CN114555889A - 用于在土壤中产生铣削槽的方法和槽壁铣削装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在土壤中产生铣削槽的槽壁铣削装置和方法，其中，该槽壁铣削装置具有槽壁铣刀和承载机构，承载机构被构造用于将槽壁铣刀提升和降低到土壤中，其中，槽壁铣刀在其上端处与承载机构连接并且在其下端处具有至少一个铣削轮，铣削轮可旋转地安置，并且可经由旋转驱动器被驱动旋转以去除土壤材料，其中，可在控制单元中预设在移除土壤材料时针对槽壁铣刀的进给速度的额定值，通过控制单元来控制通过承载机构将槽壁铣刀降低到土壤中。为了高效的铣削运行设置成，借助控制单元根据至少一个铣削轮的转速和/或转矩来控制进给速度，其中，在达到针对转速和/或针对转矩的预设的极限值时，槽壁铣刀的进给速度与针对进给速度的额定值相比减小。

Description

用于在土壤中产生铣削槽的方法和槽壁铣削装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的借助槽壁铣削装置(Schlitzwandfraesvorrichtung)在土壤中产生铣削槽的方法，该槽壁铣削装置具有槽壁铣刀(Schlitzwandfraese)和承载机构，该承载机构被构造用于提升和降低槽壁铣刀，其中，槽壁铣刀在其上端处与承载机构连接并且在其下端处具有至少一个铣削轮，该铣削轮可旋转地安置并且可经由旋转驱动器被驱动旋转以去除土壤材料，其中，可在控制单元中预设在移除土壤材料时针对槽壁铣刀的进给速度的额定值，通过该控制单元来控制通过承载机构将槽壁铣刀降低到土壤中。
此外本发明涉及一种根据权利要求10的前序部分的槽壁铣削装置，其带有槽壁铣刀和承载机构，该承载机构被构造用于将槽壁铣刀提升和降低到土壤中，其中，槽壁铣刀在其上端处与承载机构连接并且在其下端处具有至少一个铣削轮，该铣削轮可旋转地安置并且经由旋转驱动器被驱动旋转以去除土壤材料，其中，此外设置有控制单元，通过该控制单元可控制通过承载机构将槽壁铣刀降低到土壤中，其中，可将在去除土壤材料时针对槽壁铣刀的进给速度的额定值输入到控制单元中。
背景技术
由EP 0 790 356 B1得知这种类型的方法。在这种已知的槽壁铣削装置中，槽壁铣刀以额定进给速度下降到土壤中。额定进给速度被输入到控制机构中。在此，通过控制机构来检测槽壁铣刀的加载负荷(Auflast)。如果超过槽壁铣刀的加载负荷并且由此超过作用于铣削轮上的一定压靠力，则槽壁铣刀的进给速度降低。因而要避免在铣削运行中铣削轮的过载。
在铣削时检测槽壁铣刀上的加载负荷相对繁琐，并且还与不精确性相联系。由于槽壁铣刀的重量相对较大，其在下降到土壤中并去除土壤材料时，始终应被加载以一定的拉力，利用该拉力使得铣削轮减轻槽壁铣刀的现有重力的一部分。
因此，为了确定加载负荷，通常检测在槽壁铣刀的铣削绞车(也称为铣削卷扬机，即Fraesenwinde)或承载缆索处的力。然而，其他因素、比如铣刀在槽壁处的摩擦和用支持液体填充槽的方式也对该力值有不可忽视的影响。为了避免铣削轮过载(其会导致磨损提高或导致铣削齿损坏)，在测量加载负荷值时必须考虑到相应的安全因素。由此使得槽壁铣削装置难以在功率上限运行，在该功率上限时保证高的铣削进度，同时磨损较少。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于在土壤中产生铣削槽的方法和槽壁铣削装置，利用它们可以特别高效地运行槽壁铣削装置。
该目的一方面利用一种具有权利要求1的特征的方法、并且另一方面利用一种具有权利要求10的特征的槽壁铣削装置来实现。优选的实施方式在相应从属的权利要求中说明。
根据本发明的方法的特征在于，借助控制单元根据至少一个铣削轮的转速和/或转矩来控制进给速度，其中，在达到针对转速和/或针对转矩的预设的极限值时，槽壁铣刀的进给速度与针对进给速度的额定值相比改变、尤其是减小。
本发明基于以下认识：为了控制或调节进给速度，可以使用至少一个铣削轮的旋转运动。铣削轮的旋转运动尤其可以被视作为铣削轮的转速和/或转矩。如果进给速度对于现有的土壤层来说太高，则铣削轮的转速降低并且在铣削轮处现有的转矩增大。如果转速下降，则不再存在对于高去除功率有利的切削条件。同样地，当转矩增大时，铣削轮传动部和去除齿的负载提高，并且存在断齿的风险。由此旋转运动允许很好地推断出，预选择的额定进给速度对于现有的土壤层是否太高或若有可能还太低。除了减小进给速度之外，也可以预设提高。在本发明的意义中的极限值不仅可以理解为特定的单个值，而且可以理解为具有值范围的极限范围。
在此，本发明此外基于以下认识：与加载负荷相比，可以相对容易且精确地检测至少一个铣削轮的旋转运动，尤其是转速和/或转矩。这使得在去除土壤材料时能够非常准确并且还快速地控制亦或调节槽壁铣刀。由此本发明使得即使是对于没有经验的设备操作者也能够在接近槽壁铣刀的功率极限地工作，从而可以实现具有高日产量的高效铣削。
在本发明的意义中，极限值不必是固定值。它也可以是动态的极限值，其取决于其他因素和/或参数并且可以改变，比如取决于土壤参数等。极限值尤其可以是极限值-特性曲线，其作为特性曲线或表格被存储在控制部中。
本发明的一个优选实施方案在于，当达到针对转速或转矩的极限值时，降低槽壁铣刀的进给速度，直到转速再次高于预设的转速极限值，或转矩低于预设的转矩极限值。槽壁铣刀于是能够以相对高的额定进给速度和以相对高的加载负荷运行。在此，如果转速下降到预设的极限值以下，或转矩上升到预设的极限值以上，则控制单元设计成使得改变、尤其降低进给速度，直到转速再次超过预设的转速极限值或转矩低于预设的转矩极限值。随着进给速度的降低，作用到槽壁铣刀上的加载负荷通常也会降低。通过这种方式，可以减轻至少一个铣削轮的负载，从而发生转速上升或降低转矩需求。
在此特别优选的是，当转速高于转速极限值或转矩低于转矩极限值时，将槽壁铣刀的进给速度提高至针对进给速度的额定值。如此可以根据测得的转速或测得的转矩进行对进给速度的调节。在达到极限值时进给速度降低，该极限值在此可以等于如下转速极限值或转矩极限值，在所述转速极限值或转矩极限值的情况下再次实现进给速度的提高。然而优选地，这些极限值也可以不同，并且形成一个极限范围。由此抑制对系统的调节陷入振荡的风险。
为了高效的铣削运行，另外适宜的是，此外根据槽壁铣刀的加载负荷来控制进给速度。在此可以将加载负荷检测作为附加测量值，其中，同样可以将针对上加载负荷或下加载负荷的极限值输入到控制单元中，在所述针对上加载负荷或下加载负荷的极限值的情况下降低或提高进给速度。
根据本发明的一种改进方案，通过直接检测转速或转矩并将对此的测量值发送给控制单元，实现对槽壁铣刀的特别好的控制或调节。
在此特别优选的是，借助转速传感器检测转速，或借助转矩传感器检测转矩。转速传感器是众所周知的，并且尤其可以无接触地检测比如在驱动轴处的转速。检测可以光学地、感应地、磁性地或以其他已知方式实现。以相应的方式，已知的转矩传感器可以设置在比如铣削轮的驱动轴处。已知的转矩传感器可以例如利用在轴处的一个或多个应变仪以电子方式工作。
备选地或补充地，按照根据本发明的方法的一种改进方案可以设置成，间接地检测转速和/或转矩。由此尤其可以避免直接位于铣削轮或铣削轮传动部处的测量机构。
在此特别优选的是，为了检测转速和/或转矩，测量旋转驱动器的功率消耗。如果例如铣削轮在预设的进给速度下撞击到较坚硬的土壤层上，则这可以通过提高旋转驱动器的功率消耗来检测到。原则上，这对于所有的驱动方式都是可行的，如此例如对于电的旋转驱动器也是可行的。
本发明的一个优选实施变型方案在于，旋转驱动器利用液压回路液压地运行，其中，检测在液压回路中的压力或压力变化。在具有液压驱动器的槽壁铣刀中，在液压回路的液压泵处存在的压力可以被使用于控制或调节进给速度。如果比如转矩上升到超过定义的极限值并且由此在液压泵处存在的压力上升，则可以降低进给速度。极限值在此可以优选地比针对最大转速或最大转矩的压力低大约10％，以便在铣削轮运行时仍然具有足够的储备。
此外，控制单元可以设计成使得当至少一个铣削轮完全卡住时，通过控制单元借助承载机构将槽壁铣刀略微提升。因此减小支承力和由此所需的转矩。如此铣削轮可以再次开始转动。
鉴于槽壁铣削装置，本发明的特征在于，控制单元被构造用于根据至少一个铣削轮的转速和/或转矩来控制进给速度且用于预设针对转速和/或转矩的极限值，其中，当达到针对转速或针对转矩的预设的极限值时，槽壁铣刀的进给速度与针对进给速度的额定值相比可减小。“控制”的术语在本发明的意义中应广义地理解，并且也可以包括调节。
尤其地，上述方法可以利用根据本发明的槽壁铣刀来执行。在此可实现上述优点。
根据本发明的槽壁铣削装置的一个优选实施方式可以在如下看出，即，承载机构是带有承载缆索或承载杆的承载设备，其中，槽壁铣刀可竖直调整地悬挂在承载缆索或承载杆处。承载缆索或承载杆形成承载元件，利用该承载元件可将槽壁铣刀竖直地沉入土壤中。为此，承载机构可以具有用于承载缆索的绞车或用于承载杆的线性驱动器(尤其是液压缸机构)。在此，加载负荷可以通过在绞车处的力传感器或在液压缸的液压系统中的压力传感器检测(erfolgen)。
原则上，槽壁铣削装置可以构造为只有一个铣削轮或只有成对的两个铣削轮。通过设置成对地并排布置的总共四个铣削轮，得到槽壁铣削装置的一种适宜的运行。至少一个铣削轮的轴线在此横向于进给方向，尤其水平地指向。对于每两对铣削轮，一对铣削轮中的两个铣削轮围绕同一铣削轮轴线旋转。这两对铣削轮的铣削轮轴线在此平行地且彼此间隔开地布置。
附图说明
下面依据优选的实施例更详细地描述本发明，该实施例在附图中示意性地示出。唯一的附图示出了根据本发明的槽壁铣削装置10的透视图。
具体实施方式
根据该图的槽壁铣削装置10具有带有承载设备22的承载机构20，该承载设备设有履带行走机构(Raupenfahrwerk)。在承载设备22处，桅杆24大约竖直指向地安置，承载缆索26在桅杆的桅杆头部上引导。
在承载缆索26的自由端处，悬挂有基本上已知的槽壁铣刀30与脚手架状的铣刀框架32。承载缆索26在槽壁铣刀30的上端处与槽壁铣刀连接。承载缆索26的另一端被引导至在承载设备22处的仅勾画出的绞车28。槽壁铣刀30可以借助绞车28竖直地提升和降低。
总共四个铣削轮34分别成对地布置在槽壁铣刀30的铣刀框架32的下端处，如图中仅示意性地示出。经由在图中示意性地示出的被液压驱动的、在铣刀框架32处的旋转驱动器36，铣削轮34可以被置于旋转运动。当槽壁铣刀30下降到土壤中时，可以通过旋转的铣削轮34去除土壤材料。
槽壁铣刀30的进给速度例如可以在绞车28处通过测量绞车随时间的旋转来测定。在承载设备22处的控制单元中可以输入针对进给速度的额定值，由此例如相应地操控绞车28。
另外经由控制单元可以直接或间接地经由在液压机组处的压力来检测铣削轮34的转速和/或转矩，这些液压机组同样布置在承载设备22处。如果在槽壁铣刀30的预设的进给速度下在铣削轮34处的旋速下降到预设的极限值以下，则可以通过控制单元操控绞车28的驱动器，以便降低槽壁铣刀30的进给速度。槽壁铣刀30的进给速度的这种降低一直进行，直到铣削轮34的转速再次超过转速-极限值。然后，可以通过控制单元通过相应地操控绞车28再次一直提高槽壁铣刀30的进给速度，直到达到槽壁铣刀30的预设的进给速度。控制或调节也可以备选地或补充地在考虑到铣削轮34处的转矩的情况下进行。

Claims (12)

1.一种借助槽壁铣削装置(10)在土壤中产生铣削槽的方法，所述槽壁铣削装置具有槽壁铣刀(30)和承载机构(20)，所述承载机构被构造用于提升和降低所述槽壁铣刀(30)，
其中，所述槽壁铣刀(30)在其上端处与所述承载机构(20)连接并且在其下端处具有至少一个铣削轮(34)，所述铣削轮可旋转地安置并且能够经由旋转驱动器(36)被驱动旋转以去除土壤材料，
其中，能够在控制单元中预设在移除土壤材料时针对所述槽壁铣刀(30)的进给速度的额定值，通过所述控制单元来控制通过所述承载机构(20)将所述槽壁铣刀(30)降低到所述土壤中，
其特征在于，
借助所述控制单元根据所述至少一个铣削轮(34)的转速和/或转矩来控制所述进给速度，其中，在达到针对所述转速和/或针对所述转矩的预设的极限值时，所述槽壁铣刀(30)的进给速度与针对所述进给速度的额定值相比改变、尤其减小。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当达到针对所述转速或所述转矩的极限值时，降低所述槽壁铣刀(30)的进给速度，直到所述转速再次高于预设的转速极限值或者所述转矩低于预设的转矩极限值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述转速高于所述转速极限值或所述转矩低于所述转矩极限值时，将所述槽壁铣刀(30)的进给速度提高至针对所述进给速度的额定值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，此外根据所述槽壁铣刀(30)的加载负荷来控制所述进给速度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，直接检测所述转速或所述转矩并将对此的测量值发送给所述控制单元。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，借助转速传感器检测所述转速，或者借助转矩传感器检测所述转矩。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，间接地检测所述转速和/或所述转矩。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，为了检测所述转速和/或所述转矩，测量所述旋转驱动器(36)的功率消耗。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述旋转驱动器(36)利用液压回路液压地运行，其中，检测在所述液压回路中的压力或压力变化。
10.一种槽壁铣削装置，所述槽壁铣削装置尤其用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法，具有槽壁铣刀(30)和承载机构(20)，所述承载机构被构造用于将所述槽壁铣刀(30)提升和降低到土壤中，
其中，所述槽壁铣刀(30)在其上端处与承载机构(20)连接并且在其下端处具有至少一个铣削轮(34)，所述铣削轮可旋转地安置并且经由旋转驱动器(36)被驱动旋转以去除土壤材料，
其中，此外设置有控制单元，通过该控制单元能够控制通过所述承载机构(20)将所述槽壁铣刀(30)降低到所述土壤中，其中，能够将在去除土壤材料时针对所述槽壁铣刀(30)的进给速度的额定值输入到所述控制单元中，
其特征在于，
所述控制单元被构造用于根据所述至少一个铣削轮(34)的转速和/或转矩来控制所述进给速度，并且用于预设针对所述转速和/或所述转矩的极限值，其中，当达到针对所述转速或针对所述转矩的预设的极限值时，所述槽壁铣刀(30)的进给速度与针对所述进给速度的额定值相比能够减小。
11.根据权利要求10所述的槽壁铣削装置，其特征在于，所述承载机构(20)是带有承载缆索(26)或承载杆的承载设备(22)，其中，所述槽壁铣刀(30)可竖直调整地悬挂在所述承载缆索(26)或所述承载杆处。
12.根据权利要求10或11所述的槽壁铣削装置，其特征在于，设置成对地并排布置的总共四个铣削轮(34)。
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