DE10145465A1

DE10145465A1 - Bodenschneidvorrichtung

Info

Publication number: DE10145465A1
Application number: DE10145465A
Authority: DE
Original assignee: Wacker Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Wacker Neuson Produktion & Co Kg De GmbH
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2021-09-15
Also published as: JP2008111334A; WO2003025289A1; EP1425475A1; US20040251730A1; JP4109194B2; EP1842964A2; DE10145465B4; ES2299605T3; EP1842964A3; DE50211652D1; EP1425475B1; ATE385528T1; JP2005503501A

Abstract

Eine Bodenschneidvorrichtung mit einem Schneidmotor (2) zum drehenden Antreiben eines Schneidwerkzeugs (4) und einer Vorschubeinrichtung (6) zum Bewegen des Schneidwerkzeugs (4) mit einer Vorschubgeschwindigkeit relativ zum Boden weist eine Drehzahlerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Ist-Wertes für die Drehzahl des Schneidwerkzeugs (4) bzw. des Schneidmotors (2) auf. Der Ist-Wert wird durch eine Regeleinrichtung ausgewertet und mit einem vorgegebenen Soll-Wert verglichen. In Abhängigkeit von einer Abweichung von Ist- und Sollwert steuert die Regeleinrichtung die Vorschubeinrichtung (6) an und ändert die Vorschubgeschwindigkeit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodenschneidvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Bodenschneidvorrichtungen sind als Bodensägemaschinen, Trenn- oder Fugenschneider seit langem bekannt und dienen dazu, Asphalt- oder Betonböden aufzuschneiden.
Die Figur zeigt eine derartige bekannte Bodenschneidvorrichtung, welche später noch ausführlich erläutert wird.
Kleinere Bodenschneidvorrichtungen werden von dem Bediener von Hand geschoben, während größere Geräte mit einer maschinellen Vorschubeinrichtung zum Eigenantrieb ausgestattet sind. Dazu werden meist ein Rad oder mehrere Räder mechanisch, hydraulisch oder elektrisch angetrieben. Die Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit erfolgt durch den Bediener von Hand mittels Stellgliedern stufenlos oder mit diskreten Geschwindigkeitsstufen. Um bestmögliche Arbeitsergebnisse erzielen zu können, ist eine optimale Vorschubgeschwindigkeit erforderlich, die von vielen Faktoren abhängt. Zu den Hauptfaktoren gehören die Materialzusammensetzung des Schnittgutes, die Leistungsfähigkeit und die Standzeit des Schneidwerkzeugs (der Schneidscheibe), die Schnitttiefe, die Drehzahl und das Drehmoment der die Schneidscheibe antreibenden Schneidwelle sowie die Stabilität und die Spurtreue der Schneidvorrichtung.
Aufgrund der vielen Faktoren ist es daher selbst für erfahrene Bediener nicht einfach, eine günstige Vorschubgeschwindigkeit einzustellen und manuell einzuhalten. Insbesondere können einige der genannten Parameter vom Bediener entweder gar nicht oder nur über sekundäre Effekte erfasst werden. Beispielsweise kann der Bediener die Drehzahl der Schneidwelle meist nur anhand der Geräuschentwicklung des die Schneidwelle antreibenden Schneidmotors abschätzen. Das ist meist schwierig, wenn der Bediener einen vorgeschriebenen Gehörschutz trägt oder sich weitere Geräuscherzeuger in unmittelbarer Nähe des Arbeitsortes befinden. Bei einem maschinellen Vorschub fehlt dem Bediener darüber hinaus die wertvolle Rückmeldung über die Vorschubkraft, die er bei Bodenschneidvorrichtungen mit manuellem Vorschub durch die am Handgriff aufzubringende Kraft direkt spüren kann.
Wenn die Vorschubgeschwindigkeit nicht optimal eingestellt ist, können verschiedene Nachteile auftreten: Geringe Standzeit der Schneidscheibe, erhöhte Bruchgefahr der Schneidscheibe, unökonomischer oder unökologischer Arbeitspunkt des Schneidmotors, Überbelastung der Schneidvorrichtung bzw. des Schneidmotors, erhöhte Arbeitsdauer sowie schlechte Arbeitsqualität (z. B. ungleichmäßige Schnitttiefe).
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bodenschneidvorrichtung anzugeben, mit der stets eine optimale Vorschubgeschwindigkeit sichergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Bodenschneidvorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Eine erfindungsgemäße Bodenschneidvorrichtung weist eine Leistungserfassungseinrichtung und eine mit der Leistungserfassungseinrichtung gekoppelte Regeleinrichtung auf. Die Leistungserfassungseinrichtung dient zum Erfassen eines Ist-Wertes für die Leistung des Schneidwerkzeugs oder der zu der Leistung des Schneidwerkzeugs proportionalen Leistung des Schneidmotors. Alternativ dazu kann die Leistungserfassungseinrichtung auch einen Parameter ermitteln, der von einer der genannten Leistungen abhängig ist oder ihr anderweitig entspricht und somit ebenfalls Aussagekraft besitzt.
Der Ist-Wert wird an die Regeleinrichtung geliefert, die den Ist-Wert mit einem vorgegebenen, z. B. schon im Werk bei der Montage eingespeicherten Soll-Wert vergleicht. In Abhängigkeit von einer Abweichung vom Ist- und Soll-Wert beeinflusst die Regeleinrichtung die Vorschubgeschwindigkeit.
Damit ist es möglich, dass die Vorschubgeschwindigkeit nicht mehr manuell - sei es durch Schieben der Bodenschneidvorrichtung durch den Bediener oder durch manuelles Einstellen der Vorschubgeschwindigkeit -, sondern automatisch durch die Regeleinrichtung eingestellt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Regelkreis stellt die Leistung der Schneidwelle bzw. die Leistung des Schneidwerkzeugs (Schneidscheibe) oder des Hauptantriebsmotors (Schneidmotor) die Regelgröße dar.
Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung weist die Leistungserfassungseinrichtung eine Drehzahlerfassungseinrichtung auf zum Erfassen eines Ist-Wertes für die Drehzahl des Schneidwerkzeugs oder der zu der Drehzahl des Schneidwerkzeugs proportionalen Drehzahl des Schneidmotors. Alternativ dazu kann die Drehzahlerfassungseinrichtung auch einen Parameter ermitteln, der von einer der genannten Drehzahlen abhängig ist oder einer der Drehzahlen entspricht und somit ebenfalls Aussagekraft besitzt. Der Ist-Wert der Drehzahl wird bei dieser Ausführungsform an Stelle des Ist-Werts für die Leistung verwendet und als Regelgröße für die Regeleinrichtung genutzt. Bei einer bekannten Drehmomentcharakteristik des Schneidmotors ist die Drehzahl ein der physikalischen Leistung entsprechendes Kriterium.
Ist die Vorschubgeschwindigkeit zu schnell oder zu langsam aufgrund veränderter äußerer Parameter (Störgrößen), sinkt oder steigt normalerweise die Drehzahl der Schneidwelle. Die entsprechende Drehzahländerung wird durch die Drehzahlerfassungseinrichtung ermittelt und in der Regeleinrichtung ausgewertet. Die Regeleinrichtung kann daraufhin die Vorschubgeschwindigkeit reduzieren oder erhöhen, bis die Schneidwelle wieder die vorgegebene Soll-Drehzahl erreicht.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Schneidmotor eine Drehzahlregel- und/oder -begrenzungseinrichtung zum Halten einer vorbestimmten Drehzahl auf, deren Regelaktivität durch die Leistungserfassungseinrichtung zum Bestimmen des Ist-Wertes für die Leistung des Schneidmotors auswertbar ist. Damit läßt sich eine Aussage über die Motorbelastung auch dann treffen, wenn sich die Motordrehzahl im wesentlichen nicht ändert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schneidmotor ein Verbrennungsmotor, dessen Zündtakt, d. h. der zeitliche Abstand der Zündungen, als Kriterium für die Motordrehzahl und damit die Drehzahl der Schneidwelle und des Schneidwerkzeugs dient. Die Drehzahlerfassungseinrichtung ermittelt aufgrund des Zündtaktes den Ist-Wert für die Drehzahl, der an die Regeleinrichtung weitergegeben wird.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Schneidmotor ein Elektromotor. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn als Kriterium für die Drehzahl des Schneidmotors seine aktuelle Stromaufnahme ausgewertet wird.
Der in der Regeleinrichtung vorgegebene Sollwert kann werksseitig fest eingestellt werden. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es jedoch möglich, dass der Bediener den Sollwert aufgrund von veränderlichen Betriebsparametern, nämlich dem Material des zu bearbeitenden Schnittgutes, der Leistungsfähigkeit des Schneidwerkzeugs, der Schnitttiefe oder der Nenndrehzahl des Schneidmotors verändern kann.
Die Regeleinrichtung steuert einen zusätzlich zu dem Schneidmotor vorgesehenen, zur Vorschubeinrichtung gehörenden Vorschubmotor an, der das Fahrwerk relativ zum Boden verfährt.
Wahlweise kann die Regeleinrichtung zu- oder abgeschaltet werden, so dass für den Bediener nach wie vor die Möglichkeit besteht, die Bodenschneidvorrichtung manuell zu schieben oder die Vorschubgeschwindigkeit von Hand auf einen von ihm gewünschten Wert fest einzustellen.
Die automatische Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit verringert die Gefahr von Fehlbedienungen, insbesondere durch unkundige Bediener. Weiterhin kann auf bisher erforderliche manuelle Bedienteile verzichtet werden. Durch die automatische Regelung wird ein ökonomisch und ökologisch günstiger Betrieb der Bodenschneidvorrichtung sichergestellt.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der Figur näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt einen als Bodenschneidvorrichtung dienenden Fugenschneider.
Auf einem Fahrwerk 1 ist ein als Schneidmotor 2 dienender Hauptantriebsmotor befestigt. Der Schneidmotor 2 ist ein Ottomotor, der Kraftstoff aus einem Tank 3 bezieht. Der Schneidmotor 2 treibt über eine nicht dargestellte Schneidwelle eine als Schneidwerkzeug dienende Schneidscheibe 4 an, die in bekannter Weise den zu bearbeitenden Boden sägt. Bei der Schneidscheibe 4 kann es sich z. B. um eine Diamanttrennscheibe handeln. Hinter dem Tank 3 ist ein Wasserzufuhrsystem 5 angeordnet, mit dem Wasser zum Kühlen der Schneidscheibe 4zugeführt werden kann.
Am hinteren Ende des Fahrwerks 1 ist eine Hinterachse mit zwei Hinterrädern 6 angeordnet, von denen in der Figur nur eines erkennbar ist. Entsprechend ist am vorderen Ende des Fahrwerks 1 eine Vorderachse 7 mit ebenfalls zwei Rädern 8 angeordnet.
Die Hinterräder 6 können durch eine nicht dargestellte Vorschubeinrichtung, die unter anderem einen zusätzlich zu dem Schneidmotor 2 vorgesehenen Vorschubmotor, z. B. einen Elektromotor, aufweist, angetrieben werden. Der als Vorschubmotor für die Hinterräder 6 dienende Elektromotor kann z. B. durch die vom Schneidmotor 2 angetriebene Lichtmaschine mit Energie versorgt werden.
Zum Verfahren des Fugenschneiders beim Schneiden des Bodens bestehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten:
Zum einen kann der Bediener den Fugenschneider mit Hilfe eines Handgriffs 9 über den Boden verschieben. Dabei kann der Bediener die Vorschubgeschwindigkeit nach Belieben ändern, wobei er insbesondere die wirksame Vorschubkraft (als Indiz für den Widerstand, der der Schneidscheibe 4 während des Schneidens entgegengesetzt wird) und die akustisch wahrnehmbare Motordrehzahl berücksichtigen wird.
Alternativ dazu besteht die aus dem Stand der Technik bekannte Möglichkeit des maschinellen Vorschubs, den der Bediener über Bedienelemente 10 zuschaltet. Der zur Vorschubeinrichtung gehörende Elektromotor treibt dann die Hinterräder 6 an, wobei die dadurch erzielbare Vorschubgeschwindigkeit bei aus dem Stand der Technik bekannten Fugenschneidern im Wesentlichen konstant ist.
Erfindungsgemäß ist jedoch eine Drehzahlerfassungseinrichtung und eine Regeleinrichtung vorgesehen, die es ermöglichen, dass die Vorschubgeschwindigkeit automatisch eingestellt und veränderbar ist. Als Kriterium für die Einstellung der Vorschubgeschwindigkeit wertet die Regeleinrichtung die Drehzahl der Schneidwelle bzw. einen von dieser Drehzahl abhängigen, z. B. proportionalen, Parameter aus. Als weitere Parameter eignen sich daher auch die Drehzahl der Schneidscheibe 4 oder die Motordrehzahl.
Die Motordrehzahl kann bei einem Verbrennungsmotor z. B. durch Ermitteln des Zündtaktes festgestellt werden. Die Erzeugung der Zündfunken liefert bereits ein elektrisches Signal, das sich durch die Drehzahlerfassungseinrichtung in einfacher Weise auswerten lässt und ein zuverlässiges Kriterium für die Motordrehzahl darstellt.
Wenn bei anderen Ausführungsformen der Erfindung der Fugenschneider einen Elektromotor als Schneidmotor aufweist, kann z. B. die Auswertung der Stromaufnahme als Kriterium zur Ermittlung der Motordrehzahl herangezogen werden.
Selbstverständlich ist auch jede andere bekannte Möglichkeit zur Drehzahlerfassung geeignet, den erforderlichen Ist-Wert zu liefern.
In der Regeleinrichtung ist werksseitig ein Soll-Wert eingespeichert, der im Betrieb der Bodenschneidvorrichtung eingehalten werden sollte. Um ein bestmögliches Arbeitsergebnis zu erhalten, sollte der Motor immer mit Volllast fahren. Eine Drehzahlregelung des Motors ist zwar möglich, aber nicht zwingend erforderlich.
Wenn die Ist-Vorschubgeschwindigkeit zu groß ist, bremsen die an der Schneidscheibe 4 wirkenden Kräfte die Drehzahl der Schneidscheibe 4 und damit des Schneidmotors 2 herunter. Wenn der Ist-Wert der Drehzahl unter den vorgegebenen Soll-Wert fällt, wird das durch die Regeleinrichtung erkannt, die daraufhin den zur Vorschubeinrichtung gehörenden Vorschubmotor ansteuert und die durch die Hinterräder 6 erzeugte Vorschubgeschwindigkeit reduziert. Dadurch werden die an der Schneidscheibe 4 wirkenden Schneidkräfte geringer, so dass sich die Drehzahl der Schneidscheibe 4 erholen kann und sich wieder in dem Bereich der Soll-Drehzahl bewegt.
Wenn jedoch die an der Schneidscheibe 4 wirkenden Kräfte zu gering sind, dreht der Schneidmotor hoch, so dass die Drehzahl in die Nähe der Nenndrehzahl, auf jeden Fall über die Soll-Drehzahl fährt. Daraufhin erhöht die Regeleinrichtung die Vorschubgeschwindigkeit, was sich in einer Erhöhung der Schneidkräfte und damit einem Abbremsen der Schneidscheibe 4 auswirkt.
Durch die Regeleinrichtung ist es möglich, den Fugenschneider stets im optimalen Arbeitspunkt zu halten, um einerseits eine Überlastung der Schneidscheibe 4 und des Schneidmotors 2 zu vermeiden und andererseits ein effektives zügiges Arbeiten zu ermöglichen.
Der Vorschub lässt sich in bekannter Weise zu- oder abschalten, um ein unerwünschtes Losfahren der Bodenschneidvorrichtung zu vermeiden.
Auch die Regeleinrichtung ist abschaltbar, um es dem Bediener zu ermöglichen, den Fugenschneider entweder von Hand zu schieben oder - wie beim Stand der Technik - einen Konstantwert für die Vorschubgeschwindigkeit einzugeben, der dann unabhängig von den tatsächlich wirkenden Belastungen eingehalten wird.
Die oben beschriebene Ausführungsform verwendet die Drehzahl als ein leicht ermittelbares und auswertbares Kriterium für die zu erfassende Leistung. Jedoch können auch andere Größen bzw. Parameter verwendet werden, die ein Kriterium für die Leistung bzw. Belastung des Schneidmotors 2 oder der Schneidscheibe 4 darstellen.

Claims

1. Bodenschneidvorrichtung, mit
einem Fahrwerk (1);
einem von dem Fahrwerk (1) getragenen Schneidmotor (2) zum drehenden Antreiben eines Schneidwerkzeugs (4); und mit
einer Vorschubeinrichtung (6) zum Bewegen des Schneidwerkzeugs (4) mit einer Vorschubgeschwindigkeit relativ zu dem Boden;
gekennzeichnet durch
eine Leistungserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Ist-Wertes für die Leistung des Schneidwerkzeugs (4) oder des Schneidmotors (2) oder eines von der Leistung abhängigen oder der Leistung entsprechenden Parameters; und durch
eine Regeleinrichtung zum Vergleichen des Ist-Wertes mit einem vorgegebenen Soll-Wert und Verändern der Vorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einer Abweichung von Ist- und Soll-Wert.

2. Bodenschneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungserfassungseinrichtung eine Drehzahlerfassungseinrichtung aufweist, zum Erfassen eines Ist-Wertes für die Drehzahl des Schneidwerkzeugs (4) oder des Schneidmotors (2) oder eines von der Drehzahl abhängigen oder der Drehzahl entsprechenden Parameters, wobei der Ist-Wert für die Drehzahl als Ist-Wert für die Leistung gesetzt wird.

3. Bodenschneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidmotor (2) eine Drehzahlregel- und/oder -begrenzungseinrichtung aufweist, deren Regelaktivität durch die Leistungserfassungseinrichtung zum Bestimmen des Ist-Wertes für die Leistung des Schneidmotors (2) auswertbar ist.

4. Bodenschneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie eine Verminderung der Vorschubgeschwindigkeit bewirkt, wenn der Ist-Wert kleiner als der Soll-Wert ist, und dass sie eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit bewirkt, wenn der Ist-Wert größer als der Soll-Wert ist.

5. Bodenschneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidmotor (2) ein Verbrennungsmotor ist, dass der der Drehzahl proportionale Parameter ein Zündtakt einer Zündeinrichtung für den Schneidmotor (2) ist, und dass die Drehzahlerfassungseinrichtung zum Erfassen des Ist-Wertes anhand des Zündtaktes ausgebildet ist.

6. Bodenschneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidmotor (2) ein Elektromotor ist, dass der der Drehzahl proportionale Parameter eine Stromaufnahme des Schneidmotors (2) ist, und dass die Drehzahlerfassungseinrichtung zum Erfassen des Ist-Wertes anhand der Stromaufnahme ausgebildet ist.

7. Bodenschneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll-Wert in Abhängigkeit von Betriebsparametern manuell veränderbar ist, wobei die Betriebsparameter Parameter sind aus der Gruppe Material des Schnittgutes, Leistungsfähigkeit des Schneidwerkzeugs (4), Schnitttiefe, Nenndrehzahl des Schneidmotors (2).

8. Bodenschneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwerk (1) durch die Vorschubeinrichtung relativ zu dem Boden verfahrbar ist.

9. Bodenschneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung (6) einen Vorschubmotor aufweist, der von der Regeleinrichtung ansteuerbar ist.

10. Bodenschneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung abschaltbar ist und die Vorschubgeschwindigkeit entweder durch manuelles Schieben der Bodenschneidvorrichtung oder durch manuelles Vorgeben eines Vorschubgeschwindigkeits-Soll-Wertes für die Vorschubeinrichtung einstellbar ist.