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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Bodenoberflächen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Derartig selbstfahrende Baumaschinen zum Bearbeiten von Oberflächen sind beispielsweise aus der
EP 1 408 158 B1 bekannt.
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Die darin beschriebene Straßenfräsmaschine weist einen Maschinenrahmen auf mit einem Antriebsmotor für den Antrieb von Fahreinrichtungen und zum Antrieb von Arbeitseinrichtungen. Die Fahreinrichtungen können aus Rädern oder Kettenlaufwerken bestehen, die über Hubsäulen mit dem Maschinenrahmen verbunden sind.
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Die Antriebseinrichtung treibt als Walzenantrieb insbesondere eine Fräswalze zum Fräsen der Bodenoberflächen vorzugsweise im Gegenlaufbetrieb an. Die Fräswalze ist mit Hilfe einer Kupplung vom Antriebsstrang entkoppelbar. In Fahrtrichtung hinter der Fräswalze befindet sich höhenverstellbar ein Abstreifschild, das über die von der Fräswalze abgefräste oder abzufräsende Oberfläche gleitet. Die Unterkante des Abstreifschildes befindet sich dabei im Fräsbetrieb stets auf der tiefsten Ebene des Schnittkreises der Fräswalze.
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Derartige Baumaschinen arbeiten entsprechend der Breite der Fräswalze streifenförmig. Dies bedeutet, dass nach einer vorgegebenen Strecke der gefrästen Bodenoberfläche die Baumaschine zurück fahren muss, um einen benachbarten Streifen abzufräsen. Dieses Zurückfahren wird als Rangierbetrieb bezeichnet. Im Rangbierbetrieb befindet sich die Arbeitseinrichtung in der sogenannten Rangierposition, im Arbeitsbetrieb entsprechend in der sogenannten Arbeitsposition.
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Relevant ist hierbei, dass im Gegensatz zum Arbeitsbetrieb im Rangierbetrieb die Fräswalze dieselbe Drehrichtung aufweist wie die Fahreinrichtungen. Dies wird als Gleichlaufbetrieb bezeichnet.
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Zur Vermeidung einer unbeabsichtigten Kollision der Werkzeuge der Fräswalze mit der Bodenoberfläche im Gleichlaufbetrieb ist es gemäß dem Stand der Technik erforderlich, dass bei Rückwärtsfahrt die Fräswalze stillsteht, weil bei einem versehentlichen Eingriff der Fräswalze mit der Bodenoberfläche die Baumaschine unkontrolliert und plötzlich beschleunigt werden kann. Da die Umfangsgeschwindigkeit der Fräswalze, insbesondere bei Betriebsdrehzahl, ein Vielfaches, beispielsweise das 3-fache der Fahrgeschwindigkeit beträgt, kann es bei einem plötzlichen Eingriff der Fräswalze zu einer starken und unkontrollierten Beschleunigung der Straßenbaumaschine kommen. Zudem besteht die Gefahr, dass die Fräswalze im Falle eines unbeabsichtigten Eingriffs mit der Bodenoberfläche beschädigt wird.
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Gemäß der obigen
EP 1 408 158 B1 wird daher die Fräswalze, nachdem sie am Ende einer zu bearbeitenden Bodenoberfläche aus dem Frässchnitt nach oben herausgefahren worden ist, vom Antriebsstrang entkoppelt. Jetzt kann die Baumaschine im Rangierbetrieb gefahrlos zum Anfang der zu bearbeitenden Strecke zurück gefahren werden, wobei der Antriebsmotor dort zur erneuten Ankopplung der Fräswalze zunächst auf Leerlaufdrehzahl gedrosselt werden muss. Sowohl das Absenken des hier aus einem Verbrennungsmotor bestehenden Antriebsmotors auf Leerlaufdrehzahl als auch das erneute Beschleunigen auf Betriebsdrehzahl erfordert, anders als bei einem herkömmlichen PKW-Motor, eine erhebliche Wartezeit.
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Vor der Bearbeitung des nächsten Streifens muss der Antriebsmotor dann wieder auf Betriebsdrehzahl gebracht werden. Diese Vorgänge sind sehr zeitraubend und insbesondere bei kurzen zu bearbeitenden Wegstrecken für den Fahrzeugführer sehr lästig. Zudem bedeuten die ständigen Schaltvorgänge der Kupplung und die damit verbundenen häufigen Lastwechsel des Motors einen erhöhten Verschleiß für die Kupplung, den Motor und für alle am Antriebsstrang beteiligten Komponenten.
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Eine dahingehend weiterentwickelte selbstfahrende Baumaschine und ein Verfahren zum Bearbeiten von Bodenoberflächen ist aus der
DE 10 2006 024 123 A1 bekannt.
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Die darin beschriebene Straßenfräsmaschine sieht vor, dass die Fräswalze durch ein Verschwenken oder Anheben über Hubsäulen der Fahreinrichtungen aus dem Frässchnitt genommen werden kann. Durch eine Überwachungseinrichtung wird der Abstand der angehobenen Fräswalze zur Bodenfläche überwacht. Wenn diese Überwachungseinrichtung eine Unterschreitung eines vorgegebenen Abstandes detektiert, wird entweder die zu diesem Zeitpunkt weiterrotierende, angehobene Fräswalze vom Antriebsmotor oder die Fahreinrichtungen vom Antriebsmotor entkoppelt, der Maschinenrahmen angehoben oder ein Alarmsignal erzeugt. Wenn die Fräswalze also tatsächlich Bodenkontakt haben sollte, muss lediglich die aktuelle Rotationsenergie vernichtet werden. Dabei reicht die Masse der Baumaschine aus, um einen Sprung der Baumaschine in Fahrtrichtung zu verhindern.
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Bei einer derartigen Baumaschine kann die Fräswalze permanent und insbesondere auch im gleichlaufenden Rangierbetrieb mit dem Antriebsmotor gekoppelt bleiben; der Zeitverlust beim Umsetzen der Maschine durch das Drosseln und Beschleunigen des Antriebsmotors ist deutlich reduziert.
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Eine derartige Überwachungseinrichtung bietet jedoch hinsichtlich der Detektion des Abstandes der rotierenden, angehobenen Fräswalze mit der Bodenoberfläche keine Garantie für eine zuverlässige und einwandfreie Überwachung. So besteht beispielsweise bei Fehlerstellen in der Bodenoberfläche oder plötzlich ansteigenden bzw. abfallenden Bodenoberflächen die Gefahr, dass eine sichere Reaktion der Überwachungseinrichtung ausbleibt oder erst verspätet eintritt. Dies kann verheerende Folgen haben, da dann evtl. die rotierende Fräswalze in die Bodenoberfläche eingreift und die Baumaschine plötzlich und unkontrolliert beschleunigt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Bodenoberflächen anzubieten, mit der die Bearbeitung von Bodenoberflächen zuverlässig rationalisiert und insbesondere der Wechsel zwischen dem Arbeitsbetrieb und dem Rangierbetrieb verlässlich verkürzt bzw. entsprechende Wartezeiten reduziert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.
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Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Bodenoberflächen mit einer Fahreinrichtung, einer Arbeitseinrichtung und insbesondere einer Fräseinrichtung zum Fräsen der Bodenoberfläche, und einer Antriebseinrichtung zum Antrieb der Fahreinrichtung und der Arbeitseinrichtung, die in eine Arbeitsposition, in der sie mit der Bodenoberfläche in Wirkeingriff steht, und in eine Rangierposition, in der sie mit der Bodenoberfläche außer Wirkeingriff steht, verlagerbar ist, gelöst, wobei eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist, die die Rangierposition und/oder wenigstens einen Arbeitsparameter der Arbeitseinrichtung, nämlich deren Energieverbrauch, Arbeitsgeschwindigkeit, Drehzahl oder deren Neigung, und/oder wenigstens einen Lastparameter der Fahreinrichtung detektiert, und eine Steuereinrichtung, die in der Rangierposition und/oder bei einer Detektion einer Abweichung des wenigstens einen detektierten Arbeitsparameters oder Lastparameters von einem Parametersollwert den Kraftschluss zwischen der Antriebseinrichtung und der Arbeitseinrichtung und/oder die durch die Antriebseinrichtung auf die Arbeitseinrichtung übertragene Antriebsenergie reduziert.
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Vorzugsweise umfasst dabei die Arbeitseinrichtung wenigstens eine Fräseinrichtung zum Fräsen der Bodenoberfläche, wobei unter Fräseinrichtung jegliche Werkzeuge und Einrichtungen zum Bearbeiten der Bodenoberfläche verstanden werden, wie Schleif-, Walz-, Fräs- oder Planierwerkzeuge. Die Drehrichtung der Fahreinrichtung ist vorzugsweise zudem im Rangierbetrieb gleichläufig und im Arbeitsbetrieb gegenläufig zur Drehrichtung der Fräseinrichtung.
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Grundsätzlich ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, die Antriebseinrichtung als einen oder eine Mehrzahl an Antrieben auszubilden. So können die Arbeitseinrichtungen und die Fahreinrichtungen entweder von einem gemeinsamen Antrieb oder aber auch von eigenen Antrieben angetrieben werden. Hierauf wird im Folgenden noch im Detail eingegangen.
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Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass u. a. durch die Verwendung obiger insbesondere Arbeitsparameter spezifischer Sensoren die Arbeitseinrichtung permanent, also im Arbeitsbetrieb wie im Rangierbetrieb, mit der Antriebseinrichtung gekoppelt bleiben kann.
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Die Steuereinrichtung ist insbesondere dafür ausgebildet, dass sie u. a. den Kraftschluss, der zwischen der Antriebseinrichtung und der Arbeitseinrichtung wirkt, überwacht und diesen reduziert, wenn ein Rangierbetrieb und/oder eine Abweichung von einem detektierten Parameter von einem vorgegebenen Parameter festgestellt wird. Diese detektierten Parameter sind Arbeitsparameter der Arbeitseinrichtung bzw. der gesamten Vorrichtung, nämlich deren Energieverbrauch, Arbeitsgeschwindigkeit, Drehzahl oder Neigung, und/oder Lastparameter der Fahreinrichtung bzw. Vorrichtung, wie beispielsweise das auf die Fahreinrichtung einwirkende Gewicht oder eine Beschleunigung.
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So ist es beispielsweise möglich, bei der Detektion des Rangierbetriebes über die Steuereinrichtung die auf die Antriebseinrichtung übertragene Antriebsenergie so zu reduzieren, dass bei einem Störfall, also beispielsweise dem ungewollten Kontakt der Antriebseinrichtung mit der Bodenoberfläche, lediglich eine reduzierte Antriebsenergie von der Maschine abgebremst werden muss. Die Arbeitseinrichtung befindet sich also in diesem Zustand zwar immer noch in einer (reduzierten) Arbeitsgeschwindigkeit, in der nach dem Rangieren der Arbeitsbetrieb schnell wieder aufgenommen werden kann, diese Geschwindigkeit reicht jedoch nicht mehr aus, die Maschine bei plötzlichem ungewollten Eingriff unkontrolliert zu beschleunigen.
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Auch kann durch eine gezielte Ansteuerung des Kraftschlusses zwischen der Antriebseinrichtung und der Arbeitseinrichtung eine unbeabsichtigte Einwirkung der Antriebseinrichtung auf die Vorrichtung, beispielsweise bei einem ungewollten Kontakt der Arbeitseinrichtung mit der Bodenoberfläche im Rangierbetrieb, verhindert und somit insbesondere die Sicherheit beim Bearbeiten von Bodenoberflächen mit solch einer Vorrichtung verbessert werden. So kann der Kraftschluss so reduziert werden, dass zwar die Antriebseinrichtung in der Rangierposition weiter mit einer bestimmten, vorzugsweise der Arbeitsgeschwindigkeit angetrieben wird, bei Kontakt mit der Bodenoberfläche jedoch eine Kraftschlussschwelle überschritten und so keine weitere Antriebsenergie übertragen wird, die die Vorrichtung unkontrolliert antreiben würde.
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Im Gegensatz zur Detektion des Abstandes zwischen der Arbeitseinrichtung und der Bodenoberfläche und der Reaktion auf die Detektion einer Unterschreitung dieses Abstandes bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine sehr viel genauere und sicherere Möglichkeit zur Überprüfung, ob ein störungsfreier Rangierbetrieb vorliegt oder nicht. Gerade die Detektion der auf die Vorrichtung und insbesondere auf die Arbeitseinrichtung wirkenden Arbeitsparameter ist hier einer der wesentlichen Punkte. Durch die Verwendung entsprechender Sensoren lässt sich so beispielsweise die Drehzahl der Arbeitseinrichtung detektieren. Da sich bei plötzlichem Eingriff der Arbeitseinrichtung mit der Bodenoberfläche oder aber auch einem anderen störenden Gegenstand die Drehzahl plötzlich ändert, lässt sich so direkt und effektiv auf einen Störfall schließen. Identisches gilt für eine Überwachung der benötigten Abtriebsenergie, deren Verbrauch ebenfalls beim Vorliegen eines obigen Störfalles sprunghaft ansteigen wird. Gleiches gilt bei einer Neigungsänderung der Arbeitseinrichtung oder der Vorrichtung an sich.
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Zur Einleitung des Rangierbetriebes entfallen ein langwieriges Deaktivieren des Antriebsstranges der Arbeitseinrichtung sowie das wiederum langwierige Reaktivieren des anschließenden Arbeitsbetriebes. Dies ermöglicht dem Bediener eine effizientere Abwicklung der zu erledigenden Vorgänge und insbesondere beim Umsetzen der Vorrichtung.
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Vorzugsweise stehen, wie zuvor beschreiben, die Arbeitseinrichtung und insbesondere die Fräseinrichtung der Vorrichtung über eine Kupplungseinrichtung mit der Antriebseinrichtung in Wirkverbindung. Die Steuereinrichtung steuert dabei den Kraftschluss und/oder den Kupplungsschlupf dieser Kupplungseinrichtung. Auf diese Weise wird insbesondere im Rangierbetrieb die Arbeitseinrichtung weiter angetrieben, durch den reduzierten Kraftschluss jedoch sichergestellt, dass bei ungewolltem Kontakt der Arbeitseinrichtung mit der Bodenoberfläche keine Beschleunigung über deren Antrieb in die Vorrichtung eingeleitet wird.
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Dazu sind der Kraftschluss und insbesondere der Kupplungsschlupf der Kupplungseinrichtung derart einstellbar, dass im Rangierbetrieb im Wesentlichen kein Kupplungsschlupf und im Arbeitsbetrieb Kupplungsschlupf resultiert. Dies lässt sich vorzugsweise für jede Vorrichtung, für jede Antriebseinrichtung und für weitere Umgebungsparameter, beispielsweise die Arbeitsgeschwindigkeit, die Art der zu bearbeitenden Bodenoberfläche etc. individuell einstellen.
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Weiterhin zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass die Sensoreinrichtung der Vorrichtung vorzugsweise wenigstens einen Lastsensor aufweist, der mit der Fahreinrichtung in Wirkverbindung steht. Dieser detektiert die auf die Fahreinrichtung wirkenden Lastparameter, wie Gewichtslasten, Beschleunigungslasten und/oder deren Änderungen. Demgemäß kann eine unerwartete, nicht vom Bediener eingeleitete, Kraftänderung oder Entlastung, verursacht durch einen ungewollten Eingriff der Antriebseinrichtung in die Bodenoberfläche oder einen anderen Störkörper, erkannt werden. In Reaktion darauf lässt sich schnell und effektiv der Kraftschluss zwischen Antriebseinrichtung und Arbeitseinrichtung und/oder die auf die Antriebseinrichtung übertragene Antriebsenergie reduzieren oder eine entsprechende Sicherungsmaßnahme getroffen werden.
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Vorzugsweise umfasst die Sensoreinrichtung der Vorrichtung wenigstens einen Neigungssensor, der eine Neigung und/oder eine Neigungsänderung der Vorrichtung detektiert. Ungeplanter Eingriff der Antriebseinrichtung oder eine ähnliche Störung, die zwangsläufig zu einer insbesondere abrupten Neigungsänderung der Vorrichtung führen, können so schnell und zuverlässig detektiert werden.
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Die Sensoreinrichtung umfasst vorzugsweise wenigstens einen Arbeitslastsensor, der den Energieverbrauch und/oder die Arbeitsgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl der Arbeitseinrichtung und/oder deren Änderungen detektiert. Auf diese Weise können ebenfalls und insbesondere im Rangierbetrieb, bei Abweichung eines dieser Parameter von einem Parametersollwert der Kraftschluss bzw. die Antriebsenergie zwischen Antriebseinrichtung und Arbeitseinrichtung reduziert oder entsprechende Sicherungsmaßnahmen getroffen werden.
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Vorzugsweise steht dieser Arbeitslastsensor mit der Kupplungseinrichtung in Wirkverbindung. Demgemäß können die Antriebskraft, die Antriebsgeschwindigkeit, der Kupplungsschlupf und/oder deren Änderungen der Kupplungseinrichtung detektiert und bei Abweichung eines dieser Parameter von einem Parametersollwert eine der obigen „Sicherungsmaßnahmen” getroffen werden.
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Ein weiterer Vorteil der oben bereits beschriebenen Sensoren und Überwachungseinrichtung ist die Möglichkeit, die Maschine auch insbesondere im normalen Arbeitsbetrieb auf ihre Funktionsfähigkeit zu überwachen. Störungen im Betrieb, die beispielsweise auf defekte Kupplungselemente, verschlissene Werkzeuge etc. schließen lassen, sind so mit ein und denselben Sensoren sicher und kostengünstig zu detektieren.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Antriebseinrichtung vorzugsweise eine Hilfsantriebseinrichtung und eine Hauptantriebseinrichtung auf. Im Rangierbetrieb ist die Arbeitseinrichtung mit der Hilfsantriebsantriebseinrichtung und im Arbeitsbetrieb mit der Hauptantriebseinrichtung oder mit beiden dieser Antriebseinrichtungen verbunden bzw. verbindbar. Hierbei stellt die Hilfsantriebseinrichtung weniger Arbeitsenergie zur Verfügung als die Hauptantriebseinrichtung. Somit wird gewährleistet, dass die Arbeitseinrichtung der Baumaschine nach dem Rangierbetrieb wieder schnell auf ihre Arbeitsgeschwindigkeit beschleunigt bzw. in Arbeitsmodus versetzt werden kann, wobei durch den Antrieb der Hilfsantriebseinrichtung ein Arbeitsbetrieb nicht möglich ist; die Sicherheitsfunktion bleibt so zuverlässig bestehen. Hier sei angemerkt, dass eine solche Ausführungsform mit Hilfsantriebseinrichtung und Hauptantriebseinrichtung auch bei herkömmlichen Vorrichtungen zur Bearbeitung von Bodenoberflächen anwendbar ist. Sie bietet grundsätzlich die Möglichkeit, eine Vorrichtung schnell zwischen einem Rangier- und einem Arbeitsbetrieb umzusetzen.
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Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung derart ausgebildet, dass insbesondere im Rangierbetrieb durch die Hilfsantriebseinrichtung eine Synchronisation der Arbeitsgeschwindigkeit der Arbeitseinrichtung, insbesondere deren Rotationsgeschwindigkeit, mit der Antriebsgeschwindigkeit der Hauptantriebseinrichtung möglich ist. Ein „Umkuppeln” zwischen der Hauptantriebseinrichtung und der Hilfsantriebseinrichtung und insbesondere ein Reaktivieren der Verbindung zwischen Hauptantriebseinrichtung und Arbeitseinrichtung kann so schnell gewährleistet werden und verkürzt die Bearbeitungszeit der Bodenoberfläche und insbesondere die nötige Umsetzzeit.
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Vorzugsweise sind die Antriebseinrichtung und insbesondere die Hilfsantriebseinrichtung so ausgebildet, dass bei einer Entkoppelung der Hauptantriebseinrichtung mit der Arbeitseinrichtung bzw. im Rangierbetrieb die Arbeitseinrichtung durch die Hilfskrafteinrichtung insbesondere auf die Arbeitsgeschwindigkeit der Hauptantriebseinrichtung beschleunigbar ist. Auf diese Weise ist es möglich insbesondere kurz vor dem Umsetzen der Maschine vom Rangierbetrieb zurück in den Arbeitsbetrieb die Arbeitseinrichtung wieder auf die Geschwindigkeit der Hauptantriebseinrichtung zu beschleunigen, so dass ein Umkuppeln und die erneute Aufnahme des Arbeitsbetriebes einfach und ohne Pausen möglich ist.
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Die Hilfsantriebseinrichtung umfasst vorzugsweise einen Elektro- oder Hydraulikantrieb, so dass hier ein schnelles Ansprechverhalten garantiert ist. Vorzugsweise erfolgt die „Ladung” der Hilfsantriebseinrichtung durch die Hauptantriebseinrichtung und insbesondere in dem Arbeitsbetrieb, in dem die Hauptantriebseinrichtung entlastet ist, also beispielsweise im Rangierbetrieb.
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Die Kupplungseinrichtung umfasst vorzugsweise einen Riementrieb. Vorzugsweise ist dessen Riemenspannung durch die Steuereinrichtung, insbesondere über einen Riemenspanner, zur Steuerung des Kraftschlusses und/oder des Kupplungsschlupfes veränderbar. Der Riementrieb weist vorzugsweise einen hydraulischen oder dergleichen veränderbaren Riemenspanner auf. Auf diese Weise können folglich leicht obige Sicherungsmaßnahmen während des Rangierbetriebes sichergestellt werden.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die in Bezugnahme auf die Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
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1 eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Bodenoberflächen im Arbeitsbetrieb,
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung und insbesondere deren Antriebsschema, und
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3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung und insbesondere deren Kupplungsschema.
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In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet, wobei bisweilen Hochindizes ihre Anwendung finden.
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Die in 1 gezeigte Vorrichtung bzw. Baumaschine 1 zum Bearbeiten von Bodenoberflächen weist einen Maschinenrahmen 3 und eine Antriebseinrichtung 6 auf. Die Antriebseinrichtung 6 dient dem Antrieb von Fahreinrichtungen 2 und einer Arbeitseinrichtung, hier einer Fräseinrichtung 4. Die Fahreinrichtungen 2 bestehen in diesem Ausführungsbeispiel aus Rädern. Die Fräseinrichtung 4 ist über eine Kupplungseinrichtung (nicht dargestellt) von der Antriebseinrichtung 6 entkoppelbar und durch Hubeinrichtungen 5 am Maschinenrahmen 3 in eine angehobene Position bringbar (nicht dargestellt).
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Die hier dargestellte abgesenkte Position entspricht der Arbeitsposition bzw. dem Arbeitsbetrieb, in dem die dargestellte Bodenoberfläche 13 abgefräst wird. Wie eingezeichnet läuft im Arbeitsbetrieb die Drehrichtung der Arbeitseinrichtung 4 entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Vorrichtung 1 bzw. der Drehrichtung der Räder 2. In der angehobenen Position bzw. Rangierposition (nicht dargestellt) steht die Arbeitseinrichtung 4 nicht mehr im Eingriff mit der zu fräsenden Bodenoberfläche 13. In dieser Position wird dann die Vorrichtung „rückwärts” an den Anfangspunkt einer neuen Fräsbahn gefahren. Während dieses Umsetzens befinden sich die Drehbewegung der Arbeitseinrichtung 4 und die Bewegungsrichtung der Vorrichtung 1 im Gleichlauf. Kommt es hier zu einem unkontrollierten Eingriff der Arbeitseinrichtung 4 mit der Bodenoberfläche 13 oder einem anderen Störkörper, wird die Vorrichtung 1 abrupt und unkontrolliert beschleunigt. Diesen „Störungsfall” gilt es zu vermeiden.
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Möglich ist dies insbesondere durch eine Reduktion der auf die Arbeitseinrichtung 4 im Rangierbetrieb übertragenen Antriebsenergie. Hierzu werden über entsprechende Sensoren Arbeitsparameter und Lastparameter der Vorrichtung 1 detektiert, die detektierten Parameter mit vorliegenden Sollparametern abgeglichen und über eine geeignete Steuerungseinrichtung entsprechende Sicherungsmaßnahmen eingeleitet, die den obigen skizzierten „Störungsfall” entschärft. Zur Detektion einer Abweichung wenigstens eines Arbeitsparameters oder eines Lastparameters vom Parametersollwert ist hier eine Sensoreinrichtung mit unterschiedlichen Sensoren vorgesehen, wobei grundsätzlich die Vorrichtung 1 mit einzelnen dieser Sensoren oder einer Kombination derselben versehen werden kann. So verfügt die Vorrichtung 1 nach 1 über wenigstens einen Lastsensor 8, wenigstens einen Arbeitslastsensor 10 und wenigstens einen Neigungssensor 12, deren Funktion im Folgenden noch erläutert wird.
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Der Lastsensor 8 detektiert die auf die Fahreinrichtung 2 wirkenden Lastparameter, wie Gewichtslasten, Beschleunigungslasten oder deren Änderungen, um eine unerwartete, nicht vom Bediener eingeleitete, Kraftänderung oder Entlastung zu registrieren. Wenn beispielsweise im Rangierbetrieb die Arbeitseinrichtung 4 in plötzlichen Eingriff mit der Bodenoberfläche 13 tritt, weil beispielsweise die Räder 2 der Vorrichtung 1 eine Mulde durchfahren, würde dieser Eingriff die Vorrichtung 1 anheben, was zu einer kurzzeitigen Entlastung der Hubeinrichtungen 5 und zu einer entsprechenden Detektion an den Lastsensoren 8 führen würde. Ein so detektierter „Störfall” im Rangierbetrieb führt zu einer direkten Reaktion am Antriebssystem 6 der Arbeitseinrichtung 4, wobei hier der Kraftschluss zwischen der Antriebseinrichtung 6 und der Arbeitseinrichtung 4 und/oder die von der Antriebseinrichtung 6 an die Arbeitseinrichtung 4 übertragene bzw. zur Verfügung gestellte Energie reduziert werden.
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Ähnliches gilt für den Neigungssensor, der eine Neigungsänderung der Vorrichtung, verursacht durch ähnliche Ereignisse detektiert, wobei auch hier dann über ein entsprechendes Steuersignal der Kraftschluss zwischen der Antriebseinrichtung 6 und der Arbeitseinrichtung 4 und/oder die von der Antriebseinrichtung 6 an die Arbeitseinrichtung 4 übertragene bzw. zur Verfügung gestellte Energie reduziert werden.
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Der Arbeitslastsensor 10 detektiert dagegen den Energieverbrauch, die Arbeitsgeschwindigkeit und/oder die Drehzahl der Arbeitseinrichtung bzw. hier der vorgesehenen Fräseinrichtung 4 oder deren Änderungen. Sobald ein insbesondere abrupter Anstieg bzw. Niedergang detektiert wird, wird ein entsprechendes Steuerungssignal generiert und der Kraftschluss zwischen der Antriebseinrichtung 6 und der Fräseinrichtung 4 und/oder aber die von der Antriebseinrichtung 6 an die Arbeitseinrichtung 4 übertragene bzw. zur Verfügung gestellte Energie reduziert.
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In 2 ist schematisch eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung 1 und insbesondere deren Antriebsschema dargestellt. Um hier die Umsetzzeit der Vorrichtung 1 beim Wechsel zwischen Rangier- und Arbeitsbetrieb zu reduzieren, wird auch hier unter gleichzeitiger Überwachung durch Sensoren 8, 10 die Antriebseinrichtung 6 nicht von der Arbeitseinrichtung 4 entkoppelt. Um im Rangierbetrieb die Gefahr einer unkontrollierten Beschleunigung der Vorrichtung 1 bei einem ungeplanten Eingriff der Arbeitseinrichtung 4 mit der Bodenoberfläche zu reduzieren, verfügt die Antriebseinrichtung 6 über eine Hauptantriebseinrichtung 15 und eine Hilfsantriebseinrichtung 18. Beide Einrichtungen 15, 18 sind über eigenständige Kupplungseinrichtungen 16 bzw. 19 der Arbeitseinrichtung 4 zu- oder abschaltbar, wobei hier die Ansteuerung der Kupplungseinrichtungen 16, 19 in Abhängigkeit des vorliegenden Betriebes, nämlich des Arbeits- oder Rangierbetriebes, erfolgt.
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Im Rangierbetrieb wird die Arbeitseinrichtung 4 über die Kupplungseinrichtung 19 mit der Hilfsantriebseinrichtung 18 gekoppelt, während im Arbeitsbetrieb mittels der Kupplungseinrichtung 16 eine Verbindung mit der Hauptantriebseinrichtung 15 hergestellt wird. Die Hilfsantriebseinrichtung 18 stellt dabei der Arbeitseinrichtung 4 im gekoppelten Zustand weniger Arbeitsenergie zur Verfügung als die Hauptantriebseinrichtung 15. Somit wird gewährleistet, dass die Arbeitseinrichtung 4 der Vorrichtung im Rangierbetrieb auf einer insbesondere kontinuierlichen Drehzahl gehalten wird, so dass beim Beginn eines neuen Arbeitsbetriebes sehr schnell wieder der Betriebszustand erreichbar ist. Um zu verhindern, dass es im Rangierbetrieb zu einer unkontrollierten Beschleunigung oder einer Beschädigung der Vorrichtung 1 kommt, wird die von der Hilfsantreibseinrichtung 18 zur Verfügung gestellte Antriebsenergie so eingestellt, dass zwar der „Lehrlaufbetrieb” der Arbeitseinrichtung 4 gesichert, jedoch kein Arbeitsbetrieb möglich ist. Bei einer ähnlichen Ausführungsform ist es aber auch möglich, im Rangierbetrieb die Drehzahl der Abreitseinrichtung 4 abzusenken oder gar auf Null zu reduzieren und erst kurz vor dem erneuten Umkuppeln in den Arbeitsbetrieb wieder insbesondere auf die Arbeitsgeschwindigkeit oder eine dergleichen Geschwindigkeit zu beschleunigen, in der ein Umkuppeln auf die Hauptantriebseinrichtung 15 möglich ist. Insofern ist also durch die Hilfsantriebseinrichtung 18 insbesondere im Rangierbetrieb eine Synchronisation der Arbeitsgeschwindigkeit der Arbeitseinrichtung 4 mit der Antriebsgeschwindigkeit der Hauptantriebseinrichtung 15 möglich.
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Die hier zusätzlich eingezeichneten Sensoren 10 und 8 sind ebenfalls Last- und Arbeitslastsensoren; sie dienen u. a. der Überwachung des Betriebes der Antriebseinrichtungen, insbesondere um die Drehzahlen der Hilfsantriebseinrichtung 18, der Hauptantriebseinrichtung 15 und der Arbeitseinrichtung 4 zu detektieren und zu synchronisieren. Zudem ist es möglich über diese Sensoren Rückschlüsse auf den Zustand der Antriebseinrichtung 6 inkl. der Kupplungseinrichtungen 16, 19 zu ziehen.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung 1 und insbesondere deren Kupplungsschema.
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Zur verbesserten Detektion einer Störung kann die Leistungsfähigkeit der Kupplungseinrichtung 16 zur Trennung der Verbindung 17 (hier schematisch dargestellt) zwischen der Antriebseinrichtung 6 und der Fräseinrichtung bzw. Arbeitseinrichtung 4 variiert werden. Bei der hier dargestellten hydraulisch betätigten Kupplung 16 erfolgt dies über eine Begrenzung des übertragbaren Drehmoments bzw. der übertragbaren Antriebsleistung durch eine Änderung des Kupplungsdrucks, dargestellt im Schema 9. Dieser Druck ist individuell auf die Baumaschine mittels einer Stelleinrichtung 11 einstellbar. Idealerweise wird die übertragbare Leistung der hydraulisch betätigten Kupplung 16 auf ein Niveau eingestellt, dass diese gerade nicht schlupft und somit keinen erhöhten Verschleiß der Kupplung 16 bewirkt. Das hier dargestellte Schema zeigt also eine Vorrichtung 1, bei der mittels einer Steuereinrichtung der Kraftschluss bzw. der Kupplungsschlupf der Kupplungseinrichtung 16 einstellbar ist. Auf diese Weise kann im Rangierbetrieb die Arbeitseinrichtung 4 weiter angetrieben werden, wobei durch den reduzierten Kraftschluss jedoch sichergestellt ist, dass bei ungewolltem Kontakt der Arbeitseinrichtung 4 mit der Bodenoberfläche 13 keine Beschleunigung über deren Antriebseinrichtung 6 in die Vorrichtung 1 eingeleitet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1408158 B1 [0002, 0008]
- DE 102006024123 A1 [0010]
