Übergeordnetes Ziel des Projektes war, die heute noch vorhandenen Schwachstellen pulsierender Arbeitswerkzeugen wie Prozesssicherheit, Standzeit, Wirkungsgrad und Lärm- und Erschütterungsentwicklungen zu beseitigen. Erreicht werden soll dieses Ziel, durch den Aufbau eines überlagerten Regelkreises, der unter Verwendung maßgeblicher Kenngrößen aus dem Arbeitsprozess eine gezielte Einstellung der hydraulisch-mechanischen Aktorik des Arbeitswerkzeuges bewirkt. Am Beispiel von zwei Demonstrationsanwendungen wurde mit Hilfe neu entwickelter Simulationsmodule, geeigneter Sensorik zur Ermittlung von relevanten Prozesskenngrößen und intelligenten Regelkreisstrukturen das Verbesserungspotential aufgezeigt und teils realisiert. Die genannte angestrebte Zielsetzung erfordert eine ganzheitliche Betrachtung des Hydrauliksystems mit pulsierendem Arbeitswerkzeug, einschließlich des Arbeitsprozesses selbst. Neben den hydraulischen Zusammenhängen innerhalb der Wirkkette, wurden die konstruktiven Elemente einer Hydraulikanlage als schwingungsfähige Komponenten berücksichtigt und deren Wechselwirkungen untersucht. In erster Linie wurden hier die maßgeblichen Einflussparameter und deren Zusammenhänge ermittelt, welche die Wirksamkeit der spezifischen pulsierenden Arbeitsfunktion bestimmen. Hierzu wurden die physikalischen Prinzipien identifiziert, die bei dem Erreichen des jeweiligen Aufgabenzieles, wie Brechen von Gestein und Beton mit dem Hydraulikhammer und Verdichten von Straßenbaustoffen mit hydraulisch pulsierenden Pressleisten (Hochverdichtungsbohle), eine entscheidende Rolle spielen. Auf Basis der entwickelten Simulationsmodelle konnte die Wirkung, von technisch möglichen Maßnahmen wie Kombination, Anordnung und Dimensionierung der Hydraulikelemente und die Anwendung von mechatronischen Strukturen (überlagerte Regelkreis), auf das Betriebsverhalten und die Standzeiten von den Demonstratoren untersucht werden. Diese durch Simulation gewonnenen Erkenntnisse über die potentiellen Verbesserungsmaßnahmen wurden experimentell im Versuch verifiziert, um gegebenenfalls die Simulationsmodelle und die Maßnahmen nachzujustieren.

The overarching goal of this project was to dispel remaining weaknesses of vibrating work tools, such as in process reliability, service life, efficiency, as well as the effects of noise and shocks. This goal will be achieved through the build of a control loop that uses relevant parameters of the work process for targeted setting of the hydraulic-mechanical actuating elements of the work tool. The potential for improvement was partially realized using newly developed simulation modules, appropriate sensors for determining relevant process parameters and intelligent control loop construction in two sample applications. The aforementioned goals require consideration of the hydraulic system as a whole, including the vibrating work tool and the work process itself. In addition to the hydraulic connections, the structural elements of the hydraulic system were taken into consideration as oscillating components and their interactions were analyzed. First and most importantly, the relevant parameters and their interaction were ascertained, which defined the efficiency of specific vibrating work functions. Additionally, the physical principles that play decisive roles in achieving individual work processes were identified, such as breaking of stone and concrete with the hydraulic hammer and compaction of street surfaces with the hydraulic pulsating pressure plate. On the basis of developed simulation models, the effect on operating behavior and service times of technically feasible solutions, such as combination, rearrangement and dimensioning of hydraulic element, as well as the use of mechatronic structures (control loop), could be investigated. The insights gained through simulation about the potential for improvement were verified experimentally to adjust simulation models and solution methods as necessary.