DE102013009361A1

DE102013009361A1 - Bodenfräsmaschine mit einer Anbauförderbandsteuerung, Anbauförderbandsteuerung für eine Bodenfräsmaschine sowie Verfahren zur Steuerung eines Anbauförderbandes einer Bodenfräsmaschine

Info

Publication number: DE102013009361A1
Application number: DE102013009361.9A
Authority: DE
Inventors: Jörn von der Lippe
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Priority date: 2013-06-04
Filing date: 2013-06-04
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2033-06-05
Also published as: DE102013009361B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bodenfräsmaschine mit einem Anbauförderband mit einer wenigstens einen Freiheitsgrad umfassenden und von einer Automatiksteuereinheit gesteuerten Automatikfunktion, wobei eine Überwachungssteuereinheit vorgesehen ist, die sicherstellt, dass der wenigstens eine Freiheitsgrad der Automatikfunktion innerhalb eines festgelegten Betriebsbereiches liegt. Die Erfindung betrifft ferner eine Anbauförderbandsteuerung für eine Bodenfräsmaschine sowie ein Verfahren zur Steuerung einer innerhalb eines festgelegten Betriebsbereiches ablaufenden und wenigstens einen Freiheitsgrad umfassenden Automatikfunktion eines Anbauförderbandes einer Bodenfräsmaschine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodenfräsmaschine mit einer Anbauförderbandsteuerung, eine Anbauförderbandsteuerung für eine Bodenfräsmaschine sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Anbauförderbandes einer Bodenfräsmaschine.
Es besteht allgemein ein Trend im Baumaschinenbereich zur Entlastung des Maschinenführers mehr und mehr Funktionen automatisiert mittels sogenannter Automatikfunktionen ablaufen zu lassen. Derartige Automatikfunktionen zeichnen sich dadurch aus, dass sie zumindest teilweise autonom und ohne personenbedingte aktuelle Steuereingaben erfolgen. Hierzu wird beispielsweise auf die noch nicht veröffentlichte Patentanmeldung DE 10 2011 114 183.2 der Anmelderin Bezug genommen, in der ein Lademanagementsystem für den Verladeprozess für das Fräsgut einer Bodenfräsmaschine beschrieben ist. Bodenfräsmaschinen sind Baumaschinen, die eine in Form einer auf Ihrer Außenseite mit Fräsmeißeln bestückte Fräswalze ausgebildete Arbeitseinrichtung aufweisen. Diese ist an einem Maschinenrahmen gelagert und greift im Arbeitsbetrieb um ihre horizontale und quer zur Arbeitsrichtung verlaufende Rotationsachse rotierend in den Bodenuntergrund ein. Typische Anwendungsgebiete solcher Bodenfräsmaschinen sind beispielsweise der Straßen- und Wegebau, insbesondere in Form von Straßenfräsen zum Abtragen von Straßenbelagsmaterial, und der Abbau von Bodenmaterialien, beispielsweise zur Gewinnung von Bodenschätzen, mit sogenannten Surface-Minern. Zum Abtransport des aufgefrästen Bodenmaterials weisen solche Bodenfräsmaschinen ein Fördersystem auf, mit dem das aufgefräste Bodenmaterial von der Frässtelle weg beispielsweise zu einem Transportfahrzeug oder zu einem neben der Bodenfräsmaschine verlaufenden Ablagebereich abgeführt werden kann. Teil des Transportfördersystems ist üblicherweise ein am Maschinenrahmen angeordnetes Anbauförderband, dessen grundsätzlicher Aufbau und Funktionsweise beispielsweise in der DE 10 2011 111867 A1 der Anmelderin näher beschrieben ist und auf die diesbezüglich hiermit Bezug genommen wird.
Zur optimalen Anpassung des Betriebs des Anbauförderbandes an die jeweiligen Einsatz- und Verladebedingungen der Bodenfräsmaschine ist dieses in Bezug auf wenigstens einen und bevorzugt in Bezug auf verschiedene Betriebsparameter verstellbar. Solche Betriebsparameter sind beispielsweise insbesondere die Umlauf- bzw. Fördergeschwindigkeit des umlaufend geführten Transportgutes des Anbauförderbandes, wodurch beispielsweise die Abwurfweite variabel ist, die Seitenverstellung des Förderbandes bzw. die Schwenkposition des Anbauförderbandes um eine Vertikalachse relativ zum Maschinenrahmen und die Höhenverstellposition des Anbauförderbandes bzw. die Schwenkposition des Anbauförderbandes um eine horizontale Schwenkachse gegenüber dem Maschinenrahmen.
Um im Arbeitsprozess den Maschinenführer möglichst weitgehend zu entlasten, ist im Stand der Technik die Automatisierung der Einstellung beziehungsweise eine autonome Betriebsweise des Anbauförderbandes beschrieben. Hierzu ist für das Anbauförderband eine Automatikfunktion vorgesehen, die die Steuerung wenigstens eines Freiheitsgrades des Anbauförderbandes umfasst und die von einer Automatiksteuereinheit gesteuert wird. Ein Freiheitsgrad beschreibt vorliegend somit einen verstellbaren Betriebsparameter des Anbauförderbandes. Freiheitsgrad umfasst beispielsweise anbauförderbandinterne Betriebsparameter, wie beispielsweise die Umlaufgeschwindigkeit des Transportgurtes des Anbauförderbandes und damit die Abwurfweite des Fräsgutes. Insbesondere sind ferner von dem Begriff Freiheitsgrad auch Positionsparameter mit umfasst, die insbesondere die Vertikalverstellung und/oder die Horizontalverstellung des Anbauförderbandes gegenüber dem Maschinenrahmen der Bodenfräsmaschine betreffen. Es versteht sich von selbst, dass die Automatiksteuerung selbstverständlich auch in der Weise ausgebildet sein kann, dass mehrere Freiheitsgrade von der Automatiksteuereinheit gesteuert werden, idealerweise sämtliche relevanten Betriebsparameter des Anbauförderbandes. Optimal ist es somit, wenn die Automatikfunktion eine Verstellung des Anbauförderbandes um die Vertikalschwenkachse, um die Horizontalschwenkachse und in Bezug auf die Umlaufgeschwindigkeit des Transportgurtes des Anbauförderbandes umfasst, um auf diese Weise den Maschinenführer im Arbeitsprozess nahezu vollständig von einer Bedienung und/oder Beobachtung des Verladeprozesses zu entlasten.
Zur konkreten Umsetzung einer solchen Automatikfunktion ist beispielsweise in der DE 102011114183.2 wenigstens ein geeigneter Aktor vorgesehen, der zur Durchführung der Automatikfunktion innerhalb des wenigstens einen Freiheitsgrades ausgebildet ist. Der Aktor kann beispielsweise ein Elektromotor sein, dessen Umdrehungszahl die Umlaufgeschwindigkeit des Transportgurtes festlegt. Der Aktor kann beispielsweise auch ein Stellmotor beziehungsweise ergänzend oder alternativ ein Hydraulikzylinder sein, über den eine Vertikal- oder Horizontalverschwenkung des Anbauförderbandes möglich ist. Bevorzugt steuert die Automatikfunktion mehrere Aktoren. Um eine valide Steuerung des wenigstens einen Aktors zu ermöglichen, ist wenigstens ein Steuerungssensor vorhanden, mit dem ein an die Automatiksteuereinheit übermittelter Ist-Wert der Automatikfunktion ermittelt wird. Mit Hilfe des Steuerungssensors ist es mit anderen Worten somit möglich, den aktuellen Betriebszustand der Automatikfunktion, beispielsweise der Ausrichtung eines Förderbands relativ zu einem Transportfahrzeug, zu ermitteln. Der vom Steuerungssensor ermittelte Ist-Wert wird anschließend von der Automatiksteuereinheit als Referenzwert zur Ausgabe wenigstens eines Steuersignals an den wenigstens einen Aktor zur Steuerung der Automatikfunktion herangezogen. Bisher ist es somit zur Umsetzung einer Automatikfunktion bekannt, wenigstens einen Steuerungssensor eines Steuerungssensorsystems zur Ermittlung eines Ist-Werts der Automatikfunktion heranzuziehen und über eine Automatiksteuereinheit die Steuerung eines geeigneten Aktors anhand dieses Ist-Wertes zu steuern.
Je umfassender allerdings Maschinenfunktionen zum autonomen Ablauf vorgesehen sind, desto größer sind die damit einhergehenden Risiken, insbesondere Sicherheitsrisiken. Insbesondere die Steuerung eines Anbauförderbandes einer Bodenfräsmaschine stellt einen besonders sicherheitssensiblen Aspekt beim Betrieb einer Bodenfräsmaschine dar. Durch die weit vom Maschinenrahmen abstehende Position des Förderbandes bestehen beispielsweise erhebliche Kollisionsrisiken. Darüber hinaus kann ein unkontrollierter Materialabwurf beispielsweise zu Sach- und Personenschäden führen. Diese Problematik wird insbesondere dann sehr relevant, wenn die Funktionsfähigkeit des wenigstens einen Steuerungssensors, beispielsweise durch stark wechselnde Arbeitsbedingungen, beeinträchtigt wird, wodurch sich autonom ablaufende Vorgänge in unerwünschter Weise verselbstständigen können. Liegt somit beispielsweise keine vollständige Funktionsintegrität des wenigstens einen Steuerungssensors mehr vor, besteht die Gefahr, dass die Bodenfräsmaschine bzw. konkret die Automatikfunktion des Anbauförderbandes außer Kontrolle gerät. In solchen Situationen bleibt dem Maschinenbediener regelmäßig nur noch die Möglichkeit, via Notaus-Betätigung den gesamten Arbeitsprozess der Bodenfräsmaschine zu unterbrechen. Dies führt im Endergebnis dazu, dass der Maschinenführer immer noch auch autonom ablaufende Automatikfunktionen, insbesondere im Hinblick auf die Automatisierung des Anbauförderbandes, nie gänzlich außer Acht lassen kann.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit anzugeben, die Automatikfunktion eines Anbauförderbandes dahingehend zu verbessern, dass die Betriebssicherheit erhöht wird, ohne dass dabei die Funktionalität der Automatikfunktion des Anbauförderbandes verringert wird, um insgesamt den Maschinenführer weiter zu entlasten.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer Bodenfräsmaschine, einer Anbauförderbandsteuerung für eine Bodenfräsmaschine und einem Verfahren zur Steuerung einer Automatikfunktion eines Anbauförderbandes einer Bodenfräsmaschine gemäß einem der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung sieht in einem ersten Aspekt vor, dass ergänzend zum Steuerungssensor wenigstens ein Überwachungssensor vorhanden ist, der unabhängig von dem wenigstens einem Steuerungssensor wenigstens eine Freiheitsgradgrenze der Automatikfunktion überwacht und deren Erreichen an eine Überwachungssteuereinheit weiterleitet, die der Automatiksteuereinheit hierarchisch übergeordnet ist und sicherstellt, dass der wenigstens eine Freiheitsgrad der Automatikfunktion innerhalb eines festgelegten Betriebsbereiches liegt. Der Kerngedanke der Erfindung liegt somit darin, dass dem Steuerungssensor ein Überwachungssensor zur Seite gestellt wird, der unabhängig vom Steuerungssensor den tatsächlichen Ist-Wert der Automatikfunktion, zumindest in Bezug auf das Erreichen oder Überschreiten wenigstens einer Bereichesgrenze des festgelegten Betriebsbereiches, ermittelt. Die erfindungsgemäße Überwachungssteuereinheit stellt somit eine Kontrollinstanz für die Automatiksteuereinheit dar und orientiert sich, im Gegensatz zur Automatiksteuereinheit, in Bezug auf die wenigstens eine Bereichsgrenze an dem tatsächlichen Ist-Wert des wenigstens einen Überwachungssensors. Dabei liegt die Aufgabe und Funktion des wenigstens einen Überwachungssensors nicht darin, die Richtigkeit der Sensordaten des Steuerungssensors zu prüfen. Der wenigstens eine Überwachungssensor ist somit nicht redundant zum wenigstens einen Steuerungssensor zu verstehen. Er hat vielmehr die Aufgabe, bestimmte festgelegte Betriebsgrenzen des wenigstens einen Freiheitsgrades zu überwachen bzw. deren Überschreiten festzustellen. Liegt ein Überschreiten des festgelegten Betriebsbereichs des wenigstens einen Freiheitsgrads der Automatikfunktion vor, schreitet die der Automatiksteuereinheit hierarchisch übergeordnete Überwachungssteuereinheit ein und verhindert ein Überschreiten des festgelegten Betriebsbereiches. Die Überwachungssteuereinheit stellt somit eine Kontrollinstanz dar, die gewährleistet, dass virtuell festgelegte Betriebsgrenzen des wenigstens einen Freiheitsgrades im Arbeitseinsatz von der Automatiksteuereinheit bzw. in letzter Konsequenz vom Anbauförderband, beispielsweise aufgrund eines defekten Steuerungssensors, nicht überschritten werden. Die bisher stets vom Maschinenführer durchgeführte Kontrollfunktion wird somit erfindungsgemäß von der Überwachungssteuereinheit wahrgenommen, sodass die autonom ablaufende Automatikfunktion des Anbauförderbandes vom Maschinenführer nicht mehr kontinuierlich beobachtet werden muss. Dadurch, dass durch die Überwachungssteuereinheit sichergestellt ist, dass festgelegte „sichere” Betriebsgrenzen nicht überschritten werden, ist es auch weniger gefährlich, wenn die Genauigkeit des wenigstens einen Steuerungssensors aufgrund widriger Arbeitsbedingungen weniger zuverlässig sind, da nach wie vor zumindest hinsichtlich eines Betriebs innerhalb des festgelegten Betriebsbereiches eine Absicherung über den wenigstens einen Überwachungssensor gegeben ist. Die hierarchische Überordnung der Überwachungssteuereinheit bedingt, dass Steuerbefehle der Überwachungssteuereinheit gegenüber Steuerbefehlen der Automatiksteuereinheit priorisiert sind. Im Falle von Steuerbefehlen durch die Automatiksteuereinheit, die festgelegte Betriebsgrenzen überschreiten würden, werden nur die Steuerbefehle der Überwachungssteuereinheit im Gegensatz zu den Steuerbefehlen der Automatiksteuereinheit durchgeführt. Die Überwachungssteuereinheit gewährleistet somit, dass die Grenzen des festgelegten Betriebsbereichs, unabhängig beispielsweise von den Sensordaten des wenigstens einen Steuerungssensors, nicht überschritten werden.
Bevorzugt umfasst die wenigstens einen Freiheitsgrad aufweisende Automatikfunktion eine Steuerung wenigstens eines der Betriebsparameter „Auf- und Abschwenken des Anbauförderbandes relativ zum Maschinenrahmen”, „seitliches Verschwenken des Anbauförderbandes relativ zum Maschinenrahmen” und/oder „Umlaufgeschwindigkeit des Anbauförderbandes”. Das Auf- und Abschwenken des Anbauförderbandes relativ zum Maschinenrahmen betrifft eine Variation der Höhenposition der Abwurfstelle des Anbauförderbandes gegenüber dem Maschinenrahmen. Eine solche Höhenanpassung kann beispielsweise zur Variation der Abwurfstelle und/oder zur Anpassung des Abwurfpunktes an verschiedene Transportfahrzeuge erforderlich sein. Die Auf- und Abschwenkbewegung erfolgt dabei regelmäßig um eine horizontale und quer zur Arbeitsrichtung der Bodenfräsmaschine verlaufende Schwenkachse. Auch das seitliche Verschwenken des Anbauförderbandes relativ zum Maschinenrahmen ermöglicht eine Anpassung des Abwurfpunktes des Anbauförderbandes. Auf diese Weise kann beispielsweise das Fräsgut in Arbeitsrichtung gesehen zur Seite bzw. nach rechts oder nach links abgeworfen werden. Die seitliche Verstellbewegung des Anbauförderbandes erfolgt regelmäßig um eine im Wesentlichen vertikale Schwenkachse. Diese Funktion kann beispielsweise bei Kurvenfahrt und/oder zur vollständigen seitlichen Befüllung vorteilhaft sein. Ein weiterer wesentlicher Parameter ist die Umlaufgeschwindigkeit des Anbauförderbandes, die beispielsweise relevant ist für die Flugbahn des Fräsgutes am Abwurfpunkt des Anbauförderbandes. Je höher die Umlaufgeschwindigkeit ist, desto stärker wird das Fräsgut beschleunigt und desto weiter verläuft die Abwurfbahn des Fräsgutes. Auch eine Variation der Umlaufgeschwindigkeit des Anbauförderbandes kann beispielsweise dazu herangezogen werden, ein Transportbehältnis der Länge nach vollständig zu befüllen.
Es versteht sich von selbst, dass die Automatikfunktion bevorzugt mehrere Freiheitsgrade aufweist, beispielsweise eine horizontale und eine vertikale Verstellung des Anbauförderbandes gegenüber dem Maschinenrahmen. In solchen Fällen erfolgt eine entsprechende Anpassung des erfindungsgemäß vorstehend beschriebenen Steuerungssystems. Beispielsweise können dann mehrere Steuerungssensoren als Teil eines Steuerungssensorsystems und/oder mehrere Überwachungssensoren als Teil eines Überwachungssensorsystems vorhanden sein und für die jeweiligen Betriebsparameter relevante Sensordaten an die Automatiksteuereinheit und an die Überwachungssteuereinheit liefern. Die Automatiksteuereinheit und auch die Überwachungssteuereinheit sind dann zur Berücksichtigung der Sensorwerte des Steuerungssensorssystems und des Überwachungssensorsystems ausgebildet. Entsprechend können dann auch mehrere geeignete Aktoren zur Variation der jeweils maßgeblichen Betriebsparameter vorhanden sein.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt darin, dass die Überwachungssteuereinheit gewährleistet, dass der wenigstens eine Freiheitsgrad der Automatikfunktion innerhalb eines festgelegten Betriebsbereichs liegt. Der festgelegte Betriebsbereich kann grundsätzlich ab Werk definiert und in die Überwachungssteuereinheit einprogrammiert sein. Es ist allerdings bevorzugt, wenn der festgelegte Betriebsbereich der Automatikfunktion über die Überwachungssteuereinheit zumindest innerhalb eines sicherheitstechnisch zulässigen Bereiches individuell einstellbar ist. Die Überwachungssteuereinheit ist bei dieser Ausführungsform somit in der Weise ausgebildet, dass sie ein variables Speicherelement umfasst, in dem der festgelegte Betriebsbereich, beispielsweise über ein geeignetes Eingabemedium, vom Maschinenbediener eingepflegt werden kann. Auf diese Weise ist es dem Maschinenbediener möglich, den festgelegten Betriebsbereich jeweils an die individuellen Einsatzbedingungen anzupassen und dadurch optimale Betriebsergebnisse zu erhalten. Ergänzend kann eine Maximalbegrenzung des festgelegten Betriebsbereichs vorgesehen sein, die vom individuell festgelegten Betriebsbereich nicht überschritten werden kann. Diese Betriebsgrenzen geben somit den Bereich an, auf den der Maschinenbediener im Arbeitsbetrieb zur Festlegung des Betriebsbereiches maximal zurückgreifen kann. Dies ist insofern vorteilhaft, als dass dadurch beispielsweise das unbeabsichtigte Überschreiten betriebssicherer Grenzen verhindert werden kann. Bevorzugt sind diese Grenzen ab Werk fix und nicht variabel festgelegt, um herstellerseitig einen sicheren Maschinenbetrieb gewährleisten zu können.
Die Bezeichnung „festgelegter Betriebsbereich” bezeichnet allgemein den vorgegebenen Betriebsbereich für den wenigstens einen Freiheitsgrad der Automatikfunktion, in dem eine autonome Steuerung über die Automatiksteuereinheit vorgesehen ist. Je nach Freiheitsgrad kann es hierzu beispielsweise bereits ausreichend sein, wenn der festgelegte Betriebsbereich nur in eine Richtung hin begrenzt ist, wie beispielsweise bei der Umlaufgeschwindigkeit des Transportgurtes des Anbauförderbandes, die zweckmäßigerweise auf einen Maximalwert beschränkt ist. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Freiheitsgrad des festgelegten Betriebsbereichs allerdings zu seinen beiden Seiten definiert, d. h. beide Seiten des Betriebsbereiches sind vorgegeben. Zwischen diesen beiden Vorgabewerten befindet sich der festgelegte Betriebsbereich. Diese Art der Definition des festgelegten Betriebsbereiches ist insbesondere für die horizontale und/oder vertikale Schwenkverstellung des Anbauförderbandes gegenüber dem Maschinenrahmen vorteilhaft und ermöglicht beispielsweise eine Abstimmung auf die jeweilige Breite und/oder Höhe des Transportbehälters eines Transportfahrzeuges.
Die konkrete Definition des festgelegten Betriebsbereiches kann ferner durch einen Nullpunkt am Rand des festgelegten Betriebsbereiches und/oder in der Mitte des festgelegten Betriebsbereiches erfolgen. Die Definition des festgelegten Betriebsbereiches durch einen Nullpunkt am Rand des festgelegten Betriebsbereiches ist insofern von Vorteil, als dass dadurch mit anderen Worten ein virtueller Anschlag bzw. ein Betriebswert vorgegeben wird, der nicht überschritten werden soll. Die Definition des festgelegten Betriebsbereiches mit einem Nullpunkt in der Mitte des festgelegten Betriebsbereiches ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn um den Nullpunkt herum ein variabler Bereich gewährleistet sein soll, wie beispielsweise beim Seitenverschwenken des Anbauförderbandes im Fall eines vorneweg fahrenden Transportfahrzeuges.
Ergänzend oder alternativ ist es auch möglich, dass der festgelegte Betriebsbereich nicht absolut auf die Bodenfräsmaschine bezogen wird sondern beispielsweise in Abhängigkeit zu einer Steuergröße mitgeführt beziehungsweise relativ zur Bodenfräsmaschine variiert wird. Dies umfasst insbesondere eine Ausführungsform, bei der der festgelegte Betriebsbereich, speziell im Hinblick auf die Schwenkstellung des Transportförderbandes um eine vertikale Schwenkachse, in Abhängigkeit vom aktuell anliegenden Lenkwinkel von Fahreinrichtungen der Bodenfräsmaschinen in Bezug auf seinen Nullpunkt variiert und damit beispielsweise an Kurvenfahrt angepasst wird. Bei dieser Ausführungsform erfolgt somit mit anderen Worten eine Nachsteuerung des durch den festgelegten Betriebsbereich definierten Sicherheitsbereiches während einer Nachsteuerung des Transportförderbandes bei Kurvenfahrt.
Der erfindungsgemäße Grundgedanke der Kontrollfunktion der Überwachungssteuereinheit wird dann besonders gut und zuverlässig umgesetzt, wenn die Automatiksteuereinheit und die Überwachungssteuereinheit logisch voneinander getrennt sind. Dies bedeutet, dass die Gewinnung von Ist-Informationen auf der Grundlage von den Messdaten der vorstehend angegebenen Sensoren vollständig voneinander getrennt abläuft, um insbesondere auch eine Verquickung fehlerhafter Daten in beiden Informationsverarbeitungssträngen zu verhindern. Dies gelingt insbesondere auch, wenn die Automatiksteuereinheit baulich vollständig isoliert von der Überwachungssteuereinheit ausgebildet ist. Diese vergleichsweise aufwändige Ausführung ist allerdings nicht zwingend erforderlich, solange eine datenverarbeitungstechnische Trennung beider Einheiten gewährleistet ist. Bevorzugt sind somit auch die Automatiksteuereinheit und die Überwachungssteuereinheit Teil einer gemeinsamen Recheneinheit, um den Herstellungsaufwand zur Umsetzung der Erfindung möglichst zu reduzieren.
Wie vorstehend bereits erwähnt, sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass der festgelegte Betriebsbereich der Automatikfunktion über die Überwachungssteuereinheit individuell einstellbar ist. Hierzu ist bevorzugt eine Eingabevorrichtung an der Bodenfräsmaschine vorgesehen, die zur individuellen Eingabe des festgelegten Betriebsbereiches durch den Maschinenbediener ausgebildet ist. Die Eingabevorrichtung ist dazu besonders bevorzugt in einem Fahrstand der Bodenfräsmaschine angeordnet, sodass der Maschinenbediener zentral von dieser Position aus die für den Arbeitsbetrieb relevanten Parameter steuern kann. Bei der Eingabevorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Tastatur handeln. Es ist aber auch möglich, dass der Maschinenbediener die Eingabe des festgelegten Betriebsbereiches dadurch vornimmt, dass er manuell den Betriebsparameter, beispielsweise Schwenken des Anbauförderbandes, einstellt und, beispielsweise durch Knopfbetätigung, den aktuell vorliegenden Zustand als Bereichsgrenze des Betriebsbereiches übernimmt.
Durch die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der Maschinenbediener im Arbeitsbetrieb somit erheblich entlastet, da er sichergehen kann, dass die Automatikfunktion festgelegte Betriebsgrenzen zuverlässig nicht überschreitet. Es ist allerdings wichtig, dass er in Bezug auf die autonom ablaufenden Maschinenfunktionen nach wie vor Herr der Lage ist und insbesondere darüber informiert ist, ob die Automatikfunktion durch die Automatiksteuereinheit oder durch ein Übersteuern der Automatiksteuereinheit durch die Überwachungssteuereinheit erfolgt. Unter einem Übersteuern ist vorliegend konkret beispielsweise das priorisierte Steuern der Überwachungssteuereinheit gegenüber der Automatiksteuereinheit zu verstehen bzw. die in der Steuerungshierarchie bevorzugte Berücksichtigung von Steuerbefehlen der Überwachungssteuereinheit gegenüber Steuerbefehlen der Automatiksteuereinheit. Ergänzend oder alternativ kann die Überwachungssteuereinheit aber beispielsweise auch in der Weise ausgebildet sein, dass sie eine der Automatiksteuereinheit nachgeschaltete Validierungsinstanz für von der Automatiksteuereinheit ausgegebene Steuerbefehle ist. In diesem Fall erfolgt ein Eingreifen der Überwachungssteuereinheit dann beispielsweise in der Weise, dass sie im Fall eines Überschreitens einer festgelegten Betriebsbereichsgrenze die von der Automatiksteuereinheit ausgegebenen Steuerbefehle unterdrückt beziehungsweise deren Weiterleitung blockiert und/oder beispielsweise Steuerbefehle allein dann weiterleitet, wenn diese valide, dass heißt von der Überwachungssteuereinheit als die Betriebsbereichsgrenzen nicht verletzend eingestuft wurden. Um den Maschinenführer über ein Einschreiten der Überwachungssteuereinheit zu informieren, weist die Bodenfräsmaschine bevorzugt eine Anzeigevorrichtung auf, über die wenigstens einer der folgenden Betriebsparameter dem, insbesondere im Fahrstand der Bodenfräsmaschine befindlichen, Maschinenbediener anzeigbar sind. Dies können insbesondere sein „Überwachungssteuereinheit aktiv oder inaktiv”, „tatsächlicher Ist-Wert des wenigstens einem Freiheitsgrades”, bestimmt durch den wenigstens einen Überwachungssensor; „aktive/inaktive Übersteuerung der Automatiksteuereinheit durch die Überwachungssteuereinheit”. Insbesondere im Falle einer Aktivierung der Übersteuerungsfunktion der Überwachungssteuereinheit gegenüber der Automatiksteuereinheit ist es ferner möglich, dass die Anzeigevorrichtung dazu zusätzlich eine optische und/oder akustische Warneinrichtung, wie beispielsweise eine Warnlampe, Blitzleuchte, Sirene, Hupe, etc. aktiviert. Auf diese Weise muss der Maschinenbediener auch die Anzeigevorrichtung nicht kontinuierlich beobachten, sondern wird für den Fall, dass ein Überschreiten des festgelegten Betriebsbereiches durch die Automatikfunktion durch die Überwachungssteuereinheit aktiv gesteuert wird, explizit darauf hingewiesen. Idealerweise ist das vorstehend angegebene Steuerungssystem mit Automatiksteuereinheit und Überwachungssteuereinheit durch manuelles Eingreifen das Maschinenbedieners übersteuerbar, das heißt gegenüber beiden Steuereinheiten gehen manuelle Bedienbefehle vor. Dies bedeutet konkret, dass beispielsweise besonders bevorzugt das vorliegende Steuerungssystem in der Weise ausgebildet ist, dass manuelle Eingaben im laufenden Automatikbetrieb eine Aussetzung der Automatikfunktion zur Folge haben. Ergänzend oder alternativ ist die Überwachungssteuereinheit ferner in der Weise ausgerichtet, dass sie manuelle Eingaben nicht überwacht. Damit ist sichergestellt, dass der Maschinenbediener in letzter Instanz durch manuelle Eingaben den Gesamtprozess vollumfänglich selbst steuern kann.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch eine Anbauförderbandsteuerung für eine Bodenfräsmaschine, wie sie vorstehend beschrieben worden ist. Die Anbauförderbandsteuerung dient zur Steuerung einer Automatikfunktion eines Anbauförderbandes mit wenigstens einem Freiheitsgrad. Wesentliche Elemente der Anbauförderbandsteuerung sind dabei eine Automatiksteuereinheit zur Steuerung wenigstens eines Aktors der Automatikfunktion anhand eines von einem Steuerungssensor ermittelten Ist-Wertes, wenigstens ein Überwachungssensor zur Überwachung wenigstens einer Freiheitsgradgrenze der Automatikfunktion und eine der Automatiksteuereinheit hierarchisch übergeordnete Überwachungssteuereinheit, die in der Weise ausgebildet ist, dass sie anhand des tatsächlichen Ist-Wertes des Überwachungssensors überwacht, ob die Automatikfunktion innerhalb eines festgelegten Betriebsbereiches abläuft. Die erfindungsgemäß gegenüber der Automatiksteuereinheit übergeordnete Einbindung der Überwachungssteuereinheit in die erfindungsgemäße Anbauförderbandsteuerung führt dazu, dass Steuerbefehle der Überwachungssteuereinheit den Steuerbefehlen der Automatiksteuereinheit bevorzugt sind. Ergibt der Überwachungssensor somit beispielsweise, dass die Automatiksteuereinheit Steuerbefehle aussendet, die zu einem Überschreiten des festgelegten Betriebsbereiches führen, beispielsweise aufgrund eines defekten Steuerungssensors, übernimmt die Überwachungssteuereinheit die Steuerung der Automatikfunktion zumindest so weit, dass der festgelegte Betriebsbereich nicht durch anderslautende Steuerbefehle der Automatiksteuereinheit überschritten wird. Dies kann beispielsweise durch eine aktive Steuerung oder beispielsweise auch durch ein Unterdrückung/Blockade von Steuersignalen der Automatiksteuereinheit durch die Überwachungssteuereinheit geschehen. Die wesentliche Aufgabe der Gesamtheit aus wenigstens einem Überwachungssensor und der Überwachungssteuereinheit liegt darin, die Automatikfunktion bezüglich ihrer jeweiligen Freiheitsgrade dahingehend zu überwachen, dass festgelegte Bereichsgrenzen im Arbeitsbetrieb nicht überschritten werden. Die Überwachungssteuereinheit stellt mit anderen Worten sicher, dass die Automatikfunktion von der Automatiksteuereinheit stets innerhalb der für die jeweiligen Freiheitsgrade festgelegten Grenzen erfolgt, so dass Fehlsteuerungen, beispielsweise aufgrund defekter Steuerungssensoren, keine sicherheitskritischen Ausmaße annehmen können. Bezüglich der weiteren Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anbauförderbandsteuerung wird auf die vorstehenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Bodenfräsmaschine Bezug genommen.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt schließlich in einem Verfahren zur Steuerung einer innerhalb eines festgelegten Betriebsbereiches ablaufenden und wenigstens einen Freiheitsgrad umfassenden Automatikfunktion eines Anbauförderbandes einer Bodenfräsmaschine. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei einerseits einen Prozess zum Steuern einer Automatikfunktion durch eine Automatiksteuereinheit, wobei die Automatiksteuereinheit von wenigstens einem Steuerungssensor einen Ist-Wert der Automatikfunktion übermittelt bekommt und anhand des Ist-Wertes ein Steuersignal zur Steuerung wenigstens eines Aktors ausgibt. Andererseits erfolgt ein Überwachen der Automatikfunktion mit einer Überwachungssteuereinheit, die überwacht, ob die Automatikfunktion innerhalb eines festgelegten Betriebsbereiches abläuft, und die die Automatiksteuereinheit dann übersteuert, wenn die Automatikfunktion bezüglich ihres wenigstens einen Freiheitsgrades außerhalb des festgelegten Betriebsbereiches liegt. Erfindungsgemäß ist es somit vorgesehen, dass während des Ablaufs der Automatikfunktion im Hintergrund ein Überwachungsprozess abläuft, der die Steuerfunktion der Automatiksteuereinheit dann aushebelt, wenn der festgelegte Betriebsbereich der Automatikfunktion verlassen wird. Dadurch gibt sich für die autonom ablaufende Automatikfunktion eine erhöhte Betriebssicherheit, da nun erfindungsgemäß auch die Kontrolle eines adäquaten Betriebsauflaufs der Automatikfunktion durch die Automatiksteuereinheit mit Hilfe der Überwachungssteuereinheit gewährleistet ist.
Das Übersteuern der Automatiksteuereinheit durch Steuerbefehle der Überwachungssteuereinheit kann in seiner konkreten Umsetzung verschiedenartig ausfallen. Erfindungsgemäß ist beispielsweise vorgesehen, dass die Überwachungssteuereinheit das Steuersignal der Automatiksteuereinheit zur Steuerung des wenigstens einen Aktors dahingehend korrigierte, dass der festgelegte Betriebsbereich des wenigstens einen Freiheitsgrades der Automatikfunktion nicht verlassen wird. Vergleichbar mit der Betätigung eines Not-Aus-Schalters kann allerdings auch ein Abschalten der Automatikfunktion vorgesehen sein, wenn die Überwachungssteuereinheit ein Verlassen des festgelegten Betriebsbereiches feststellt. Ergänzend oder alternativ kann in dieser Situation auch ein Abschalten des Maschinenvortriebs vorgesehen sein, um beispielsweise potentiellen Kollisionssituationen entgegenzuwirken. Eine weitere erfindungsgemäße Weiterbildung sieht ergänzend oder alternativ ferner das Auslösen eines akustischen und/oder optischen Alarms vor, um den Maschinenbediener auf das Verlassen des festgelegten Betriebsbereiches hinzuweisen.
Um dem Maschinenbediener ein möglichst breites Anwendungsspektrum zur Verfügung stellen zu können, ist es ferner vorzugsweise vorgesehen, dass vor dem Aktivieren der Automatikfunktion ein individuelles Definieren des festgelegten Betriebsbereiches erfolgt. Der Maschinenbediener hat damit die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Verfahren auf die jeweiligen Einsatzbedingungen, beispielsweise hinsichtlich der Breite eines Transportbehältnisses eines Transportfahrzeuges etc., abzustimmen.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Es zeigen schematisch:
1 eine Seitenansicht auf Bodenfräsmaschine;
2 eine Draufsicht auf einen Arbeitszug einer Bodenfräsmaschine mit einem vorausfahrenden Transportfahrzeug;
3 eine Seitenansicht auf den Arbeitszug aus 2;
4 ein Systemschaltbild einer Anbauförderbandsteuerung in einer ersten Ausführungsform; und
5 ein Systemschaltbild einer Anbauförderbandsteuerung einer zweiten Ausführungsform.
Gleiche Bauteile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen angegeben, wobei sich wiederholende Bauteile nicht in jeder Figur zwingend erneut bezeichnet sind.
1 verdeutlicht zunächst den grundsätzlichen Aufbau einer Bodenfräsmaschine 1. Konkret handelt es sich um eine selbstfahrende sogenannte Mittelrotorfräse, wobei die Erfindung offensichtlich auch für andere Bodenfräsmaschinen, insbesondere auch sogenannte Heckrotorfräsen, geeignet ist. Wesentliche Elemente der Bodenfräsmaschine 1 sind unter anderem ein Maschinenrahmen 2 und ein den Maschinenrahmen 2 tragendes Fahrwerk mit über Hubsäulen am Maschinenrahmen 2 verbundenen Fahreinrichtungen 3, wobei in 1 nur die beiden auf der rechten Seite angeordneten Raupenfahrwerke sichtbar sind (Fahreinrichtungen können auch Räder sein). Zwischen dem vorderen Paar und dem hinteren Paar der Fahreinrichtungen 3 ist in einem Fräswalzenkasten 4 eine Fräswalze 5 angeordnet, deren Rotationsachse in der Horizontalebene und quer zur Arbeitsrichtung a liegt. Die Bodenfräsmaschine 1 umfasst ferner einen nahezu mittig angeordneten Fahrstand 6 sowie ein Anbau- beziehungsweise Anhängeförderband 7, welches im Frontbereich der Bodenfräsmaschine um eine vertikale Schwenkachse V und eine horizontale Schwenkachse H relativ gegenüber dem Maschinenrahmen 2 schwenkbar ist. Das Anbauförderband 7 umfasst einen in 1 nicht näher dargestellten Transportgurt, der umlaufend zwischen einer Antriebsrolle 8 und einer Umlenkrolle (in 1 beide jeweils gestrichelt angedeutet) geführt ist. Im Arbeitsbetrieb wird die Bodenfräsmaschine 1 bei rotierender Fräswalze 5 in Arbeitsrichtung a über den Bodenuntergrund U geführt und fräst dabei Bodenmaterial auf. Dies wird über ein erstes Förderband FB vom Fräswalzenkasten 4 zum Anbauförderband 7 gefördert und über das Anbauförderband 7 anschließend an der Abwurfstelle 10, beispielsweise in ein Transportbehältnis, abgeworfen. Dieser Vorgang wird in den 2 und 3 näher veranschaulicht, die ein im Arbeitsbetrieb der Bodenfräsmaschine 1 vorausfahrendes Transportfahrzeug 11 mit einem Transportbehälter 12 zur Aufnahme von der Abwurfstelle 10 abgeworfenen Fräsguts betreffen.
Die Steuerung des Anbauförderbandes erfolgt von der Bodenfräsmaschine 1 aus mit einer Automatikfunktion eines Lademanagementsystems. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Automatikfunktion insgesamt drei Freiheitsgrade, konkret die Höhenverstellung des Anbauförderbandes 7 gegenüber dem Maschinenrahmen 2, die Seitenverstellung des Anbauförderbandes 7 gegenüber dem Maschinenrahmen 2 sowie die Umlaufgeschwindigkeit des Transportgurtes im Anbauförderband 7. Diese drei Funktionen werden zu einem gewissen Grad beziehungsweise innerhalb eines festgelegten Betriebsbereiches somit autonom und ohne individuelle Steuereingaben des Maschinenführers im Arbeitsbetrieb gesteuert.
2 verdeutlicht zunächst die Seitenverstellbarkeit des Anbauförderbandes 7. Damit ist die Verstellung des Anbauförderbandes 7 um die Vertikalachse V (beispielsweise gemäß der 1 und 3) in der Horizontalebene bezeichnet. Ist das Anbauförderband 7 in Arbeitsrichtung a ausgerichtet, hat es die in 2 mit durchgezogener Linie angegebene Position inne. Eine Verstellung des Förderbandes um den Winkel α führt zur Schrägstellung des Transportförderbandes 7, ausgehend von der Mittelpunktlinie I nach links zur in 2 gepunkteten Position und nach rechts zur in 2 gestrichelt bezeichneten Position des Anbauförderbandes 7. Dadurch kann die Abwurfrichtung des Fräsgutes in der Horizontalebene variiert werden und beispielsweise auf die Breite B des Transportbehälters 12 des Transportfahrzeugs 11 abgestimmt werden.
Die Automatikfunktion umfasst ferner die Höhenverstellung des Anbauförderbandes 7, bei der es sich um eine Verschwenkung des Anbauförderbandes 7 gegenüber dem Maschinenrahmen 2 um die Horizontalachse H (2) handelt. Damit kann die Abwurfhöhe der Abwurfstelle 10 des Anbauförderbandes 7 beispielsweise auf die Abmessungen des Transportfahrzeuges abgestimmt werden. Auch hier ist eine Verstellung von einer Mittelpunktstellung II um einen Winkel β nach oben bis in zur in 3 gestrichelt dargestellten Position oder beispielsweise um den Winkel β nach unten zur in 3 gepunkteten dargestellten Position möglich.
3 verdeutlicht schließlich die Wirkweise des dritten Freiheitsgrades der Automatikfunktion, der Umlaufgeschwindigkeit des Transportgurtes im Anbauförderband 7, abhängig von der Umdrehungsgeschwindigkeit des Antriebsmotors der Antriebsrolle 8. Ist die Umlaufgeschwindigkeit geringer, ist die Abwurfbahn a geringer (gemäß a₁ in 3). Wird die Umlaufgeschwindigkeit dagegen erhöht, verlängert sich die Abwurfbahn a, wie in 3 beispielsweise durch das Verhältnis der Abwurfbahnen a₂ und a₃ angegeben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Automatikfunktion in der Weise ausgebildet, dass eine stufenlose Verstellung möglich ist.
Zur Umsetzung der Automatikfunktion weist die Bodenfräsmaschine eine Automatiksteuereinheit 13 auf, die zur Einstellung der drei vorstehend genannten Freiheitsgrade jeweils geeignete Aktoren steuert, die in 3 beispielhaft mit 14 bezeichnet sind. Die relevanten Referenzdaten für die Steuerung der Automatikfunktion werden der Automatiksteuereinheit 13 durch ein geeignetes Sensorsystem 15 entsprechend bestimmte Ist-Werte übermittelt. Das Sensorsystem 15 umfasst dazu mehrere Sensoren, sodass beispielsweise mindestens jeweils ein Sensor zur Bestimmung des jeweiligen Betriebsparameters des jeweiligen Freiheitsgrades zur Verfügung steht. Konkret können dazu beispielsweise eine oder mehrere Kamerasensoren vorhanden sein, die den Ablauf des Verladeprozesses und die Anbauförderbandstellung erfassen. In 3 ist dazu beispielhaft als Teil des Sensorsystems 15 die Kamera 15' am oberen Ende des Anbauförderbandes 7 angegeben, mit der beispielsweise die Position der Mulde eines Transportfahrzeuges i Verladeprozess erfasst werden kann. Mit diesem System 15 ist ein autonomer Verladebetrieb bzw. eine selbständige Betriebssteuerung des Anbauförderbandes 7 im Rahmen der drei Freiheitsgrade „Höhenverstellung des Anbauförderbandes 7”, „Seitenverstellung des Anbauförderbandes 7” und „Umlaufgeschwindigkeit des Anbauförderbandes 7” möglich.
Zur Gewährleistung des sicheren und bestimmungsgemäßen Ablaufs der autonomen Steuerung der Automatikfunktion durch die Automatiksteuereinheit ist ferner eine Überwachungssteuereinheit 16 vorhanden, die mit der Automatiksteuereinheit in einer Recheneinheit 17 logisch getrennt aber baulich zusammengefasst ist. Die Überwachungssteuereinheit 16 erhält Sensordaten eines Überwachungssensorsystems 18, umfassend wenigstens einen Überwachungssensor. Dabei kann es sich beispielsweise im konkreten Fall um einen magnetostriktiven Positionssensor innerhalb eines Verstellzylinders des Anbauförderbandes 7 und/oder um einen Drehwinkelsensor und/oder auch um eine Kamera handeln. Mit Hilfe des Überwachungssensorsystems 18 werden in nachstehend noch weitergehend beschriebener Weise Bereichsgrenzen der Automatikfunktion für die einzelnen Freiheitsgrade überwacht, beispielsweise die Schwenkstellung des Anbauförderbandes 7. Die Überwachungssteuereinheit 16 steht hierarchisch gesehen über der Automatiksteuereinheit, sodass Steuerbefehle des Überwachungssensorsystems 18 priorisiert gegenüber Steuerbefehlen der Automatiksteuereinheit 13 von der Anbauförderbandsteuerung 19 behandelt werden. Dies kann insbesondere bedeuten, dass ein Eingreifen der Überwachungssteuereinheit 16, wenn sie beispielsweise feststellt, dass die Steuerbefehle der Automatiksteuereinheit eine Betriebsbereichsverletzung darstellen, die Weiterleitung von Steuerbefehlen der Automatiksteuereinheit blockiert und/oder beispielsweise eine Weiterleitung von Steuerbefehlen der Automatiksteuereinheit nur dann zulässt, wenn die Überwachungssteuereinheit 16 diese als valide, das heißt als „nicht Betriebsbereichsgrenzen verletzend”, einstuft. Die Hauptaufgabe und wesentliche Funktionsweise des wenigstens einen Überwachungssensors des Überwachungssensorsystems 18 ist somit dahingehend zu verstehen, dass ermittelt wird, ob die Automatikfunktion bezüglich des wenigstens einen Freiheitsgrades noch innerhalb des festgelegten Betriebsbereiches abläuft oder die Bereichsgrenze erreicht beziehungsweise überschreitet.
Die Automatikfunktion sieht für jeden festgelegten Betriebsbereich Bereichsgrenzen vor. Für die Seitenverschwenkung sind die Betriebsgrenzen des festgelegten Betriebsbereiches zu beiden Schwenkseiten, beispielsweise durch die Schwenkgrenzen SV₁ und SV₂ in 2, angegeben. Dies umfasst insgesamt einen Schwenkwinkel in der Horizontalebene von ±10° gegenüber der Ausgangsstellung I. Die Höhenverstellung ist durch die Bereichsgrenzen HV₁ und HV₂ in 3 zu beiden Seiten gegenüber der Ausgangsnullstellung II festgelegt und umfasst insgesamt einen Schwenkwinkel in der Vertikalebene in Arbeitsrichtung a von ±10° gegenüber der Ausgangsstellung II. Die Abwurfgeschwindigkeit ist auf einen Maximalwert begrenzt, der eine Abwurfweite a₃ des Fräsguts auslöst.
Mit der Überwachungssteuereinheit 16 wird nun im Arbeitsbetrieb und während des Ablaufs der Automatikfunktion überwacht, dass die Steuerung der Freiheitsgrade jeweils in den für sie maßgeblichen Bereichsgrenzen des festgelegten Bereichs SV₁–SV₂, HV₁–HV₂ oder < a₃ liegt. Dies verdeutlicht, dass das Überwachungssensorsystem 18 somit eine andere Funktion als das Steuerungssensorsystem 15 erfüllt. Das Steuerungssensorsystem 15 dient zur Ermittlung von Ist-Werten des jeweiligen Freiheitsgrades, um der Automatiksteuereinheit 13 einen Referenzwert zur Durchführung der autonomen Automatikfunktion im Arbeitsbetrieb zu liefern. Das Überwachungssensorsystem 18 hat dagegen die Aufgabe, die Einhaltung bzw. den Betrieb der jeweiligen Automatikfunktion innerhalb des festgelegten Betriebsbereiches zu überwachen und gegebenenfalls erforderliche Gegenmaßnahmen einzuleiten. Die Kernaufgabe der Überwachungssteuereinheit 16 liegt somit in der Überwachung des Ablaufs der Automatikfunktion innerhalb festgelegter Grenzen.
Dabei ist die Festlegung der Bereichsgrenzen SV₁–SV₂, HV₁–HV₂ oder < a₃ und kann vom Maschinenführer variiert werden. Hierzu ist eine Eingabevorrichtung 25 im Fahrstand vorhanden, über die der Maschinenführer individuelle Bereichsgrenzen festlegen kann. Im Fahrstand ist ferner eine Anzeigevorrichtung 26 vorgesehen, über die der Maschinenführer unter anderem über den Status der Überwachungssteuereinheit informiert wird.
Die 4 und 5 verdeutlichen zwei verschiedene Verfahrensabläufe zur Durchführung des Verfahrens. Beiden Ausführungsvarianten gemein ist, dass die Automatiksteuereinheit 13 Sensordaten bezüglich der Ist-Werte der jeweiligen Freiheitsgrade von dem Sensorsystem 15 bzw. dem wenigstens einen Sensor des Sensorsystems 15 erhält. Das Überwachungssensorsystem 18 liefert dagegen Sensordaten bezüglich des tatsächlichen Ist-Wertes des jeweiligen Freiheitsgrades, zumindest insoweit, ob der Betriebswert bezüglich des jeweiligen Freiheitsgrades der Automatikfunktion noch innerhalb des festgelegten Betriebsbereiches liegt oder nicht. Die jeweiligen Sensordaten ermitteln das Sensorsysteme 15 und 18 völlig losgelöst voneinander.
Die jeweils ermittelten Sensordaten werden gemäß der Schritte 20 und 21 an die jeweils zugeordnete Steuereinheit 16 oder 18 übermittelt.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 werden der Überwachungssteuereinheit 16 ferner die Steuersignale der Automatiksteuereinheit 13 gemäß Schritt 22 übermittelt. Diese prüft, ob ein Überschreiten des festgelegten Betriebsbereiches erfolgt und greift, wenn ein Überschreiten vorliegt, gemäß Schritt 23 in die Übermittlung des Steuersignals an den jeweils relevanten Aktor 14 ein. Ausgabeelement der Steuersignale an den Aktor 14 ist bei dieser Ausführungsform somit die Überwachungssteuereinheit 16.
Alternativ dazu sieht die Ausführungsvariante gemäß 5 eine Überwachung der Automatiksteuereinheit 13 durch die Überwachungssteuereinheit 16 vor. Die Steuersignale werden bei dieser Ausführungsform somit direkt von der Automatiksteuereinheit 13 an den Aktor 14 übermittelt. Sofern jedoch ein Verlassen des festgelegten Betriebsbereiches durch das Überwachungssensorsystem 18 festgestellt wird, unterbindet die Überwachungssteuereinheit 16 die weitere Ausgabe von Steuersignalen von der Automatiksteuereinheit 13 an den Aktor 14 gemäß Schritt 24. Bei dieser Variante erfolgt somit keine Korrektur der Automatikfunktion, sondern ein Stopp. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Überwachungssteuereinheit 16 bei dieser Ausführungsform kontinuierlich die von der Automatiksteuereinheit 13 ausgegebenen Steuersignale validiert und nur eine Übermittlung valider Steuersignale an den Aktor 14 zulässt und andernfalls die Weiterleitung der Steuerbefehle durch die Automatiksteuereinheit 13 an den Aktor 14 blockiert beziehungsweise aussetzt.
Beide Ausführungsvarianten gemäß der 4 und 5 sehen ferner einen manuellen Override beziehungsweise eine direkte manuelle Steuerung des Aktors 14 vor. Es ist somit möglich, dass der Aktor 14 auch unmittelbar vom Maschinenbediener gesteuert werden kann, wobei dazu die Automatiksteuereinheit 13 und die Überwachungssteuereinheit 16 umgangen werden. Manuelle Steuereingaben an den Aktor 14 werden daher auch nicht von der Überwachungssteuereinheit 16 geprüft und gegebenenfalls korrigiert. Diese den beiden Steuereinheiten 13 und 16 übergeordnete manuelle Bedienbarkeit des Aktors 14 ist in den 4 und 5 durch die Bedienhand 25 symbolisch angegeben.
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

DE 102011114183 [0002, 0005]
DE 102011111867 A1 [0002]

Claims

Bodenfräsmaschine umfassend – einen von einem Fahrwerk mit Fahreinrichtungen getragenen Maschinenrahmen, – ein am Maschinenrahmen angeordnetes Anbauförderband mit einer wenigstens einen Freiheitsgrad umfassenden und von einer Automatiksteuereinheit gesteuerten Automatikfunktion, die mittels wenigstens einen Aktors angetrieben wird, wobei wenigstens ein Steuerungssensor vorhanden ist, mit dem ein an die Automatiksteuereinheit übermittelter Ist-Wert der Automatikfunktion ermittelt wird, und wobei die Automatiksteuereinheit zur Ausgabe wenigstens eines Steuersignals an den wenigstens einen Aktor zur Steuerung der Automatikfunktion ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ergänzend zum Steuerungssensor wenigstens ein Überwachungssensor vorhanden ist, der unabhängig von dem wenigstens einen Steuerungssensor wenigstens eine Freiheitsgradgrenze der Automatikfunktion überwacht und deren Erreichen an eine Überwachungssteuereinheit weiterleitet, die der Automatiksteuereinheit hierarchisch übergeordnet ist und sicherstellt, dass der wenigstens eine Freiheitsgrad der Automatikfunktion innerhalb eines festgelegten Betriebsbereiches liegt.
Bodenfräsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens einen Freiheitsgrad aufweisende Automatikfunktion eine Steuerung wenigstens eines der folgenden Betriebsparameter umfasst: – Auf- und Abschwenken des Anbauförderbandes relativ zum Maschinenrahmen; – seitliches Verschwenken des Anbauförderbandes relative zum Maschinenrahmen; – Umlaufgeschwindigkeit des Anbauförderbandes.
Bodenfräsmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der festgelegte Betriebsbereich der Automatikfunktion über die Überwachungssteuereinheit individuell einstellbar ist.
Bodenfräsmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der festgelegte Betriebsbereich den Betriebsbereich des wenigstens einen Freiheitsgrads zu beiden Seiten definiert.
Bodenfräsmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Definition des festgelegten Betriebsbereiches durch einen Nullpunkt am Rand des festgelegten Betriebsbereiches und/oder in der Mitte des festgelegten Betriebsbereiches erfolgt.
Bodenfräsmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Automatiksteuereinheit und die Überwachungssteuereinheit logisch voneinander getrennt sind.
Bodenfräsmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Automatiksteuereinheit und die Überwachungssteuereinheit Teil einer gemeinsamen Recheneinheit sind.
Bodenfräsmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfräsmaschine eine Eingabevorrichtung zur individuellen Eingabe des festgelegten Betriebsbereiches, insbesondere in einem Fahrstand der Bodenfräsmaschine, durch den Maschinenbediener aufweist.
Bodenfräsmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfräsmaschine eine Anzeigevorrichtung aufweist, über die wenigstens einer der folgenden Betriebsparameter einem, insbesondere in einem Fahrstand der Bodenfräsmaschine befindlichen, Maschinenbediener anzeigbar ist: – Überwachungssteuereinheit an/aus; – tatsächlicher Ist-Wert des wenigstens einen Freiheitsgrades; – aktive/inaktive Übersteuerung der Automatiksteuereinheit durch die Überwachungssteuereinheit. (hier ggf. zusätzlich optische und/oder akustische Warneinrichtung)
Anbauförderbandsteuerung für eine Bodenfräsmaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Steuerung einer Automatikfunktion eines Anbauförderbandes mit wenigstens einem Freiheitsgrad, umfassend – eine Automatiksteuereinheit zur Steuerung wenigstens eines Aktors der Automatikfunktion anhand eines von einem Steuerungssensor ermittelten Ist-Wertes; – wenigstens einen Überwachungssensor zur Überwachung wenigstens einer Freiheitsgradgrenze der Automatikfunktion; und – eine der Automatiksteuereinheit hierarchisch übergeordnete Überwachungssteuereinheit, die in der Weise ausgebildet ist, dass sie mit Hilfe des wenigstens einen Überwachungssensors überwacht, ob die Automatikfunktion innerhalb eines festgelegten Betriebsbereiches abläuft.
Verfahren zur Steuerung einer innerhalb eines festgelegten Betriebsbereiches ablaufenden und wenigstens einen Freiheitsgrad umfassenden Automatikfunktion eines Anbauförderbandes einer Bodenfräsmaschine, umfassend die Prozesse: a) Steuern der Automatikfunktion durch eine Automatiksteuereinheit, wobei die Automatiksteuereinheit von wenigstens einem Steuerungssensor einen Ist-Wert der Automatikfunktion übermittelt bekommt und anhand des Ist-Wertes ein Steuersignal zur Steuerung wenigstens eines Aktors ausgibt; b) Überwachen der Automatikfunktion mit einer Überwachungssteuereinheit, die mit Hilfe wenigstens eines Überwachungssensors überwacht, ob die Automatikfunktion innerhalb eines festgelegten Betriebsbereiches abläuft, und die die Automatiksteuereinheit dann übersteuert, wenn die Automatikfunktion bezüglich ihres wenigstens einen Freiheitsgrades außerhalb des festgelegten Betriebsbereiches abläuft.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersteuern der Automatiksteuereinheit durch die Überwachungssteuereinheit einen der folgenden Schritte umfasst: – Korrigieren des Steuersignals der Automatiksteuereinheit zur Steuerung des wenigstens einen Aktors; – Abschalten der Automatikfunktion; – Abschalten des Maschinenvortriebs; – Auslösen eines akustischen und/oder optischen Alarms.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass es vor dem Aktivieren der Automatikfunktion ein individuelles Definieren des festgelegten Betriebsbereiches umfasst.