DE3827617A1 - Sensorgesteuerte nachfuehreinrichtung - Google Patents
Sensorgesteuerte nachfuehreinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine sensorgesteuerte Nachführeinrich
tung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein sensorgesteuertes Nivelliergerät ist beispielsweise aus
der EP-A2 02 69 026 bekannt geworden. Dieses sensorgesteu
erte Nivelliergerät umfaßt einen Lagedetektor und/oder einen
Lasersensor. Über das sensorgesteuerte Nivelliergerät kann
eine gewünschte Relativlage selbständig exakt regelnd
eingestellt und gehalten werden.
Dazu ist einmal bei dem Lagedetektor ein Schwimmer vorge
sehen, der in einem Mittenbereich abgestützt und gelagert
ist. Der Lasersensor umfaßt eine Nullpunkterkennung mit
nachgeordneter Auswertelektronik für zumindest einen Stell
antrieb. Über eine Steuereinheit kann der Stellantrieb entge
gen einer Relativlagenveränderung des Lasersensors gegen
über einer durch einen Lasergenerator festgelegten Referenz
ebene im Sinne eines Nachführens des Lasersensors auf die
Referenzebene zu gegengesteuert werden.
Auch insoweit wird auf den Offenbarungsgehalt der vor
stehend genannten EP-A2 02 69 026 in vollem Umfange Bezug
genommen und zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht.
Das vorbekannte sensorgesteuerte Nivelliergerät kann bei
spielsweise bei Bodenbearbeitungsmaschinen, wie Baustellen
fahrzeuge, Raupen, Bodenhobel etc. verwandt werden, mit
denen großflächig in einer bestimmten Horizontalen oder in
einer gewünschten Hangneigung eine Bodenfläche eingeebnet
werden soll.
Ein möglicher Anwendungsfall hierfür ist in der DE-C1 37 04
697 beschrieben, die einen Deckenfertiger zeigt, an welchem
an den einzelnen Auslegerarmen jeweils ein mit dem Boden
bearbeitungsgerät in der Höhe justierbarer, mitverfahrbarer
Lasersensor vorgesehen ist, durch welchen die Höhenlage des
eigentlichen Bodenbearbeitungsgerätes exakt und automatisch
nachführbar eingestellt und gehalten wird.
Obgleich sich diese sensorgesteuerte Nachführeinrichtung vom
Grundsatz her sehr bewährt hat, ist es Aufgabe der vorlie
genden Erfindung, einen vom technischen Aufwand und von
der Kostenseite her noch günstigere sensorgesteuerte Nach
führeinrichtung zu schaffen, die in besonders vorteilhafter
Weise vor allem auch im städtischen Gebiet bei dichter Be
bauung und bei um Häuserkomplexe herumführenden Boden
arbeiten problemlos und möglichst kontinuierlich eingesetzt
werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den im kenn
zeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen sensorgesteuerten Nachführeinrich
tung wird abweichend zum vorbekannten Stand der Technik
nicht mit einem Lasergenerator eine Referenzebene festgelegt,
die dann über einen Lasersensor abgetastet und hierüber das
Bearbeitungsgerät des Baustellenfahrzeuges automatisch nach
geführt wird, sondern es wird eine schienenähnliche Referenz
ebenen-Abtastung vorgenommen. Als derartige Referenzebene
können beispielsweise vorab verlegte Bord- bzw. Randsteine
dienen. Häufig gerade im städtischen Bereich werden beim
Neuanlagen von Straßen zunächst die Rand- und Bordsteine
verlegt, um danach die Bodenbearbeitung vorzunehmen, die
nach der Bodenbearbeitung und -verfestigung in der Regel
mit dem Teeren abgeschlossen wird. Durch die Randsteine
wird dabei die Höhe für die Bodenbearbeitung festgelegt.
Mit der erfindungsgemäßen sensorgesteuerten Nachführeinrich
tung kann das Bearbeitungsgerät beispielsweise einer Raupe,
eines Baggers etc. selbsttätig in einer vorbestimmten Höhe
gehalten werden, so daß von dem Fahrer und Führer des
Baustellenfahrzeuges ohne weitere aufwendige Kontrollarbei
ten automatisch ein vorbestimmtes Niveau eingehalten werden
kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann dabei
das jeweils zum Einsatz gelangende Bearbeitungsgerät auch
winkelig eingestellt werden. Dies bietet Vorteile beispielsweise
auch bei der Straßenfertigung, wo häufig das Straßenniveau von
der Mitte her zum Seitenrand hin leicht abfallen soll. Auch
hier ist eine automatische Nachführung des Bearbeitungsge
rätes auf einem voreinstellbaren Winkelwert sichergestellt.
Grundsätzlich wird die sensorgesteuerte Nachführeinrich
tung am Bearbeitungsgerät selbst angebracht. Möglich ist
aber auch eine Anbringung an dem Baustellenfahrzeug selbst,
wobei dann die abgetasteten Distanzänderungen zu der schie
nenähnlichen Referenzebene, beispielsweise zum Randstein, in
eine entsprechende Nachführung der Stellglieder für das Be
arbeitungsgerät umgesetzt werden muß.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung
ergeben sich nachfolgend aus den anhand von Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im einzel
nen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht auf eine Planier
raupe mit der erfindungsgemäßen sensorgesteuer
ten Nachführeinrichtung;
Fig. 2 eine auszugsweise Draufsicht auf die sensorge
steuerte Nivelliereinrichtung;
Fig. 3 eine schematische Frontansicht auf die Planier
raupe mit der sensorgesteuerten Nachführeinrich
tung;
Fig. 4 eine alternative Ausführungsform eines Abtast-
Sensors.
Zunächst wird auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen,
in denen in schematischer Darstellung eine Raupe mit einem
vorderen Bearbeitungsgerät 1 in Form eines Planierschildes
gezeigt ist. Das Planierschild ist über seitliche Stellglieder 3
in Form von Hydraulikzylindern in der Höhe verstellbar.
Durch unterschiedliches Ein- und Ausfahren der beiden seit
lichen Stellglieder 4 kann das vordere Planierschild 1 auch
leicht winkelig zur Planierraupe selbst eingestellt werden.
Über einen Querausleger 5 ist seitlich am Bearbeitungsgerät
1 mit diesem fest verbunden und mitführbar ein Abtast-Sensor
7 vorgesehen. Dieser Abtast-Sensor 7 kann in technischer
Hinsicht als Lage- bzw. Abstandssensor konzipiert sein, der
mit geeigneten technischen Mitteln den Abstand zu einer
schienenähnlichen Referenzebene R erkennen und in entspre
chende Steuersignale umsetzen kann. Als ein derartiger Ab
tast-Sensor 7 kann beispielsweise ein Ultraschallgeber die
nen. Es können aber auch andere Abtastsysteme beispielsweise
unter Verwendung eines Laserstrahls, andere optische Abtast
systeme etc. verwandt werden.
Für die Bodenbearbeitung wird das Bearbeitungsgerät 1
auf eine bestimmte Höhe eingestellt. Mit anderen Worten hat
in dieser Stellung der Abtast-Sensor 7 einen vorbestimmten
Abstand zur schienenähnlichen Referenzebene R, die beispiels
weise in Fig. 1 durch die Randsteine 9 gegeben und darge
stellt wird.
Während des Bearbeitungsvorganges kann nun die Planier
raupe in Bodenvertiefungen einsinken oder über Bodenerhe
bungen leicht ansteigen, wodurch auch das vordere Planier
schild abgesenkt oder angehoben wird. Aber auch allein
beim Absenken und Anheben des Planierschildes bei unver
änderter relativer Höhenlage der Planierraupe selbst würde
der Abtast-Sensor 7 ebenfalls abgesenkt oder angehoben wer
den, wodurch der hierüber abgetastete Abstand zur schienen
ähnlichen Referenzebene R in Form der Randsteine 9 ver
stellt würde. Über die dem Sensor nachgeordnete Auswert
elektronik werden dann der zumindest eine, im gezeigten
Ausführungsbeispiel die beiden seitlichen Stellglieder 3 des
vorderen Bearbeitungsgerätes 1 so angesteuert, daß das Be
arbeitungsgerät der Ausweichbewegung des Planierschildes
gegengesteuert wird, und zwar so, daß der aus der Referenz
ebene verstellte Abtast-Sensor 7 wieder auf den vorbestimm
ten Abstand gegenüber dem Randstein rückgeführt wird. Da
durch wird durch den Abtast-Sensor eine ständige automatische
Nachführung des Bearbeitungsgerätes 1 auf eine vorbestimmte
Höhenlage bezüglich des Randsteines 9 gewährleistet.
Anstelle der Randsteine 9 kann natürlich jede beliebige an
dere Referenzebene R genauso dienen, beispielsweise auch
ein vorbehandelter bzw. vorgeglätteter seitlicher Bodenab
schnitt.
Ferner kann - wie in den Figuren ebenfalls dargestellt ist -
noch eine Winkelausrichteinrichtung 11 auf dem Baufahrzeug
montiert sein. Diese Winkelausrichteinrichtung 11 kann einen
lediglich um eine Achse oder um zwei senkrecht zueinander
stehende Achsen verschwenkbaren Schwimmer umfassen, durch
den eine ständige Horizontallage automatisch eingehalten
oder eine voreinstellbare Winkelllage zumindest um eine
Achse beispielsweise quer zur Längsachse des Fahrzeuges
reproduziert wird. Insoweit wird auf den Offenbarungsgehalt
der bereits erwähnten EP-A2 02 69 026 in vollem Umfange
verwiesen, der zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Durch die in den Figuren dargestellte Winkelausrichteinrich
tung 11 kann beispielsweise bei auch schief stehendem Fahr
zeug, also bei gegenüber der Horizontalen beispielsweise ge
neigt stehendem Raupenfahrzeug, zwei quer zur Fahrtrichtung
seitlich wegstehende Querstreben 13 automatisch immer in
horizontaler Ausrichtung gehalten werden, wobei an den
Enden der Querstreben 13 jeweils weitere Lage- bzw. Ab
standssensoren 15 montiert sind. Diese wirken gegebenenfalls
mit auf der Oberseite des Bearbeitungsgerätes 1 angebrach
ten Reflektoren 17 zusammen. Darüber kann sichergestellt
werden, daß das vordere Bearbeitungsgerät 1 entsprechend
der Lage- und Abstandssensoren 15 immer in der gleichen
Lage gehalten wird. Die Lage- und Abstandssensoren 15
steuern nämlich über eine ebenfalls nicht weiter dargestell
te und erläutere Auswertelektronik die Stellglieder gleich so
an, daß der Abstand zwischen den Lage- und Abstandssen
soren 15 und den Reflektoren 17, also zum Bearbeitungsgerät
1 an beiden gegenüberliegenden Stirnseiten gleich ist, also
die vorbestimmte Lage des Planierschildes exakt immer wieder
reproduziert wird.
Durch Verwendung des in der vorstehend genannten europäi
schen Patentanmeldung EP-A2 02 69 026 beschriebenen Schwim
mers, beispielsweise dem dort nur um eine Querachse ver
stellbaren Schwimmers könnte in Querrichtung zur Fahrtrich
tung des Fahrzeuges eine Kipplage voreingestellt werden,
in der dann die beiden seitlichen Lage- und Abstandssenso
ren 15 unabhängig von der Lage des Baustellenfahrzeuges
stets im voreingestellten Winkel zur Horizontalen gehalten wer
den. Dies ist beispielsweise in Fig. 3 dargestellt, wobei
nunmehr über den seitlichen Abtast-Sensor 7 das vordere
Bearbeitungsgerät 1 grundsätzlich mit seiner benachbart
zum Randstein laufenden Seite in der hierüber vorgewählten
Höhenlage stets nachgeregelt wird, und der sich an dieser
Seite ergebende Abstand zwischen dem Lage- und Abstand
sensor 15 und dem Reflektor 17 in der voreingestellten Win
kellage auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Bearbei
tungsgerätes reproduziert wird, indem das zum Randstein 9
gegenüberliegende Stellglied 3 so betätigt wird, daß der zu
gehörige Lage- und Abstandssensor 15 gegenüber dem Bearbei
tungsgerät 1 bzw. dem in Fahrtrichtung rechts liegenden Re
flektor 17 einen gleichen Abstand zwischen dem Sensor 15 und
dem zugehörigen Reflektor auf der Randsteinseite mißt und
eine weitere Verstellbewegung im Sinne eines Nachführens
stoppt. Dann wird also das Bearbeitungsgerät 1 in exakt der
gegenüber der Horizontalebene winkelig voreingestellten Lage
der Sensoren 15 gehalten und bei einem Ausweichen hieraus
stets in diese Winkellage automatisch rückgeführt.
Grundsätzlich könnte der Abtastsensor 7 ebenfalls auf der
Winkelausrichteinrichtung 11 mit dieser mitverstellbar mon
tiert sein. In diesem Falle würde das vordere Bearbeitungs
gerät 1 nicht direkt automatisch nachgeführt werden. Würde
das Baustellenfahrzeug beim Überfahren von Bodensenken
absinken bzw. beim Überfahren von Bodenerhebungen angeho
ben werden, so würde sich der Abstand vom Abtast-Sensor
7 zur schienenähnlichen Referenzebene R in Form der Rand
steine 9 verringern oder vergrößern. Diese in der Auswert
elektronik feststellbare Distanzänderung könnte so verarbei
tet werden, daß die Stellglieder 3 entsprechend angesteuert
und hierüber indirekt die Nachführung des Bearbeitungsgerä
tes 1 erfolgen würde. In diesem Falle müßte die Distanzän
derung auch bei der Regelelektronik für die Lage- bzw. Ab
standssensoren 15 berücksichtigt werden, da sich dann auch
der Abstand zwischen den Reflektoren 17 und den Lage- und
Abstandssensoren 15 ändern würde.
Durch eine Höheneinstelleinrichtung, die beispielsweise in
oder oberhalb der Winkelausrichteinrichtung 11 mitintegriert
sein könnte, könnte die eben erwähnte Distanzänderung zwi
schen den Lage- und Abstandssensoren 15 und dem Bearbei
tungsgerät 1 bzw. an den dort montierten Reflektoren 17
mechanisch durch Nachfahren ausgeglichen werden, so daß
eine Berücksichtigung der Distanzänderung für die Sensoren 15
in der Regelelektronik wegfallen würde.
Abschließend wird noch auf Fig. 4 Bezug genommen, in der
ein zu den Fig. 1 bis 3 gezeigter Abstand-Sensor 7′ in
Form eines berührungslosen Sensors ein auf der Referenzebene
R langgeführter Abtastfühler 7′ verwandt wird.
Der in diesem Fall zum Einsatz gelangende Abtast-Sensor 7′
gemäß Fig. 4 umfaßt ein auf einer Achse 21 abrollendes
Rad 23. Ferner ist eine Sensor-Halterung 25 vorgesehen, die
beispielsweise an der Stelle 27 seitlich am Bearbeitungs
gerät 1, oder je nach Ausführungsform oberhalb der Winkel
ausrichtvorrichtung 11 beispielsweise über eine der Quer
streben 13 oder seitlich am Baustellenfahrzeug selbst über
stehend montiert ist.
In der Mitte liegend ist in dem Sensor-Halter 25 der eigent
liche Sensorfühler 29 angeordnet.
Beim Überfahren einer Bodenerhebung würde das untere Schalt
glied 29′ entgegen der Kraft der unteren Feder 33 auf den
Sensorfühler 29 zu verschoben werden, wodurch über die
Auswertelektronik die Stellglieder 3 im Sinne eines Anhebens
des Bearbeitungsgerätes 1 angesteuert werden könnte.
Mit dem Anheben des Bearbeitungsgerätes 1 würde dann auch
der daran montierte Sensor-Halter 25 bei in der Höhe unver
stellt gehaltenem Schaltglied 29′ angehoben werden, bis wie
der die in Fig. 4 gezeigte Neutrallage erreicht werden würde.
Umgekehrt bei einem Absenken des Randsteines würde der
untere Rand 23 durch die obere Feder 37 der im Inneren des
Sensor-Halters 25 angeordnete Stellkolben 39 über eine gewisse
geringe Wegstrecke nach unten in Richtung der Druckkraft
der oberen Feder 37 verstellt werden, so daß das obere
Schaltglied 29′′ von oben her auf den mittleren Sensorfühler
29 zu bewegt würde. In diesem Falle würden die Stellglieder
3 im Sinne eines Absenkens des Bearbeitungsgerätes 1 ange
steuert werden, worüber der Sensor-Halter 25 bei in der Höhe
unverstellt gehaltenen Verstellkolben 39 nach unten bewegt
werden würde, bis der Sensorfühler 29 wieder die mittlere
Lage zwischen oberem und unterem Schaltglied 29′ bzw. 29′′
einnehmen würde.
Die Auswertelektronik kann beispielsweise dadurch gesteuert
werden, daß das obere und untere Schaltglied 29′ bzw. 29′′
den elektrischen Fühler direkt elektrisch leitend berühren
und dadurch einen Kontakt schließen. Möglich wäre aber
genauso, daß das obere und untere Schaltglied 29′ oder der
mittlere Sensorfühler 29 aIs Induktionsfühler, Analogschalter
etc. ausgebildet wäre, der unmittelbare Distanzänderungen
zwischen Sensorfühler und Schaltgliedern erkennen kann
und dadurch entsprechende Impulse direkt an die Auswert
elektronik zur Ansteuerung der Stellglieder 3 abgibt.
Würde der anhand von Fig. 4 erläuterte Abtastsensor 7 nicht
am Bearbeitungsgerät 1 selbst montiert werden, sondern da
von getrennt am Baustellenfahrzeug, so müßte zwischen der
Sensor-Halterung 25 und dem Baustellenfahrzeug eine separate
Nachführeinrichtung montiert werden, über die bei entspre
chenden Ausweichbewegungen des Rades 23 eine Nachführung
der zwischengeschalteten Nachführeinrichtung ermöglicht wer
den würde. Diese Nachführbewegung müßte dann in eine ent
sprechende Nachführung der Stellglieder 3 umgesetzt werden.
Dies könnte beispielsweise direkt über eine elektronische Aus
wertsteuerung erfolgen, worüber die hydraulische Ansteuerung
des Bearbeitungsgerätes 1 erfolgt. Oder aber es würden hier
zu die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Lage- bzw. Abstands
sensoren 15 herangezogen werden, entsprechend der zwischen
geschalteten Nachführeinrichtung auf einen neuen Sollabstand
zwischen Lage- und Abstandssensoren 15 und dem Bearbei
tungsgerät bzw. dessen Reflektoren 17 angesteuert werden,
so daß indirekt hierüber erst die Stellmotoren 3 so betätigt
werden, bis der neue Sollabstand in den Lage- bzw. Ab
standssensoren 15 erkannt wird.
Claims (8)
1. Sensorgesteuerte Nachführeinrichtung, insbesondere zum
Nivellieren von Bodenflächen, gekennzeichnet durch eine
schienenähnliche Sollebenenerkennung bezüglich einer ab
tast- bzw. abfahrbaren vorgegebenen Referenzebene (R) und
eine Auswertelektrik, über die zumindest ein ein Bearbei
tungsgerät (1) an einem Baufahrzeug betätigbarer Stellan
trieb (3) bei einer Relativlagenveränderung eines Abtast-
Sensors (7) gegenüber der Referenzebene (R) im Sinne eines
Nachführens auf die Referenzebene (R) zu gegensteuerbar
ist.
2. Sensorgesteuerte Nachführeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Abtast-Sensor (7)
um einen berührungslosen Lage- bzw. Abstandssensor, vor
zugsweise um einen Ultraschall-Sensor handelt.
3. Sensorgesteuerte Nachführeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine die Referenz
ebene (R) mechanisch abtastenden Tastsensor (7′) handelt.
4. Sensorgesteuerte Nachführeinrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtast-
Sensor (7, 7′) auf dem nachzuführenden Bearbeitungsgerät
(1) direkt mit diesem mitverstellbar montiert ist.
5. Sensorgesteuerte Nachführeinrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtast-
Sensor (7, 7′) auf dem das Bearbeitungsgerät (3) tragenden
Baufahrzeug montiert ist und bei Erkennen einer Distanzän
derung gegenüber der Referenzebene (R) zumindest ein Stell
glied (3) für das Bearbeitungsgerät (1) entsprechend gegen
steuert.
6. Sensorgesteuerte Nachführeinrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtast-
Sensor (7, 7′) in eine Neutral- bzw. Nullpunktlage entspre
chend der gewünschten Höheneinstellung vorgespannt gehalten
ist und aus einem Tastsensor besteht, der bei Ausweichen aus
der Nullpunktlage den zumindest einen Stellantrieb (3) im
Sinne einer Nachführung gegensteuert.
7. Sensorgesteuerte Nachführeinrichtung nach einem der An
sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ferner auf
dem Bearbeitungsgerät (1) bzw. dem Baufahrzeug selbst eine
Winkelausrichteinrichtung (11) zur baufahrzeugunabhängigen
Winkelausrichtung des Bearbeitungsgerätes (1) in voreinstell
barer Winkellage gegenüber der Horizontalebene vorgesehen ist.
8. Sensorgesteuerte Nachführeinrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der Winkelausrichteinrich
tung (11) zwei Lage- bzw. Abstandssensoren (17) gehalten
sind, die mit den außermittigen Bereichen des Bearbeitungs
gerätes (1) zur stetigen Nachregelung in eine vorwählbare
Winkellage des Bearbeitungsgerätes (1) gegenüber der Hori
zontalebene vorgesehen sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883827617 DE3827617A1 (de) | 1988-08-14 | 1988-08-14 | Sensorgesteuerte nachfuehreinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883827617 DE3827617A1 (de) | 1988-08-14 | 1988-08-14 | Sensorgesteuerte nachfuehreinrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3827617A1 true DE3827617A1 (de) | 1990-02-15 |
Family
ID=6360857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883827617 Withdrawn DE3827617A1 (de) | 1988-08-14 | 1988-08-14 | Sensorgesteuerte nachfuehreinrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3827617A1 (de) |
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- 1988-08-14 DE DE19883827617 patent/DE3827617A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |