DE102015014574A1

DE102015014574A1 - Selbstfahrende Bodenfräsmaschine und Verfahren zum Bearbeiten einer Verkehrsfläche

Info

Publication number: DE102015014574A1
Application number: DE102015014574.6A
Authority: DE
Inventors: Christian Berning; Philip Verhaelen; Cyrus Barimani; Günter Hähn
Original assignee: Wirtgen GmbH
Current assignee: Wirtgen GmbH
Priority date: 2015-11-12
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2017-05-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende Bodenfräsmaschine, insbesondere Straßenfräsmaschine oder Recycler, die über einen von Laufwerken 1A, 1B getragenen Maschinenrahmen 2 und eine am Maschinenrahmen 2 in einem Walzengehäuse 5 angeordnete Arbeitswalze 4 verfügt, wobei in Arbeitseinrichtung A vor der Arbeitswalze 5 ein gegenüber der Verkehrsfläche 13 in der Höhe verstellbarer Niederhalter 11 angeordnet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten einer Verkehrsfläche 13 mit einer selbstfahrenden Bodenfräsmaschine. Die Bodenfräsmaschine weist eine Detektionseinheit 29 auf, die derart ausgebildet ist, dass eine physikalische Größe erfasst wird, die für einen unerwünschten Zustand des Arbeitsprozesses charakteristisch ist, bei dem während der Bearbeitung der Verkehrsfläche mit der Arbeitswalze Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden, die auf den Niederhalter eine Druckkraft aufbringen, die den Niederhalter in eine gegenüber der Verkehrsfläche angehobene Position drücken können. Die Einrichtung 14 zur Höhenverstellung des Niederhalters 11 ist bei der erfindungsgemäßen Bodenfräsmaschine derart ausgebildet, dass auf den Niederhalter 11 ein entgegen der von den Bruchstücken aufgebrachten Druckkraft gerichteter Anpressdruck aufgebracht wird, wenn die Detektionseinheit 29 den unerwünschten Zustand des Arbeitsprozesses erkennt. Mit dem Aufbringen eines ausreichenden Anpressdrucks kann ein Abheben des Niederhalters 11 von der Verkehrsfläche 13 wirksam verhindert werden, so dass während des Fräsprozesses das unerwünschte Herausbrechen von Bruchstücken aus der Verkehrsfläche zumindest erschwert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende Bodenfräsmaschine, insbesondere Straßenfräsmaschine oder Recycler, die über einen von Laufwerken getragenen Maschinenrahmen und eine am Maschinenrahmen in einem Walzengehäuse angeordnete Arbeitswalze verfügt, wobei in Arbeitsrichtung vor der Arbeitswalze ein gegenüber der Verkehrsfläche in der Höhe verstellbarer Niederhalter angeordnet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten einer Verkehrsfläche mit einer selbstfahrenden Bodenfräsmaschine, insbesondere Straßenfräsmaschine oder Recycler, bei dem die Verkehrsfläche mit einer in einem Walzengehäuse angeordneten Arbeitswalze bearbeitet wird, wobei in Arbeitseinrichtung vor der Arbeitswalze ein gegenüber der Verkehrsfläche in der Höhe verstellbarer Niederhalter angeordnet ist.
Die bekannten selbstfahrenden Bodenfräsmaschinen verfügen über einen Maschinenrahmen, der von einem Fahrwerk getragen wird, das vordere und hintere Laufwerke aufweist, und eine am Maschinenrahmen angeordnete Arbeitseinrichtung zur Bearbeitung einer Verkehrsfläche, beispielsweise zum Abtragen schadhafter Verkehrsflächen oder Wiederaufbereitung bestehender Verkehrsflächen. Die Arbeitseinrichtung kann eine Fräs- und/oder Schneidwalze aufweisen. Den einzelnen Laufwerken der Bodenfräsmaschine sind Hubeinrichtungen zugeordnet, die jeweils ein- bzw. ausgefahren werden können, so dass der Maschinenrahmen gegenüber der Bodenoberfläche abgesenkt bzw. angehoben werden kann. Bei einer Hecklader-Straßenfräsmaschine wird das Fräsgut über eine Transporteinrichtung in Arbeitsrichtung hinter die Maschine abgeführt, wo dieses auf ein nachfolgendes Transportfahrzeug verladen werden kann, während bei einer Frontlader-Straßenfräsmaschine das Fräsgut über die Vorderseite abgeführt wird.
Bei Straßenfräsmaschinen ist es bekannt, dass die Arbeitswalze in einem Walzengehäuse angeordnet ist, das in Arbeitsrichtung vor der Arbeitswalze von einem in der Höhe gegenüber der Verkehrsfläche verstellbaren Niederhalter und in Arbeitsrichtung hinter der Arbeitswalze von einem höhenverstellbaren Abstreifer verschlossen ist. An jeder Seite des Walzengehäuses kann sich ein höhenverstellbarer Kantenschutz befinden. Die Höhe von Niederhalter, Abstreifer und Kantenschutz wird während des Fräsprozesses üblicherweise so eingestellt, dass Niederhalter und Kantenschutz auf der Verkehrsfläche aufliegen, während der Abstreifer hinter der Fräswalze in der Frässpur läuft. Während des Betriebs der Bodenfräsmaschine sammelt sich das von der Arbeitswalze zerkleinerte Material in dem Walzengehäuse. Das abgefräste Material kann bei angehobenem Abstreifer der Frässpur verbleiben oder mit einer Transporteinrichtung aus dem Walzengehäuse abgeführt und auf ein Transportfahrzeug verladen werden, um einem Recyclingprozess zur Herstellung von neuem Straßenbaumaterial zugeführt werden zu können. Das Fräsgut kann aber auch bereits während des Fräsprozesses aufbereitet werden.
Eine Frontlader-Straßenfräsmaschine mit einer in einem Walzengehäuse angeordneten Fräswalze ist beispielsweise aus der DE 198 14 053 A1 bekannt. Der in Arbeitsrichtung vor der Fräswalze angeordnete Niederhalter ist gegenüber dem Boden in der Höhe verstellbar. Zur Höhenverstellung des Niederhalters ist eine am Maschinenrahmen befestigte Kolben-Zylinder-Anordnung vorgesehen. Der Niederhalter kann bei Bedarf aber nur angehoben werden, nicht aber nach unten gedrückt werden.
Selbstfahrende Bodenfräsmaschinen der oben genannten Bauart sind auch in der US 4 221 434 und der US 2013/0234495 A1 beschrieben.
Aus der DE 10 2012 012 397 A1 ist eine Straßenfräsmaschine bekannt, die über eine Einrichtung zur Höhenverstellung des Abstreifers oder Kantenschutzes verfügt. Während des Vorschubs der Straßenfräsmaschine befindet sich der Abstreifer oder Kantenschutz in einer Schwimmstellung, so dass Abstreifer oder Kantenschutz auf dem Boden aufliegen. Vorzugsweise liegt der Abstreifer oder Kantenschutz in der Schwimmstellung mit seiner Gewichtskraft auf dem Boden auf. Auf den Abstreifer oder Kantenschutz kann von einer Einrichtung zur Höhenverstellung des Abstreifers oder Kantenschutzes aber auch eine vorgegebene Kraft aufgebracht werden, die größer als die Gewichtskraft ist.
Die DE 10 2012 012 397 A1 befasst sich mit dem Problem, dass der Abstreifer oder Kantenschutz während des Vorschubs der Straßenfräsmaschine an Hindernissen anschlagen kann. Die Einrichtung zum Anheben und Absenken des Abstreifers oder Kantenschutzes weist daher eine Messeinheit auf, die an dem Abstreifer oder Kantenschutz angreifende Horizontalkräfte erfasst. Wenn die horizontale Kraftkomponente größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, wird der Abstreifer oder Kantenschutz angehoben. Dadurch wird erreicht, dass Abstreifer oder Kantenschutz Hindernissen ausweichen.
Der hinter der Fräswalze angeordnete Abstreifer ist im Allgemeinen nicht dazu ausgelegt, Bodenunebenheiten zu folgen, da die Frässpur hinter der Fräswalze weitgehend eben ist. Demgegenüber ist der vor der Fräswalze angeordnete Niederhalter dafür ausgelegt, Unebenheiten zu folgen. Daher verfügt der Niederhalter in der Regel über als Verschleißelemente ausgebildete Kufen, so dass der Niederhalter über Unebenheiten hinweggleiten kann ( US 2013/0234495 A1 ).
In der Praxis stellt sich beim Betrieb einer Arbeitswalze das Problem, dass trotz des auf der Verkehrsfläche aufliegenden Niederhalters infolge einer inhomogenen Beschaffenheit oder eines inhomogenen Aufbaus der Verkehrsfläche größere Bruchstücke, die auch als Schollen bezeichnet werden, aus der Verkehrsfläche herausbrechen können. Aufgrund der Schollenbildung kommt es zu Unregelmäßigkeiten im Fräsprozess, da kein kontinuierlicher Abtrag des Straßenmaterials durch die Fräswalze innerhalb des Fräswalzengehäuses erfolgt. Eine Folge der Schollenbildung kann sein, dass das herausgebrochene Material vor der Fräswalze hergeschoben und somit dem Fräsprozess nicht zugeführt wird, so dass eine kontinuierliche Bearbeitung des Untergrunds nicht mehr erfolgt. Andererseits können große Bruchstücke, wenn sie ins Innere der Fräswalze gelangen sollten, von der Fräswalze erfasst und von ihr beschleunigt werden und somit unerwünschte Kräfte in die Fräswalze oder das Fräswalzengehäuse einbringen. Dies kann zu Beschädigungen an der Fräswalze oder der Maschine führen. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass diese großen Bruchstücke innerhalb des Fräswalzengehäuses nicht ausreichend zerkleinert werden, so dass Fräsgut am Ende des Prozesses nicht die gewünschte Korngrößenverteilung aufweist. Dies ist insbesondere nachteilig, wenn das Fräsgut aufbereitet und zum Wiederaufbau der Straße verwendet werden soll. Weiterhin können große Bruchstücke den Abtransport des Fräsgutes über die Transporteinrichtung beeinträchtigen, da sie zu Materialstauungen innerhalb des Transportkanals führen können. Wenn sich das Material an der Übergabestelle von der Transporteinrichtung zu dem Transportfahrzeug verkantet, kann es zu einer Störung des Materialabwurfs kommen. Hierdurch können Teile des Fräsgutes in unerwünschte Richtungen abgelenkt und somit die Materialübergabe beeinträchtigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstfahrende Bodenfräsmaschine zu schaffen, mit der die oben beschriebenen Nachteile im Stand der Technik vermieden werden und der Arbeitsprozess beim Betrieb der Arbeitswalze verbessert wird. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bearbeiten einer Verkehrsfläche anzugeben, mit dem die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Schollenbildung während des Fräsprozesses zu verhindern, so dass sich reproduzierbare Fräsergebnisse erzielen lassen.
Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße selbstfahrende Bodenfräsmaschine, insbesondere Straßenfräsmaschine oder Recycler, verfügt über einen von Laufwerken getragenen Maschinenrahmen und eine Arbeitswalze, die am Maschinenrahmen in einem Walzengehäuse angeordnet ist, wobei in Arbeitseinrichtung vor der Arbeitswalze ein gegenüber der Verkehrsfläche in der Höhe verstellbarer Niederhalter angeordnet ist. Darüber hinaus weist die Bodenfräsmaschine eine Einrichtung zur Höhenverstellung des Niederhalters und eine Antriebseinheit zum Antreiben der Laufwerke und der Arbeitswalze auf.
Die Einrichtung zur Höhenverstellung des Niederhalters kann unterschiedlich ausgebildet sein. Unter einer Einrichtung zur Höhenverstellung des Niederhalters wird jede Einrichtung verstanden, mit der sich der Niederhalter in der Höhe gegenüber der Verkehrsfläche verstellen lässt, wobei der Niederhalter auf die Verkehrsfläche mit einer vorgegebenen Kraft gedrückt werden oder angehoben werden kann. Die Einrichtung zur Höhenverstellung des Niederhalters kann beispielsweise eine oder mehrere Kolben/Zylinder-Anordnungen aufweisen, um in Richtung der Verkehrsfläche oder in Gegenrichtung Kräfte auf den Niederhalter aufbringen zu können. Die Antriebseinheit für die Laufwerke und die Arbeitswalze kann für den Antrieb der Laufwerke und der Arbeitswalze unterschiedliche Antriebsaggregate oder Antriebsstränge aufweisen. Die Laufwerke können Kettenlaufwerke oder Räder sein.
Der Niederhalter hat während des Fräsprozesses auch die Aufgabe als ”Gegenschneide” gegenüber der Arbeitswalze zu fungieren. Wenn die Fräswalze einer Straßenfräsmaschine in Gegenrichtung zu der Drehrichtung der Laufwerke der Maschine rotiert (Gegenlauffräsen) und der Niederhalter mit seinem Eigengewicht auf der Straßenoberfläche aufliegt, kann der Niederhalter im Allgemeinen das Herausbrechen von Schollen aus der Straßenoberfläche verhindern. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass die Kraft, die der Niederhalter auf die Straßenoberfläche ausübt, nicht ausreichen kann, dass der Niederhalter als Gegenschneide zu der Fräswalze fungiert. Durch die von der Fräswalze eingebrachte Kraft kann somit ein Teil der Straßenoberfläche nach oben gedrückt und der Niederhalter angehoben werden. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit diesem Effekt durch einen erhöhten Anpressdruck des Niederhalters entgegenzuwirken. Aus dieser Maßnahme würde jedoch ein erhöhter Verschleiß am Niederhalter resultieren, da der Niederhalter dann ständig mit einer erhöhten Anpresskraft über die Bodenoberfläche gleiten würde.
Die erfindungsgemäße selbstfahrende Bodenfräsmaschine zeichnet sich durch ein Überwachungssystem zur Überwachung des Arbeitsprozesses aus, das eine Detektionseinheit aufweist, die derart ausgebildet ist, dass eine physikalische Größe erfasst wird, die für eine Störung des Arbeitsprozesses charakteristisch ist. Diese Störung zeichnet sich dadurch aus, dass während der Bearbeitung der Verkehrsfläche mit der Arbeitswalze Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden, die auf den in der Höhe verstellbaren Niederhalter eine Druckkraft aufbringen. Die von den Bruchstücken auf den beweglichen Niederhalter aufgebrachte Druckkraft hat zur Folge, dass der Niederhalter in eine gegenüber der Verkehrsfläche angehobene Position gedrückt wird. Dadurch kann die Störung des Arbeitsprozesses zunächst erkannt werden.
Darüber hinaus ist die Einrichtung zur Höhenverstellung des Niederhalters derart ausgebildet, dass auf den Niederhalter ein entgegen der von den Bruchstücken aufgebrachten Druckkraft gerichteter Anpressdruck aufgebracht wird, wenn die Detektionseinheit die Störung des Arbeitsprozesses erkennt. Durch das Aufbringen dieser Druckkraft werden zunächst die entstandenen Bruchstücke mit dem Niederhalter in Position gehalten und somit verhindert, dass diese vor der Fräswalze hergeschoben werden. Weiterhin wird dadurch gewährleistet, dass die Bruchstücke sukzessive zerkleinert werden und nicht im Ganzen von der Fräswalze erfasst und im Fräswalzengehäuse beschleunigt werden. Insgesamt führt die aufgebrachte Druckkraft also dazu, dass der Fräsprozess trotz des Herausbrechens von großen Bruchstücken oder Schollen im Wesentlichen ohne Beeinträchtigung fortgesetzt werden kann.
Darüber hinaus kann mit dem Aufbringen eines ausreichenden Anpressdrucks ein Abheben des Niederhalters von der Verkehrsfläche wirksam verhindert werden. Wenn der Niederhalter auf der Verkehrsfläche aufliegt, wird das Herausbrechen von weiteren Bruchstücken aus der Verkehrsfläche zumindest erschwert. Der erhöhte Anpressdruck des Niederhalters gewährleistet, dass entstandene Schollen kontrolliert dem Fräsprozess zugeführt werden und das Herausbrechen von weiteren Schollen wirksam verhindert wird, so dass nicht die Gefahr der Beschädigung der Arbeitswalze oder anderen Bauteilen der Bodenfräsmaschine oder von Sachen im Umfeld der Maschine besteht. Im Übrigen ist der Fahrzeugführer nicht Stößen oder Schlägen ausgesetzt, die aus dem Herausbrechen der Schollen resultieren, so dass sich auch der Komfort für den Fahrzeugführer erhöht.
Solange keine Störung des Arbeitsprozesses detektiert wird, sollte der Anpressdruck des Niederhalters vorzugsweise so bemessen sein, dass der Spalt zwischen der Unterkante des Niederhalters und der Oberfläche der Verkehrsfläche möglichst klein ist oder der Niederhalter auf der Verkehrsfläche aufliegt, um ein Austreten des Fräsmaterials aus dem Fräswalzengehäuse zu verhindern. Andererseits sollte der Anpressdruck aus Gründen eines unnötigen Energieverbrauchs der Antriebeinheit oder des Verschleißes des Niederhalters nicht zu groß bemessen sein.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einstellung des Anpressdrucks des Niederhalters liegt darin, dass die Erhöhung des Anpressdrucks nur bei Bedarf ohne einen Eingriff des Maschinenführers in die Steuerung der Maschine vollautomatisch erfolgt. Der Maschinenführer kann sich somit auf die eigentliche Steuerung der Maschine konzentrieren. Der Verschleiß an den betreffenden Bauteilen der Bodenfräsmaschine ist deutlich geringer als wenn der Anpressdruck des Niederhalters während des gesamten Fräsprozesses permanent erhöht ist.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass der Niederhalter derart ausgebildet ist, dass dieser mit einer vorgegebenen Kraft, insbesondere mit seiner Gewichtskraft in einer Schwimmstellung ständig auf der Verkehrsfläche aufliegt. Daher ist der Niederhalter einem gewissen Verschleiß unterworfen.
Die erfindungsgemäße Einstellung des Anpressdruckes des Niederhalters erlaubt den Betrieb des Niederhalters in der Schwimmstellung mit einer reduzierten Anpresskraft auf die Verkehrsfläche, wenn eine Schollenbildung nicht auftritt. In diesem Fall kann der Niederhalter in der Schwimmstellung entgegen seiner Gewichtskraft leicht angehoben werden, so dass dieser mit einer geringeren Kraft als seine Gewichtskraft über die Verkehrsfläche gleitet. Die Anpresskraft wird erst dann erhöht, wenn eine Schollenbildung auftritt. Dadurch kann der Verschleiß am Niederhalter reduziert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Einrichtung zur Höhenverstellung des Niederhalters derart ausgebildet ist, dass auf den Niederhalter ein entgegen der Druckkraft gerichteter Anpressdruck für ein vorgegebenes Zeitintervall aufgebracht wird. Nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls kann überprüft werden, ob bei Reduzierung des Anpressdrucks erneut Störungen im Fräsprozess auftreten. Sollte es wieder zu Störungen im Fräsprozess kommen, wird der Anpressdruck wieder erhöht. Die Niederhalter wird also mit erhöhtem Anpressdruck nur dann betrieben werden, wenn sich eine Schollenbildung zeigt.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Einrichtung zur Höhenverstellung des Niederhalters derart ausgebildet ist, dass der entgegen der Druckkraft gerichtete Anpressdruck solange erhöht wird, wie die Detektionseinheit Störungen des Arbeitsprozesses erkennt. Der Anpressdruck kann dabei stufenweise oder kontinuierlich erhöht werden. Beispielsweise kann der Niederhalter in einer Schwimmstellung zunächst nur mit seinem Eigengewicht auf der Verkehrsfläche aufliegen. Bei einer Schollenbildung wird dann von der Einrichtung zur Höhenverstellung eine zusätzliche Anpresskraft auf den Niederhalter ausgeübt. Es ist aber auch möglich, dass der Niederhalter zunächst mit einem geringeren Gewicht als sein Eigengewicht auf der Verkehrsfläche aufliegt, d. h. der Niederhalter entlastet wird, in einem ersten Schritt auf die Entlastung des Niederhalters verzichtet wird und danach eine vorgegebene Anpresskraft aufgebracht wird, die gegebenenfalls solange erhöht wird, bis es nicht mehr zur Schollenbildung kommt.
Für die Erkennung der Störung des Arbeitsprozesses kann das Auftreten einer charakteristischen physikalischen Größe, die in einem ordnungsgemäßen Zustand nicht nachweisbar ist, oder die Veränderung einer charakteristischen physikalischen Größe, die auch in einem ordnungsgemäßen Zustand nachweisbar ist, ausgewertet werden.
Die Detektionseinheit kann eine Auswerteeinheit aufweisen, die derart ausgebildet ist, dass mindestens ein Wert der für die Störung des Arbeitsprozesses charakteristischen physikalischen Größe mit mindestens einem Wert der physikalischen Größe verglichen wird, der bei einem ordnungsgemäßen Zustand auftritt. Dabei kann die Vergleichsgröße ein vorgegebener Grenzwert sein. Wenn mehrere Werte ausgewertet werden, können bekannte statistische Auswertverfahren herangezogen werden, beispielsweise kann eine Mittelwertbildung erfolgen. Auch können obere und untere Grenzwerte definiert werden. Die Erkennung der Störung des Arbeitsprozesses, d. h. der Schollenbildung, ist auch dadurch möglich, dass unterschiedliche charakteristische physikalische Größen ausgewertet werden. Wenn mehrere physikalische Größen der Auswertung zugrunde liegen, kann für die Erkennung der Störung die Redundanz erhöht werden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Detektionseinheit eine Messeinheit aufweist, die derart ausgebildet ist, dass eine Bewegung des Niederhalters infolge einer Druckkraft erfasst wird, die auf den Niederhalter wirkt, wenn während der Bearbeitung der Verkehrsfläche mit der Arbeitswalze Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden. Damit wird die Reaktion des beweglichen Niederhalters auf die Schollenbildung erfasst. Die Bewegung des Niederhalters kann beispielsweise direkt am Niederhalter oder mit dem Niederhalter verbundenen Teilen oder auch indirekt im Hydrauliksystem der Einrichtung zur Höhenverstellung des Niederhalters erfasst werden.
Bei einer Ausführungsform, die sich in der technischen Realisierung als besonders einfach erweist, verfügt die Messeinheit zur Erfassung der Bewegung des Niederhalters, über einen Wegstreckensensor, der die Wegstrecke misst, um die der Niederhalter gegenüber der Verkehrsfläche infolge des Herausbrechens von Bruchstücken aus der Verkehrsfläche angehoben wird. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit der Detektionseinheit derart ausgebildet, dass der Betrag der Wegstrecke, um die der Niederhalter angehoben wird, mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei auf die Störung des Arbeitsprozesses geschlossen wird, wenn der Betrag der Wegstrecke größer als der Grenzwert ist. Die Wegstrecke kann an dem Niederhalter selbst oder an mit dem Niederhalter in Verbindung stehenden Bauteilen gemessen werden. Wenn der Niederhalter beispielsweise mit einer Kolben/Zylinder-Anordnung verbunden ist, kann auch eine Bewegung des Kolbens oder Zylinders der Kolben/Zylinder-Anordnung oder eine Relativbewegung von Kolben und Zylinder erfasst werden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die zeitliche Änderung der Wegstrecke, d. h. die Beschleunigung des Niederhalters erfasst wird. Die zeitliche Änderung der Wegstrecke wird mit einem Grenzwert verglichen. Bei Überschreiten des Grenzwertes wird dann auf die Störung des Arbeitsprozesses geschlossen. Langsame Änderungen der Höhe des Niederhalters können auch andere Ursachen haben, eine Schollenbildung führt aber zu schlagartigen Höhenänderungen.
Bei einer alternativen Ausführungsform wird nicht die Bewegung des Niederhalters oder damit verbundener Bauteile erfasst, sondern eine auf den Niederhalter wirkende Druckkraft infolge des Herausbrechens von Bruchstücken aus der Verkehrsfläche, die der Kraft entgegengerichtet ist, mit der der Niederhalter auf der Verkehrsfläche aufliegt, beispielsweise entgegen der Gewichtskraft des Niederhalters in der Schwimmstellung. Bei dieser Ausführungsform verfügt die Detektionseinheit über eine Messeinheit, die einen Kraftsensor aufweist, der eine auf den Niederhalter wirkende Druckkraft misst. Der Kraftsensor kann an dem Niederhalter selbst oder an Bauteilen vorgesehen sein, die mit dem Niederhalter in Verbindung stehen. Anstelle einer Kraftmessung mit einem Kraftsensor kann beispielsweise auch der Druck im Hydrauliksystem der Einrichtung zur Höhenverstellung des Niederhalters gemessen werden.
Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit der Detektionseinheit derart ausgebildet, dass der Betrag der auf den Niederhalter wirkenden Druckkraft mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei auf die Störung des Arbeitsprozesses geschlossen wird, wenn der Betrag der Druckkraft größer als der Grenzwert ist.
Es hat sich gezeigt, dass die von der Verkehrsfläche ausbrechenden Bruchstücke eine Kraft auf den Niederhalter ausüben, die eine im Wesentlichen vertikale, d. h. senkrecht auf der Oberfläche der Verkehrsfläche stehende Komponente haben. Daher kann der Kraftsensor derart ausgebildet sein, dass eine in vertikaler Richtung auf den Niederhalter wirkende Kraftkomponente gemessen wird.
Die Detektion der Störung kann auch mit der Erfassung von nur geringfügigen Bewegungen des Niederhalters, d. h. Stößen und/oder Schwingungen erfolgen, denen der Niederhalter beim Herausbrechen der Bruchstücke aus der Verkehrsfläche ausgesetzt ist. Diese sich von den Schollen unmittelbar auf den Niederhalter übertragenden Stöße und/oder Schwingungen lassen sich insbesondere an dem Niederhalter selbst nachweisen. Die Stöße und/oder Schwingungen können aber auch an anderen Bauteilen der Maschine nachgewiesen werden, da sich die Stöße und/oder Schwingungen auf den Maschinenrahmen übertragen, an dem der Niederhalter angeordnet ist, beispielsweise über eine höhenverstellbare Führung des Niederhalters am Maschinenrahmen. Die Detektionseinheit verfügt vorzugsweise über eine Messeinheit, die einen Stoßsensor und/oder Schwingungssensor aufweist, der insbesondere an dem Niederhalter angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit der Detektionseinheit derart ausgebildet, dass die Amplitude der Stöße und/oder Schwingungen mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei auf die Störung des Arbeitsprozesses geschlossen wird, wenn der Betrag der Amplitude größer als der Grenzwert ist. Die Detektionseinheit kann auch über einen Filter verfügen, der die Erfassung der beispielsweise von der Antriebseinheit oder der Rotation der Fräswalze in das System eingebrachten Stöße oder Vibrationen verhindert.
Anstelle der Amplitude der Stöße und/oder Schwingungen kann auch die Frequenz der Stöße und/oder Schwingungen ausgewertet werden, beispielsweise können bestimmte Frequenzen oder Frequenzbereiche detektiert werden, die für eine Störung des Arbeitsprozesses charakteristisch sind. Ein Schwingungssensor zur Erfassung der Frequenz von Stößen und/oder Schwingungen wird in der Praxis durchgehend relativ hochfrequente Schwingungen erfassen, die beispielsweise von dem Motor und/oder der Fräswalze erzeugt werden. Das Herausbrechen von Schollen kann dadurch erkannt werden, dass Stöße und/oder Schwingungen detektiert werden, deren Frequenz niedriger ist als die Frequenz der relativ hochfrequenten Schwingungen, die bei einem ordnungsgemäßen Betrieb erfasst werden. Stöße und/oder Schwingungen mit relativ niedrigen Frequenzen treten beispielsweise dann auf, wenn herausgebrochene Schollen immer wieder gegen den Niederhalter schlagen.
Es hat sich gezeigt, dass beim Lösen der Schollen die Antriebeinheit und/oder der Antriebstrang belastet wird, so dass eine Überwachung der Antriebeinheit und/oder des Antriebstrangs die Erkennung der Störung des Arbeitsprozesses erlaubt. Wenn die Antriebeinheit der zusätzlichen Belastung aufgrund der Schollenbildung nicht durch eine Erhöhung der Motorleistung entgegenwirkt, ist ein Leistungsabfall die Folge, der erfasst werden kann. Aber auch mit einer Regelung der Motorleistung treten Leistungsschwankungen der Antriebseinheit und Drehmomentschwankungen im Antriebstrang auf, die überwacht werden können.
Bei einer weiteren Ausführungsform verfügt die Detektionseinheit über eine Messeinheit, die derart ausgebildet ist, dass Leistungsschwankungen der Antriebseinheit und/oder Drehmomentschwankungen im Antriebsstrang infolge des Herausbrechens von Bruchstücken aus der Verkehrsfläche erfasst werden. Die Auswerteeinheit der Detektionseinheit ist vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass bei einer Leitungsschwankung oder Drehmomentschwankung um einen vorgegebenen Betrag auf die Störung des Fräsprozesses geschlossen wird.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 als Beispiel für eine selbstfahrende Bodenfräsmaschine eine Straßenfräsmaschine in der Seitenansicht,
2 die Antriebseinheit zum Antrieb der Laufwerke oder Räder der selbstfahrenden Bodenfräsmaschine in schematischer Darstellung,
3A das Walzengehäuse der Bodenfräsmaschine in schematischer Darstellung,
3B das Walzengehäuse der Bodenfräsmaschine in schematischer Darstellung, wobei ein Bruchstück aus der Verkehrsfläche herausbricht,
4 den Niederhalter und die Einrichtung zur Höhenverstellung des Niederhalters in schematischer Darstellung, und
5A eine Draufsicht auf die Arbeitswalze und den Niederhalter, wenn keine Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden,
5B eine Draufsicht auf die Arbeitswalze und den Niederhalter, wenn Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden,
6A eine Vorderansicht des Niederhalters, wenn keine Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden,
6B eine Vorderansicht des Niederhalters, wenn Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden,
7 eine Prinzipskizze der einzelnen Komponenten des Überwachungssystems zur Überwachung des Fräsprozesses und der Einrichtung zur Höhenverstellung des Niederhalters in schematischer Darstellung.
1 zeigt als Beispiel für eine selbstfahrende Bodenfräsmaschine eine Straßenfräsmaschine zum Abfräsen von Straßenbelägen aus Asphalt, Beton oder dergleichen. Die Straßenfräsmaschine weist einen von einem Fahrwerk 1 getragenen Maschinenrahmen 2 auf. Das Fahrwerk 1 umfasst vordere und hintere Laufwerke 1A, 1B, die an der in Arbeitsrichtung A rechten und linken Seite des Maschinenrahmens 2 angeordnet sind. Die Laufwerke 1A, 1B sind an Hubsäulen 3A, 3B befestigt, die am Maschinenrahmen 2 angebracht sind, so dass der Maschinenrahmen 2 gegenüber der Verkehrsfläche 13 in der Höhe verstellbar ist.
Die Straßenfräsmaschine verfügt über eine Arbeitswalze 4, die mit nicht dargestellten Fräswerkzeugen bestückt ist. Die Fräswalze 4 ist am Maschinenrahmen 2 zwischen den vorderen und hinteren Laufwerken 1A, 1B in einem Fräswalzengehäuse 5 angeordnet. Die Drehachse der Fräswalze verläuft quer zu der Arbeitsrichtung A der Fräsmaschine. Das Fräswalzengehäuse 5 ist an der in Arbeitsrichtung A vorderen Seite von einem in 1 nicht dargestellten Niederhalter 11 und an der Rückseite von einem in 1 nicht dargestellten Abstreifer 12 verschlossen (3A). An den Längsseiten ist das Walzengehäuse von einem Kantenschutz 6 verschlossen. Das abgefräste Fräsgut kann mit einer Transporteinrichtung 7 abgeführt werden. Oberhalb des Fräswalzengehäuses 5 befindet sich am Maschinenrahmen 2 der Fahrstand 8.
Die Straßenfräsmaschine verfügt über eine Antriebseinheit 9, die einen Verbrennungsmotor 10 aufweist. Der Verbrennungsmotor 10 treibt neben der Fräswalze 4 auch die Laufwerke 1A, 1B sowie weitere Aggregate der Fräsmaschine an. Zur Übertragung der Antriebsleistung von dem Verbrennungsmotor 10 auf die Laufwerke 1A, 1B dient ein erster Antriebstrang I, während zur Übertragung der Antriebsleistung auf die Fräswalze 4 ein zweiter Antriebstrang II dient. Der erste Antriebsstrang I ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein hydraulischer Antriebsstrang und der zweite Antriebstrang II ein mechanischer Antriebstrang. Die Antriebstränge I und II können jeweils ein oder mehrere Getriebe umfassen (2).
3A zeigt eine stark vereinfachte schematische Darstellung des Fräswalzengehäuses 5 und der Fräswalze 4. Das Fräswalzengehäuse 5 ist an der in Arbeitsrichtung A vorderen Seite von dem Niederhalter 11 verschlossen. Der Niederhalter 11 kann auch über Gleitkufen verfügen. Derartige Niederhalter, die aus einem oder mehreren Teilen bestehen können, gehören zum Stand der Technik. An der in Arbeitsrichtung A hinteren Seite ist das Fräswalzengehäuse 5 von dem Abstreifer 12 verschlossen. Der Niederhalter 11 liegt mit seiner Unterkante auf der Verkehrsfläche 13 auf und ist in der Höhe verstellbar. Der Abstreifer 12 ist ebenfalls in der Höhe verstellbar. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verbleibt das abgefräste Material in der Frässpur. Während des Fräsprozesses kann das abgefräste Material aber auch mit einer in 3 nicht gezeigten Transporteinrichtung 7 aus dem Fräswalzengehäuse 5 abtransportiert werden.
4 zeigt eine Ansicht des Niederhalters und einer Einrichtung 14 zur Höhenverstellung des Niederhalters 11 entgegen der Arbeitsrichtung A der Straßenfräsmaschine in stark vereinfachter Darstellung. Der Niederhalter 11 erstreckt sich quer zur Arbeitsrichtung der Straßenfräsmaschine.
Die Einrichtung zur Höhenverstellung des Niederhalters weist eine Hydraulikeinheit 15 und eine Kolben/Zylindereinheit 16 auf, die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Kolben/Zylinder-Anordnungen 16A, 16B umfasst, die im Abstand zueinander auf beiden Seiten des Niederhalters 11 angeordnet sind. Der höhenverstellbare Niederhalter 11 ist in seitlichen Führungen 17 am Maschinenrahmen 2 geführt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Zylinder 16AA, 16BA der Kolben/Zylinder-Anordnungen 16 am Maschinenrahmen 2 und die Kolben 16AB, 16BB der Kolben/Zylinder-Anordnungen 16 an dem Niederhalter 11 befestigt, so dass der Niederhalter 11 durch Betätigung der Kolben/Zylinder-Anordnungen 16 angehoben oder abgesenkt werden kann. Die Kolben/Zylinder-Anordnungen 16 werden mit der Hydraulikeinheit 15 betätigt.
Die oberen Zylinderräume der beiden Kolben-Zylinder-Anordnungen 16 sind über eine erste Hydraulikleitung 18 und die unteren Zylinderräume der Kolben-Zylinder-Anordnungen 16 sind über eine zweite Hydraulikleitung 19 kurzgeschlossen. Von der ersten Hydraulikleitung 18 führt eine dritte Hydraulikleitung 20 und von der zweiten Hydraulikleitung 19 führt eine vierte Hydraulikleitung 21 zu einer Hydraulikventil-Anordnung 22, die von einer zentralen Steuereinheit 27 betätigt wird, die Bestandteil der zentralen Steuereinheit der Straßenfräsmaschine sein kann.
Während des Fräsprozesses kann sich der Niederhalter 11 in einer Schwimmstellung befinden, so dass der Niederhalter 12 auf der Oberfläche der Verkehrsfläche 13 mit seiner Gewichtskraft aufliegt. In der Schwimmstellung verbindet die Hydraulikventil-Anordnung 22 die dritte und vierte Hydraulikleitung 20, 21 über eine Tankleitung 23 mit einem Hydrauliktank 24, so dass die oberen und unteren Zylinderräume der Hydraulikzylinder 16AA, 16BA nicht mit Druck beaufschlagt werden. Da auf die Kolben keine spezifische Hydraulikkraft wirkt, können sich die Kolben in den Zylindern verschieben, so dass sich der Niederhalter 11 aufgrund seiner Gewichtskraft nach unten bewegt und über die Verkehrsfläche 13 gleiten kann.
Die Einrichtung 14 zur Höhenverstellung erlaubt aber auch die Aufbringung einer definierten Anpresskraft auf den Niederhalter 11, die größer als die Gewichtskraft in der Schwimmstellung ist. Hierzu verbindet die Hydraulikventil-Anordnung 22 die dritte Hydraulikleitung 20 über eine Druckleitung 25 mit einer Druckmittelquelle 26 und die vierte Hydraulikleitung 21 über die Tankleitung 23 mit dem Hydrauliktank 24, so dass der Niederhalter 11 mit einer definierten Andruckkraft nach unten auf die Verkehrsfläche 13 gedrückt wird, wobei der Anpressdruck von der Druckmittelquelle 26 vorgegebenen wird. Zum Anheben des Niederhalters verbindet die Hydraulikventil-Anordnung 22 die dritte Hydraulikleitung 20 mit dem Hydrauliktank 24 und die vierte Hydraulikleitung 21 mit der Druckmittelquelle 26.
Die 5A und 5B und die 6A und 6B zeigen in schematischer Darstellung die Arbeitswalze 4 und den Niederhalter 11 in der Draufsicht bzw. der Vorderansicht, wobei in den 5A und 6A keine größeren Bruchstücke (Schollen) aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden, wohingegen in den 5B und 6B größere Bruchstücke 13A (Schollen) aus der Verkehrsfläche herausbrechen. 3B zeigt das Fräswalzengehäuse 11 mit der Arbeitswalze 4 und dem Niederhalter 11 in der Seitenansicht, wenn eine Scholle 13A aus der Verkehrsfläche 13 herausbricht.
In den Figuren ist zu erkennen, dass bei einem ordnungsgemäß ablaufenden Arbeitsprozess keine Druckkräfte mit einer vertikalen Komponente auf den höhenverstellbaren Niederhalter 11 wirken, wenn das Fräsgut mit der Fräswalze 4 zerkleinert wird, da der Niederhalter in einem ausreichendem Abstand zur Fräswalze angeordnet ist. Wenn hingegen Schollen herausbrechen, sind die Bruchstücke so groß, dass sie sich bis unter die Unterkante des Niederhalters 11 oder über die Unterkante des Niederhalters hinaus aus dem Fräswalzengehäuse erstrecken können. Diese Schollen bringen eine Andruckkraft mit einer vertikalen Komponente auf den Niederhalter auf, der zu einer Aufwärtsbewegung des Niederhalters 11 führt.
Die selbstfahrende Bodenfräsmaschine verfügt weiterhin über ein Überwachungssystem 28 zur Überwachung des Arbeitsprozesses, um das Herausbrechen von Bruchstücken aus der Verkehrsfläche 13 zu erkennen. Wenn während des Fräsprozesses Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausbrechen sollten, bringen die Schollen eine Druckkraft auf den Niederhalter 11 auf, die größer als die Gewichtskraft ist, mit der der Niederhalter 11 in der Schwimmstellung auf der Verkehrsfläche aufliegt. Folglich wird der Niederhalter 11 von den Schollen nach oben geschoben. Dieser unerwünschte Zustand wird von dem Überwachungssystem 28 erkannt.
7 zeigt eine Prinzipdarstellung des Überwachungssystems 28 und der Einrichtung 14 zur Höhenverstellung des Niederhalters. Das Überwachungssystem 28 weist eine Detektionseinheit 29 auf, die eine physikalische Größe erfasst, die für die Störung des Fräsprozesses charakteristisch ist. Die Detektionseinheit 29 weist eine Messeinheit 30 und eine Auswerteeinheit 31 auf. Die Messeinheit 30 weist zur Erfassung der für die Störung des Arbeitsprozesses charakteristischen physikalischen Größe einen Sensor oder mehrere Sensoren 32, 33, 34, 35, 36 (2) auf.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel ist der Sensor der Messeinheit 30 ein Wegstreckensensor 32, der den Weg misst, um den der Niederhalter aus der Position, die der Niederhalter in der Schwimmstellung einnimmt, angehoben wird. 4 zeigt in gestrichelten Linien die Unterkante des Niederhalters 11, der aus der Schwimmstellung von einer Scholle um die Wegstrecke Δ angehoben ist (6B). Der Wegstreckensensor 32 kann beispielsweise im Bereich der seitlichen Führungen 17 zwischen Maschinenrahmen 2 und Niederhalter 11 angeordnet sein. Die Messeinheit 30 ist über eine Datenleitung 37 mit der Auswerteeinheit 31 verbunden, so dass die Auswerteeinheit 31 die Messwerte der Messeinheit 30 auswerten kann. Die Auswerteeinheit 31 ist derart konfiguriert, dass die gemessene Wegstrecke mit einem Grenzwert verglichen wird. Wenn die Wegstrecke größer als der Grenzwert ist, erzeugt die Auswerteeinheit 31 ein Steuersignal für die Steuereinheit 27, mit der die Hydraulikventil-Anordnung 22 derart angesteuert wird, dass die Hydraulikventil-Anordnung die dritte Hydraulikleitung 20 mit der Druckmittelquelle 26 und die vierte Hydraulikleitung 21 mit dem Hydrauliktank 24 verbindet, so dass der Niederhalter 11 mit einer von der Druckmittelquelle 16 vorgegebenen Andruckkraft auf die Verkehrsfläche 13 gedrückt wird. Der Niederhalter 11 befindet sich somit wieder in der zuvor eingenommenen Stellung, in der dieser fest auf der Verkehrsfläche 13 aufliegt, so dass die großen Bruchstücke 13A nicht in Arbeitsrichtung vor dem Fräswalzengehäuse hergeschoben oder von der Fräswalze erfasst und unkontrolliert ins Fräswalzengehäuse gezogen werden. Darüber hinaus wird das weitere Herausbrechen von Bruchstücken vermieden.
Nach Ablauf eines vorgegebene Zeitintervalls kann die Auswerteeinheit 31 ein Steuersignal für die Steuereinheit 22 erzeugen, mit der die Hydraulikventil-Anordnung 22 derart angesteuert wird, dass die dritte und vierte Hydraulikleitung 20, 21 mit dem Hydrauliktank 24 verbunden werden, so dass die oberen und unteren Zylinderräume der Hydraulikzylinder 16AA, 16BA nicht mit dem Systemdruck beaufschlagt werden und sich der Niederhalter 11 wieder in der Schwimmstellung befindet, in der dieser nicht mehr mit der erhöhten Andruckkraft auf den Boden gedrückt wird. Wenn eine Schollenbildung nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls nicht mehr auftreten sollte, wirkt auf den Niederhalter keine Kraft mehr, die diesen nach oben drücken könnte. Tritt hingegen weiterhin eine Schollenbildung auf, wird die resultierende Aufwärtsbewegung des Niederhalters 11 von dem Überwachungssystem 28 erkannt, wonach der Anpressdruck wieder erhöht wird.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Auswerteeinheit 31 derart konfiguriert, dass die zeitliche Änderung der gemessenen Wegstrecke, d. h. die Beschleunigung des Niederhalters 11, berechnet wird. Die Auswerteeinheit 31 vergleicht die zeitliche Änderung der Wegstrecke mit einem Grenzwert. Wenn die Wegstrecke größer als der Grenzwert ist, erzeugt die Auswerteeinheit 31 das Steuersignal für die Steuereinheit 27, so dass der Niederhalter 11 mit einer vorgegebenen Andruckkraft auf die Verkehrsfläche 13 gedrückt wird.
Die Anpresskraft des Niederhalters 11 wird von dem Arbeitsdruck vorgegeben, mit dem die Druckmittelquelle 26 die Kolben-Zylinder-Anordnungen 16A, 16B beaufschlagt. Der Druck kann nach Überschreiten des Grenzwertes sofort auf einen vorgegebenen Maximaldruck erhöht oder stufenweise oder kontinuierlich auf den Maximaldruck erhöht werden, bis Störungen des Fräsprozesses von der Detektionseinheit nicht mehr erkannt werden.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Sensor der Messeinheit ein Kraftsensor 33, der eine auf den Niederhalter wirkende Druckkraft misst, mit der der Niederhalter nach oben gedrückt wird, wenn Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden. Der Kraftsensor 33 ist vorzugsweise derart ausgebildet bzw. angeordnet, dass nur eine im Wesentlichen vertikale Kraftkomponente gemessen wird, die von Bruchstücken auf den Niederhalter aufgebracht werden kann. Der Kraftsensor 33 kann beispielsweise im Bereich der seitlichen Führungen 17 zwischen Maschinenrahmen 2 und Niederhalter 11 angeordnet sein (4). Die gemessene Druckkraft wertet die Auswerteeinheit 31 in analoger Weise wie die Weglänge aus. Wenn die Druckkraft oder die zeitliche Änderung der Druckkraft größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, schließt die Auswerteeinheit 31 auf die Störung im Fräsprozess und erzeugt das Steuersignal, so dass der Niederhalter 11 mit der vorgegebenen Andruckkraft auf die Verkehrsfläche 13 gedrückt wird.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel weist die Messeinheit 30 einen Stoßsensor 34 und/oder Schwingungssensor auf, der Stöße und/oder Schwingungen des Niederhalters 11 infolge des Herausbrechens von Bruchstücken aus der Verkehrsfläche 13 misst. Der Stoßsensor und/oder Schwingungssensor 34 ist vorzugsweise an dem Niederhalter 11 angeordnet, da der Niederhalter 11 beim Herausbrechen der Schollen Stößen direkt ausgesetzt ist oder Schwingungen sich unmittelbar auf den Niederhalter übertragen. Die Auswerteeinheit 31 vergleicht die Amplitude der Stöße und/oder Schwingungen mit einem vorgegebenen Grenzwert, wobei in analoger Weise der Anpressdruck des Niederhalters 11 bei Überschreiten des Grenzwertes für ein vorgegebenes Zeitintervall erhöht wird. Nach Ablauf des Zeitintervalls wird in analoger Weise wieder geprüft, ob die Störung des Fräsprozesses erneut auftritt. Stöße oder Schwingungen können aber alternativ auch im Hydrauliksystem der Einrichtung 14 zur Höhenverstellung des Niederhalters 11 erfasst werden. Hierzu können eine oder mehrere Drucksensoren zur Messung von Schwankungen des Hydraulikdrucks im Hydrauliksystem vorgesehen sein. Anstelle der Amplitude der Stöße und/oder Schwingungen können auch die Frequenzen der Stöße und/oder Schwingungen ausgewertet werden. Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Auswerteeinheit 31 derart ausgebildet ist, dass auf eine Störung des Arbeitsprozesses geschlossen wird, wenn die Stöße und/oder Schwingungen in einem charakteristischen Frequenzbereich liegen. Der für eine Störung des Arbeitsprozesses charakteristische Frequenzbereich kann beispielsweise in Versuchen ermittelt werden.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform überwacht das Überwachungssystem die Antriebseinheit 9 der Straßenfräsmaschine. Das Herausbrechen einer Scholle hat einen kurzeitigen Leistungsabfall zur Folge. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden zur Erkennung der Störung des Fräsprozesses Leitungsschwankungen des Verbrennungsmotors 4 überwacht, die in einer kurzeitigen Schwankung der Motordrehzahl resultieren. Die Messeinheit 30 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen Drehzahlsensor 35 auf, der die Drehzahl des Verbrennungsmotors 10 misst. Wenn die Drehzahlschwankungen einen Grenzwert überschreiten, wird der Anpressdruck des Niederhalters 11 erhöht.
Wenn Bruchstücke aus der Verkehrsfläche 13 herausbrechen, wird vor allem der mechanische Antriebstrang II belastet, über den die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 10 auf die Fräswalze 4 übertragen wird (2). Zur Erkennung einer Störung des Arbeitsprozesses können daher auch Belastungen an Bauteilen des Antriebstrangs, beispielsweise die Belastung von Antriebswellen etc., überwacht werden. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden Drehmomentschwankungen im mechanischen Antriebstrang II erfasst. Wenn die Drehmomentschwankungen größer als ein vorgegebener Grenzwert sind, wird auf die Störung im Fräsprozess geschlossen. Beispielsweise können an der Abtriebswelle 10A des Verbrennungsmotors 10 oder der Antriebswelle 4A der Fräswalze 4 Dehnungssensoren 36 vorgesehen sein, die eine Torsionsbelastung der Wellen erfassen, um den unerwünschten Zustand zu detektieren.
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 19814053 A1 [0004]
US 4221434 [0005]
US 2013/0234495 A1 [0005, 0008]
DE 102012012397 A1 [0006, 0007]

Claims

Selbstfahrende Bodenfräsmaschine, insbesondere Straßenfräsmaschine oder Recycler mit einem von Laufwerken (1A, 1B) getragenen Maschinenrahmen (2), einer Arbeitswalze (4), die am Maschinenrahmen (2) in einem Walzengehäuse (5) angeordnet ist, wobei in Arbeitseinrichtung (A) vor der Arbeitswalze (4) ein gegenüber der Verkehrsfläche (13) in der Höhe verstellbarer Niederhalter (11) angeordnet ist, einer Einrichtung (14) zur Höhenverstellung des Niederhalters (11) und einer Antriebseinheit (9) zum Antreiben der Laufwerke (1A, 1B) und der Arbeitswalze (4), dadurch gekennzeichnet, dass ein Überwachungssystem (28) zur Überwachung des Arbeitsprozesses vorgesehen ist, das eine Detektionseinheit (29) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass eine physikalische Größe erfasst wird, die für eine Störung des Arbeitsprozesses charakteristisch ist, bei der während der Bearbeitung der Verkehrsfläche (13) mit der Arbeitswalze (4) Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden, die auf den Niederhalter (11) eine Druckkraft aufbringen, und dass die Einrichtung (14) zur Höhenverstellung des Niederhalters (11) derart ausgebildet ist, dass auf den Niederhalter (11) ein entgegen der von den Bruchstücken aufgebrachten Druckkraft gerichteter Anpressdruck aufgebracht wird, wenn die Detektionseinheit (29) die Störung des Arbeitsprozesses erkennt.
Selbstfahrende Bodenfräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (14) zur Höhenverstellung des Niederhalters (11) derart ausgebildet ist, dass der entgegen der Druckkraft gerichtete Anpressdruck solange erhöht wird, bis die Detektionseinheit (29) die Störung des Arbeitsprozesses nicht mehr erkennt.
Selbstfahrende Bodenfräsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (14) zur Höhenverstellung des Niederhalters (11) derart ausgebildet ist, dass der auf den Niederhalter (11) entgegen der Druckkraft gerichtete Anpressdruck für ein vorgegebenes Zeitintervall aufgebracht wird.
Selbstfahrende Bodenfräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (29) eine Messeinheit (30) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass eine Bewegung des Niederhalters (11) infolge des Herausbrechens von Bruchstücken aus der Verkehrsfläche (13) erfasst wird.
Selbstfahrende Bodenfräsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (30) zur Erfassung der Bewegung des Niederhalters (11) einen Wegstreckensensor (32) aufweist, der die Wegstrecke misst, um die der Niederhalter (11) gegenüber der Verkehrsfläche infolge des Herausbrechens von Bruchstücken aus der Verkehrsfläche (13) angehoben wird.
Selbstfahrende Bodenfräsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (29) eine Auswerteeinheit (31) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass der Betrag der Wegstrecke, um die der Niederhalter (11) angehoben wird, und/oder die zeitliche Änderung des Betrags der Wegstrecke, um die der Niederhalter (11) angehoben wird, mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei auf die Störung des Arbeitsprozesses geschlossen wird, wenn der Betrag der Wegstrecke bzw. die zeitliche Änderung des Betrags der Wegstrecke größer als der Grenzwert ist.
Selbstfahrende Bodenfräsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (30) zur Erfassung der Bewegung des Niederhalters (11) einen Stoßsensor und/oder Schwingungssensor (34) aufweist.
Selbstfahrende Bodenfräsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (29) eine Auswerteeinheit (31) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass die Amplitude der Stöße und/oder Schwingungen mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei auf die Störung des Arbeitsprozesses geschlossen wird, wenn der Betrag der Amplitude größer als der Grenzwert ist.
Selbstfahrende Bodenfräsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (29) eine Auswerteeinheit (31) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass auf eine Störung des Arbeitsprozesses geschlossen wird, wenn die Stöße und/oder Schwingungen in einem charakteristischen Frequenzbereich liegen.
Selbstfahrende Bodenfräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (29) eine Messeinheit (30) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass eine Druckkraft erfasst wird, die auf den Niederhalter wirkt, wenn während der Bearbeitung der Verkehrsfläche (13) mit der Arbeitswalze (4) Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden.
Selbstfahrende Bodenfräsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (30) zur Erfassung der auf den Niederhalter (11) wirkenden Druckkraft einen Kraftsensor (33) aufweist, wobei die Detektionseinheit (29) eine Auswerteeinheit (31) aufweist, die derart ausgebildet, dass der Betrag der auf den Niederhalter (11) wirkenden Druckkraft mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei auf die Störung des Arbeitsprozesses geschlossen wird, wenn der Betrag der Druckkraft größer als der Grenzwert ist.
Selbstfahrende Bodenfräsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (29) eine Messeinheit (30) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass Leistungsschwankungen der Antriebseinheit (9) und/oder Drehmomentschwankungen im Antriebsstrang (II) infolge des Herausbrechens von Bruchstücken aus der Verkehrsfläche (13) erfasst werden.
Verfahren zum Bearbeiten einer Verkehrsfläche mit einer selbstfahrenden Bodenfräsmaschine, insbesondere Straßenfräsmaschine oder Recycler, bei dem die Verkehrsfläche (13) mit einer in einem Walzengehäuse (5) angeordneten Arbeitswalze (4) bearbeitet wird, wobei in Arbeitseinrichtung (A) vor der Arbeitswalze (4) ein gegenüber der Verkehrsfläche (13) in der Höhe verstellbarer Niederhalter (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überwachung des Fräsprozesses eine physikalische Größe erfasst wird, die für eine Störung des Arbeitsprozesses charakteristisch ist, bei dem während der Bearbeitung der Verkehrsfläche (13) mit der Arbeitswalze (4) Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden, die auf den Niederhalter (11) eine Druckkraft aufgebringen, und dass auf den Niederhalter (11) ein entgegen der von den Bruchstücken aufgebrachten Druckkraft gerichteter Anpressdruck aufgebracht wird, wenn die Störung des Arbeitsprozesses erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der entgegen der Druckkraft gerichtete Anpressdruck solange erhöht, bis die Störung des Arbeitsprozesses nicht mehr erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der auf den Niederhalter (11) entgegen der Druckkraft gerichtete Anpressdruck für ein vorgegebenes Zeitintervall aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion des unerwünschten Zustands eine Bewegung des Niederhalters (11) infolge einer Druckkraft erfasst wird, die auf den Niederhalter wirkt, wenn während der Bearbeitung der Verkehrsfläche (13) mit der Arbeitswalze (4) Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegstrecke gemessen wird, um die der Niederhalter (11) gegenüber der Verkehrsfläche (13) infolge des Herausbrechens von Bruchstücken aus der Verkehrsfläche angehoben wird, und der Betrag der Wegstrecke und/oder die zeitliche Änderung des Betrags der Wegstrecke, um die der Niederhalter (11) angehoben wird, mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei auf die Störung des Arbeitsprozesses geschlossen wird, wenn der Betrag der Wegstrecke oder die zeitliche Änderung des Betrags der Wegstrecke größer als der Grenzwert ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass Stöße und/oder Schwingungen erfasst werden, die infolge des Herausbrechens von Bruchstücken aus der Verkehrsfläche (13) auftreten, deren Amplitude mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei auf die Störung des Arbeitsprozesses geschlossen wird, wenn der Betrag der Amplitude größer als der Grenzwert ist.
Verfahren nach einem der Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckkraft erfasst wird, die auf den Niederhalter wirkt, wenn während der Bearbeitung der Verkehrsfläche (13) mit der Arbeitswalze (4) Bruchstücke aus der Verkehrsfläche herausgebrochen werden, wobei der Betrag der auf den Niederhalter (11) wirkenden Druckkraft mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird, wobei auf die Störung des Arbeitsprozesses geschlossen wird, wenn der Betrag der Druckkraft größer als der Grenzwert ist.
Verfahren nach einem der Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion des unerwünschten Zustands Leistungsschwankungen der Antriebseinheit (9) und/oder Drehmomentschwankungen im Antriebsstrang (II) infolge des Herausbrechens von Bruchstücken aus der Verkehrsfläche (13) erfasst werden, wobei bei Leistungsschwankungen und/oder Drehmomentschwankungen um einen vorgegebenen Betrag auf die Störung des Arbeitsprozesses geschlossen wird.