit 116' ist die Anschlagkurbel 116 symbolisiert. Der Pfeil 122 soll zeigen, daß das Drehmoment von 116' auf 114' übertragen wird.

Die schematisierte Darstellung der in den Fig. 1 bis 3 benutzten gleichen Vibratoren zeigt (durch das Zeichnen mit unterbrochenen Linien angedeutet) eine Baugruppe 124, welche altemativ zum Einsatz kommen soll, um Anschlagfunktionen zu realisieren, wie sie auch von der Anschlag-Kupplung C übemommen werden können. Die Baugruppe 124 wird anhand der Fig. 1b näher beschrieben: Die Baugruppe 124 ist antriebsmäßig einerseits über das Zahnrad 132 mit den Teil-Unwuchtkörpern zweiter Art U2-1 und U2-2 und ande­ rerseits über das Zahnrad 134 mit den Teil-Unwuchtkörpern erster Art U1-1 und U1-2 ver­ bunden. Auf der gleichen Drehachse 130 wie die der Zahnräder ist die ebenfalls mit um­ laufende Anschlaggruppe 136 angeordnet. Der Doppelpfeil 138 soll symbolisieren, daß die 1 Anschlaggruppe 136 eine relative Verdrehung der Zahnräder 132 und 134 bis zum Errei­ chen eines in der Anschlaggruppe enthaltenen doppelten Anschlages erlaubt.

Die Teil-Unwuchtkörper erster Art U1-1 und U1-2 werden von einem Hydraulikmotor M1 angetrieben, der über eine Welle 142 und über ein Zahnrad 140 sein Drehmoment an das Zahnrad des Teil-Unwuchtkörpers U1-2 überträgt. Die Teil-Unwuchtkörper zweiter Art U2-1 und U2-2 werden von einem Hydraulikmotor M2 angetrieben, der über eine Welle 146 und über ein Zahnrad 144 sein Drehmoment an das Zahnrad des Teil-Unwuchtkörpers U2-2 überträgt. Je nach der Richtung der von den Motoren erzeugten Drehmomente können die Relativlagen der Teil-Unwuchtkörper eines Paares auch während der Rotation der Teil- Unwuchtkörper verändert werden. Bei Benutzung der Anschläge kann dabei durch unter­ schiedlich einwirkende Drehmomente an den Teil-Unwuchtkörpern der Phasenwinkel β von einer ersten Position, entsprechend einer minimalen Schwingungsamplitude des Vibrators (β = 180° in Fig. 1a) in eine zweite Position, entsprechend einer maximalen Schwin­ gungsamplitude des Vibrators (β = 0° in Fig. 1b) verstellt werden.

Die Verstellung des Phasenwinkels β von einer ersten Position (β = 180° in Fig. 1a) in eine zweite Position (β = 0° in Fig. 1b) ist jedoch nicht ohne weiteres möglich. Grund da­ für sind die während des Durchfahrens des Verstellwinkels zu überwindenden (durchschnittlichen) Reaktions-Drehmomente MRQ, deren Wirkungsweise z. B. in den Do­ kumenten WO 97/19765 und WO 94/01225 (in letzterem MR anstatt MRQ genannt) nä­ her erläutert wird. Die bei den erfindungsgemäßen Vibratoren auftretenden Reaktions- Drehmomente MRQ sind mit Hilfe von entsprechenden Pfeilen vorzeichengerecht in den Fig. 1 bis 3 eingezeichnet. Aus Fig. 1a erkennt man z. B., daß bei der Verstellung des Phasenwinkels β von der ersten Position (β = 180°) in die zeite Position (β = 0°) an den Teil-Unwuchtkörpern U2-1 und U2-2 ein Reaktions-Drehmoment MRQ-2 auftritt, welches im Augenblick der Entstehung der Verstellung des Phasenwinkels β das Weiterdrehen der Teil-Unwuchtkörper U2-1 und U2-2 in Richtung von ω2 verhindern möchte und welches sich damit der gewünschten Verstellung entgegensetzt.

Die Verstellung von einer Position in die andere kann aber nicht nur unter Aufbringung von durch Motoren erzeugte Drehmomente erfolgen, sondern kann auch durch die Einwirkung von solchen Massen-Drehmomenten erfolgen, die von dynamischen Massenkräften der polaren Trägheitsmomente der jeweils mit den besagten Teil-Unwuchtkörpern mitumlau­ fenden Teile erzeugt werden. Wenn z. B. in Fig. 1a, ausgehend von einer mit gleichmäßi­ ger Drehgeschwindigkeit stattfindenden Rotation aller Teil-Unwuchtkörper und ausgehend von einem dabei eingenommenen Phasenwinkel β = 180°, die Teil-Unwuchtkörper U1-1 und U1-2 plötzlich unter Verminderung ihrer ursprünglichen Drehgeschwindigkeit abge­ bremst werden, so können die Massen-Drehmomente der mitumlaufenden Teile der Teil- Unwuchtkörper U2-1 und U2-2 eine derartige Größe annehmen, daß diese ausreicht, die der Verstellung entgegenwirkenden Reaktions-Drehmomente MRQ-2 der Teil-Unwuchtkör­ per U2-1 und U2-2 zu überwinden und damit eine Verstellung der ursprünglichen ersten Position des Phasenwinkels β (= 180°) einzuleiten und durchzuführen, und zwar bis hin zum Erreichen der zweiten Position des Phasenwinkels β (= 0°). Ein derart möglicher Ef­ fekt wird durch die Erfindung auch ausgenutzt. Falls das Bremsmoment an den Teil- Unwuchtkörpern U1-1 und U1-2 zu gering ausfällt, bewirken die Reaktions-Drehmomente MRQ-2 an den Teil-Unwuchtkörpern U2-1 und U2-2 eine Rückdrehung der bereits einge­ leiteten Winkelverstellung, so daß die beabsichtigte Verstellung des Phasenwinkels β nicht zustande kommt.

Die Ausnutzung des Effektes der dynamisch erzeugten Massen-Drehmomente geschieht in Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß die Motoren M1 kurzzeitig hydraulisch stark abge­ bremst werden. Dies kann mit unterschiedlichen Maßnahmen geschehen, von denen 3 unterschiedliche erfindungsgemäße hydraulische Maßnahmen in den Fig. 1 bis 3 näher erläutert werden. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird der bei dem Ab­ bremsvorgang erzeugbare hohe hydraulische Druck in die Eingangsleitung des Motors M2 geleitet und es wird somit das an den Teil-Unwuchtkörpern U2-1 und U2-2 wirkende dy­ namische Massen-Drehmoment noch durch ein motorisch erzeugtes Drehmoment unter­ stützt, um die Winkelverstellung mit einer noch geringeren Abbremsung des Motors M1 zu erreichen.

Bei den in den Fig. 1 bis 3 benutzten hydraulischen Schaltungen soll es sich um ge­ schlossene Kreisläufe handeln, altemativ könnten bei anderer Schaltungsgestaltung aber auch offene Kreisläufe zur Anwendung gelangen. Die Schaltungen erkären sich für den Fachmann von selbst. Daher kann sich die Beschreibung der einzelnen Figuren auf spezi­ elle Wirkungen beschränken. In den Teilfiguren 1a, 2a und 3a ist jeweils jene Schaltung dargestellt, mit welcher alle Teil-Unwuchtkörper vor dem Vorgang der Winkelverstellung auf eine konstante Arbeits-Drehfrequenz gebracht werden konnten. In den Teilfiguren 1b, 2b und 3b ist jeweils jene Schaltung dargestellt, mit welcher der Verstellvorgang begonnen wurde.

In Fig. 1a wurden zunächst alle Teil-Unwuchtkörper vom Stillstand aus beginnend, bei welchem Stillstand alle Teil-Unwuchtkörper mit ihren Schwerpunkten in Richtung der Erd­ beschleunigung orientiert waren, und somit einer Maximalstellung entsprachen, allein durch das Antriebsmoment des Motors M1 auf die konstante Arbeits-Drehfrequenz ge­ bracht, wobei die Veränderung der Drehfrequenz des Motors M1 durch eine Verstellung des Fördervolumenstromes der Pumpe P geschah. Dabei kam es bereits kurz nach dem Start zur dynamischen Herstellung eines Anschlages bzw. zur Einnahme der gezeigten Stellung der Anschlag-Kupplung C (β = 180°, Amplitude = minimal). Die gezeigte Minimal­ stellung der Anschlag-Kupplung C bleibt auch nach Erreichen der Arbeits-Drehfrequenz erhalten, unter anderem auch, weil der Motor M2 mitgeschleppt werden muß. Fig. 1b zeigt die Situation bei dem Start der Verstellung des Phasenwinkels β. Durch die zugleich vorgenommene Umschaltung der Ventile V1 und V2 wurde am Eingang I des Motors M1der antreibende Druck abgeschaltet und am Ausgang O des Motors M1 baut sich ein bremsender Druck auf, der durch das Druckbegrenzungsventil PLV eingestellt ist, über welches der Rückstrom vom Motor M1 der Pumpe P wieder zufließen kann. Optional kann vom Leitungspunkt 170 eine Verbindung zum Leitungspunkt 172 hergestellt werden, womit der am Motorausgang O erzeugte hohe Druck auf den Eingang I des Motors M2 geleitet werden kann.

Nach Erreichen der in Fig. 1b gezeigten Anschlagstellung der Anschlag-Kupplung C ent­ sprechend einer Maximalstellung wird das Ventil V2 wieder zurückgeschaltet. Ab diesem Augenblick wird der Motor M1 mitgeschleppt, wodurch bedingt die eingenommene Maxi­ malstellung sicher eingehalten werden kann. Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung muß demnach der Motor M2 auch die gesamte vom Vibrator abgegebene Nutzleistung mit um­ setzen. Die umgekehrte Verstellung des Phasenwinkels β in die Minimalstellung erfolgt durch das Zurückschalten der Ventile V1 und V2, wodurch nun der Motor M2 wieder mitge­ schleppt werden muß. Bedingt durch das Schlepp-Drehmoment des Motors M2 und durch den Effekt, daß der Vibrator selbständig bemüht ist, die erreichte Minimalstellung aufrecht zu erhalten, kann bei einer anschließenden langsamen Reduzierung des Fördervolumen­ stromes der Pumpe P die Minimalstellung bis zum Erreichen des Stillstandes eingehalten werden. Bei einer schnellen Reduzierung des Fördervolumenstromes kann durch Ein­ schaltung eines Drosselelementes in die Rückleitung des Motors M2 (wie in Fig. 2 mit 200 gezeigt) die Einhaltung der Minimalstellung in jedem Falle gesichert werden.

In Fig. 2a wurden zunächst alle Teil-Unwuchtkörper vom Stillstand aus beginnend durch die Antriebsmomente der Motoren M1 und M2 auf die konstante Arbeits-Drehfrequenz ge­ bracht. Dabei kam es bereits kurz nach dem Start zur Einnahme der gezeigten Stellung der Anschlag-Kupplung C als Minimalstellung (β = 180°, Amplitude = minimal), weil diese Stel­ lung von den Teil-Unwuchtkörpern in diesem Falle automatisch angestrebt wird. Im Be­ darfsfalle kann durch ein zusätzliches, vorübergehend einzuschaltendes Schaltelement 200 dafür gesorgt werden, daß bereits unmittelbar bei dem Start der Rotation der Teil- Unwuchtkörper die gezeigte Stellung der Anschlag-Kupplung C durch Herstellung eines dynamischen Anschlages eingenommen wird. Bei dem Schaltelement 200 soll durch einen Schaltbefehl eine Funktion einschaltbar sein, durch welche bedingt der Druck in der Ver­ bindungsleitung zwischen dem Motor M2 und dem Schaltelement 200 auf einen bestimm­ ten Wert erhöht wird. Um den beim Einsatz einer Drossel entstehenden Energieverlust zu vermeiden, könnte das Schaltelement 200 auch als ein bezüglich seines durchströmbaren Volumenflusses veränderbarer Motor (z. B. Axialkolbenmotor) sein, dessen gewonnene Antriebsleistung dem Antrieb der Pumpe wieder zugeführt werden könnte. Mit Nutzung der Steuerbarkeit eines derartigen verstellbaren Motors könnten auch die Funktionen der Ven­ tile V3 und V4 simuliert werden, so daß diese entfallen könnten.

Fig. 2b zeigt die Situation bei dem Start der Verstellung des Phasenwinkels. Durch die zugleich vorgenommene Umschaltung der Ventile V3 und V4 wurde am Eingang I des Motors M1 der antreibende Druck abgeschaltet und am Ausgang 0 des Motors M1 baut sich ein bremsender Druck auf, der durch das Druckbegrenzungsventil PLV eingestellt ist, über welches der Rückstrom vom Motor M1 der Pumpe P wieder zufließen kann. Optional kann vom Leitungspunkt 270 eine Verbindung zum Leitungspunkt 272 hergestellt werden, womit der am Ausgang O des Motors M1 erzeugte hohe Druck auf den Eingang I des Mo­ tors M2 geleitet werden kann. Nach Erreichen der in Fig. 2b gezeigten Anschlagstellung der Anschlag-Kupplung C als Maximalstellung werden die Ventile V3 und V4 wieder zu­ rückgeschaltet. Zur sicheren Einhaltung der Maximalstellung können Maßnahmen getrof­ fen werden, wie z. B. der Einsatz einer in Fig. 4 gezeigten, mit einer Hilfsenergie geschal­ teten mechanischen Verriegelung zweier Teil-Unwuchtkörper gegeneinander oder die Ausnutzung des Effektes der Richtungs-Umkehrung der Reaktions-Drehmomente MRQ bei Einstellung einer Maximalstellung mit einem Phasenwinkel β < 0° (später "Überverstellung" genannt). Auch nach der Umschaltung des Phasenwinkels β in die in Fig. 2b gezeigte Maximalstellung können beide Motoren M1 und M2 ihre Leistung parallel abgeben. Das Zurückschalten des Phasenwinkels β von der Maximalstellung in die Minimalstellung bei eingestellter Arbeits-Drehfrequenz kann z. B. durch den kurzzeitigen Einsatz des bereits erwähnten Schaltelementes 200 geschehen. Bei der Stillsetzung des Vibrators durch eine Reduzierung des Fördervolumenstromes der Pumpe P von der Arbeits-Drehfrequenz aus­ gehend, kann die Einhaltung der Minimalstellung dadurch erreicht werden, daß durch die Einschaltung des drosselnd wirkenden Schaltelementes 200 der Motor M2 ein höheres ab­ bremsendes Drehmoment entwickelt als der Motor M1.

Die Verstelleinrichtung gemäß Fig. 3 arbeitet mit zwei hintereinander geschalteten gleich großen Hydromotoren M1 und M2. Die hydraulische Steuerung 300 für die Motoren enthält ein elektrisches Druckregelventil V_PC, welches von einer speziellen Druckquelle S_P gespeist wird, und welches elektrisch auf drei unterschiedliche Ausgangsdrücke p_Adj-1 bis p_Adj-3 ein­ stellbar ist. Das Druckregelventil verfügt außerdem über die Eigenschaft, einen an seinem Ausgang anstehenden und von anderer Seite verursachten höheren als den eingestellten Druck abbauen zu können durch einen rückwärts in das Ventil hinein (und zu einem Lecka­ geabfluß) fließenden Volumenstrom.

Die Verstelleinrichtung kann in mehreren Phasen vom Hochlaufen des Vibrators bis zum Stillsetzen folgende Arbeitsweise ausführen, beginnend mit den Stellungen 0 der beiden Ventile V5 und V6: Bereits beim Vorgang des Verlassens der Ruhestellung des Vibrators wird bei einer Drehfrequenz niedriger als die Arbeits-Drehfrequenz eine Minimalstellung ein­ gestellt und anschließend eingehalten. Im Stillstand des Vibrators sind alle Teil-Unwuchtkör­ per unter der Einwirkung der Erdbeschleunigung nach unten hängend ausgerichtet. Durch Einschalten des Ventils V5 in Stellung 1 werden bei eingestelltem kleinen Fördervolumen der Pumpe P zunächst die Teil-Unwuchtkörper U1-1 und U1-2 um etwa 180° gedreht, wo­ nach eine Rückschaltung des Ventils V5 in Stellung 0 und gleichzeitig eine Steigerung des Fördervolumens der Pumpe P nach einer vorgegebenen Zeitrampe erfolgt. Beim Hochlauf des Vibrators bis auf die Arbeits-Drehfrequenz wird der Motor M2 mitgeschleppt, ohne daß an ihm ein Druckgefälle als antreibendes Drehmoment wirksam würde. Dies ist bedingt da- 1 durch, daß am Eingang von Motor M2 der Druck absinkt, weil der am Ausgang des Motors M1 austretende Volumenstrom infolge motorinterner Leckage kleiner ist als der am Eingang eintretende. Fig. 3a zeigt die eingestellte Minimalstellung nach Erreichen der Arbeits-Dreh­ frequenz, welche Minimalstellung vom Vibrator selbsttätig eingehalten wird.

Die Verstellung des Phasenwinkels β von der Minimalstellung auf die Maximalstellung bei eingestellter Arbeits-Drehfrequenz erfolgt durch die am Eingang von Motor M2 vorgenom­ mene Aufschaltung eines (im Vergleich zu dem während der Minimalstellung am Eingang von Motor M2 vorhandenen Drucke) erhöhten Verstelldruckes p_Adj-1 in der Stellung 1 des Ventiles V6. Dadurch werden zugleich an den Teil-Unwuchtkörpern der einen Art (U1-1, U1- 2) Verstell-Brems-Drehmomente und an den Teil-Unwuchtkörpern der anderen Art Verstell- Beschleunigungs-Drehmomente wirksam. Die dabei erreichte Maximalstellung ist in Fig. 3b dargestellt.

Die Maximalstellung wird gegen den Einfluß von Rückstell-Drehmomenten gesichert unter Anwendung des gleichen Prinzips, welches zur Einstellung der Maximalstellung diente. Da­ bei wird mit Stellung 1 des Ventils V6 am Eingang von Motor M2 ein anderer spezieller Ver­ stelldruck p_Adj,-1 aufgeschaltet, dessen Höhe ausreichend ist, um eine Rückstellung zu ver­ hindern. Die Höhe des Verstelldruckes p_Adj,-2 ist angepaßt an die Betriebssituation unter Ein­ satz eines besonderen Steuerungs-Algorithmus zur Erzeugung eines variablen Steuerungs­ signals für das Druckregelventil V_PC.

Die Rückstellung des Phasenwinkels β von der Maximalstellung zur Minimalstellung bei ein­ gestellter Arbeits-Drehfrequenz erfolgt durch kurzzeitige Aufschaltung des bereits erwähnten speziellen Verstelldruckes p_Adj,-2 mit V6 in Stellung 2 am Ausgang des Motors M2. Durch diese Maßnahme wird am Motor M2 ein Bremsmoment entwickelt. Alternativ könnte man auch am Eingang des Motors M1 einen dort überhöht wirkenden Druck aufschalten, um den Motor M1 zu beschleunigen. Es genügt im Prinzip für die Rückstellung des Phasenwinkels β von der Maximalstellung zur Minimalstellung, die entsprechend notwendige Relativ-Verdre­ hung der Teil-Unwuchtkörper nur einzuleiten. Sobald der Phasenwinkel β in den Bereich 0° < β < 180° verstellt worden ist, wird keine externe Hilfskraft mehr benötigt, weil der Vibrator nun infolge der Wirkung der Reaktions-Drehmomente MRQ eine selbständige Rückstellung auf die Minimalstellung durchführt.

Die Einhaltung der Minimalstellung beim Vorgang der von der Arbeits-Drehfrequenz ausge­ henden Stillsetzung des Vibrators geschieht wie folgt: Es erfolgt eine Reduzierung des Vo­ lumenflusses der Pumpe P nach vorgegebener Zeitrampe bis zum Wert Null. Gleichzeitig mit der Reduzierung wird mit Stellung 1 des Ventiles V6 ein niedriger Druck p_Adj,-3 ≧ p_Charge auf den Eingang des Motors M2 geschaltet. Durch die Reduzierung des Volumenflusses der Pumpe P wird der Motor M2 abgebremst, während der Motor M1 versucht, vorzulaufen. Die besondere Eigenschaft am Druckregelventil V_PC sorgt dafür, daß am Ausgang des Motors 1 ein Druck höher als der eingestellte Druck p_Adj,-3 dadurch abgebaut wird, daß ein Volumen­ strom durch das Ventil V6 rückwärts fließt. Dadurch kann sich am Motor M1 kein Bremsdruck aufbauen und das Abbrems-Drehmoment der Teil-Unwuchtkörper U1-1 und U1- 2 wird über den Anschlag C gegen den Motor M2 abgestützt.

Auch für den Vibrator gemäß der Fig. 3 mit hintereinander geschalteten Hydraulikmotoren gilt, daß im Vergleich zum Stand der Technik die Motoren wegen ihrer geringeren Belastung kleinere Dimensionen aufweisen können.

Fig. 4 zeigt die Verkörperung eines Richtvibrators mit auf einer Unwuchtwelle 400 konzen­ trisch angeordneten und relativ zueinander um einen Verstellwinkel Δß (= 180°) verstellba­ ren Teil-Unwuchtkörpern unterschiedlicher Art. In Fig. 4a ist ein vertikaler Schnitt durch die Drehachse der Unwuchtwelle 400 dargestellt, bei welchem die Teil-Unwuchtkörper 403a und 403b einer in Fig. 4b mit B-B gekennzeichneten Schnittführung folgen, während alle ande­ ren Teile der in Fig. 4b mit C-C markierten Schnittführung entsprechen. Die in Fig. 4a ge­ zeigte Einstellung des Phasenwinkels entspricht einer Maximalstellung, bei der jedoch die mögliche mechanische Verriegelung dieser Position noch nicht eingeschaltet ist. Der Ein­ fachheit halber wurden in Fig. 4 Schrauben zur Verbindungen unterschiedlicher Teile durch Mittelpunktslinien (z. B. 434) ersetzt. Mit der in in Fig. 4 dargestellten Anordnung kann ein Vibrator mit zwei Versionen betrieben werden. In einer Version 1 werden die Unwuchtwellen 400 und 400' unmittelbar von zwei koaxial zu ihnen angeordneten Hydraulikmotoren M4 und M5 angetrieben, wie in Fig. 4b schematisch dargestellt ist. Für diese Version könnten eines oder beide der durch Strich-Punkt-Linien dargestellten Zahnräder 424 und 426 prinzipiell entfallen, da eine Synchronführung nach der Verriegelung der Teil-Unwuchtkörper von selbst eintritt und auch noch gestützt werden kann mit dem Fachmann bekannten anderwei­ tigen Steuerungsmitteln für die Drehwinkel der Motoren. In der später beschriebenen Ver­ sion 2 erfolgt der Antrieb der Unwuchtwellen entsprechend einem in Fig. 2 gezeigten Schema.

In Fig. 4a ist dargestellt: Eine Unwuchtwelle 400 ist mittels Wälzlagern 436 und 436' in ei­ nem Gehäuse 402 gelagert. An der rechten Seite ist die Unwuchtwelle mit einer Bohrung 438 mit einer speziellen Innenverzahnung versehen, in welche Bohrung das mit entspre­ chender Außenverzahnung versehene Wellenende 432 eines Hydraulikmotors M4 einge­ führt ist. Der rechts von der Trennlinie 440 liegende und von dem Adapterflansch 442 getra­ gene Motor M4 ist durch eine Mittellinie symbolisiert. Am linken Ende trägt die Unwuchtwelle eine Drehdurchführung 444, welche mit einem Rohr 446 verbunden ist, über welches, von einem (nicht gezeigten) hydraulischen Schaltorgan gesteuert, ein Druckfluid sowohl unter Druck zugeführt, als auch drucklos zurückgeführt werden kann. Ein Teil-Unwuchtkörper der einen Art 401 ist mit Hilfe zweier Paßfedern drehmomentübertragend mit der Unwuchtwelle 400 verbunden, während die beiden Teile 403a bzw. 403b des Teil-Unwuchtkörpers anderer Art unter Beteiligung der Nadellager 404 bzw. 408 relativ zur Unwuchtwelle verdrehbar ge­ lagert sind. Eine Flanschbuchse 410 zur Aufnahme des Zahnrades 426 ist ebenfall mit Hilfe einer Paßfeder 422 drehfest mit der Unwuchtwelle 400 verbunden. Teil 403a, welches an seiner linken Seite ein zweites Zahnrad 424 trägt, ist mit Teil 403b mittels eines Anschlag­ bolzens 427 verbunden, welcher sowohl zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen beiden Teilen dient, als auch als Anschlagorgan zur Bildung zweier Anschläge zur Begren­ zung der Relativ-Verdrehung der Teil-Unwuchtkörper unterschiedlicher Art.

Die beiden Anschläge werden gebildet bei Kontaktierung des Anschlagbolzens 427 mit einer der beiden Anschlagflächen 428 und 430 (Fig. 4b), welche Anschlagflächen am Teil-Un­ wuchtkörper der einen Art 401 verkörpert sind. Wie aus Fig. 4b entnommen werden kann, wird die in Fig. 4 gezeigte Maximalstellung bzw. der dazu gehörige Phasenwinkel β = 0° de­ finiert durch den einen Anschlag, bei welchem der Anschlagbolzen 427 in Kontakt mit der Anschlagfläche 428 ist. Von diesem Anschlag ausgehend, wird nach einer Relativ-Verdre­ hung der beiden Teil-Unwuchtkörper 401 und 403 um den Winkel Δß der andere Anschlag gebildet, bei welchem der Anschlagbolzen 427 (in dieser Stellung mit 427' bezeichnet) in Kontakt mit der Anschlagfläche 430 ist und bei welchem Anschlag die Minimalstellung bei einem Phasenwinkel von β = 180° eingestellt ist.

Die Teil-Unwuchtkörper 401 und 403 können sowohl in der Minimalstellung als auch in der Maximalstellung mit einer schaltbaren mechanischen Verriegelung in ihrer Relativlage fixiert werden unter Beteiligung der in ihren Aufnahmebohrungen axial verschiebbaren drei Teile: Treibbolzens 450, Riegelbolzen 452 und Büchse 454. Die Verriegelung wird veranlaßt durch das Herausfahren des auf seiner linken Seite im Zylinder 466 mit dem Duckfluid beauf­ schlagbaren Treibbolzens 450, welcher dabei die beiden anderen Teile nach rechts ver­ schiebt, solange, bis die Büchse 454 auf den Grund ihrer Bohrung aufsetzt. Bei der Ver­ schiebung aller drei Teile übernehmen die Teile 450 und 452 durch ihr Eindringen in die Bohrung des jeweils benachbarten Teiles eine Verriegelungsfunktion. Die Aufhebung der Verriegelung erfolgt dadurch, daß das Druckfluid auf der linken Seite des Treibbolzens 450 drucklos geschaltet wird, wodurch es der Feder 456 ermöglicht wird, alle drei Teile wieder in die gezeichnete Ausgangslage zu verschieben. Die beschriebene Verriegelungsfunktion kann auch erfolgen, wenn der Teil-Unwuchtkörper 401 relativ zu dem Teil-Unwuchtkörper 403 aus der gezeichneten Maximalstellung heraus um den Verstellwinkel Δß (z. B. 180°) in die Minimalstellung verstellt wird. Nach einer derartigen Verstellung gelangt der Riegelbol­ zen 458 an die Stelle des Riegelbolzens 452, und umgekehrt.

Aus Fig. 4b kann entnommen werden: Die zweite Unwuchtwelle 400' ist mit den von ihr ge­ tragenen Teilen baugleich zur Unwuchtwelle 400 aufgebaut, jedoch spiegelsymmetrisch zur Symmetrieachse 460, und mit einem Achsabstand derart, daß die jeweils beiden Zahnräder miteinander kämmen. Die Mittellinie 432 symbolisiert die koaxiale Verbindung der Unwucht­ welle 400 mit dem Motor M4 und die Mittellinie 432' die koaxiale Verbindung der Unwucht­ welle 400' mit dem Motor M5. Das Schema der hydraulischen Schaltung 462 zeigt, daß die (gleichgroßen) Motoren M4 und M5 parallel an eine im geschlossenen Kreislauf betriebene Pumpe P angeschlossen sind. Die Pumpe P ist bezüglich des von ihr geförderten Volumen­ stromes variabel einstellbar. Zwecks Variation der Vibrator-Drehfrequenz kann sie kontinu­ ierlich verstellt werden. Die Verstellung des Volumenstromes kann jedoch auch sprunghaft geschehen, um damit an den Motoren Drehmoment-Sprünge erzeugen zu können, welche in Form von Verstell-Brems-Drehmomenten oder Verstell-Beschleunigungs-Drehmomenten zur Verstellung des Phasenwinkels β dienen.

Der zwischen Minimalstellung und Maximalstellung liegende Verstellwinkel Δß muß nicht zwangsläufig 180° betragen. Ausgehend von einer Minimalstellung β = 180° kann bei Ver­ wendung eines Verstellwinkels Δß < 180° mit einer "Überverstellung" eine Maximalstellung bei einem Phasenwinkel β < 0° erreicht werden, bei welchem sich auf Grund der dann um­ gekehrten Wirkrichtungen der Reaktions-Drehmomente MRQ eine selbsttätige Einhaltung der Maximalstellung ergibt. Bei Benutzung eines Verstellwinkels Δß < 180° wird eine Maxi­ malstellung bei einem Phasenwinkel β < 0° erreicht. Bei Verzicht auf eine künstliche Fixie­ rung dieser Maximalstellung erfolgt, bedingt durch die Wirkung der Reaktions-Drehmomente MRQ, in diesem Falle eine automatische Rückstellung des Vibrators in die Minimalstellung. Wie durch die mit Strichlinien 480 und 480' gezeichneten Organe in Fig. 4b angedeutet ist, könnten die Anschläge auch mit Dämpfungsfunktionen ausgestattet sein. Die Organe 480 bzw. 480' könnten z. B. Kolben von hydraulischen Dämpfern sein, welche in den Teil-Un­ wuchtkörpem 401 bzw. 401' in einer Ebene senkrecht zu deren Drehachsen angeordnet sind.

Die Betriebsweise eines Vibrators nach der Version 1 ist folgende: Im Stillstand des Vibra­ tors hängen alle Teil-Unwuchtkörper nach unten und bilden bei ausgeschalteter Verriege­ lung automatisch eine Maximalstellung. Bei dem durch eine Verstellung des Volumenstro­ mes der Pumpe P nach einer Zeitrampe von Null an erfolgenden gleichzeitigen Start der Motoren ist nach etwa einer halben Umdrehung (in Richtung der Pfeile ω1) der Teil-Un­ wuchtkörper 401, 401' (nur diese werden zunächst gedreht) die Minimalstellung erreicht (Anschlagbolzen 427' an Anschlagfläche 430), welche Minimalstellung infolge des sich ent­ wickelnden Beschleunigungs-Verstell-Drehmomentes und bei höherer Drehzahl infolge des Bestrebens der Selbsteinstellung auf eine Minimalstellung auch noch nach Erreichen der Arbeits-Drehfrequenz eingehalten wird. Nach Erreichen der Arbeits-Drehfrequenz wird durch einen Schaltvorgang an der Pumpe der Pumpen-Volumenstrom kurzzeitig abgesenkt, wo­ durch an den Teil-Unwuchtkörpern 401 kurzzeitig ein Verstell-Brems-Drehmoment entwickelt wird. Durch sein polares Massenträgheitsmoment bedingt, überholen nun die Teil-Unwucht­ körper 403, 403' die Teil-Unwuchtkörper 401, 401' in Richtung des Pfeiles 464 und es kommt zum Anschlag (427 + 428) mit Einnahme der Maximalstellung. Da bereits während des Vorganges der Winkelverstellung der Treibbolzen 450 an seiner linken Seite mit einem unter Druck stehenden Druckfluid belastet worden war, kommt es sogleich nach Einnahme der Maximalstellung zur Verriegelung der Teil-Unwuchtkörper gegeneinander.

Die Rückstellung von der Maximalstellung zur Minimalstellung wird freigegeben durch Druckentlastung des Druckes im Zylinderraum 466. Da eine Maximalstellung bei einem Pha­ senwinkel von β < 0° angenommen wird, kommt es nach der Entriegelung infolge der Wir­ kung der Reaktions-Drehmomente MRQ sofort zur selbständigen Rückstellung des Pha­ senwinkels in die Minimalstellung. Die Rückstellung des Phasenwinkels in die Minimalstel­ lung kann altemativ durch eine kurzzeitige Vergrößerung des Volumenstromes der Pumpe P bewirkt werden, wodurch eine Beschleunigung der Teil-Unwuchtkörper 401, 401' erfolgt, oder kann alternativ bei Verwendung wenigstens der beiden Zahnräder 426 und 426' auch dadurch eingeleitet werden, daß kurzzeitig ein Drosselorgan 470 in der Zuleitung zum Motor M4 eingeschaltet wird. Dies verursacht am Motor M4 ein kurzzeitig wirkendes Verstell- Beschleunigungs-Drehmoment, wodurch eine Voreilung der Teil-Unwuchtkörper 401, 401' relativ zu den Teil-Unwuchtkörpern 403, 403' eintritt. Beim Vorgang der Stillsetzung des Vi­ brators aus der Minimalstellung heraus wird zunächst die Verriegelung eingeschaltet. So­ dann kommt es bei eingehaltener Verriegelung zur Abbremsung der Motoren durch Redu­ zierung des Pumpen-Volumenstromes bis auf den Wert Null. Nach erfolgter Stillsetzung kann die Verriegelung aufgehoben werden. Alternativ könnte ein schnelles Stillsetzen des Vibrators mit gleichzeitiger Umstellung von der Maximalstellung in die Minimalstellung, von der Arbeits-Drehfrequenz ausgehend (z. B. beim Ausfall des Antriebsmotors für die Pumpe) auch dadurch unterstützt werden, daß an den Teil-Unwuchtkörpern 403 ein Verstell-Brems- Drehmoment erzeugt wird, und zwar mittels eines (nicht dargestellten) schaltbaren Bremsor­ ganes, welches unmittelbar auf eines der Zahnräder 424, 424' einwirkt. Bei Benutzung we­ nigstens der Zahnräder 426 und 426' kann die Version 1 auch mit nur einem einzigen Motor betrieben werden.

Der Vibrator könnte in einer Version 2 z. B. gemäß der in Fig. 2 gezeigten Anordnung betrie­ ben werden. Dabei muß man sich vorstellen, daß die in Fig. 2 gezeigten Zahnräder 280 bzw. 282 den Zahnrädern 426 bzw. 424 der Fig. 4 entsprechen und daß die Motoren M1 und M2 in Fig. 2 mit ihren Zahnrädern 290 bzw. 292 mit den Zahnrädern 426 bzw. 424 in Fig. 4 in Eingriff gebracht werden. In diesem Falle gäbe es folgende Entsprechungen (die Bezugsziffer nach "=" benennt immer das Merkmal in Fig. 2): 401 = U1-2; 403 = U2-2; 427 = 216; 428 = 214; 430 = 212; 432 = 242, 432' = 244. Fig. 4a zeigt dabei eine Maximalstellung entsprechend Fig. 2b.

Die Einhaltung des Phasenwinkels in der Maximalstellung (β = 0°) kann bei allen erfin­ dungsgemäßen Schaltungen auch sicher gegen Stör-Drehmomente dadurch erfolgen, daß bei der Verstellung des Phasenwinkels β in die 03719 00070 552 001000280000000200012000285910360800040 0002019920348 00004 03600Maximalstellung der Phasenwinkel β = 0° unterschritten wird, was in der Regel auch soviel bedeutet, als daß der Verstellbereich auf einen Wert größer als Δß = 180° eingestellt sein muß. Bei einer derartigen "Überverstellung" wird zwar die eingestellte Amplitude wieder ein wenig kleiner als die theoretisch maximal mögliche Amplitude, jedoch haben sich nach Unterschreitung der Winkelposition β = 0° die Größenverhältnisse der dann wirksamen Reaktions-Drehmo­ mente MRQ vertauscht. Wie man z. B. aus Fig. 2 der WO 97/19765 (unter Berücksichti­ gung der dort andersartig vorgenommenen Definition des Phasenwinkels β) entnehmen kann, steigt die Kurve KA, vom Punkt M aus positiv ansteigend, zwischen dem Punkt E und D noch weiter an, während die Kurve KB in dem Bereich E'-F' weiter abfällt. Da die Kurven ΔMD das jeweils an den Motoren benötigte Nutz-Drehmoment beschreiben, folgt daraus für die vorliegende Erfindung, daß der gemäß der Kurve KA betriebene Motor M1 (bzw. M4) auf dem Wege von Punkt M nach Punkt D nach Überschreiten des Punktes E ein höheres Motordrehmoment ΔMD verlangt als Motor M2 (bzw. M5). Da aber z. B. gemäß Fig. 2 der vorliegenden Erfindung beide Motoren M1 und M2 nur ein identisches Drehmoment abgeben können, führt dies dazu, daß bei einer "Überverstellung" den Teil- Unwuchtkörpern U1-1 und U1-2 über die Anschlag-Kupplung C ein Drehmoment zugeführt werden muß, was zu der gewünschten Sicherung der Anschlagstellung führt. Als eine weitere alternative Maßnahme zur Sicherung der Maximalstellung könnte auch vorgesehen werden, die Anschlag-Kupplung C oder die Baugruppe 124 mit einer Hilfsbetätigung derart zu beeinflussen, daß die eingenommene Verstellposition mechanisch gesichert wird, etwa, unter Benutzung der Funktion einer Zahnkupplung.

Anstelle der beschriebenen hydraulischen Abbremsungen könnte man an den Teil- Unwuchtkörpern einer Art auch eine mechanische Abbremsung vornehmen, z. B. durch eine Scheibenbremse. Als äquivalente Lösung könnte man anstelle einer kurzzeitigen Ab­ bremsung der einen Art von Teil-Unwuchtkörpern auch eine abrupte Beschleunigung der einen Art von Teil-Unwuchtkörpern vornehmen, wobei an der anderen Art der Teil- Unwuchtkörper ein dynamisches Massen-Drehmoment entwickelt würde, welches die an der anderen Art der Teil-Unwuchtkörper die Verstellung verhindernden Reaktions- Drehmomente MRQ kompensieren könnte. Auch auf diese Weise könnte eine Verstellung des Phasenwinkels β von einer Minimalstellung in eine Maximalstellung vorgenommen werden. Die Rotationsrichtung der Teil-Unwuchtkörper eines Paares kann, z. B. für den Fall des Einsatzes der Baugruppe 124, zur Bildung eines Anschlages, sowohl gleichsinnig wie auch gegensinnig sein. Da mit der Verstelleinrichtung gemäß der Erfindung eine sehr schnelle Verstellung von der Minimalstellung in die Maximalstellung (und umgekehrt) mög­ lich ist, bietet es sich auch an, den Vibrator intermittierend zu betreiben, mit eingeschalte­ ten Verweilzeiten in der Minimalstellung. Da in der Minimalstellung der Leistungsverbrauch relativ gering ist, ergibt sich durchschnittlich gesehen ein geringerer Leistungsverbrauch für den Vibrator im Arbeitsbetrieb. Dies ermöglicht den Anschluß des Vibrators an Pumpen- Antriebsmotoren von niedrigerer Leistung.

Als Anwendungsgebiet für die Erfindung kommen nicht nur Rammvibratoren in Frage, sondern auch andere Arbeitsmaschinen wie z. B. Erdverdichtungsmaschinen oder Rüttler für Betonsteinmaschinen.

Claims (16)

1. Verstelleinrichtung für einen Unwucht-Richtvibrator mit den folgenden Merkmalen:

• a) es sind wenigstens zwei Paare von zum Umlauf um eine zugeordnete Achse antreibbaren Teil-Unwuchtkörnem (U1-1/U2-1, 401/403; U1-2/U2-2, 401'/403') vorgesehen, deren vektorisch summierte Teil-Fliehkraftvektoren den resultierenden Fliehkraftvektor bilden, durch dessen Wirkung die Masse des Vibrators in gerichtete Schwingungen versetzt ist,
• b) jeweils ein Paar ist gebildet durch einen Teil-Unwuchtkörper der ersten Art (U1-1/U1-2, 401'/403') und einen Teil-Unwuchtkörper der zweiten Art (U2-1/U2-2, 403/403'), wobei zwischen den zugehörigen Teil-Fliehkraftvektoren der Teil-Unwuchtkörper eines Paares während der Drehung der Teil-Unwuchtkörper ein Phasenwinkel β definierbar ist, der durch die Verstelleinrichtung verstellbar ist,
• c) Der Antrieb zur Rotation der Teil-Unwuchtkörper und/oder zur Verstellung des Phasenwinkels β ist bewirkt durch den Einsatz von einem oder von mehreren elektrisch oder hydraulisch betriebenen Motoren, mit Ausnahme jener Anordnung, bei welcher für die Verstellung des Phasenwinkels β im Bereich β = 180° (β = 180° entsprechend einer Null- Amplitude) bis β = 90° oder im Bereich β = 180° bis β = 270° zwei hydraulisch hintereinandergeschaltete Hydraulikmotoren vorgesehen sind,
• d) die Verstellung des Phasenwinkels β ist durch eine Relativ-Verdrehung der Teil- Unwuchtkörper der ersten Art relativ zu den Teil-Unwuchtkörpern der zweiten Art bewirkt, wobei die für die Verstellung benötigte Verstellenergie von einem oder von mehreren elektrisch oder hydraulisch betriebenen Motoren abgeleitet ist, welche Motoren mit Teil- Unwuchtkörpern drehmomentübertragend verbunden sind,
• e) Die Verstelleinrichtung ist vorgesehen auch zur Durchführung einer Verstellung des Phasenwinkels β von einer Minimalstellung mit einer Position β(A) des Phasenwinkels [bei z. B. β(A) = 180°], bei der die Schwingungsamplituden ein Minimum aufweisen, auf eine Maximalstellung mit einer Position β(E) des Phasenwinkels [bei z. B. β(E) = 0°], bei der die Schwingungsamplituden ein Maximum aufweisen,

gekennzeichnet dadurch,

• 1. daß die Verstellung des Phasenwinkels β von einer Minimalstellung auf eine Maximalstellung bewirkt ist
  • 1. durch das Einschalten eines an wenigstens einem der Teil-Unwuchtkörper der einen Art wirkenden Verstell-Brems-Drehmomentes,
  • 2. oder durch das Einschalten eines an wenigstens einem der Teil-Unwuchtkörper der anderen Art wirkenden Verstell-Beschleunigungs-Drehmomentes,
  • 3. oder durch das Einschalten sowohl des Verstell-Brems-Drehmomentes als auch des Verstell-Beschleunigungs-Drehmomentes,
• 2. und daß die Relativ-Verdrehung bei erreichter Maximalstellung zwangsläufig beendet ist durch einen mechanisch wirkenden Anschlag (114 + 116; 427 + 428), wobei der Anschlag gebildet ist durch zwei sich kontaktierende Organe, von denen das eine (114; 428) drehmomentübertragend verbunden ist mit wenigstens einem der Teil-Unwuchtkörper der einen Art (U1-2; 401) und das andere (116; 427) drehmomentübertragend verbunden ist mit wenigstens einem der Teil-Unwuchtkörper der anderen Art (U2-2; 403).

2. Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß die zum Zwecke der Beteiligung an der Relativ-Verdrehung in Richtung der Maximalstellung erzeugte Abbrems-Energie eines oder mehrerer beteiligter Abbrems- Organe (M1 in Fig. 1 oder M4) dosiert ist durch eine Kombination der Einstellungen für die Größe des Verstell-Brems-Drehmomentes und für die Bremsdauer, wobei die Größe des Verstell-Brems-Drehmomentes und/oder die Bremsdauer konstant oder abhängig ist vom Betrag des zurückgelegten Verstellwinkels (Δβ in Fig. 4),
• 2. und/oder daß die zum Zwecke der Beteiligung an der Relativ-Verdrehung in Richtung der Maximalstellung erzeugte Beschleunigungs-Energie eines oder mehrerer beteiligter Motoren (M2 in Fig. 1) dosiert ist durch eine Kombination der Einstellungen für die Größe des Verstell-Beschleunigungs-Drehmomentes und für die Beschleunigungdauer, wobei die Größe des Verstell-Beschleunigungs-Drehmomentes und/oder der Beschleunigungsdauer konstant oder abhängig ist vom Betrag des zurückgelegten Verstellwinkels (Δβ in Fig. 4).

3. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung vorgesehen ist zur Durchführung wenigstens einer der folgenden beiden Funktionen:

• a) Die Relativ-Verdrehung in Richtung der Maximalstellung ist unter Beteiligung der Abbremsung (durch M1 in Fig. 2) einer oder mehrerer Teil-Unwuchtkörper einer Art und/oder unter Beteiligung der Beschleunigung (durch M2 in Fig. 3) einer oder mehrerer Teil-Unwuchtkörper der anderen Art nur derart durchführbar, daß die Relativ-Verdrehung mit dem Verlassen der Minimalstellung begonnen ist und daß die Relativ-Verdrehung durch das Erreichen des Maximal-Anschlages (214 + 216; 314 + 316) beendet ist,
• b) die Maximalstellung ist nach Beendigung der Relativ-Verdrehung gegen den Einfluß von Rückstell-Drehmomenten (MRQ-2 in Fig. 1) eingehalten durch den Einsatz wenigstens eines der folgenden Mittel:
  • 1. Durch Einwirkung von Reaktions-Drehmomenten (MRQ-1; MRQ-2 in Fig. 1), durch welche nach Überschreiten des Phasenwinkels β = 0° in Richtung negativer Phasenwinkel der Maximal-Anschlag (114 + 116; 427 + 428) in Richtung negativer Phasenwinkel belastet ist,
  • 2. durch Einwirkung eines von einem Motor (M2 in Fig. 2) abgeleiteten Drehmomentes, durch welches das Anschlagorgan der einen Art (214) des Maximal-Anschlages in Richtung negativer Phasenwinkel belastet ist, welcher Motor mit wenigstens einem Teil- Unwuchkörper einer anderen Art (U2-2) drehmomentübertragend verbunden ist,
  • 3. durch Einwirkung einer mechanisch wirkenden Verriegelung (450 + 452 + 454), mit der die Teil-Unwuchtkörper der einen und anderen Art in der Position β(E) des Phasen­ winkels relativ zueinander fixiert sind.

4. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung vorgesehen ist zur zusätzlichen Durchführung wenigstens einer der folgenden beiden Funktionen:

• a) Eine Minimalstellung mit einer Position β(A) des Phasenwinkels ist eingestellt oder eingehalten bereits während des Verlassens der Ruhestellung des Vibrators bei einer Drehfrequenz niedriger als die Arbeits-Drehfrequenz durch den Einsatz wenigstens eines der folgenden Mittel:
  • 1. Durch eine mit Hilfsenergie schaltbare Verriegelung (450 + 452 + 454) der Relativstellung der Teil-Unwuchtkörper der einen und der anderen Art,
  • 2. durch einen dynamisch hergestellten Minimal-Anschlag, bei welchem Minimal-Anschlag zwei Anschlagorgane (112, 116) dadurch zum gegenseitigen Kontakt mit Kontaktkraft- Übertragung von einem Organ zum anderen gebracht sind, daß zumindestens beim Vorgang des Anlaufes aus dem Stillstand das dem Antrieb (M1 in Fig. 1) der Teil- Unwuchtkörper der einen Art dienende Drehmoment größer ist als das dem Antrieb (M2 in Fig. 1) der Teil-Unwuchtkörper der anderen Art dienende Drehmoment,
  • 3. durch eine besondere elektrische oder hydraulische Schaltung (300, 462) zur Beeinflussung der Drehbewegungen der mit Teil-Unwuchtkörpern der einen Art und/oder der anderen Art verbundenen Motoren beim Start der Vibratordrehung beim Verlassen der Stillstands-Situation, wobei durch die besondere elektrische oder hydraulische Schaltung eine zeitlich begrenzte unterschiedliche Drehmomentenentwicklung an den Motoren bewirkt ist,
  • 4. oder durch Ausnutzung des Effektes, daß der Vibrator von selbst bestrebt ist, die Minimalstellung einzuhalten,
• b) eine Minimalstellung ist eingehalten beim Vorgang der von der Arbeits-Drehfrequenz ausgehenden Stillsetzung des Vibrators durch den Einsatz von wenigstens einem der folgenden Mittel:
  • 1. Durch Abbremsung aller Motoren (M1 + M2 in Fig. 2) mit einem gleichgroßen Motordrehmoment wenigstens zu Beginn der Abbremsung,
  • 2. durch Einsatz einer mit Hilfsenergie schaltbaren Verriegelung (450 + 452 + 454) der Relativstellung der Teil-Unwuchtkörper der einen und der anderen Art in der Minimalstellung,
  • 3. durch Einhaltung der Kontaktierung der Anschlagflächen eines Minimal-Anschlags (212 + 216) dadurch, daß beim Vorgang des Stillsetzens des Vibrators das abbremsende Drehmoment des Motors (M2 in Fig. 2) der anderen Art größer ist als das abbremsende Drehmoment des Motors (M1 in Fig. 2) der einen Art,
  • 4. durch Nutzung des Effektes, daß der Vibrator von selbst bestrebt ist, die Minimalstellung einzuhalten.

5. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein (M4) oder mehrere (M1 + M2 in Fig. 2) Motoren vorgesehen sind sowohl zur Übertragung von Antriebsleistung auf den Vibrator als auch zur Erzeugung eines Verstell-Brems- Drehmomentes oder eines Verstell-Beschleunigungs-Momentes, welches Verstell-Brems- Drehmoment wirksam sein kann

• 1. an der einen Art von Teil-Unwuchtkörpern zum Zwecke der Verstellung des Phasenwinkels von einer Minimalstellung auf eine Maximalstellung (M1 in Fig. 2),
• 2. oder an der anderen Art von Teil-Unwuchtkörpern zum Zwecke der Verstellung des Phasenwinkels von einer Maximalstellung auf eine Minimalstellung (M2 in Fig. 2), und wobei den Motoren wahlweise eine der folgenden Funktionen zugeordnet ist:
  • 1. Der oder die Motoren (M4 oder M4 + M5 in Fig. 4) sind nur verbunden mit der einen Art von Teil-Unwuchtkörpern (401 oder 401 + 401'),
  • 2. die Motoren (M4 + M5 in Fig. 4) sind nur verbunden mit der einen Art von Teil- Unwuchtkörpern und jedem Paar von Teil-Unwuchtkörpern (401/403; 401'/403') ist ein eigener Motor (M4; M5 in Fig. 4) zugeordnet,
  • 3. Wenigstens ein Motor der einen Art (M1 in Fig. 2) ist verbunden mit einem Teil- Unwuchtkörper der einen Art (U1-2) und wenigstens ein Motor der anderen Art (M2 in Fig. 2) ist verbunden mit einem Teil-Unwuchtkörper der anderen Art (U2-2).

6. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximal-Stellung auch einen Phasenwinkel im Bereich zwischen β(E) gleich +90° und β(E) größer oder gleich 0° oder im Bereich negativer Werte zwischen β(E) kleiner oder gleich 0° und β(E) gleich -90° umfaßt.

7. Verstelleinrichtung für einen Unwucht-Richtvibrator nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, in welchem Oberbegriff das Merkmal c) durch das nachfolgende Merkmal f) ersetzt ist:

• a) Der Antrieb zur Rotation der Teil-Unwuchtkörper und/oder zur Verstellung des Phasenwinkels β ist bewirkt durch den Einsatz von einem oder von mehreren elektrisch oder hydraulisch betriebenen Motoren, bei welchem Antrieb für die Verstellung des Phasenwinkels β im Bereich β = 180° (β = 180° entsprechend einer Null-Amplitude) bis β = 90° oder im Bereich β = 180° bis β = 270° wenigstens zwei hydraulisch hintereinander geschaltete Hydraulikmotoren vorgesehen sind, gekennzeichnet dadurch
• b) daß die Verstellung des Phasenwinkels β von einer Minimalstellung auf eine Maximalstellung bewirkt ist
  • 1. durch das Einschalten eines an wenigstens einem der Teil-Unwuchtkörper der einen Art wirkenden Verstell-Brems-Drehmomentes durch die Aufschaltung eines erhöhten Verstelldruckes am Ausgang des zugeordneten Hydraulikmotors (M1 in Fig. 3),
  • 2. oder durch das Einschalten eines an wenigstens einem der Teil-Unwuchtkörper der anderen Art wirkenden Verstell-Beschleunigungs-Drehmomentes durch die Aufschaltung eines erhöhten Verstelldruckes am Eingang des zugeordneten Hydraulikmotors (M2 in Fig. 3),
  • 3. oder durch das Einschalten sowohl des Verstell-Brems-Drehmomentes als auch des Verstell-Beschleunigungs-Drehmomentes durch die Aufschaltung eines erhöhten Verstelldruckes sowohl am Ausgang des einen als auch am Eingang des anderen zugeordneten Hydraulikmotors (M1, M2 in Fig. 3),
• c) daß die Relativ-Verdrehung bei erreichter Maximalstellung zwangsläufig beendet ist durch einen mechanisch wirkenden Anschlag (314 + 316; 427 + 428), wobei der Anschlag gebildet ist durch zwei sich kontaktierende Organe, von denen das eine (314; 428) drehmomentübertragend verbunden ist mit wenigstens einem der Teil-Unwuchtkörper der einen Art (U1-2; 401) und das andere (316; 427) drehmomentübertragend verbunden ist mit wenigstens einem der Teil-Unwuchtkörper der anderen Art (U2-2; 403),
• d) und daß die Verstelleinrichtung vorgesehen ist zur zusätzlichen Durchführung wenigsfians einer der folgenden beiden Funktionen:
• e) Eine Minimalstellung mit einer Position β(A) des Phasenwinkels ist eingestellt oder eingehalten bereits während des Verlassens der Ruhestellung des Vibrators bei einer Drehfrequenz niedriger als die Arbeits-Drehfrequenz durch den Einsatz wenigstens eines der folgenden Mittel:
  • 1. Durch eine mit Hilfsenergie schaltbare Verriegelung (450 + 452 + 454) der Relativ­ stellung der Teil-Unwuchtkörper der einen und der anderen Art,
  • 2. durch einen dynamisch hergestellten Minimal-Anschlag, bei welchem Minimal-Anschlag zwei Anschlagorgane (312, 316) dadurch zum gegenseitigen Kontakt mit Kontaktkraft- Übertragung von einem Organ zum anderen gebracht sind, daß zumindestens beim Vorgang des Anlaufes aus dem Stillstand das dem Antrieb (M1 in Fig. 3) der Teil- Unwuchtkörper der einen Art dienende Drehmoment größer ist als das dem Antrieb (M2 in Fig. 3) der Teil-Unwuchtkörper der anderen Art dienende Drehmoment,
  • 3. durch eine besondere hydraulische Schaltung (300, 462) zur Beeinflussung der Drehbewegungen der mit Teil-Unwuchtkörpern der einen Art und/oder der anderen Art verbundenen Motoren (M1, M2 in Fig. 3) beim Start der Vibratordrehung beim Verlassen der Stillstands-Situation, wobei durch die besondere hydraulische Schaltung eine zeit­ lich begrenzte unterschiedliche Drehmomentenentwicklung an den Motoren bewirkt ist,
  • 4. oder durch Ausnutzung des Effektes, daß der Vibrator von selbst bestrebt ist, die Minimalstellung einzuhalten.
• f) Eine Minimalstellung ist eingehalten beim Vorgang der von der Arbeits-Drehfrequenz ausgehenden Stillsetzung des Vibrators durch den Einsatz von wenigstens einem der folgenden Mittel:
  • 1. Durch Abbremsung aller Motoren (M1 + M2 in Fig. 2) mit einem gleichgroßen Motordreh­ moment wenigstens zu Beginn der Abbremsung,
  • 2. durch Einsatz einer mit Hilfsenergie schaltbaren Verriegelung (450 + 452 + 454) der Relativstellung der Teil-Unwuchtkörper der einen und der anderen Art in der Minimalstellung,
  • 3. durch Einhaltung der Kontaktierung der Anschlagflächen eines Minimal-Anschlags (312 + 316) dadurch, daß beim Vorgang des Stillsetzens des Vibrators das abbremsende Drehmoment des Motors (M2 in Fig. 3) der anderen Art größer ist als das abbremsende Drehmoment des Motors (M1 in Fig. 3) der einen Art,
  • 4. durch Aufschaltung eines Verstelldruckes, wirksam am Ausgang eines der Hydraulik­ motoren (M2 in Fig. 2 oder 3) und/oder am Eingang des anderen Hydraulikmotors (M1 in Fig. 2 oder 3),
  • 5. durch Nutzung des Effektes, daß der Vibrator von selbst bestrebt ist, die Minimalstellung einzuhalten.

8. Verstelleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung vorgesehen ist zur Durchführung wenigstens einer der folgenden beiden Funktionen:

• a) Die Relativ-Verdrehung in Richtung der Maximalstellung ist unter Beteiligung der Abbremsung (durch M1 in Fig. 3) einer oder mehrerer Teil-Unwuchtkörper einer Art und/oder unter Beteiligung der Beschleunigung (durch M2 in Fig. 3) einer oder mehrerer Teil-Unwuchtkörper der anderen Art nur derart durchführbar, daß die Relativ-Verdrehung mit dem Verlassen der Minimalstellung begonnen ist und daß die Relativ-Verdrehung durch das Erreichen des Maximal-Anschlages (314 + 316) beendet ist,
• b) die Maximal-Stellung ist nach Beendigung der Relativ-Verdrehung gegen den Einfluß von Rückstell-Drehmomenten (MRQ-2 in Fig. 3) eingehalten durch den Einsatz wenigstens eines der folgenden Mittel:
  • 1. Durch Einwirkung von Reaktions-Drehmomenten (MRQ-1; MRQ-2 in Fig. 3), durch welche nach Überschreiten des Phasenwinkels β = 0° in Richtung negativer Phasenwinkel der Maximal-Anschlag (314 + 316; 427 + 428) in Richtung negativer Phasenwinkel belastet ist,
  • 2. durch Einwirkung eines von einem Motor (M2 in Fig. 3) abgeleiteten Drehmomentes, durch welches das Anschlagorgan der einen Art (314) des Maximal-Anschlages in Richtung negativer Phasenwinkel belastet ist, welcher Motor mit wenigstens einem Teil- Unwuchkörper einer anderen Art (U2-2) drehmomentübertragend verbunden ist,
  • 3. durch Einwirkung einer mechanisch wirkenden Verriegelung (450 + 452 + 454), mit der die Teil-Unwuchtkörper der einen und anderen Art in der Position β(E) des Phasen­ winkels relativ zueinander fixiert sind.

9. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Phasenwinkels β auf eine Minimalstellung beim Start des Vibrators oder von einer Minimalstellung auf eine Maximalstellung bei eingestellter Arbeits-Drehfrequenz durch das Einschalten eines Verstell-Brems-Drehmomentes und/oder eines Verstell- Beschleunigungs-Drehmomentes unter Einsatz eines oder mehrerer hydraulischer Motoren (M1, M2 in Fig. 2) bewirkt ist dadurch, daß ein Verstell-Brems-Drehmoment durch das Einschalten oder Steuern der Veränderung des Strömungsquerschnitts eines vom Volumenstrom wenigstens eines Motors (M2 in Fig. 2) durchströmten Organes (200) erzeugt ist, wobei die Wirkung der eingeschalteten oder gesteuerten Veränderung des Strömungs­ querschnitts nicht bestimmt ist zur Einstellung eines vorgebbaren und ohne Beanspruchung eines Anschlages einnehmbaren Phasenwinkels β, und wobei das durchströmte Organ (200) ausgebildet ist als eine Drossel oder als ein zusätzlich vorhandener Motor, welcher veränderbar ist bezüglich des ihn durchströmenden Volumenstromes.

10. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Einschalten eines Verstell-Brems-Drehmomentes oder das Einschalten eines Verstell- Beschleunigungs-Drehmomentes derart ausgeführt ist, daß die Größe des Verstell-Brems- Drehmomentes oder des Verstell-Beschleunigungs-Drehmomentes von einer Anfangsgröße auf eine Endgröße geändert ist als vorgebbare Funktion einer Zeit oder einer anderen Variablen.

11. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil-Unwuchtkörper einer Art (U1-2, 401) und der Teil-Unwuchtkörper anderer Art (U2-2, 403') eines jeden Paares mit konzentrisch zusammenfallenden Drehachsen, vorzugsweise auf einer gemeinsamen Welle (400), gelagert sind.

12. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Teil-Unwuchtkörper der einen Art (U1-1/U1-2; 401/401') und/oder der anderen Art (U2-1/U2- 2; 403/403'), welche Teil-Unwuchtkörper zu unterschiedlichen Paaren gehören, durch den Einsatz von Getriebemitteln, bevorzugt durch den Einsatz von Zahnrädern (426, 426'), zwangssynchronisiert sind.

13. Verstelleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine umlaufende Anschlageinrichtung (100) mit folgenden Merkmalen vorgesehen ist:

• 1. Die Anschlageinrichtung (100) ist in ihrer Gesamtheit um eine Achse (130) drehbar gelagert und ist mit zwei um die Achse drehbaren Zahnrädern (132, 134) ausgestattet.
• 2. Über das eine Zahnrad (134) ist eine drehmomentübertragende Verbindung mit den Teil- Unwuchtkörpern der einen Art (U1-1) und über das andere Zahnrad (132) ist eine drehmomentübertragende Verbindung mit den Teil-Unwuchtkörpern der anderen Art (U2-1) hergestellt.
• 3. Die Anschlageinrichtung beinhaltet wenigstens zwei relativ zueinander verdrehbare Anschlagorgane, von denen das eine mit dem einen Zahnrad und das andere mit dem anderen Zahnrad verbunden ist, wobei durch die Verdrehbarkeit (138) der Anschlagorgane wenigstens zwei Drehwinkel-Anschlagstellungen herstellbar sind.
• 4. Mit der einen Drehwinkel-Anschlagstellung ist eine Minimalstellung (Fig. 1a) einstellbar und mit der anderen Drehwinkel-Anschlagstellung, deren Anschlag-Drehwinkel auch variabel ausführbar ist, ist eine Maximalstellung (Fig. 1b) einstellbar.

14. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung eingerichtet ist zur Herstellung unterschiedlicher statischer Momente durch den Einsatz wenigstens einer der nachfolgenden Merkmalskombinationen:

• 1. Der Vibrator ist ausgestattet mit einem ersten und einem zweiten Doppel-Paar von Teil- Unwuchtkörpern, wobei beide Paare eines jeden Doppel-Paares (401/403 + 401'/403') zum gegensinnig synchronen Umlauf (ω1 in Fig. 4b) antreibbar sind, und wobei die Minimal­ stellung (427' + 430) und die Maximalstellung (427 + 428) für jedes Doppel-Paar getrennt und unterschiedlich einstellbar ist. Zwei unterschiedliche statische Momente sind einstellbar dadurch, daß in dem einen Falle das eine Doppel-Paar auf eine Maximalstellung eingestellt ist, während gleichzeitig das andere Doppel-Paar auf eine Minimalstellung eingestellt ist und daß in dem anderen Falle beide Doppel-Paare auf eine Maximalstellung eingestellt sind.
• 2. Der Vibrator ist ausgestattet mit einer mittels einer Hilfsenergie schaltbaren mechanischen Verriegelung (450, 452, 454) der Relativstellung der Teil-Unwuchtkörper der einen und der anderen Art für die Fixierung in unterschiedlichen Maximalstellungen. Der Einsatz der mechanischen Verriegelung (450, 452, 454) ist bei Einnahme wenigstens einer der Maximalstellungen realisiert unter Verzicht auf die Funktion eines Maximal-Anschlags (427 + 428). Unterschiedliche Maximalstellungen sind durch Manipulierung der Schaltzeiten für die Ein- und/oder Auschaltung der Hilfsenergie ausgewählt.
• 3. Der Vibrator ist ausgestattet mit zwei unterschiedlichen Anschlägen für zwei unterschiedliche Maximalstellungen mit zwei unterschiedlichen Phasenwinkeln β, welche unterschiedlichen Maximalstellungen einstellbar sind unter Umkehrung der Drehrichtung aller Teil-Unwuchtkörper.

15. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß anstatt zweier Paare von Teil-Unwuchtkörpern 3 oder mehr Paare vorgesehen sind, wobei ein mit 3 Paaren ausgestatteter Vibrator vorzugsweise als Senkrechtvibrator mit übereinander liegenden 3 Paaren ausgebildet ist.

16. Verstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das durch einen hydraulischen Motor realisierte Einschalten eines Verstell-Brems- Drehmomentes oder Einschalten eines Verstell-Beschleunigungs-Drehmomentes bewirkt ist durch die Veränderung des Verdrängervolumens einer hydraulischen Maschine, deren durchfließender Volumenstrom wenigstens zum Teil gleichzeitig auch von dem hydraulischen Motor durchflossen ist.