-
Die
Erfindung betrifft ein Bodenverdichtungsgerät in Form einer
Vibrationsplatte mit
- – einem Bodenkontaktelement,
mit dessen Unterseite Verdichtungskräfte in zu bearbeiteten
Untergrund einleitbar sind, wobei die Verdichtungskräfte
hervorrufende Schwingungen des Bodenkontaktelements von einem damit
verbundenen und mittels eines Hydraulikmotors angetriebenen Schwingungserregers
erzeugbar sind, mit dem auch eine Fortbewegung des Bodenverdichtungsgeräts
in eine Richtung parallel zu dem Untergrund erzeugbar ist, und
- – einem Oberwagen, der eine Antriebseinrichtung für
eine Hydraulikpumpe zur Versorgung des Hydraulikmotors mit unter
Druck stehender Hydraulikflüssigkeit aufweist und des Weiteren
mit einem Führungselement für eine Bedienperson
versehen ist,
wobei das Führungselement mit mindestens
einem Bedienelement ausgestattet ist, das mindestens ein vorzugsweise
weglos arbeitendes Sensorglied aufweist, mit dem ein Stellmittel
betätigbar ist, mit dem die Fortbewegung des Bodenverdichtungsgeräts
unterbrechbar ist, wenn das mindestens eine Sensorglied die Abwesenheit
eines Körperteils der Bedienperson signalisiert.
-
Stand der Technik
-
Ein
derartiges Bodenverdichtungsgerät ist beispielsweise aus
der
EP 1 101 027 B1 (entspricht
WO 2000/006879 A1 )
bekannt. Bei dem darin beschriebenen Arbeitsgerät sind
kapazitive oder optische Nährungsschalter oder berührungsempfindliche Griffelemente
an einem Haltegriff des Gerätes vorhanden, mit denen erkannt
werden kann, ob der Haltegriff von der Bedienperson ordnungsgemäß gehalten
sind. Diese "Haltekontrolle" dient dazu, eine besondere Gefahr,
insbesondere während eines so genannten "Sonderbetriebszustandes",
nämlich z. B. beim Starten oder beim nicht ordnungsgemäßen Führen
oder bei einer Fehlpositionierung des Gerätes, festzustellen.
In derartigen, den Bediener gefährdenden Sonderbetriebszuständen
führt nunmehr ein Erkennen einer Abweichung von einem ordnungsgemäßen
Halten des Geräts dazu, dass die Motordrehzahl des zum
Antrieb des Gerätes verwendeten Antriebsmotors auf eine
Sicherheitsdrehzahl unterhalb einer Betriebsdrehzahl reduziert wird.
Mit einer so genannten "Totmann-Schaltung" soll verhindert werden,
dass ein unkontrolliert arbeitendes und sich bewegendes Gerät
die Bedienperson bzw. Dritte gefährdet.
-
Ferner
wird in der
EP 0 242
809 A1 noch eine an einem Handgriff führbare Vibrationsplatte
beschrieben, bei der unterhalb des Handgriffs ein so genannter zusätzlicher
"Totmann-Handgriff" vorhanden ist, der mit dem Gaszug gekoppelt
ist. Um den Motor der Vibrationsplatte auf eine Betriebsdrehzahl
bringen zu können, muss der Bediener den Totmann-Handgriff
nach oben schwenken und gegen den eigentlichen Bedienungshandgriff
halten. Sollte aus irgendwelchen Gründen der Bediener den
Totmann-Handgriff loslassen, so bewegt sich dieser aufgrund seines
Eigengewichts nach unten und reduziert über den Gaszug
die Motordrehzahl auf eine Leerlaufdrehzahl, unabhängig
davon, ob an dem eigentlichen Drehzahlsteller eine andere Drehzahl
vorgewählt ist. Ein Nachteil dieser "mechanischen" Totmann-Handgriffe"
besteht in der schweren Bedienbarkeit, da immer eine zusätzliche
Haltekraft benötigt wird, die den eigentlichen Bedienungsvorgang
erschwert.
-
Bei
sämtlichen bekannten Totmann-Schaltungen tritt es als nachteilig
in Erscheinung, dass bei Abregelung der Motordrehzahl bis zum Stillstand
des Gerätes bzw. zu einer Reduzierung von dessen Bewegung
auf ein ungefährliches Maß ein zu großer Zeitraum
vergeht. Der Verbrennungsmotor und der nachgeschaltete restliche
Antriebsstrang einschließlich der sich bewegenden Massen
des Geräts selbst besitzen nämlich eine nicht
unbeträchtliche Trägheit, so dass ein nicht zu
vernachlässigender zeitlicher Nachlauf des Geräts
auftritt, der noch ein Gefährdungspotenzial für
die Bedienperson bzw. Dritte darstellt.
-
Aufgabe
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bodenverdichtungsgerät
in Form einer Vibrationsplatte derart weiterzuentwickeln, dass der
Zeitraum vom Erkennen einer Notsituation bis zum tatsächlichen
Stillstand des Geräts bzw. bis zur Verminderung der vom
Gerät ausgeführten Bewegungen auf ein ungefährliches
Maß verkürzt wird.
-
Lösung
-
Ausgehend
von einer Verdichtungsplatte der eingangs beschriebenen Art wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass das von dem Sensorglied betätigte Stellmittel eine
Unterbrechung der Versorgung des Hydraulikmotors mit Hydraulikflüssigkeit
bewirkt.
-
Im
Unterschied zu den bekannten Geräten, bei denen die Unterbrechungsfunktion
auf die Antriebseinrichtung, d. h. typischerweise einen Verbrennungsmotor,
wirkt und somit am Anfang des gesamten Antriebsstrangs ansetzt,
befindet sich der Eingriffspunkt der erfindungsgemäß eingeleiteten
Unterbrechungsmaßnahme im Hydraulikkreis. Auf diese Weise
können die Massenträgheiten des Antriebsmotors
und der Hydraulikpumpe ausgeschaltet werden, so dass die Nachlaufzeiten
gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert werden
können. Hierdurch wird die Sicherheit sowohl für
die Bedienperson als auch für Dritte erhöht und
den heutigen Anforderungen an den Arbeitsschutz Rechnung getragen.
Zwar ist bislang gemäß den gesetzlichen Vorschriften
eine Totmann-Schaltung bei Vibrationsplatten überhaupt
noch nicht vorgeschrieben. Dennoch ist der Sicherheitsgewinn bei
Anwendung des erfindungsgemäßen Konzepts besonders
hoch, da die Ansprechzeiten bis zum Stillstand der Vibrationsplatte
sehr gering sind. Dies macht es beispielsweise möglich,
auch ungeübte Personen mit einer derartigen Vibrationsplatte
arbeiten zu lassen, was vor allem für Vermieter derartiger
Bodenverdichtungsgeräte von Interesse ist.
-
Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Stellmittel
ein hydraulisches Ventil ist, mit dem die Hydraulikflüssigkeit
aus einer Vorlaufleitung über eine Bypassleitung drucklos in
einen Tank umleitbar ist. Während die Bypassleitung im
regulären Einsatzbetrieb des Geräts von dem Hydraulikventil
verschlossen ist, so dass die Hydraulikflüssigkeit dem
Hydraulikmotor unter Druck zugeführt wird, kommt es bei
der Erkennung eines "Störfalls" zu einem Strömungskurzschluss,
so dass der dann drucklose Hydraulikmotor sehr kurzfristig zum Stillstand
kommt.
-
Vorteilhafterweise
handelt es sich bei dem Hydraulikventil um ein elektromagnetisch
betätigtes 2/2-Wegeventil, das mittels Federkraft in einer Öffnungsstellung
vorgespannt ist.
-
Um
bei Ausfall oder Störung in der Bordelektrik stets einen
"sicheren Zustand" zu erreichen, sollte das Hydraulikventil im stromlosen
Zustand seines Elektromagneten die Verbindung zum Tank freigeben.
Dies bedeutet andersherum, dass ein regulärer Arbeitsbetrieb
nur dann möglich ist, wenn die Erregerspule des Ventilantriebs
stromdurchflossen ist, d. h. die Bordelektrik in Betrieb ist.
-
Eine
besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Geräts besteht darin, dass das mindestens eine Sensorglied Änderungen
in der Streukapazität eines Körperteils, insbe sondere
einer Hand, der Bedienperson erfasst. Derartige kapazitive Sensorglieder
zur Verwendung in Totmann-Vorrichtungen sind beispielsweise aus
der
DE 102 19 386 A1 bekannt.
Diese in Handgriffe gut einarbeitbare Sensorglieder haben sich in
der Praxis insbesondere im rauen landwirtschaftlichen Betrieb zwischenzeitlich
gut bewährt.
-
Ein
alternatives Funktionsprinzip für ein Sensorglied ist aus
der
DE 198 43 666
A1 bekannt, bei der das Sensorelement so ausgebildet ist,
dass es aufgrund des Drucks der von einer Bedienperson in einem
definierten Griffbereich ausgeübt wird, eine elektrische
Größe ändert, die zur Ausgabe eines Steuersignals
verwendet wird.
-
Um
einer Bedienperson die Führung der erfindungsgemäßen
Vibrationsplatte zu erleichtern wird vorgeschlagen, an dem Führungselement
der Vibrationsplatte zwei Bedienelemente in Form jeweils eines Handgriffs
vorzusehen, wobei jeder Handgriff ein Sensorglied aufweisen sollte.
In diesem Fall besteht eine besonders sinnvolle Verschaltung der
beiden Sensorglieder darin, dass die Versorgung des Hydraulikmotors
mit Hydraulikfluid erst dann unterbrochen wird, wenn beide Sensorglieder
die Abwesenheit der Hand der Bedienperson signalisieren. Bei solch
einer Ausgestaltung ist es somit für eine als ordnungsgemäß definierte
Geräteführung ausreichend, wenn die Bedienperson
entweder die rechte oder die linke Hand oder beide Hände
an dem jeweils vorgesehenen Handgriff mit integriertem Sensorglied hält.
Erst wenn beide Hände sich nicht an dem vorgesehenen Ort
befinden, ist von einem Notfall auszugehen, so dass dann die Totmann-Schaltung
auslöst und zum Gerätestillstand führt.
-
Die
Erfindung weiter ausgestaltend ist schließlich noch vorgesehen,
dass die Vibrationsplatte ein elektrisches Bordsystem mit einer
Spannungsversorgung, insbesondere einem Generator sowie einem davon
ladbaren Akkumulator besitzt. Für den Fall, dass bei einem
Gerät keine Spannungsversorgung zur Verfügung
steht, ist zwar der Aufbau der erfindungsgemäßen
Totmann-Schaltung grundsätzlich auch möglich,
doch die Auswahl der verwendbaren Sensorglieder ist dann stark eingeschränkt.
-
Ausführungsbeispiel
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels,
das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.
-
Es
zeigt:
-
1 eine
schematische Seitenansicht eines Bodenverdichtungsgeräts
in Form einer Vibrationsplatte,
-
2 eine
vergrößerte perspektivische Darstellung des Endbereichs
einer Führungsdeichsel mit zwei Handgriffen,
-
3 einen
hydraulischen Schaltplan der Totmann-Schaltung und
-
4 einen
elektrischen Schaltplan der Totmann-Schaltung.
-
Ein
in 1 dargestelltes Bodenverdichtungsgerät 1 in
Form einer Vibrationsplatte weist ein plattenförmiges Bodenkontaktelement 2 auf,
mit dessen Unterseite 3 das Gerät auf einem zu
verdichtenden Untergrund aufsteht. In das Bodenkontaktelement 2 ist
ein Schwingungserreger 4 integriert, der anhand der drei
Auswölbungen für seine Erregerwellen erkennbar
ist.
-
Gekoppelt über
nicht näher dargestellte elastische Elemente 5 im
Vorder- und Hinterbereich des Bodenkontaktelements 2 befindet
sich über letzterem ein so genannter Oberwagen 6.
Dieser enthält zum einen einen nicht dargestellten Verbrennungsmotor, der
als Antriebseinrichtung für eine gleichfalls im Oberwagen 6 befindliche
Hydraulikpumpe dient. Der Verbrennungsmotor wird mittels eines nicht
sichtbaren Elektrostarters in Betrieb gesetzt und über
einen Kraftstofftank 7 mit Kraftstoff versorgt.
-
Nicht
dargestellt sind des Weiteren hydraulische Leitungen, die von der
Hydraulikpumpe zu einem in dem Bodenkontaktelement 2 befindlichen
und seitlich an den Schwingungserreger 4 angeflanschten
Hydraulikmotor führen.
-
Um
die Vibrationsplatte als handgeführtes Gerät bedienen
zu können, besitzt diese eine Führungseinrichtung 8 in
Form einer Deichsel an deren freiem Ende sich ein Bedienelement 9 in
Form einer C-förmig gebogenen Griffstange befindet.
-
Wie
sich aus der vergrößerten Darstellung gemäß 2 ergibt,
befindet sich an den aufeinander zu gerichteten freien Enden des
Bedienelements jeweils ein als Handgriff ausgebildetes Sensorglied 10,
das nach einem kapazitiven Messprinzip arbeitet. Jeder der beiden
Handgriffe erkennt, ob eine Bedienperson ihre Hand an dem Griff
hält oder nicht. Bei Entfernen der Hand von einem Handgriff
wird von diesem über eine nicht sichtbare Signalleitung
innerhalb des als Rohr ausgeführten Bedienelements 9 sowie
innerhalb der als Hohlprofil ausgebildeten Deichsel ein Signal an
ein nicht dargestelltes elektronisches Steuergerät abgegeben.
Die Funktionsweise der Totmann-Schaltung in elektrischer Hinsicht
wird in dem Schaltplan gemäß 4 später
näher erläutert. 2 zeigt
noch einen Gashebel 11, mit dem durch Verschwenken Einfluss
auf die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors genommen werden kann. Der
Gashebel 11 bzw. die Motordrehzahl überhaupt sind
jedoch von der erfindungsgemäßen Totmann-Schaltung
unbeeinflusst. Weitere Bedienelemente des Bodenverdichtungsgeräts 1,
wie z. B. eine Vorwärts-Rückwärts-Schaltung
sowie ein Lenkhebel zur Einstellung von "Kurvenfahrt rechts" bzw.
"Kurvenfahrt links" sind Stand der Technik und werden an dieser
Stelle daher nicht näher erläutert.
-
Der
Hydraulikschaltplan gemäß 3 verdeutlicht,
dass von einem regelbaren Verbrennungsmotor 12 über
eine starre Kupplung 13 eine Hydraulikpumpe 14 antreibbar
ist. Im regulären Arbeitsbetrieb des Geräts fördert
die Hydraulikpumpe 14 die über eine Saugleitung 15 aus
einem Tank 16 angesaugte Hydraulikflüssigkeit
in eine Vorlaufleitung 17, die mit einem Teilstrang 17.1 zu
einem Hydraulikmotor 18 führt. Dieser dient zum
Antrieb des in 3 nicht dargestellten Schwingungserregers,
der sich im Bodenkontaktelement 2 der Vibrationsplatte
befindet. Über eine Rücklaufleitung 19 fließt
die Hydraulikflüssigkeit drucklos in den Tank 16 zurück.
-
An
einer Verzweigung 20 geht von der Vorlaufleitung 17 eine
Bypassleitung 21 ab, die in den Tank 16 führt
und in der sich ein Hydraulikventil 22 in Form eines 2/2-Wege-Ventils
befindet, das mittels eines Elektromagneten 23 betätigt
wird. In 3 ist das Hydraulikventil 22 in
einer Stellung gezeigt, in der der Elektromagnet 23 nicht
erregt ist, so dass das Ventil durch Federkraft in eine Stellung
gebracht wird, in der von der Vorlaufleitung 17 eine Verbindung
zu der Bypassleitung 21 offen ist, so dass die Hydraulikflüssigkeit
von der Hydraulikpumpe 14 im Kurzschluss in den Tank 16 fließen
kann. Dieser Schaltzustand wird angenommen, wenn beide Sensorglieder 10 (Handgriffe)
an der Deichsel signalisieren, dass kein Kontakt mehr zu den Händen
der Bedienperson besteht. Das elektronische Steuergerät,
das in 3 nicht gezeigt ist, sorgt sodann dafür,
dass der Anker des Elektromagneten 23 abfällt
und damit den Öl-Kurzschluss herbeiführt, wodurch
der Hydraulikmotor 18 mangels Ölversorgung stehen
bleibt. Zieht der Anker des Elektromagneten 23 hingegen
an – was die Präsenz mindes tens einer Hand an
einem Sensorglied 10 erfordert – so schließt
das Hydraulikventil 22 wieder und von der noch laufenden
Hydraulikpumpe 14 (auf den Verbrennungsmotor 12 wird durch
die Totmann-Schaltung kein Einfluss genommen) wird wieder Hydraulikflüssigkeit
zum Hydraulikmotor 18 geförderte, der somit beginnt
wieder anzulaufen.
-
Im
linken Bildteil der 3 ist noch ein weiterer Teilstrang 17.2 der
Vorlaufleitung 17 dargestellt, der zu einem so genannten
Orbitrol 24 führt, mit dem zwei seitlich des Schwingungserregers 4 angeordnete
hydraulische Stellzylinder 25 (nur schematisch angedeutet)
angesteuert werden. Mit Hilfe des Orbitrols 24 und der
Stellzylinder 25 Hisst sich sowohl zwischen Vorwärtsfahrt
und Rückwärtsfahrt der Vibrationsplatte wechseln
als auch (optional) zwischen "Kurvenfahrt rechts" und "Kurvenfahrt
links". Das Orbitrol 24 mit den zugehörigen Stellzylindern 25 ist Stand
der Technik und entbehrt daher an dieser Stelle näherer
Ausführungen.
-
Dem
in 4 dargestellten Elektroschaltplan lässt
sich das Anschlussschema der Totmann-Schaltung in elektrischer Hinsicht
entnehmen. Ein Bleiakkumulator 26 versorgt über
einen Zündschalter 27 ein elektronisches Steuergerät 28 mit Spannung. Über
eine Leitung 29 ist das Steuergerät 28 mit
der Masse des Bodenverdichtungsgeräts 1 verbunden.
Ein in einer Leitung 31 befindlicher Leerlaufschalter 32,
der von einem Handgriff an der Deichsel der Vibrationsplatte bedient
wird, ermöglicht, dass der Motor sich in den Leerlaufzustand
begibt.
-
Von
jedem Sensorglied 10 an den beiden Handgriffen führt
jeweils eine Leitung 33 zu dem elektronischen Steuergerät,
so dass dieses über die Signale bezüglich der
Belegung der Handgriffe verfügt. Über eine weitere
von dem elektronischen Steuergerät 28 ausgehende
Leitung 34 wird der Elektromagnet 23 des Hydraulikventils 22 dann
mit Strom versorgt, wenn an mindestens einem der Handgriffe Handkontakt
besteht. Anderenfalls fällt die Spannung in der Leitung 34 ab
und das Hydraulikventil 22 nimmt aufgrund Federvorspannung
die in 4 gezeigte Sicherheitsstellung ein, in der es über
die Bypassleitung 21 einen Kurzschluss zwischen der Vorlaufleitung 17 und
dem Tank 16 bildet. Der Druck am Hydraulikmotor 18 fällt
sofort ab und die Fortbewegung des Bodenverdichtungsgeräts 1 stoppt.
-
- 1
- Bodenverdichtungsgerät
- 2
- Bodenkontaktelement
- 3
- Unterseite
- 4
- Schwingungserreger
- 5
- elastisches
Element
- 6
- Oberwagen
- 7
- Kraftstofftank
- 8
- Führungselement
- 9
- Bedienelement
- 10
- Sensorglied
- 11
- Gashebel
- 12
- Verbrennungsmotor
- 13
- Kupplung
- 14
- Hydraulikpumpe
- 15
- Saugleitung
- 16
- Tank
- 17
- Vorlaufleitung
- 18
- Hydraulikmotor
- 19
- Rücklaufleitung
- 20
- Verzweigung
- 21
- Bypassleitung
- 22
- Hydraulikventil
- 23
- Elektromagnet
- 24
- Orbitrol
- 25
- Stellzylinder
- 26
- Bleiakku
- 27
- Zündschalter
- 28
- Steuergerät
- 29
- Leitung
- 30
- Masse
- 31
- Leitung
- 32
- Leerlaufschalter
- 33
- Leitung
- 34
- Leitung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1101027
B1 [0002]
- - WO 2000/006879 A1 [0002]
- - EP 0242809 A1 [0003]
- - DE 10219386 A1 [0011]
- - DE 19843666 A1 [0012]