DE102011113752A1

DE102011113752A1 - Fräsvorrichtung mit einer Sensoreinrichtung zur Fräskantenerkennung, Verfahren zur Fräskantenerkennung und Sensoreneinrichtung zur Fräskantenerkennung.

Info

Publication number: DE102011113752A1
Application number: DE102011113752A
Authority: DE
Inventors: Jörn von der Lippe; Robert Laux
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2011-09-19
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2031-09-20
Also published as: DE102011113752B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fräsvorrichtung, insbesondere Straßenfräse, Recycler oder Stabilisierer, mit einer Sensoreinrichtung, die zur Ermittlung einer Fräskante im Bereich der Arbeitsbreite des Fräsrotors ausgebildet ist. Damit ist eine besonders exakte Bestimmung der Fräsleistung möglich. Die Erfindung betrifft ferner eine Sensoreinrichtung an sich und ein Verfahren zur Durchführung einer Fräskantenerkennung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fräsvorrichtung mit einem Maschinenrahmen, einem den Maschinenrahmen tragenden Fahrwerk und einem quer zur Arbeitsrichtung der Fräsvorrichtung angeordneten Fräsrotor, der zum Abfräsen von Bodenmaterial in einer bestimmten Fräsbreite ausgebildet und innerhalb eines Fräsrotorkastens angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Sensoreinrichtung zur Erkennung einer Fräskante im Bereich der Fräsbreite einer Fräsvorrichtung sowie ein Verfahren zum Fräsbetrieb einer Fräsvorrichtung.
Eine gattungsgemäße Fräsvorrichtung zeichnet sich im Wesentlichen durch das Vorhandensein eines quer zur Arbeitsrichtung angeordneten Fräsrotors, der, in Rotation versetzt, mit denen auf seinem Zylinderaußenmantel angeordneten Bearbeitungswerkzeugen Bodenmaterial abfräst. Neben einem Einsatz zum Abbau von Bodenmaterial kommen derartige Fräsvorrichtungen insbesondere auch im Straßen- und Wegebau zum Einsatz und dienen dort zum Abfräsen von Straßendecken, zum Einarbeiten von Bindemitteln in das Bodenmaterial, etc. Ein weiteres wesentliches Element einer solchen gattungsgemäßen Fräsvorrichtung ist ein Maschinenrahmen und ein in den Maschinenrahmen tragendes Fahrwerk, beispielsweise mit Rädern und/oder Raupengondeln. Im Arbeits- bzw. Fräsbetrieb bewegt sich die Fräsvorrichtung über den zu bearbeitenden Boden fort. Der mit seiner Rotationsachse horizontal und quer zur Arbeitsrichtung angeordnete Fräsrotor ist dabei am Maschinenrahmen, mittelbar oder unmittelbar, gelagert und fräst, in Rotation versetzt, Bodenmaterial auf. Der Fräsrotor weist eine bestimmte Arbeitsbreite auf. Die Arbeitsbreite des Fräsrotors hängt von der jeweiligen Ausbildung des Fräsrotors, insbesondere der Verteilung der Fräswerkzeuge, beispielsweise Rundschaftmeißel, entlang der Rotationsachse des Fräsrotors ab. Die Arbeitsbreite bezeichnet mit anderen Worten die Breite eines vollständigen Bearbeitungsstreifens der Fräsvorrichtung beziehungsweise die Breite des abgefrästen Streifens im Boden quer zur Arbeitsrichtung. Eine weitere wichtige Größe im Arbeitsbetrieb ist die Frästiefe. Diese gibt an, wie tief der Fräsrotor in Vertikalrichtung in Bezug auf die Ausgangsoberfläche des Bodens Bodenmaterial von der Oberfläche abfräst. Der Fräsrotor ist innerhalb eines Fräsrotorkastens angeordnet, der den Fräsrotor zu den Seiten und nach oben hin umschließt und einen begrenzten Umgebungsraum um den Fräsrotor zur Verfügung stellt. Dies ermöglicht beispielsweise eine gezielte Materialführung des Fräsgutes und/oder eine Fräsgutführung zur Untermischung von Beimengungen etc. Die Fräsvorrichtung ist üblicherweise in der Weise ausgebildet, dass sie das Fräsgut im Arbeitsprozess gleich abtransportiert, beispielsweise über geeignete Fördereinrichtungen.
In Einsatzsituationen, in denen der Fräsrotor über seine gesamte axiale Breite Bodenmaterial auffräst, entspricht die tatsächliche Fräsbreite somit der Arbeitsbreite des Fräsrotors. In vielen Arbeitsituationen tritt allerdings der Fall ein, dass die Fräsvorrichtung nicht über ihre gesamte maximale Arbeitsbreite fräst, sondern nur mit einem Teilbereich. Die Fräsbreite ist dann kleiner als die Arbeitsbreite. Die Fräsbreite bezeichnet somit die Breite in Axialrichtung der Rotationsachse des Fräsrotors an, in dem der Fräsrotor im jeweiligen Arbeitseinsatz tatsächlich den Boden auffräst. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Fräsrotor mit einem Teil seiner Arbeitsbreite in einen Teil eines bereits gefrästen Bereiches hineinreicht. Der Fräsrotor erstreckt sich in diesem Fall von einem gefrästen Bereich in einen nicht gefrästen Bereich. Der gefräste Bereich und der nicht gefräste Bereich werden über eine Fräskante voneinander getrennt. Der bereits gefräste Bereich zeichnet sich somit dadurch aus, dass er um die Frästiefe FT gegenüber dem ungefrästen Bereich tiefer ist. Die Fräskante ist in diesem Fall somit als Stufe zwischen gefrästem und nicht gefrästem Teil der zu bearbeitenden Bodenoberfläche ausgebildet.
In den Fällen, in denen der Fräsrotor im Arbeitsbetrieb nicht über seine gesamte Breite Bodenmaterial auffräst (wenn der Fräsrotor beispielsweise gleichzeitig abgefrästen und nicht abgefrästen Boden überlappt), ist die Information, welcher Anteil der vollen Breite des Fräsrotors (Arbeitsbreite) tatsächlich Fräsarbeiten leistet (Fräsbreite), von besonderer Relevanz. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine Abrechung der Fräsarbeiten unter Berücksichtigung der tatsächlich geleisteten Fräsarbeit erfolgt. im Fall von Fräsarbeiten, die nicht über die gesamte Breite des Fräsrotors erfolgen, schätzt der Maschinenführer visuell ab, wie breit der abgefräste Streifen ungefähr ist beziehungsweise wie groß die aktuelle Fräsbreite ist und notiert diesen Schätzwert. Dies kann im Endergebnis zu sehr ungenauen Angaben der geleisteten Fräsarbeiten führen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Möglichkeit anzugeben, den Maschinenführer der Fräsvorrichtung vor einer Abschätzung der Breite eines sich nur über einen Teil der axialen Arbeitsbreite der Fräsrotors erstreckender Fräsbreiten zu entlasten und gleichzeitig eine genauere Erfassung tatsächlich geleisteter Fräsarbeiten zu ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Fräsvorrichtung, einer Sensoreinrichtung und einem Verfahren zum Fräsbetrieb einer Fräsvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüche angegeben.
Die erfindungsgemäße Fräsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine in Arbeitsrichtung der Fräsvorrichtung vor dem Fräsrotor angeordnete Sensoreinrichtung umfasst, die zur Erkennung einer in Arbeitsrichtung verlaufenden Fräskante im Bereich der Arbeitsbreite des Fräsrotors ausgebildet ist. ”Im Bereich der Arbeitsbreite” ist so zu verstehen, dass die Sensoreinrichtung zumindest in der Weise ausgebildet sein muss, dass sie den in Arbeitsrichtung vor dem Fräsrotor liegenden Bereich zumindest hinsichtlich seiner Breite auf das Vorliegen einer Fräskante erfassen und prüfen kann. Der erfasste Bereich kann dabei selbstverständlich auch breiter sein als die Arbeitsbreite des Fräsrotors. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn ein vergleichsweise schmaler und nicht über die Breite des Fräsrotorkastens verlaufender Fräsrotor als Teil eines Rotorwechselsystems verwendet wird. Der zentrale Aspekt der Erfindung liegt darin, dass die Lage Fräskante mit Hilfe der Sensoreinrichtung automatisch bestimmt werden kann und keine Abschätzung mehr durch den Maschinenführer der Fräsvorrichtung mehr erfolgen muss. Die Fräskante stellt definitionsgemäß den Übergangsbereich zwischen bereits bearbeitetem bzw. abgefrästem Boden und noch nicht bearbeitetem bzw. ungefrästem Boden dar. Die Fräskante ist entsprechend eine Stufe im Boden, über die der ungefräste Boden in das Fräsbett übergeht. Die Arbeitsrichtung der Fräsvorrichtung ist diejenige Richtung, in die sich die Fräsvorrichtung während der Fräsarbeiten fortbewegt. Die Fräsvorrichtung ist in diesem Zusammenhang ferner bevorzugt selbstfahrend ausgebildet und weist eine entsprechende Antriebseinrichtung auf.
Die Sensoreinrichtung ist erfindungsgemäß in Arbeitsrichtung vor dem Fräsrotor angeordnet. Dies ergibt sich bereits aus der Notwendigkeit, dass die Sensoreinrichtung das eventuelle Vorhandensein einer Fräskante und ihre Lage in Bezug auf die Arbeitsbreite des Fräsrotors vor dem Auffräsen des Bodens ermitteln muss. Die Sensoreinrichtung ermittelt somit die Lage der Fräskante über die Arbeitsbreite des Fräsrotors hinweg, bevor der Fräsrotor über die entsprechende Stelle des Bodens geführt wird und den Boden auffräst. Die Sensoreinrichtung ist erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet, dass sie die Lage der Fräskante in Bezug auf die volle Breite des Fräsrotors ermitteln kann. Die Fräskante stellt die Grenze zwischen gefrästem und nicht gefrästem Boden dar, sodass bei Kenntnis der Lage der Fräskante ermittelbar ist, welcher Anteil der Arbeitsbreite des Fräsrotors über bereits gefrästen Boden geführt wird und entsprechend keinen Beitrag zu den aktuellen Fräsarbeiten leistet und welcher Anteil Fräsarbeiten leistet beziehungsweise wir breit die tatsächliche Fräsbreite ist.
Die Sensoreinrichtung ist erfindungsgemäß zur Erkennung der in Arbeitsrichtung verlaufenden Fräskante ausgebildet. Dies heißt nicht, dass die Sensoreinrichtung nur solche Fräskanten erkennt, die ausschließlich in Arbeitsrichtung verlaufen. Wesentlich ist, dass zumindest ein Anteil der Fräskante in Arbeitsrichtung orientiert ist und die Fräskante nicht parallel zur Rotationsachse des Fräsrotors liegt. In der Horizontalebene in Bezug auf die Rotationsachse des Fräsrotors schräg verlaufende Fräskanten beziehungsweise Fräskanten, die schräg von der Fräsvorrichtung überfahren werden, werden von der Sensoreinrichtung somit gleichermaßen erfasst, wie eine strikt senkrecht zur Rotationsachse in Arbeitsrichtung der Fräsvorrichtung verlaufende Fräskante. Die Sensoreinrichtung ermöglicht somit insgesamt in Arbeitssituationen, in denen der Fräsrotor nicht über seine gesamte Arbeitsbreite Fräsarbeiten leistet, den Anteil , mit dem jeweils ein Abfräsen der Bodenoberfläche erfolgt, in Bezug auf die gesamte Arbeitsbreite des Fräsrotors beziehungsweise die tatsächliche Fräsbreite zu bestimmen.
Wie vorstehend bereits erwähnt, ist die Fräskante üblicherweise eine Stufe im Boden zwischen einem bereits gefrästen und einem ungefrästen Bereich. Grundsätzlich kann eine Kante im Fräsbereich natürlich auch aufgrund anderer Umstände vorliegen. Es ist somit nicht zwingend erforderlich, dass die Fräskante beziehungsweise die Kante im Fräsbereich aufgrund eines vorhergehenden Fräsvorgangs in den Boden eingebracht worden ist. Entscheidend ist vielmehr, dass die Fräskante einen Bereich bezeichnet, in dem sich die vertikale Höhe des Bodens sprunghaft ändert. Die Fräskante umfasst dazu eine Flanke, die den oberen und den untern Bereich miteinander verbindet. Diese Flanke kann in Form einer im Wesentlichen senkrecht aufstehenden Wandung aber durchaus auch geneigt verlaufend vorliegen. Die Sensoreinrichtung ist erfindungsgemäß nun in der Weise ausgebildet, dass sie diese Fräskante in irgendeiner Form erfassen kann. Dies kann beispielsweise mechanisch mit geeigneten über den Boden geführten Sensormitteln, wie beispielsweise Fühlstäben, erfolgen, die in Abhängigkeit vom Abstand zum Boden ihre Lage ändern. Wesentlich geeigneter als eine die Fräskante mechanisch erfassende Sensoreinrichtung ist allerdings eine Sensoreinrichtung, die zur berührungslosen Erkennung der Fräskante ausgebildet ist. Eine berührungslose Erkennung der Fräskante zeichnet sich dadurch aus, dass ein unmittelbarer physischer Kontakt zwischen einem Teil der Sensoreinrichtung und dem Boden nicht erforderlich ist. Die berührungslose Erkennung der Fräskante kann beispielsweise über eine berührungslose Entfernungsmessung erfolgen, da sich im Bereich der Fräskante der Abstand zum Boden sprunghaft ändert. So liegt der ungefräste Bereich in Vertikalrichtung höher als der bereits gefräste Teilbereich. Alternativ oder ergänzend kann beispielsweise auch eine Detektion der Wärmeabstrahlung erfolgen, da sich auch in diesem Zusammenhang die Fräskante deutlich von ihrer Umgebung absetzt. Gleiches gilt grundsätzlich auch für eine rein optische beziehungsweise im Bereich des sichtbaren Lichtes basierende Erfassung eines in Arbeitsrichtung vor dem Fräsrotor liegenden Bereichs, da sich die Fräskante in der Regel auch visuell sichtbar vom übrigen Untergrund als Übergang von einem tiefer liegenden zu einem höher liegenden Bereich absetzt. Zur berührungslosen Erkennung der Fräskante kann somit konkret auf das gesamte Spektrum möglicher berührungsloser Messprinzipien zurückgegriffen werden, die zur Erfassung der Lage der Fräskante geeignet sind. Entsprechend kann die Sensoreinrichtung insbesondere eine elektrooptische und/oder laufzeitbasierte Messeinrichtung umfassen. Konkrete Ausführungsformen können beispielsweise wenigstens eines der Elemente Kamera, insbesondere Farbkamera, Infrarotkamera, Laserscanner, Ultraschall-Abstandssensor, Radarsensor, 3D-PMD-Kamera (Photonic Mixer Device) und Stereo-Vision-Kamera umfassen. Die grundsätzliche Funktionsweise und die den einzelnen Messprinzipien zugrunde liegenden Gesetzmäßigkeiten sind bekannt. Selbstverständlich können auch mehrere Messprinzipien in einer Sensoreinrichtung miteinander kombiniert werden, um noch zuverlässigere Messergebnisse zu erhalten.
Die Sensoreinrichtung ist ferner bevorzugt in der Weise ausgebildet, dass mit der Erfassung der Lage der Fräskante gleichzeitig auch eine dahingehende Erfassung erfolgt, auf welcher Seite der Fräskante der ungefräste (hohe) und auf welcher Seite der bereits gefräste (tiefe) Bereich liegt. Wird beispielsweise eine Sensoreinrichtung mit auf Distanzmessung basierendem Messprinzip herangezogen, ergibt sich diese Information bereits aus der Messung an sich, da die Entfernung zum Boden zur einen Seite der Fräskante im ungefrästen Bereich geringer ist als im tiefer liegenden bereits gefrästen Bereich zur anderen Seite der Fräskante. Ergänzend oder alternativ kann die Sensoreinrichtung hierzu beispielsweise auch auf Fahrwerksinformationen zurückgreifen und aufgrund in ihrer Höhe unterschiedlich eingestellter Hubsäulen die ungefräste und die gefräste Seite der Fräskante festlegen. Ergänzend oder alternativ kann beispielsweise auch ein Schattenwurf durch die Fräskante als Kriterium zur Festlegung der gefrästen und der ungefrästen Seite dienen. Diese Aufzählung ist keineswegs limitierend zu verstehen.
Neben der konkreten Ausbildung der Sensoreinrichtung kann auch die Anordnung der Sensoreinrichtung an der Fräsvorrichtung variiert werden. So ist es beispielsweise möglich, dass die Sensoreinrichtung in der Weise an der Fräsvorrichtung angeordnet ist, dass ihre Messrichtung zumindest teilweise und insbesondere in der Horizontalebene entgegen der Arbeitsrichtung der Fräsvorrichtung verläuft. Die Messrichtung der Sensoreinrichtung gibt die Blickrichtung der Sensoreinrichtung zur Erfassung der Fräskante wieder. Sie ist mit anderen Worten diejenige Richtung, in die die Sensoreinrichtung von ihrer Montageposition aus das Vorhandensein einer Fräskante in der Bodenoberfläche prüft. Der Vorteil der Ausrichtung der Messrichtung entgegen der Arbeitsrichtung der Fräsvorrichtung liegt darin, dass insbesondere der nah am Fräsrotor liegende Bereich der Bodenoberfläche überwacht werden kann. Entgegen der Arbeitsrichtung bedeutet dabei insbesondere, dass die Messrichtung zumindest teilweise entgegen der Arbeitsrichtung, beispielsweise von schräg oben auf den Boden, orientiert ist.
Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung muss in der Weise angeordnet sein, dass sie in der konkreten Arbeitssituation den Bereich der Bodenoberfläche in der Breite der Arbeitsbreite des Fräsrotors auf das Vorhandensein einer Fräskante untersucht. Dabei muss der herangezogene Bereich in Arbeitsrichtung vor dem Fräsrotor liegen und somit noch nicht mit dem Fräsrotor in der gesamten Arbeitsbreite überfahren worden sein. Eine Messung bzw. Bestimmung der Fräskante hinter dem Fräsrotor ist offensichtlich nicht möglich. In Arbeitsrichtung vor dem Fräsrotor liegend bezieht sich in diesem Zusammenhang nicht ausschließlich auf den in Arbeitsrichtung unmittelbar vor dem Fräsrotor liegenden Bereich, sondern auf einen Bodenbereich, der mehr oder weniger weit vom Fräsrotor in Arbeitsrichtung der Fräsvorrichtung beabstandet ist und im Arbeitsbetrieb somit früher oder später vom Fräsrotor überfahren werden wird. Grundsätzlich ist es allerdings von Vorteil, den Messbereich der Sensoreinrichtung, in dem sie das Vorliegen und die Lage einer Fräskante im Boden bestimmt, so nah wie möglich an den Fräsrotor heranzuführen. Geeignet zur Anbringung der Sensoreinrichtung ist somit beispielsweise die in Arbeitsrichtung vorne liegende Vorderseite der Fräsvorrichtung, insbesondere des Maschinenrahmens. Idealist eine Anbringung der Sensoreinrichtung an der Unterseite des Maschinenrahmens, d. h. in Arbeitsrichtung der Fräsvorrichtung zwischen der Vorderkante und dem Fräsrotor. Durch eine Anordnung der Sensoreinrichtung an der Unterseite des Maschinenrahmens im in Arbeitsrichtung vor dem Fräsrotor liegenden Bereich werden einerseits die Außenabmessungen der Fräsvorrichtung nicht vergrößert. Andererseits ist die Wahrscheinlichkeit sehr groß, dass der unmittelbar vor dem Fräsrotor liegende Bereich, beispielsweise auch bei Kurvenfahrt, vom Fräsrotor tatsächlich überfahren wird. Messfehler werden dadurch wesentlich reduziert.
Die Sensoreinrichtung ist entsprechend bevorzugt in der Weise ausgebildet, dass sie den in Arbeitsrichtung unmittelbar vor dem Fräsrotorkasten liegenden Bereich erfasst. Eine Anordnung der Sensoreinrichtung innerhalb des Fräsrotorkastens ist wenig sinnvoll, da dort die Materialführung des Fräsgutes erfolgt und eine Unterscheidung zwischen gefrästen und nicht gefrästem Untergrund nur schwer möglich ist. Darüber hinaus ist der Fräsrotorkasten ferner möglichst klein ausgebildet, um eine effiziente Fräsgutführung zu ermöglichen. Der in Arbeitsrichtung unmittelbar vor dem Fräsrotorkasten liegende Bereich ist somit derjenige Bereich, der von der Sensoreinrichtung einsehbar am nächsten vor dem Fräsrotor liegt. Entsprechend lassen sich hier die exaktesten Ergebnisse gewinnen, ob eine Fräskante vorhanden ist und in welcher Breite der Fräsrotor Material im Arbeitsprozess auffräsen wird.
Die Sensoreinrichtung kann ferner im Hinblick auf die von ihr erfasste Fläche variiert werden. Die erfasste Fläche ist dabei die Fläche, die von der Sensoreinrichtung zur Prüfung auf das Vorhandensein und zur Lagebestimmung einer Fräskante herangezogen wird. So ist es beispielsweise möglich, dass die Sensoreinrichtung insgesamt einen Messkegel aussendet und auf dem Boden somit ein rundes oder elliptisches Messfeld aufweist und auf die Lage einer Fräskante überwacht. Um aussagekräftige Ergebnisse zu erreichen, ist es allerdings bereits ausreichend, wenn die Sensoreinrichtung zumindest einen über die Fräsbreite verlaufenden Bodenstreifen auf das Vorhandensein einer Fräskante prüft. Der Bodenstreifen kann somit beispielsweise eine Abtastzeile sein, wobei der Bodenstreifen besonders bevorzugt in einem unmittelbar in Arbeitsrichtung vor dem Fräsrotorkasten liegenden Bereich verläuft. Zum Erhalt zuverlässiger Aussagen über das Vorhandensein und die Lage der Fräskante ist es wesentlich, dass die Sensoreinrichtung zumindest in der Breite beziehungsweise parallel zur Rotationsachse des Fräsrotors über die gesamte Arbeitsbreite des Fräsrotors auf die Lage der Fräskante prüft.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt darin, dass auch in solchen Situationen, in denen der Fräsrotor nicht über seine gesamte Arbeitsbreite Fräsarbeiten leistet, die Bestimmung der tatsächlichen Fräsbreite möglich ist, indem der bereits gefräste vom noch zu fräsenden Untergrund durch die Lagebestimmung der Fräskante bestimmt wird. Damit kann exakt bestimmt werden, welche Fläche und/oder welches Volumen von der Fräsvorrichtung in Bezug auf die Arbeitsstrecke abgefräst wird. Grundsätzlich ist es dazu bereits ausreichend, wenn eine Anzeigevorrichtung vorhanden ist, die das eventuelle Vorhandensein einer Fräskante anzeigt und die entsprechenden Breitenanteile an vom Fräsrotor zu bearbeitenden und bereits bearbeitetem Boden in Bezug auf die Arbeitsbreite angibt. Ideal ist es allerdings, wenn die Fräsvorrichtung eine Dokumentationseinrichtung zur Bestimmung der Fräsleistung aufweist, wobei die Dokumentationseinrichtung auch die von der Sensoreinrichtung ermittelte Lage einer Fräskante in Arbeitsrichtung mit berücksichtigt. Die Sensoreinrichtung ist somit funktional mit der Dokumentationseinrichtung verbunden und übermittelt an diese ihre Messwerte hinsichtlich Vorhandensein und Lage der Fräskante beziehungsweise Breite des ungefrästen und Breite des gefrästen Anteils an der Arbeitsbreite der Fräsvorrichtung. Dies kann über Kabelverbindungen aber insbesondere auch kabellos erfolgen. Die Dokumentationseinrichtung erfasst ferner vorzugsweise die Arbeitsstrecke und die Frästiefe, beispielsweise über geeignete und mit der Dokumentationseinrichtung ebenfalls verbundenen Sensoren. Die Frästiefe kann beispielsweise über entsprechende Sensoren in oder an Hubsäulen des Maschinenrahmens ermittelt werden. Aus den Informationen Frästiefe, Frässtrecke und Fräsbreite kann letztendlich das Gesamtfräsvolumen ermittelt werden. Mit der Dokumentationseinrichtung ist somit ein lückenloses Festhalten und Aufzeichnen der Fräsarbeiten auch bei Fräsbreiten, die kleiner sind als die Arbeitsbreite des jeweiligen Fräsrotors, möglich, sodass im Endeffekt beispielsweise eine besonders exakte Abrechnung der geleisteten Fräsarbeiten möglich ist. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist ferner die Einbeziehung der Materialdichte des zu bearbeitenden Bodens mit vorgesehen. Insbesondere in Kombination mit der Dokumentationseinrichtung gelingt aus der Kombination der Parameter ”Fräsbreite”, ”Frästiefe” und ”Materialdichte” die Bestimmung des Fräsgutgewichts. Die Beobachtung und Dokumentation des Fräsgutgewichts kann beispielsweise dazu genutzt werden, um Überladungen von Transportfahrzeugen vorzubeugen. Für diese Ausführungsform kann entsprechend eine geeignete Eingabeeinrichtung vorgesehen sein, über die eine angenommene oder bestimmte Materialdichte vor der Aufnahme der Fräsarbeiten eingegeben werden kann.
Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung kann ferner dazu herangezogen werden, die Abnutzung der Meißel am Fräsrotor zu optimieren. Im Arbeitsbetrieb unterliegen die Meißel des Fräsrotors erheblichen Abnutzungserscheinungen. Grundsätzlich ist es von Vorteil, wenn die Abnutzung der Meißel möglichst gleichmäßig am Fräsrotor erfolgt. Dies ist allerdings dann nur sehr schwer zu erreichen, wenn der Fräsrotor auf Arbeitssituationen trifft, in denen er nicht stets über seine gesamte Arbeitsbreite Fräsarbeiten leistet. Durch die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung ist es nun möglich, festzustellen, welche Meißel bzw. bezogen auf die Länge des Fräsrotors in Axialrichtung welche Zylindersegmente des gesamten Fräsrotors aktuell Fräsarbeiten leisten. Für die einzelnen Zylindersegmente können somit beispielsweise Gesamtbetriebsstunden und/oder Gesamtfrässtrecken erfasst werden, was letztendlich einen Rückschluss auf den Abnutzungsgrad der einzelnen Meißel zulässt. Die Zylindersegmente können dabei nahezu beliebig schmal gestaffelt werden, so dass, bei einer umlaufenden Anordnung der Meißel auf Lücke sogar der Benutzungsgrad einzelner Meißel erfasst und verfolgt werden kann. Identifiziert die Sensoreinrichtung nun eine Fräskante, bedeutet dies, dass nicht der gesamte Fräsrotor sondern nur ein Teil der auf ihm angeordneten Meißel im Arbeitsbetrieb Fräsarbeiten durchführen wird. Durch die Einrichtung zur Abnutzungskontrolle kann dem Maschinenführer der Fräsvorrichtung nun angezeigt werden, welche Seite des Fräsrotors weniger abgenutzt ist und für den vorliegenden anteiligen Fräsvorgang bevorzugt herangezogen werden sollte. Dazu greift die Einrichtung zur Abnutzungskontrolle besonders bevorzugt auf die in der vorhergehenden Dokumentationseinrichtung hinterlegten Daten zurück.
Auch wenn eine Vielzahl gattungsgemäßer Fräsvorrichtungen zur Anwendung der Erfindung in Betracht kommen, hat sich die Integration einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung insbesondere in eine Kaltfräse, insbesondere Straßenkaltfräse, einen Stabilisierer oder einen Recycler besonders bewährt.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch eine Sensoreinrichtung zur Erkennung einer Fräskante im Bereich der Arbeitsbreite einer Fräsvorrichtung zum Einbau in eine Fräsvorrichtung gelöst. Die Sensoreinrichtung kann erfindungsgemäß somit insbesondere auch als Nachrüstsatz und/oder als Modulsystem zur Verfügung stehen und an bereits vorhandene Fräsvorrichtungen angebaut werden. Damit ist eine nachträgliche Ausstattung einer Fräsvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung zur Fräskantenerkennung möglich, wodurch das Einsatzspektrum nochmals erweitert wird.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt schließlich in einem Verfahren zum Fräsbetrieb einer Fräsvorrichtung, insbesondere einer Fräsvorrichtung gemäß den vorstehenden Ausführungen. Die Lösung der Aufgabe gelingt verfahrensmäßig dadurch, dass während des Fräsbetriebs in einem in Arbeitsrichtung vor dem Fräsrotor liegenden Bereich das Vorhandensein und die Lage einer Fräskante mit einer Sensoreinrichtung geprüft und überwacht wird. Zunächst erfolgt somit die Überprüfung eines in Arbeitsrichtung vor dem Fräsrotor liegenden Bereichs, insbesondere des unmittelbar vor dem Fräsrotorkasten liegenden Bereichs, auf das Vorhandensein einer Fräskante. Sobald die Sensoreinrichtung die Fräskante lokalisiert, bestimmt sie ferner, wie die Fräskante in Bezug auf die gesamte Arbeitsbreite des Fräsrotors liegt, um den Anteil des bereits gefrästen vom Anteil des noch ungefrästen Bodens zu unterscheiden. Die Lage der Fräskante wird im Arbeitsbetrieb von der Sensoreinrichtung ferner weiter überwacht und gegebenenfalls angepasst, sodass auch schräg verlaufende Fräskanten eindeutig und hinreichend genau ermittelt werden. Konkret umfasst das erfindungsgemäße Verfahren somit beispielsweise die Schritte ”Bestimmen der Oberflächenbeschaffenheit über die Fräsbreite des Fräsrotors”, ”Prüfen auf das Vorhandensein einer Fräskante” und ”Ermitteln der Lage der Fräskante in Bezug auf die Arbeitsbreite des Fräsrotors”. Je nach Messprinzip und Ausbildung der gesamten Sensoreinrichtung kann sich ferner der Schritt ”Zuordnen der zu den Seiten der Fräskante liegenden Bereiche zu einem gefrästen und einem ungefrästen Bereich des erfassten Bodens”. Diese Schritte erfolgen dabei ganz besonders bevorzugt berührungslos. Es versteht sich von selbst, dass die Sensoreinrichtung eine entsprechende Steuereinheit aufweist oder mit einer solchen Steuereinheit verbunden ist, die die erforderlichen Datenverarbeitungsschritte durchführt. Die Sensoreinrichtung kann ferner selbst eine Anzeige- und/oder Dokumentationseinheit aufweisen oder mit einer geeigneten Anzeigeeinrichtung und/oder Dokumentationseinrichtung verbunden sein. Eine Anzeigeeinrichtung kann beispielsweise ein Bildschirm im Blickfeld des Maschinenführers der Fräsvorrichtung sein, damit dieser über die aktuellen Ergebnisse der Fräsbreitenerkennung auf dem Laufenden gehalten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner vorzugsweise eine Funktion zur Ermittlung der geleisteten Fräsarbeit. Dies erfolgt insbesondere durch die Schritte ”Aufzeichnung der Parameter Frässtrecke, Frästiefe und Fräsbreite” und ”Ermitteln der geleisteten Fräsarbeiten unter Berücksichtigung dieser Parameter”. Diese Funktion bestimmt mit anderen Worten das Arbeitsvolumen des Fräsrotors und ist damit ein direkter Indikator für die insgesamt durchgeführte Fräsleistung.
Die Bestimmung der Lage der Fräskante bzw. die Feststellung der konkreten Arbeitsbreite des Fräsrotors kann dazu beispielsweise intervallartig, nach bestimmten Streckenabschnitten und/oder Zeitintervallen, erfolgen. Wesentlich genauere Ergebnisse werden allerdings erhalten, wenn das Aufzeichnen zumindest der Fräsbreite während des Fräsbetriebs kontinuierlich erfolgt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt schließlich darin, dass verfahrensgemäß beim Erkennen einer Fräskante im Bereich der Fräsbreite eine Einrichtung zur Abnutzungskontrolle der Fräsmeißel vorhanden sein kann, die eine bevorzugte Frässeite des Fräsrotors angibt, wobei die bevorzugte Frässeite des Fräsrotors die Seite mit den zumindest durchschnittlich weniger benutzten Fräsmeißeln ist. Mit diesem Verfahrensaspekt soll somit eine einseitige Mehrbelastung des Fräsrotors vermieden werden. Dies wird durch eine Aufzeichnung der Benutzung der einzelnen Teilabschnitte des Fräsrotors in Axialrichtung der Rotationsachse gewährleistet. Stellt die Fräskantenerkennung das Vorhandensein einer Fräskante und damit das nicht vollständige Eingreifen des Fräsrotors zu Fräsarbeiten in den Boden fest, wird dem Maschinenführer angezeigt, welche Seite in Axialrichtung des Fräsrotors weniger benutzt und damit weniger verschließen ist und im konkreten Fall bevorzugt Anwendung finden sollte. Dies kann dem Maschinenführer selbstverständlich auch vor der Aufnahme der Fräsarbeiten bereits angezeigt werden. Damit werden insgesamt einseitige Belastungen des Fräsrotors vermieden und insgesamt die Intervalle zwischen zwei Meißelwechsel verlängert.
Nachstehend wird die anhand der in den Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele weiter schematisch erläutert. Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen wiedergegeben.
Es zeigen:
1a einen Arbeitszug mit einer Fräsvorrichtung und einem Transportfahrzeug;
1b eine Draufsicht auf die Fräsvorrichtung aus 1a;
2a bis 2c Auswirkungen einer Fräskante auf die Arbeitsweise des Rotors;
3 bis 6 verschiedene Anordnungen der Sensoreinrichtung;
7 schematischer Aufbau eines Systems zur Verfolgung geleisteter Fräsarbeiten; und
8 Verfahrensablauf eines Verfahrens zum Fräsbetrieb einer Fräsvorrichtung.
Die 1a und 1b verdeutlichen zunächst den grundsätzlichen Aufbau einer gattungsgemäßen Fräsvorrichtung und deren Funktionsweise im Arbeitsbetrieb. Die Fräsvorrichtung 1 in den 1a und 1b ist dabei konkret eine Straßenkaltfräse. Die Fräsvorrichtung 1 fräst im Fräsbetrieb Bodenmaterial in der Frästiefe FT ab und fördert das abgefräste Bodenmaterial (Fräsgut) in den Transportbehälter 3 eines Transportfahrzeugs 2. Die Fräsvorrichtung 1 umfasst einen Maschinenrahmen 4, ein Fahrwerk 5 (umfassend insgesamt vier einzelne Hubsäulen zur Vertikalverstellung mit Raupengondeln), einen Bedienarbeitsplatz 6 und ein in einem Fräswalzenkasten 7 gelagerten Fräsrotor 8, der sich im Fräsbetrieb quer zur Arbeitsrichtung a der Fräsvorrichtung 1 in der Horizontalebene über den abzufräsenden Boden 9 bewegt. Das Fräsgut wird über eine als Förderband 10 ausgebildete Fördereinrichtung von der Fräsvorrichtung 1 zum Transportfahrzeug 2 hin transportiert. Im Arbeits- bzw. Fräsbetrieb rotiert der Fräsrotor um seine quer zur Arbeitsrichtung verlaufende Rotationsachse und bewegt sich die Fräsvorrichtung 1 in Arbeitsrichtung a über den Boden 9 fort.
1b ist eine Draufsicht auf die Fräsvorrichtung 1 aus 1a, wobei der Bedienarbeitsplatz 6 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht angegeben ist. Aus 1b ist ersichtlich, dass der Fräsrotor 8 in der Weise angeordnet ist, dass seine Rotationsachse R quer zur Arbeitsrichtung a verläuft und im vorliegenden Ausführungsbeispiel in seiner Breite in Axialrichtung der Rotationsachse R der Breite des Maschinenrahmens 4 im Wesentlichen entspricht. Der Fräsrotor 8 ist ferner mittig am Maschinenrahmen gelagert und ein Raupengondelpaar 5 ist in Arbeitsrichtung vor und ein weiteres Raupengondelpaar 5 hinter dem Fräsrotor 8 angeordnet. in Arbeitsrichtung a nach vorn und nach hinten und zu den Seiten sowie nach oben ist der Fräsrotor 8 ferner vom Fräswalzenkasten 7 umgeben. Der Innenraum des Fräsrotorkastens 7 dient als Durchmischungs-, Zerkleinerungs- und/oder Fräsgutsammelraum, aus dem Fräsgut über eine entsprechende Austrittsöffnung auf das Förderband 10 abgelegt werden kann.
Die 2a, 2b und 2c geben ein Anwendungsbeispiel wieder, in dem der Fräsrotor 8 im Arbeitsbetrieb nicht über seine gesamte bestimmte Breite Fräsarbeit leistet. 2a ist dabei eine Draufsicht, 2b eine Schnittansicht durch das Fräsbett entlang der Linie I-I aus 2a und 2c eine Schnittansicht durch das Fräsbett entlang der Linie II-II aus 2a. 2b gibt somit das Profil des im Arbeitsbetrieb vor dem Fräsrotor 8 liegenden Untergrundes wieder und 2c das Profil des durch die Überfahrt der Fräsvorrichtung 1 bearbeiteten und hinter der Fräsvorrichtung 1 liegenden Untergrundes. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist das Förderband 10 aus 1b in 2a nicht dargestellt.
Gemustert beziehungsweise dunkel unterlegt ist in 2a der Teil des Bodens 9 gekennzeichnet, der bereits abgefräst ist. Dieser Bereich hat in 2a vor der Fräsvorrichtung 1 liegend eine Breite B₁. Das gesamte Fräsbett 11 hat ferner im hinter der Fräsrotor 8 liegenden Bereich die Breite B₂. Der Fräsrotor 8 weist eine Arbeitsbreite FB (entsprechend der maximalen Fräsbreite) auf, die im Wesentlichen der Breite des Maschinenrahmens 4 entspricht. Die Arbeitsbreite FB ist somit diejenige Fräsbreite, die bei einer Überfahrt der Fräsvorrichtung maximal erhalten werden kann. In 2a soll das Fräsbett 11 mit der Breite B₁ um die Breite B₃ zum Erhalte der Gesamtbreite B₂ vergrößert werden. Die Breite B₃ ist allerdings schmaler als die maximale Fräsbreite FB, sodass im vorliegenden Beispiel die gewünschte Gesamtfräsbreite B₂ nur unter Ausnutzung einer schmaleren Teilzylinderfläche des Fräsrotors 8 zum Fräsen, nämlich mit der Breite B₃, erhalten werden kann. Die Breite B₃ gibt somit die aktuelle Fräsbreite des Fräsrotors im Situationsbeispiel aus 2a wieder. Über die Breite B₄ wird der Fräsrotor 8 dagegen über bereits abgefrästen Boden geführt und leistet für die in 2a angegebene Überfahrt in Arbeitsrichtung a somit keinen Beitrag zur Fräsleistung. Ist die Bestimmung der tatsächlich geleisteten Fräsleistung im vorliegenden Fall gewünscht, muss somit der Anteil des Fräsrotors 8 festgelegt werden, der Fräsarbeiten leistet und der andere Teil, der nicht arbeitend über bereits abgefrästen Boden geführt wird.
Erfindungsgemäß gelingt dies nun mit einer Sensoreinrichtung, die zur Erkennung einer in Arbeitsrichtung a verlaufenden Fräskante 12 ausgebildet ist. Die Bedeutung der Fräskante 12 für die Bestimmung der aktuellen Fräsleistung soll zunächst anhand der 2a bis 2c näher erläutert werden. Die Arbeitsbreite FB beziehungsweise die maximale Fräsbreite des Fräsrotors 8 ist bekannt. Sie ergibt sich durch die Länge des Fräsrotors in Axialrichtung der Rotationsachse R beziehungsweise die Bestückung der Arbeitswalze des Fräsrotors 8 mit Meißeln (in den Figuren nicht dargestellt). Ist nun die Lage der Fräskante 12 in Bezug auf die Längserstreckung des Fräsrotors 8 in Axialrichtung bekannt, können die Anteile des Fräsrotors 8 zu beiden Seiten der Fräskante 12 ermittelt werden. Diese Anteile entsprechen in den 2a und 2b den Breiten B₃ (im Fräsbetrieb fräsender Anteil des Fräsrotors 8) und B₄ (im Arbeitsbetrieb über bereits abgefrästen Untergrund und damit nicht fräsender Anteil des Fräsrotors 8). Die Lage der Fräskante 12 ist mit anderen Worten somit ein Maß dafür, welcher Breitenanteil des Fräsrotors 8 in der aktuellen Anbindung noch Fräsarbeiten leistet und welcher nicht. Insbesondere 2a verdeutlicht in diesem Zusammenhang auch, dass durch die Bestimmung der Lage der Fräskante 12 in Arbeitsrichtung a vor dem Fräsrotor 8 letztendlich der erst noch abzufräsende Teil bestimmt wird. Das erfindungsgemäße Konzept sieht somit nicht die Echtzeitmessung der fräsenden und nicht fräsenden Anteile des Fräsrotors 8 vor, sondern die Bestimmung der Breite des vom Fräsrotor 8 noch zu bearbeitenden Bodens. 2b verdeutlicht ferner, dass die Fräskante 12 die Kontur einer Stufe mit der Stufenhöhe FT (entsprechend der Frästiefe) ist. In Arbeitsrichtung a vor dem Fräsrotor 8 liegt die Fräskante 12 bzw. die Stufe innerhalb der Arbeitsbreite FB des Fräsrotors 8. 2c verdeutlicht dagegen, dass die Fräskante 12 im in Arbeitsrichtung a hinter dem Fräsrotor 8 liegende Bereich des Fräsbetts 11 nicht mehr vorhanden ist, da dort auch der Bereich B₃ des Bodens 9 vom Fräsrotor 8 abgefräst worden ist und somit ein einheitliches Fräsbett 11 über die Gesamtbreite B₂ erhalten wird. Zur Ermittlung der Lage der Fräskante 12 in Bezug auf die Arbeitsbreite FB des Fräsrotors 8 ist eine in den 1a bis 2c nicht näher bezeichnete Sensoreinrichtung an der Fräsvorrichtung 1 angeordnet, deren Positionierung und Funktionsweise in den nachfolgenden Figuren weiter erläutert wird.
Die 3, 4, 5 und 6 betreffen verschiedene Ausführungsformen im Hinblick auf die Anordnung der Sensoreinrichtung an der Fräsvorrichtung 1. Die Sensoreinrichtung ist einheitlich mit dem Bezugszeichen 13 gekennzeichnet, auch wenn sich die einzelnen Ausführungsformen untereinander unterscheiden.
Bei der Ausführungsform gemäß 3 ist die Sensoreinrichtung 13 beispielsweise im in Arbeitsrichtung a vorne liegenden Bereich des Maschinenrahmens mit Messrichtung MR nach schräg hinten (entgegen Arbeitsrichtung a) zum Boden 9 ausgerichtet. Die einen Infrarotsensor 33 umfassende Sensoreinrichtung 13 weist dabei einen Erfassungskegel 14 auf, der den in Arbeitsrichtung a vor dem Maschinenrahmen 4 liegenden Bodenbereich erfasst. Die Anordnungsalternative der Sensoreinrichtung 13 gemäß 3 liefert für die meisten Anwendungsfälle bereits hinreichend genaue Ergebnisse. Noch exakter sind allerdings die mit der in 4 angegebenen Anordnungsalternative möglichen Bestimmungsergebnisse der Fräskante 12. Die Sensoreinrichtung 13 mit einem Radarsensor 35 ist dabei unterhalb des Maschinenrahmens beziehungsweise an der Unterkante des Maschinenrahmens 4 angeordnet und mit ihrem Erfassungskegel 14 entgegen der Arbeitsrichtung a zum Fräsrotorkasten 7 hin ausgerichtet (Richtung MR). Der Erfassungskegel 14 ist somit von schräg oben entgegen der Arbeitsrichtung a ausgerichtet. Die Sensoreinrichtung 13 erfasst somit die Lage der Fräskante 12 unmittelbar vor dem Fräsrotorkasten 7 und damit im Fräsbetrieb zeitlich beziehungsweise vom Abstand zum Fräsrotor 8 her sehr kurz vor dem Augenblick, in dem der erfasste Bereich vom Fräsrotor 8 bearbeitet wird. Dadurch werden beispielsweise bei Fräsarbeiten in Kurven besonders exakte Ergebnisse hinsichtlich der Lage der Fräskante 12 in Bezug auf die gesamte Arbeitsbreite FB des Fräsrotors 8 und damit genaue Bestimmung der Fräsbreite B₃ und der Differenzbreite B₄ ermöglicht.
Die Ausführungsformen gemäß 5 zeichnet sich dadurch aus, dass die Sensoreinrichtung 13 keinen Erfassungskegel 14 sondern eine Erfassungszeile 15 aufweist, die sich über die gesamte Breite FB erstreckt. Im Rahmen dieser Zeile 15 ertastet die Sensoreinrichtung 13 somit kontinuierlich die Oberflächenbeschaffenheit ab und ermittelt die Lage der Fräskante 12 in Bezug auf die Fräsbreite FB. Die Sensoreinrichtung 13 umfasst dazu einen Lasersensor 34, der an der Unterkante 36 des Maschinenrahmens 4 angebracht ist.
Die Ausführungsalternative gemäß 6 baut auf die Ausführungsform aus 4b auf, wobei die Sensoreinrichtung 13 eine PMD-Kamera 36 aufweist. Ergänzend zur Sensoreinrichtung 13 (der Erfassungskegel 14 ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht angegeben) sind weitere Zusatzkomponenten 13' vorhanden, über die beispielsweise die Ausleuchtung des in Arbeitsrichtung a vor dem Fräsrotorkasten 7 liegenden Bodenbereichs erreicht werden kann. Durch diese Zusatzeinrichtungen 13' kann die Zuverlässigkeit der mit der Sensoreinrichtung 13 ermittelten Lagebestimmung der Fräskante 12 noch weiter erhöht werden.
7 verdeutlicht die Einbindung der Sensoreinrichtung 13 in ein Dokumentationssystem 16 zur Erfassung und Ermittlung der Fräsleistung einer Fräsvorrichtung 1. Wesentliches Element des Dokumentationssystems 16 ist eine Steuereinheit 17, die die konkret geleistete Fräsleistung ermittelt. Dazu greift die Steuereinheit 17 zunächst auf die von der Sensoreinrichtung 13 ermittelten Daten hinsichtlich der Positionierung der Fräskante 12 und damit der tatsächlich bearbeiteten Breite B₃ in Bezug auf die Gesamtbreite beziehungsweise Arbeitsbreite FB des Fräsrotors 8 zurück. Die Steuereinheit 17 berücksichtigt ferner die Parameter Frästiefe und Frässtrecke. Die Frästiefe FT wird im vorliegenden Dokumentationssystem 16 durch einen Höhenverstellsensor 18 ermittelt, der die Absenkung des Maschinenrahmens 4 in Bezug auf den Boden 9 und damit die Eintauchtiefe FT des Fräsrotors 8 in den Boden 9 angibt. Die Steuereinheit 17 ist weiter mit dem Arbeitsstreckensensor 19 verbunden. Dieser liefert Informationen hinsichtlich der Länge der zurückgelegten Frässtrecke in Arbeitsrichtung a. Dabei kann der Arbeitsstreckensensor 19 beispielsweise die Arbeitsstrecke direkt ermitteln oder aber auch auf Parameter wie Arbeitsgeschwindigkeit und Betriebszeit zurückgreifen. Die Steuereinheit 17 weist entsprechende Verarbeitungs- und Speicherelemente auf, die die von den Einrichtungen 13, 18 und 19 übermittelten Parameter speichert und, auf Anforderung, ein Fräsleistungsergebnis ausgeben. Zur Ausgabe der Fräsleistung umfasst das Dokumentationssystem 16 einerseits eine Anzeigeeinrichtung 20, die, idealerweise im Blickfeld des Maschinenführers der Fräsvorrichtung 1 angeordnet, beispielsweise innerhalb des Bedienarbeitsplatzes 6, den Maschinenführer im Fräsbetrieb die Lage der Fräskante 12 in Bezug auf die Gesamtbreite FB des Fräsrotors 8 anzeigen kann und/oder die aktuelle oder zurückliegend geleistete Fräsarbeit angibt. Ferner ist ein Drucker oder eine Speicherschnittstelle 21 zur weiteren Ausgabe der von der Steuereinheit 17 ermittelten Ergebnisse vorhanden.
Der in 7 gestrichelt eingerahmte Teil des Dokumentationssystems 16 kann ferner als Einzelmodul 22, umfassend die Einheiten Sensoreinrichtung 13, Steuereinheit 17 und Ausgabemedium 21, beispielsweise Drucker oder Speicherschnittstelle, ausgebildet sein. Das Modul 22 ist als eigenständiges System voll funktionsfähig und kann beispielsweise an einer Fräsvorrichtung nachgerüstet werden. So sind beispielsweise Ausführungsformen denkbar, in denen das Modul 22 in Arbeitsrichtung a vorn an die Fräsvorrichtung 1 angehängt wird und zu Dokumentationszwecken herangezogen wird. Dabei kann insbesondere auch eine Arbeitsstreckenerfassung über die Sensoreinrichtung 13 nach entsprechenden Kalibrierschritten erreicht werden.
8 schließlich verdeutlicht die wesentlichen Schritte zum Fräsbetrieb einer Fräsvorrichtung mit Fräskantenerkennung gemäß den vorhergehenden Ausführungen. In einem ersten Schritt 23 erfolgt zunächst das Bestimmen der Oberflächebeschaffenheit über die Arbeitsbreite FB des Fräsrotors 8 durch die Sensoreinrichtung 13. Anhand der ermittelten Oberflächenbeschaffenheit erfolgt anschließend gemäß Schritt 24 ein Prüfen auf das Vorhandensein einer Fräskante 12. Ist dies der Fall, wird die Lage der Fräskante 12 gemäß Schritt 25 in Bezug auf die Fräsbreite FB bzw. die Breite des Fräsrotors 8 in Axialrichtung der Rotationsachse R bestimmt. Die Sensoreinrichtung 13 kann ferner feststellen, welcher Teil zu den Seiten der Fräskante 12 bereits bearbeitet wurde (B₄) oder noch vom Fräsrotor 8 abzufräsen ist (B₃). Dies kann sich beispielsweise aus den unterschiedlichen Höhenabständen ergeben, da das Fräsbett 11 um die Frästiefe FT tiefer liegt als der nicht bearbeitete Boden 9. Die Schritte 23, 24 und 25 werden von der Sensoreinrichtung 13 durchgeführt. Diese übermittelt anschließend die Lage der Fräskante 12 und die Verteilung der Breiten B₃ und B₄ an die Steuereinheit 17. Parallel dazu erhält sie gemäß Schritt 31 Informationen hinsichtlich der Frästiefe FT vom Höhensensor 18 und gemäß Schritt 32 zur geleisteten Frässtrecke vom Arbeitsstreckensensor 19. Im Schritt 26 erfolgt somit zunächst das Aufzeichnen der Parameter Frässtrecke, Frästiefe und Fräsbreite. Anschließend kann aus diesen Werten von der Steuereinheit 17 die geleistete Fräsarbeit gemäß Schritt 27 ermittelt werden und im Schritt 28 in der Anzeigeeinrichtung 20 angezeigt oder im Schritte 29 gespeichert oder ausgedruckt werden.
Ergänzend oder alternativ kann das vorliegende Dokumentationssystem auch zur Abnutzungskontrolle der Fräsmeißel des Fräsrotors 8 herangezogen werden. Der Fräsrotor 8 umfasst üblicherweise einen zylindrischen Grundkörper, auf dessen Außenumfangsfläche eine Vielzahl von Fräsmeißeln als Bodenbearbeitungswerkzeuge angeordnet sind (in den Figuren nicht dargestellt). Das Dokumentationssystem 16 hinterlegt dabei gemäß Schritt 30, welche Zylindersegmente über welche Arbeitsstrecken und/oder Betriebszeiträume Fräsarbeiten geleistet haben. Durch die Fräskantenerkennung mittels der Sensoreinrichtung 13 können dabei für die einzelnen in Axialrichtung der Rotationsachse R nebeneinander liegenden Zylindersegmente beziehungsweise für die auf dem jeweiligen Segment jeweils angeordneten Bearbeitungswerkzeuge sehr präzise Angaben hinsichtlich der Gesamtbetriebsdauer erhalten werden. Registriert die Sensoreinrichtung 13 das Vorliegen einer Fräskante 12 prüft die Steuereinheit 17 bei diesem Ausführungsbeispiel, ob die rechte oder linke Seite des Fräsrotors 8 weniger abgenutzt und für den Teilfräsprozess geeigneter ist. Damit kann eine besonders gleichmäßige Abnutzung des Fräsrotors 8 erhalten und eine einseitige Abnutzung vermieden werden. Die Steuereinheit 17 zeigt die bevorzugte Frässeite des Fräsrotors über die Anzeigeeinrichtung 20 an. Alternativ kann es beispielsweise auch vorgesehen sein, dass sich der Maschinenfahrer vor Beginn der Fräsarbeiten die Verteilung der Betriebsbelastung der einzelnen Rotorsegmente anzeigen lässt und anschließend entscheidet, mit welcher Fräsrotorseite er Teilfräsarbeiten durchführt.

Claims

Fräsvorrichtung (1) mit einem Maschinenrahmen (4), einem den Maschinenrahmen (4) tragenden Fahrwerk (5) und einem mit seiner Rotationsachse quer zur Arbeitsrichtung (a) der Fräsvorrichtung (1) angeordneten Fräsrotor (8) mit einer bestimmten Arbeitsbreite (FB), wobei der Fräsrotor (8) zum Abfräsen von Bodenmaterial ausgebildet und innerhalb eines Fräsrotorkastens (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine in Arbeitsrichtung (a) der Fräsvorrichtung (1) vor dem Fräsrotor (8) angeordnete Sensoreinrichtung (13) aufweist, die zur Erkennung einer in Arbeitsrichtung (a) verlaufenden Fräskante (12) im Bereich der Arbeitsbreite (FB) des Fräsrotors (8) ausgebildet ist.
Fräsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) zur berührungslosen Erkennung der Fräskante (12) ausgebildet ist.
Fräsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) wenigstens eines der Elemente Kamera, insbesondere Farbkamera, Infrarotkamera (33), Laserscanner (34), Ultraschallabstandssensor, Radarsensor (35), 3D-PMD-Kamera (36), Stereo-Vision-Kamera umfasst.
Fräsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) in der Weise angeordnet ist, dass ihre Messrichtung (MR) entgegen der Arbeitsrichtung (a) der Fräsvorrichtung (1) verläuft.
Fräsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) an der Unterseite (37) des Maschinenrahmens (4) angeordnet ist.
Fräsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) den in Arbeitsrichtung (a) unmittelbar vor dem Fräsrotorkasten (7) liegenden Bereich des Bodens (9) erfasst
Fräsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (13) einen über die Arbeitsbreite (FB) verlaufenden Bodenstreifen auf das Vorhandensein einer Fräskante (12) prüft.
Fräsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräsvorrichtung (1) eine Dokumentationseinrichtung (17) zur Bestimmung der Fräsleistung aufweist, wobei die Dokumentationseinrichtung (17) auch die von der Sensoreinrichtung (13) ermittelte Lage einer Fräskante (12) in Arbeitsrichtung (a) mit berücksichtigt.
Fräsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Abnutzungskontrolle der Meißel vorhanden ist.
Fräsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kaltfräse, insbesondere Straßenkaltfräse, ein Stabilisierer oder ein Recycler ist.
Sensoreinrichtung (13) zur Erkennung einer Fräskante (12) im Bereich der Arbeitsbreite (FB) einer Fräsvorrichtung (1) zum Einbau in eine Fräsvorrichtung (1).
Verfahren zum Fräsbetrieb einer Fräsvorrichtung (1), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Fräsbetriebs in einem in Arbeitsrichtung (a) vor dem Fräsrotor (8) liegenden Bereich das Vorhandensein (24) und die Lage (25) einer Fräskante (12) mit einer Sensoreinrichtung (13) geprüft und überwacht wird.
Verfahren zum Fräsbetrieb einer Fräsvorrichtung (1) gemäß Anspruch 12, wobei eine Funktion zur Ermittlung der geleisteten Fräsarbeit vorhanden ist, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Aufzeichnen (26) der Parameter Frässtrecke, Frästiefe (FT) und Fräsbreite (FB); und b) Ermitteln (27) der geleisteten Fräsarbeit unter Berücksichtigung der aufgezeichneten Parameter.
Verfahren zum Fräsbetrieb einer Fräsvorrichtung (1), gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufzeichnen (26) zumindest der Fräsbreite (FB) während des Fräsbetriebs kontinuierlich erfolgt.
Verfahren zum Fräsbetrieb einer Fräsvorrichtung (1), gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen einer Fräskante (12) im Bereich der Arbeitsbreite eine Einrichtung zur Abnutzungskontrolle der Fräsmeißel eine bevorzugte Frässeite des Fräsrotors (8) angibt, wobei die bevorzugte Frässeite des Fräsrotors (8) die Seite mit den im Schnitt weniger benutzten Fräsmeißeln ist.